CN117559954A - 一种滤波器、双工器、多工器和通信设备 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例中提供了一种滤波器、双工器、多工器和通信设备，该滤波器包括：第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。通过本公开的处理方案，简化滤波器的制作工序、缩小了滤波器尺寸、提高了集成度，并且性能好、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及半导体滤波器技术领域，具体涉及一种滤波器、双工器、多工器和通信设备。
背景技术
随着5G通信技术的发展，射频前端模块已经逐渐成为通信设备的核心组件。在射频前端模块中，滤波器占有重要的地位，具有很大的发展前景。
随着5G通信协议的日渐成熟，通信频段的不断增加，在通信设备中硬件数量持续增加，但是通信设备中的空间越来越小，并且通信设备有越来越轻薄化的趋势，这就对通信设备内部滤波器尺寸的小型化和轻薄化有着越来越强烈的需求。因此需求一种尺寸小、轻薄化、性能好且成本低的滤波器。
发明内容
有鉴于此，本公开实施例提供一种滤波器、双工器、多工器和通信设备，至少部分解决现有技术中存在的问题。
第一方面，提供了一种滤波器，包括：第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中
所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；
所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；
并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述输入端、输出端和接地端的传输路径为以下路径中的一种或者多种：
1)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-第三金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
2)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
3)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
4)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
5)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
6)第一衬底上表面第一金属焊盘-导电通孔-谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
7)谐振器-导电通孔-滤波器引脚焊盘。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述匹配结构为走线电感，并且所述走线电感被设置于所述第一衬底的上表面和/或所述第二衬底的下表面。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述走线电感的线宽至少有一部分为1μm以上，或者，所述走线电感的线间距至少有一部分为2μm以上。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述走线电感在衬底表层的厚度为1μm-10μm。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述走线电感为多边形或线段。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述走线电感为矩形、六边形、八边形、圆形或者蛇形。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述走线电感材料由以下金属中的一种制成或由以下金属形成的叠层结构构成：钼、铝、铜、钨、钽、铂、钌、铑、铱、铬、钛、金、锇、铼、钯。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述匹配结构为打线结构，并且所述打线被设置于所述滤波器的与所述输入端、输出端和接地端相对的一侧，并且所述打线结构的材料选自以下金属：金、铝、铜。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述打线上设置有塑封胶，并且所述塑封胶的材料为树脂材料、聚合物、有机物或无机物。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述匹配结构经由多个“第一金属焊盘-导电通孔-第二金属焊盘”结构与外部电路进行连接。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述滤波器包含多个接地端，并且所述多个接地端至少部分接地端相互连接。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，与所述输入端、输出端和接地端同侧设置的金属焊盘周围设置有阻焊层。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，在所述第二衬底的底部还设置有第三衬底，并且所述匹配结构经由所述第三衬底中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，在所述第一衬底和第二衬底的周围设置有塑封胶，并且所述匹配结构经由所述塑封胶中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接，并且衬底的材料为半导体材料、无机材料、有机材料、单一衬底或者多层多种材料的复合衬底，并且所述塑封胶为树脂材料、聚合物、有机物或无机物。
根据本公开实施例的一种具体实现方式，金属焊盘的图形为圆形或多边形。
第二方面，提供了一种双工器，该双工器包括根据本公开第一方面及其任一实现方式所述的滤波器。
第三方面，提供了一种多工器，该多工器包括根据本公开第一方面及其任一实现方式所述的滤波器或者本公开第二方面所述的双工器。
第四方面，提供了一种通信设备，该通信设备包括根据本公开第一方面及其任一实现方式所述的滤波器或者本公开第二方面所述的双工器或者根据本公开第三方面所述的多工器。
本公开实施例中的滤波器包括第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。通过本公开的处理方案，简化滤波器的制作工序、缩小了滤波器尺寸、提高了集成度，并且性能好、成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1a为现有技术的一种滤波器的拓扑结构；
图1b为现有技术的一种滤波器的截面图；
图1c为现有技术的封装基板上基板走线的俯视图；
图2a示出了设置于衬底的上表面的方形电感的俯视图；
图2b示出了本公开实施例的一种滤波器的结构示意图；
图3a示出了本公开实施例的一种滤波器的拓扑结构；
图3b示出了图3a所示滤波器拓扑结构的物理布图；
图3c为图3b所示滤波器的截面图；
图3d为沿着图3b的线A-A’截取的滤波器的截面图；
图3e为沿着图3b的线B-B’截取的滤波器的截面图；
图3f为第一衬底上表面图形的俯视图；
图3g为第二衬底下表面图形的俯视图；
图4a示出了本公开另一实施例的滤波器的截面图；
图4b示出了本公开另一实施例的滤波器的截面图；
图5a示出了本公开又一实施例的滤波器的截面图；
图5b示出了本公开又一实施例的滤波器的截面图；
图6a示出了本公开另一实施例的滤波器的截面图；
图6b示出了本公开另一实施例的滤波器的截面图；
图7为本公开实施例提供的双工器的结构示意图。
附图标记：301-第一衬底；302-第二衬底；303-导电通孔；304-密封圈；305-阻焊层；306-走线电感；307-第二输出焊盘；308-连接线；309-第五金属焊盘；310-第三金属焊盘；311-第一金属焊盘；312-第二金属焊盘；313-第一输出焊盘；314-第四金属焊盘；315-第三衬底；100-滤波器；101-滤波器裸芯片；103-金属球；104-封装基板；105-基板走线；106-器件引脚焊盘；200-滤波器；201-第二接地端传输路径；202-信号输入端传输路径；203-走线电感；204-信号输出端传输路径；205-第一接地端传输路径；206-滤波器引脚焊盘；207-金属焊盘。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，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公开的其他优点与功效。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。本公开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，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。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。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开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形态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
对于滤波器而言，为了实现特定的频率特性，滤波器设置有匹配结构，匹配结构可以是匹配电容或匹配电感。现有技术将滤波器的匹配电容或匹配电感通过封装基板上的基板走线来实现，这意味着为了实现匹配结构，需要制作额外的封装基板。
制作封装基板，滤波器制作周期增加、成本增加、所占据的空间增大。此外，若封装基板中匹配结构图形尺寸的制作出现较大误差，还将导致匹配结构的电容或电感值产生偏差，匹配不佳，这将直接影响滤波器的性能。
本公开实施例的方案从去除封装基板的角度，来解决封装工序带来的尺寸限制。具体地，本公开实施例中的滤波器通过将匹配结构的匹配电容或电感制作在滤波器第一衬底的上表面、第二衬底的下表面、第一衬底的上表面和第二衬底的下表面结合的方法，省去了制作封装基板及封装的工序，从而简化制作工序、缩小滤波器尺寸、提高集成度，并且性能好、成本低。
首先，参考图1a，描述现有技术的滤波器结构，其包含输入端IN和输出端OUT，另外该滤波器还包含了至少一级串联级谐振器和至少一级并联级谐振器，至少一级并联级谐振器至少包含一个对地电感，且上述的串联级谐振器和并联级谐振器可以分别包含一个或者多个串联谐振器和/或一个或者多个并联谐振器。
具体地，在图1a中，该滤波器包含串联级谐振器Se1～Se4和并联级谐振器Sh1～Sh3，并且并联级谐振器Sh1～Sh3分别包含对地电感G1～G3，即，并联级谐振器Sh1～Sh3分别经由电感G1～G3接地。另外，图1a中所示的四级串联级谐振器和三级并联级谐振器只是示意，且对地电感G1～G3的连接形式也不限于图示的形式。
图1b示出了滤波器100的截面图，其中，附图标记101指示滤波器裸芯片，附图标记103指示金属球，附图标记104指示封装基板，附图标记105指示封装基板104上的基板走线(走线电感图形)、附图标记106指示封装基板104底部的滤波器引脚焊盘。
如图1b所示，该滤波器包含衬底1和衬底2，衬底1和衬底2可以通过密封圈键合在一起，形成密封结构，用于键合的密封圈可以是金属也可以是非金属。此外，图1a中所示的串联谐振器和/或并联谐振器可以制作在衬底1和/或衬底2上，谐振器可以通过“焊盘-通孔-焊盘”结构与输入端IN、输出端OUT以及对地端连接，再在输入端IN、输出端OUT以及对地端连接对应的匹配结构(例如，匹配电容或电感)进行匹配(也就是图1a中的电感L1、L2、G1、G2、G3，其中L1和L2为输入输出电感，G1，G2，G3为对地电感)以实现特定的性能曲线。
一般情况下，部分或者全部的匹配结构(例如，图1a中的电感L1、L2、G1、G2、G3)是通过外部的电感或者感性结构(部分情况下通过电容或者容性结构)来实现的，具体可以通过键合线、基板连线或者贴片电感等来实现(对于电容来说，可以通过基板电容结构、贴片电容等来实现)。具体地，如图1b所示，要实现滤波器裸芯片101和外部的匹配结构(电感或者电容)的连接，需要额外的封装基板104，以将滤波器裸芯片101和诸如基板走线105之类的匹配结构进行连接。此外，滤波器裸芯片101和封装基板104可以通过金属球103进行电学连接，然后整体加上塑封胶，再进行切割以获得芯片最终的成品。
对于图1b所示的采用封装基板104设置基板走线105的情形，要实现滤波器的匹配，基板走线105线宽、线间距的尺寸最为关键，如果误差较大，会直接影响滤波器的性能。
如图1c所示，其示出了封装基板104上基板走线105的俯视图，该基板走线105为方形电感，这些方形电感的线宽和线间距各不相同，如果在制备时线宽或者线间距误差较大，将导致电感的感值出现较大误差，进而影响滤波器的性能。
与现有技术的通过额外的封装基板104设置匹配结构不同，本公开实施例通过将滤波器所需要的匹配结构制作在衬底1的上表面、衬底2的下表面、衬底1的上表面和衬底2的下表面结合的方法，从而省去了制作封装基板104及封装工序。
图2a示出了设置于衬底1的上表面的方形电感的俯视图，其中矩形块示出的部分为方形电感与其他电路连接部分(可以通过金属焊盘进行连接)，图2b示出了本公开实施例的一种滤波器的结构示意图，其中虚线框内示意的为沿着图2a的线C-C’截取的截面图。
如图2b所示，所示的滤波器包含第一衬底301、第二衬底302，并且谐振器可以设置于第一衬底301和第二衬底302之间，第一衬底301和第二衬底302可以通过密封圈304键合，以将谐振器密封在第一衬底301和第二衬底302之间。另外，对于滤波器的匹配结构，可以通过设置于衬底的匹配电感来实现。具体地，在图2b所示的示例中，在第一衬底301的上表面和第二衬底302的下表面设置匹配电感，并且通过“金属焊盘-导电通孔-金属焊盘”结构实现谐振器与匹配电感的连接。
也就是说，本公开实施例中的滤波器包括第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
在图2b中，第一金属焊盘311被设置于第一衬底301与第二衬底302之间，用于滤波器内部信号传输，并且第一金属焊盘311可以是信号输入端金属焊盘或者信号输出端金属焊盘，即第一金属焊盘311可以与信号输入端或信号输出端连接。第二金属焊盘312被设置于第一衬底301的上表面，用于信号在第一衬底301的上表面进行传输，并且第二金属焊盘312可以是第一衬底301上表面的走线电感焊盘，即第二金属焊盘312可以与走线电感连接。第三金属焊盘310被设置于第一衬底301与第二衬底302之间，用于滤波器内部连接信号的传输焊盘，并且可以是虚设焊盘，即第三金属焊盘310例如可以用于滤波器的谐振器之间的连接，并且在作为虚设焊盘的情况下，可以不与其他电路(例如，谐振器)连接。第四金属焊盘314被设置于第二衬底302的下表面，用于信号在第二衬底302的下表面进行传输，并且第四金属焊盘314可以是第二衬底302下表面的走线电感焊盘，即第四金属焊盘314可以与走线电感连接。第五金属焊盘309为滤波器引脚焊盘，可以用于滤波器与其他外部电路的连接。
在这种情况下，信号传输路径如下：第一金属焊盘311(输入端)-导电通孔303-第二金属焊盘312-走线电感306-第一输出焊盘313-导电通孔303-第三金属焊盘310-导电通孔303-第四金属焊盘314-走线电感306-第二输出焊盘307-第五金属焊盘309。通过这种方式，可以将设置于第一衬底301上表面的走线电感和设置于第二衬底302下表面的走线电感作为匹配电感使用，从而可以省去封装基板，减少滤波器的厚度。应当注意的是，在实际应用中，可以根据需要设置与第五金属焊盘309连接的第二输出焊盘307，也可以不设置第二输出焊盘307，而直接使走线电感与第五金属焊盘309相连接。
可见，在本公开实施例中，将封装基板上的走线电感转移至滤波器的衬底表层，通过将匹配结构集成在滤波器上，取代封装基板，可以使得厚度减薄(封装基板根据金属层数不同厚度约在0.2mm-0.6mm)、尺寸缩小、集成度变高、成本降低。
此外，在本公开实施例中，走线电感的线宽至少有一部分在1μm以上，或者走线电感的线间距至少有一部分为2μm以上，并且走线电感在衬底表层的厚度为1μm-10μm，如此设置走线电感的线宽、间距和厚度，可以使得走线电感的稳定性好，并且不易与其他器件发生干涉。另外，走线电感的形状可以是多边形或线段，例如，走线电感可以是矩形、六边形、八边形、圆形或者蛇形。
另外，在本公开实施例中，通过在第一衬底301和第二衬底302之间设置作为虚设焊盘的示例的第三金属焊盘310，可以增加滤波器的散热面积，从而使得滤波器的功率承受力增强，滤波器性能更好。
以上，描述了将作为匹配结构的示例的走线电感设置于衬底的情形，接下来，描述本公开实施例的如此设置走线电感的滤波器。图3a示出了本公开实施例的一种滤波器的拓扑结构，其包含输入端IN、输出端OUT、四级串联级谐振器A1～A4和三级并联级谐振器B1～B3，此外，输入端IN和输出端OUT还各包含3个匹配电感，并且每个并联级谐振器B1～B3还至少包含一个接地电感。虽然以上示出了包含四级串联级谐振器A1～A4、三级并联级谐振器B1～B3和3个匹配电感的滤波器，但是这仅是示例性的，本公开实施例的滤波器包含输入端IN、输出端OUT、至少一级串联级谐振器和至少一级并联级谐振器，输入端IN和输出端OUT还各包含至少一个匹配电感，并且每个并联级谐振器还至少包含一个接地电感。
在现有的技术中，可以将虚线框中的走线电感制作在封装基板上，与此不同，在本公开实施例中，可以将虚线框中的走线电感制作在滤波器的衬底上，从而省去封装基板，缩小尺寸、提高集成度。
图3b示出了图3a所示滤波器拓扑结构的物理布图，可见滤波器200包含串联级谐振器A1～A4和并联级谐振器B1～B3，其中谐振器至少包含声学反射镜和下电极、压电层、上电级的层叠结构(如图3c中的谐振器的截面图)。此外，该滤波器200还包含信号输入端IN、信号输出端OUT、第一接地端G1、第二接地端G2以及密封圈，并且密封圈可以是金属或者非金属。
图3c为图3b所示滤波器的截面图，其中串联级谐振器A1～A4设置于第二衬底302上，并联级谐振器B1～B3设置于第一衬底301上。由于信号输入端IN和输出端OUT的匹配电感的电感值比接地端处电感的电感值大，因此将串联级谐振器A1～A4设置于第二衬底302上，如此串联级谐振器A1～A4距离第二衬底302下表面的滤波器引脚焊盘较近，引脚焊盘周围会有较大接地面积，因此散热面积增大，使得滤波器的功率承受能力变强，滤波器性能更优。
接下来，参考图3d和图3e描述本公开实施例的滤波器的通信路径的设置，其中图3d为沿着图3b的线A-A’截取的滤波器的截面图，图3e为沿着图3b的线B-B’截取的滤波器的截面图。
如图3d所示，其中附图标记200指示滤波器，附图标记201指示第二接地端G2的传输路径，附图标记202指示信号输入端IN的传输路径，附图标记203指示走线电感的截面图。
如图可见，对于第二接地端G2，其传输路径201如下：第三金属焊盘311-连接线308-第一金属焊盘310-导电通孔303-第四金属焊盘314-走线电感306-第五金属焊盘309(接地端G2)。
对于信号输入端，其传输路径202如下：信号端(谐振器A1)-第一金属焊盘311-导电通孔303-第二金属焊盘312-走线电感306-第一输出焊盘313-导电通孔303-第三金属焊盘310-导电通孔303-第五金属焊盘309(输入端IN)。
如图3d所示，在本公开实施例中，将现有技术中封装基板上的走线电感转移至滤波器第一衬底301的上表面、第二衬底302的下表面或者第一衬底301的上表面和第二衬底302的下表面二者之上，如此可以省去封装基板。
此外，图3d中的输入端IN和第二接地端G2为示例，在具体应用中，输出端OUT和第一接地端G1等端口也可以按照输入端IN和第二接地端G2的连接形式进行连接。
图3e为沿着图3b的线B-B’截取的滤波器的截面图，如图3e所示，其中附图标记200指示滤波器的截面图，附图标记205指示第一接地端G1的传输路径，附图标记204指示信号输出端OUT的传输路径，附图标记203指示电感的截面图。
如图可见，对于信号输出端OUT，其传输路径204如下：信号端(谐振器A4)-第一金属焊盘311-导电通孔303-第二金属焊盘312-走线电感306-第一输出焊盘313-导电通孔303-第三金属焊盘310-导电通孔303-第四金属焊盘314-走线电感306-第五金属焊盘309(输出端OUT)。
对于第一接地端G1，其传输路径205如下：第一金属焊盘311-导电通孔303-第二金属焊盘312，或者，第一金属焊盘311-导电通孔303-第五金属焊盘309。应当注意的是，第一接地端G1的传输路径205中，第一衬底301上表面的第二金属焊盘312可以根据需要与第五金属焊盘309相连，也可以不与第五金属焊盘309相连。
此外，图3e中的输出端OUT和第一接地端G1为示例，在具体应用中，输入端IN和第二接地端G2等端口也可以按照输出端OUT和第一接地端G1的连接形式进行连接。
以上，图3d和图3e示出了输入端、输出端和接地端的传输路径的示例，在本公开实施例中，输入端、输出端和接地端的传输路径还可以包含以下传输路径中的一种或者多种：
1)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-第三金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
2)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
3)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
4)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
5)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
6)第一衬底上表面第一金属焊盘-导电通孔-谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
7)谐振器-导电通孔-滤波器引脚焊盘。
应当理解的是，在以上传输路径中，仅仅描述了“谐振器-导电通孔”的路径，在实际情况中，谐振器与带通孔的金属焊盘相连，然后通孔通过导电通孔与其他的金属焊盘连接。
图3f示出了第一衬底301上表面图形的俯视图，并且图3g示出了第一衬底301下表面图形的俯视图，其中附图标记200指示滤波器，附图标记203为走线电感，第二金属焊盘312为第一衬底301上表面信号传输焊盘，附图标记206指示滤波器引脚焊盘，附图标记207指示第四金属焊盘，其为衬底2下表面信号传输焊盘，其中滤波器引脚焊盘206为镀铜工艺，经过OSP(Organic Solderability Preservatives，有机保焊膜)处理，从而可以防止铜表面氧化。
在图3g所示的示例中，第一接地端G1和第二接地端G2相连，但在实际应用中，第一接地端G1和第二接地端G2也可以不相连，并且需要使得第一接地端G1和第二接地端G2远离信号输入端IN和输出端OUT的引脚焊盘。
图4a和图4b示出了本公开另一实施例的滤波器的截面图，其中图4a的结构与图3d的结构对应，图4b的结构与图3e的结构对应。
与图3d和图3e中采用走线电感203作为匹配结构不同，在图4a和图4b所示的实施例中，采用打线206替代走线电感203作为匹配结构，从而实现与图3d和图3e所示实施例一致的效果，采用打线206替代走线电感203，实现电感方式更为灵活。术语“打线”也被称为Wire Bonding(压焊，也称为绑定、键合、丝焊)，是指使用金属丝(金线、铝线等)，利用热压或超声能源，完成微电子器件中固态电路内部互连接线的连接，即芯片与电路或引线框架之间的连接。
此外，在图4a中，在输入端IN，第一衬底301上表面的匹配电感采用打线206的形式，并且其他部分仍然采用走线电感的形式，在图4b中，在输出端OUT，第一衬底301上表面的匹配电感采用打线206的形式，并且其他部分仍然采用走线电感的形式。可以理解的是，采用打线206的部位不限于图4a和图4b所示的部分，走线电感的一部分或者全部电感可以用打线206替代。
另外，如图所示，采用打线206替代走线电感的部位均为第一衬底301的上侧，即不设置滤波器引脚的一侧，这是因为与第一衬底301上表面相背的第二衬底302下表面的走线电感与滤波器引脚焊盘(第五金属焊盘309)在同一侧，打线206与引脚焊盘有一定的高度差，采用打线206不利于贴装，使用不便。另外，出于可靠性考虑，还可以在设置有打线206的一侧设置塑封胶，即在第一衬底301的上表面设置塑封胶。
如图5a和图5b示出了本公开实施例的又一滤波器的截面图，其中图5a的结构与图3d的结构对应，并且图5b的结构与图3e的结构对应。
图5a和图5b所示的滤波器与图3d和图3e所示滤波器的不同之处在于增加了塑封胶，更具体地，不同之处在于在第二衬底302的下表面增加了塑封胶，并且将第二衬底302下表面的滤波器引脚焊盘(第五金属焊盘309)通过导电通孔转移至塑封胶的下表面，使得输入端、输出端和接地端的传输路径发生改变，增加导电通孔的距离。此外，还在塑封胶的下表面设置一层阻焊膜，从而防止滤波器焊接时发生短路。通过增加塑封胶，使滤波器处于密封状态，提高了滤波器的可靠性，延长了滤波器的工作寿命，且性能更佳。
图6a和图6b示出了本公开另一实施例的滤波器，其中图6a所示的结构与图5a所示的结构对应，图6b所示的结构与图5b所示的结构对应。
在本公开实施例中，与图5a和图5b所示结构的不同点在于进一步在底部增加了第三衬底315，并且将第二衬底302下表面的滤波器引脚焊盘(第五金属焊盘309)通过导电通孔转移至第三衬底315的下表面，使得输入端、输出端和接地端的传输路径发生改变。此外，还在第三衬底315的下表面设置阻焊膜，从而防止滤波器焊接时发生短路。通过增加第三衬底315，第一，增大了走线电感的布线空间，例如，在匹配电感值较大的情况下，可将走线电感布置在第三衬底315的下表面，这样使得实现电感值更为灵活。第二，增加了散热通道，可将谐振器的工作热量更好的传导出去，使得滤波器的功率承受力更强，性能更好。第三，硅衬底的厚度一般约为80μm-200μm之间，其厚度及成本小于传统的封装基板。
在本公开实施例中，第三衬底315包括但不限于硅、SOI、GaAs、GaN或其他半导体材料衬底，玻璃等无机材料衬底，树脂等有机材料衬底或任意形式的单一衬底或者有多层多种材料的复合衬底。此外，塑封胶一般是树脂材料，也可以是聚合物、有机物、无机物等材料。
以上，参考附图描述了本公开实施例的滤波器，本公开实施例还公开如图7所示的双工器，其中第一滤波器210连接在天线端口Ant和第一端口T1之间，第二滤波器220连接在天线端口Ant和第二端口T2之间。第一滤波器210和第二滤波器220通带没有交叠，第一滤波器210可通过其对应通带频率的信号，抑制其他频率的信号，第二滤波器220可通过其对应通带频率的信号，抑制其他频率的信号。
图7所示的双工器中的第一滤波器210和第二滤波器220中的每个可以为以上参考附图所述的滤波器，并且也可以是其他类型的滤波器，并且这些滤波器可以包括第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
本发明所述双工器只作为示例，不起限制性作用，本发明所述结构亦可应用于三工器、四工器等多工器，或者包含上述滤波器或多工器的电子设备。
另外，本公开实施例还提供了一种通信设备，该通信设备包含如上参考附图描述的滤波器或双工器或多工器，其具体内容在此不再赘述，另外通信设备例如可以是射频前端、滤波放大模块等中间产品，也可以是手机、WIFI、无人机等终端产品或基站产品。
因此，本公开实施例提供了以下的方案：
1.一种滤波器，包括：第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中
所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；
所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；
并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
2.根据1所述的滤波器，所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
3.根据1所述的滤波器，所述输入端、输出端和接地端的传输路径为以下路径中的一种或者多种：
1)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-第三金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
2)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
3)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
4)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
5)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
6)第一衬底上表面第一金属焊盘-导电通孔-谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
7)谐振器-导电通孔-滤波器引脚焊盘。
4.根据1所述的滤波器，所述匹配结构为走线电感，并且所述走线电感被设置于所述第一衬底的上表面和/或所述第二衬底的下表面。
5.根据4所述的滤波器，所述走线电感的线宽至少有一部分为1μm以上，或者线间距至少有一部分为2μm以上。
6.根据4所述的滤波器，所述走线电感在衬底表层的厚度为1μm-10μm。
7.根据4所述的滤波器，所述走线电感为多边形或线段。
8.根据7所述的滤波器，所述走线电感为矩形、六边形、八边形、圆形或者蛇形。
9.根据4所述的滤波器，所述走线电感材料由以下金属中的一种制成或由以下金属形成的叠层结构构成：钼、铝、铜、钨、钽、铂、钌、铑、铱、铬、钛、金、锇、铼、钯。
10.根据1所述的滤波器，所述匹配结构为打线结构，并且所述打线被设置于所述滤波器的与所述输入端、输出端和接地端相对的一侧。
11.根据10所述的滤波器，所述打线上设置有塑封胶。
12.根据1所述的滤波器，所述匹配结构经由多个“第一金属焊盘-导电通孔-第二金属焊盘”结构与外部电路进行连接。
13.根据1所述的滤波器，所述滤波器包含多个接地端，并且所述多个接地端至少部分接地端相互连接。
14.根据12所述的滤波器，与所述输入端、输出端和接地端同侧设置的金属焊盘周围设置有阻焊层。
15.根据1所述的滤波器，在所述第二衬底的底部还设置有第三衬底，并且所述匹配结构经由所述第三衬底中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接。
16.根据1所述的滤波器，在所述第一衬底和第二衬底的周围设置有塑封胶，并且所述匹配结构经由所述塑封胶中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接。
17.根据12所述的滤波器，金属焊盘的图形为圆形或多边形。
18.一种双工器，包括根据1-17中任一项所述的滤波器。
19.一种多工器，包括根据1-17中任一项所述的滤波器或者根据18所述的双工器。
20.一种通信设备，包括根据1-17中任一项所述的滤波器或者根据18所述的双工器或者根据19所述的多工器。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (20)
1.一种滤波器，其特征在于，包括：第一衬底、第二衬底、输入端、输出端、一个或多个串联谐振器、一个或多个并联谐振器和接地端，其中
所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和第二衬底之间，并且所述输入端、输出端和接地端被设置于所述第一衬底或第二衬底的外侧；
所述输入端、输出端和接地端中的至少一个包含匹配结构；
并且所述匹配结构被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述一个或多个串联谐振器和所述一个或多个并联谐振器被设置于所述第一衬底和/或所述第二衬底。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述输入端、输出端和接地端的传输路径为以下路径中的一种或者多种：
1)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-第三金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
2)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
3)谐振器-导电通孔-第一衬底上表面第一金属焊盘-匹配结构-第一衬底上表面第二金属焊盘-导电通孔-虚设金属焊盘-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
4)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-第二衬底下表面虚设焊盘-滤波器引脚焊盘；
5)谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-匹配结构-滤波器引脚焊盘；
6)第一衬底上表面第一金属焊盘-导电通孔-谐振器-导电通孔-第二衬底下表面金属焊盘-滤波器引脚焊盘；
7)谐振器-导电通孔-滤波器引脚焊盘。
4.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述匹配结构为走线电感，并且所述走线电感被设置于所述第一衬底的上表面和/或所述第二衬底的下表面。
5.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述走线电感的线宽至少有一部分为1μm以上，或者，所述走线电感的线间距至少有一部分为2μm以上。
6.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述走线电感在衬底表层的厚度为1μm-10μm。
7.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述走线电感为多边形或线段。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其特征在于，所述走线电感为矩形、六边形、八边形、圆形或者蛇形。
9.根据权利要求4所述的滤波器，其特征在于，所述走线电感材料由以下金属中的一种制成或由以下金属形成的叠层结构构成：钼、铝、铜、钨、钽、铂、钌、铑、铱、铬、钛、金、锇、铼、钯。
10.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述匹配结构为打线结构，并且所述打线被设置于所述滤波器的与所述输入端、输出端和接地端相对的一侧。
11.根据权利要求10所述的滤波器，其特征在于，所述打线上设置有塑封胶。
12.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述匹配结构经由多个“第一金属焊盘-导电通孔-第二金属焊盘”结构与外部电路进行连接。
13.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器包含多个接地端，并且所述多个接地端至少部分接地端相互连接。
14.根据权利要求12所述的滤波器，其特征在于，与所述输入端、输出端和接地端同侧设置的金属焊盘周围设置有阻焊层。
15.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，在所述第二衬底的底部还设置有第三衬底，并且所述匹配结构经由所述第三衬底中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接。
16.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，在所述第一衬底和第二衬底的周围设置有塑封胶，并且所述匹配结构经由所述塑封胶中的导电通孔与所述输入端、输出端和接地端中的一者连接。
17.根据权利要求12所述的滤波器，其特征在于，金属焊盘的图形为圆形或多边形。
18.一种双工器，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的滤波器。
19.一种多工器，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的滤波器或者根据权利要求18所述的双工器。
20.一种通信设备，其特征在于，包括根据权利要求1-17中任一项所述的滤波器或者根据权利要求18所述的双工器或者根据权利要求19所述的多工器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310124938.3A CN117559954A (zh) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | 一种滤波器、双工器、多工器和通信设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310124938.3A CN117559954A (zh) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | 一种滤波器、双工器、多工器和通信设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN117559954A true CN117559954A (zh) | 2024-02-13 |
Family
ID=89817280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310124938.3A Pending CN117559954A (zh) | 2023-02-03 | 2023-02-03 | 一种滤波器、双工器、多工器和通信设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN117559954A (zh) |
-
2023
- 2023-02-03 CN CN202310124938.3A patent/CN117559954A/zh active Pending
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