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CN113507779A - 用于双工器的封装基板和双工器 - Google Patents

用于双工器的封装基板和双工器 Download PDF

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CN113507779A CN202110844348.9A CN202110844348A CN113507779A CN 113507779 A CN113507779 A CN 113507779A CN 202110844348 A CN202110844348 A CN 202110844348A CN 113507779 A CN113507779 A CN 113507779A
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Abstract

本公开提供了一种用于双工器的封装基板。双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器。根据本公开的封装基板包括：用于形成第一电感器和第二电感器的多个金属层；以及设置在多个金属层之间的多个介质层，其中，用于形成第一电感器的金属层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成第一电感器的金属层之间的介质层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。根据本公开的实施方式，通过叠加不同的介质材料来形成封装载板，可以减小用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器之间的相互干扰，从而提高隔离度。

Description

用于双工器的封装基板和双工器
技术领域
本公开涉及半导体技术领域，特别地，本公开涉及用于双工器的封装基板和包括该封装基板的双工器。
背景技术
随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速率的要求越来越高，与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求，在射频前端模块，射频滤波器、双工器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。随着5G商用的增加，对B1、2、3、5、7、8等双工器的需求量也越来越大。
目前，由于以薄膜体声波谐振器(FBAR)为基础的滤波器、双工器具有插入损耗低、过渡特性陡峭、选择性高、功率容量高、抗静电放电(ESD)能力强等优点而日益得到广泛的使用。然而，面对越来越严苛的频率资源，要求射频前端的滤波器、双工器等频率选择器件对于相邻频带的隔离度越来越高。
因此，为了提高双工器的接收(Rx)和发射(Tx)频带之间的隔离度，通常会采用增大封装基板上的绕线电感器的电感值或者接入诸如电感器或电容器的器件的方法。然而，这会引入更多的损耗，使得插入损耗劣化。同时也需要占据更大的体积，不利于小型化发展。
因此，在现有技术中仍需要一种用于双工器的封装基板，能够在不改变封装基板的绕线电感器的电感值和体积的前提下，提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
发明内容
在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。但是，应当理解，此概述并非关于本公开的穷举性概述，也非意在确定本公开的关键性部分或重要部分，更非意在限定本公开的范围。此概述的目的仅在于以简化的形式给出关于本公开的某些发明构思，以此作为稍后给出的更详细的描述的前序。
本公开的目的在于提供一种能够在不改变绕线电感器的电感值和体积的前提下，提高Rx和Tx频带之间的隔离度的封装基板以及包括该封装基板的双工器。
根据本公开的一个方面，提供了一种用于双工器的封装基板，该双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，该封装基板包括：用于形成第一电感器和第二电感器的多个金属层；以及设置在多个金属层之间的多个介质层，其中，用于形成第一电感器的金属层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。
根据本公开的实施方式，介质材料特性可以包括介电常数。
根据本公开的实施方式，介电常数可以在2至15的范围内。
根据本公开的实施方式，用于形成第一电感器的金属层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料的介电常数可以高于用于形成第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料的介电常数。
根据本公开的实施方式，用于形成第一电感器的金属层可以不同于用于形成第二电感器的金属层。
根据本公开的实施方式，第一电感器和第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
根据本公开的另一方面，提供了一种用于双工器的封装基板，该双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，该封装基板包括：第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，沿竖直方向从顶部到底部设置；以及设置在第一金属层和第二金属层之间的第一介质层、设置在第二金属层和第三金属层之间的第二介质层、设置在第三金属层和第四金属层之间的第三介质层和设置在第四金属层和第五金属层之间的第四介质层，其中，第一电感器在第一金属层和第二金属层中形成，并且第二电感器在第三金属层和第四金属层中形成，或者第二电感器在第一金属层和第二金属层中形成，并且第一电感器在第三金属层和第四金属层中形成，以及其中，第二介质层的介质材料特性不同于第一介质层和/或第三介质层的介质材料特性。
根据本公开的实施方式，介质材料特性可以包括介电常数。
根据本公开的实施方式，第一电感器和第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
根据本公开的实施方式，第二介质层的介质材料的介电常数可以高于第一介质层和/或第三介质层的介质材料的介电常数。
根据本公开的又一方面，提供了一种双工器，包括根据本公开的以上方面的封装基板。
根据本公开的又一方面，提供了一种制造用于双工器的封装基板的方法，该双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，该方法包括：形成多个金属层和设置在多个金属层之间的多个介质层；以及在多个金属层中的一些金属层中形成第一电感器，并且多个金属层中的其他金属层中形成第二电感器，其中，形成第一电感器的金属层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。
根据本公开的实施方式，第一电感器和第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
根据本公开的封装基板和包括其的双工器，可以在不改变绕线电感器的电感值和体积的前提下，提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
附图说明
所包括的附图用于提供本公开的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本公开的原理。
图1示出了可以应用根据本公开的实施方式的封装基板的双工器的示例的等效电路图。
图2示出了根据本公开的实施方式的封装基板的平面视图。
图3示出了根据本公开的实施方式的封装基板的透视图。
图4示出了根据本公开的实施方式的封装基板的截面视图。
图5A至图5E分别示出了根据本公开的实施方式的封装基板的第一至第五金属层的布局的示图。
图6示出了根据本公开的实施方式的Rx和Tx频带之间的隔离度相对于第二介质层的介电常数的曲线图。
图7示出了比较根据本公开的实施方式和比较例的Rx和Tx频带之间的隔离度的曲线图。
具体实施方式
在本说明书中，还将理解，当一个元件被称为相对于其他元件，诸如在其他元件“上”，“连接到”或“耦接到”其他元件时，该一个元件可以直接设置在该一个元件上，直接连接到或直接耦接到该一个元件，或者还可以存在居间的第三元件。相反，当在本说明书中元件被称为相对于其他元件，诸如“直接”在其他元件“上”，“直接连接到”或“直接耦接到”其他元件时，在它们之间没有设置居间的元件。
现将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了各实施方式。然而，本公开可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本公开将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本公开的范围。通篇相同的附图标记表示相同的元件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。
本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个元件”的含义与“至少一个元件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。
再者，“下”、“下方”、“上方”、“上”等用于说明图中所示的部件的位置关系。这些术语可以是相对的概念并且基于图中呈现的方向来描述。
除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否者不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。
“包括”或“包含”的含义指明了性质、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合，但是并未排除其他的性质、数量、步骤、操作、元件、部件或它们的组合。
本文参照作为理想化的实施方式的截面图描述了实施方式。从而，预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的、相对于图示的形状变化。因此，本文描述的实施方式不应被解释为限于如本文示出的区域的具体形状，而是应包括因例如制造导致的形状的偏差。例如，被示出或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性特征。而且，所示出的锐角可以被倒圆。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状并非旨在示出区域的精确形状并且并非旨在限制权利要求的范围。
在下文中，将参照附图描述根据本公开的示例性实施方式。
图1示出了可以应用根据本公开的实施方式的封装基板的双工器100的示例的等效电路图。
如图1所示，双工器100可以包括谐振器B01至B14和匹配电感器L01至L09，其中电感器L01至L03为用于发射端(Tx)的第一电感器，电感器L04至L06为用于接收端(Rx)的第二电感器。本领域技术人员应认识到，尽管图1所示的双工器100的发射端和接收端均具有四个串联的谐振器和三个并联的谐振器以及相应的匹配电感器，但是本公开不限于此。本领域技术人员可以根据具体应用场景和设计需求使用其他数量和连接形式的谐振器以及相应的匹配电感器，所有变型方案均应涵盖于本公开的范围内。
根据本公开的实施方式，用于Tx的第一电感器L01至L03和用于Rx的第二电感器L04至L06可以具有形成于双工器的封装基板中的绕线电感器的形式。
图2示出了根据本公开的实施方式的封装基板200的平面视图。图3示出了根据本公开的实施方式的封装基板200的透视图。图4示出了根据本公开的实施方式的封装基板200的截面视图。此外，图5A至图5E分别示出了根据本公开的实施方式的封装基板的第一至第五金属层M1至M5的布局的示图。应注意，图5A至图5E分别示出了第一至第五金属层M1至M5的布局，其中独立的六边形图案表示设置在介质层和/或中的金属通孔。
如图2至图4所示，根据本公开的实施方式的封装基板200可以包括沿竖直方向从顶部到底部设置的第一金属层M1、第二金属层M2、第三金属层M3、第四金属层M4和第五金属层M5。
根据本公开的实施方式，第一至第五金属层M1至M5可以由导电金属材料形成，其可以包括但不限于铜(Cu)。
此外，封装基板200可以包括设置在第一金属层M1和第二金属层M2之间的第一介质层D1、设置在第二金属层M2和第三金属层M3之间的第二介质层D2、设置在第三金属层M3和第四金属层M4之间的第三介质层D3和设置在第四金属层M4和第五金属层M5之间的第四介质层D4。
根据本公开的实施方式，第一至第四介质层D1至D4可以由绝缘介质材料形成，其可以包括但不限于：GEA-705G、GH-200(D)、GHPL-830NSF、GHPL-970LF、6785GT-K等材料。
本领域技术人员应认识到，尽管本文以封装基板200包括第一至第五金属层M1至M5和第一至第四介质层D1至D4为例描述了本公开的实施方式，但是本公开不限于此。本领域技术人员可以根据应用场景和设计需要使用其他数目的金属层和相应的介质层，所有这些变型方案均应涵盖于本公开的范围内。
根据本公开的实施方式，用于Tx的第一电感器L01至L03可以在第一金属层M1和第二金属层M2中形成，并且用于Rx的第二电感器L04至L06可以在第三金属层M3和第四金属层M4中形成。例如，如图5A和图5B中所示，可以通过第一金属层M1中的金属布线、第一金属层M1和第二金属层M2之间的金属通孔和第二金属层M2中的金属布线形成为具有绕线电感器的形式的用于Tx的第一电感器L01至L03。此外，例如，如图5C和图5D所示，可以通过第三金属层M3中的金属布线、第三金属层M3和第四金属层M4之间的金属通孔和第四金属层M4中的金属布线形成为具有绕线电感器的形式的用于Rx的第二电感器L04至L06。
然而，本领域技术人员应认识到，本公开的实施方式对于用于形成电感器L01至L06的金属层没有特别限制。换言之，用于Rx的第二电感器L04至L06也可以在第一金属层M1和第二金属层M2中形成，并且用于Tx的第一电感器L01至L03也可以在第三金属层M3和第四金属层M4中形成。
此外，根据本公开的实施方式，封装基板200还可以包括接地的隔离带IS。如图2至图4所示，接地的隔离带IS可以设置在第一至第四金属层M1至M4和第一至第四介质层D1至D4中。此外，根据本公开的实施方式，第一电感器L01至L03和第二电感器L04至L06被设置在接地的隔离带IS的相对侧。这样，可以减小第一电感器和第二电感器之间的互感耦合，从而提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
根据本公开的实施方式，如图2至图4所示，接地的隔离带IS可以在竖直方向上借助于通孔延伸穿过第一至第四金属层M1至M4和第一至第四介质层D1至D4连接到接地的第五金属层M5。
此外，根据本公开的实施方式，用于形成第一电感器L01至L03的金属层不同于用于形成第二电感器L04至L06的金属层，也就是说，第一电感器L01至L03和第二电感器L04至L06在彼此不同的金属层中形成。这样可以进一步减小第一电感器和第二电感器之间的互感耦合，从而提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
根据本公开的实施方式，用于形成第一电感器L01至L03的金属层(例如，M2)和用于形成第二电感器L04至L06的金属层(例如，M3)之间的介质层(例如，D2)的介质材料特性不同于用于形成第一电感器L01至L03的金属层(例如，M1和M2)之间的介质层(例如，D1)和用于形成第二电感器L04至L06的金属层(例如，M3、M4和M5)之间的介质层(例如，D3和D4)的介质材料特性。
也就是说，根据本公开的实施方式，第二介质层D2的介质材料特性可以不同于第一介质层D1和/或第三介质层D3的介质材料特性。此外，根据本公开的实施方式，第二介质层D2的介质材料特性也可以不同于第四介质层D4的介质材料特性。根据本公开的实施方式，介质材料特性可以包括介电常数。根据本公开的实施方式，介电常数可以在2至15的范围内。
根据本公开的实施方式，用于形成第一电感器L01至L03的金属层(例如，M2)和用于形成第二电感器L04至L06的金属层(例如，M3)之间的介质层(例如，D2)的介质材料的介电常数可以高于用于形成第一电感器L01至L03的金属层(例如，M1和M2)之间的介质层(例如，D1)和/或用于形成第二电感器L04至L06的金属层(例如，M3和M4)之间的介质层(例如，D3)的介电常数。
也就是说，根据本公开的实施方式，第二介质层D2的介质材料的介电常数可以高于第一介质层D1和/或第三介质层D3的介质材料的介电常数。例如，第一介质层D1和第三介质层D3可以由同一种介质材料形成，具有介电常数3.7，而第二介质层D2可以由不同的介质材料形成，具有介电常数10。优选地，和第四介质层D4可以由与第一介质层D1和第三介质层D3相同的介质材料形成，并且因此具有介电常数3.7。
图6示出了根据本公开的实施方式的Rx和Tx频带之间的隔离度相对于第二介质层的介电常数的曲线图。
通过使第一介质层D1、第三介质层D3和第四介质层D4的介质材料的介电常数保持在3.7不变，使第二介质层D2的介质材料的介电常数分别取值为3.7、4.5和10，从而绘制了图6的曲线图。从图6可见，随着第二介质层D2的介质材料的介电常数的增加，Rx和Tx频带之间的隔离度相应地增加。
图7示出了比较根据本公开的实施方式和比较例的Rx和Tx频带之间的隔离度的曲线图。
绘制图7时使用的比较例中的各金属层之间的介质层采用相同的介质材料，具有相同的介质材料特性。例如，各介质层具有相同的介电常数。
图7中的实线表示比较例的Rx和Tx频带之间的隔离度，而图7中的虚线表示根据本公开的实施方式的Rx和Tx频带之间的隔离度。如图7所示，根据本公开的实施方式的Rx和Tx频带之间的隔离度明显优于比较例的Rx和Tx频带之间的隔离度。
根据本公开的又一方面，还提供了一种双工器，包括根据本公开的以上实施方式的封装基板。
根据本公开的又一方面，还提供了一种制造用于双工器的封装基板的方法，该双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，该方法包括：形成多个金属层和设置在多个金属层之间的多个介质层；以及在多个金属层中的一些金属层中形成第一电感器，并且多个金属层中的其他金属层中形成第二电感器，其中，形成第一电感器的金属层和用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。
根据本公开的封装基板和包括其的双工器，可以在不改变绕线电感器的电感值和体积的前提下，提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
尽管参照本公开的示例性实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不偏离权利要求中阐述的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变化。

Claims (13)

1.一种用于双工器的封装基板，所述双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，所述封装基板包括：
用于形成所述第一电感器和所述第二电感器的多个金属层；以及
设置在所述多个金属层之间的多个介质层，
其中，用于形成所述第一电感器的金属层和用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成所述第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。
2.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述介质材料特性包括介电常数。
3.根据权利要求2所述的封装基板，其中，所述介电常数在2至15的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的封装基板，其中，用于形成所述第一电感器的金属层和用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料的介电常数高于用于形成所述第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料的介电常数。
5.根据权利要求1或2所述的封装基板，其中，用于形成所述第一电感器的金属层不同于用于形成所述第二电感器的金属层。
6.根据权利要求1或2所述的封装基板，其中，所述第一电感器和所述第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
7.一种用于双工器的封装基板，所述双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，所述封装基板包括：
第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层和第五金属层，沿竖直方向从顶部到底部设置；以及
设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间的第一介质层、设置在所述第二金属层和所述第三金属层之间的第二介质层、设置在所述第三金属层和所述第四金属层之间的第三介质层和设置在所述第四金属层和所述第五金属层之间的第四介质层，
其中，所述第一电感器在所述第一金属层和所述第二金属层中形成，并且所述第二电感器在所述第三金属层和所述第四金属层中形成，或者所述第二电感器在所述第一金属层和所述第二金属层中形成，并且所述第一电感器在所述第三金属层和所述第四金属层中形成，以及
其中，所述第二介质层的介质材料特性不同于所述第一介质层和/或所述第三介质层的介质材料特性。
8.根据权利要求7所述的封装基板，其中，所述介质材料特性包括介电常数。
9.根据权利要求7或8所述的封装基板，其中，所述第一电感器和所述第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
10.根据权利要求7或8中任一项所述的封装基板，其中，所述第二介质层的介质材料的介电常数高于所述第一介质层和/或所述第三介质层的介质材料的介电常数。
11.一种双工器，包括根据权利要求1至10中任一项所述的封装基板。
12.一种制造用于双工器的封装基板的方法，所述双工器包括用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，所述方法包括：
形成多个金属层和设置在所述多个金属层之间的多个介质层；以及
在所述多个金属层中的一些金属层中形成所述第一电感器，并且在所述多个金属层中的其他金属层中形成所述第二电感器，
其中，形成所述第一电感器的金属层和用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性不同于用于形成所述第一电感器的金属层之间的介质层和/或用于形成所述第二电感器的金属层之间的介质层的介质材料特性。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一电感器和所述第二电感器被设置在接地的隔离带的相对侧。
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