Brevet FR2954867A1 — publié le 20110701

DISPOSITIF DUPLEXEUR ET SON PROCEDE DE FABRICATION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif duplexeur et son procédé de fabrication et, plus particulièrement, un dispositif duplexeur susceptible d'être miniaturisé et permettant une réduction des coûts de fabrication ainsi qu'une augmentation du taux de rendement en simplifiant son processus de fabrication et son procédé de fabrication. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Avec le développement continu de l'industrie des télécommunications, les tendances actuelles visent à miniaturiser les produits de communication sans fil tout en maintenant une qualité élevée et une fonctionnalité multiple. A la lumière de ces tendances, il existe une demande actuelle pour la miniaturisation et l'amélioration de la qualité des composants utilisés dans les produits de communication sans fil. Afin de satisfaire la demande de miniaturisation, actuellement, des études sont réalisées pour fabriquer des composants essentiels de dispositifs de communication sans fil, tels qu'un filtre et un duplexeur, en utilisant des résonateurs acoustiques en volume à film ("FBAR", pour "Film Bulk Acoustic Resonators") qui sont avantageux au niveau de l'intégration en raison de leurs formes à couche mince et qui possèdent de bonnes propriétés. En général, une puce FBAR est formée de sorte qu'une couche piézoélectrique soit formée sur une plaquette et que des électrodes supérieure et 2 inférieure soient formées sur des parties supérieure et inférieure de la couche piézoélectrique, respectivement, pour appliquer de l'électricité à la couche piézoélectrique de manière à y induire des oscillations. En outre, un entrefer souhaité est formé sous la couche piézoélectrique afin d'améliorer les propriétés de résonance de la couche piézoélectrique. Un dispositif duplexeur comporte au moins deux puces FBAR, montées sur un substrat servant de support inférieur, pour former un filtre émetteur et un filtre récepteur, respectivement. Le substrat est formé pour comprendre une borne commune et des bornes d'émission/réception, et des schémas de circuit pour connecter électriquement les bornes aux filtres émetteur et récepteur. En outre, afin d'obtenir une étanchéité totale des puces FBAR, une partie de moulage est formée sur le substrat. Une structure de protection est prévue pour protéger des parties fonctionnelles du dispositif, c'est-à-dire une couche piézoélectrique, un entrefer et une électrode de la puce FBAR, par rapport au processus de moulage précité. La structure de protection peut être formée en traitant une plaquette ayant une épaisseur prédéterminée en utilisant une technique d'assemblage niveau plaquette (WLP) et en collant la plaquette traitée sur le substrat avec la puce FBAR montée dessus. Dans le cas où la puce FBAR et la structure de protection sont formées comme indiqué ci-dessus, la structure globale et le processus de fabrication du dispositif duplexeur sont toutefois désavantageusement 3 complexes, car la structure de protection doit être configurée de manière à être connectée électriquement aux parties fonctionnelles du dispositif à l'intérieur de la puce FBAR tout en assurant la protection des parties fonctionnelles du dispositif. De plus, un dispositif duplexeur comporte une pluralité de feuilles de céramique empilées en utilisant une technique de céramique cofrittée à basse température ("LTCC", pour "Law Temperative Co-fired Ceramic") pour former un substrat LTCC qui comprend une cavité en son intérieur. Ensuite, une puce FBAR est montée dans la cavité. Après la connexion électrique de la puce FBAR au substrat LTCC par fil soudé, un conducteur métallique est fondu ou scellé par soudure sur le substrat LTCC. Dans ce cas, il est nécessaire de garantir que les espaces nécessaires pour la connexion par fil soudé et le scellement qui est effectué pour protéger la puce FBAR soient fournis. Ceci entraîne un problème d'augmentation de la dimension du produit. EXPOSÉ DE L'INVENTION Un aspect de la présente invention propose un dispositif duplexeur pouvant être miniaturisé et permettant une réduction des coûts de fabrication ainsi qu'une augmentation du taux de rendement en simplifiant un processus de fabrication et un procédé de fabrication de celui-ci. Selon un aspect de la présente invention, il est proposé un dispositif duplexeur comprenant : un substrat comprenant un circuit duplex ; une première puce de filtre d'onde acoustique montée sur le substrat 4 par collage à puce retournée ; une seconde puce de filtre d'onde acoustique montée sur la première puce de filtre d'onde acoustique par collage à puce retournée ; et une partie de moulage couvrant les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique. La première puce de filtre d'onde acoustique peut être une puce d'onde acoustique de surface (SAW) et la seconde puce de filtre d'onde acoustique est une puce de résonateur acoustique en volume à film (FBAR). La première puce de filtre d'onde acoustique peut être configurée comme un filtre récepteur et la seconde puce de filtre d'onde acoustique peut être configurée comme un filtre émetteur. Chacune des première et seconde puces de filtre d'onde acoustique peut comprendre un substrat de puce comportant un entrefer, une couche piézoélectrique disposée sur une surface du substrat de puce comportant l'entrefer, une électrode disposée sur la couche piézoélectrique et une pluralité de boules en bosse disposées sur l'électrode. La première puce de filtre d'onde acoustique peut comprendre une électrode d'interconnexion pour connecter électriquement la seconde puce de filtre d'onde acoustique au substrat. Le substrat peut être un substrat en céramique cofrittée à basse température (LTCC) ou un substrat en céramique cofrittée à haute température (HTCC). La partie de moulage peut être formée en plastique époxydique ou d'ingénierie. Selon un autre aspect de la présente invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un dispositif duplexeur, le procédé comprenant : la préparation d'un substrat comprenant un circuit duplex ; le montage d'une première puce de filtre d'onde acoustique sur le substrat par collage à puce retournée ; le montage d'une seconde puce de filtre d'onde acoustique sur la première puce de filtre d'onde acoustique par collage à puce retournée ; et la formation d'une partie de moulage pour couvrir les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique. Le procédé peut comprendre en outre la formation d'une électrode d'interconnexion sur la première puce de filtre d'onde acoustique pour connecter électriquement la seconde puce de filtre d'onde acoustique au substrat. Le substrat peut être formé par un processus de céramique cofrittée à basse température (LTCC) ou un processus de céramique cofrittée à haute température (HTCC). LISTE DES FIGURES Les aspects, caractéristiques et avantages ci- dessus et d'autres aspects, caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à la lumière de la description détaillée ci-après, conjointement aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un schéma fonctionnel schématique illustrant la structure d'un dispositif duplexeur selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention ; et la figure 2 est une vue en coupe schématique 30 illustrant un dispositif duplexeur selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention ; les figures 3A à 3C sont des vues en coupe illustrant un processus séquentiel de fabrication d'un dispositif duplexeur selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention. Des modes de réalisation illustratifs de la présente invention vont à présent être décrits en détail en référence aux dessins annexés. L'invention peut toutefois être mise en oeuvre sous de nombreuses formes différentes et ne doit pas être considérée comme étant limitée aux modes de réalisation exposés ici. Au contraire, ces modes de réalisation sont fournis pour que cette description soit approfondie et complète et qu'elle transmette totalement la portée de l'invention à l'homme du métier. Sur les dessins, les formes et dimensions d'éléments peuvent être exagérées par souci de clarté et les mêmes numéros de référence seront utilisés tout au long pour indiquer les éléments identiques ou similaires. La figure 2 est une vue en coupe schématique illustrant un dispositif duplexeur selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention. En référence à la figure 2, un dispositif duplexeur comprend un substrat 110, des première et seconde puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130 montées sur le substrat 110 par collage à puce retournée et agencées verticalement, et une partie de moulage 140 couvrant les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130. Le substrat 110 comprend un circuit duplex. Plus spécifiquement, le substrat 110 est réalisé pour comprendre une borne commune et des bornes d'émission/réception, et des schémas de circuit pour connecter électriquement les bornes à un filtre récepteur et à un filtre émetteur. En d'autres termes, comme représenté sur la figure 1, le substrat 110 comprend les filtres récepteur et émetteur pour la bande passante d'émission/réception, un déphaseur À/4 connecté entre les filtres récepteur et émetteur, et des bornes externes P1 et P2 connectées respectivement aux filtres émetteur et récepteur. Le substrat 110 peut être un substrat en céramique cofrittée à basse température (LTCC) ou un substrat en céramique cofrittée à haute température ("HTCC", pour "High Temperature Co-fired Ceramic"), chacun desquels comprend un schéma de circuit multicouche. Plus spécifiquement, le substrat 110 peut comprendre une première feuille 111, une deuxième feuille 112 et une troisième feuille 113. Les schémas de circuit formés sur les feuilles peuvent être connectés par des électrodes d'interconnexion V1. Les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130 peuvent être configurées respectivement comme les filtres récepteur et émetteur. De plus, la première puce de filtre d'onde acoustique 120 peut être une puce d'onde acoustique de surface (SAW) et la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 peut être une puce de résonateur acoustique en volume à film (FBAR). La première puce de filtre d'onde acoustique 120 comprend un substrat de puce 121 d'une dimension prédéterminée comportant un entrefer 122, une couche 8 piézoélectrique 123 formée sur une surface du substrat de puce 121 comportant l'entrefer 122, une électrode 124 formée sur la couche piézoélectrique 123 de manière à être connectée électriquement à celle-ci pour l'entrée/sortie de signal, et une pluralité de boules en bosse 125 formées sur l'électrode 124. La seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 comprend un substrat de puce 131 d'une dimension prédéterminée comportant un entrefer 132, une couche piézoélectrique 133 formée sur une surface du substrat de puce 131 comportant l'entrefer 132, une électrode 134 formée sur la couche piézoélectrique 133 de manière à être connectée électriquement à celle-ci pour l'entrée/ sortie de signal, et une pluralité de boules en bosse 135 formées sur l'électrode 134. La première puce de filtre d'onde acoustique 120 comprend le substrat de puce 121, l'entrefer 122 et la couche piézoélectrique 123 qui sont disposés séquentiellement. Après que les boules en bosse 125 sont formées sur l'électrode 124 connectée électriquement à la couche piézoélectrique 123, la première puce de filtre d'onde acoustique 120 est renversée de sorte que le substrat de puce 121 soit situé dans la position la plus haute. Les boules en bosse 125 sont collées au substrat 110 du dispositif duplexeur. Ici, du fait que le substrat de puce 121 de la première puce de filtre d'onde acoustique 120 est situé dans la position la plus haute, le substrat de puce 121 peut servir de couvercle supérieur. En outre, en raison de l'épaisseur des boules en bosse 125, un espace est 9 présent entre la couche piézoélectrique 123 de la première puce de filtre d'onde acoustique 120 et le substrat 110 du dispositif duplexeur. Par conséquent, quand la partie de moulage 140 est formée autour de la première puce de filtre d'onde acoustique 120 qui est disposée par collage à puce retournée comme indiqué ci-dessus, il est inutile de former une structure de protection séparée pour protéger des parties fonctionnelles du dispositif, c'est-à-dire la couche piézoélectrique, l'entrefer et l'électrode de la première puce de filtre d'onde acoustique 120. De plus, la première puce de filtre d'onde acoustique 120 comprend des électrodes d'interconnexion V2 afin de connecter électriquement la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 au substrat 110 et des boules en bosse 126 pour cette connexion électrique. La seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 comprend le substrat de puce 131, l'entrefer 132 et la couche piézoélectrique 133 qui sont disposés séquentiellement. Après que les boules en bosse 135 sont formées sur l'électrode 134 connectée électriquement à la couche piézoélectrique 133, la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est retournée de sorte que le substrat de puce 131 soit situé dans la position la plus haute. La seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est collée aux boules en bosse 135 et à la première puce de filtre d'onde acoustique 120. Les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130 sont agencées verticalement. A travers la première puce de filtre 10 d'onde acoustique 120, la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est connectée électriquement au substrat 110. Ici, du fait que le substrat de puce 131 de la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est situé dans la position la plus haute, le substrat de puce 131 peut servir de couvercle supérieur. En outre, en raison de l'épaisseur des boules en bosse 135, un espace est présent entre la couche piézoélectrique 133 de la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 et la première puce de filtre d'onde acoustique 120. Par conséquent, quand la partie de moulage 140 est formée autour de la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 qui est disposée verticalement par collage à puce retournée comme indiqué ci-dessus, il est inutile de former une structure de protection séparée pour protéger des parties fonctionnelles du dispositif, c'est-à-dire la couche piézoélectrique, l'entrefer et l'électrode de la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130. La partie de moulage 140 peut être formée en appliquant un matériau de scellement et similaire au substrat 110 de manière à couvrir les deux puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130 et en durcissant le matériau de scellement appliqué. La partie de moulage 140 peut être formée de plastique époxydique ou d'ingénierie. Les figures 3A à 3C sont des vues en coupe illustrant un processus séquentiel de fabrication d'un dispositif duplexeur selon un mode de réalisation illustratif de la présente invention. 11 Ci-après, un procédé de fabrication d'un dispositif duplexeur selon ce mode de réalisation va être décrit en référence aux figures 3A à 3C. D'abord, comme représenté sur la figure 3A, le substrat 110 est formé de sorte qu'une pluralité de feuilles de céramique 111, 112 et 113 comprennent des schémas de circuit et des électrodes d'interconnexion V1 pour la connexion des schémas de circuit et soient stratifiées pour ainsi réaliser un circuit duplex. Le substrat 110 peut être un substrat céramique fabriqué à l'aide d'un processus LTCC ou d'un processus HTCC. Ensuite, comme représenté sur la figure 3B, la première puce de filtre d'onde acoustique 120 est montée sur le substrat 110 par collage à puce retournée. La première puce de filtre d'onde acoustique 120 comprend le substrat de puce 121, l'entrefer 122 formé sur une surface du substrat de puce 121, la couche piézoélectrique 123 et l'électrode 124. La première puce de filtre d'onde acoustique 120 peut être formée par une pluralité de procédés bien connus dans l'art. Par exemple, une plaquette possédant une surface prédéterminée est d'abord divisée en une pluralité de sections de plaquette en lignes et en colonnes. Des couches sacrificielles sont formées sur les sections de plaquette, respectivement. Après que des couches piézoélectriques sont formées respectivement sur les couches sacrificielles, des électrodes sont respectivement formées sur les sections de plaquette de la plaquette pour être connectées électriquement aux couches piézoélectriques. 12 Ensuite, les couches sacrificielles sont éliminées de sorte que les entrefers 122 et les couches piézoélectriques 123 puissent être formés pour être agencés verticalement. De plus, des électrodes d'interconnexion V2 sont formées sur la plaquette pour être connectées électriquement à la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130. Les boules en bosse 125 sont ensuite formées sur les électrodes 124 de la plaquette, respectivement. Ici, la première puce de filtre d'onde acoustique 120 peut comprendre les boules en bosse 126 pour réaliser la connexion électrique entre la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 et le substrat 110. Comme indiqué ci-dessus, la formation des boules en bosse 125 au niveau de la plaquette peut être obtenue grâce à un unique processus, indépendamment du nombre de puces. Ceci est plus avantageux qu'un procédé de formation de boules en bosse sur des puces individuelles. Ensuite, la plaquette comportant les entrefers 122, les couches piézoélectriques 123, les électrodes 124 et les boules en bosse 125 formées dessus est coupée le long de lignes de coupe prédéterminées, pour ainsi fabriquer des puces individuelles 120. La pluralité de puces 120 sont montées sur le substrat 110 par collage à puce retournée en permettant aux substrats de puce 121 de la pluralité de puces 120 d'être orientés vers le haut et en permettant aux boules en bosse 125 d'être orientées vers le substrat 110. 13 Ensuite, comme représenté sur la figure 3C, la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est montée sur la première puce de filtre d'onde acoustique 120 par collage à puce retournée. La seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 comprend le substrat de puce 131, l'entrefer 132 et la couche piézoélectrique 133 qui sont agencées séquentiellement. Après que les boules en bosse 135 sont formées sur l'électrode 134 connectée électriquement à la couche piézoélectrique 133, la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est retournée de sorte que le substrat de puce 131 soit situé dans la position la plus haute. La seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est collée aux boules en bosse 135 et à la première puce de filtre d'onde acoustique 120. Par le biais des boules en bosse 135 et des électrodes d'interconnexion V2 comprises dans la première puce de filtre d'onde acoustique 120, la seconde puce de filtre d'onde acoustique 130 est connectée électriquement au substrat 110. Ensuite, la partie de moulage 140 est formée pour couvrir les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique 120 et 130. La partie de moulage 140 peut être formée d'un matériau de scellement tel que du plastique époxydique ou d'ingénierie. Après formation de la partie de moulage en utilisant le matériau de scellement et le durcissement du matériau de scellement, un groupe de dispositif duplexeur est fabriqué. Comme exposé ci-dessus, dans un dispositif duplexeur selon des modes de réalisation illustratifs 14 de l'invention, des première et seconde puces de filtre d'onde acoustique sont agencées verticalement par collage à puce retournée, il n'existe ainsi aucune nécessité d'une structure de protection séparée pour protéger des parties fonctionnelles du dispositif, c'est-à-dire les couches piézoélectriques, les entrefers et les électrodes des puces. En conséquence, un produit compact est réalisé et un processus de fabrication est simplifié. Alors que la présente invention a été présentée et décrite en relation avec les modes de réalisation illustratifs, il ressortira pour l'homme du métier que des modifications et des variations peuvent être apportées sans sortir de l'esprit et du cadre de l'invention tel que définis par les revendications jointes. REVENDICATIONS1. Dispositif duplexeur comprenant : un substrat (110) comprenant un circuit duplex ; une première puce de filtre d'onde acoustique (120) montée sur le substrat (110) par collage à puce retournée ; une seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) montée sur la première puce de filtre d'onde acoustique (120) par collage à puce retournée ; et une partie de moulage (140) couvrant les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique (120, 130). 2. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première puce de filtre d'onde acoustique (120) est une puce d'onde acoustique de surface (SAW) et la seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) est une puce de résonateur acoustique en volume à film (FBAR). 3. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première puce de filtre d'onde acoustique (120) est configurée comme un filtre récepteur et la seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) est configurée comme un filtre émetteur. 4. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des première et seconde puces de filtre d'onde acoustique (120, 130) comprend un substrat de puce (121, 131) comportant un entrefer (122, 132), une couche piézoélectrique (123, 133) disposée sur une surface du substrat de puce (121, 131) comportant l'entrefer (122, 132), une électrode (124, 16 134) disposée sur la couche piézoélectrique (123, 133) et une pluralité de boules en bosse (125, 135) disposées sur l'électrode (124, 134). 5. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première puce de filtre d'onde acoustique (120) comprend une électrode d'interconnexion (V2) pour connecter électriquement la seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) au substrat (110). 6. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat (110) est un substrat en céramique cofrittée à basse température (LTCC) ou un substrat en céramique cofrittée à haute température (HTCC). 7. Dispositif duplexeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de moulage (140) est formée en plastique époxydique ou d'ingénierie. 8. Procédé de fabrication d'un dispositif duplexeur, le procédé comprenant les étapes suivantes : - préparation d'un substrat (110) comprenant un circuit duplex ; - montage d'une première puce de filtre d'onde acoustique (120) montée sur le substrat (110) par collage à puce retournée ; - montage d'une seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) montée sur la première puce de filtre d'onde acoustique (120) par collage à puce retournée ; et - formation d'une partie de moulage (140) pour 30 couvrir les première et seconde puces de filtre d'onde acoustique (120, 130). 17 9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre une étape de formation d'une électrode d'interconnexion (V2) sur la première puce de filtre d'onde acoustique (120) pour connecter électriquement la seconde puce de filtre d'onde acoustique (130) au substrat (110). 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le substrat (110) est formé par un processus de céramique cofrittée à basse température (LTCC) ou un processus de céramique cofrittée à haute température (HTCC).