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CN116346070A - 滤波模组、电路板组件、电子设备 - Google Patents

滤波模组、电路板组件、电子设备 Download PDF

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CN116346070A
CN116346070A CN202111597525.4A CN202111597525A CN116346070A CN 116346070 A CN116346070 A CN 116346070A CN 202111597525 A CN202111597525 A CN 202111597525A CN 116346070 A CN116346070 A CN 116346070A
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CN
China
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layer
filter module
piezoelectric substrate
electrical connector
matching
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Application number
CN202111597525.4A
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代翔宇
叶润清
姚明军
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Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
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Publication date
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    • H03H9/02543Characteristics of substrate, e.g. cutting angles
    • HELECTRICITY
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Abstract

本申请实施例提供了一种滤波模组、电路板组件、电子设备。滤波模组包括压电衬底,所述压电衬底的一侧设置有换能器层;封装层,所述封装层与所述压电衬底相连,所述封装层具有开口朝向所述压电衬底的凹槽,所述换能器层设置于所述凹槽内;第一匹配层,设置于所述压电衬底的远离所述换能器层的一侧;第一电连接件,所述第一电连接件与所述第一匹配层相连,并贯穿所述压电衬底和所述封装层。通过在压电衬底上设置第一匹配层,可以提升滤波模组等的小型化、集成化。

Description

滤波模组、电路板组件、电子设备
技术领域
本申请实施例涉及电子设备领域和射频领域。并且更具体地,涉及滤波模组、电路板组件、电子设备。
背景技术
滤波模组在电子设备的无线通讯场景中有广泛应用。滤波模组可以包括滤波器。滤波模组还可以包括对应滤波器的匹配元件,在匹配元件的作用下有利于提升滤波器的性能。匹配元件例如可以是电容/电感元件等。匹配元件可以被集成到硅衬底上,硅衬底与滤波器的压电衬底通过晶圆键合电连接以及封装。然而,为减少因晶圆键合导致的硅衬底的翘曲,硅衬底通常需要较大的厚度,进而会增加整个滤波模组的厚度。因此,滤波模组如何进一步小型化、高集成化成为需要解决的问题之一。
发明内容
本申请实施例提供一种滤波模组、电路板组件、电子设备,目的是提升滤波模组等的小型化、集成化。
第一方面,提供了一种滤波模组,包括:
压电衬底,所述压电衬底的一侧设置有换能器层;
封装层,所述封装层与所述压电衬底相连,所述封装层具有开口朝向所述压电衬底的凹槽,所述换能器层设置于所述凹槽内;
第一匹配层,设置于所述压电衬底的远离所述换能器层的一侧;
第一电连接件,所述第一电连接件与所述第一匹配层相连,并贯穿所述压电衬底和所述封装层。
通过将第一匹配层设置在压电衬底的远离换能器层的一侧上,有利于减小滤波模组的厚度,还有利于缩小电路板的面积,从而,整个模组的小型化、集成化程度更高。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述滤波模组还包括第二电连接件,所述第二电连接件与所述换能器层相连,并且贯穿所述封装层。
通过第二电连接件贯穿封装层,使得远离封装层设置的第一匹配层可以与靠近封装层设置的电路电连接。通过设置第二电连接件贯穿封装层,可以使得封装更稳定,集成化更高。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一电连接件和所述第二电连接件均位于所述凹槽之外。
通过设置第一电连接件和第二电连接件都位于凹槽之外,有利于简化电连接件的加工步骤。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一电连接件和所述第二电连接件穿过所述凹槽,所述封装层包括层叠设置的支撑墙和支撑层,所述支撑墙与所述压电衬底相连,并且具有空腔,所述支撑墙为晶圆键合环,所述支撑层的材料为硅。
通过设置支撑墙为硅衬底材料,设置支撑墙为晶圆键合环,可以使封装更加稳定。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述滤波器模组还包括第二匹配层和第三电连接件,所述第二匹配层设置于所述封装层的靠近所述压电衬底的一侧,且位于所述凹槽内,所述第三电连接件与所述第二匹配层相连,并且所述第三电连接件贯穿所述支撑层。
通过在封装层设置第二匹配层,有利于增多滤波模组可容纳的匹配元件,有利于在提升滤波模组集成化的同时兼顾小型化。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第三电连接件是所述第一电连接件或者所述第二电连接件的一部分。
通过将第三电连接件与第一电连接件或者第二电连接件一体成型,可以节省步骤和成本,整个模组的集成化程度也更高。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第二电连接件是所述第一电连接件的一部分。
通过第一电连接件和第二电连接件一体成型,可以节省工序和成本,同时集成化程度更高。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述第一匹配层包括电容和/或电感。
通过使用电容和/或电感,可以更好的协同滤波器工作。第一匹配层使用的器件类型可以相对灵活。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述压电衬底包括层叠设置的衬底基层和压电层,所述衬底基层位于所述压电衬底远离所述换能器层的一侧,所述压电层位于所述压电衬底远离所述第一匹配层的一侧,所述压电层的电阻率低于所述衬底基层。
通过设置衬底基层,可以减小换能器层的声波向远离封装层的空间发射。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述衬底基层的材料是高阻硅。
通过设置衬底基层为高阻硅衬底,可以很好的利用高阻硅衬底的声速高的性质以减小换能器层的声波向远离封装层的空间发射。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述滤波模组是薄膜声表面波滤波模组。
通过设置滤波模组为薄膜声表面波滤波模组,可以使得滤波模组的性能更好。
结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,第一匹配层是通过集成无源器件技术加工的。
通过使用集成无源器件技术加工匹配层,可以使得匹配层与衬底层成为一个整体。
第二方面,提供了一种电路板组件,包括如上述第一方面中的任意一种实现方式中所述的滤波模组。
结合第二方面,在第二方面的某些实现方式中,所述电路板组件还包括:第三匹配元件,所述第三匹配元件设置于所述电路板,且位于所述滤波模组之外。
通过在滤波模组之外设置匹配元件,可以使得协同滤波器工作的匹配元件的个数更多,同时,可以更好的规划不同类型匹配元件的位置,有利于对滤波模组进行灵活地匹配。
第三方面,提供了一种电子设备,包括如上述第一方面中的任意一种方式中所述的滤波模组。
第四方面,提供了一种电子设备,包括如上述第二方面中的任意一种方式中所述的电路板组件。
附图说明
图1是一种电子设备的示意性结构图。
图2是一种射频模组的示意性结构图。
图3是一种滤波器的示意性结构图。
图4A是本申请实施例提供的一种滤波模组的示意性结构图。
图4B是本申请实施例提供的一种换能器层的示意性结构图。
图4C是本申请实施例提供的一种匹配层的示意性结构图。
图5是本申请实施例提供的又一种滤波模组的示意性结构图。
图6是本申请实施例提供的一种电路板组件的示意性结构图。
图7是本申请实施例提供的又一种电路板组件的示意性结构图。
图8是本申请实施例提供的一种滤波模组的加工方法的示意性流程图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。
电子设备100例如可以是终端消费产品或3C电子产品(计算机类(computer)、通信类(communication)、消费类(consumer)电子产品),如手表、耳机、手机、移动电源、便携机、平板电脑、电子阅读器、笔记本电脑、数码相机、车载电脑、可穿戴设备等设备。图1所示实施例以电子设备100是手机为例进行说明。应理解,图1所示的电子设备100的结构仅仅是一些实施例,电子设备100还可以有其他不同的实施例。
如图1所示,电子设备100可以例如是手机。电子设备100内的电子部件例如可以包括射频模组20。射频模组20可以是电路板组件,或者,射频模组20可以是电路板组件的一部分。在图1所示的实施例中,射频模组20例如可以被设置在手机内部的主板上。
图2是一种射频模组的示意性结构图。
如图2所示,射频模组20包括天线、切换开关203、滤波器204、滤波器205、放大电路206、放大电路207和收发机。
天线用于向外界发送穿过基带芯片处理后的射频信号,或者用于接收外界的射频信号,切换开关203则用于切换天线接收或是发射射频信号。
滤波器用于对射频信号中的噪声信号以及其他不需要的频率信号进行过滤。例如,滤波器204对穿过基带芯片处理后的射频信号进行滤波,滤波器205对外界的射频信号进行滤波。
放大电路用于放大射频信号。例如,放大电路206用于放大来自收发机的射频信号。放大电路207用于放大来自外界的射频信号。在一些实施例中,放大电路207可以包括低噪声放大器(low noise amplifier,LNA)。在一些实施例中,该放大电路206包括功率放大器(power amplifier,PA)
收发机与基带芯片连接,用于接收来自基带芯片的射频信号或者向基带芯片发送射频信号。天线与滤波器204、放大电路206以及收发机构成射频前端的发射电路,而天线与滤波器205、放大电路207以及收发机构成射频前端的接收电路。
接收电路的工作原理具体为:天线连接到切换开关203的一个端口,将其接收的射频信号发送给滤波器205,滤波器205用于对接收的射频信号滤波,滤波电路205另一端连接到放大电路207的一个端口,放大电路207用于放大接收的射频信号。放大电路207的另一端连接到收发机,收发机用于将接收射频信号并将其发送到基带芯片进一步处理。
发射电路的工作原理具体为:收发机接收来自基带芯片的射频信号,收发机的另一端口与放大电路206连接,经由该放大电路206,射频信号可被放大,该放大电路206的另一端与滤波器205的一端连接,从而将射频信号发送给滤波器205以进行滤波处理,滤波器205的另一端与切换开关203的另一端连接,从而将射频信号发送给天线,这样,射频信号经由天线发射出去。
在一些实施例中,射频模组20还包括天线调谐器(图中未示出),连接天线与切换开关203,用于匹配发射的射频信号与天线。
上述各个组件通过与电路板(图中未示出)电连接以实现彼此的电连接。电路板可以称为基板。在一些实施例中,上述各个组件分别加工出引脚,从而与电路板实现电连接,引脚也被称为PIN脚,引脚可以对应上文所述的端口。
在另一些实施例中,射频模组20的各组件可以以不同于图2的方式排列,本申请对此不作任何限定。
图3示出了滤波器300的结构性示意图。
首先对下文中涉及的几个概念做简单说明。
A、匹配元件
匹配元件是电感类、电容类元件,它们可与滤波器并联或者串联,用于对射频信号的滤波。
B、声表面波滤波器
声表面波(surface acoustic wave,SAW)滤波器,简称SAW滤波器,主要通过电-声表面波-声转换的过程来滤波。声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波。SAW在压电材料表面产生并传播,且振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作一个或多个谐振器,谐振器可以由多个叉指换能器(interdigital transducer,IDT)组成,该多个IDT通常互相交叉。
为了实现具体的滤波功能,可以设置不同个数的谐振器,该多个谐振器可以串/并联,本申请实施例对此不作限定。
以SAW滤波器具有2个谐振器为例,该2个谐振器其中1个为发射谐振器,用于将射频信号转换为声表面波,在压电材料表面上传播,穿过一定的延迟后,另1个为接收谐振器,用于将声信号转换为电信号输出。滤波过程是在电到声和声到电的转换中实现,所以可以将SAW滤波器等效为一个两端口的无源网络。
C、叉指换能器
叉指换能器可以是在压电材料表面上形成的金属图案,它的作用是实现声-电换能。声表面波器件的工作原理是:当在压电材料上的发射谐振器施以交变电信号激励时,就会产生周期分布的电场,由于逆压电效应,在压电材料表面附近会激发相应的弹性形变,从而引起固体质点的振动,形成沿压电材料表面传播的声表面波。当该声表面波传到压电材料的另一端时,又因为正压电效应会在金属电极两端产生电荷,从而可以输出交变电信号。
如图3所示,滤波器300包括压电衬底310,换能器层313,封装层320。封装层320具有开口朝向该压电衬底310的凹槽,其中,换能器层313设置于压电衬底310的一侧,并且位于该凹槽内。
在一些实施例中,压电衬底310包括层叠设置的衬底基层311和压电层312,衬底基层311位于压电衬底310远离换能器层313的一侧,压电层312位于压电衬底310靠近封装层320的一侧。该换能器层313可以设置在压电衬底310靠近压电层312的一侧。在一些实施例中,衬底基层311为高阻硅(high-resistivity silicon,HRS)材料,其具有声速高、散热好等特点,其电阻率通常大于10000Ω*cm。衬底基层311主要用于阻隔来自压电层312的能量扩散到远离电路板的空间中。在一些实施例中,压电层312的材料可以为二氧化硅SiO2、钽酸锂LiTaO3、铌酸锂LiNbO3等等。压电层312的电阻率低于衬底基层311。
压电衬底310的一侧设置有换能器层313。该换能器层313包括第一端口3131、谐振器3132、第一电连接线3133。第一电连接线3133的一端与第一端口3131物理接触,另一端与谐振器3132的端口物理接触。在一些可能的实现方式中,第一端口3131可以是第一电连接线3133的一部分。在另一些可能的实现方式中,第一端口3131可以是金属材料制成的器件。
封装层320与压电衬底310相连,并且具有开口朝向该压电衬底310的凹槽,换能器层313设置于该凹槽内。在一些实施例中,封装层320包括层叠设置的支撑墙321和支撑层322,其中,该支撑墙321与压电衬底310相连,并且该支撑墙321具有一个空腔,该空腔的侧面为凹槽的侧壁面,该空腔的顶面为凹槽的顶面,该空腔的底面为凹槽的底面,该空腔可以收容换能器层313,用于对谐振器3132的保护。在一些实施例中,支撑墙321可以是聚酰亚胺(polymide,PI)材料。在一些实施例中,支撑层322也是PI材料。支撑墙321与支撑层322之间彼此粘附,以实现对谐振器3132的密封保护。
在一些实施例中,滤波器300还可以包括第二电连接件330,第二电连接件330的一端与第一端口3133相连,并且第二电连接件330贯穿封装层320,另一端可以与设置于封装层320远离压电衬底310的一侧上的第二引脚(图中未示出)物理接触,第二引脚可以设置于电路板的信号层或者接地层,从而实现该换能器层313接入电路。在一些可能的实施方式中,该第二电连接件330穿过封装层320的凹槽,该第一电连接件450包括穿过封装层320的凹槽的部分以及穿过封装层320非凹槽的部分。在另一些可能的实现方式中,该第二电连接件330位于封装层320的凹槽之外,该第二电连接件330只包括穿过封装层320非凹槽的部分,这样电连接件的加工更加简单、易实现。在一些实施例中,该第二电连接件330穿过封装层320非凹槽的部分可以是导电孔。在一些实施例中,该第二电连接件330穿过封装层320凹槽的部分可以是铜线或者铜柱。
在一些实施例中,该滤波器300可以是薄膜声表面波滤波器。
压电层312和换能器层313用于滤波。由于谐振器包括多对交叉电极,形成梳齿状结构,梳齿之间的间距决定了SAW波长,以及多个谐振器还可以进行串/并联以实现不同的滤波需求。这样,滤波器300可以对射频信号进行滤波。
接收信号滤波原理为:与输入信号端相连的谐振器3132接收交变电信号激励,就会产生周期分布的电场,由于逆压电效应,在压电衬底310靠近换能器层313的表面附近会激发相应的弹性形变,从而引起固体质点的振动,形成的声表面波沿着压电衬底310靠近换能器层313的表面传递。
发射信号滤波原理为:与输出信号端相连的谐振器3132接收到该表面声波,因为正压电效应会在金属电极两端产生电荷,从而输出交变电信号。
滤波模组还可以包括对应滤波器的匹配元件,在匹配元件的作用下有利于提升滤波器的性能。匹配元件例如可以是电容/电感元件等。匹配元件可以被集成到硅衬底上,硅衬底与滤波器的压电衬底通过晶圆键合电连接以及封装。然而,为减少因晶圆键合导致的硅衬底的翘曲,硅衬底通常需要较大的厚度,进而会增加整个滤波模组的厚度。
结合图3所示的实施例,本申请提供的技术方案通过对滤波模组的合理结构设计,目的是提升滤波模组的小型化、集成化。
图4A-图4C、图5、图6和图7示出了本申请实施例提供的滤波模组400的结构性示意图。滤波模组400既可以用于射频接收电路,也可以用于射频发射电路。
结合图4A-图4C对本申请实施例提供的一种滤波模组400进行说明。
如图4A所示,滤波模组400包括压电衬底310、封装层320、换能器层313、第一匹配层440、第一电连接件450。压电衬底310与封装层320相连,封装层320具有开口朝向压电衬底310的凹槽,换能器层313位于压电衬底310的一侧并且位于该凹槽内。第一匹配层440位于压电衬底310的远离换能器层313的一侧。第一电连接件450的一端与第一匹配层440相连,并且贯穿压电衬底310和封装层320。
在一些实施例中,压电衬底310包括层叠设置的衬底基层311和压电层312,衬底基层311位于压电衬底310远离换能器层313的一侧,压电层312位于压电衬底310远离第一匹配层440的一侧。在一些实施例中,衬底基层311为高阻硅材料,其具有声速高、散热好等特点,其电阻率通常大于10000Ω*cm。衬底基层311主要用于阻隔来自压电层312的能量扩散到远离电路板的空间中。在一些实施例中,压电层312可以为二氧化硅SiO2、钽酸锂LiTaO3、铌酸锂LiNbO3等等。压电层312的电阻率低于衬底基层311。
如图4B,换能器层313包括第一端口3131、谐振器3132、第一电连接线3133。第一电连接线3133的一端与第一端口3131物理接触,另一端与谐振器3132的端口物理接触。在一些可能的实现方式中,第一端口3131可以是第一电连接线3133的一部分。在另一些可能的实现方式中,第一端口3131可以是金属材料器件。
封装层320与压电衬底310相连,并且具有开口朝向该压电衬底310的凹槽,换能器层313设置于该凹槽内。在一些实施例中,封装层320包括层叠设置的支撑墙321和支撑层322,其中,该支撑墙321与压电衬底310相连,并且该支撑墙321具有一个空腔,该空腔的侧面为凹槽的侧壁面,该空腔的顶面为凹槽的顶面,该空腔的底面为凹槽的底面,该空腔可以收容换能器层313,用于对谐振器3132的保护。在一些实施例中,支撑墙321可以是PI材料。在一些实施例中,支撑层322可以也是PI材料。撑墙321与支撑层322之间彼此粘附,以实现对谐振器3132的密封保护。
在一些实施例中,滤波器300还可以包括第二电连接件330,第二电连接件330的一端与第一端口3133相连,并且第二电连接件330贯穿封装层320,另一端可以与设置于封装层320远离压电衬底310的一侧上的第二引脚402物理接触,第二引脚402可以设置于电路板的信号层或者接地层,从而实现该换能器层313接入电路。在一些可能的实施方式中,该第二电连接件330穿过封装层320的凹槽,该第一电连接件450包括穿过封装层320的凹槽的部分以及穿过封装层320非凹槽的部分。在另一些可能的实现方式中,该第二电连接件330位于封装层320的凹槽之外,该第二电连接件330只包括穿过封装层320非凹槽的部分。在一些实施例中,该第二电连接件330穿过封装层320非凹槽的部分可以是导电孔。在一些实施例中,该第二电连接件330穿过封装层320凹槽的部分可以是铜线或者铜柱。
在一些实施例中,该滤波器300可以是薄膜声表面波滤波器。
第一匹配层440设置于压电衬底310的远离换能器层313的一侧。在一些可能的实现方式中,第一匹配层440可以在压电衬底310的远离换能器层313的一侧上通过集成无源器件(integrated passive device,IPD)工艺加工出,换言之,第一匹配层440和压电衬底310可看做一个整体。如图4C,第一匹配层440包括多个第二端口4401、一个或多个第一匹配元件4402以及第二电连接线4403。第二电连接线4403的一端与该第二端口4401物理接触,另一端与第一匹配元件4402的端口物理接触。该一个或多个第一匹配元件4402主要用于对射频信号的滤波,提高滤波器300的性能。在一种可能的实现方式中,部分第一匹配元件4402彼此间通过第二电连接线4403连接成电路。在一些实施例中,第一匹配元件4402可以是半导体电容,例如金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor,MOS)电容、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal,MIM)电容或者金属氧化物金属(metal oxide metal,MOM)电容,其中,MIM电容和MOM电容可以通过IPD技术在硅衬底上制备。在一些实施例中,第一匹配元件4402可以是半导体电感。在一些实施例中,第二电连接线4403可以是导线。在一些实施例中,第二端口4401可以是第二电连接线4403的一部分。
第一电连接件450的一端与第一匹配层440相连,第一电连接件450贯穿压电衬底310和封装层320。在一些实施例中,该第一电连接件450与第二端口4401相连。在一些可能的实施方式中,该第一电连接件450贯穿封装层320的凹槽,该第一电连接件450包括穿过压电衬底310的部分、穿过封装层320的凹槽的部分以及穿过封装层320非凹槽的部分。在另一些可能的实现方式中,该第一电连接件450位于封装层320的凹槽之外,该第一电连接件450包括穿过压电衬底310的部分和穿过封装层320非凹槽的部分,这样,电连接件的加工更加简单、易实现。在一些实施例中,该第一电连接件450的另一端与设置于封装层320远离压电衬底310的一侧上的第一引脚401相连,该第一引脚401可以设置在电路板的信号层或者接地层,从而,第一匹配层440可以实现接入电路中。在一些实施例中,第一电连接件450穿过压电衬底310的部分可以是导通孔,该导通孔可以通过硅通孔技术(through silicon via,TSV)的方式来加工,其内部涂覆或者填充导电材料。在一些实施例中,第一电连接件450穿过凹槽的部分可以是铜柱、铜线等。在一些实施例中,第一电连接件450穿过封装层320非凹槽的部分可以是导电孔,该导通孔的加工方式可以与TSV工艺类似。
在另一些实施例中,第一电连接件450位于滤波器300之外,第一电连接件450可以例如可以是导线,且该导线的一端与第二端口4401物理接触,另一端与设置于封装层320远离压电衬底310的一侧上的第一引脚401相连。
在一些实施例中,第一电连接件450与第二电连接件330相独立,应理解,此时第一匹配层440与换能器层313各自实现与电路板460的连接,这样第一匹配层440与换能器层313通过电路板460实现电连接。
在另一些实施例中,第一电连接件450与第二电连接件330相连接,也即,第二电连接件330可以是第一电连接件450的一部分,但需要注意设置该第一电连接件450的位置还要对应第一端口3131的位置。第一电连接件450可以与第二电连接件330一体成型,节省加工步骤与成本,应理解,此时的第一引脚401与第二引脚402为同一部件。由于第一匹配层440与换能器层313都与第二电连接件330相连接,此时第一匹配层440与换能器层313串联或者并联连接,整个模组的集成化程度也更高。
通过将第一匹配层440设置在压电衬底310远离换能器层313的一侧,有利于减小滤波模组的厚度,还有利于缩小电路板的面积,从而,整个模组的小型化、集成化程度更高。
图5示出了又一种滤波模组400的结构性示意图。
在一些实施例中,封装层320包括层叠设置的支撑墙321和支撑层322,其中,该支撑墙321与压电衬底310相连,并且该支撑墙321具有一个空腔,该空腔的侧面为凹槽的侧壁面,该空腔的顶面为凹槽的顶面,该空腔的底面为凹槽的底面,该空腔可以收容换能器层313,用于对谐振器3132的保护。该支撑层322可以是硅晶圆的一部分,该支撑墙321是晶圆键合环,该晶圆键合环的材料可以是金属材料。
第一电连接件450和第二电连接件330均贯穿凹槽,也即第一电连接件450和第二电连接件330贯穿凹槽和支撑层322。
如图5,滤波模组400还包括第二匹配层560和第三电连接件570。
匹配元件除了在压电衬底310远离换能器层313的一侧设置第一匹配层440之外,还可以在支撑层322靠近压电衬底310的一侧设置第二匹配层560,且该第二匹配层560位于凹槽内。
该第二匹配层560可以包括第三端口5601,第二匹配元件5602,第三电连接线5603。在一些实施例中,第二匹配元件5602可以是是半导体电容,例如金属氧化物半导体(metal oxide semiconductor,MOS)电容、金属-绝缘体-金属(metal insulator metal,MIM)电容或者金属氧化物金属(metal oxide metal,MOM)电容,其中,MIM电容和MOM电容可以通过IPD技术在硅衬底上制备。在一些实施例中,第二匹配元件5602可以是半导体电感。在一些实施例中,第二匹配元件5602的端口与第三端口5601相连。在一些实施例中,第二匹配元件5602的端口与第三电连接线5603相连。
第三电连接件570的一端与第二匹配层560相连,并且贯穿封装层320。在某些可能的实现方式中,该第三电连接件570的一端与第三端口5601相连。在一些实施例中,该第三电连接件570的另一端可以与设置于封装层320远离压电衬底310的一侧的第三引脚501相连。在一些实施例中,该第三电连接件570可以是导通孔,该导通孔可以通过TSV工艺加工出。
在一些实施例中,该第三电连接件570是第二电连接件330的一部分,换言之,第三电连接件570和第二电连接件330一体成型,应理解,此时的第三引脚501与第二引脚402为同一部件。在一些实施例中,该第三电连接件570是第一电连接件450的一部分,换言之,第三电连接件570和第一电连接件450一体成型,应理解,此时的第三引脚501与第一引脚401为同一部件。在一些实施例中,该第三电连接件570和第二电连接件330都是第一电连接件450的一部分,换言之,第三电连接件570和第二电连接件330以及第一电连接件450一体成型,应理解,此时的第一引脚401与第二引脚402以及第三引脚501为同一部件。这样,整个模组的加工步骤可以简化,集成化程度更高。
结合图4、图5、图6和图7对本申请实施例提供的电路板组件进行说明。
图4和图5中的电路板组件40除了包括滤波模组400,还可以包括电路板460。也就是说,电路板组件40可以包括前述的压电衬底310、封装层320、换能器层313、匹配层440、第一电连接件450以及电路板460。通过设置封装层320上远离压电衬底310的一侧的第一引脚401接入到电路板460的信号层或者接地层,可使得包含上述部件的滤波模组400接入电路板460中。
如图5,电路板组件40还可以包括第二匹配层560和第三电连接件570。
图6示出了又一种电路板组件40的结构性示意图。
滤波器300的匹配元件除了设置于第一匹配层440的第一匹配元件4402,还可以包括设置于滤波器300以外的第三匹配元件60。如图6所示,第三匹配元件60设置于电路板460上靠近滤波模组400的位置,且与滤波模组400设置在电路板460的同侧。第三匹配元件60的表面可以设置有引脚以接入电路板460中。在一些实施例中,第三匹配元件60可以包括分立的电容元件。在一些实施例中,第三配元件60可以包括分立的电感元件。
在一些实施例中,第三匹配元件60可以通过埋嵌于电路板460的电连接线470与滤波模组400连接。
图7示出了再一种电路板组件40的结构性示意图。
滤波模组的匹配元件可以包括前述实施例的第一匹配元件4402、第二匹配元件5602以及第三匹配元件60。且该第一匹配元件4502设置在第一匹配层440,该第二匹配元件5602设置在第二匹配层560,该第三匹配元件60设置在滤波器300之外。
对于第一匹配元件4402、第二匹配元件5602以及第三匹配元件60的相关说明同前述实施例相同,在此不再赘述。
下面结合图8对加工前述的滤波模组400的方法进行说明。
图8是滤波模组400的加工方法的示意性流程图。本申请对步骤的实施顺序不作限定。
801,获取压电衬底810。
可以通过购买直接获得包含压电衬底810的晶圆,然后对该晶圆进行切割,或者,在加工出其他部件以及封装后再进行切割。通常,该晶圆包含层叠设置的衬底基层811和压电层312,该衬底基层811的材料一般为高阻硅,该压电层的材料一般为氧化硅SiO2、钽酸锂LiTaO3、铌酸锂LiNbO3等等。
802,减薄压电衬底810。
802可以是一个可选的步骤。在一些实施例中,通过对衬底基层811的厚度进行合理设计,以阻隔来自压电层312的能量向远离压电层312的空间释放。此外,对衬底基层811的厚度进行合理设计也有利于进一步加工TSV通孔。减薄压电衬底810后可获得压电衬底310。
该步骤工艺可以例如是磨削、研磨、干式抛光等等。
803,在压电衬底310的表面加工换能器层313。
可以通过光刻工艺用主要成分为铝或者铜材料的金属,在压电衬底310的表面上形成谐振器等器件。
804,加工第一电连接件的穿过压电衬底310的第一部分451。
通常,在设计好电路后,根据需要加工引脚的位置确定通孔的位置,并在压电衬底310上使用TSV工艺加工通孔。在一些实施例中,TSV通孔从内到外依次为导电层,阻挡层和绝缘层,该导电层可以为电镀铜层,用于实现该通孔两端的器件的电连接,该阻挡层可以为Ti、Ta或TaN,用于防止铜原子在退火过程中扩散而穿透绝缘层,该绝缘层可以为二氧化硅,用于将导电层和晶圆进行隔离绝缘。该步骤可以为:先通过激光刻蚀或者深反应离子刻蚀制造出通孔;接着通过电镀、化学气相沉积或者高分子涂布等工艺对通孔进行填充,填充的材料可以是上述三个层所使用的材料。
在另一些实施例中,S730的顺序可以与S720调换。
805,加工第一匹配层440。
该步骤例如可以通过集成无源器件技术执行。
806,加工支撑墙321和支撑层322。
在一些实施例中,先在压电衬底310设置有换能器层313的一侧围绕着谐振器使用PI材料形成支撑墙321,然后再在支撑墙321远离压电衬底310的一侧形成支撑层322。
加工支撑墙321和支撑层322的工艺可以例如是对PI材料进行高温固化、压缩模塑等。
807,在封装层上加工第二电连接件330以及第一电连接件的第二部分452。
可以先制造通孔,再在通孔上沉积/涂覆导电材料,该步骤的工艺类似TSV工艺。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种滤波模组(400),其特征在于,包括:
压电衬底(310),所述压电衬底(310)的一侧设置有换能器层(313);
封装层(320),所述封装层(320)与所述压电衬底(310)相连,所述封装层(320)具有开口朝向所述压电衬底(310)的凹槽,所述换能器层(313)设置于所述凹槽内;
第一匹配层(440),设置于所述压电衬底(310)的远离所述换能器层(313)的一侧;
第一电连接件(450),所述第一电连接件(450)与所述第一匹配层(440)相连,并贯穿所述压电衬底(310)和所述封装层(320)。
2.根据权利要求1所述的滤波模组(400),其特征在于,所述滤波模组(400)还包括第二电连接件(330),所述第二电连接件(330)与所述换能器层(313)相连,并且贯穿所述封装层(320)。
3.根据权利要求2所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第一电连接件(450)和所述第二电连接件(330)均位于所述凹槽之外。
4.根据权利要求2所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第一电连接件(450)和所述第二电连接件(330)穿过所述凹槽,所述封装层(320)包括层叠设置的支撑墙(321)和支撑层(322),所述支撑墙(321)与所述压电衬底(310)相连,并且具有空腔,所述支撑墙(321)为晶圆键合环,所述支撑层(322)的材料为硅。
5.根据权利要求4所述的滤波模组(400),其特征在于,所述滤波器模组(400)还包括第二匹配层(560)和第三电连接件(570),所述第二匹配层(560)设置于所述封装层(320)的靠近所述压电衬底(310)的一侧,且位于所述凹槽内,所述第三电连接件(570)与所述第二匹配层(560)相连,并且所述第三电连接件(570)贯穿所述支撑层(322)。
6.根据权利要求5所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第三电连接件(570)是所述第一电连接件(450)或者所述第二电连接件(330)的一部分。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第二电连接件(330)是所述第一电连接件(450)的一部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第一匹配层(440)包括电容和/或电感。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的滤波模组(400),其特征在于,所述压电衬底(310)包括层叠设置的衬底基层(311)和压电层(312),所述衬底基层(311)位于所述压电衬底(310)远离所述换能器层(313)的一侧,所述压电层(312)位于所述压电衬底(310)远离所述第一匹配层(440)的一侧,所述压电层(312)的电阻率低于所述衬底基层(311)。
10.根据权利要求9所述的滤波模组(400),其特征在于,所述衬底基层(311)的材料是高阻硅。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的滤波模组(400),其特征在于,所述滤波模组(400)是薄膜声表面波滤波模组。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的滤波模组(400),其特征在于,所述第一匹配层(440)是通过集成无源器件技术加工的。
13.一种电路板组件(40),其特征在于,包括如权利要求1至12中任一项所述的滤波模组(400)和电路板(460)。
14.根据权利要求13所述的电路板组件(40),其特征在于,所述电路板组件(40)还包括第三匹配元件(60),所述第三匹配元件(60)设置于所述电路板(460),且位于所述滤波模组(400)之外。
15.一种电子设备(100),其特征在于,包括如权利要求1至12中任一项所述的滤波模组(400)。
16.一种电子设备(100),其特征在于,包括如权利要求13或14所述的电路板组件(40)。
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