微声薄膜滤波器的装配方法及装配结构与流程

1.本发明涉及集成电路技术领域，尤其是涉及一种微声薄膜滤波器的装配方法及装配结构。


背景技术：

2.目前，微声薄膜滤波器的设计方法现已较为成熟，独立设计的微声薄膜滤波器可以达到良好的性能指标。但是，在某些需要集成装配的场合，微声薄膜滤波器装配到基板(如pcb板、装配基板、硅转接板等)后，由于寄生效应影响，其装配后的整体性能指标与独立微声薄膜滤波器的性能指标，会产生一定偏差，从而使得装配后的微声薄膜滤波器不满足使用需求。
3.因此，目前亟需一种能消除微声薄膜滤波器装配后由寄生效应带来的性能指标偏差的技术方案。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微声薄膜滤波器的装配技术方案，以消除微声薄膜滤波器装配寄生效应所引起的性能指标偏差。
5.为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供的技术方案如下。
6.一种微声薄膜滤波器的装配方法，包括：
7.提供微声薄膜滤波器和基板，并将所述微声薄膜滤波器装配到所述基板上；
8.计算所述微声薄膜滤波器装配后的阻抗值；
9.根据所述阻抗值，在所述基板上设计匹配电路，通过所述匹配电路对所述微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
10.可选地，将所述微声薄膜滤波器装配到所述基板上时，所述微声薄膜滤波器的装配方式至少包括表面贴装方式、倒装焊方式和金丝键合方式。
11.可选地，所述计算所述微声薄膜滤波器装配后的阻抗值的步骤，包括：
12.对所述微声薄膜滤波器及其装配连接结构进行仿真，得到所述微声薄膜滤波器在装配后的散射矩阵参数和所述阻抗值。
13.可选地，所述根据所述阻抗值，在所述基板上设计匹配电路的步骤，包括：
14.根据所述阻抗值确定所述匹配电路的电路结构，通过仿真确定所述匹配电路的参数；
15.在所述基板上形成所述匹配电路并将所述匹配电路与所述微声薄膜滤波器匹配连接。
16.可选地，所述匹配电路的电路结构包括无源rlc网络。
17.可选地，所述匹配电路为可调节匹配电路，所述微声薄膜滤波器的装配方法还包括：
18.对所述基板、所述微声薄膜滤波器和所述匹配电路进行塑封，露出所述匹配电路
的可调节部分。
19.一种微声薄膜滤波器的装配方法，包括：
20.提供微声薄膜滤波器和基板，并计算所述微声薄膜滤波器按照预设装配方式装配到所述基板上后的阻抗值；
21.根据所述阻抗值，在所述基板上设计匹配电路；
22.按照所述预设装配方式，将所述微声薄膜滤波器装配到所述基板上，并通过所述匹配电路对所述微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
23.可选地，所述匹配电路通过多层布线的方式设置在所述基板上。
24.一种微声薄膜滤波器的装配结构，包括：
25.基板；
26.微声薄膜滤波器，设置在所述基板上；
27.匹配电路，设计在所述基板上并与所述微声薄膜滤波器连接，对所述微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
28.可选地，所述微声薄膜滤波器贴装在所述基板上，或者所述微声薄膜滤波器通过焊点倒装在所述基板上，或者所述微声薄膜滤波器通过金丝与所述基板键合连接；所述匹配电路为可调节匹配电路。
29.如上所述，本发明所提供的微声薄膜滤波器的装配方法及装配结构，至少具有以下有益效果：
30.将微声薄膜滤波器装配到基板上后再设计一个匹配电路，或者在微声薄膜滤波器装配前先设计一个匹配电路，使得微声薄膜滤波器装配时额外配置匹配电路，通过该匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配，能有效消除装配寄生效应所引起的性能偏差，提升了微声薄膜滤波器装配后的性能指标，可满足设计及使用需求。
附图说明
31.图1为独立微声薄膜滤波器的幅频响应曲线。
32.图2为装配集成到基板上且没有阻抗匹配的微声薄膜滤波器的幅频响应曲线。
33.图3为本发明一实施例中微声薄膜滤波器的装配方法的步骤示意图。
34.图4～图5为本发明一实施例中微声薄膜滤波器的装配示意图。
35.图6为本发明一实施例中装配集成到基板上且有阻抗匹配的微声薄膜滤波器的幅频响应曲线。
36.图7为本发明另一实施例中微声薄膜滤波器的装配方法的步骤示意图。
37.图8～图9为本发明另一实施例中微声薄膜滤波器的装配示意图。
38.图10为图9中微声薄膜滤波器的装配三维视图。
具体实施方式
39.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
40.请参阅图1至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
41.如前述在背景技术中所述，在研究微声薄膜滤波器(尤其是微声薄膜滤波器)的集成封装时，发明人研究发现：针对独立的微声薄膜滤波器，其幅频响应曲线如图1所示，在理论设计通带内较为平滑，性能良好；而将其装配到基板后，由于寄生效应影响，其装配后的整体性能指标与独立微声薄膜滤波器的性能指标，会产生一定偏差，其装配后的幅频响应曲线如图2所示，由于装配后匹配不佳，理论设计通带内波纹增加、波动起伏较大，性能变差，装配后的微声薄膜滤波器不再满足使用需求。
42.基于此，本发明提供一种微声薄膜滤波器的装配技术方案：将微声薄膜滤波器装配到基板之后或者之前，计算微声薄膜滤波器装配后的阻抗值，根据该阻抗值设计一个匹配电路，通过该匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配，以消除装配寄生效应所引起的性能偏差。
43.如图3所示，本发明提供一种微声薄膜滤波器的装配方法，其包括步骤：
44.s1、提供微声薄膜滤波器和基板，并将微声薄膜滤波器装配到基板上；
45.s2、计算微声薄膜滤波器装配后的阻抗值；
46.s3、根据阻抗值，在基板上设计匹配电路，通过匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
47.详细地，在步骤s1中，将微声薄膜滤波器装配到基板上时，微声薄膜滤波器的装配方式可以有多种：如图4所示的倒装焊方式，将设有凸点的微声薄膜滤波器倒扣在基板上的对应焊盘上，焊点将微声薄膜滤波器固定在基板上，实现了微声薄膜滤波器和基板内部金属互连结构(图中未示意出)之间的连接，同时为微声薄膜滤波器提供散热通道以及机械支撑；如图5所示的金丝键合方式，微声薄膜滤波器固定设置在基板上，且通过超声振动、热压和键合力的共同作用，将金丝引线分别键合到微声薄膜滤波器焊盘和基板引脚上，以实现微声薄膜滤波器与基板内部金属互连结构(图中未示意出)之间的连接。
48.需要说明的是，微声薄膜滤波器还可以采用其他的装配方式装配到基板上，如表面贴装方式，这里只是针对微声薄膜滤波器简单列举了两种常用的装配集成方式，其他装配集成方式可参见现有技术，在此不做限定。
49.详细地，计算微声薄膜滤波器装配后的阻抗值的步骤s2包括：
50.对微声薄膜滤波器及其装配连接结构进行仿真，得到微声薄膜滤波器在装配后的散射矩阵参数和阻抗值。
51.更详细地，在步骤s2中，考虑到装配后装配连接处的寄生效应影响，将微声薄膜滤波器连同其装配连接结构一起进行仿真，通过仿真计算得出微声薄膜滤波器在装配后的散射矩阵参数和阻抗值。
52.可以理解的是，微声薄膜滤波器在装配后的散射矩阵参数和阻抗值也可以通过实际测试得到，在此不做限定。
53.详细地，根据阻抗值，在基板上设计匹配电路的步骤s3进一步包括：
54.s31、根据阻抗值确定匹配电路的电路结构，通过仿真确定匹配电路的参数；
55.s32、在基板上形成匹配电路并将匹配电路与微声薄膜滤波器匹配连接。
56.更详细地，在步骤s31中，匹配电路的电路结构包括但不限于无源rlc网络，无源rlc网络由电阻、电感及电容等无源器件构成；此外，匹配电路的电路结构也可以是有源阻抗匹配电路，在此不再赘述。
57.更详细地，在步骤s31中，根据需要的阻抗值选定匹配电路的电路结构，在确定了匹配电路的电路结构后，根据阻抗值和散射矩阵参数(主要是参考阻抗值)，通过仿真确定匹配电路中各个元器件的规格参数。
58.更详细地，在步骤s32中，先按照规格参数选取元器件，再通过焊盘等接触点将各个元器件固定设置在基板上，并按照电路结构通过基板内部金属互连结构实现各个元器件的电气互连，在基板上形成匹配电路，并将匹配电路与微声薄膜滤波器匹配连接。可以理解的是，匹配电路还可以是设置在其地方上的(如后续的塑封体内)，只要能与微声薄膜滤波器连接匹配就行。
59.可选地，在步骤s32中选取的各个元器件中，至少部分元器件的参数可调节，如可调电阻、可调电感及可调电容等，对应的匹配电路为可调节匹配电路。
60.可选地，微声薄膜滤波器的装配方法还包括步骤：
61.s4、对基板、微声薄膜滤波器和匹配电路进行塑封，露出匹配电路的可调节部分。
62.详细地，在步骤s4中，使用塑封材料对基板、微声薄膜滤波器和匹配电路中不需要裸露的部分进行塑封，对相关器件结构及电气连接结构进行密封保护，同时露出需要裸露的部分，如匹配电路的可调节部分。
63.在上述微声薄膜滤波器的装配方法中，通过步骤s1～s3的处理，将微声薄膜滤波器装配到基板上后，再设计一个匹配电路，通过该匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配，能有效消除装配寄生效应所引起的性能偏差，在本发明的一可选实施例中，采用步骤s1～s3对幅频响应曲线如图1所示的微声薄膜滤波器进行装配后再匹配处理，得到装配后的幅频响应曲线如图6所示，相较于不基于匹配电路匹配调节的图2，其在理论设计通带内起伏波动小、较为平滑，性能良好，可满足使用需求；通过步骤s4的处理，对不需要裸露的部分进行密封保护的同时，还露出需要裸露的部分，如匹配电路的可调节部分，针对长时间使用后老化或者处在极端环境条件下等因素所引起的微声薄膜滤波器性能偏差，可通过调节匹配电路的可调节部分，对微声薄膜滤波器匹配阻抗值进行调节，实现微声薄膜滤波器的再次匹配，以改善其性能。
64.此外，通过上述微声薄膜滤波器的装配方法处理后，最终得到微声薄膜滤波器的装配结构，如图4或图5所示，其包括：
65.基板；
66.微声薄膜滤波器，设置在基板上；
67.匹配电路，设计在基板上并与微声薄膜滤波器连接(图中未示出)，对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配；
68.塑封体(图中未示出)，对微声薄膜滤波器、基板和匹配电路进行密封保护。
69.其中，微声薄膜滤波器通过焊点倒装在基板上，或者微声薄膜滤波器通过金丝与基板键合连接。
70.可选地，匹配电路包括可调节元器件，即匹配电路为可调节匹配电路，塑封体没有对匹配电路进行完全密封，而是裸露出匹配电路的可调节部分，便于阻抗的调节。
71.在上述微声薄膜滤波器的装配方法中，是将微声薄膜滤波器装配到基板之后再设计一个匹配电路，通过该匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配；可以理解的是，我们还可以在微声薄膜滤波器装配到基板之前，预先在基板上设计匹配电路。
72.与此对应的，如图7所示，本发明还提供一种微声薄膜滤波器的装配方法，其包括步骤：
73.stp1、提供微声薄膜滤波器和基板，并计算微声薄膜滤波器按照预设装配方式装配到基板上后的阻抗值；
74.stp2、根据阻抗值，在基板上设计匹配电路；
75.stp3、按照预设装配方式，将微声薄膜滤波器装配到基板上，并通过匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
76.详细地，在步骤stp1中，与步骤s1一样，预设装配方式同样有多种，如图8所示的倒装焊方式或者如图9所示的金丝键合方式，该预设装配方式不仅包括具体的装配方式，还包括装配方式对应的参数规格(如几个触点、触点规格、触点材质、触点位置或者几根金丝、金丝规格、金丝材质、金丝位置等)；同样地，考虑到装配后装配连接处的寄生效应影响，将微声薄膜滤波器连同其预设装配方式的装配连接结构一起进行仿真，通过仿真计算得出微声薄膜滤波器在装配后的散射矩阵参数和阻抗值。
77.详细地，在步骤stp2中，同步骤s3类似，先根据阻抗值确定匹配电路的电路结构及具体参数再选取相关元器件形成匹配电路，该匹配电路可以通过多层布线的方式设置在基板上，通过多层布线方式整体设计在基板“内部”，只在表面引出匹配连接的焊盘触点，如图8或者图9所示，便于后续微声薄膜滤波器与匹配电路的匹配连接。
78.更详细地，如图10所示，匹配电路包括基板内层匹配结构及基板表层结构，基板内层匹配结构包括电阻、电感及电容等各种元器件(或者金属走线形成的等效电阻、等效电感及等效电容)及相应的过孔(或者金属互连结构)，基板内层匹配结构设置在基板内部，基板内层匹配结构通过基板表层结构对外电引出，基板表层结构用于匹配电路与滤波器的匹配连接，基板表层结构可以是焊盘或者走线。
79.详细地，在步骤stp3中，在匹配电路设计好之后，按照预设装配方式，将微声薄膜滤波器装配到基板上，并同时完成微声薄膜滤波器与匹配电路的匹配连接，通过匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配。
80.更详细地，在匹配电路设计好之后，由于工艺制程的偏差等因素影响，匹配电路的实际阻抗值可能与匹配电路的理想阻抗值存在偏差，可以基于匹配电路阻抗值的偏差进行匹配连接时的微调，以尽量减小匹配后匹配电路的实际阻抗值与理想阻抗值之间的偏差。
81.在本发明的一可选实施例中，基于匹配电路阻抗值的偏差进行匹配连接时的微调过程如下：如图10所示，在匹配电路设计好之后，若测试得到的匹配电路的实际阻抗值与理想阻抗值存在偏差，则可以将后续匹配连接时的连接点往基板表层结构的左侧或者右侧移
动以调整最后实际接入滤波器的阻抗值。
82.同样地，匹配电路可以为可调节匹配电路，所述微声薄膜滤波器的装配方法还可以包括塑封步骤，使用塑封材料对基板、微声薄膜滤波器和匹配电路中不需要裸露的部分进行塑封，对相关器件结构及电气连接结构进行密封保护，同时露出需要裸露的部分，如匹配电路的可调节部分。
83.综上所述，在本发明提供的微声薄膜滤波器的装配方法及装配结构中，将微声薄膜滤波器装配到基板之前或者之后，设计一个匹配电路，通过该匹配电路对微声薄膜滤波器进行阻抗匹配，能有效消除装配寄生效应所引起的性能偏差，提升了微声薄膜滤波器装配后的性能指标，可满足设计及使用需求；对不需要裸露的部分进行密封保护的同时，露出匹配电路的可调节部分，针对长时间使用后老化或者极端环境条件等因素所引起的微声薄膜滤波器性能偏差，可通过调节匹配电路的可调节部分，对微声薄膜滤波器匹配阻抗值进行调节，实现微声薄膜滤波器的再次匹配，以改善其性能。
84.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。