CN113556096B - 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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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的第一子基板；用于形成第二电感器的第二子基板；以及用于支承第一子基板和第二子基板的支承子基板。根据本公开的实施方式，通过在不同的子基板上制造用于发射端的第一电感器和用于接收端的第二电感器，可以减小第一电感器和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。
然而，在现有技术中，双工器一般采用将用于发射端(Tx)的滤波器和用于接收端(Rx)的滤波器封装在一个封装基板上的方式来制造，这样Tx滤波器和Rx的滤波器均在同一封装基板上形成，引起各自的电感器之间的耦合，导致Rx和Tx频带之间的隔离度恶化。
因此，在现有技术中仍需要一种能够提高Rx和Tx频带之间的隔离度的用于双工器的封装基板。
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提高Rx和Tx频带之间的隔离度的用于双工器的封装基板。
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的第一子基板；用于形成第二电感器的第二子基板；以及用于支承第一子基板和第二子基板的支承子基板。
根据本公开的实施方式，第一子基板和第二子基板中的每个可以包括至少两个金属层和设置在金属层之间的介质层。
根据本公开的实施方式，第一电感器和第二电感器中的每个可以具有绕线电感器的形式。
根据本公开的实施方式，第一电感器和第二电感器中的每个均不在支承子基板上形成。
根据本公开的实施方式，支承子基板可以包括用于连接到外部的引脚。
根据本公开的另一方面，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。
根据本公开的实施方式，发射端芯片设置在第一子基板上，并且接收端芯片设置在第二子基板上。
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：形成支承子基板；在支承子基板的一侧上形成第一子基板，在第一子基板中形成第一电感器；以及在支承子基板的另一侧上形成第二子基板，在第二子基板中形成第二电感器。
根据本公开的封装基板和包括其的双工器，通过将用于发射端的电感器和用于接收端的电感器设置在彼此分离的子基板上，能够提高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5示出了根据本公开的实施方式的双工器的截面示意图。
图6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。
如图2至图5所示，根据本公开的实施方式的封装基板200可以包括支承子基板201、第一子基板202和第二子基板203。第一子基板202设置在支承子基板201的一侧上，而第二子基板203设置在支承子基板201的另一侧上。用于Tx的第一电感器L01至L03可以在第一子基板202上形成，而用于Rx的第二电感器L04至L06可以在第二子基板203上形成。也就是说，用于Tx的第一电感器L01至L03与用于Rx的第二电感器L04至L06可以在不同的子基板上形成，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，第一子基板202和第二子基板203中的每个可以包括至少两个金属层和设置在金属层之间的介质层。
根据本公开的实施方式，第一子基板202可以包括沿竖直方向从顶部到底部设置的第一金属层M1和第二金属层M2。根据本公开的实施方式，第一和第二金属层M1和M2可以由导电金属材料形成，其可以包括但不限于铜(Cu)。
此外，根据本公开的实施方式，第一子基板202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。根据本公开的实施方式，第一介质层D1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，尽管本文以第一子基板202包括第一和第二金属层M1和M2以及第一介质层D1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。例如，如图4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。
相似地，根据本公开的实施方式，第二子基板203可以包括沿竖直方向从顶部到底部设置的第三金属层M3和第四金属层M4。根据本公开的实施方式，第三和第四金属层M3和M4可以由导电金属材料形成，其可以包括但不限于铜(Cu)。
此外，根据本公开的实施方式，第二子基板203可以包括设置在第三金属层M3和第四金属层M4之间的第二介质层D2。根据本公开的实施方式，第二介质层D2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，尽管本文以第二子基板203包括第三和第四金属层M3和M4以及第二介质层D2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4中所示，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。
根据本公开的实施方式，用于形成第一子基板202的第一和第二金属层M1和M2以及第一介质层D1可以与用于形成第二子基板203的第三和第四金属层M3和M4以及第二介质层D2可以具有相同的材料并且在相同的工艺步骤中形成。通过切割相应的金属层和介质层来形成第一子基板202和第二子基板203。
替选地，根据本公开的实施方式，用于形成第一子基板202的第一和第二金属层M1和M2以及第一介质层D1可以与用于形成第二子基板203的第三和第四金属层M3和M4以及第二介质层D2可以具有不同的材料并且在不同的工艺步骤中形成。替选地，根据本公开的实施方式，用于形成第一子基板202的金属层和介质层的数量可以与用于形成第二子基板203的金属层和介质层的数量相同或不同。
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中的每个均不在支承子基板201上形成，而分别在不同的第一子基板202和第二子基板203上形成，从而减小第一电感器L01至L03和第二电感器L04至L06之间的互感耦合，提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
根据本公开的实施方式，支承子基板201可以包括用于连接到外部的引脚。此外，根据本公开的实施方式，除了支承第一子基板202和第二子基板203，支承子基板201还可以在第一子基板202和第二子基板203与外部装置之间传送信号。例如，支承子基板201可以设置有金属配线和金属支承柱，用于将来自外部的信号传送到第一子基板202和第二子基板203或者将来自第一子基板202和第二子基板203的信号传送到外部。
此外，根据本公开的实施方式，与第一子基板202和第二子基板203相似，支承子基板201也可以由多层金属层和设置在多层金属层之间的介质层形成。
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。
图5示出了根据本公开的实施方式的双工器的截面示意图。
如图5所示，在使用根据本公开的实施方式的封装基板的双工器300中，发射端(Tx)芯片设置在第一子基板上，并且接收端(Rx)芯片设置在第二子基板上。第一子基板设置在支承子基板的一侧上，而第二子基板设置在支承子基板的另一侧上。第一子基板可以通过金属的支承柱来支承Tx芯片，并且第二子基板可以通过金属的支承柱来支承Rx芯片。除了支承作用之外，金属的支承柱还可以用于在第一子基板和Tx芯片之间以及在第二子基板和Rx芯片之间传送信号。
支承子基板可以通过金属的支承柱来支承第一子基板和第二子基板。除了支承作用之外，金属的支承柱还可以用于在支承子基板与第一子基板和第二子基板之间传送信号。
用于Tx的第一电感器可以通过多个金属层和多个金属之间的介质层中的金属通孔以绕线电感器的形式形成。此外，用于Rx的第二电感器可以通过多个金属层和多个金属之间的介质层中的金属通孔以绕线电感器的形式形成。通过根据本公开的实施方式的双工器，可以减小用于Tx的第一电感器和用于Rx的第二电感器之间的互感耦合，提高Rx和Tx频带之间的隔离度。
图6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。
在绘制图6时使用的比较例中，用于Tx的第一电感器和用于Rx的第二电感器在同一封装基板中形成。
在图6中，细实线绘出了根据本公开的实施方式的Rx和Tx频带之间的隔离度，而粗实线绘出了比较例的Rx和Tx频带之间的隔离度。如图6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：形成支承子基板；在支承子基板的一侧上形成第一子基板，在第一子基板中形成第一电感器；以及在支承子基板的另一侧上形成第二子基板，在第二子基板中形成第二电感器。
根据本公开的封装基板和包括其的双工器，通过将用于发射端的电感器和用于接收端的电感器设置在彼此分离的子基板上，能够提高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 (6)

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的第一子基板，所述第一电感器为用于发射端的电感；
用于形成所述第二电感器的第二子基板，所述第二电感器为用于接收端的电感；以及
用于支承所述第一子基板和所述第二子基板的支承子基板，所述第一子基板设置在所述支承子基板的一侧上，所述第二子基板设置在所述支承子基板的另一侧上；
所述第一子基板和所述第二子基板中的每个包括至少两个金属层和设置在所述金属层之间的介质层；
第一电感器在第一子基板的金属层中形成，第二电感器在第二子基板的金属层中形成；
第一电感器和第二电感器中的每个均不在所述支承子基板上形成，以减小互感耦合，并提高发射端和接收端频带之间的隔离度；
所述支承子基板用于在所述第一子基板和所述第二子基板与外部装置之间传送信号。
2.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述第一电感器和所述第二电感器中的每个具有绕线电感器的形式。
3.根据权利要求1所述的封装基板，其中，所述支承子基板包括用于连接到外部的引脚。
4.一种双工器，包括根据权利要求1至3中任一项所述的封装基板。
5.根据权利要求4所述的双工器，其中，发射端芯片设置在所述第一子基板上，并且接收端芯片设置在所述第二子基板上。
6.一种制造如权利要求1-3中任一所述的用于双工器的封装基板的方法，所述双工器包括如权利要求4或5所述的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：
形成支承子基板；
在所述支承子基板的一侧上形成第一子基板，在所述第一子基板中形成所述第一电感器；以及
在所述支承子基板的另一侧上形成第二子基板，在所述第二子基板中形成所述第二电感器；
其中，所述第一子基板和所述第二子基板中的每个包括至少两个金属层和设置在所述金属层之间的介质层，所述支承子基板用于在所述第一子基板和所述第二子基板与外部装置之间传送信号。
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