TWI756205B - 壓電封裝體整合式膜體聲音共振器裝置 - Google Patents

壓電封裝體整合式膜體聲音共振器裝置 Download PDF

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阿黛爾 A. 艾爾夏比尼
維傑伊 K. 納爾
泰勒斯弗 坎嘉因
維魯利 R. 拉歐
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Abstract

本發明之實施例包括一壓電封裝體整合式濾波裝置其包括一膜堆疊。於一個釋例中，該膜堆疊包括一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸的一第二電極。該膜堆疊相對於具有有機材料的一有機基體之一空腔為懸置，及該膜堆疊回應於該等第一與第二電極間一電氣信號的一施加而生成跨該膜堆疊傳播的一聲波。

Description

壓電封裝體整合式膜體聲音共振器裝置 發明領域
本發明之實施例大致上係有關於封裝體整合式裝置。特別，本發明之實施例係有關於壓電封裝體整合式膜體聲音共振器(FBAR)裝置。
發明背景
用於例如能作頻帶選擇及頻率微調，濾波器乃今日無線電路必要的組件。未來無線系統，例如5G系統，將有大量濾波器或數個可微調超濾波器以致能頻帶間、頻帶內及多協定行動服務。圖1顯示多頻帶多協定無線系統102之通用示意圖。此架構顯示14個濾波器。於未來系統中將需要更多個濾波器，原因在於該等系統將有更多頻帶及協定故。為了建立有效5G系統，須以極小形狀因數設計與實施創新的高品質濾波器。於在RF前端模組中使用的傳統辦法中，濾波器係製造成分開組件及組裝於板上或封裝體上。今日若干濾波器係使用整合式被動元件(電阻器、電容器、及/或電感器)網絡實現，除了需要額外製程步驟 以將該等組件組裝至封裝基體上之外，其有大尺寸及因電感器的品質因數所致之高損耗等缺點。於若干其它情況下，濾波器組件係使用玻璃或低溫共燒製陶瓷(LTCC)基體製造，其因使用的基本基體材料故典型地價格昂貴，且通常需要分開的大型封裝體組裝至印刷電路板上。
另一種辦法採用以矽微機電系統(Si-MEMS)為基礎的共振器，比起離散式被動元件網絡其可製作成更小型及具有更高的品質因數；但其製造上要求昂貴材料的微機製，成本可能高得駭人及其仍然需要呈離散式組件組裝至封裝體及/或系統板。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種濾波裝置，包含：一膜堆疊其包括一第一電極，與該第一電極接觸的一壓電材料，及與該壓電材料接觸的一第二電極，其中該膜堆疊相對於具有有機材料的一有機基體之一空腔為懸置，且該膜堆疊回應於該第一與第二電極間施加一電氣信號而生成跨該膜堆疊傳播的一聲波。
100:微電子裝置
102:無線系統
110:印刷電路板(PCB)
111-115、191-192、195-196:焊料球
120、300、400、420、440、460、500、600:封裝基體
121-123、125-126、132、136、332、336、404、406、424、426、444、446、464、466、532、536、620、632、636、652、656、662、666、672、676:傳導 層、電極、傳導線跡、傳導結構
128、402、422、442、462、502、602:有機介電層
130:壓電振動裝置
134、334、534、634、654、664、674:壓電材料
137、339、539:壓電堆疊
142、342、408、428、448、468、542、642-645:空腔
143:下構件
144、145:側壁
190、194:裝置
330、630、650、660、670:膜體聲音共振器(FBAR)濾波裝置
332:傳導結構、頂電極
333、337、403、405、423、425、443、445、463、465、522、523:電氣封裝體連結
336:傳導結構、底電極
412、432、452、472、530、940:濾波裝置
604-607:電容器介電材料
608-611:電感器線圈
681-684:電容器頂電極
690-693:電容器底電極
700:電路
704-707:電容器
720-723:電感器
730、750、760、770:FBAR裝置
780-783:輸入
790:輸出
791、792:選擇信號
796:選擇邏輯
900:計算裝置
902:板
904:處理器
906:通訊晶片
910、911:DRAM
912:ROM
914:晶片組
915:功率放大器
916:圖形處理器
920:天線
922:觸控螢幕控制器
924:羅盤
926:全球定位系統(GPS)裝置
930:觸控螢幕顯示器
932:電池
950:相機
圖1顯示多頻帶多協定無線系統102之通用示意圖。
圖2例示依據一實施例具有封裝體整合式壓電裝置的一微電子裝置200。
圖3A例示依據一實施例具有封裝體整合式壓電濾波器的一封裝基體的頂視圖300。
圖3B例示依據一實施例具有封裝體整合式壓電濾波裝置的圖3A之封裝基體300的剖面視圖AA’。
圖4A-4D例示依據一實施例封裝基體之頂視圖，其各自具有一封裝體整合式壓電濾波裝置(例如，共振器)帶有在空腔之同側上的電極之電氣連接。
圖5A例示依據一實施例一封裝基體500之頂視圖，其具有一封裝體整合式壓電濾波裝置(例如，共振器)帶有在空腔之反側上的電極之電氣連接。
圖5B例示依據一個實施例圖5A之壓電裝置的剖面圖BB’。
圖6例示依據一實施例具有-一濾波器網絡其包括多個封裝體整合式壓電FBAR裝置及被動組件(例如，電感器、電容器)之一封裝基體。
圖7例示具有多個濾波器其包括封裝體整合式壓電FBAR裝置及被動組件(例如，電感器、電容器)的一實施例(例如，圖6中顯示的基體600)的等效電路。
圖8例示依據本發明之一個實施例之一計算裝置900。
較佳實施例之詳細說明
本文中描述於一封裝基體中之封裝體整合式機電濾波器(例如，膜體聲音共振器(FBAR)濾波裝置)。於後文詳細說明部分中，例示性實施例之各種面向將使用熟諳技藝人士常用術語描述以傳遞其工作實質給其它熟諳技藝人 士。然而，熟諳技藝人士顯然易知可以只有部分所描述面向而實施本發明。為了解釋目的，陳述特定數目、材料及組態以供徹底瞭解例示性實施例。然而，熟諳技藝人士顯然易知可沒有該等特定細節而實施本發明。於其它情況下，眾所周知之特徵經刪除或簡化以免遮掩了例示性實施例。
各項操作將以最有助於瞭解本發明之方式依序描述為多個分開操作，然而，描述之順序不應被解譯為暗示此等操作必然為排序相依性。特別，此等操作無需以呈現的順序進行。
今日若干濾波器利用整合式被動元件(電阻器、電容器、及/或電感器)網絡，其有大尺寸及低品質因數的缺點。矽微機電系統(MEMS)共振器可製作成比被動式濾波器網絡更小型且有更高的品質因數，但因Si-MEMS處理的晶圓級本質故其製造上可能昂貴。此外，該等辦法(整合式被動元件網絡及Si-MEMS共振器)兩者要求組件組裝至封裝體及/或系統板。本設計包括一種架構其允許使用有機面板級(例如，約0.5米x0.5米尺寸面板)高體積製造技術而以精簡形狀因數在封裝基體原位製造濾波裝置，不需要組裝外部龐大組件或昂貴的Si MEMS製造。
本設計解決了於半導體封裝基體內部濾波裝置之製造，其係與高體積封裝基體製造技術為可相容。用於整合於一封裝基體中之FBAR濾波裝置的本設計係植基於發明人有能力沈積壓電材料於封裝基體中及於基體中形 成振動結構。
於一個釋例中，本技術允許利用基體製造技術製作微機電壓電濾波裝置。此等濾波裝置包括懸吊式振動結構。該等結構含有壓電材料及電極之堆疊，其可使用來施加電氣信號(例如，電壓)至壓電層。跨電極施加時間改變(例如，AC)電壓在壓電材料產生了應力，造成堆疊振動及因而整個發行結構振動。於某個共振，聲波開始平行電場跨堆疊傳播。此聲波於電極/空氣界面反射。於理想情況下，該裝置允許其頻率匹配裝置之共振機械頻率中之一者的信號通過其中。因此該等裝置中之一或多者可被使用作為用於輸入信號之不同類型濾波器，諸如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器等。
本設計結果導致封裝體整合式濾波裝置，如此比較附接至基體的離散式濾波裝置能獲得更小型更薄的系統。封裝體整合式濾波裝置不會增加Z高度(沿縱軸)至一基體或多個基體的總高度。本設計可製造為封裝基體製法的一部分而無需採購及組裝離散式組件。因此使得能量產製造(及因而降低成本)需要濾波裝置(例如，RF濾波器等)的系統。
於一個釋例中，本設計包括封裝體整合式結構以作為射頻(RF)濾波裝置。該等結構係製作成封裝層的部件，及藉移除環繞該等結構之介電材料而產生空氣/固體界面。該等結構包括逐層沈積及圖案化成封裝堆疊的壓電堆疊。本設計包括基於懸吊式及振動結構的原理於封裝體 中生成功能性濾波器。封裝堆積介電材料可被選擇性地去除以生成真空填充的或空氣填充的空腔。於封裝體製造方法期間，壓電材料沈積(例如，0.5微米至1微米沈積厚度)及結晶化也出現於封裝基體中。於封裝體製造方法期間，於較低基體溫度範圍(例如，至多260℃)之退火操作允許出現壓電材料(例如，鋯酸鈦酸鉛(PZT)、鈮酸鉀鈉(KNN)、氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)等)的結晶化。於一個釋例中，就壓電材料而言局部出現雷射脈衝退火用於退火操作而不損壞封裝基體之其它層包括有機層。
本設計能夠於封裝體中直接生成具有高共振頻率(例如，至少0.9GHz、至少2GHz、至少5GHz等)的濾波器而無需離散式組件的組裝。本設計比較表面聲波(SAW)共振器更加優異，後者之共振頻率係由經微影術界定的特徵控制。因此，SAW共振器可受限於不超過2GHz的上限頻率，即便使用典型半導體製程亦復如此。SAW技術的另一項缺點係使用對濾波器品質因數有害的精細微影術特徵。本設計致能使用有機面板級處理製作濾波器，該項處理比較晶圓級Si MEMS製作更價廉。
現在參考圖2，顯示依據一實施例具有封裝體整合式壓電裝置的一微電子裝置100之視圖。於一個釋例中，微電子裝置100包括多個裝置190及194(例如，晶粒、晶片、CPU、矽晶粒或晶片、無線電收發器等)其係以焊料球191-192、195、196耦合至或附接至一封裝基體120。封裝基體120係使用焊料球111-115耦合至或附接至該印 刷電路板(PCB)110。
封裝基體120(例如，有機基體)包括有機介電層128及傳導層121-123及125-126。有機材料可包括任何類型的有機材料包括阻燃劑4(FR4)、樹脂填充之聚合物、預浸物(例如，預浸漬、以樹脂連結劑浸漬的纖維編織物)、聚合物、經二氧化矽填充之聚合物等。封裝基體120可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。為求降低成本所形成的面板可以大型(例如，具有約0.5米x0.5米，或大於0.5米等維度)。藉由自封裝基體120去除一或多層(例如，有機層、介電層等)可於封裝基體120中形成空腔142。空腔142包括下構件143及側壁144-145。於一個釋例中，壓電振動裝置130係以傳導結構132及136(例如，懸臂、梁)及壓電材料134製成。三個結構132、134、及136形成一堆疊137。傳導層132可作為壓電振動裝置的第一電極及傳導層136可作為壓電振動裝置的第二電極，且壓電材料134係垂直地位於該第一電極132與該第二電極136之間，其中該第一電極132及該第二電極136形成一電極對。空腔142可經空氣填充或真空填充。跨第一及第二電極施加電壓造成因壓電效應故堆疊機械變形，及聲波平行於電場跨堆疊傳播(例如，跨堆疊之厚度)。此波在電極/空氣界面反射。此型共振器之共振頻率係與堆疊之厚度成反比。再者，第一電極132僅部分地跨空腔142延伸，其中該第一電極132被直接地耦合至封裝基體120中之一傳導層125，並且第二電極136被直接地耦合至該封裝基體120中之一傳導層 126。
基本原理包括使用整合於封裝基體中之FBAR壓電共振器而形成一低功率低成本機電濾波器。圖3A例示依據一實施例具有封裝體整合式壓電濾波器的一封裝基體的頂視圖300。於一個釋例中，封裝基體300可耦合或附接至多個裝置(例如，晶粒、晶片、CPU、矽晶粒或晶片、RF收發器等)及也耦合或附接至印刷電路板(例如，圖2中之PCB 110)。封裝基體300(例如，有機基體)包括有機介電層302及傳導層。封裝基體300可於封裝基體處理期間形成(例如，面板級)。藉由自封裝基體300去除(例如，反應離子蝕刻、雷射燒蝕、或其它方法)一或多有機介電層而於封裝基體300內部形成一空腔342。於一個釋例中，如於圖3B中例示，壓電FBAR濾波裝置330(例如，共振器)係以傳導結構332及336(例如，頂電極332、底電極336)及壓電材料334(例如，鋯酸鈦酸鉛(PZT)、鈮酸鉀鈉(KNN)、氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)等)製成。傳導層332可作為壓電裝置之第一頂電極及傳導層336可作為第二底電極。於一個釋例中，壓電材料334置放於底電極上及頂電極置放於材料334上。空腔342可經空氣填充或真空填充。傳導層332係藉電氣封裝體連結333(例如，錨點、通孔)而定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。傳導層336係藉封裝體連結337(例如，錨點、通孔)而定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。
圖3B例示依據一實施例具有封裝體整合式壓電濾波裝置的圖3A之封裝基體300的剖面視圖AA’。電極332、壓電材料334、及電極336於空腔342上方形成一堆疊339。當於電極332與336間施加電場時FBAR濾波裝置330(例如，共振器330)作動，其造成因壓電效應故堆疊機械變形，及聲波平行於電場跨堆疊傳播(例如，跨堆疊之厚度)。此波在堆疊的頂及底兩側上於電極/空氣界面反射。此型共振器之共振頻率係與結構之厚度成反比，使用現有製造技術該厚度可製作成於數百奈米範圍內。如此使得FBAR極為適合用於高頻應用(例如，至少2GHz、至少5GHz、至少30GHz等)。基本共振頻率係與電極間之聲音往返時間成正比，而後者係與堆疊厚度成反比。因此，藉使用較薄的堆疊可達成較高的頻率。
相反地，因其頻率規度與橫向(xy)特徵尺寸成反比故，表面聲波(SAW)共振器具有較低的中心頻率。使用今日封裝基體技術所能實現的最小橫向特徵尺寸為約5-10微米，使得直接整合於封裝體上的SAW濾波器與高頻應用(例如，至少2GHz、至少5GHz等)較不可相容。
於封裝基體中建構FBAR濾波裝置使其能使用小形狀因數以成本有效的及功率有效的方式與RF前端積體電路(IC)及調變解調器整合。FBAR裝置也整合其它封裝體上組件(例如，被動元件)而實現精簡RF濾波器。本設計要求有能力在封裝基體中產生懸吊式或移動式結構及有能力在封裝基體中沈積及結晶化壓電材料。
雖然於圖3A及3B中顯示的設計包括一矩形板，但任何其它類型設計(例如，任何經微影術界定的特徵、圓形、三角形、五角形、六角形等)亦屬可能，諸如，例如，圖4A中之圓形裝置結構、圖4B中之三角形裝置結構、圖4C中之五角形裝置結構、及圖4D中之六角形裝置結構。連結該等結構至封裝體中之其它線跡或通孔的電極之電氣連接可在結構的同側上(例如，圖3A、4A-4D、6A)或在結構的不同側上(例如，圖5A及5B)。
圖4A-4D例示依據一實施例封裝基體之頂視圖，其各自具有一封裝體整合式壓電濾波裝置(例如，共振器)帶有在空腔之同側上的電極之電氣連接。圖4A之封裝基體400(例如，有機基體)包括有機介電層402及傳導層(例如，404、406)。封裝基體400可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。壓電堆疊可包括夾層組態，於其中壓電材料係沈積於兩個電極404與406間。濾波裝置412包括電極404、壓電材料、及電極406而於空腔408上方形成一堆疊。電極藉封裝體連結403及405(例如，錨點、通孔)定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。
由裝置412的共振模式之自然頻率f0係由堆疊之膜厚度控制。依據一個實施例，因裝置412中之機電耦合而其係因壓電效應故，至輸入電氣信號的有效電氣導納在此自然頻率f0達到尖峰，使得該裝置能作用為濾波器。
圖4B之封裝基體420(例如，有機基體)包括有 機介電層422及傳導層(例如，424、426)。封裝基體420可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。壓電堆疊可包括夾層組態，於其中壓電材料係沈積於兩個電極424與426間。濾波裝置432包括電極424、壓電材料、及電極426而於空腔428上方形成一堆疊。電極藉封裝體連結423及425(例如，錨點、通孔)定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。
圖4C之封裝基體440(例如，有機基體)包括有機介電層442及傳導層(例如，444、446)。封裝基體440可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。壓電堆疊可包括夾層組態，於其中壓電材料係沈積於兩個電極444與446間。濾波裝置452包括電極444、壓電材料、及電極446而於空腔448上方形成一堆疊。電極藉封裝體連結443及445(例如，錨點、通孔)定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。
圖4D之封裝基體460(例如，有機基體)包括有機介電層462及傳導層(例如，464、466)。封裝基體460可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。壓電堆疊可包括夾層組態，於其中壓電材料係沈積於兩個電極464與466間。濾波裝置472包括電極464、壓電材料、及電極466而於空腔468上方形成一堆疊。電極藉封裝體連結463及465(例如，錨點、通孔)定錨於一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。
圖5A例示依據一實施例一封裝基體500之頂 視圖，其具有一封裝體整合式壓電濾波裝置(例如，共振器)帶有在空腔之反側上的電極之電氣連接。封裝基體500(例如，有機基體)包括有機介電層502及傳導層(例如，532、536)。封裝基體500可於封裝基體處理期間(例如，面板級)形成。壓電堆疊539可包括夾層組態，於其中圖5B之壓電材料534係沈積於位在空腔542之反側上的兩個電極532與536間。濾波裝置530包括電極532、壓電材料534、及電極536而於空腔442上方形成一堆疊。
圖5B例示依據一個實施例圖5A之壓電裝置的剖面圖BB’。視圖BB’例示有機介電材料502、電極532及536、壓電材料534、及空腔542。壓電材料534係垂直地位於電極532與電極536之間，其中該電極532及該電極536形成一電極對。電極532藉封裝體連結522(例如，錨點、通孔)定錨於一緣上，及電極536藉封裝體連結523定錨於另一緣上，其可用作為至封裝體之其餘部分的機械錨點以及電氣連接兩者。再者，電極532僅部分地跨空腔542延伸，其中該電極532被直接地耦合至有機介電材料502中之封裝體連結522，並且電極536被直接地耦合至該有機介電材料502中之封裝體連結523。
圖6例示依據一實施例具有-一濾波器網絡其包括多個封裝體整合式壓電FBAR裝置及被動組件(例如，電感器、電容器)之一封裝基體。於一個釋例中，封裝基體600可耦合或附接至多個裝置(例如，晶粒、晶片、CPU、矽晶粒或晶片等)及也耦合或附接至印刷電路板(例 如，PCB 110)。封裝基體600(例如，有機基體)包括有機介電層602及傳導線跡(層)620。封裝基體600可於封裝基體處理期間形成(例如，面板級)。藉由自封裝基體600去除一或多層(例如，有機層、介電層等)而於封裝基體600內部形成一空腔642-645。於一個釋例中，各個壓電FBAR裝置630、650、660、及670係以傳導結構(例如，632、636、652、656、662、666、672、676)及壓電材料634、654、664、674分別地形成。傳導結構632、652、662、及672可作為FBAR裝置之頂電極，及傳導結構636、656、666、及676可作為FBAR裝置之底電極，及也可作為具有電容器介電材料604-607之電容器681-684之頂電極及電容器底電極690-693。電感器線圈(例如，608、609、610及611)係於基體中使用傳導線跡形成，各個電感器線圈(例如，608、609、610及611)之一端係連結至個別底電容器板690-693中之各者，及各線圈之另一端係連結至基體中之其它線跡或結構。FBAR裝置、電容器、及電感器之組合提供於關注頻率的濾波功能。空腔可經空氣填充或真空填充。
圖7例示具有多個濾波器其包括封裝體整合式壓電FBAR裝置及被動組件(例如，電感器、電容器)的一實施例(例如，圖6中顯示的基體600)的等效電路。電路700表示連同選擇邏輯796形成於封裝體600中之電路組件。電路700包括FBAR裝置730、750、760、及770、電容器704-707、及電感器720-723。此等組件可經設計藉由 適當地選擇電感器及電容器之值連同各個共振器之共振頻率而增加頻寬或頻帶外剔除。
於一個釋例中，濾波裝置係以電路700於一封裝基體中形成。濾波裝置包括形成於封裝基體中之多個膜體聲波共振器(例如，730、750、760、770)，各個共振器具有一共振頻率，其係與包括壓電材料的各個共振器之一膜堆疊的厚度成反比。
選擇邏輯796接收輸入780-783以基於選擇信號791及792產生一輸出790。選擇邏輯796可選擇至少一個共振器以調諧濾波裝置之一頻率。
選擇邏輯可個別地選擇各個共振器或同時選擇多數共振器以調諧濾波裝置之頻率。
須瞭解於單晶片系統實施例中，晶粒可包括處理器、記憶體、通訊電路等。雖然例示單一晶粒，但可以沒有、一個或數個晶粒涵括於微電子裝置之相同區中。
於一個實施例中，微電子裝置可以是使用塊狀矽或絕緣體上矽次結構形成的結晶基體。於其它實施例中，微電子裝置可使用替代材料，其可以或可不組合矽，形成其包括但非僅限於鍺、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵、砷化鎵銦、銻化鎵、或III-V族或IV族材料之其它組合。雖然此處描述可從其中形成基體的材料之數個釋例，但可用作為基礎於其上可建構半導體裝置的任何材料皆落入於本發明之範圍內。
微電子裝置可以是於較大型基體，諸如，例 如，晶圓上形成的多個微電子裝置中之一者。於一實施例中，微電子裝置可以是晶圓級晶片尺寸封裝(WLCSP)。於某些實施例中，微電子裝置可於封裝操作，諸如，例如，形成一或多個壓電振動裝置之後自該晶圓單一化。
一或多個接點可形成於微電子裝置之一表面上。該等接點可包括一或多個傳導層。舉例言之，接點可包括位障層、有機表面保護(OSP)層、金屬層、或其任何組合。接點可提供至晶粒內部之主動裝置電路(未顯示於圖中)的電氣連接。本發明之實施例包括一或多個焊料凸塊或焊料接頭其各自電氣耦合至一接點。焊料凸塊或焊料接頭可藉一或多個重新分布層及傳導通孔電氣耦合至接點。
圖8例示依據本發明之一個實施例之一計算裝置900。計算裝置900罩住一板902。該板902可包括眾多組件，包括但非僅限於一處理器904及至少一個通訊晶片906。處理器904係實體上及電氣上耦合至板902。於若干實施例中，至少一個通訊晶片906也係實體上及電氣上耦合至板902。於進一步實施例中，通訊晶片906為處理器904的部件。
取決於其應用，計算裝置900可包括其它組件其可以或可不實體上及電氣上耦合至板902。此等其它組件包括，但非限制性，依電性記憶體(例如，DRAM 910、911)、非依電性記憶體(例如，ROM 912)、快閃記憶體、圖形處理器916、數位信號處理器、密碼處理器、晶片組914、天線920、顯示器、觸控螢幕顯示器930、觸控螢幕 控制器922、電池932、音訊編解碼器、視訊編解碼器、功率放大器915、全球定位系統(GPS)裝置926、羅盤924、濾波裝置940(例如，壓電FBAR裝置)、迴轉儀、揚聲器、相機950、及大容量儲存裝置(諸如硬碟驅動裝置、光碟(CD)、數位影音碟(DVD)及依此類推)。
通訊晶片906使其能無線通訊用於移轉資料至及自計算裝置900。術語「無線」及其衍生詞可被使用來描述電路、裝置、系統、方法、技術、通訊通道等，其可透過非固體媒體經由調諧電磁輻射的使用而通訊資料。該術語並非暗示相關聯的裝置不含任何導線，但於若干實施例中其可能不含。通訊晶片906可實施多種無線標準或協定中之任一者，包括但非僅限於Wi-Fi(IEEE 802.11家族)、WiMAX(IEEE 802.16家族)、IEEE 802.20、長期演進(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍牙、其衍生協定，以及標示為3G、4G、5G及其後的任何其它無線協定。計算裝置900可包括多個通訊晶片906。例如，第一通訊晶片906可專用於短程無線通訊諸如Wi-Fi、WiGig、及藍牙；及第二通訊晶片906可專用於長程無線通訊諸如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、5G及其它。
計算裝置900之處理器904包括封裝於處理器904內部的積體電路晶粒。於本發明之若干實施例中，處理器封裝體包括一或多個裝置，諸如依據本發明之實施例 之實施方式的濾波裝置。術語「處理器」可指處理自暫存器及/或記憶體的電子資料以將該電子資料變換成可儲存於暫存器及/或記憶體中之其它電子資料的任何裝置或一裝置的部分。通訊晶片906也包括封裝於通訊晶片906內部的一積體電路晶粒。下列釋例係有關於進一步實施例。
釋例1為一種濾波裝置其包括一膜堆疊具有一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸的一第二電極。該膜堆疊相對於具有有機材料的一有機基體之一空腔為懸置，及該膜堆疊回應於該等第一與第二電極間一電氣信號的一施加而生成跨該膜堆疊傳播的一聲波。
於釋例2中，釋例1之主旨可選擇性地包括該濾波裝置係與其係以面板級處理製造的該有機基體整合。
於釋例3中，釋例1-2中之任一者之主旨可選擇性地包括該膜堆疊係設置於該有機基體之該空腔上方以允許該膜堆疊振動。
於釋例4中，釋例1-3中之任一者之主旨可選擇性地包括該聲波係鄰近在該等第一與第二電極中之至少一者與空氣間之介面反射。
於釋例5中，釋例1-4中之任一者之主旨可選擇性地包括該膜堆疊具有於該面板級有機基體之製造期間由微影術界定的任何類型之同平面形狀(in-plane shape)。
於釋例6中，釋例1-5中之任一者之主旨可選擇性地包括該濾波裝置包含形成於該有機基體中之一膜體 聲波共振器而該共振器具有一共振頻率其係與該等第一與第二電極中之至少一者及該膜堆疊之該壓電材料之一厚度成反比。
於釋例7中，釋例1-6中之任一者之主旨可選擇性地包括該第一電極係耦合至鄰近該有機基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接及該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第二端的該有機基體之一第二電氣連接。
於釋例8中，釋例1-7中之任一者之主旨可選擇性地包括該第一電極係耦合至鄰近該有機基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接及該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第一端的該有機基體之一第二電氣連接。
釋例9為一種封裝基體其包括多數有機介電層及多數傳導層以形成該封裝基體；形成於該封裝基體中之一空腔；及與該封裝基體整合的一壓電裝置。該壓電裝置包括一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸的一第二電極。該壓電裝置相對於該有機基體之該空腔為懸置及該壓電裝置回應於該等第一與第二電極間一電氣信號的一施加而生成平行一電場傳播的一聲波。
於釋例10中，釋例9之主旨可選擇性地包括該封裝基體係以面板級處理製造。
於釋例11中，釋例9-10中之任一者之主旨可 選擇性地包括該壓電裝置係設置於該有機基體之該空腔上方以允許該壓電裝置振動。
於釋例12中，釋例9-11中之任一者之主旨可選擇性地包括該聲波係鄰近在該等第一與第二電極中之至少一者與空氣間之介面反射。
於釋例13中，釋例9-12中之任一者之主旨可選擇性地包括該壓電裝置具有於該面板級有機基體之製造期間由微影術界定的任何類型之同平面形狀。
於釋例14中，釋例9-13中之任一者之主旨可選擇性地包括該壓電裝置包含形成於該有機基體中之一膜體聲波共振器而該共振器具有一共振頻率其係與該等第一與第二電極中之至少一者及該壓電材料之一厚度成反比。
於釋例15中，釋例9-14中之任一者之主旨可選擇性地包括該第一電極係耦合至鄰近該封裝基體之該空腔的一第一端的該封裝基體之一第一電氣連接及該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第二端的該封裝基體之一第二電氣連接。
於釋例16中，釋例9-15中之任一者之主旨可選擇性地包括該第一電極係耦合至鄰近該封裝基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接及該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第一端的該封裝基體之一第二電氣連接。
釋例17為一種計算裝置其包括至少一個處理器用以處理資料及耦合至該至少一個處理器的一封裝基 體。該封裝基體包括多數有機介電層及多數傳導層以形成該封裝基體其包括多數壓電濾波裝置各自具有一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸的一第二電極。各個壓電濾波裝置相對於該封裝基體之一空腔為懸置及各個壓電濾波裝置藉各個壓電濾波裝置之該等第一與第二電極間一電氣信號的一施加而生成平行一電場傳播的一聲波。
於釋例18中，釋例17之主旨可選擇性地包括該等多數壓電濾波裝置包括一第一壓電濾波裝置其相對於該封裝基體之一第一空腔為懸置及一第二壓電濾波裝置其相對於該封裝基體之一第二空腔為懸置。
於釋例19中，釋例17-18中之任一者之主旨可選擇性地包括該封裝基體進一步包括涵括多數電容器及多數電感器的多數被動組件。
於釋例20中，釋例19之主旨可選擇性地包括該等多數電容器及該等多數電感器包括耦合至該第一壓電濾波裝置之一第一電容器及一第一電感器及耦合至該第二壓電濾波裝置之一第二電容器及一第二電感器。
於釋例21中，釋例17-20中之任一者之主旨可選擇性地包括各個壓電濾波裝置係與具有有機介電層的該封裝基體整合。
於釋例22中，釋例17-21中之任一者之主旨可選擇性地包括耦合至該封裝基體的一印刷電路板。
釋例23為一種形成於一封裝基體中之濾波裝 置包含形成於該封裝基體中之多數膜體聲波共振器而各個共振器具有一共振頻率其係與包括一壓電材料的各個共振器之一膜堆疊的一厚度成反比。該濾波裝置也包括多數電容器而各個電容器係耦合至一個別共振器；多數電感器而各個電感器係耦合至一個別電容器；及選擇邏輯用以選擇至少一個共振器以調諧該濾波裝置之一頻率。
於釋例24中，釋例23之主旨進一步包括該選擇邏輯能夠個別地選擇各個共振器或同時選擇多數共振器以調諧該濾波裝置之該頻率。
於釋例25中，釋例23-24中之任一者之主旨可選擇性地包括各個共振器之該膜堆疊相對於具有有機材料的該封裝基體之一空腔為懸置及各個共振器之該膜堆疊回應於該膜堆疊之該等第一與第二電極間一電氣信號的一施加而生成跨該膜堆疊傳播的一聲波。
100‧‧‧微電子裝置
110‧‧‧印刷電路板(PCB)
111-115、191-192、195-196‧‧‧焊料球
120‧‧‧封裝基體
121-123、125-126、132、136‧‧‧傳導層
128‧‧‧有機介電層
130‧‧‧壓電振動裝置
134‧‧‧壓電材料
137‧‧‧堆疊
142‧‧‧空腔
143‧‧‧下構件
144、145‧‧‧側壁
190、194‧‧‧裝置

Claims (23)

  1. 一種濾波裝置，包含：一膜堆疊，其包括一第一電極，與該第一電極接觸的一壓電材料，及與該壓電材料接觸的一第二電極，該壓電材料垂直地位於該第一電極與該第二電極之間，該第一電極及該第二電極形成一電極對，其中該膜堆疊相對於具有有機材料的一有機基體之一空腔被懸置，且該膜堆疊回應於該等第一與第二電極間施加之一電氣信號而生成跨該膜堆疊被傳播的一聲波，其中該第一電極僅部分地跨該空腔延伸，且其中該第一電極被直接地耦合至該有機基體中之一第一傳導結構，並且該第二電極被直接地耦合至該有機基體中之一第二傳導結構。
  2. 如請求項1之濾波裝置，其中該濾波裝置係與以面板級處理所製造的該有機基體整合。
  3. 如請求項1之濾波裝置，其中該膜堆疊係設置於該有機基體之該空腔上方以允許該膜堆疊振動。
  4. 如請求項1之濾波裝置，其中該聲波係在該等第一與第二電極中之至少一者與空氣間之介面附近反射。
  5. 如請求項1之濾波裝置，其中該膜堆疊具有於一面板級有機基體之製造期間由微影術所界定的任何類型之同平面形狀。
  6. 如請求項1之濾波裝置，其中該濾波裝置 之該膜堆疊包含一膜體聲波共振器，該膜體聲波共振器具有一共振頻率，其係與該等第一與第二電極及該膜堆疊之該壓電材料中之至少一者之一厚度成反比。
  7. 如請求項1之濾波裝置，其中該第一電極係耦合至鄰近該有機基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接，且該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第二端的該有機基體之一第二電氣連接。
  8. 如請求項1之濾波裝置，其中該第一電極係耦合至鄰近該有機基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接，且該第二電極係耦合至鄰近該空腔的該第一端的該有機基體之一第二電氣連接。
  9. 一種封裝基體，包含：用以形成該封裝基體的多個有機介電層及多個傳導層；形成於該封裝基體中之一空腔；以及與該封裝基體整合的一壓電裝置，該壓電裝置包括一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸的一第二電極，該壓電材料垂直地位於該第一電極與該第二電極之間，該第一電極及該第二電極形成一電極對，其中該第一電極僅部分地跨該空腔延伸，其中該第一電極被直接地耦合至該封裝基體中之一第一傳導結構，並且該第二電極被直接地耦合至該封裝基體中之一第二傳導結構，且其中該壓電裝置相對於該封裝基體之該空腔被懸置，且該壓電裝置生成一聲波，其要平行於藉由在該等 第一與第二電極間施加之一電氣信號所產生的一電場而被傳播。
  10. 如請求項9之封裝基體，其中該封裝基體係以面板級處理而被製造。
  11. 如請求項9之封裝基體，其中該壓電裝置係設置於該封裝基體之該空腔上方以允許該壓電裝置之振動。
  12. 如請求項9之封裝基體，其中該聲波係在該等第一與第二電極中之至少一者與空氣間之介面附近反射。
  13. 如請求項9之封裝基體，其中該壓電裝置具有於一面板級有機基體之製造期間由微影術所界定的任何類型之同平面形狀。
  14. 如請求項9之封裝基體，其中該壓電裝置包含形成於該封裝基體中之一膜體聲波共振器而該共振器具有一共振頻率，其係與該等第一與第二電極及該壓電材料中之至少一者之一厚度成反比。
  15. 如請求項9之封裝基體，其中該第一電極係耦合至鄰近該封裝基體之該空腔的一第一端的該封裝基體之一第一電氣連接，且該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第二端的該封裝基體之一第二電氣連接。
  16. 如請求項9之封裝基體，其中該第一電極係耦合至鄰近該封裝基體之該空腔的一第一端的該封裝基體之一第一電氣連接，且該第二電極係耦合至鄰近該空腔 的該第一端的該封裝基體之一第二電氣連接。
  17. 一種計算裝置，包含：至少一個用以處理資料之處理器；以及耦合至該至少一個處理器的一封裝基體，該封裝基體包括多個有機介電層及多個傳導層以形成包括多個各自具有一第一電極、與該第一電極接觸的一壓電材料、及與該壓電材料接觸之一第二電極的壓電濾波裝置之封裝基體，該壓電材料垂直地位於該第一電極與該第二電極之間，該第一電極及該第二電極形成一電極對，其中各個壓電濾波裝置相對於該封裝基體之一空腔被懸置，且各個壓電濾波裝置生成一聲波，其要平行於藉由在各個壓電濾波裝置之該等第一與第二電極間施加之一電氣信號所產生之一電場而被傳播，其中該第一電極僅部分地跨該空腔延伸，且其中該第一電極被直接地耦合至該封裝基體中之一第一傳導結構，並且該第二電極被直接地耦合至該封裝基體中之一第二傳導結構。
  18. 如請求項17項之計算裝置，其中該等多個壓電濾波裝置包括一第一壓電濾波裝置，其相對於該封裝基體之一第一空腔被懸置，並且包括一第二壓電濾波裝置，其相對於該封裝基體之一第二空腔被懸置。
  19. 如請求項18項之計算裝置，其中該封裝基體進一步包含多個被動組件，其包括多個電容器及多個電感器。
  20. 如請求項19項之計算裝置，其中該等多個 電容器及該等多個電感器包括耦合至該第一壓電濾波裝置之一第一電容器及一第一電感器，並且包括耦合至該第二壓電濾波裝置之一第二電容器及一第二電感器。
  21. 如請求項17項之計算裝置，其中各個壓電濾波裝置係與具有有機介電層的該封裝基體整合。
  22. 如請求項17項之計算裝置，進一步包含：耦合至該封裝基體的一印刷電路板。
  23. 一種濾波裝置，包含：一膜堆疊，其包括一第一電極，與該第一電極接觸的一壓電材料，及與該壓電材料接觸的一第二電極，該壓電材料垂直地位於該第一電極與該第二電極之間，該第一電極及該第二電極形成一電極對，其中該膜堆疊相對於具有有機材料的一有機基體之一空腔被懸置，且該膜堆疊回應於該等第一與第二電極間施加之一電氣信號而生成跨該膜堆疊而被傳播的一聲波，其中該第一電極係耦合至鄰近該有機基體之該空腔的一第一端的該有機基體之一第一電氣連接，且該第二電極係耦合至鄰近該空腔的一第二端的該有機基體之一第二電氣連接。
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