CN104821798B - 电子封装及mems封装 - Google Patents

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Abstract

本申请案涉及一种电子封装及一种MEMS封装。电子封装包含：裸片，其安装于第一衬底上；第二衬底，其安置于所述第一衬底上方；柱壁，其在所述裸片的表面与所述第二衬底的相对表面之间延伸以提供所述裸片与所述第二衬底之间的分离，所述柱壁围绕给所述裸片定界的周界延伸且封围所述第一与第二衬底之间的腔；及包封层，其在所述第一及第二衬底上方以及围绕所述柱壁安置。所述包封层实质上不进入到所述腔中。

Description

电子封装及MEMS封装
技术领域
本发明一般来说涉及电子装置，且更特定来说涉及一种电子封装及一种MEMS封装。
背景技术
在许多电子应用中，使用电谐振器。举例来说，在许多无线通信装置中，将射频(rf)及微波频率谐振器用作滤波器以改进信号的接收及发射。滤波器通常包含电感器及电容器，且更近来包含谐振器。
如将了解，减小电子装置的组件的大小为合意的。许多已知滤波器技术呈现总体系统小型化的障碍。由于需要减小组件大小，已出现基于压电效应的一类谐振器。在基于压电的谐振器中，在压电材料中产生声谐振模式。这些声波被转换成电波以供在电应用中使用。
一种类型的压电谐振器是体声波(BAW)谐振器。通常，存在两种类型的BAW谐振器：膜体声谐振器(FBAR)及固态安装式体声谐振器(SMR)。FBAR及SMR两者均包括安置于反射元件上方的声堆叠。FBAR的反射元件为通常在声堆叠安装于其上方的衬底中的腔。SMR的反射元件为包括高声阻抗层与低声阻抗层的交替层的布拉格(Bragg)反射器。
BAW谐振器具有大小较小的优点且适用于集成电路(IC)制造工具及技术。FBAR包含声堆叠，所述声堆叠尤其包括安置于两个电极之间的压电材料层。声波实现跨越声堆叠的谐振，所述波的谐振频率由声堆叠中的材料确定。
一般来说，体声波(BAW)谐振器具有在可形成于薄隔膜上的两个导电板(电极)之间的压电材料层。举例来说，压电材料可为各种材料的薄膜，例如氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)或锆钛酸铅(PZT)。由AlN制成的薄膜为有利的，这是因为其通常在高温(例如，高于400℃)下维持压电性质。然而，AlN具有比(举例来说)ZnO及PZT两者低的压电系数d33。
在FBAR(膜体声谐振器)装置、应变传感器、机械振荡器以及其它电子及微机电系统(MEMS)装置中，使装置维持与其周围环境机械及化学隔离可为必要的。举例来说，如果运动装置与典型微电子封装的包覆模制化合物接触，那么FBAR装置的性能被严重降级。为了此目的，许多装置具有复杂且昂贵的包封过程及方法。
因此，需要一种克服至少上文所描述的已知结构的缺点的结构。
发明内容
本发明的一个方面提供一种电子封装，其包括：裸片，其安装于第一衬底上；第二衬底，其安置于所述第一衬底上方；柱壁，其在所述裸片的表面与所述第二衬底的相对表面之间延伸以提供所述裸片与所述第二衬底之间的分离，所述柱壁围绕给所述裸片定界的周界延伸且封围所述第一与第二衬底之间的腔；以及包封层，其在所述第一及第二衬底上方以及围绕所述柱壁安置，其中所述包封层实质上不进入到所述腔中。
本发明的另一方面提供一种微机电系统(MEMS)封装，其包括：裸片，其安装于第一衬底上；第二衬底，其安置于所述第一衬底上方；以及柱壁，其从所述第二衬底的表面延伸到接近所述第二衬底的相对表面处但不接触所述第二衬底的相对表面，从而留下所述柱壁的一端与所述第一衬底之间的分离，所述柱壁围绕给所述裸片定界的周界延伸且封围所述第一与第二衬底之间的腔。
本发明的又一方面提供一种电子封装，其包括：裸片，其安装于第一衬底上；第二衬底，其安置于所述第一衬底上方；以及多个柱，其在所述裸片的表面与所述第二衬底的相对表面之间延伸以提供所述裸片与所述第二衬底之间的分离；聚合物层，其邻近于所述多个柱中的每一者安置，使得由所述聚合物及所述多个柱在所述第一与第二衬底之间形成腔；以及包封层，其在所述第一及第二衬底上方以及围绕多个柱壁及所述聚合物层安置，其中所述包封层实质上不进入到所述腔中。
附图说明
当与附图的各图一起阅读以下详细说明时最好地理解说明性实施例。要强调的是，各种特征未必按比例绘制。事实上，为清晰地论述，可任意地增加或减小尺寸。在适用且实用时，相似参考编号指代相似元件。
图1是根据代表性实施例的经包封电子结构100的横截面图。
图2A是根据代表性实施例的装置衬底的俯视图。
图2B是沿着图2A中的线A-A’截取的装置衬底的横截面图。
图3是根据代表性实施例的电子结构的横截面图。
图4A是根据代表性实施例的经包封电子结构的横截面图。
图4B是根据代表性实施例的装置衬底的横截面图。
图5是根据代表性实施例的经包封电子结构的横截面图。
图6A是根据代表性实施例的装置衬底的俯视图。
图6B是沿着图6A中的线A-A’截取的装置衬底的横截面图。
图7A是根据代表性实施例且在密封及包封之前的电子结构的横截面图。
图7B是根据代表性实施例的电子结构的横截面图。
图7C是根据代表性实施例且在沉积包封层之后的电子结构的横截面图。
所定义术语
将理解，本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并非打算进行限制。除所定义术语的技术及科学含义外，所定义术语还如在本教示内容的技术领域中通常所理解及接受。
除非上下文另外明确规定，否则如说明书及所附权利要求书中所使用，术语‘一(a)’、‘一(an)’及‘所述(the)’包含单数及复数指示物两者。因此，举例来说，‘一装置’包含一个装置及复数装置。
如说明书及所附权利要求书中所使用且除其普通含义外，术语‘实质’或‘实质上’还意指具有可接受限度或程度。举例来说，‘实质上消除’意指所属领域的技术人员将认为消除可接受。
如说明书及所附权利要求书中所使用且除其普通含义外，术语‘约’还向所属领域的技术人员意指在可接受限度或量内。举例来说，‘约相同’意指所属领域的技术人员将认为各项目相比是相同的。
具体实施方式
在以下详细说明中，出于解释而非限制的目的，陈述了特定细节以便提供对根据本教示内容的说明性实施例的透彻理解。然而，所属领域的技术人员在受益于本发明之后将明了，根据本教示内容的背离本文中所揭示的特定细节的其它实施例仍保持于所附权利要求书的范围内。此外，可省略对众所周知的设备及方法的说明以便不使对说明性实施例的说明模糊。此类方法及设备明显在本教示内容的范围内。
一般来说，应理解，图式及其中所描绘的各种元件未按比例绘制。此外，使用相对术语(例如“上面”、“下面”、“顶部”、“底部”、“上部”及“下部”)来描述各种元件彼此的关系，如附图中所图解说明。应理解，这些相对术语除图式中所描绘的定向之外还打算涵盖装置及/或元件的不同定向。举例来说，如果装置相对于图式中的视图反转，那么被描述为“在”另一元件“上面”的元件(举例来说)现在将在所述元件下面。
本教示内容一般来说涉及经封装电子装置及电路。更具体来说，电子装置及电路包括体声波(BAW)谐振器，BAW谐振器在各种应用中包含膜体声波谐振器(FBAR)及表面安装谐振器(SMR)。此外，本教示内容的BAW谐振器还可包括堆叠式体声谐振器(SBAR)装置、双体声谐振器(DBAR)装置或耦合式谐振器滤波器(CRF)装置。
本教示内容的BAW谐振器的所预期应用包含但不限于通信滤波器应用及MEMS应用。举例来说，本教示内容的体声波(BAW)谐振器可布置成梯形滤波器布置，例如艾拉(Ella)的美国专利5,910,756及布兰得利(Bradley)等人的美国专利6,262,637中所描述，所述专利的揭示内容通过引用的方式明确并入本文中。电滤波器可用于若干个应用中，例如用于双工器中。
BAW谐振器的特定细节(包含材料及制作方法)可在以下共同拥有的美国专利及专利申请案中的一或多者中找到：布兰得利等人的美国专利6,828,713；拉金(Lakin)的第6,107,721号美国专利；露比(Ruby)等人的美国专利5,587,620、5,873,153、6,384,697、6,507,983、7,275,292、7,388,454及7,629,865；冯(Feng)等人的第7,280,007号美国专利；吉姆纳拉(Jamneala)等人的第2007/0205850号美国专利申请公开案；乔伊(Choy)等人的第8,248,185号美国专利；乔伊等人的第2010/0327994号美国专利申请公开案；约翰乔伊(JohnChoy)等人的且在2012年10月27日提出申请的标题为“具有包含多种掺杂剂的压电层的体声波谐振器(BULK ACOUSTIC WAVE RESONATOR HAVING PIEZOELECTRIC LAYER WITHMULTIPLE DOPANTS)”的第13/662,460号美国专利申请案；拉森(Larson)等人的美国专利申请公开案20110180391及20120177816。以上专利、专利申请公开案及专利申请案的相应揭示内容通过引用的方式明确并入本文中。要强调的是，这些专利及专利申请案中所描述的组件、材料及制作方法为代表性的，且预期所属领域的技术人员的权限内的其它制作方法及材料。
堆叠式体声谐振器以及其材料及制作方法的实例可在以下专利中找到：保罗布兰得利(Paul Bradley)等人的第7,889,024号美国专利、西拉卡娃(Shirakawa)等人的第2012/0248941号美国专利申请公开案及布拉克(Burak)等人的第2012/0218056号、第2012/0280767号及第2012/0293278号美国专利申请公开案；尼克尔(Nikkel)等人的第13/658,024号美国专利申请案；布拉克等人的第13/663,449号美国专利申请案；布拉克等人的第13/660,941号美国专利申请案；布拉克等人的第13/654,718号美国专利申请案；露比等人的第2008/0258842号美国专利申请公开案；及凯蒂拉(Kaitila)等人的第6,548,943号美国专利。格兰(Grannen)等人的第7,345,410号美国专利及拉森等人的2004年10月29日提出申请的第7,408,428号美国专利中描述声谐振器的上下文中的温度补偿的特定细节。以上专利及专利申请案的相应揭示内容通过引用方式明确并入本文中。要强调的是，这些专利及专利申请案中所描述的组件、材料及制作方法为代表性的，且预期所属领域的技术人员的权限内的其它制作方法及材料。
图1是根据代表性实施例的经包封电子结构100的横截面图。经包封电子结构100包括装置衬底101。装置衬底101包括安置于形成于装置衬底101中的第一腔103上方的第一BAW谐振器102、安置于形成于装置衬底101中的第二腔105上方的第二BAW谐振器104及安置于形成于装置衬底101中的第三腔107上方的第三BAW谐振器106。如所属领域的技术人员所了解，第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106为FBAR。要强调的是，在由例如包括高声阻抗材料与低声阻抗材料的交替层(未展示)的布拉格反射器的声反射器(未展示)代替第一腔103、第二腔105及第三腔107的情况下，第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106可为SMR。
印刷电路板(PCB)108与装置衬底101相对地安置。举例来说，PCB 108可为根据本文中所描述的代表性实施例封装的产品模块衬底。在代表性实施例中，PCB 108包括多个层109、110、111及112。PCB 108以及组成层109、110、111及112可为针对支持第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106的应用的电路的应用选择的已知材料。说明性地，组成层109、110、111及112可为FR4、环氧树脂玻璃或 PCB。
在装置衬底101与PCB 108之间，通过由第一柱117、第二柱118、第三柱119、第四柱120及第五柱121提供的分离形成第一区域113、第二区域114、第三区域115及第四区域116，如图1中所描绘。值得注意的是，在由模制化合物包封时，第一区域113到第四区域116在装置衬底101与PCB 108的相对内表面之间形成腔。第一柱117及第二柱118在形成装置衬底101与PCB 108之间的空间时提供结构支撑。如所属领域的技术人员所了解，第一区域113及第二区域114给第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106提供其恰当机械振荡所需的“顶侧”腔。一般来说，如下文所描述，柱壁围绕第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106以及其伴随电路圆周安置。如可了解，第一柱117及第二柱118为圆周安置的柱壁的两侧或壁。第三、第四及第五柱119到121提供第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106与提供于PCB 108中的第一、第二及第三电连接122到124之间的电连接。如出于图解说明的目的所描绘，第一、第二及第三电连接122到124与第一结合垫125及第二结合垫126电接触，所述结合垫用于在将经包封电子结构100安装到另一衬底(未展示)时将第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106电连接到电路(未展示)。
包封层127提供于装置衬底101的与装置衬底101的其上方安置第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106的侧相反的侧128上方。所述包封层还沿着装置衬底101的第一侧129及第二侧130、沿着第一柱117的侧132以及沿着第二柱118的侧133延伸。最后，包封层127提供于PCB 108的层112的顶部表面134上方。
包封层127可为若干种已知电子模制化合物中的一者，且如其名称所暗示，包封装置衬底101与PCB 108。说明性地，所述包封层包括市售玻璃填充的环氧树脂且具有在约0.5mm到约4.0mm的范围内的厚度。值得注意的是，在所描绘实施例中，第一柱117及第二柱118在装置衬底101与PCB 108之间延伸且防止包封层127进入到第一区域113到第四区域116中的任一者及因此由其形成的腔中。如此，防止形成其的模制化合物接触第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106或者其伴随电路中的任一者。如所属领域的技术人员所了解，模制化合物的接触可有害于第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106为其一部分的BAW谐振器电路的性能。
在特定实施例中，包封层127可提供第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106或者其伴随电路中的任一者的气密密封。然而，此对于确保气密性来说并非必要的。举例来说，第一柱117及第二柱118可通过结合到安置于PCB 108的顶部表面134上方的第一焊料垫135而形成气密密封。类似地，第三柱119及第四柱120通过第二焊料垫136结合于PCB 108的层112的顶部表面134上方且经配置以与PCB108的电连接(例如，电连接122)进行电接触。说明性地，第一焊料垫135及第二焊料垫136包括使用已知方法沉积的Sn、SnAg或SnAgCu合金。在特定代表性实施例中，密封层137提供于第一BAW谐振器102、第二BAW谐振器104及第三BAW谐振器106以及伴随电路上方且提供其气密密封。说明性地，所述密封层可为氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧氮化硅(SiOxNy)、像金刚石的碳(DLC)或在所属领域的技术人员的权限内的其它适合材料。所述密封层具有介于约到约之间的厚度。
第一柱117到第五柱121可描述于美国专利6,681,982、6,592,019、6,578,754及6,550,666；以及共同拥有的美国专利8,314,472及8,344,504中。这些专利的揭示内容通过引用的方式明确并入本文中。一般来说，使用厚旋涂抗蚀剂或厚干膜抗蚀剂将第一柱117到第五柱121图案化。接着，通过电镀适当导电的材料而构造第一柱117到第五柱121。说明性地，第一柱117到第五柱121为铜，但还预期其它材料。一般来说，第一柱117到第五柱121为金属或金属合金。第一柱117到第五柱121具有约10.0μm到约70.0μm的高度“h”及约10.0μm到200.0μm的宽度“w”。
图2A是根据代表性实施例的装置衬底200的俯视图。装置衬底200的许多方面对装置衬底101的那些方面是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。
第一BAW谐振器201到第九BAW谐振器209提供于装置衬底200上方。第一柱210围绕第一BAW谐振器201到第九BAW谐振器209以及其伴随电路(由图2A到2B中的虚线描绘且经常称为“BAW谐振器作用区”)圆周提供，从而形成柱壁以提供对安置于装置衬底200上方的包封层(图2A中未展示)的障碍。第二柱211到第九柱218提供于装置衬底200上方且提供从第一BAW谐振器201到第九BAW谐振器209到在装置衬底外部的电路(例如，到在相对PCB(例如PCB 108)上的电路)的电连接。另外，电迹线可提供于装置衬底200上方以实现装置衬底200的组件之间的选择性电连接以提供所要电路(例如，梯形滤波器)。举例来说，第一电路迹线219提供第三BAW谐振器203与第二柱211之间的电连接。类似地，第二电路迹线220提供第二BAW谐振器202、第三BAW谐振器203、第四BAW谐振器204与第五柱214之间的电连接。最后，在所描绘实施例中，第三电路迹线221提供于第八柱217与第九BAW谐振器209之间。
根据代表性实施例，第一柱210在使用实践本技术的技术人员已知的方法的标准处理期间形成于装置衬底200上方。一般来说，第一柱210包括与第二柱211到第九柱218相同的材料(例如，铜)且在相同时间制作，此通常提供电互连性。此外，第二柱211到第九柱218与第一柱210在相同时间制作。然而，值得注意的是，第二柱211到第九柱218不必与第一柱210或彼此由相同材料形成，且不必在相同时间形成。此外，在代表性实施例中，第一柱210到第九柱218在用于在装置衬底200上方形成第一BAW谐振器201到第九BAW谐振器209的处理步骤快结束时形成。
图2B是沿着图2A中的线A-A’截取的装置衬底200的横截面图。值得注意的是，在形成第一柱210到第九柱218之后，在第一柱210到第九柱218中的每一者上方提供(例如，电镀)焊料222。此焊料可为Sn、SnAg、SnAgCu合金或其它适合共晶材料，且说明性地具有约10μm到约40μm的厚度。在完成BAW谐振器裸片处理之后，使用所属领域的技术人员已知的方法将衬底(晶片)单个化成个别裸片(即，装置衬底200)。接着，可将装置衬底200附接到PCB(图2B中未展示)。
图3是根据代表性实施例的电子结构300的横截面图。电子结构300的许多方面与上文所描述的经包封电子结构100及装置衬底200的那些方法是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。在本质上，图3的实施例描绘在将装置衬底301结合到PCB 308之后但在将适合模制化合物应用于包封电子结构之前的电子结构。
装置衬底301包括安置于形成于装置衬底301中的第一腔303上方的第一BAW谐振器302、安置于形成于装置衬底301中的第二腔305上方的第二BAW谐振器304及安置于形成于装置衬底301中的第三腔307上方的第三BAW谐振器306。如所属领域的技术人员所了解，第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306为FBAR。要强调的是，在由例如包括高声阻抗材料与低声阻抗材料的交替层(未展示)的布拉格反射器的声反射器(未展示)代替第一腔303、第二腔305及第三腔307的情况下，第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306可为SMR。
印刷电路板(PCB)308与装置衬底301相对地安置。举例来说，PCB 308可为根据本文中所描述的代表性实施例封装的产品模块衬底。在代表性实施例中，PCB 308包括多个层309、310、311及312。PCB 308以及组成层309、310、311及312可为例如上文所描述的已知材料且针对支持第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306的应用的电路的应用而选择。
在装置衬底301与PCB 308之间，第一区域313、第二区域314、第三区域315及第四区域316通过由第一柱317、第二柱318、第三柱319、第四柱320及第五柱321提供的分离而形成，如图1中所描绘。值得注意的是，在由模制化合物包封时，第一区域313到第四区域316在装置衬底301与PCB 308的相对内表面之间形成腔。此外，第一柱317及第二柱318在形成装置衬底301与PCB 308之间的空间时提供结构支撑。如所属领域的技术人员所了解，第一区域313及第二区域314给第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306提供其恰当机械振荡所需的“顶侧”腔。一般来说，如上文所述，柱壁围绕第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306以及其伴随电路圆周安置。如可了解，第一柱317及第二柱318为圆周安置的柱壁的两侧或壁(例如，图2A的实施例的第一柱210的两壁)。第三、第四及第五柱319到321提供第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306与提供于PCB 308中的第一、第二及第三电连接322到324之间的电连接。如出于图解说明的目的所描绘，第一、第二及第三电连接322到324与第一结合垫325及第二结合垫326电接触，所述结合垫用于在将经包封电子结构300安装到另一衬底(未展示)时将第一BAW谐振器302、第二BAW谐振器304及第三BAW谐振器306电连接到电路(未展示)。
在制作期间，将装置衬底301附接到PCB 308。值得注意的是，将装置衬底301上下颠倒翻转。第一柱317到第五柱321经放置而与PCB 308接触且选择性地与PCB 308上的第一、第二及第三电连接322到324电接触并且经受高温(例如，约240℃)以使焊料回流并进行PCB 308与第一柱317到第五柱321之间的电及机械连接，从而产生电子结构300。如上文所述，在代表性实施例中，第一柱及第二柱说明性地包括其上方安置有焊料层(例如，第一焊料垫335及第二焊料垫336)的铜，借此形成与PCB 308的气密共晶结合。
在完成装置衬底301到PCB 308的结合之后，在装置衬底301的顶部表面328上方、沿着第一柱317的侧332及沿着第二柱318的侧333以及在PCB 308的层312的顶部表面334上方提供模制化合物(图3中未展示)。在另一代表性实施例中，沿着第一柱317的侧332及沿着第二柱318的侧333以及在PCB 308的层312的顶部表面334上方但不在顶部表面328(保持不被覆盖)上方安置模制化合物(图3中未展示)。
图4A是根据代表性实施例的经包封电子结构400的横截面图。经包封电子结构400的许多方面对上文所描述的经包封电子结构100、装置衬底200及电子结构300的那些方面是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。
如上文所述，代表性实施例的柱说明性地包括其上方安置有焊料层的铜，借此形成与PCB的气密共晶结合。或者，围绕BAW谐振器及伴随电路圆周安置的柱壁可不接触PCB，而是足够接近地安置以避免模制化合物进入接近于BAW谐振器及伴随电路。经包封电子结构400是以此方式制作。
经包封电子结构400包括装置衬底401。装置衬底401包括安置于形成于装置衬底401中的第一腔403上方的第一BAW谐振器402、安置于形成于装置衬底401中的第二腔405上方的第二BAW谐振器404及安置于形成于装置衬底401中的第三腔407上方的第三BAW谐振器406。如所属领域的技术人员所了解，第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406为FBAR。要强调的是，在由例如包括高声阻抗材料与低声阻抗材料的交替层(未展示)的布拉格反射器的声反射器(未展示)代替第一腔403、第二腔405及第三腔407的情况下，第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406可为SMR。
印刷电路板(PCB)408与装置衬底401相对地安置。举例来说，PCB 408可为根据本文中所描述的代表性实施例封装的产品模块衬底。在代表性实施例中，PCB 408包括多个层409、410、411及412。PCB 408以及组成层409、410、411及412可为针对支持第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406的应用的电路的应用选择的已知材料(例如，FR4)。
在装置衬底401与PCB 408之间，第一区域413、第二区域414、第三区域415及第四区域416通过由第一柱417、第二柱418、第三柱419、第四柱420及第五柱421提供的分离而形成，如图4A中所描绘。值得注意的是，在由模制化合物包封时，第一区域413到第四区域416在装置衬底401与PCB 408的相对内表面之间形成腔。此外，第一柱417及第二柱418在形成装置衬底401与PCB 408之间的空间时提供结构支撑。如所属领域的技术人员所了解，第一区域413及第二区域414给第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406提供其恰当机械振荡所需的“顶侧”腔。一般来说，如上文所描述，柱壁围绕第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406以及其伴随电路(由图4A到4B中的虚线描绘，且如上文所述，经常称为“BAW谐振器作用区”)圆周安置。如可了解，第一柱417及第二柱418为圆周安置的柱壁的两侧或壁。第三、第四及第五柱419到421提供第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406与提供于PCB 408中的第一、第二及第三电连接422到424之间的电连接。如出于图解说明的目的所描绘，第一、第二及第三电连接422到424与第一结合垫425及第二结合垫426电接触，所述结合垫用于在将经包封电子结构400安装到另一衬底(未展示)时将第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406电连接到电路(未展示)。
包封层427提供于装置衬底401的与装置衬底401的其上方安置第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406的侧相反的侧428上方。所述包封层还沿着装置衬底401的第一侧430及第二侧431、沿着第一柱417的侧432以及沿着第二柱418的侧433延伸。最后，包封层427提供于PCB 408的层414的顶部表面134上方。
包封层427可为若干种已知电子模制化合物中的一者，且如其名称所暗示，包封装置衬底401与PCB 408。值得注意的是，在所描绘实施例中，第一柱417及第二柱418不接触PCB 408，而是分别在第一柱417及第二柱418与PCB 408之间存在第一间隙438及第二间隙439。第一间隙438及第二间隙439比较小，具有约250nm到约2000nm的高度，使得包封层427无法进入到第一区域413到第四区域416中的任一者中。如图4A中所描绘，所述包封层不延伸跨越第一间隙438或第二间隙439的宽度。如此，防止模制化合物接触第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406或者其伴随电路中的任一者。如所属领域的技术人员所了解，模制化合物的接触可有害于第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406为其一部分的BAW谐振器电路的性能。
图4B是在结合到PCB 408之前的包括第一柱417到第五柱421的装置衬底401的横截面图。在代表性实施例中，第一柱417及第二柱418形成围绕第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406以及其伴随电路圆周延伸的柱壁的两侧。在代表性实施例中，第一柱417及第二柱418(以及形成柱壁的所有其它柱)由与第三柱419到第五柱421不同的材料制成。或者，第一柱417及第二柱418(以及形成柱壁的所有其它柱)由与第三柱419到第五柱421相同的材料制成。值得注意的是，虽然第三柱419到第五柱421形成第一BAW谐振器402、第二BAW谐振器404及第三BAW谐振器406以及其伴随电路与PCB 408的第一、第二及第三电连接422到424之间的电互连，但第一柱417及第二柱418可由已永久地固化到装置衬底401的光可定义聚合物形成。此外，第一柱417及第二柱418具有小于第三柱419到第五柱421的高度h2的高度h1。由于高度h1小于高度h2，因此图4A中所描绘的第一间隙438及第二间隙439存在于第一柱417及第二柱418的相应端与PCB 108的上部表面434之间。第一柱417及第二柱418可通过结合到安置于PCB 408的表面534上方的第一焊料垫535而形成气密密封，且可经由第二焊料垫436进行电接触(例如，到第二结合垫425)。如上文所述，在将装置衬底401附接到PCB 408之后，执行使用所属领域的技术人员已知的微电子模制化合物的典型包覆模制过程且其产生图4A中所描绘的经包封电子结构400。
图5是根据代表性实施例的经包封电子结构500的横截面图。经包封电子结构500的许多方面对上文所描述的经包封电子结构100、装置衬底200、电子结构300及经包封电子结构400的那些方面是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。
经包封电子结构500包括装置衬底501。装置衬底501包括安置于形成于装置衬底501中的第一区域503上方的第一BAW谐振器502、安置于形成于装置衬底501中的第二区域505上方的第二BAW谐振器504及安置于形成于装置衬底501中的第三区域507上方的第三BAW谐振器506。如所属领域的技术人员所了解，第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506为FBAR。要强调的是，在由例如包括高声阻抗材料与低声阻抗材料的交替层(未展示)的布拉格反射器的声反射器(未展示)代替第一区域503、第二区域505及第三区域507的情况下，第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506可为SMR。
印刷电路板(PCB)508与装置衬底501相对地安置。举例来说，PCB 508可为根据本文中所描述的代表性实施例封装的产品模块衬底。在代表性实施例中，PCB 508包括多个层509、510、511及512。PCB 508以及组成层509、510、511及512可为针对支持第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506的应用的电路的应用选择的已知材料(例如，FR4)。
在装置衬底501与PCB 508之间，第一区域513、第二区域514、第三区域515及第四区域516通过由第一柱517、第二柱518、第三柱519、第四柱520及第五柱521提供的分离而形成，如图1中所描绘。值得注意的是，在由模制化合物包封时，第一区域513到第四区域516在装置衬底501与PCB 508的相对内表面之间形成腔。此外，第一柱517及第二柱518在形成装置衬底501与PCB 508之间的空间时提供结构支撑。如所属领域的技术人员所了解，第一区域513及第二区域514给第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506提供其恰当机械振荡所需的“顶侧”腔。一般来说，如下文所描述，柱壁围绕第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506以及其伴随电路圆周安置。如可了解，第一柱517及第二柱518为圆周安置的柱壁的两侧或壁。第三、第四及第五柱519到521提供第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506与提供于PCB 508中的第一、第二及第三电连接522到524之间的电连接。如出于图解说明的目的所描绘，第一、第二及第三电连接522到524与第一结合垫525及第二结合垫526电接触，所述结合垫用于在将经包封电子结构500安装到另一衬底(未展示)时将第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506电连接到电路(未展示)。
包封层527提供于装置衬底501的与装置衬底501的其上方安置第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506的侧相反的侧528上方。所述包封层还沿着装置衬底501的第一侧530及第二侧531、沿着第一柱517的侧532以及沿着第二柱518的侧533延伸。最后，包封层527提供于PCB 508的层512的顶部表面534上方。
包封层527可为若干种已知电子模制化合物中的一者，且如其名称所暗示，包封装置衬底501与PCB 508。值得注意的是，在所描绘实施例中，第一柱517及第二柱518在装置衬底501与PCB 508之间延伸，且防止包封层527进入到第一区域513到第四区域516中的任一者中且因此防止形成其的模制化合物接触第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506或者其伴随电路中的任一者。如所属领域的技术人员所了解，模制化合物的接触可有害于第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506为其一部分的BAW谐振器电路的性能。
在特定实施例中，包封层527可提供第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506或者其伴随电路中的任一者的气密密封。然而，此对于确保气密性来说并非必要的。举例来说，第一柱517及第二柱518可通过结合到安置于PCB 508的表面534上方的第一焊料垫535及第二焊料垫536而形成气密密封。在其它代表性实施例中，在第一BAW谐振器502、第二BAW谐振器504及第三BAW谐振器506以及伴随电路上方提供密封层537。
经包封电子结构500经配置以具有通过移除其特定层而形成于PCB 508中的第一凹部538及第二凹部539。举例来说，在图5中所描绘的代表性实施例中，第一凹部538及第二凹部539通过选择性移除PCB 508的层511、512的部分而形成。说明性地，使用已知钻孔或研磨技术而形成第一凹部538及第二凹部539，但预期在所属领域的技术人员的权限内的形成凹部的其它方式。此外，第一凹部538及第二凹部539经定位以与BAW作用区对准。有益地且在其它属性当中，第一凹部538及第二凹部539容纳安置于装置衬底501或PCB 508或者两者上的装置或组件或者两者(未展示)，同时维持实质上“对齐”封装结构。
图6A是根据代表性实施例的装置衬底600的俯视图。装置衬底600的许多方面对装置衬底200的那些方面是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。
值得注意的是，在结合图6A到7C所描述的代表性实施例中，不围绕装置衬底600的BAW谐振器以及其伴随电路(由图6A到6B中的虚线描绘且经常称为“BAW谐振器作用区”)提供柱壁。而是，且如结合图7A及7B的实施例所描述，施配聚合物且使其固化以形成装置衬底600的顶侧腔。类似于上文所描述的代表性实施例，电互连柱及任何机械柱提供于装置衬底600上。在标准单个化之后，将装置衬底600面向下放置于PCB上且使用标准裸片附接技术(例如，焊剂涂覆、裸片放置及回流的序列)进行附接。然而，在当前所描述的实施例中，围绕装置衬底600的周界施配粘性聚合物且使其固化。
第一BAW谐振器601到第九BAW谐振器609提供于装置衬底600上方。第一BAW谐振器601到第九BAW谐振器609以及其伴随电路由图6A到6B中的虚线描绘且经常称为“BAW谐振器作用区”。第一柱610到第八柱617提供于装置衬底600上方且提供从第一BAW谐振器601到第九BAW谐振器609到在装置衬底外部的电路(例如，到相对PCB(例如PCB 108)上的电路)的电连接。另外，电迹线可提供于装置衬底600上方以实现装置衬底600的组件之间的选择性电连接以提供所要电路(例如，梯形滤波器)。举例来说，第一电路迹线618提供第三BAW谐振器603与第一柱610之间的电连接。类似地，第二电路迹线619提供第二BAW谐振器602、第三BAW谐振器603、第四BAW谐振器604与第四柱613之间的电连接。最后，在所描绘实施例中，第三电路迹线620提供于第七柱616与第九BAW谐振器609之间。
根据代表性实施例，第一柱610在使用实践本技术的技术人员已知的方法的标准处理期间形成于装置衬底600上方。一般来说，第一柱610到第八柱617在用于在装置衬底600上方形成第一BAW谐振器601到第九BAW谐振器609的处理步骤快结束时形成。
图6B是沿着图6A中的线A-A’截取的装置衬底600的横截面图。值得注意的是，在形成第一柱610到第八柱617之后，在第一柱610到第八柱617中的每一者上方提供(例如，电镀)焊料621。此焊料可为Sn、SnAg、SnAgCu合金或其它适合共晶材料，且说明性地具有约10μm到约40μm的厚度。在完成BAW谐振器裸片处理之后，使用所属领域的技术人员已知的方法将衬底(晶片)单个化成个别裸片(即，装置衬底600)。接着，可将装置衬底600附接到PCB(图6B中未展示)。
图7A是根据代表性实施例且在密封及包封之前的电子结构700的横截面图。电子结构700的许多方面对上文所描述的经包封电子结构100、装置衬底200、电子结构300、经包封电子结构400、经包封电子结构500及装置衬底600的那些方面是共同的且不必重复以避免使对当前所描述的代表性实施例的说明模糊。
电子结构700包括第一装置衬底701及第二装置衬底702。第一装置衬底701包括安置于形成于第一装置衬底701中的第一腔704上方的第一BAW谐振器703。第二装置衬底702包括安置于形成于第二装置衬底702中的第二腔706上方的第二BAW谐振器705。如所属领域的技术人员所了解，第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705为FBAR。要强调的是，在由例如包括高声阻抗材料与低声阻抗材料的交替层(未展示)的布拉格反射器的声反射器(未展示)代替第一腔704及第二腔706的情况下，第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705可为SMR。
印刷电路板(PCB)707与第一装置衬底701相对地安置。举例来说，PCB 707可为根据本文中所描述的代表性实施例封装的产品模块衬底。在代表性实施例中，PCB 707包括多个层708、709、710及711。PCB 707以及组成层708、709、710及711可为针对支持第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705的应用的电路的应用选择的已知材料。
在第一装置衬底701与PCB 708之间，第一区域712及第二区域713通过由下文所描述的第一柱714、第二柱715、第三柱716、第四柱717及聚合物(图7A中未展示)提供的分离而形成。如所属领域的技术人员所了解，第一区域712及第二区域713给第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705提供其恰当机械振荡所需的“顶侧”腔。一般来说，如下文所描述，密封壁由圆周围绕第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705以及其伴随电路(‘作用区域’，例如由图2A到2B、6A到6B中的虚线画出轮廓)的第一柱714、第二柱715、第三柱716、第四柱717及聚合物形成。如可了解，第一柱714到第四柱717提供第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705与提供于PCB 707中的第一、第二及第三电连接719到721之间的电连接。第一柱714到第四柱717还在维持第一装置衬底701及第二装置衬底702与PCB 707之间的分离时提供机械支撑。如出于图解说明的目的所描绘，第一、第二及第三电连接719到721与第一结合垫721到第二结合垫723电接触，所述结合垫用于在将电子结构700安装到另一衬底(未展示)时将第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705以及装置衬底701、702上的电路电连接到电路(未展示)。
图7B是根据代表性实施例的在沉积聚合物727之后的电子结构700的横截面图。值得注意的是，以围绕第一装置衬底701及第二装置衬底702中的每一者的相应周界的图案将聚合物727施配于PCB 707上方且接着使其固化。在代表性实施例中，聚合物727包括以足以形成围绕如所描绘的第一区域712及第二区域713的密封的高度及宽度提供的适合环氧树脂材料、硅酮或聚酰亚胺。如所属领域的技术人员将了解，从第一柱714到第四柱717测量的聚合物727的宽度取决于针对聚合物727所选择的材料的粘性。说明性地，所述聚合物具有约1mm的宽度及延伸高于第一柱714到第四柱717中的每一者的高度，如图7B中所描绘。在沉积聚合物727之后，通过用于针对聚合物727所选择的特定材料的已知技术使所述聚合物固化。有益地，在固化之后，聚合物727充当密封环以实质上防止来自后续高压包覆模制步骤的包覆模制化合物进入到BAW谐振器作用区中。
包封层727可为若干种已知电子模制化合物中的一者，且如其名称所暗示，包封第一装置衬底701及第二装置衬底702与PCB 707。值得注意的是，在沉积聚合物727及由包封层727进行的包封之后，第一区域712及第二区域713在第一装置衬底701及第二装置衬底702与PCB 107的相对内表面之间形成相应腔。在所描绘实施例中，第一柱714到第四柱717在第一装置衬底701及第二装置衬底702与PCB 707之间延伸，且防止模制化合物(图7B中未展示)进入到第一区域712及第二区域713中的任一者中且因此防止形成其的模制化合物接触第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705或者其伴随电路中的任一者。如所属领域的技术人员所了解，模制化合物的接触可有害于第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705为其一部分的BAW谐振器电路的性能。
在特定实施例中，包封层727可提供第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705或者其伴随电路中的任一者的气密密封。然而，此对于确保气密性来说并非必要的。举例来说，第一柱714到第四柱717可通过结合到安置于PCB 707的表面734上方的第一焊料垫725及第二焊料垫726而形成气密密封。在其它代表性实施例中，在第一BAW谐振器703及第二BAW谐振器705以及伴随电路上方提供密封层737。
图7C是在沉积包封层729之后的电子结构700的横截面图。包封层729提供于第一侧730及第二侧731上方以及第一装置衬底701的顶部表面732上方；第一侧733及第二侧734上方以及第二装置衬底702的顶部表面735上方；以及聚合物727的所暴露部分上方以实质上完全包封第一装置衬底701及第二装置衬底702。
值得注意的是，本文中已参考包含FBAR及SMR(作为实例)的BAW谐振器装置论述由压电材料的未掺杂及经掺杂部分两者组成的压电层。然而，应理解，在不背离本教示内容的范围的情况下，此些压电层可形成于各种其它类型的谐振器装置的谐振器堆叠中。举例来说，由压电材料的未掺杂及经掺杂部分组成的压电层可形成于堆叠式体声谐振器(SBAR)装置、双体声谐振器(DBAR)装置或耦合式谐振器滤波器(CRF)装置的谐振器堆叠中。
根据说明性实施例，用于各种应用(例如在电滤波器中)的体声波(BAW)谐振器描述为具有包括悬臂式部分的电极。另外，用于各种应用(例如在电滤波器中)的体声波(BAW)谐振器描述为具有包括悬臂式部分及桥的电极。所属领域的技术人员了解，根据本教示内容的许多变化形式为可能的，且其仍在所附权利要求书的范围内。在审阅本文中的说明书、图式及权利要求书之后所属领域的技术人员将明确这些及其它变化形式。因此，本发明仅限于所附权利要求书的精神及范围内。

Claims (19)

1.一种电子封装，其包括：
第一衬底，其包括裸片；
第二衬底，其安置于所述第一衬底的下方；
柱壁，其包括多个柱，所述柱中的每一者在所述裸片的表面与所述第二衬底的相对表面之间延伸以提供所述裸片与所述第二衬底之间的分离，所述柱壁围绕给所述裸片定界的周界延伸且封围所述第一衬底与所述第二衬底之间的腔；包封层，其安置在所述第一衬底和所述第二衬底的上方且围绕所述柱壁，其中所述包封层实质上不进入到所述腔中；以及
密封层，其安置于所述第一衬底和所述裸片的表面上且在所述第一衬底和所述腔之间，所述密封层不安置在所述第一衬底的所述表面和所述多个柱的每一者之间。
2.根据权利要求1所述的电子封装，其中所述第二衬底包括印刷电路板。
3.根据权利要求1所述的电子封装，其中所述柱壁包括金属或金属合金。
4.根据权利要求1所述的电子封装，其进一步包括与所述裸片上的装置及所述第二衬底上的触点电接触的柱。
5.根据权利要求2所述的电子封装，其中所述裸片包括体声波BAW谐振器。
6.根据权利要求5所述的电子封装，其中所述BAW谐振器包括膜体声波谐振器FBAR。
7.根据权利要求5所述的电子封装，其中所述BAW谐振器包括固态安装式声波谐振器SMR。
8.根据权利要求1所述的电子封装，其进一步包括在所述第二衬底上方及邻近于所述柱壁的外部分以及在所述第一衬底的一部分上方安置的模制化合物。
9.根据权利要求8所述的电子封装，其中所述模制化合物包括环氧树脂及聚酰亚胺中的一者。
10.一种微机电系统MEMS封装，其包括：
第一衬底，其包括裸片；
第二衬底，其安置于所述第一衬底的下方；
柱壁，其包括多个柱，所述柱中的每一者从所述第一衬底的表面延伸到接近所述第二衬底的相对表面处但不接触所述第二衬底的相对表面，从而留下所述柱壁的一端与所述第二衬底之间的分离，所述柱壁围绕给所述裸片定界的周界延伸且封围所述第一衬底与所述第二衬底之间的腔；
模制化合物，其在所述第二衬底的上方且邻近于所述柱壁的外部分、在所述第一衬底的一部分上方安置，以及实质上填充所述柱壁的一端与所述第一衬底之间的所述分离；以及
密封层，其安置于所述第一衬底和所述裸片的表面上且在所述第一衬底和所述腔之间，所述密封层不安置在所述第一衬底的所述表面和所述多个柱的每一者之间。
11.根据权利要求10所述的MEMS封装，其中所述第二衬底包括印刷电路板。
12.根据权利要求10所述的MEMS封装，其中所述柱壁包括金属或金属合金。
13.根据权利要求10所述的MEMS封装，其进一步包括与所述裸片上的装置及所述第二衬底上的触点电接触的柱。
14.根据权利要求10所述的MEMS封装，其中所述裸片包括体声波BAW谐振器。
15.一种电子封装，其包括：
第一衬底，其包括裸片；
第二衬底，其安置于所述第一衬底的下方；以及
多个柱，其在所述第一衬底的表面与所述第二衬底的相对表面之间延伸以提供所述裸片与所述第二衬底之间的分离；
聚合物层，其邻近于所述多个柱中的每一者安置，使得由所述聚合物层及所述多个柱在所述第一衬底与所述第二衬底之间形成腔；包封层，其在所述第一衬底及所述第二衬底上方以及围绕所述多个柱及所述聚合物层安置，其中所述包封层实质上不进入到所述腔中；以及
密封层，其安置于所述第一衬底和所述裸片的表面上且在所述第一衬底和所述腔之间，所述密封层不安置在所述第一衬底的所述表面和所述多个柱的每一者之间。
16.根据权利要求15所述的电子封装，其中所述第二衬底包括印刷电路板。
17.根据权利要求15所述的电子封装，其中所述多个柱中的每一者包括金属或金属合金。
18.根据权利要求15所述的电子封装，其中所述裸片包括体声波BAW谐振器。
19.根据权利要求15所述的电子封装，其中所述聚合物层不安置在所述第一衬底的上表面的上方。
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