阅读说明：本技术 一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块和电子设备 (Surface acoustic wave switch filtering module based on RF-SiP technology and electronic equipment ) 是由 魏家贵 陈瑞 黄海猛 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及射频电子技术领域,尤其涉及一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块和电子设备,包括：陶瓷表贴管座、金属盖板和电子元器件的裸体芯片,电子元器件的裸体芯片包括：声表面波滤波器芯片、射频开关芯片、电容芯片；电子元器件的裸体芯片位于陶瓷表贴管座的台阶腔内及台阶腔的内陷腔；金属盖板焊接于陶瓷表贴管座的顶部,以对电子元器件的裸体芯片进行封装。本发明采用射频系统级封装RF-SiP技术集成声表面波滤波器芯片、射频开关芯片、电容芯片形成的开关滤波功能集成模块,可以大幅缩减结构尺寸,并改善互联结构带来的射频性能恶化,从而满足小型化接收机的需求。(The invention relates to the technical field of radio frequency electronics, in particular to a surface acoustic wave switch filter module and electronic equipment based on an RF-SiP technology, which comprises: ceramic table pastes pipe seat, metal covering and electronic components's naked chip, and electronic components's naked chip includes: the device comprises a surface acoustic wave filter chip, a radio frequency switch chip and a capacitor chip; the bare chip of the electronic component is positioned in the step cavity of the ceramic surface-mounted tube seat and the invagination cavity of the step cavity; the metal cover plate is welded on the top of the ceramic surface-mounted tube seat so as to package a bare chip of the electronic component. The invention adopts the radio frequency system level packaging RF-SiP technology to integrate the switch filtering function integrated module formed by the surface acoustic wave filter chip, the radio frequency switch chip and the capacitor chip, can greatly reduce the structure size, and improves the radio frequency performance deterioration brought by the interconnection structure, thereby meeting the requirement of a miniaturized receiver.)

一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块和电子设备

技术领域

本发明涉及射频电子技术领域，尤其涉及一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块和电子设备。

背景技术

目前，现有声表面波开关滤波放大模块均采用封装的声表面波滤波器及其它封装元器件，由于各个元器件独立封装后再互联，故使得模块体积较大；且随着频率提高(尤其是1GHz以上)，模块体积缩小也将以牺牲性能为代价。此外，传统声表面波滤波器封装、互联结构带来的射频性能恶化，以及封装尺寸较大，增大了接收机小型化难度，推高了小型化接收机研制、生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块和电子设备。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块，包括：陶瓷表贴管座、金属盖板和电子元器件的裸体芯片，其中，

所述陶瓷表贴管座具有台阶腔，所述电子元器件的裸体芯片包括：声表面波滤波器芯片、射频开关芯片、电容芯片、反相器芯片及匹配电路芯片；

所述声表面波滤波器芯片贴片于所述台阶腔内的内陷腔处，所述射频开关芯片、电容芯片、反相器芯片及匹配电路芯片均贴片于所述台阶腔的下底面；

模块的控制逻辑和电源分层布线，射频信号布线于所述台阶腔内的表面处，且所述控制逻辑、所述电源及所述射频信号的接口均引出于陶瓷封装模块的底部；

所述金属盖板焊接于所述陶瓷表贴管座的顶部，以对所述电子元器件裸体芯片进行封装。

本发明的有益效果是：通过采用射频系统级封装RF-SiP技术集成声表面波滤波器裸芯片及其它裸芯片(射频开关裸芯片、电容裸芯片等)的开关滤波功能集成模块。相较于传统声表面波开关滤波模块，大幅缩减了结构尺寸，并改善互联结构带来的射频性能恶化，可以满足小型化接收机的需求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述声表面波滤波器芯片至少为两个，所述射频开关芯片为两个，所述匹配电路芯片的数量为所述声表面波滤波器芯片数量的2倍。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过封装多个声表面波滤波器芯片，可以实现对射频信号的选频，能够满足多通道小型化接收机的需求。

进一步地，采用平行缝焊将所述金属盖板焊接于所述陶瓷表贴管座的顶部。

进一步地，将所述金属盖板焊接于所述陶瓷表贴管座的顶部时，采用充氮工艺密封所述金属盖板。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用充氮工艺密封金属盖板，可以延长模块的寿命。

进一步地，所述陶瓷表贴管座为高温共烧陶瓷管座。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用多层高密度布线、具有台阶腔和内嵌腔的高温共烧陶瓷管座，可将电子元器件裸体芯片设在其台阶腔内及内嵌腔表面，从而可以大幅缩减声表面波开关滤波放大模块的尺寸。

进一步地，所述电子元器件的裸体芯片还包括：放大器芯片，所述放大器芯片贴片于所述台阶腔内的上表面。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用射频系统级封装RF-SiP技术集成声表面波滤波器裸芯片及其它裸芯片(射频开关裸芯片、电容裸芯片以及放大器裸芯片等)的开关滤波放大功能集成模块。相较于传统声表面波开关滤波放大模块，大幅缩减了结构尺寸，并改善互联结构带来的射频性能恶化，可以满足小型化接收机的需求。

进一步地，所述放大器芯片可旋转180°进行贴装。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于多层高温共烧陶瓷管座内部布线的灵活设置，仅旋转放大器芯片180°进行贴装就可以实现放大器作为输入级与输出级的调换，从而可以实现放大器在模块中实现前置放大或后置放大，满足低噪声放大或信号电平驱动应用，而不需更换陶瓷表贴外壳。

进一步地，通过键合方式或倒装焊方式使得各个芯片与陶瓷封装信号互联。

进一步地，采用倒装焊方式将所述电子元器件的裸体芯片中除声表面滤波器芯片之外的芯片贴片于所述台阶腔内表面的相应焊盘处；采用倒装焊方式将所述声表面滤波器芯片贴片于所述台阶腔内的内嵌腔的相应焊盘处；通过陶瓷表贴外壳的内部高密度布线使得各个信号互联并引出信号。

进一步地，采用贴片工艺将所述电子元器件的裸体芯片中除声表面滤波器芯片之外的芯片贴片于所述台阶腔内表面处，并通过键合方式与相应焊盘相连；采用贴片工艺将所述声表面滤波器芯片贴片于所述台阶腔内的内嵌腔处，并通过键合方式与相应焊盘相连；通过陶瓷表贴外壳的内部高密度布线使得各个信号互联并引出信号。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种电子设备，包括如上述任一项实施例所述的基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块。

本发明的有益效果是：相较于采用传统声表面波开关滤波模块的电子设备，本发明实施例中的电子设备采用上述实施例中大幅缩减了结构尺寸的声表面波开关滤波模块，可以满足小型化接收机，尤其是多通道小型化接收机的需求。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块，应用于两通道开关滤波放大模块实例的原理框图；

图2为图1所述的两通道开关滤波放大模块实例的平面布局示意图；

图3为图1所述的两通道开关滤波放大模块实例的外形及引脚分布示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

面对无线通信、雷达、微波测量等领域对小型化、高性能、高可靠电子系统日益增长的需求，基于射频系统级封装(Radio Frequency-System In Package，RF-SiP)技术设计小型化射频电路，已经被认为是未来射频电子技术发展的主流趋势之一。

因此，本申请发明人在洞悉了上述技术发展趋势并结合当前声表面波开关滤波放大模块存在的封装尺寸较大，从而增大了接收机小型化难度，推高了小型化接收机研制、生产成本等问题，提出了一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波放大模块和电子接收设备，可以有效的解决上述问题。

本发明实施例提供的一种基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块，包括：陶瓷表贴管座、金属盖板和电子元器件的裸体芯片。其中，

陶瓷表贴管座具有台阶腔，电子元器件的裸体芯片包括：声表面波滤波器芯片、射频开关芯片、电容芯片、反相器芯片及匹配电路芯片。

声表面波滤波器芯片贴片于台阶腔内的内陷腔处，射频开关芯片、电容芯片、反相器芯片及匹配电路芯片均贴片于台阶腔的内表面处。

模块的控制逻辑和电源分层布线，射频信号布线于台阶腔内的表面处，且控制逻辑、电源及射频信号的接口均引出于陶瓷封装模块的底部。

金属盖板焊接于陶瓷表贴管座的顶部，以对电子元器件的裸体芯片进行封装，从而对电子元器件的裸芯片进行密封保护。

上述实施例中的基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块，采用陶瓷表贴封装CSMP(Ceramic Surface Mount Package)时，可采用SMT(Surface Mount Technology)安装工艺，从而可以减少手工焊接引入的可靠性隐患。

具体的，在该实施例中，采用平行缝焊将金属盖板焊接于陶瓷表贴管座的顶部。且，为了延长模块的寿命，在将金属盖板焊接于陶瓷表贴管座的顶部时，可以采用充氮工艺对金属盖板进行密封。

具体的，在该实施例中，电子元器件包括：砷化镓基单刀多掷开关、硅基反相器、砷化镓基匹配电路、压电基声表面波滤波器、硅基电容。

声表面波滤波器芯片至少为两个，射频开关芯片为两个，匹配电路芯片的数量为声表面波滤波器芯片数量的2倍，从而实现对射频信号的选频。

在另一个实施例中，电子元器件的裸体芯片还包括：放大器芯片，且放大器芯片贴片于台阶腔内的上表面，而将放大器芯片旋转180°进行贴装，可以实现放大器作为输入级与输出级的调换，从而可以实现放大器在模块中实现前置放大或后置放大，满足低噪声放大或信号电平驱动应用，而不需更换陶瓷表贴外壳，其中，陶瓷表贴外壳由陶瓷表贴管座和金属盖板构成。

具体的，在该实施例中，电子元器件还包括：砷化镓基放大器。

应理解，上述基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块包含有放大器芯片，同时具备开关滤波放大的功能，实际上为声表面波开关滤波放大模块。也就是说，基于RF-SiP技术可以制作声表面波开关滤波模块，也可以制作声表面波开关滤波放大模块。

需要说明的是，基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波放大模块的技术方案，不拘泥于选频通道数和芯片-封装的互联方式(键合或倒装)。

下面结合附图1-3，以两通道的基于RF-SiP集成声表面波开关滤波放大模块基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块为例，对本发明实施例进行详细的说明。

应说明的是：以下实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照下述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的专业技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

上述基于RF-SiP的声表面波开关滤波模块的原理图如图1所示，平面布局如图2所示，外形结构如图3所示。

如图3所示，模块的3、11引脚为射频信号输入/输出引脚(即：引脚3为输入时，引脚11为输出；引脚3为输出时，引脚11为输入)，14引脚为电源引脚，16引脚为控制引脚，其余引脚为接地引脚。该模块采用射频系统级封装，对外封装形式为陶瓷表贴(如图3所示)；包括陶瓷表贴管座和金属盖板，所述陶瓷表贴管座为多层高密度布线、台阶腔、内嵌腔的高温共烧陶瓷，其台阶腔内及内嵌腔表面设有电子元器件裸体芯片IC。

如图2所示，电子元器件裸体芯片IC包括：放大器1，电容2，电容3，电容4，单刀双掷开关5，电容6，电容7，电容8，匹配电路9，声表面波滤波器10，匹配电路11，电容12，单刀双掷开关13，电容14，电容15，电容16，匹配电路17，声表面波滤波器18，匹配电路19，电容20，反向器21，电容22，电容23，电容24。

电子元器件中的放大器及单刀双掷开关均为砷化镓基单片微波集成电路MMIC，且单刀双掷开关成对出现。

声表面波滤波器为压电基IC，其可以根据频率带宽等特性的需要进行替换。

反相器为硅基IC，可以减少用于MMIC单刀双掷开关的控制逻辑数量，也避免了射频信号路径在同平面上出现交叉，从而优化了陶瓷表贴外壳的内层布线结构和对外引脚数量。

当采用倒装方式实现互联信号时，使用倒装焊方式将上述的MMIC芯片和硅基IC芯片贴片于陶瓷外壳台阶腔内表面(如图2所示的27)相应焊盘处；使用倒装焊方式声表面滤波器IC贴片于陶瓷外壳台阶腔内的内嵌腔(如图2的所示的25、26)的相应焊盘处；各个信号互联及引出信号通过陶瓷表贴外壳的内部高密度布线实现。

当采用键合方式实现互联信号时，采用贴片工艺将上述的MMIC芯片和硅基IC芯片贴片于陶瓷外壳台阶腔内表面(如图2所示的27)处，并通过键合方式与相应焊盘相连；采用贴片工艺将声表面滤波器IC贴片于陶瓷外壳台阶腔内的内嵌腔(如图2的所示的25、26)的处，并通过键合方式与相应焊盘相连；各个信号互联及引出信号通过陶瓷表贴外壳的内部高密度布线实现。

基于RF-SiP的声表面波开关滤波模块的典型压焊互联情况的制造过程如下：

首先，基于胶粘接工艺或共晶焊工艺，将砷化镓基MMIC芯片和硅基IC芯片分别安装到陶瓷表贴外壳台阶腔的相应焊盘处，并进行高温固化。

其次，基于胶粘接工艺，将声表面波滤波器IC芯片安装到陶瓷表贴外壳台阶腔的内嵌腔处，并进行高温固化；

然后，通过键合工艺，完成模块内部的电气互联。

最后，采用平行缝焊封管工艺，将金属盖板封焊于陶瓷表贴管座顶部，形成体积小于12.6mm×8mm×1.8mm的基于RF-SiP集成技术的两通道道声表面波开关滤波放大模块。

另外，本发明另一实施例还提供一种电子设备，包括上述实施例中的基于RF-SiP技术的声表面波开关滤波模块。该电子设备可以应用与收发系统和频综系统，由于该电子设备中包含上述实施例中的声表面波开关滤波模块，而该声表面波开关滤波模块的结构尺寸大幅缩减，因此，该电子设备可以满足小型化接收机，尤其是多通道小型化接收机的需求。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。