Gps和bds用聲表面波濾波器及其小型化封裝工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了GPS和BDS用聲表面波濾波器及其小型化封裝工藝，涉及聲表面波濾波器領(lǐng)域。所述GPS和BDS用聲表面波濾波器包括壓電基片和設(shè)置于壓電基片上的輸入換能器、輸出換能器、頻帶控制換能器。本發(fā)明還公開了GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝。該GPS和BDS用聲表面波濾波器可以實現(xiàn)GPS和BDS通信互相兼容而不產(chǎn)生干擾。
【專利說明】GPS和BDS用聲表面波濾波器及其小型化封裝工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲表面波濾波器領(lǐng)域，具體地，涉及一種可以兼容GPS和BDS頻帶的聲面波濾波器及其小型化封裝的工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]全球主流的導(dǎo)航系統(tǒng)有美國的GPS、俄羅斯的“格魯納斯”、歐洲的“伽利略”以及中國的BDS即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。其中，俄羅斯的“格魯納斯”導(dǎo)航系統(tǒng)是在蘇聯(lián)時期就已經(jīng)開始發(fā)展，但隨著蘇聯(lián)的解體此導(dǎo)航系統(tǒng)也沒落了 ；對于歐洲的“伽利略”導(dǎo)航系統(tǒng)，因為歐盟內(nèi)部的種種問題此導(dǎo)航系統(tǒng)也是前路坎坷。而美國的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，則是產(chǎn)業(yè)鏈布局成熟和完整，在全球的民用和商用領(lǐng)域中取得了壟斷的地位。根據(jù)全球?qū)Ш蕉ㄎ粎f(xié)會的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國衛(wèi)星導(dǎo)航市場目前規(guī)模有1200多億元，而GPS導(dǎo)航系統(tǒng)則占據(jù)了 95%的市場份額。
[0003]隨著BDS即北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)不斷的完善，BDS的定位精度和授時精度在地理區(qū)域服務(wù)方面已經(jīng)接近或不輸于美國的GPS，而且BDS獨有的“報文”服務(wù)更是GPS所不具備的特色服務(wù)。BDS的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，是國家現(xiàn)在及未來重點發(fā)展的項目。
[0004]聲表面波濾波器作為GPS和BDS中的核心元器件，在導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計中是比不可少的，但是GPS和BDS中聲表面波濾波器因為頻段不一樣很難兼容；另外，目前聲表面波濾波器的封裝結(jié)構(gòu)大多集中于SMD3*3或者大于SMD3*3的封裝結(jié)構(gòu)上，因其設(shè)計結(jié)構(gòu)本身的原因尺寸很難再小型化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決上述問題而提出GPS和BDS用聲表面波濾波器及其小型化封裝工藝；該GPS和BDS用聲表面波濾波器可以實現(xiàn)GPS和BDS通信互相兼容而不產(chǎn)生干擾，而針對GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝，采用SMD2520封裝結(jié)構(gòu)，縮小了該GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝尺寸。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提出了 GPS和BDS用聲表面波濾波器，其包括壓電基片以及設(shè)置于壓電基片上的輸入換能器、輸出換能器、頻帶控制換能器；
所述輸入換能器由互相串聯(lián)的第一換能器和第五換能器組成；
所述輸出換能器由互相串聯(lián)的第四換能器和第六換能器組成；
所述頻帶控制換能器包括第二換能器和第三換能器；
所述第五換能器與第六換能器串聯(lián)；所述第二換能器一端連在第一換能器和第五換能器的連線上，另一端接地；所述第三換能器一端連在第四換能器和第六換能器的連線上，另一端接地。
[0007]較優(yōu)地，所述壓電基片材料為鉭酸鋰LiTaO3 ;所述第一換能器、第二換能器、第三換能器、第四換能器、第五換能器和第六換能器均為叉指換能器，其中，第一換能器和第四換能器的指對數(shù)均為75對，孔徑AP=18* A1, λ 1=2.5 μ m ;第五換能器和第六換能器的指對數(shù)均為52對，孔徑AP=18.5* λ 2，λ 2=2.4ym ;第二換能器和第三換能器的指對數(shù)均為280對，孔徑 AP=17.1* λ 3, λ 3=2.6 μ m。
[0008]較優(yōu)地，該GPS和BDS用聲表面波濾波器還包括用于抗高壓靜電破壞的第一電阻和第二電阻；所述第一電阻并聯(lián)在第一換能器兩端，第二電阻并聯(lián)在第五換能器兩端。
[0009]本發(fā)明還公開了 GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝，此小型化封裝工藝包括以下步驟:
第一步，植金球:在劈刀毛細(xì)管頂部打火熔球，再降低劈刀使所熔金球與芯片焊點接觸；將芯片加熱后，再加上壓力和超聲功率，使之變形并與芯片焊點鍵合在一起形成金凸點；再提升劈刀毛細(xì)管以在所熔金球的上方拉斷金絲，僅在金凸點上端殘留少量微絲；通過劈刀對金凸點向下施加壓力，使金凸點的頂端變得平坦；
第二步，倒裝貼片和超聲波焊接:將第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片，再對這些小芯片進行倒裝貼片及焊接，其中，這些被倒裝貼片的小芯片被焊接在陶瓷底座上；第二步，將鍛有金錫層的帽蓋蓋在陶瓷底座上；
第四步，將鍍有金錫層的帽蓋與陶瓷底座融合在一起。
[0010]較優(yōu)地，在第一步植金球的步驟中，將芯片加熱到150攝氏度。
[0011]較優(yōu)地，第二步的步驟中，具體地，是將小芯片送入倒裝焊的全自動貼片機上，再對這些貼裝好的小芯片進行超聲波焊接。
[0012]較優(yōu)地，所述陶瓷底座的尺寸為2.5mm*2mm*0.65mm ;所述鍍有金錫層的帽蓋的長度為2.35mm,寬度為1.85mm,金錫層的厚度為0.26um。
[0013]較優(yōu)地，第四步的步驟中，具體地，是使用回流焊將帽蓋與陶瓷底座整合在一起。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
1.本發(fā)明所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器不僅可以覆蓋GPS和BDS通信的兩個頻段，還可以使整個濾波器的插入損耗降低，并提高了帶外抑制；
2.第一接地電阻和第二接地電阻的引入，使得該GPS和BDS用聲表面波濾波器的抗靜電燒毀能力大大增強；
3.GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝使得該GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝尺寸極大的變小，從傳統(tǒng)的SMD3*3或者大于SMD3*3的封裝尺寸縮小到SMD2520封裝尺寸，即縮小了該GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝尺寸，從而減少了要用到該GPS和BDS用聲表面波濾波器的導(dǎo)航儀等相關(guān)機器的尺寸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器的芯片電路結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器的電路示意圖；
圖3為本發(fā)明所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器的頻率響應(yīng)圖；
圖4為被植金球后的芯片；
圖5為倒裝貼片和超聲波焊接圖；
圖6為陶瓷底座正面不意圖；
圖7為陶瓷底座的側(cè)面不意圖； 圖8為鍍有金錫層的帽蓋的示意圖；
圖9為GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝示意圖。

【具體實施方式】
[0016]為了更好地說明本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合實施例與附圖作進一步說明。
[0017]本發(fā)明提出了 GPS和BDS用聲表面波濾波器。如圖1所示為該GPS和BDS用聲表面波濾波器的芯片電路結(jié)構(gòu)圖，圖2為該GPS和BDS用聲表面波濾波器的電路示意圖。
[0018]該GPS和BDS用聲表面波濾波器包括壓電基片；還包括設(shè)置于壓電基片上的輸入換能器、輸出換能器和頻帶控制換能器。其中，輸入換能器由互相串聯(lián)的第一換能器I和第五換能器5組成；輸出換能器由互相串聯(lián)的第四換能器4和第六換能器6組成；頻帶控制換能器包括第二換能器2和第三換能器3。
[0019]所述第五換能器5與第六換能器6串聯(lián)；所述第二換能器2 —端連在第一換能器I和第五換能器5的連線上，另一端接地；所述第三換能器3 —端連在第四換能器4和第六換能器6的連線上，另一端接地。
[0020]上述的六個換能器一第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3、第四換能器4、第五換能器5和第六換能器6，它們典型的結(jié)構(gòu)為叉指結(jié)構(gòu)的換能器。
[0021]上述壓電基片材料為鉭酸鋰LiTaO3 ;第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3、第四換能器4、第五換能器5和第六換能器6均為叉指換能器，其中，第一換能器I和第四換能器4的指對數(shù)均為75對，孔徑AP=18* A1, λ 1=2.5 μ m ;第五換能器5和第六換能器6的指對數(shù)均為52對，孔徑AP=18.5* λ 2，λ 2=2.4ym ;第二換能器2和第三換能器3的指對數(shù)均為 280 對，孔徑 AP=17.1* λ 3，λ 3=2.6 μ m。
[0022]上述的六個換能器一第一換能器1、第二換能器2、第三換能器3、第四換能器4、第五換能器5和第六換能器6,組成輸入換能器的第一換能器I和第五換能器5、組成輸出換能器的第四換能器4和第六換能器6這四個換能器對該GPS和BDS用聲表面波濾波器的中心頻率起決定性作用，而組成頻帶控制換能器的第二換能器2和第三換能器3則對該GPS和BDS用聲表面波濾波器的通帶帶寬起決定性作用。
[0023]如圖3的頻率響應(yīng)圖可知，通過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該GPS和BDS用聲表面波濾波器的通信頻段能夠?qū)崿F(xiàn)覆蓋GPS頻段和BDS頻段，其中，GPS頻段為:中心頻率為1575.4MHz，帶寬為4M，頻段1573.4M?1577.4MHZ ;BDS頻段為:中心頻率為1561MHz，帶寬為4M，頻段1559?1563MHz。
[0024]另外，通過以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計，該GPS和BDS用聲表面波濾波器不僅可以覆蓋GPS和BDS兩個頻段，而且可以使整個濾波器的插入損耗降低，并提高了帶外抑制。
[0025]為了提高抗高壓靜電破壞的能力，該GPS和BDS用聲表面波濾波器還包括第一電阻7和第二電阻8，其中第一電阻7并聯(lián)在第一換能器I的兩端，第二電阻8并聯(lián)在第五換能器5的兩端。
[0026]為了縮小聲表面波濾波器的封裝尺寸，本發(fā)明提出了 SMD2520封裝工藝。具體地，本發(fā)明是提出了 GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝，此小型化封裝工藝包括以下步驟:
第一步，植金球:在劈刀毛細(xì)管頂部打火熔球，再降低劈刀使所熔金球與芯片焊點接觸；將芯片加熱后，再加上壓力和超聲功率，使之變形并與芯片焊點鍵合在一起形成金凸點；再提升劈刀毛細(xì)管以在所熔金球的上方拉斷金絲，僅在金凸點上端殘留少量微絲；通過劈刀對金凸點向下施加壓力，使金凸點的頂端變得平坦；較優(yōu)地，在第一步植金球的步驟中，將芯片加熱到150攝氏度，這個加熱的溫度是根據(jù)芯片指條間距而定，如果溫度過高，芯片指條間打火嚴(yán)重，會發(fā)生嚴(yán)重的靜電破壞。在圖4中，圓圈為金球，其他部分為芯片。
[0027]第二步，倒裝貼片和超聲波焊接:將第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片，再對這些小芯片進行倒裝貼片及焊接，其中，這些被倒裝貼片的小芯片被焊接在陶瓷底座上。在這一步中，較優(yōu)地，是將小芯片送入倒裝焊的全自動貼片機上，再對這些貼裝好的小芯片進行超聲波焊接。在圖5中，可以看到小芯片10，金球20和陶瓷底座30，另外，圖6為陶瓷底座30正面不意圖，圖7為陶瓷底座30的側(cè)面不意圖。
[0028]第三步，將鍍有金錫層的帽蓋蓋在陶瓷底座上；圖8為鍍有金錫層的帽蓋的示意圖，其中外面一圈為鍍的金錫。
[0029]第四步，將鍍有金錫層的帽蓋與陶瓷底座融合在一起。具體地，是使用回流焊將帽蓋與陶瓷底座整合在一起。圖9為GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝示意圖，其中可以看到小芯片10，金球20、陶瓷底座30和鍍有金錫層的帽蓋40。
[0030]考慮到封裝尺寸，較優(yōu)地,上述陶瓷底座的尺寸為2.5mm*2mm*0.65mm ;所述鍍有金錫層的帽蓋的長度為2.35mm,寬度為1.85mm，金錫層的厚度為0.26um。
[0031]該GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝的第一步的植金球步驟中，實際上可概括為四個階段，分別是打火熔球、鍵合、拉斷金絲形成金凸點和整平金凸點這四個階段。植金球制作過程與金絲球焊機機理基本相同。另外，在芯片的金凸點制作中，整個芯片上金凸點高度的一致性是一個十分關(guān)鍵的參數(shù)，如果高度不一致的話，倒裝芯片時會造成金凸點損傷或斷路。為了得到高度一致的金凸點，需要對金凸點進行整平，在通過劈刀對金凸點向下施加壓力使金凸點的頂端變得平坦的同時，還需要綜合優(yōu)化包括溫度、功率和壓力等各項工藝參數(shù)。
[0032]該GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝的第二步的倒裝貼片和超聲波焊接步驟中，將植好金球的芯片送往自動劃片機上切成一個個小芯片，切割完成的小芯片進入倒裝焊的全自動貼片機上，其實，倒裝芯片之所以被稱為“倒裝”，是相對于傳統(tǒng)的金屬線鍵合連接方式(Wire Bonding)與植球后的工藝而言,傳統(tǒng)的通過金屬線鍵與基板連接的芯片電氣面朝上，而倒裝芯片的電氣面朝下，相當(dāng)于將前者翻轉(zhuǎn)過來，故稱為“倒裝芯片”。芯片被植完金球后，需要將其翻轉(zhuǎn)，送入反貼片機以便于貼裝，然后進行超聲波焊接。這第二步的工序步驟是本發(fā)明公開的小型化封裝工藝的關(guān)鍵步驟，使之區(qū)別于其他相對較大尺寸封裝的關(guān)鍵工序。
[0033]綜上所述，本發(fā)明公開了 GPS和BDS用聲表面波濾波器，它將GPS和BDS導(dǎo)航衛(wèi)星通信的兩個頻段集成在一顆聲表面波濾波器中，能夠?qū)崿F(xiàn)GPS和BDS導(dǎo)航通信互相兼容而不產(chǎn)生干擾；另外，本發(fā)明還公開了 GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝，采用SMD2520封裝結(jié)構(gòu)工藝，長度為2.5mm，寬度為2.0mm，厚度為0.65mm，縮小了聲表面波濾波器如該GPS和BDS用聲表面波濾波器的封裝尺寸，從而減少要用到本GPS和BDS用聲表面波濾波器的導(dǎo)航儀等機器的整機尺寸。
【權(quán)利要求】
1.GPS和BDS用聲表面波濾波器，其特征在于包括: 壓電基片； 設(shè)置于壓電基片上的輸入換能器、輸出換能器和頻帶控制換能器； 所述輸入換能器由互相串聯(lián)的第一換能器和第五換能器組成； 所述輸出換能器由互相串聯(lián)的第四換能器和第六換能器組成； 所述頻帶控制換能器包括第二換能器和第三換能器； 所述第五換能器與第六換能器串聯(lián)；所述第二換能器一端連在第一換能器和第五換能器的連線上，另一端接地；所述第三換能器一端連在第四換能器和第六換能器的連線上，另一端接地。
2.如權(quán)利要求1所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器，其特征在于: 所述壓電基片材料為鉭酸鋰LiTaO3 ； 所述第一換能器、第二換能器、第三換能器、第四換能器、第五換能器和第六換能器均為叉指換能器，其中，第一換能器和第四換能器的指對數(shù)均為75對，孔徑ΑΡ=18* λ Pλ 1=2.5 μ m ;第五換能器和第六換能器的指對數(shù)均為52對，孔徑AP=18.5* λ 2，λ 2=2.4ym；第二換能器和第三換能器的指對數(shù)均為280對，孔徑AP=17.1* λ 3，λ 3=2.6 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的GPS和BDS用聲表面波濾波器，其特征在于:還包括設(shè)置于壓電基片上的用于抗高壓靜電破壞的第一電阻和第二電阻；所述第一電阻并聯(lián)在第一換能器兩端，第二電阻并聯(lián)在第五換能器兩端。
4.GPS和BDS用聲表面波濾波器的小型化封裝工藝，其特征在于: 包括以下步驟: 第一步，植金球:在劈刀毛細(xì)管頂部打火熔球，再降低劈刀使所熔金球與芯片焊點接觸；將芯片加熱后，再加上壓力和超聲功率，使之變形并與芯片焊點鍵合在一起形成金凸點；再提升劈刀毛細(xì)管以在所熔金球的上方拉斷金絲，僅在金凸點上端殘留少量微絲；通過劈刀對金凸點向下施加壓力，使金凸點的頂端變得平坦； 第二步，倒裝貼片和超聲波焊接:將第一步中植好金球的芯片切成若干的小芯片，再對這些小芯片進行倒裝貼片及焊接，其中，這些被倒裝貼片的小芯片被焊接在陶瓷底座上；第二步，將鍛有金錫層的帽蓋蓋在陶瓷底座上； 第四步，將鍍有金錫層的帽蓋與陶瓷底座融合在一起。
5.如權(quán)利要求4所述的小型化封裝工藝，其特征在于:在第一步植金球的步驟中，將芯片加熱到150攝氏度。
6.如權(quán)利要求4所述的小型化封裝工藝，其特征在于:第二步的步驟中，具體地，是將小芯片送入倒裝焊的全自動貼片機上，再對這些貼裝好的小芯片進行超聲波焊接。
7.如權(quán)利要求4所述的小型化封裝工藝，其特征在于:所述陶瓷底座的尺寸為2.5mm*2mm*0.65mm ;所述鍍有金錫層的帽蓋的長度為2.35mm,寬度為1.85mm,金錫層的厚度為 0.26 μ m。
8.如權(quán)利要求4所述的小型化封裝工藝，其特征在于:第四步的步驟中，具體地，是使用回流焊將帽蓋與陶瓷底座整合在一起。
【文檔編號】H03H9/64GK104467734SQ201410621766
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】董啟明, 劉紹侃, 姚艷龍 申請人:深圳華遠(yuǎn)微電科技有限公司