声学设备及其封装方法与流程

本公开涉及半导体领域，特别涉及一种声学设备及其封装方法。

背景技术：

目前，在声学器件封装的相关技术中，通常采用金属封装、塑料封装或表贴封装的方式。

技术实现要素：

发明人通过研究发现，在现有的封装技术中，金属封装和塑性封装存在共同的缺点，即引脚较长，导致器件的体积太大，很难与射频前端模块集成在一起。而基于陶瓷的表贴封装，制作工艺复杂，陶瓷材料htcc及ltcc价格贵，很难与其他工艺集成在一起，同时，现有的基于晶圆级封装的声学器件，也存在着工艺较难实现，成本高的缺陷。因此，需要找到一种方法，尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于与其他器件集成的封装方法。

为此，本公开提供一种可实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装方案。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种声学设备，包括：相对设置的基板和声学器件，在所述基板和所述声学器件之间设有环状件，以便在所述基板、所述环状件和所述声学器件之间形成密闭腔室；所述基板的靠近所述声学器件的表面上设有连接焊盘；所述基板的远离所述声学器件的表面上设有声学设备的管脚焊盘，所述声学设备的管脚焊盘通过所述连接焊盘与所述声学器件的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，所述连接焊盘通过金属走线与所述声学设备的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，所述基板上设有过孔，所述金属走线沿着所述过孔延伸。

在一些实施例中，所述声学器件的管脚焊盘位于所述声学器件的靠近所述基板的表面上。

在一些实施例中，所述声学设备的管脚焊盘为铝凸柱、铜凸柱或锡球。

在一些实施例中，所述密闭腔室的高度大于预定门限。

在一些实施例中，所述基板的靠近所述声学器件的表面上设有覆盖所述声学器件的封装层。

在一些实施例中，所述声学器件包括声表面波saw滤波器、体声波baw滤波器或薄膜体声波fbar滤波器，或者包括声表面波saw双工器、体声波baw双工器或薄膜体声波fbar双工器，或者包括采用saw、baw或fbar技术制造的器件。

在一些实施例中，声学设备还包括与所述声学器件具有异质结构的电子器件，其中：所述电子器件与所述声学器件位于所述基板的同一侧，所述电子器件的管脚焊盘与对应的连接焊盘电连接。

在一些实施例中，所述电子器件的管脚焊盘通过重布线层rdl与对应的连接焊盘电连接。

在一些实施例中，所述电子器件包括基于gaashbt工艺、gaasphemt工艺或gan工艺的射频功率放大器，基于gaasphemt工艺的低噪声放大器，基于gaasphemt工艺的开关，基于ipd工艺的滤波器中的至少一个。

在一些实施例中，所述电子器件包括射频功率放大器的驱动级电路、开关电路、电源跟踪电路、包络跟踪电路、直流-直流转换电路、模数转换电路、数模转换电路中的至少一个。

根据本公开的一个或多个实施例的另一个方面，提供一种声学设备的封装方法，包括：在声学器件上生成环状件；在基板的一个表面上生成连接焊盘，在所述基板的另一表面上生成声学设备的管脚焊盘，其中所述连接焊盘与所述声学设备的管脚焊盘电连接；将声学器件和所述基板结合，以便在所述基板、所述环状件和所述声学器件之间形成密闭腔室，所述声学设备的管脚焊盘通过所述连接焊盘与所述声学器件的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，所述连接焊盘通过金属走线与所述声学设备的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，所述金属走线沿着设置在所述基板上的过孔延伸。

在一些实施例中，将所述声学器件的管脚焊盘设置在所述声学器件的靠近所述基板的表面上。

在一些实施例中，所述密闭腔室的高度大于预定门限。

在一些实施例中，在所述基板的靠近所述声学器件的表面上形成封装层，以覆盖所述声学器件。

在一些实施例中，将与所述声学器件具有异质结构的电子器件设置在所述基板上，其中电子器件的管脚焊盘与对应的连接焊盘连接。

在一些实施例中，通过重布线层rdl，将所述电子器件的管脚焊盘与对应的管脚焊盘连接。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开声学设备一个实施例的示意图；

图2为本公开声学设备另一实施例的示意图；

图3为本公开声学设备又一实施例的示意图；

图4为本公开声学设备又一实施例的示意图；

图5为本公开声学设备封装方法一个实施例的示意图；

图6至图16为本公开声学设备的基板级封装方法一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为本公开声学设备一个实施例的示意图。如图1所示，声学设备包括相对设置的基板1和声学器件2。在基板1和声学器件2之间设有环状件3，以便在基板1、环状件3和声学器件2之间形成密闭腔室31。

需要说明的是，环状件3的形状不局限于圆形，还可为椭圆形、方形等其它形状。例如，通过在声波器件晶圆上制作围堰以形成环状件3。

在一些实施例中，环状件3通过胶粘方式与基板1和声学器件2相结合。

在一些实施例中，密闭腔室31的高度大于预定门限。例如，密闭腔室31的高度大于或等于1μm。此外，在声学器件2的有源区需采用钝化进行保护。

基板1的靠近声学器件2的表面上设有连接焊盘11和12。基板1的远离声学器件2的表面上设有声学设备的管脚焊盘13和14。声学设备的管脚焊盘13通过连接焊盘11与声学器件的管脚焊盘21电连接，声学设备的管脚焊盘14通过连接焊盘12与声学器件的管脚焊盘22电连接。

在一些实施例中，如图1所示，声学器件2的管脚焊盘21和22位于声学器件2的靠近基板1的表面上。例如，声学器件2的管脚焊盘21和22可为铝凸柱或铜凸柱。

在一些实施例中，如图1所示，在声学器件2的管脚焊盘21上还设有锡球23，在声学器件2的管脚焊盘22上还设有锡球24。通过设置锡球23和24，可实现连接焊盘11与声学器件的管脚焊盘21电连接，以及实现连接焊盘12与声学器件的管脚焊盘22电连接。

在一些实施例中，连接焊盘通过金属走线与声学设备的管脚焊盘电连接。例如，如图1所示，连接焊盘11通过金属走线15与声学设备的管脚焊盘13电连接，连接焊盘12通过金属走线16与声学设备的管脚焊盘14电连接。金属走线的材料可为金、银、铜、铁、铝、镍、钯或锡等。

在一些实施例中，如图1所示，基板1上设有过孔17和18。金属走线15沿着过孔17延伸，金属走线16沿着过孔18延伸。由此可方便地实现连接焊盘11和声学设备的管脚焊盘13电连接，连接焊盘12和声学设备的管脚焊盘14电连接

在一些实施例中，声学设备的管脚焊盘13、14可为铝凸柱、铜凸柱或锡球。

在一些实施例中，声学器件2可包括声表面波saw滤波器、体声波baw滤波器或薄膜体声波fbar滤波器，或者包括声表面波saw双工器、体声波baw双工器或薄膜体声波fbar双工器，或者包括采用saw、baw或fbar技术制造的器件。

在本公开上述实施例提供的声学设备中，通过利用基板进行声学器件的封装，可实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装设备。

图2为本公开声学设备另一实施例的示意图。图2与图1的不同之处在于，在图2所示实施例中，基板1的靠近声学器件2的表面上设有覆盖声学器件2的封装层20。

在一些实施例中，可利用绝缘材料(例如：塑料)作为封装层20以覆盖声学器件2，从而实现对声学设备进行整体封装。

图3为本公开声学设备又一实施例的示意图。图3与图1的不同之处在于，在图3所示实施例中，声学设备中还包括与声学器件2具有异质结构的电子器件4。

电子器件4与声学器件2位于基板1的同一侧，电子器件4的管脚焊盘41与对应的连接焊盘11电连接。

在一些实施例中，电子器件4的管脚焊盘41通过重布线层rdl42与对应的连接焊盘11电连接。

在一些实施例中，电子器件包括基于gaashbt工艺、gaasphemt工艺或gan工艺的射频功率放大器，基于gaasphemt工艺的低噪声放大器，基于gaasphemt工艺的开关，基于ipd工艺的滤波器中的至少一个。

此外，电子器件还可包括射频功率放大器的驱动级电路、开关电路、电源跟踪电路、包络跟踪电路、直流-直流转换电路、模数转换电路、数模转换电路中的至少一个。

图4为本公开声学设备又一实施例的示意图。图4与图3的不同之处在于，在图4所示实施例中，在基板1上设置多个不同类型的电子器件。如图4所示，在基板1上设置声学器件2、与声学器件2具有异质结构的电子器件4之外，还可设置另一与声学器件2具有异质结构的电子器件5。电子器件5的管脚焊盘51可通过rdl52与对应的连接焊盘12电连接。

即，在同一基板1上可集成多个声学器件及有关的电子器件。

图5为本公开声学设备封装方法一个实施例的示意图。

在步骤501，在声学器件上生成环状件。

需要说明的是，环状件的形状不局限于圆形，还可为椭圆形、方形等其它形状。例如，通过在声波器件晶圆上制作围堰以形成环状件。

在步骤502，在基板的一个表面上生成连接焊盘，在基板的另一表面上生成声学设备的管脚焊盘，其中连接焊盘与声学设备的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，连接焊盘通过金属走线与声学设备的管脚焊盘电连接。例如，金属走线沿着设置在基板上的过孔延伸。

在步骤503，将声学器件和基板结合，以便在基板、环状件和声学器件之间形成密闭腔室，声学设备的管脚焊盘通过连接焊盘与声学器件的管脚焊盘电连接。

在一些实施例中，密闭腔室的高度大于预定门限。例如，密闭腔室的高度大于或等于1μm。

在一些实施例中，将声学器件的管脚焊盘设置在声学器件的靠近基板的表面上。

在本公开上述实施例提供的声学设备封装方法中，通过利用基板进行声学器件的封装，可实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装设备。

在一些实施中，在基板的靠近声学器件的表面上形成封装层，以覆盖声学器件。

在一些实施例中，将与声学器件具有异质结构的电子器件设置在基板上，其中电子器件的管脚焊盘与对应的连接焊盘连接。例如，通过重布线层rdl，将电子器件的管脚焊盘与对应的管脚焊盘连接。由此，在同一基板上可集成多个声学器件及有关的电子器件。

下面通过一个具体示例对本公开的晶圆级封装方法进行说明。

如图6和图7所示，在声学器件晶圆61上通过铝凸柱、铜凸柱的方式引出声学器件的管脚611和612。图6为俯视图，图7为侧视图。

如图8和图9所示，在声波器件晶圆上制作围堰613。围堰613的上下表面涂有一层胶，使得围堰613与声学器件晶圆61粘贴在一起。图8为俯视图，图9为侧视图。

如图10和图11所示，在基板62的上表面制作焊盘621和622。在焊盘621上制作锡球623，在焊盘622上制作锡球624。基板62可为多层基板。在基板内部，通过设置过孔625和626，在过孔625和626中设置金属走线，以便将上表面的管脚引入到下表面。图10为俯视图，图11为侧视图。

如图12所示，将声波器件晶圆进行切割，以得到相应的声波器件。

如图13所示，将声波器件采用倒扣的方式，焊接在基板62上，使得焊盘611与锡球623连接，焊盘612与锡球624连接。此外，围堰613、声学器件晶圆61和基板62构成了封闭腔体614。该封闭腔体614的高度大于或等于1μm。此外，在声波器件的有源区采用钝化进行保护。

例如，声波器件经由持取及放置(pick-and-place)流程倒扣贴装到基板上。

如图14所示，在基板62的下表面，通过生长铝凸柱，铜凸柱或者锡球的方式，制作管脚627和628。

如图15所示，对声波器件进行整体封装。封装层63的材料为绝缘材料，例如塑料。

如图16所示，通过切割，以得到基板级封装的声学器件。

本公开通过采用基板进行声学器件的基板级封装，实现尺寸小，制作简单，价格低廉，且易于集成的封装方案。同时，通过倒扣的方式将声学器件与基板连接，实现了将声学器件与集成cmos管芯和soi管芯，及基于gaas工艺的射频功率放大器管芯异质集成于同一个封装当中，充分利用基于si的cmos或soi管芯低成本、高集成度特性，及gaas工艺的高击穿电压和高电子迁移率特性，在射频功率放大器中得到广泛的应用，以及扇出型芯片规模封装的高密度再布线层(re-distributelayer，简称：rdl)特性，实现低成本、高性能的射频功率放大器芯片。

本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。