【专利解密】诺思微系统深耕滤波器多年，提高滤波器生产良率

【爱集微点评】诺思微系统的滤波器专利，通过对多个晶圆中设置谐振器、增加片上焊盘等方式，改善了滤波器散热效率低，功率容量小等缺点，提高了滤波器的生产良率。

集微网消息，诺思微系统不断增加技术革新，坚持布局前沿领域核心技术，其专利已覆盖设计、材料、结构、工艺、封装等多个领域。

在声波滤波器工作过程中，谐振器会产生热量，使器件温度升高，这一方面会使滤波器的特性发生变化，严重恶化性能，另一方面会导致谐振器产生不可逆转的损坏，甚至完全失效。因此提高器件的散热效率至关重要，尤其在某些高功率应用场景。现有技术的声波滤波器中，只有金属密封环和两块晶圆之间的金属焊盘是导热路径，散热效率较低。并且，由于封装晶圆外表面的焊球数量较少，散热效率同样较低，因此器件产生的热量难以散发出去。

为此，诺思微系统于2021年9月2日申请了一项名为“滤波器和电子设备”实用新型专利（申请号: 202122104631 .6），申请人为诺思（天津）微系统有限责任公司。

图1 典型滤波器的拓扑结构示意图

图1是一个典型滤波器的拓扑结构示意图。其中IN表示输入节点，OUT表示输出节点，G1表示第一节点，G2表示第二节点，IN_PAD表示输入焊盘，OUT_PAD表示输出焊盘，G1_PAD表示第一接地焊盘，G2_PAD表示第二接地焊盘。

图2 现有的滤波器的剖面示意图

图3 本实用新型公开的一种滤波器的剖面示意图

图2和图3分别为现有的滤波器剖面示意图和本实用新型公开的一种滤波器的剖面示意图，可以看出两者的物理连接结构不同。

本实用新型公开的滤波器同样对应图1所示的拓扑结构，包括上下叠置的wafer1和wafer2，wafer1和wafer2通过金属密封环Sealring键合。此外，还可以通过四个内部焊盘IN、OUT、G1、G2以金属键合的方式进行电学连接。多个谐振器R设置在wafer1的下表面，然后通过贯穿wafer1的通孔连接到wafer1的上表面的IN_PAD，OUT_PAD，G1_PAD，G2_PAD四个片上焊盘上。在这四个片上焊盘的上表面设置有多个焊球bump，并且相邻焊球的间距小于预设阈值。

在此滤波器中散热路径如图3中的带箭头曲线所示。一方面，由于散热路径缩短（直接通过贯穿wafer1的通孔，连接到wafer1上表面的焊盘以及焊球），另一方面谐振器可以通过wafer1可以直接将热量散发出去，而不是像现有技术只可以通过通孔结构以及Sealring和wafer2连接的进行散热，因此本实用新型提出的滤波器的散热路径有明显改善。同时滤波器由于进一步限定了焊球的间距，这意味着可以增加区域内焊球的数量，增大焊球的总表面积，从而可以克服焊球处的散热瓶颈。

简而言之，诺思微系统的滤波器专利，通过对多个晶圆中设置谐振器、增加片上焊盘等方式，改善了滤波器散热效率低，功率容量小等缺点，提高了滤波器的生产良率。

诺思微系统有限公司深耕射频领域10余年，其核心产品具有国际领先水平，同时也是全球较早从事FBAR研究与产业化的团队之一。此外，诺思微系统还在国际顶级期刊和会议发表论文300余篇，承接国家重大科技计划、“863计划”等专项科研课题。

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（校对/赵月）