CN111433911A

CN111433911A - 具有两个或更多芯片组件的电子设备

Info

Publication number: CN111433911A
Application number: CN201880079383.2A
Authority: CN
Inventors: S·F·(J)·何; S·J·(D)·胡
Original assignee: RF360 Europe GmbH
Current assignee: RF360 Europe GmbH
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2020-07-17
Also published as: DE102017129611B4; DE102017129611A1; WO2019115171A1; US20210082876A1

Abstract

一种电子设备包括作为载体的基板(SU)和安装到该基板的至少两个芯片组件。在基板的上表面中形成凹槽(RC)。一个或多个芯片组件(BC)被安装到凹槽的下表面，被称为埋入式芯片组件。一个或多个上部芯片组件(TC)被安装到基板的上表面，以至少在一定程度上覆盖凹槽和埋入式芯片组件。设备垫(PD)被布置在基板的下表面上。它们中的每个与芯片组件中的一个或两个芯片组件电互连。

Description

具有两个或更多芯片组件的电子设备

背景技术

电子设备和包括电子设备的装置处于连续的小型化趋势中。此外，与较大的设备相比，较小的电子设备具有较小的尺寸、较小的功耗以及相似或更好的性能。

3-D集成是缩小电子设备的占地面积并且节省向其安装设备的对应PCB上的面积的另外的方法。在已知的解决方案中，电子设备的两个以上的芯片可以堆叠在彼此之上。堆叠的芯片可以直接机械接触，或者需要间隔器和/或中间隔离层。这种堆叠设备的制造和处理需要更多的努力，并且可能引起问题，并且可能具有降低的机械稳定性和不那么稳定的电互连，并且因此不那么可靠。此外，整个布置的高度可能太大。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种允许节省空间从而避免堆叠问题的电子设备。

这些目的和其他目的通过根据权利要求1的电子设备来实现。从属子权利要求给出了更详细和更复杂的特征。

提供了一种电子设备，包括作为载体的基板和安装到基板的至少两个芯片组件。在基板的上表面中形成凹槽。第一芯片组件被安装到凹槽的下表面，被称为埋入式芯片组件。上部芯片组件被安装到基板的上表面，以至少在一定程度上覆盖凹槽和埋入式芯片组件。设备垫被布置在基板的下表面上。它们中的每个与芯片组件中的一个或两个芯片组件电互连。

这种设备通过将两个芯片组件至少在一定程度上布置彼此之上来提供3-D集成。在一个优选的实施例中，设备的所需芯片面积与较大芯片组件的面积相符，该较大芯片组件可以是上部芯片组件。下部芯片组件被安装到凹槽的下表面。上部组件被安装到基板的上表面。这意味着两个芯片组件之间不需要直接接触，并且因此可以避免直接接触。

根据埋入式芯片组件和上部芯片组件的重叠，设备需要的表面积减少。设备的机械稳定性仅被凹槽可忽略地降低。但是，由于凹槽仅具有上部开口，其余的基板部分保证了足够的稳定性。此外，上部芯片组件通过将凹槽桥接而提供了附加的机械稳定性。有利地，该“桥”在凹槽的相对侧上锚定到基板的上表面。

基板可以选自PCB、由陶瓷或层压板制成的多层布线板或类似物。基板包括至少一个布线层，该布线层电互连到芯片组件和设备垫。(一个或多个)布线层被布置在基板内。需要通过基板材料的层的隔离中间层来分离不同的布线层。两个或更多布线层可以通过过孔互连。此外，(一个或多个)布线层需要连接到设备垫，以提供用于将设备电接触到外部电路装置的端子。

上部芯片组件到上接触垫的电互连以及埋入芯片组件到下接触垫的电互连，并且因此将其与布线层连接，由SMT互连、焊料凸块、柱形凸块(stud bump)、铜柱、导电胶等实现。

芯片组件可以包括无源或有源电子设备。芯片组件中的一个芯片组件可以是IC。然而，如果至少埋入式芯片组件是MEMS或SAW/BAW组件，则是有利的，因为其在由上部芯片组件覆盖的凹槽内的保护得到了改善。即使不是MEMS或SAW/BAW设备，对机械应力更敏感的芯片组件也可以作为埋入式芯片组件安装，以被更好地保护。

附加地或作为备选实施例，上部芯片组件可以是有利地通过倒装芯片技术安装的MEMS或SAW/BAW组件。上部芯片组件下方的凹槽为MEMS结构提供了腔，以允许其不被干扰(包括结构的移动或振动)的操作。

芯片组件可以独立地包括如SAW或BAW设备的声波组件，并且可以是例如在无线应用中使用的RF滤波器设备的至少一部分。

两个芯片组件可以是相同类型，但也可以不同。

该设备不是仅限于两个芯片组件。上部芯片组件和埋入式芯片组件中的任何一个可以包括至少第二芯片组件，该第二芯片组件以相同的方式与相应的第一芯片组件相邻地布置和安装。当将芯片组件中的至少一个芯片组件的数目加倍时，上部芯片组件不再需要具有更大的芯片面积。上部芯片组件的仅一个维度需要延伸凹槽的直径。这些上部芯片组件中的两个或更多芯片组件可以共同覆盖凹槽。凹槽可以被至少一个上部芯片组件完全封闭。如果上部芯片组件的至少较长维度垂直于凹槽的最长维度定向，则不再存在大小或大小关系的限制。两个以上的埋入式芯片组件可以被相邻地布置在凹槽中，并且凹槽可以由仅具有大于凹槽的横截面积的面积的单个上部芯片组件从上部封闭。

根据一个实施例，施加保护层以完全覆盖一个或多个上部芯片组件的上表面以及基板的围绕上部芯片组件的上表面的至少边缘区域。由此，保护层在边缘处密封至上表面。由此，凹槽和埋入式芯片组件被布置在保护层和基板之间围成的密封腔中。保护层的唯一目的可能是机械地保持腔不受要沉积在保护层之上的另外的封装材料的影响。

在一个实施例中，模制物被施加在保护层之上，以提供对设备的高机械和气密保护。可以使用注射成型或任何其他合适的施加方法，如定量、浇铸、膜上滚压或层压。

根据一个实施例，保护层包括层压箔，该层压箔选自塑料膜或选自涂覆有无机材料(如陶瓷层或金属层)的塑料膜。如果塑料膜在仍具有热塑性的B阶段被施加到表面上，则是有利的。最后，塑料可以在加热步骤中被硬化。

至少一个上部芯片组件被安装到上接触垫，上接触垫靠近并且沿着凹槽的边缘布置在上表面上。至少一个埋入式芯片组件被安装到布置在凹槽的下表面上的下接触垫。上部芯片组件到上接触垫的电互连以及埋入式芯片组件到下接触垫的电互连由SMT互连、焊料凸块、柱形凸块、铜柱或导电粘合剂等实现。

优选地，凹槽的高度加互连的高度被选择，以在埋入式芯片组件的上表面和上方的上部芯片组件的下表面之间留出间隙。该间隙保证了可以是MEMS或利用声波操作的组件的埋入式芯片组件和/或上部芯片组件的自由操作。

附图说明

在下文中，通过参考指定的实施例和附图更详细地解释本发明。这些图仅是示意性的，并且未按比例绘制。因此，为了更好的理解，可能以放大的形式描绘了一些细节。

图1以截面图示出了根据本发明的第一实施例的设备。

图2以俯视图示出了图1的设备。

图3以俯视图示出了第二实施例。

图4以俯视图示出了第三实施例。

图5示出了被实现为双工器的设备的框图。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的第一实施例的设备的截面图。在由诸如层压板的多层载体材料形成的基板SU的上表面中形成凹槽RC。在凹槽的平面下表面上形成下接触垫。在基板SU的靠近凹槽RC的边缘的上表面上形成上接触垫。所有接触垫都电连接到基板SU的主体内的布线层和/或由布线层互连(出于清楚的原因而未示出)。用于使设备与外部电路装置接触的垫在基板的外部下表面上。垫PD、布线层和接触垫通过过孔(图中未示出)垂直互连。

通过第一互连IN_B(通常经由凸块连接)将下部芯片组件BC(例如，诸如滤波器的SAW组件)安装到下接触垫。第一互连IN_B可以是柱形凸块或焊料凸块。通过第二互连IN_T(例如可以是焊料凸块连接IN_T)将上部芯片组件TC(例如BAW滤波器)安装到上接触垫。凹槽RC的高度h_RC和第二互连IN_T的高度相加成一值，该值被选择为大于下部芯片组件BC加上第一互连IN_B的高度。因此，在下部芯片组件BC和上部芯片组件TC之间留有间隙。

保护层PL被层压到上部芯片组件TC的上表面和基板SU的相邻自由表面，在这里，保护层PL沿着上部芯片组件TC的周边进行密封。保护层PL是在其B阶段施加并且在层压之后硬化的塑料箔。

在保护层PL的整个上表面之上施加模制物MO。模制物提供平坦的上表面，并且进一步机械地和/或气密地保护该设备。

图2是图1的设备上的俯视图。通过更粗的线描绘了基板SU和其中的凹槽RC。上部芯片组件TC完全覆盖凹槽以及凹槽RC周围的基板边缘。第一互连IN_T位于边缘区域中，以将上部芯片组件TC互连到上接触垫。下部芯片组件BC以至少较小的公差装配到凹槽RC中，并且经由第一互连IN_B与下接触垫接触。层压板(保护层PL)和模制物MO在面积上与基板一致。

图3是根据第二实施例的设备上的俯视图。这里，一个下部芯片组件BC被布置并安装在凹槽RC内。两个上部芯片组件TC1、TC2被彼此相邻地布置和安装，以共同覆盖凹槽的整个区域加上基板SU的上表面的边缘。两个上部芯片组件TC1、TC2中的每个上部芯片组件将凹槽RC桥接。两个上部芯片组件TC1、TC2可以具有相同或不同的大小。

图4是根据第三实施例的设备上的俯视图。这里，两个下部芯片组件BC1、BC2被彼此相邻地布置和安装在凹槽RC内。两个下部芯片组件BC1、BC2可以具有相同或不同的大小，但是小于第一实施例中的大小。上部芯片组件TC可以具有与图1和图2中所示的第一实施例中相同的大小，以覆盖凹槽的整个区域加上基板SU的上表面的边缘。

将下部和上部芯片组件BC、TC耦合到期望的设备是有利的。在所提到的示例中，这可以是滤波器设备，其包括由作为SAW组件的下部芯片组件BC实施的第一滤波器和由作为BAW组件的上部芯片组件TC实施的第二滤波器。两个滤波器具有独特的通带，该通带被分配为用于BAW滤波器的TX频带和用于BAW滤波器的RX频带(上部芯片组件)。该设备与两个芯片组件一起可以形成双工器。

图5示出了双工器的框图，该双工器由根据本发明的设备中的下部芯片组件BC和上部芯片组件TC实现。上部芯片组件可以是以BAW技术制成的带通滤波器，用作双工器的TX滤波器。下部芯片组件BC可以是以SAW技术制成的带通滤波器，用作双工器的RX滤波器。但是，可以根据特定要求，任意地和独立地完成下部或上部芯片组件到滤波器技术或到TX和RX的分配。两个滤波器都连接到天线端子A并且进行电路连接以使能双工器功能。当Tx和Rx使用不同的晶片材料时，这提供了额外的好处，并且不同材料的特性给予滤波器性能的优势。

然而，不同芯片组件的任何可能的组合可以用于所提出的设备。例如，一个芯片组件可以是如LNA或功率放大器的有源组件，并且其他芯片组件可以是SAW滤波器。然后，所提出的设备可以递送经处理和经放大的滤波信号。

还可以将MEMS开关作为下部芯片组件，而将Nin1 SAW滤波器作为上部芯片，这允许在MEMS的控制下选择Nin1 SAW滤波器的不同频带。

所使用的附图标记的列表

BC 埋入式芯片组件(有源或无源组件，诸如ASIC的IC、MEMS、LNA、声波组件、SAW或BAW组件、滤波器)

ED 电子设备，在封装中

h_RC 凹槽RC的高度

IN_B 到BC的第一互连：焊料凸块、柱形凸块、柱凸块、SMT、导电胶

IN_T 到TC的第二互连

MO 模制物，封装材料

PD 到外部电路的设备垫

PL 保护层(层压箔、金属、玻璃、复合层)

RC 凹槽

SU 基板(PCB、陶瓷、HTCC、LTCC、FR4/PPG、层压板...)

TC 上部芯片组件(有源或无源组件，诸如ASIC的IC、MEMS、LNA、声波组件、SAW或BAW组件、滤波器)

Claims

1.一种电子设备，包括：

-基板(SU)；

-凹槽(RC)，在所述基板的上表面中；

-埋入式芯片组件(BC)，被安装到所述凹槽(RC)的下表面；

-上部芯片组件(TC)，被安装到所述基板的所述上表面，以至少在一定程度上覆盖所述凹槽(RC)和所述埋入式芯片组件(BC)；

-设备垫(PD)，被布置在所述基板的所述下表面上，并且与所述芯片组件(BC，TC)中的一个或两个芯片组件电互连。

2.根据前述权利要求所述的电子设备，

其中所述基板(SU)是PCB、由陶瓷或层压板制成的多层布线板，包括电互连到所述芯片组件(BC，TC)和所述设备垫(PD)的布线层。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

至少包括第二上部芯片组件(TC2)，所述第二上部芯片组件(TC2)在所述基板(SU)的所述上表面上与所述第一上部芯片组件(TC1)相邻地布置，和/或至少包括第二埋入式芯片组件(BC2)，所述第二埋入式芯片组件(BC2)在所述凹槽的所述下表面上与所述第一埋入式芯片组件相邻地布置。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其中施加保护层(PL)以覆盖所述一个或多个上部芯片组件(TC)的上表面和周围的所述基板(SU)的上表面，由此密封至所述上表面，其中所述凹槽和所述上部芯片组件和所述埋入式芯片组件被布置在保护层和所述基板之间围成的密封腔中。

5.根据前述权利要求所述的电子设备，

包括施加在所述保护层之上的模制物。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其中所述芯片组件分别选自有源或无源组件、IC、声波组件、SAW设备、BAW设备、MEMS设备和RF滤波器设备。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

其中所述保护层包括选自塑料膜或经涂覆的塑料膜的层压箔。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

-其中所述至少一个上部芯片组件被安装到上接触垫，所述上接触垫靠近并且沿着所述凹槽的边缘布置在所述上表面上；

-其中所述至少一个埋入式芯片组件被安装到布置在所述凹槽的所述下表面上的下接触垫；

-其中所述上部芯片组件到所述上接触垫的电互连以及所述埋入式芯片组件到所述下接触垫的电互连由SMT互连、焊料凸块、柱形凸块、铜柱或导电粘合剂实现。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电子设备，

选择所述凹槽的高度和第二互连(IN_T)的高度，以在埋入式芯片组件(BC)的上表面和上方安装的所述上部芯片组件(TC)的所述下表面之间留出间隙。