CN111342788A - 提高电子器件在高频频段内的抑制度或隔离度的结构和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于滤波器的封装载板，包括：多个导电层；设置在导电层之间的介质层；和绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；其中：所述封装载板在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置有通孔，所述通孔内设置有导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。本发明还涉及一种提升多工器在高频频段内的抑制度的方法，所述多工器包括设置在封装载板上的多个滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，所述方法包括步骤：在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及电子设备的设计及封装领域，尤其涉及一种用于滤波器的封装载板，一种具有滤波器和封装载板的滤波器组件，一种滤波器，一种提升多工器在高频频段内的抑制度的方法，以及一种具有上述的封装载板或滤波器或者滤波器组件的电子设备。
背景技术
随着射频信号处理芯片发展的日益高速化、小型化、集成化，芯片中的电学抑制度和隔离度问题越发凸显，成为影响芯片电学性能的重要因素。芯片的隔离度指的是射频信号泄漏到其他端口的功率与输入功率之比。
如图1示例性所示，Tx端口与Rx端口间存在信号泄漏。实际生产中，为了减小封装厚度与封装尺寸，芯片管芯X1、X2与匹配的封装载板S之间常常通过倒装焊接的方式进行连接，如图2示例性所示。
在MEMS射频滤波器芯片中，为了提高带宽或者改善滤波器通带匹配，常常在封装载板的不同金属层绕制金属线形成螺旋电感(即绕线电感)L，如图3示例性所示。然而，绕线电感在射频频段，会向外辐射电磁场，使得绕线电感之间或者绕线电感与其余连接线之间存在着电磁干扰。这些绕制金属线之间的电磁干扰形成了芯片内部的信号泄漏路径，使得功率通过泄漏路径耦合至其他端口，从而降低了射频封装结构中的芯片之间的电学抑制度与隔离度性能。
传统的改善芯片内抑制度和隔离度的方法主要是通过拉开容易产生干扰的电感之间或者电感与另外的管芯之间的空间距离。但随着芯片尺寸的日益减小，绕制电感的感值和数量都在增加，这个技术方案的局限性越发凸显。受限于空间限制，射频滤波器芯片制造领域亟需一种新的能够在不增加两个电感之间的空间距离的前提下，提升芯片抑制度和隔离度的技术方案。
发明内容
为缓解或解决使用现有技术中的上述问题的至少一个方面，提出本发明。
根据本发明实施例的一个方面，提出了一种用于滤波器的封装载板，包括：
多个导电层；
设置在导电层之间的介质层；和
绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；
其中：
所述封装载板在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置有通孔，所述通孔内设置有导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
根据本发明的实施例的另一方面，提出了一种滤波器组件，包括：
滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感；
封装载板，具有多个导电层，导电层之间设置有介质层，
其中：
所述接地电感为设置在封装载板中的绕线电感；
所述封装载板中还设置有穿过电感限定的闭合区域或者半闭合区域的导体柱，所述导体柱一端接地，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
根据本发明的实施例的再一方面，提出了一种滤波器，包括：
并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，
其中：所述接地电感为绕线电感；且所述滤波器还包括与所述绕线电感并联的电容。
根据本发明的实施例的还一方面，提出了一种提升多工器或者双工器在高频频段内的抑制度的方法，所述多工器或者双工器包括设置在封装载板上的多个滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，所述方法包括步骤：在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容。可选的，所述封装载板包括：多个导电层，设置在导电层之间的介质层，以及绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；且“在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容”包括在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成所述电容。可选的，所述多工器或者双工器为FBAR多工器或者FBAR双工器。
根据本发明的实施例的又一方面，还提出了一种电子设备，包括上述的封装载板，或者上述的滤波器组件，或者上述的滤波器。可选的，所述电子设备为双工器或者多工器。
在本发明中，可选的，所述电容的容值在1nF-100nF的范围内。
附图说明
以下描述与附图可以更好地帮助理解本发明所公布的各种实施例中的这些和其他特点、优点，图中相同的附图标记始终表示相同的部件，其中：
图1为现有技术中的FBAR双工器的电路示意图；
图2为现有技术中双工器封装结构的示意性侧视图；
图3为现有技术中绕线电感设置的示意图；
图4为本发明的一个示例性实施例的FBAR双工器的电路示意图；
图5为本发明的一个示例性实施例的封装结构的示意图；
图6为采用图4的设计方法和图5的封装结构以及采用图1的设计方法和图3的封装结构的电学抑制对比示意图；和
图7为图4的设计方法和图5的封装结构以及采用图1的设计方法和图3的封装结构的电学隔离度对比示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
参见图5，在封装载板上具有例如两个管芯(滤波器)X1和管芯(滤波器)X2。一个管芯X1的接地端口通过铜柱A1与封装载板的顶层金属层相连，并通过通孔V1连接至基板底层金属层。另一个管芯X2的一个接地端口通过铜柱A2与封装载板的顶层金属层相连，并通过通孔V2及绕线电感L连通到基板底层金属层G。
对于管芯X2，其中的一个接地端口需要一个较大感值的电感提供足够的带宽并形成良好的滤波器通带匹配。为了实现感值较大电感的连接，该大电感一般为绕线电感，而此大电感的存在会对其余结构产生干扰。
在图5中，示例性的，在封装载板的第二层和第三层(在附图5中，示例性的，封装载板具有四个金属层，第二层与第三层为封装载板的顶层金属层与底层金属层之间的两个金属层，而底层金属层G接地)，通过绕制金属线形成绕线电感L。该绕线电感L的一端通过铜柱A2与管芯X2电连接，另一端通过接地通孔接地或者与底层金属层G电连接。
为了减小绕线电感L对封装载板中其余电感及结构的影响，如图4所示，在Tx的一个并联支路上的绕线电感旁并联一个对地电容C，以提升芯片内抑制度和隔离度。该电容C一端与电感一端相连，另一端接地；只要并联支路存在绕线电感，即可并联此电容C。虽然在图4中仅仅示出了在一个并联支路的接地电感上设置并联电容，但是，本发明并不限于此，也可以在其他并联支路上的接地电感处设置并联电容。
下面示例性描述并联电容C的实现方法。如图5所示，在绕线电感L围绕成的闭合区域或者半闭合区域内，设置一个由通孔构成的孔芯V3，孔芯V3与绕线电感L之间存在介质，通过调节孔芯V3与绕线电感L之间的距离来实现该电容C。孔芯V3也可以通过在通孔中填铜形成。如此，相当于在闭合区域或半闭合区域内放置了一个导体柱，此导体柱的存在可相当于一个理想电壁，改变了电磁场的空间分布。导体柱的存在使得原本比较发散的电磁场的影响范围缩小并且变弱，能够更加集中于闭合区域或者半闭合区域；另外，通过对绕线电感磁力线的改变，影响了Tx和Rx之间电感的互感；此外，如图4所示，可以减小两颗过滤器之间的电感的互感，这些都进一步提高了整个芯片的抑制度和隔离度。
在图5中，绕线电感L的一端通过铜柱A2与管芯X2电连接，另一端通过接地通孔接地或者与底层金属层G电连接；孔芯V3或者导体柱的一端与底层金属层G电连接，与孔芯V3或者导体柱间隔开(中间有介质)的绕线电感L形成一等效电容。可以看出，该等效电容与绕线电感L并联。
在本发明中，在一个实施例中，滤波器为FBAR滤波器。滤波器还可以是BAW滤波器、SAW滤波器等。
图6为采用图4的设计方法和图5的封装结构以及采用图1的设计方法和图3的封装结构的电学抑制对比示意图。从图6可以看出，在绕线电感旁并联一电容后，FBAR双工器在高频频段内的抑制度提升了3-5dB，而***损耗和带宽特性没有受到影响。图7为图4的设计方法和图5的封装结构以及采用图1的设计方法和图3的封装结构的电学隔离度对比示意图。从图7可以看出，在绕线电感旁并联一电容后，FBAR双工器在高频频段内的抑制度提升了3-5dB，其余频段内隔离度没有影响。
通过调整导体柱与绕线电感之间的间距，可以调整电容C的值。在本发明的实施例中，电容C的容值在1nF-100nF的范围内，可以为1nF、48nF或者100nF。
基于以上，本发明提出了一种用于滤波器的封装载板，包括：
多个导电层；
设置在导电层之间的介质层；和
绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；
其中：
所述封装载板在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置有通孔，所述通孔内设置有导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
这里的导体柱可以在封装载板的厚度方向上延伸穿过所述绕线电感所在的至少一个导电层。
需要指出的是，这里的“用于滤波器”中的滤波器，可以是滤波器，也可以双工器或者多工器中的滤波器。
本发明还提出了一种滤波器组件，包括：
滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感；
封装载板，具有多个导电层，导电层之间设置有介质层，
其中：
所述接地电感为设置在封装载板中的绕线电感；
所述封装载板中还设置有穿过电感限定的闭合区域或者半闭合区域的导体柱，所述导体柱一端接地，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
这里的滤波器组件为滤波器与封装载板的组件。同样的，“滤波器组件”中的滤波器，可以是滤波器，也可以双工器或者多工器中的滤波器。
本发明也涉及一种滤波器，包括：并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，其中：所述接地电感为绕线电感；且所述滤波器还包括与所述绕线电感并联的电容。
本发明还提出了一种提升多工器或者双工器在高频频段内的抑制度的方法，所述多工器包括设置在封装载板上的多个滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，所述方法包括步骤：在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容。
更进一步的，所述封装载板包括：多个导电层，设置在导电层之间的介质层，以及绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；且“在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容”包括在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成所述电容。
可选的，所述多工器或者双工器为FBAR多工器或者FBAR双工器。
相应的，本发明还提出了一种电子设备，包括上述的封装载板，或者上述的滤波器组件，或者上述的滤波器。可选的，所述电子设备为多工器或者双工器。
需要指出的是，这里的电子设备，包括但不限于射频前端、滤波放大模块等中间产品，以及手机、WIFI、无人机等终端产品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (16)
1.一种用于滤波器的封装载板，包括：
多个导电层；
设置在导电层之间的介质层；和
绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；
其中：
所述封装载板在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置有通孔，所述通孔内设置有导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
2.根据权利要求1所述的封装载板，其中：
所述导体柱在封装载板的厚度方向上延伸穿过所述绕线电感所在的至少一个导电层。
3.根据权利要求1或2所述的封装载板，其中：
所述封装载板适于封装至少两个滤波器。
4.根据权利要求1或2所述的封装载板，其中：
所述滤波器为FBAR滤波器。
5.根据权利要求1或2所述的封装载板，其中：
所述电容的容值在1nF-100nF的范围内。
6.一种滤波器组件，包括：
滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感；
封装载板，具有多个导电层，导电层之间设置有介质层，
其中：
所述接地电感为设置在封装载板中的绕线电感；
所述封装载板中还设置有穿过电感限定的闭合区域或者半闭合区域的导体柱，所述导体柱一端接地，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成电容。
7.根据权利要求6所述的滤波器组件，其中：
所述滤波器为FBAR滤波器。
8.根据权利要求6或7所述的滤波器组件，其中：
所述电容的容值在1nF-100nF的范围内。
9.一种滤波器，包括：
并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，
其中：所述接地电感为绕线电感；且所述滤波器还包括与所述绕线电感并联的电容。
10.根据权利要求9所述的滤波器，其中：
所述电容的容值在1nF-100nF的范围内。
11.一种提升双工器或多工器在高频频段内的抑制度的方法，所述多工器或者双工器包括设置在封装载板上的多个滤波器，所述滤波器具有并联支路，所述并联支路上串接有并联谐振器以及接地电感，
所述方法包括步骤：在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容。
12.根据权利要求11所述的方法，其中：
所述封装载板包括：多个导电层，设置在导电层之间的介质层，以及绕线电感，绕线电感的一端适于与对应滤波器电连接，绕线电感的另一端电连接多个导电层中的底层导电层；且
“在至少一个滤波器的接地电感并联连接电容”包括在绕线电感限定的闭合区域或者半闭合区域内，设置导体柱，所述导体柱的一端电连接底层导电层，且所述导体柱与所述绕线电感间隔开以形成所述电容。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中：
所述多工器或者双工器为FBAR多工器或者FBAR双工器。
14.根据权利要求11或12所述的方法，其中：
所述电容的容值在1nF-100nF的范围内。
15.一种电子设备，包括根据权利要求1-5中任一项所述的封装载板，或者包括根据权利要求6-8中任一项所述的滤波器组件，或者包括根据权利要求9或10所述的滤波器。
16.根据权利要求15所述的电子设备，其中：
所述电子设备为双工器或者多工器。
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