CN103262412B - 双工器和用于制造双工器的方法 - Google Patents
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Abstract
一种滤波装置(10)包括具有第一串联谐振器(11)以及第一串联谐振器和第二串联谐振器(12,13)的衬底(16)。此外，所述滤波装置(10)包括载体(18)，所述衬底(16)设置在所述载体上并且所述载体具有第一电感(17)，所述第一电感的第一连接端通过所述第一并联谐振器(12)与所述第一串联谐振器(11)的第一连接端耦合并且通过所述第二并联谐振器(13)与所述第一串联谐振器(11)的第二连接端耦合。
Description
技术领域
本发明涉及一种双工器和一种用于制造双工器的方法。
背景技术
滤波装置例如可以包括电感、电容器、容积波滤波器或表面波滤波器。无线电系统中使用双工器，以便将由发送放大器发射的发送信号导向天线并且将接收信号从天线导向接收放大器。为此，双工器具有第一滤波装置作为发送滤波器并具有第二滤波装置作为接收滤波器。
文献US 2008/0100397 A1涉及容积波滤波器和双工器。双工器具有集成在单个芯片上的串联谐振器、两个分路谐振器和两个电感。
文献EP 1 225 695 A2描述一种单片双工器。在玻璃衬底上设置多个容积波滤波器和绕组。为了制造所述容积波滤波器和所述绕组，以多个制造步骤处理该衬底。
发明内容
本发明的任务是，提供一种双工器和一种用于制造双工器的方法，其能够实现制造方法的灵活选择。
所述任务借助如下方案解决。改进方案和扩展方案分别由如下说明给出。根据本发明的双工器，该双工器包括发送滤波器和接收滤波器，且该双工器被构造为表面波双工器/容积波双工器，其中来自包括所述发送滤波器和所述接收滤波器的组的至少一个滤波器具有滤波装置，该滤波装置包括：具有第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器的衬底，所述衬底被构造为容积波芯片，在该容积波芯片的第一主面上实现声容积波谐振器；和载体，所述衬底设置在所述载体上并且所述载体具有第一电感，所述第一电感的第一连接端通过所述第一并联谐振器与所述第一串联谐振器的第一连接端耦合并且通过所述第二并联谐振器与所述第一串联谐振器的第二连接端耦合，所述衬底包括第一接地面，所述第一接地面与所述第一并联谐振器和第二并联谐振器以及与所述第一电感的所述第一连接端连接，所述载体包括来自包括印刷电路板和陶瓷衬底的组的至少一个衬底，其中所述第一电感集成在所述载体中并且被实现为平面绕组，而且在至少一个金属化层中制造并且具有螺旋形的印制导线，其中所述发送滤波器和所述接收滤波器的衬底被设置在共同的载体上，所述滤波装置包括层压层，所述层压层覆盖所述衬底的第二主面、所述衬底的侧边和在所述衬底与所述载体之间的区域。优选地，所述衬底被实现为具有第一主面的单晶衬底，在所述第一主面上设置所述第一串联谐振器以及所述第一并联谐振器和所述第二并联谐振器。所述衬底可以被实现为单晶的半导体本体。所述单晶的半导体本体可以是硅本体。所述衬底可以被实现为单晶的绝缘本体。所述单晶的绝缘本体可以是石英本体。所述衬底能以倒装芯片技术与所述载体连接。所述衬底可以包括至少一个其他的串联谐振器和至少一个其他的并联谐振器，所述至少一个其他的串联谐振器与所述第一串联谐振器串联连接，所述至少一个其他的并联谐振器将所述电感的所述第一连接端与所述其他的串联谐振器的连接端耦合。所述陶瓷衬底可以是LTCC或HTCC。所述载体可以包括至少一个绝缘层和至少两个金属化层。
在一种实施方式中，滤波装置包括衬底和载体。衬底包括第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器。衬底设置在载体上。载体具有第一电感。该电感的第一连接端通过第一并联谐振器与第一串联谐振器的第一连接端耦合。此外，第一电感的第一连接端通过第二并联谐振器与第一串联谐振器的第二连接端耦合。
有利地，第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器设置在衬底上，而第一电感设置在载体上。因此，可以与电感在载体上的制造过程分开地优化用于在衬底上制造第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器的制造过程。
在一种实施方式中，衬底和载体构成堆叠布置。所述堆叠布置使滤波装置的节省空间的实现成为可能，因为第一电感、第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器至少部分上下叠置地设置并且因此并未并排设置在底座上。衬底可以以倒装芯片技术安装在载体上。
在一种实施方式中，该衬底是单晶体。
该衬底可以是半导体本体或绝缘本体。该衬底可以被实现为硅本体，例如实现为硅晶圆或硅芯片。替代地，该衬底可以实现为石英本体。
在一种实施方式中，滤波装置的串联谐振器的数目至少与滤波装置的并联谐振器的数目一样大。滤波装置的串联谐振器的数目可以比滤波装置的并联谐振器的数目更大。
在一种实施方式中，第一并联谐振器的第一连接端通过恰恰唯一一个串联谐振器、即所述串联谐振器连接到所述第二并联谐振器的第一连接端上。
在一种实施方式中，双工器包括接收滤波器和发送滤波器。接收滤波器可以被构造为滤波装置。同样，发送滤波器可以实现为滤波装置。双工器被构造为表面波双工器/容积波双工器。
在一种实施方式中，用于制造滤波装置的方法包括在衬底上制造第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器。此外，在载体上制造第一电感。此外，在载体上设置衬底。为此，衬底与载体机械连接。此外，衬底与载体导电连接。在此，第一电感的第一连接端通过第一并联谐振器与第一串联谐振器的第一连接端导电连接并且通过第二并联谐振器与第一串联谐振器的第二连接端导电连接。
有利地，衬底与载体分开地制造。因此，能够与电感的制造过程分开地选择第一串联谐振器的制造过程以及第一并联谐振器和第二并联谐振器的制造过程。此外，可以分别选择那些特别好地适合用于制造串联谐振器、第一并联谐振器和第二并联谐振器或第一电感的材料作为用于衬底的材料和用于载体的材料。
在一种实施方式中，载体具有至少两个金属化层。载体可以包括至少三个金属化层。根据本发明的用于制造双工器的方法，该双工器包括发送滤波器和接收滤波器，且该双工器被构造为表面波双工器/容积波双工器，其中来自包括所述发送滤波器和所述接收滤波器的组的至少一个滤波器具有滤波装置，所述方法包括：在衬底上制造第一串联谐振器以及第一并联谐振器和第二并联谐振器，所述衬底被构造为容积波芯片，在该容积波芯片的第一主面上实现声容积波谐振器；在载体上制造第一电感；以及在所述载体上如此设置所述衬底，使得所述衬底与所述载体机械连接并且如此导电连接，使得所述第一电感的第一连接端通过所述第一并联谐振器与所述第一串联谐振器的第一连接端导电连接并且通过所述第二并联谐振器与所述第一串联谐振器的第二连接端导电连接，所述衬底包括第一接地面，所述第一接地面与所述第一并联谐振器和第二并联谐振器以及与所述第一电感的所述第一连接端连接，所述载体包括来自包括印刷电路板和陶瓷衬底的组的至少一个衬底，其中所述第一电感集成在所述载体中并且被实现为平面绕组，而且在至少一个金属化层中制造并且具有螺旋形的印制导线，所述发送滤波器和所述接收滤波器的衬底被设置在共同的载体上，所述滤波装置包括层压层，所述层压层覆盖所述衬底的第二主面、所述衬底的侧边和在所述衬底与所述载体之间的区域。
附图说明
以下根据附图举多个实施例详细解释本发明。功能或作用相同的结构、构件和电路元件带有相同的参考标记。只要结构、构件或电路元件在其功能方面相应，则在以下附图的任何一个中不重复其描述。
图1A、1B、2A和2B作为电路图和以横截面示出滤波装置的示例性实施方式，
图3A至3D示出滤波装置的其他示例性实施方式，
图4A和4B示出无线电系统的示例性实施方式，
图5示出容积波谐振器（Volumenwellenresonator）的示例性实施方式，
图6示出电感的示例性实施方式，
图7示出壳体内的滤波装置的示例性实施方式，
图8A至8C示出滤波装置的示例性特性。
具体实施方式
图1A示出根据所提出原理的示例性滤波装置10。滤波装置10包括第一串联谐振器11以及第一并联谐振器12和第二并联谐振器13。滤波装置10的第一滤波器连接端14通过第一串联谐振器11与滤波装置10的第二滤波器连接端15耦合。第一并联谐振器12的第一连接端连接在第一滤波器连接端14和第一串联谐振器11之间的节点上。相应地，第二并联谐振器13的第一连接端连接到第一串联谐振器11和第二滤波器连接端15之间的结点上。滤波装置10的衬底16包括第一串联谐振器11以及第一并联谐振器12和第二并联谐振器13。
此外，滤波装置10包括第一电感17。第一电感17的第一连接端通过第一并联谐振器12与第一串联谐振器11的第一连接端连接。此外，第一电感17的第一连接端通过第二并联谐振器13与第一串联谐振器11的第二连接端连接。此外，第一电感17的第一连接端与第一并联谐振器12的第二连接端连接并且与第二并联谐振器13的第二连接端连接。此外，衬底16包括第一接地面22。通过第一接地面22，第一并联谐振器12与第一电感17的第一连接端耦合。此外，衬底16包括第二接地面23。第二接地面23将第二并联谐振器13与第一电感17的第一连接端耦合。滤波装置10的载体18包括第一电感17。第一电感17的第二连接端连接在参考电势连接端19上。在参考电势连接端19上可量取参考电势BSS。
附加地，滤波装置10包括第一耦合电感20，所述第一耦合电感将第一电感17的第一连接端与第一并联谐振器12连接。此外，滤波装置10包括第二耦合电感21，所述第二耦合电感将第一电感17的第一连接端与第二并联谐振器13连接。第一耦合电感和第二耦合电感20，21设置在载体18上。
有利地，第一电感17不仅用于第一并联谐振器12与参考电势连接端19的耦合，而且用于第二并联谐振器13与参考电势连接端19的耦合。由此，有利地，可以使用于在载体18上实现电感的面保持得小。
图1B示出图1A中所示滤波装置10的示例性横截面。衬底16和载体18作为堆叠布置彼此重叠地设置。在衬底16的第一主面24上设置第一串联谐振器11以及第一并联谐振器12和第二并联谐振器13。此外，在衬底16的第一主面24上设置第一接地面和第二接地面22、23。出于清晰原因，未在衬底16上绘出谐振器11、12、13和接地面22、23之间的连接。第一电感17集成在载体18中。同样地，第一耦合电感和第二耦合电感20、21集成在载体18中。载体18具有第一金属化层25。第一电感17包括第一金属化层25中的印制导线。此外，载体18具有第二金属化层26。第一耦合电感和第二耦合电感21、22分别包括第二金属化层26中的印制导线。载体18的第三金属化层27将第一耦合电感和第二耦合电感20、21与第一电感17连接。在两个相邻的金属化层之间分别设置载体18的绝缘层。
此外，载体18的第一主面30包括第一连接面28，所述第一连接面与衬底16的第一接地面22连接。在第一接地面22和第一连接面28之间设置焊球32或焊凸起(英语：bump)。相应地，载体18包括设置在载体18的第一主面30上的第二连接面29。第二连接面29与衬底16的第二接地面23连接。在第二连接面29和第二接地面23之间同样设置焊球32或焊凸起。
滤波装置10的第一滤波器连接端14作为连接面设置在载体18的第二主面31上。连接面14通过载体18中的一个或多个覆镀通孔、载体18的第一主面30上的连接面、焊凸起或焊球32和衬底16的第一主面24上的连接面与第一串联谐振器11的第一连接端耦合。覆镀通孔可以称作过孔。相应地，第二滤波器连接端15被实现为载体18的第二主面31上的连接面。第二滤波器连接端15通过载体18中的一个或多个覆镀通孔、载体18的第一主面30上的连接面、焊凸起或焊球32和衬底16的第一主面24上的连接面与第一串联谐振器11的第二连接端耦合。参考电势连接端19被实现为载体18的第二主面31上的连接面。
在图1A和1B中，示意性地示出在例如发送分支中两个并联谐振器、即第一并联谐振器12和第二并联谐振器13的结合( Zusammenführung)。在此，第一并联谐振器12和第二并联谐振器13单独从衬底16引出并且在载体18中联接。衬底16被实现为芯片。载体18是陶器。所述陶器是多层的。所述陶器包括至少一个无源的构件，例如第一电感17。该陶器具有多个金属化层25、26、27。所述至少一个无源的构件以金属结构在单层25、26、27上实现。因此，有利地，滤波装置10被实现为节省空间的。
在一种未示出的备选实施方式中，第一耦合电感20被删去并且通过印制导线取代。替代地或附加地，第二耦合电感21可以被删去并且通过印制导线取代。
在一种未示出的备选实施方式中，载体18额外具有接地片(Massestege)，所述接地片将载体18上的不同结构、尤其是电感17、22、21去耦合。
图2A示出根据所提出原理的滤波装置10的另一种示例性实施方式。在此，第一并联谐振器12的第二连接端与第二并联谐振器13的第二连接端连接。第一并联谐振器12的第二连接端和第二并联谐振器13的第二连接端的连接在衬底16上实现。因此，第一接地面22连接到第一并联谐振器12的第二连接端上并连接到第二并联谐振器13的第二连接端上。第一接地面22与第一电感17的第一连接端耦合。因此，取消第二接地面23以及第一耦合电感和第二耦合电感20、21。因此，进一步降低了用于衬底16上的实现的空间需求。
图2B示出图2A中所示滤波装置10的示例性横截面。因此，在载体18上设置第一接地面22以及用于第一滤波器连接端和第二滤波器连接端14、15的连接面、第一串联谐振器11以及第一并联谐振器12和第二并联谐振器13。第一电感17包括至少两个金属化层、即第一金属化层、第二金属化层和第三金属化层25、26、27中的印制导线。第一电感17的印制导线被实现为在至少两个金属化层、即第一金属化层、第二金属化层和第三金属化层25、26、27中上下叠置的线圈。因此，在衬底16上实现两个并联谐振器、即第一并联谐振器12和第二并联谐振器13的结合。衬底16被实现为容积波芯片（Volumenwellen-Chip）。
在一种实施方式中，可以在来自包括第一金属化层、第二金属化层和第三金属化层25、26、27的组的至少一个金属化层中螺旋形地实现第一电感17的线圈。
图3A至3D示出根据所提出原理的滤波装置10的另一种示例性实施方式。所述实施方式是滤波装置的图1A、1B、2A和2B中所示出实施例的改进方案。图3A中，滤波装置10附加地包括第二串联谐振器40，所述第二串联谐振器设置在第一滤波器连接端14和第一串联谐振器11之间。在此，第一并联谐振器12将第一串联谐振器11和第二串联谐振器40之间的结点与第一电感17的第一连接端耦合。此外，滤波装置10具有第三并联谐振器41，所述第三并联谐振器将第一滤波器连接端14和第二串联谐振器40之间的结点与第一电感17的第一连接端连接。另外，衬底16具有第三接地面42，通过所述第三接地面，第三并联谐振器41与第一电感17的第一连接端耦合。附加地，载体18包括第三耦合电感43，所述第三耦合电感将第三并联谐振器41与第一电感17的第一连接端连接。
此外，滤波装置10具有第三串联谐振器44，所述第三串联谐振器将第一滤波器连接端14与第二串联谐振器40耦合。第三并联谐振器41的第一连接端连接到第二串联谐振器40和第三串联谐振器44之间的结点上。此外，滤波装置10包括附加的串联谐振器45，所述附加的串联谐振器将第一串联谐振器11与第二滤波器连接端15连接。在此，第二并联谐振器13的第一连接端连接到第一串联谐振器11和附加的串联谐振器45之间的结点上。因此，滤波装置10具有三个并联谐振器12、13、41和四个串联谐振器11、40、44、45。因此，滤波装置10包括至少三级。因为串联谐振器的数目比并联谐振器的数目更大，所以还可以使用以下说明：滤波装置10具有3.5级。
在一种未示出的备选实施方式中，附加的串联谐振器45被删去并且通过印制导线取代。
在一种未示出的备选实施方式中，第三串联谐振器44被删去并且通过印制导线取代。附加地，可以可选地删去第三并联谐振器41。
图3B中，第三并联谐振器41通过第二电感50与参考电势连接端19连接。因此，第三并联谐振器41没有与第一电感17耦合。虽然由此在载体18上用于实现不同电感的面积需求上升，但改善了在不同并联谐振器12、13、41上信号的去耦合。图3A和3B示出在图1A和1B中所示的实施方式的进一步改进。图1A、1B、3A和3B示出至少两个并联谐振器12、13，所述至少两个并联谐振器通过分开的接地面、即第一接地面22和第二接地面23并且通过公共的第一电感17与公共的接地端耦合，所述公共的接地端被实现为参考电势连接端19。衬底16被实现为容积波芯片。分开的接地面、即第一接地面22、第二接地面23和第三接地面42表示容积波芯片输出端。
构成载体18的陶器可以具有五个层。例如，五个层中，两个金属化层以及两个介电层（也称作绝缘层）。一个层可以具有150μm的厚度。为了实现第一电感17和第二电感50而在陶器中制造的金属结构通过未示出的接地隔离(Masseabtrennungen)来相互屏蔽。由此防止相互串扰并且保持所需的抑制水平和绝缘水平。附加地，在陶器中在这些结构之间制造未示出的接地屏蔽件。替代地，陶器包括分别具有125μm的厚度的六个层。3.8x3.8mm2的部件面积可以经过3.0x2.5mm2的面积降到2.5x2.0mm2的面积。部件高度从1.2mm的高度降低到0.95mm的最大部件高度。
在图3C中，滤波装置10包括第二串联谐振器40以及第三并联谐振器41。第三并联谐振器41将第二串联谐振器40和第一滤波器连接端14之间的结点与第一电感17的第一连接端连接。在此，第一接地面22将第三并联谐振器41与第一电感17的第一连接端连接。有利地，仅仅一个接地端、即第一接地面22被设置用于将第一并联谐振器12、第二并联谐振器13和第三并联谐振器41与第一电感17的第一连接端连接。因此，在衬底16和载体18之间需要很少数目的连接。该数目是1。
此外，滤波装置10包括第三串联谐振器44以及附加的串联谐振器45。为了包括三个并联谐振器、即第一并联谐振器12、第二并联谐振器13和第三并联谐振器41的滤波装置10的布线，仅仅需要一个电感，即第一电感17。在三级滤波器的情况下，能够实现三个并联谐振器（即第一并联谐振器12、第二并联谐振器13和第三并联谐振器41）的公共的接地端、即第一接地面22的使用。因此，可以有利地节省两个大的电感和其空间需求。因为在衬底16上实现两个或三个并联谐振器的联接，所以除了载体18中的面积收益之外，还可以节省一个接地面。接地面典型地具有直径为125μm的圆面积。在这些连接面中的面积节省可以用于放大串联谐振器和并联谐振器在衬底16上的面积。
至少三个并联谐振器12、13、41通过一个公共的接地端(即以第一接地面22形式)与第一电感17连接。因此，第一电感17承担至少三个电感的功能，所述至少三个电感否则将相应的并联谐振器分别单独与参考电势连接。第一电感17分布在载体18的多个层上并且因此分布在多个陶器层上。可以在载体18的那个最接近衬底16的金属化层上实现第一电感17。多个并联谐振器(例如第一并联谐振器12、第二并联谐振器13和第三并联谐振器41)的结合可以根据图3C在衬底16或根据图3A在载体18上实现。多个并联谐振器12、13、41的结合可以是短的并且节省空间。
图3D中，滤波装置10包括第二串联谐振器40以及第三并联谐振器41。第三并联谐振器41通过第二接地面23和第二电感50与参考电势连接端19连接。因此，并联谐振器的数目比将并联谐振器与参考电势连接端19连接的电感的数目更大。在滤波装置10中，衬底16包括三个并联谐振器、即第一并联谐振器12、第二并联谐振器13和第三并联谐振器41，并且载体18包括两个电感、即第一电感17和第二电感50。图3C和3D表示滤波装置在图2A和2B中所示的实施方式的改进方案。图2A、2B、3C、3D示出至少两个并联谐振器，尤其是第一并联谐振器12和第二并联谐振器13，其衬底16中具有公共的第一接地面22，其中第一接地面22通过公共的第一电感17与参考电势连接端19连接。
图4A示出无线电系统60的示例性实施方式。无线电系统60具有双工器61。双工器61包括发送滤波器62和接收滤波器63。发送滤波器62根据滤波装置10在上图中所示的实施方式之一实现。在图4A所示的例子中，发送滤波器62根据3A中所示的实施方式实现。双工器61在发送路径中包括两个在实现为陶瓷载体的载体18中联接的并联谐振器12、13。接收滤波器63包括第一串联谐振器11、第二串联谐振器40、第三串联谐振器44和附加的串联谐振器45。此外，接收滤波器63包括第一并联谐振器12、第二并联谐振器13、第三并联谐振器41和第四并联谐振器64。第四并联谐振器64将第三串联谐振器44和第一滤波器连接端14之间的结点与参考电势连接端19耦合。第一并联谐振器12、第二并联谐振器13、第三并联谐振器41和第四并联谐振器64分别通过一个电感、即第一电感17、第二电感50、第三电感70和第四电感71与参考电势连接端19连接。
因此，双工器61具有包括联接的电感的滤波装置10和另一个包括分开的电感的滤波装置10'。发送滤波器62的第一滤波器连接端14连接到接收滤波器63的第二滤波器连接端15上。此外，无线电系统60具有发送放大器65，所述发送放大器将无线电系统60的输入端66与发送滤波器62的第二滤波器连接端15连接。发送放大器65被构造为功率放大器。此外，无线电系统60包括天线67，所述天线连接到发送滤波器62的第一滤波器连接端14和接收滤波器63的第二滤波器连接端15之间的结点上。此外，无线电系统60具有接收放大器68，所述接收放大器将接收滤波器63的第一滤波器连接端14与无线电系统60的输出端69连接。接收放大器68被实现为低噪声的放大器。
发送信号TX通过发送放大器65和发送滤波器62引向天线67。在天线67上可量取的接收信号SIG通过接收滤波器63和接收放大器68被提供为在无线电系统60的输出端69上的接收信号RX。
双工器61被设计用于，将发送信号TX从发送放大器65导向天线67并且将接收信号SIG从天线67导向接收放大器68。双工器61使得无线电系统60能够同时发送和接收。无线电系统60被实现为发送器-接收器-电路。为此，在双工器60中，发送滤波器62和接收滤波器63分别相互接线并且考虑相互影响。发送滤波器62和接收滤波器63分别具有至少一级。一级包括一个串联谐振器和一个并联谐振器，其分别单个地构成具有谐振频率的振荡回路。因此，这些级具有串联谐振频率和并联谐振频率。典型地，发送滤波器62和接收滤波器63分别具有两级或三级、个别的还是四级。一级的并联谐振频率通过电感(例如第一电感17和第二电感50)的串联电路改变。在此，谐振频率的值移动。另外，由每个并联谐振器从衬底16引开连接并且与载体18连接。
参考电势连接端19实现为总双工器接地。因此，第一电感17、第二电感50、第三电感70或第四电感71可连接在并联谐振器12、13、41、64和参考电势连接端19之间或多个并联谐振器12、13、41通过公共的第一电感17与参考电势连接端19连接。
有利地，以以下方式减小在载体18的陶器中电感的总长并因此减小在该陶器中电感的总面积：并联谐振器12、13、41没有单个地与该陶器中的电感17、50连接，而是通过公共的接地面22、23与该陶器中的电感17、50连接并且该陶器中的电感因此被共同使用。
在使用公共的接地端(例如第一接地端22)的情况下，两个并联谐振器(例如第一并联谐振器12和第二并联谐振器13)通过短的导线段或很小的电感值联接并且通过明显更大的电感、即第一电感17与参考电势VSS连接。第一耦合电感和第二耦合电感20、21的电感值比第一电感17的电感值更小。在此，第一耦合电感和第二耦合电感20、21例如具有来自0.1nH至0.3nH的范围的电感。第一电感17具有来自0.5nH至2.0nH的范围的值。这相对于借助两个大电感与参考电势VSS分开接线节省了载体18上的面积。因此，可以减小载体18的面积。根据图2A和2B，第一并联谐振器12和第二并联谐振器13的联接在衬底16上并且因此在容积波芯片(缩写为BAW芯片)上实现。两个并联谐振器12、13仅仅通过一个连接端、即第一接地端22导向外面。有利地，与借助两个大电感(例如0.5nH至2.0nH)相对于参考电势VSS的接线，两个并联谐振器12、13的该联接明显节省了电感并且因此节省了面积。所述节省在所有层上典型地是500x500μm2；包括接地片，可以实现例如700x700μm2的节省。如果不仅发送滤波器62而且接收滤波器63根据提出的原理被实现，则可以节省两倍的面积。由于减少的空间要求，取消了在部件面积和高度方面的缩小步骤中在载体18中提供其他层的必要性。此外，没有必要因为附加的层而减薄所需的层。因此，在部件缩小的情况下，面板费用由于面板制造中过程费用的节省而降低。
通过两个并联谐振器(例如第一并联谐振器12和第二并联谐振器13)的联接，可以借助第一电感17的明显更小的电感值，使极对（Polpaar）朝着低的频率移动。由此，可以将极有针对性地用于抑制其他干扰频率。双工器61的接收滤波器63可以降低全球定位系统(缩写为GPS)在1570MHz和1580MHz之间的频率范围内的发送信号TX。因此，移动电话中的GPS接收器很少受移动电话发送信号TX干扰并且因此在呼叫和待机运行下更敏感。在双工器61中产生附加的极。所述附加产生的极在发送滤波器62中产生至少-38 dB的发送信号抑制。双工器61的功能保持不受滤波装置10的实现影响。借助第一电感17，可以在借助传统设计的情况下在很高耗费的情况下才可实现的频率范围内使用滤波装置10。
在一种未示出的备选实施方式中，接收滤波器63的第一并联谐振器12和第二并联谐振器13联接并且通过第一电感17与参考电势连接端19耦合，以及接收滤波器63的第三并联谐振器41和第四并联谐振器64联接并且通过第二电感50与参考电势连接端19耦合。
在一种未示出的备选实施方式中，载体18具有附加的接地片，所述接地片将载体18上的不同结构、尤其是电感17、50、20、21去耦合。
图4B示出无线电系统60的另一个示例性实施方式。根据滤波装置10的在图3D中示出的实施方式实现发送滤波器62。双工器61在发送路径中具有两个在衬底16中结合的并联谐振器12、13。在4A和4B中，接收发送滤波器62和发送滤波器63分别被实现为容积波滤波器，英语是bulk
acoustic wave filter：体声波滤波器，缩写为BAW滤波器。有利地，双工器61被实现为具有公共的接地端22、23的BAW双工器，其中节省了电感。
在一种在图4A和4B中未示出的备选实施方式中，来自包括接收滤波器63和发送滤波器62的组的至少一个滤波装置被构造为表面波滤波器，英语：surface acoustic wave filter：表面声波滤波器，缩写为：SAW滤波器。
在一种在图4A和4B中未示出的备选实施方式中，发送滤波器62在以上附图中未示出的滤波装置10的另一种实施方式中实现。
在一种在图4A和4B中未示出的备选实施方式中，接收滤波器63借助在图1A、1B、2A、2B以及3A至3D中示出的滤波装置10的实施方式实现。
图5示出谐振器的一种示例性实施方式。谐振器80可以被用作根据以上附图之一的滤波装置10中的并联谐振器或串联谐振器。这些谐振器被构造为薄膜容积波谐振器，英语是film
bulk acoustic wave resonator：薄膜体声波谐振器，缩写为FBAR。谐振器80在衬底16的第一主面24上实现。谐振器80具有第一金属电极81、压电层82以及第二金属电极83，他们上下叠置地设置。第一金属电极81不接触第二金属电极83。第一金属电极81和第二金属电极83构成具有作为绝缘层的压电层82的平板电容器。第一金属电极81和第二金属电极83不仅用于电流和电压的输送，而且用作用于压电层82中声波的声学反射镜。衬底16被实现为单晶的硅衬底。
在一种未示出的备选实施方式中，在衬底16和第一金属电极81之间设置绝缘层。
图6示出电感88的一种示例性实施方式。根据图6的电感88可以用作第一电感17或第二电感50或用作根据上述附图之一的载体18中的耦合电感20、21、43。在此以俯视图示出电感88。电感88在金属化层(例如第一金属化层25)中包括螺旋形的印制导线84。印制导线84的末端连接在电感的连接端85上。相邻的金属化层(例如第三金属化层27)中的另一印制导线86将位于螺旋形的印制导线84内部的印制导线末端与电感88的另一连接端87连接。
印制导线84具有至少一个完整的线圈。优选地，印制导线84具有至少两个完整的线圈。
图7示出壳体内滤波装置10的一种示例性实施方式。载体18被构造为陶瓷载体。载体18可以被实现为低温共烧陶瓷(缩写为LTCC)或被实现为高温共烧陶瓷(缩写为HTCC)。载体18通过两个焊球32与衬底16连接。焊球32用英语也可以称作solder ball。载体18具有第一金属化层25，所述第一金属化层25嵌入两个介电层之间。载体18可以称作双层的衬底。在载体18的第二表面31上设置用于第一滤波器连接端14和第二滤波器连接端15的连接面。第一滤波器连接端14和第二滤波器连接端15的连接面相应地还可以称作Surface Mounted
Device Päd：表面贴装器件垫，缩写为“SMD垫”。
此外，滤波装置10包括层压层90，所述层压层覆盖衬底16的第二主面、衬底16的侧边和在衬底16与载体18之间的区域。此外，层压层90又由不透气的涂层91覆盖。涂层91防止湿气渗透到载体16和衬底18之间的间隙中。因此，滤波装置10十分紧凑。
在一备选实施例中，载体18包括多于两个层的衬底，例如六个层的衬底。
在未示出的一备选实施方式中，发送滤波器62和接收滤波器63分别具有自己的衬底16。发送滤波器和接收滤波器62、63的两个衬底16共同设置在载体18上。载体18的第二主面31上的连接面将双工器61与发送放大器65、天线67、接收放大器68和参考电势连接端19连接。双工器61如在图7中所示那样加壳(gehäust)。
在未示出的一备选实施方式中，包括发送滤波器62和接收滤波器63的双工器61具有仅仅一个衬底、即衬底16和一个载体，即载体18。发送滤波器和接收滤波器62、63的衬底16设置在载体18上。载体18的第二主面31上的连接面将双工器61与发送放大器65、天线67、接收放大器68和参考电势连接端19连接。双工器61如在图7中所示那样加壳。
在未示出的一备选实施方式中，载体18被实现为印刷电路板，英语是printed
circuit board。所述印刷电路板可以被构造为多层印刷电路板。第一电感17以及其他的电感可以借助印刷电路板的至少一个金属化层实现。
图8A至8C示出根据所提出原理的滤波装置10的示例性滤波器特性。根据频率f表示相应参量。在图8A和8B中示出过流量衰减(Durchgangsdämpfungen)|S12|和|S23|的同时，在图8C中示出根据频率f的绝缘|S13|。图8B中示出图8A的特性的片段。容积波双工器61具有3.0*2.5mm2的结构尺寸。以s表示的测量曲线示出在没有连接的并联谐振器时发送滤波器62的特性，其中在GPS频率范围内实现30 dB的衰减。以r表示的测量曲线示出具有连接的并联谐振器时发送滤波器62的特性，其中在GPS频率范围内实现38 dB的衰减。
参考标记列表
10,10'：滤波装置
11：第一串联谐振器
12：第一并联谐振器
13：第二并联谐振器
14：第一滤波器连接端
15：第二滤波器连接端
16：衬底
17：第一电感
18：载体
19：参考电势连接端
20：第一耦合电感
21：第二耦合电感
22：第一接地面
23：第二接地面
24：第一主面
25：第一金属化层
26：第二金属化层
27：第三金属化层
28：第一连接面
29：第二连接面
30：第一主面
31：第二主面
32：焊球
40：第二串联谐振器
41：第三并联谐振器
42：第三接地面
43：第三耦合电感
44：第三串联谐振器
45：附加的串联谐振器
50：第二电感
60：无线电系统
61：双工器
62：发送滤波器
63：接收滤波器
64：第四并联谐振器
65：发送放大器
66：输入端
67：天线
68：接收放大器
69：输出端
70：第三电感
71：第四电感
80：谐振器
81：第一金属电极
82：压电层
83：第二金属电极
84：印制导线
85：连接端
86：另一印制导线
87：另一连接端
88：电感
90：层压层
91：涂层
f：频率
RX：接收的信号
SIG：接收信号
TX：发送信号
VSS：参考电势
Claims (11)
1.一种双工器，该双工器包括发送滤波器(62)和接收滤波器(63)，且该双工器被构造为表面波双工器/容积波双工器，其中来自包括所述发送滤波器(62)和所述接收滤波器(63)的组的至少一个滤波器具有滤波装置(10)，该滤波装置包括：
- 具有第一串联谐振器(11)以及第一并联谐振器（12）和第二并联谐振器(13)的衬底(16)，所述衬底被构造为容积波芯片，在该容积波芯片的第一主面上实现声容积波谐振器，和
- 载体(18)，所述衬底(16)设置在所述载体上并且所述载体具有第一电感(17)，所述第一电感的第一连接端通过所述第一并联谐振器(12)与所述第一串联谐振器(11)的第一连接端耦合并且通过所述第二并联谐振器(13)与所述第一串联谐振器(11)的第二连接端耦合，
- 所述衬底(16)包括第一接地面(22)，所述第一接地面与所述第一并联谐振器（12）和第二并联谐振器(13)以及与所述第一电感(17)的所述第一连接端连接，
- 所述载体(18)包括来自包括印刷电路板和陶瓷衬底的组的至少一个衬底，
- 其中所述第一电感(17)集成在所述载体(18)中并且被实现为平面绕组，而且在至少一个金属化层(25,26,27)中制造并且具有螺旋形的印制导线(84)，
- 其中所述发送滤波器（62）和所述接收滤波器（63）的衬底被设置在共同的载体上，
- 其中所述滤波装置（10）包括层压层（90），所述层压层覆盖所述衬底（16）的第二主面、所述衬底（16）的侧边和在所述衬底（16）与所述载体（18）之间的区域。
2.根据权利要求1所述的双工器，其中所述衬底(16)被实现为具有第一主面(24)的单晶衬底，在所述第一主面上设置所述第一串联谐振器(11)以及所述第一并联谐振器（12）和所述第二并联谐振器(13)。
3.根据权利要求1所述的双工器，其中所述衬底(16)被实现为单晶的半导体本体。
4.根据权利要求3所述的双工器，其中所述单晶的半导体本体是硅本体。
5.根据权利要求1所述的双工器，其中所述衬底(16)被实现为单晶的绝缘本体。
6.根据权利要求5所述的双工器，其中所述单晶的绝缘本体是石英本体。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的双工器，其中所述衬底(16)以倒装芯片技术与所述载体(18)连接。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的双工器，所述衬底(16)包括至少一个其他的串联谐振器(40,44)和至少一个其他的并联谐振器(41)，所述至少一个其他的串联谐振器与所述第一串联谐振器(11)串联连接，所述至少一个其他的并联谐振器将所述电感(17)的所述第一连接端与所述其他的串联谐振器(40,44)的连接端耦合。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的双工器，所述陶瓷衬底是LTCC或HTCC。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的双工器，所述载体(18)包括至少一个绝缘层和至少两个金属化层(25,26,27)。
11.用于制造双工器的方法，该双工器包括发送滤波器(62)和接收滤波器(63)，且该双工器被构造为表面波双工器/容积波双工器，其中来自包括所述发送滤波器(62)和所述接收滤波器(63)的组的至少一个滤波器具有滤波装置(10)，所述方法包括：
- 在衬底(16)上制造第一串联谐振器(11)以及第一并联谐振器（12）和第二并联谐振器(13)，所述衬底被构造为容积波芯片，在该容积波芯片的第一主面上实现声容积波谐振器，
- 在载体(18)上制造第一电感(17)，以及
- 在所述载体(18)上如此设置所述衬底(16)，使得所述衬底(16)与所述载体(18)机械连接并且如此导电连接，使得所述第一电感(17)的第一连接端通过所述第一并联谐振器(12)与所述第一串联谐振器(11)的第一连接端导电连接并且通过所述第二并联谐振器(13)与所述第一串联谐振器(11)的第二连接端导电连接，
- 所述衬底(16)包括第一接地面(22)，所述第一接地面与所述第一并联谐振器（12）和第二并联谐振器(13)以及与所述第一电感(17)的所述第一连接端连接，
- 所述载体(18)包括来自包括印刷电路板和陶瓷衬底的组的至少一个衬底，
- 其中所述第一电感(17)集成在所述载体(18)中并且被实现为平面绕组，而且在至少一个金属化层(25,26,27)中制造并且具有螺旋形的印制导线(84)，
- 其中所述发送滤波器（62）和所述接收滤波器（63）的衬底被设置在共同的载体上，
- 其中所述滤波装置（10）包括层压层（90），所述层压层覆盖所述衬底（16）的第二主面、所述衬底（16）的侧边和在所述衬底（16）与所述载体（18）之间的区域。
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