CN109904148B - 具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，包括柔性衬底、滤波器模块、集成电路模块、第一金属互连、第二金属互连、第一引线、第二引线、柔性封装结构，其中：柔性衬底的顶表面具有空腔；滤波器模块位于空腔之上，滤波器模块包括输入端口和输出端口；第一金属互连与输入端口接触，第二金属互连与输出端口接触；集成电路模块位于柔性衬底外部；第一引线与第二引线位于柔性衬底内部，第一引线用于连接第一金属互连与集成电路模块中的第一电性管脚，第二引线用于连接第二金属互连与集成电路模块中的第二电性管脚；柔性封装结构覆盖滤波器模块、第一金属互连和第二金属互连。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别地涉及一种具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统。
背景技术
智能手机是电子器件最常见的一种应用场景。智能手机的射频通讯部分既包括声波滤波器模块，又包括集成电路模块。传统的智能手机是基于非柔性的硅基器件制造的。随着可穿戴等消费需求日益强烈，近年来柔性的电子器件代替传统的硬质集成电路是未来电子科技的发展趋势。而集成电路模块与声波滤波器模块的加工技术并不相同，二者不能直接加工在同一衬底上，因此，如何实现包含有集成电路模块和声波滤波器模块互联的柔性系统，成为了现有技术中的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有集成电路模块和声波滤波器的柔性系统，有助于实现无线信号发射接收系统柔性化。
本发明提出一种具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，所述声波滤波器由薄膜体声波谐振器构建，所述柔性系统包括柔性衬底、滤波器模块、集成电路模块、第一金属互连、第二金属互连、第一引线、第二引线、柔性封装结构，其中：所述柔性衬底的顶表面具有空腔；所述滤波器模块位于所述空腔之上，所述滤波器模块包括输入端口和输出端口；所述第一金属互连与所述输入端口接触，所述第二金属互连与所述输出端口接触；所述集成电路模块位于所述柔性衬底外部；所述第一引线与第二引线位于所述柔性衬底内部，所述第一引线用于连接所述第一金属互连与所述集成电路模块中的第一电性管脚，所述第二引线用于连接所述第二金属互连与所述集成电路模块中的第二电性管脚；所述柔性封装结构覆盖所述滤波器模块、所述第一金属互连和所述第二金属互连。
可选地，其中：所述集成电路模块位于所述柔性衬底顶部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上无重叠。
可选地，其中：所述集成电路模块位于所述柔性衬底底部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上重叠。
可选地，其中：所述柔性衬底包括柔性上衬底和柔性下衬底，所述空腔位于所述柔性上衬底的顶表面；所述第一引线包括：位于所述柔性上衬底中的第一引线上段、位于所述柔性下衬底中的第一引线下段、位于柔性上衬底和柔性下衬底之间并且连接所述第一引线上段和所述第一引线下段的第一导电薄膜；所述第二引线包括：位于所述柔性上衬底中的第二引线上段、位于所述柔性下衬底中的第二引线下段、位于柔性上衬底和柔性下衬底之间并且连接所述第二引线上段和所述第二引线下段的第二导电薄膜。
可选地，其中：所述集成电路模块位于所述柔性下衬底顶部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上无重叠。
可选地，其中：所述集成电路模块位于所述柔性下衬底底部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上重叠。
可选地，所述输入端口、所述输出端口、所述第一金属互连、所述第二金属互连、所述第一引线、所述第二引线的材料包括：金、钨、钼、铂、钌、铱、锗、铜、钛、钛钨、铝、铬或砷掺杂金。
可选地，所述薄膜体声波谐振器的压电层的材料包括：氮化铝、掺杂氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、铌酸锂、石英、铌酸钾或钽酸锂，其中掺杂氮化铝至少含一种稀土元素。
可选地，所述柔性衬底的材料包括：硅、砷化镓、钢、纸、丝绸、塑料、聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇或含氟聚合物。
可选地，所述柔性封装结构的材料包括：聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇或含氟聚合物。
可选地，所述集成电路模块包括如下一种或几种：功率放大器、低噪声放大器、射频天线、射频开关、调制解调器、数模转换器。
附图说明
附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是Ladder结构的滤波器的示意图；
图2是本发明第一实施例的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统的剖面图；
图3是本发明第二实施例的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统的剖面图；
图4是本发明第三实施例的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统的剖面图；
图5是本发明第四实施例的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统的剖面图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本发明实施例的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，可以包括：柔性衬底、滤波器模块、集成电路模块、第一金属互连、第二金属互连、第一引线、第二引线、柔性封装结构。其中：柔性衬底的顶表面具有空腔。滤波器模块位于空腔之上，滤波器模块包括输入端口和输出端口。第一金属互连与输入端口接触，第二金属互连与输出端口接触。集成电路模块位于柔性衬底外部。第一引线与第二引线位于柔性衬底内部，第一引线用于连接第一金属互连与集成电路模块中的第一电性管脚，第二引线用于连接第二金属互连与集成电路模块中的第二电性管脚。柔性封装结构覆盖滤波器模块、第一金属互连和第二金属互连。
由上可知，本发明实施例的具有集成电路模块和柔性滤波器的系统中，滤波器模块被包埋在柔性封装结构中，集成电路模块集成在柔性衬底之上，由于位于下方的衬底以及位于上方的封装结构都是柔性结构，所以整个系统具有柔韧性佳的优点。
需要说明的是，输入端口、输出端口、第一金属层、第二金属层、第一金属互连、第二金属互连的材料包括：金(Au)、钨(W)、钼(Mo)、铂(Pt)，钌(Ru)、铱(Ir)、锗(Ge)、铜(Cu)、钛钨(TiW)、铝(Al)、铬(Cr)、砷掺杂金等类似金属。
压电层的材料可以为氮化铝(AlN)、掺杂氮化铝(doped AlN)、氧化锌(ZnO)、锆钛酸铅(PZT)、铌酸锂(LiNbO3)、石英(Quartz)、铌酸钾(KNbO3)或钽酸锂(LiTaO3)等材料，上述材料为压电薄膜，厚度小于10微米。氮化铝薄膜为多晶形态或者单晶形态，生长方式为薄膜溅射(sputtering)或者有机金属化学气相沉积法(MOCVD)。
其中掺杂AlN至少含一种稀土元素，如钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铒(Er)、镱(Yb)。
柔性衬底的材料可以为超薄的硅、砷化镓、超薄的钢片、纸、丝绸、塑料、聚酰亚胺(PI)、聚对二甲苯(Parylene)、聚碳酸酯(PC)、涤纶树脂(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇(PVA)、和各种含氟聚合物(FEP)等。
柔性封装的材料可以是聚酰亚胺(PI)、聚对二甲苯(Parylene)、聚碳酸酯(PC)、涤纶树脂(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯醇(PVA)、和各种含氟聚合物(FEP)。
需要说明的是：集成电路模块可以包括：功率放大器、低噪声放大器、射频天线、射频开关、调制解调器、数模转换器等无线收发电子系统中用到的电子元件。
为使本领域技术人员更好地理解，下面结合说明书附图详细举例说明。需要说明的是，按照一定的拓扑结构连接薄膜体声波谐振器可以构建滤波器件，其中最常见的组成滤波器的谐振器连接拓扑结构为Ladder结构，如图1所示，滤波器的输入输出端口位于不同的谐振器上，可以从对应谐振器的底电极引出，也可从顶电极引出。下文中滤波器模块中仅画出单个谐振器代表整个滤波器，谐振器包括从下到上依次排列的底电极、压电层和顶电极。在本文实施例中，以底电极作为输入端口，以顶电极作为输出端口，但本发明的应用并不限于此。另外，滤波器模块还具有接地端口。
实施例1
图2是本发明第一实施例的具有集成电路模块和声波滤波器的柔性系统的剖面图。在这一实施例中，集成电路模块被并列放置在柔性声波滤波器的衬底之上，并通过衬底中预加工好的引线实现互联。如图2所示，该系统主要包括：柔性衬底10、滤波器模块20、集成电路模块30、第一金属互连41、第二金属互连42、第一引线51、第二引线52、柔性封装结构60。柔性衬底10的顶表面具有空腔100。滤波器模块20位于空腔100之上，滤波器模块20包括从下到上依次排列的输入端口201、压电层202、输出端口203。第一金属互连41与输入端口201接触，第二金属互连42与输出端口203接触。集成电路模块30位于柔性衬底10外部。第一引线51与第二引线52位于柔性衬底10内部，第一引线51用于连接第一金属互连41与集成电路模块30中的第一电性管脚，第二引线52用于连接第二金属互连42与集成电路模块30中的第二电性管脚。柔性封装结构60覆盖滤波器模块20、第一金属互连41和第二金属互连42。集成电路模块30位于柔性衬底10顶部，集成电路模块30与滤波器模块20在垂直方向上不重叠。
实施例2
图3是本发明第二实施例的具有集成电路模块和声波滤波器的柔性系统的剖面图。在这一实施例中，集成电路模块被放置在柔性声波滤波器的衬底之下，并通过衬底中预加工好的引线实现互联，相比实施例1更节省空间。如图3所示，该系统主要包括：柔性衬底10、滤波器模块20、集成电路模块30、第一金属互连41、第二金属互连42、第一引线51、第二引线52、柔性封装结构60。柔性衬底10的顶表面具有空腔100。滤波器模块20位于空腔100之上，滤波器模块20包括从下到上依次排列的输入端口201、压电层202、输出端口203。第一金属互连41与输入端口201接触，第二金属互连42与输出端口203接触。集成电路模块30位于柔性衬底10外部。第一引线51与第二引线52位于柔性衬底10内部，第一引线51用于连接第一金属互连41与集成电路模块30中的第一电性管脚，第二引线52用于连接第二金属互连42与集成电路模块30中的第二电性管脚。柔性封装结构60覆盖滤波器模块20、第一金属互连41和第二金属互连42。集成电路模块30位于柔性衬底10底部，集成电路模块30与滤波器模块20在垂直方向上重叠。
实施例3
图4是本发明第三实施例的具有集成电路模块和声波滤波器的柔性系统的剖面图。如图4所示，该系统主要包括：柔性衬底、滤波器模块20、集成电路模块30、第一金属互连41、第二金属互连42、第一引线、第二引线、柔性封装结构60。其中：柔性衬底包括柔性上衬底101和柔性下衬底102，柔性上衬底101的顶表面具有空腔100。第一引线用于连接第一金属互连41与集成电路模块30中的第一电性管脚，第二引线用于连接第二金属互连42与集成电路模块30中的第二电性管脚。第一引线包括：位于柔性上衬底101中的第一引线上段511、位于柔性下衬底102中的第一引线下段512、位于柔性上衬底101和柔性下衬底102之间并且连接第一引线上段511和第一引线下段512的第一导电薄膜513。第二引线包括：位于柔性上衬底101中的第二引线上段521、位于柔性下衬底102中的第二引线下段522、位于柔性上衬底101和柔性下衬底102之间并且连接第二引线上段521和第二引线下段522的第二导电薄膜523。集成电路模块30位于柔性下衬底102顶部，集成电路模块30与滤波器模块20在垂直方向上无重叠。
实施例4
图5是本发明第四实施例的具有集成电路模块和声波滤波器的柔性系统的剖面图。如图5所示，该系统主要包括：柔性衬底、滤波器模块20、集成电路模块30、第一金属互连41、第二金属互连42、第一引线、第二引线、柔性封装结构60。其中：柔性衬底包括柔性上衬底101和柔性下衬底102，柔性上衬底101的顶表面具有空腔100。第一引线用于连接第一金属互连41与集成电路模块30中的第一电性管脚，第二引线用于连接第二金属互连42与集成电路模块30中的第二电性管脚。第一引线包括：位于柔性上衬底101中的第一引线上段511、位于柔性下衬底102中的第一引线下段512、位于柔性上衬底101和柔性下衬底102之间并且连接第一引线上段511和第一引线下段512的第一导电薄膜513。第二引线包括：位于柔性上衬底101中的第二引线上段521、位于柔性下衬底102中的第二引线下段522、位于柔性上衬底101和柔性下衬底102之间并且连接第二引线上段521和第二引线下段522的第二导电薄膜523。集成电路模块30位于柔性下衬底102底部，集成电路模块30与滤波器模块20在垂直方向上重叠。
上述实施例中，实施例1和实施例2中，滤波器模块和集成电路模块是设在同一衬底上。实施例3和实施例4中，滤波器模块和集成电路模块是设在不同的衬底上，衬底材料可以不同，可以分别加工，降低加工难度。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (11)
1.一种具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，所述声波滤波器由薄膜体声波谐振器构建，其特征在于，所述柔性系统包括柔性衬底、滤波器模块、集成电路模块、第一金属互连、第二金属互连、第一引线、第二引线、柔性封装结构，其中：
所述柔性衬底的顶表面具有空腔；
所述滤波器模块位于所述空腔之上，所述滤波器模块包括输入端口和输出端口；
所述第一金属互连与所述输入端口接触，所述第二金属互连与所述输出端口接触；
所述集成电路模块位于所述柔性衬底外部；
所述第一引线与第二引线位于所述柔性衬底内部，所述第一引线用于连接所述第一金属互连与所述集成电路模块中的第一电性管脚，所述第二引线用于连接所述第二金属互连与所述集成电路模块中的第二电性管脚；
所述柔性封装结构覆盖所述滤波器模块、所述第一金属互连和所述第二金属互连。
2.根据权利要求1所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，其中：
所述集成电路模块位于所述柔性衬底顶部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上无重叠。
3.根据权利要求1所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，其中：
所述集成电路模块位于所述柔性衬底底部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上重叠。
4.根据权利要求1所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，其中：
所述柔性衬底包括柔性上衬底和柔性下衬底，所述空腔位于所述柔性上衬底的顶表面；
所述第一引线包括：位于所述柔性上衬底中的第一引线上段、位于所述柔性下衬底中的第一引线下段、位于柔性上衬底和柔性下衬底之间并且连接所述第一引线上段和所述第一引线下段的第一导电薄膜；
所述第二引线包括：位于所述柔性上衬底中的第二引线上段、位于所述柔性下衬底中的第二引线下段、位于柔性上衬底和柔性下衬底之间并且连接所述第二引线上段和所述第二引线下段的第二导电薄膜。
5.根据权利要求4所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，其中：
所述集成电路模块位于所述柔性下衬底顶部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上无重叠。
6.根据权利要求4所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，其中：
所述集成电路模块位于所述柔性下衬底底部，所述集成电路模块与所述滤波器模块在垂直方向上重叠。
7.根据权利要求1至6任一项所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，所述输入端口、所述输出端口、所述第一金属互连、所述第二金属互连、所述第一引线、所述第二引线的材料包括：金、钨、钼、铂、钌、铱、锗、铜、钛、钛钨、铝、铬或砷掺杂金。
8.根据权利要求1至6任一项所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，压电层的材料包括：氮化铝、掺杂氮化铝、氧化锌、锆钛酸铅、铌酸锂、石英、铌酸钾或钽酸锂，其中掺杂氮化铝至少含一种稀土元素。
9.根据权利要求1至6任一项所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，所述柔性衬底的材料包括：硅、砷化镓、钢、纸、丝绸、塑料、聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇或含氟聚合物。
10.根据权利要求1至6任一项所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，所述柔性封装结构的材料包括：聚酰亚胺、聚对二甲苯、聚碳酸酯、涤纶树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇或含氟聚合物。
11.根据权利要求1至6任一项所述的具有集成电路模块和声波滤波器模块的柔性系统，其特征在于，所述集成电路模块包括如下一种或几种：功率放大器、低噪声放大器、射频天线、射频开关、调制解调器、数模转换器。
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