CN106559049B - 具有集成无源器件和导电迹线的网络、有关模块和装置 - Google Patents

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Abstract

在实施例中，设备包括封装基底和封装基底上的晶元。晶元包括集成无源器件和提供到集成无源器件的电连接的触点。封装基底的导电迹线在晶元的触点和地电位之间的电路径中。这种集成无源器件和导电迹线可以包括在匹配网络中，该匹配网络配置为例如从功率放大器接收放大的射频信号。封装基底例如可以是层压基底。

Description

具有集成无源器件和导电迹线的网络、有关模块和装置
技术领域
本公开涉及电子系统，且具体来说，涉及包括无源阻抗元件的电子系统。
背景技术
移动电话及其他移动装置的部件的物理尺寸正在减小。物理实现的电路设计和方法可以促进这种部件的尺寸的减小。
在许多移动装置中包括功率放大器模块作为部件。功率放大器模块典型地包括一个或多个功率放大器和一个或多个关联的匹配网络。匹配网络可以提供阻抗匹配和一个或多个其他功能，比如谐频抑制、滤波、阻抗旋转等。匹配网络可以包括在功率放大器晶元(die)上、作为在封装基底上的一个或多个表面安装部件、在包括集成无源器件的晶元上实现的无源阻抗元件，或者其任何组合。无源阻抗元件可以包括一个或多个变压器、一个或多个线圈、一个或多个电容器、一个或多个电感器，等等，或者其任何组合。
发明内容
权利要求中描述的创新每个都具有几个方面，它们中单一的一个都不单独负责其期望属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要地描述本公开的一些显著特征。
本公开的一个方面是包括封装基底、在封装基底上的晶元和封装基底的导电迹线的设备。晶元包括集成无源器件和提供到集成无源器件的电连接的触点。导电迹线在晶元的触点和地电位之间的电路径中。
导电迹线可以包括在匹配网络中，匹配网络配置为提供阻抗匹配和抑制由匹配网络接收的射频信号的谐频。导电迹线的长度与集成无源器件的电容一起可以抑制射频信号的谐频。
导电迹线可以具有大于晶元的最大尺寸的长度。导电迹线可以具有至少50微米的长度。导电迹线可以具有至少100微米的长度。导电迹线可以在平面图中实质上是螺旋形状。导电迹线可以包括铜。
该设备也可以包括封装基底上的功率放大器晶元。功率放大器晶元可以包括功率放大器，功率放大器配置为将射频信号提供到包括集成无源器件和导电迹线的匹配网络。
封装基底可以是层压基底。晶元可以是硅晶元。例如，晶元可以是硅晶元且可以以薄膜工艺形成集成无源器件。晶元的触点可以是凸点垫，且晶元可以是安装在封装基底上的倒装晶片。导电迹线的至少一部分可以配置在晶元的覆盖区(footprint)以下。
集成无源器件可以是电容器。该设备可以进一步包括封装基底的第二导电迹线，集成无源器件可以包括第一集成电容器，且晶元可以进一步包括与第二导电迹线串联布置的第二集成电容器。
本公开的另一方面是包括层压基底上的第一晶元、层压基底上的第二晶元和层压基底的导电迹线的设备。第一晶元包括配置为接收射频(RF)输入信号和提供放大的RF信号的功率放大器。第二晶元配置为接收放大的RF信号。第二晶元包括集成无源器件。导电迹线是集成无源器件和地电位之间的电路径。
导电迹线可以在平面图中实质上是螺旋形状。导电迹线的长度与集成无源器件的电容一起可以抑制放大的RF信号的谐频。集成无源器件和导电迹线可以包括在匹配网络中，匹配网络配置为提供阻抗变换和L-C滤波器，比如椭圆滤波器，其中匹配网络配置为接收放大的RF信号。集成无源器件和导电迹线可以包括在匹配网络中，匹配网络配置为提供阻抗匹配和相位旋转，其中匹配网络配置为接收放大的RF信号。
本公开的另一方面是包括多芯片模块、天线和电池的移动装置。多芯片模块包括层压基底上的功率放大器晶元、层压基底上的集成无源器件(IPD)晶元和层压基底的导电迹线。功率放大器晶元包括配置为接收射频(RF)输入信号和提供放大的RF信号的功率放大器。IPD晶元包括集成电容器且配置为接收放大的RF信号。导电迹线在集成电容器和地电位之间串联。天线配置为从IPD晶元接收放大的RF信号的已处理版本。电池配置为向多芯片模块提供电源电压。
移动装置可以是其中多芯片模块是多频带模块的蜂窝电话。
为了概括本公开的目的，在这里已经描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。将要理解根据本发明的任何特定的实施例可以不必实现所有这些优点。由此，本发明可以以实现或者优化如在这里教导的一个优点或者一组优点而不必须实现如在这里可能教导或提出的其他优点的方式来表现或者进行。
附图说明
现在将参考附图通过非限制示例的方式描述本公开的实施例。
图1是包括功率放大器和匹配网络的功率放大器系统的示意图。
图2A是根据实施例的包括图1的功率放大器和匹配网络的多芯片模块的示意图。
图2B是根据实施例的图2A的多芯片模块的封装基底中的导电迹线的平面图。
图2C是根据实施例的用于制造多芯片模块的方法的流程图。
图2D是根据实施例的包括图1的匹配网络的模块的示意图。
图3是根据实施例的配置为提供阻抗匹配和谐波拒绝(rejection)的封装基底中的集成无源器件(IPD)晶元和迹线的示意图。
图4是包括IPD晶元的匹配网络的频率响应的图，其具有直接连接到提供到射频(RF)地的路径的通路的凸点(bump)。
图5是包括根据图3布置的IPD晶元的匹配网络的频率响应的图。
图6A是根据实施例的包括匹配网络的功率放大器系统的示意图，所述匹配网络包括封装基底中的集成无源器件和导电迹线。
图6B是图示图6A的椭圆滤波器的频率响应的绘图。
图7是根据实施例的配置为提供阻抗匹配和相位旋转的封装基底中的IPD晶元和迹线的示意图。
图8是图示由图7的匹配网络实现的阻抗旋转的史密斯图。
图9是包括根据图1、图2A-图2B、图2D、图3、图6A和/或图7的任何实施例的一个或多个匹配网络的示例移动装置的示意性框图。
具体实施方式
以下具体实施方式呈现特定实施例的各种描述。但是，在这里描述的创新可以以例如如权利要求限定和覆盖的大量不同的方式体现。在该描述中，参考附图，其中相同的附图标记可以指示相同或者功能上类似的元件。将理解在图中图示的元件不必按比例绘制。此外，将理解某些实施例可以包括比图中图示的更多的元件和/或图中图示的元件的子集。另外，某些实施例可以合并来自两个或更多图的特征的任何适当的组合。
用于移动电话应用的多频带前端模块正变得越来越小型化。因此，以单个电路执行多个电功能可能是有益的。例如，阻抗匹配电路或者滤波器可以包括一个或多个变压器、一个或多个电容器、一个或多个电感器，等等，或者其任何组合。这些电路元件通常使用多层结构实现。在具有电解沉积的铜通路和迹线的有机分层中或者其上制造这种电路元件的示例。这些电路元件的另外的示例包括集成无源器件(IPD)，其可以使用薄膜工艺在硅晶元上制造。
可以由匹配网络实现组合的电功能，比如阻抗匹配和谐频抑制。例如，在功率放大器模块中，可能期望在工作频段内功率放大器晶元的相对低阻抗与标准阻抗(比如50欧姆)匹配，和同时抑制可能伴随功率放大器的输出的一个或多个谐波。这种阻抗匹配电路可以包括以分流方式连接到射频(RF)地的电容器。可以在电容器的一个端子和RF地之间包括适当的值的电感器。该串联连接的电路可以配置为在由电感器的电感值和电容器的电容值确定的频率谐振和创建短路，由此抑制在该频率的信号的传输。这种频率可以被称为陷波频率，且典型地是基本频率响应的谐波之一。
匹配网络中的一个或多个电容值可以由匹配电路的特性(典型地阻抗变换比率)设置。因此，可以典型地通过选择电感值代替调整LC分流电路中的电容来调整陷波频率。在相对低的频段(比如中心在关于700MHz的频段，中心在大约800MHz的频段、中心在大约900MHz的频段、长期演进频段13、长期演进频段5等)，该电感值可能变得充分地大，使得变得难以使用传统的集成方法有效地实现电感器。该问题可能使得难以实现小型化的前端模块，特别是当支持多频段内的通信时。
涉及全有机分层中的LC电路的某些先前的集成方法遇到了由分层制造工艺施加的几何形状限制，其可能限制最大阻抗比。表面安装技术部件可以消耗相对大的表面面积，其可能使得小型化是困难的。此外，在功率放大器晶元上实现谐频陷波可能导致具有相对低的Q的电感器，以使得可能出现频带内损耗惩罚(例如，特别是对于第二谐波陷波)和/或最大谐波抑制可能是不充分的。先前的集成无源器件(IPD)方法几乎不提供或者不提供谐频抑制。
在IPD晶元上制造的阻抗匹配变压器可以布置为将对于最佳性能可以具有相对低阻抗(例如，大约2欧姆到5欧姆)的功率放大器(PA)晶元的RF输出连接到相对高阻抗(例如，50欧姆)。在某些情况下，IPD晶元是接合到下面的分层的倒装晶片。虽然这种电路可以实现要求的频带内性能，但频带外拒绝通常可能是不良的，其几乎不或者不具有在第二和第三谐波指示的陷波拒绝。
通常来说，本公开的各方面涉及电连接到在其上放置IPD晶元的封装基底的导电迹线的IPD晶元上的集成无源器件。例如，IPD晶元可以是在分层封装基底上安装的倒装晶片。导电迹线可以包括在集成无源器件的比如凸点垫之类的触点和比如地平面之类的地电位之间的电路径中。电路径也可以包括在导电迹线和地电位之间设置的一个或多个通路。集成无源器件可以是电连接到导电迹线的IPD电容器。导电迹线的长度可以实现电感阻抗。IPD电容器的阻抗与导电迹线的阻抗一起可以实现匹配网络中的各种功能，比如谐频拒绝、滤波、阻抗旋转，等等，或者其任何组合。匹配网络可以电连接到功率放大器的输出。
在实施例中，一个或多个IPD电容器通过具有在分层中实现的非零长度的传输线迹线的方式连接到地。可以选择每个迹线的阻抗和长度从而在所需的谐频谐振各个IPD电容器。产生的谐振可以提供陷波谐波响应和将其分流到地的传输零点。可以在同一IPD晶元上制造两个或更多分流IPD电容器，且这些IPD电容器中的每一个可以在分开的频率谐振。作为一个示例，IPD晶元上的一个IPD电容器可以在第二谐频谐振，且同一IPD晶元上的另一IPD电容器可以在第三谐频谐振。作为另一示例，IPD晶元上的一个IPD电容器可以在第三谐频谐振，且同一IPD晶元上的另一IPD电容器可以在第四谐频谐振。更一般地说，IPD晶元上的不同IPD电容器可以通过在在其上设置IPD晶元的分层中包括适当地配置的迹线而在不同的所需频率谐振。
在另一实施例中，几个IPD电容器可以在拒绝频带中的频率(例如，正常通带以上的频率)与分层迹线类似地谐振。可以使用IPD变压器次级线圈的残留电感和在某些情况下的线圈匝间杂散电容适当地耦合这些IPD电容器，以例如创建椭圆滤波器。因为椭圆滤波器在通带和阻带两者中都展现均衡的波纹(等波纹)响应，所以该类型的滤波器可以提供相对接近和大约谐振频率的拒绝以创建可能抑制可能出现的不期望信号的阻带。因此椭圆是用于提供谐频陷波同时在通带中也提供相对低的插入损耗的好的选项。
在另一实施例中，分层中的IPD和迹线可以一起提供阻抗旋转。表面声波(SAW)双工器或者体声波(BAW)双工器的发射端口阻抗可以使得在频段边缘的电阻部分的幅值最大。当该阻抗匹配到电气地耦合到包括IPD的匹配网络的功率放大器集电极时，因此相对于频带中心在频带边缘减小效率。通过在支持分层包括相对长的迹线的设计，可以在史密斯图中旋转SAW双工器阻抗和/或BAW双工器阻抗。因此，可以旋转呈现给功率放大器集电极的匹配阻抗，以使得在频带边缘的电阻部分的幅值最小或者接近最小。因此可以通过这种阻抗旋转相对于频带中心在频带边缘改进功率效率。
本公开中描述的主题的特定的实现可以实现为获得其中的一个或多个以下潜在优点。在其上设置包括IPD的晶元的封装基底(例如，层压基底)的IPD和迹线可以拒绝在功率放大器RF输出出现一个或多个谐波和/或其他寄生信号。一个或多个选择性功能可以通过在倒装晶片安装的IPD晶元下的分层中通常可用但是典型地未使用的物理区域中实现一个或多个导电迹线，来与同一IPD晶元中的阻抗匹配功能组合。这可以提供更紧凑的部件。例如，通过相位旋转的方式，可以在应用于功率放大器集电极之前调节外部部件的阻抗。
参考图1，将描述包括功率放大器和匹配网络的功率放大器系统的示意图。如图所示，功率放大器系统10包括功率放大器12和匹配网络14。功率放大器12配置为放大RF信号RF_IN和提供放大的RF信号PA_OUT。RF信号可以具有在从大约30kHz到300GHz的范围的频率，比如对于长期演进系统中的射频信号在从大约450MHz到大约4GHz的范围内。功率放大器12可以是任何适当的RF功率放大器。例如，功率放大器12可以是一个或多个单级功率放大器、多级功率放大器、由一个或多个双极性晶体管实现的功率放大器，或者由一个或多个场效应晶体管实现的功率放大器。
匹配网络14可以帮助减少信号反射和/或其他信号失真。匹配网络14可以包括一个或多个电容器和一个或多个电感器。匹配网络14可以在功率放大器12和匹配网络14的输出RF_OUT之间的信号路径中包括分流电容器、分流电感器、分流串联LC电路或者并联LC电路的一个或多个。匹配网络14可以包括IPD晶元上的IPD电容器和在其上放置IPD晶元的分层中的导电迹线。在某些实现中，可以在包括功率放大器10的功率放大器晶元上实现匹配网络14的一部分。可以将匹配网络14的输出RF_OUT通过例如开关模块的方式提供给天线。例如，输出RF_OUT可以提供给开关模块中的双工器，比如SAW双工器或者BAW双工器，且输出RF_OUT的已处理版本可以提供给天线。
图2A是根据实施例的多芯片模块20的示意图。多芯片模块20可以包括在封装内封装在一起的功率放大器晶元和IPD晶元。当多芯片模块包括功率放大器晶元时多芯片模块可以被称为功率放大器模块。图示的多芯片模块20包括功率放大器晶元22和IPD晶元24、线接合25、层压基底26、导电迹线27、通路28和地平面29。虽然为了说明性目的可以关于层压基底讨论图2A及其他实施例，但是根据在这里讨论的原理和优点可以在其他适当的封装基底中实现导电迹线。作为一个示例，在某些实现中可以在陶瓷封装基底中实现导电迹线。
如图所示，功率放大器晶元22通过线接合25的方式与IPD晶元24电通信。线接合25可以提供功率放大器晶元22和IPD晶元24之间的电感。多于一个线接合25可以电连接功率放大器晶元22和IPD晶元24。这种线接合可以彼此并行地布置。其他适当的电连接可以将功率放大器晶元22的功率放大器的输出电连接到IPD晶元24。功率放大器晶元22可以包括在这里讨论的任何功率放大器。在某些实现中，对于谐频，比如第二谐频和/或第四谐频，功率放大器晶元22可以包括一个或多个端电路(比如LC分流电路)的至少一部分。在某些实现中，功率放大器晶元22可以是GaAs晶元、CMOS晶元或者SiGe晶元。
IPD晶元24可以包括在这里讨论的任何IPD。如在此使用的，“IPD晶元”可以指包括一个或多个IPD的任何适当的晶元。IPD晶元24可以是硅晶元或者任何其他适当的绝缘材料的晶元。在某些这种实现中，可以使用薄膜工艺形成一个或多个IPD。IPD晶元24可以是在如图2A所示的分层基底26上安装的倒装晶片。在其他实施例中，IPD晶元24可以以别的方式耦合到层压基底26。层压基底26中的导电迹线27可以提供电感阻抗。当IPD晶元24是层压基底26上安装的倒装晶片时，凸点(例如，焊接凸点或者铜柱)可以将IPD晶元24电连接到导电迹线27。IPD晶元24可以包括凸点垫以提供用于IPD的电连接，且凸点垫可以与凸点物理和电接触。
在某些实现中，功率放大器晶元22的功率放大器可以产生具有从大约500MHz到大约1GHz的范围(比如从大约700MHz到大约900MHz的范围)的频率的射频信号。在这种实现中，匹配网络中LC分流电路的电感可以充分地大，使得变得难以有效地实现LC分流电路的电感器。因此，实现电感分量是使得层压基底26中的导电迹线27是有益的实现。
导电迹线27例如可以由铜实现。导电迹线27可以在实质上平行于IPD晶元24的方向上延伸。导电迹线27可以具有大于IPD晶元24的最长尺寸的长度。在某些应用中，导电迹线27可以具有至少50微米的长度。根据这些应用中的一些应用，导电迹线27可以具有至少100微米的长度。导电迹线27的长度不必是直的，且可以考虑导电迹线27中的匝和/或弯曲。导电迹线27在某些应用中在平面图中可以是螺旋形状。导电迹线27可以在层压基底26中通过通路28的方式电连接到RF地29。因此，导电迹线27可以被称为地迹线。
图2B是图2A的多芯片模块20的层压基底26中的示例导电迹线27的平面图。如图2B所示，导电迹线27从平面图中实质上是螺旋形状。导电迹线27的至少一部分可以设置在IPD晶元24的覆盖区(footprint)以下。例如，大多数的导电迹线27可以设置在IPD晶元24的覆盖区以下。虽然为了说明性目的示出了一个导电迹线27，但是将理解在某些其它实施例中可以包括两个或更多这种导电迹线。作为一个示例，图3中示出的实施例在层压基底26中包括4个导电迹线27a到27d。作为另一示例，层压基底26的不同层中的导电迹线可以至少部分地彼此堆叠。此外，为了提供到IPD晶元24上的IPD的地连接之外的目的，其他导电迹线(未示出)可以包括在层压基底26中。
图2C是根据实施例的制造多芯片模块的方法30的流程图。可以根据方法30制造多芯片模块20。在块32，可以提供具有在分层中的导电迹线的层压基底。在有些情况下，方法30可以包括形成这种层压基底。在块34，包括一个或多个集成无源器件的晶元可以是在层压基底上安装的倒装晶片。因此，晶元的器件可以在面对层压基底的一侧上。一个或多个凸点可以将晶元的集成无源器件电连接到分层中的导电迹线。在块36，层压基底上功率放大器晶元的输出可以线接合到包括集成无源器件的晶元的输入。这可以提供在功率放大器和匹配网络之间提供RF信号的电路径。可以在某些实施例中执行参考图2C讨论的某些或者所有操作。在这里讨论的任何方法的动作可以按照需要以任何次序执行。此外，在这里讨论的任何方法的动作可以按照需要串行或者并行地执行。此外，可以关于制造在这里讨论的任何装置执行在这里讨论的任何方法。
图2D是根据实施例的模块20’的示意图。模块20’类似于图2A的多芯片模块20。可以关于图2A的实施例或者在这里讨论的任何其他实施例实现图2D的实施例的特征的任何组合。虽然图2D聚焦于图示IPD晶元24和到RF地的关联的电连接，但是模块20’也可以包括功率放大器晶元和/或一个或多个其他晶元。图2D示出了导电迹线27可以通过嵌入在层压基底26中的第一通路28-1的方式电连接到IPD晶元24。在图2D中，IPD晶元24上的分流电容器可以通过嵌入在基底26中的迹线27、凸点、第一通路28-1、和第二通路28-2的方式电连接到RF地。在某些其它实施例中，基底的同一层中的两个或更多通路和/或基底的不同层中的两个或更多通路可以包括在迹线27和RF地之间的电路径中。替代地或者另外地，基底的同一层中的两个或更多通路和/或基底的不同层中的两个或更多通路可以包括在迹线27和IPD晶元24之间的电路径中。
图3是根据实施例的配置为提供阻抗匹配和谐波拒绝的分层中的IPD晶元和迹线的示意图。图3的IPD晶元24’是图2A的IPD晶元24的一个示例。在图3中，IPD晶元24’包括IPD电容器CVCC、Cmatch、C2foB、Cfilt1、Cfilt2和Cblock以及IPD电感器Pri和Sec。IPD电容器和/或IPD电感器例如可以使用薄膜工艺在硅晶元或者任何其他适当的绝缘材料的晶元上形成。IPD晶元24’的IPD电容器和IPD电感器可以包括在图1的匹配网络14中。如图所示，IPD晶元24’可以接收功率放大器输出信号PA_OUT和提供RF输出RF_OUT。
代替直接将IPD电容器连接到层压基底中的通路的凸点，IPD晶元24’的IPD分流电容器C2foB、Cfilt1、Cfilt2和CVCC分别通过层压基底中的导电迹线27a到27d的方式连接到地。在图3的实施例中，导电迹线27a到27d依次连接到层压基底中的通路。在图3中，IPD分流电容器通过各个凸点的方式连接到层压基底中的导电迹线，比如铜迹线。因此，每一个IPD分流电容器通过凸点、导电迹线和通路的方式电连接到RF地。在某些实现中，一个或多个IPD分流电容器可以例如通过凸点、通路、嵌入的迹线和另一通路的方式电连接到RF地，如图2D所示。对于包括功率放大器晶元和IPD晶元的模块，RF地可以由地平面实现。在图3的实施例中，可以由凸点实现分流电容器和导电迹线之间的电连接，且晶元到Gnd1、Gnd2、Gnd3和Gnd4的接触可以由凸点垫实现。
导电迹线27a到27d用作各个IPD电容器和RF地之间的电感。导电迹线27a到27d每个可以具有选择为谐振电连接到其的各个IPD分流电容器的长度。可以选择导电迹线27a到27e的长度以使得导电迹线的阻抗与电连接到其的IPD分流电容器的阻抗一起提供在特定的频率(比如谐频)的频率陷波。因此，可以选择导电迹线的长度以提供在特定的谐频的拒绝。作为一个示例，可以选择电容器C2foB的电容和导电迹线27a的阻抗从而在功率放大器的输出的第二谐频一起提供谐波拒绝。可以基于匹配电路的特性(比如阻抗变换比率)选择电容器C2foB的电容，且可以基于电容器C2foB的电容选择导电迹线27a的长度以提供在第二谐波的谐波拒绝。
图4是包括具有直接连接到提供到RF地的电路径的通路的凸点的IPD晶元的匹配网络的频率响应的图。如图4的频率响应所示，在分层中没有导电地迹线以谐振IPD晶元上的分流电容器的情况下，不展现谐波拒绝且频带外抑制相对不良。
通过添加适当长度的分层中的地迹线以谐振IPD晶元上的分流电容器(例如，如图3所示)，可以实现期望的谐波拒绝。图5是包括根据图3布置的IPD晶元的匹配网络的频率响应的图。如图5所示，已经示例大于35dB的第三谐波拒绝。
再次参考图3，层压基底中的IPD晶元24’和导电迹线可以实现具有椭圆低通滤波器响应的阻抗变压器(transformer)。如图所示，电容器Cfilt1和Cfilt2、电感器Pri和Sec以及导电迹线27b和27c可以一起实现这种椭圆低通滤波器频率响应。以大约31/2匝实现的变压器的第二电感器Sec可以具有大约7nH的残留电感。该电感可以应用为3段椭圆滤波器中的串联元件。这种变压器中的串联电感可以改进频带外抑制和提供在第三谐波的频率陷波(例如，在某些实现中在大约2.7GHz)。可以由调谐网络的LC槽路(tank)的槽路电容设置陷波频率。在某些频率，比如第三谐波周围，匝间电容可能是足够的。
图6A是根据实施例的包括匹配网络的功率放大器系统的示意图，所述匹配网络在封装基底中包括集成无源器件和导电迹线。图示的功率放大器系统包括功率放大器晶元22’和IPD晶元24”、线接合25a到25n和导电迹线27b、27c和27d。图6A的功率放大器晶元22’是图2A的功率放大器晶元22的示例。图6A的IPD晶元24”是图2A的IPD晶元24的另一示例。
图6A图示的匹配网络可以实现比如低通椭圆滤波器之类的L-C滤波器。可以使用IPD晶元24”上的分流IPD电容器以及层压基底中的导电迹线27b和27c实现椭圆滤波器响应。分别以充分长的导电迹线27b和27c谐振IPD分流电容器Cfilt1和Cfilt2可以提供椭圆滤波器响应的期望性能。为谐振IPD分流电容器，导电迹线可能过长而不能包括在IPD晶元24”上。因此，在在其上设置IPD晶元24”的层压基底26中实现导电迹线27b和27c。导电迹线27b和27c每个可以具有大于100微米的长度。例如，在某些应用中，导电迹线27b和27c每个可以具有大约300微米的长度。在某些应用中，导电迹线的宽度可以是大约60微米。
如图所示，功率放大器晶元22’包括输入电容器Cin、双极功率放大器晶体管60、第一频率陷波62和第二频率陷波64。图6A图示功率放大器晶元可以包括一个或多个谐频陷波。例如，第一频率陷波62可以是第二谐频陷波，且第二频率陷波64可以是第四谐频陷波。图6A还图示功率放大器可以包括双极功率放大器晶体管60。双极功率放大器晶体管60可以是GaAs异质结双极晶体管。双极功率放大器晶体管60的基极可以通过输入电容器Cin的方式接收RF输入信号RF_IN。该基极也可以接收偏置信号(未示出)，比如偏压。双极功率放大器晶体管60的集电极可以提供功率放大器输出信号PA_OUT。如图所示，线接合25a到25n从功率放大器晶元22’提供功率放大器输出信号PA_OUT到IPD晶元24”。任何适当数目的线接合25a到25n可以彼此并行地实现。这些线接合可以提供双极功率放大器60的集电极和IPD晶元24”之间的信号路径中的电感。
图6B是图示图6A的椭圆滤波器的频率响应的绘图。如图6B中图示的，模拟数据指示由图6A的匹配网络实现的椭圆滤波器可以提供在第三谐波(在该绘图中大约2.7GHz)的频率抑制，且可以是使得在第三谐波存在小于大约-70dB的功率，比如在第三谐波不大于大约-74dB的功率。图示的频率响应可以提供期望的频带外抑制。
图7是根据实施例的配置为提供阻抗匹配和相位旋转的层压基底中的IPD晶元和迹线的示意图。图7的IPD晶元24”’是图2A的IPD晶元24的另一示例。在图7中，IPD晶元24”’包括IPD电容器CVCC、Cfilt1、Cfilt2和Cblock以及IPD电感器Pri和Sec。IPD电容器和/或IPD电感器例如可以使用薄膜工艺在硅晶元或者任何其他适当的绝缘材料的晶元上形成。IPD晶元24”’的IPD电容器和IPD电感器可以包括在图1的匹配网络14中。如图所示，IPD晶元24”’可以接收功率放大器输出信号PA_OUT和提供RF输出RF_OUT。可以关于图7的实施例在功率放大器晶元上实现谐波终止。
比如SAW双工器或者BAW双工器之类的双工器可以包括在匹配网络和天线之间的电路径中。双工器可以接收包括在IPD晶元24”’上的IPD的匹配网络的输出RF_OUT。双工器的发射端口阻抗可以配置为使得在频带边缘的电阻部分的幅值接近最大。当该阻抗与电连接到匹配网络的功率放大器输出(例如，功率放大器集电极)匹配时，因此可能在频带边缘降低效率。
阻抗变换器IPD晶元(比如图7的IPD晶元24”’)和在其上放置IPD晶元的分层中的导电迹线可用于在具有双极功率放大器晶体管的电子系统中提供双工器到集电极匹配。图7的导电迹线27b和27c可以提供分别IPD晶元24”’的IPD分流电容器Cfilt1和Cfilt2与RF地之间的电路径中的电感。在支撑层压基底中使用相对长的导电迹线，可以在史密斯图中旋转双工器的发射端口的阻抗。导电迹线的长度可能影响导电迹线的电感。因此，可以选择图7示出的导电迹线的长度从而实现所需的阻抗旋转。
导电迹线27b、27c和27d每个可以具有大于100微米的长度。例如，在某些应用中，导电迹线27b可以具有大约275微米的长度，且导电迹线27c每个可以具有大约950微米的长度以实现所需的阻抗旋转。作为一个示例，导电迹线27d可以具有大约2毫米的长度。在某些应用中，导电迹线27b、27c和27d中的每一个的宽度可以是大约60微米。
图8是示出由图7的匹配网络实现的阻抗旋转的史密斯图。可以由匹配网络匹配和旋转双工器阻抗以使得在频带边缘的电阻部分的幅值处于或者接近最小。图8图示这种阻抗旋转。当旋转的阻抗呈现给提供功率放大器输出信号PA_OUT的双极功率放大器晶体管的集电极时，因此可以在频带边缘改进功率放大器系统的效率。
图9是可以包括一个或多个功率放大器和一个或多个匹配网络的示例无线或者移动装置90的示意性框图。在一个实施例中，无线装置90可以是移动电话，比如智能电话。无线装置90可以具有一个或多个匹配网络14a、14b。例如，无线装置90的匹配网络可以包括图1、图2A-2B、图2D、图3、图6A或者图7中的任何图中的匹配网络的特征的任何适当的组合。作为另一示例，在这里讨论的任何功率放大器可以包括在图9的无线装置90中。
图9中示出的示例无线装置90可以表示比如多频带/多模式移动电话之类的多频带和/或多模式装置。举例来说，无线装置90可以根据长期演进(LTE)通信。在该示例中，无线装置可以配置为在由LTE标准定义的一个或多个频带操作。无线装置90可以替代地或者另外地配置为根据一个或多个其他通信标准通信，包括但不限于Wi-Fi标准、3G标准、4G标准或者先进LTE标准中的一个或多个。本公开的功率放大器系统可以在例如实现前述示例通信标准的任何组合的移动装置内实现。
如图所示，无线装置90可以包括开关模块91、收发器92、天线93、功率放大器12a和12b、控制部件94、计算机可读存储介质95、处理器96和电池97。
收发器92可以产生用于经由天线93传输的RF信号。此外，收发器92可以从天线93接收引入的RF信号。将理解与RF信号的发射和接收相关联的各种功能可以由在图9中集合地表示为收发器92的一个或多个部件实现。例如，单个部件可以配置为提供发射和接收功能两者。在另一示例中，发射和接收功能可以由分开的部件提供。
在图9中，来自收发器92的一个或多个输出信号被示为经由一个或多个传输路径98提供给天线93。在示出的示例中，不同传输路径98可以表示与不同频带(例如，高频带和低频带)和/或不同功率输出相关联的输出路径。传输路径98可以与不同传输模式相关联。图示的传输路径98之一可以是活动的，同时例如一个或多个其他传输路径98是不活动的。其他传输路径98可以与不同功率模式(例如，高功率模式和低功率模式)和/或与不同发射频带相关联的路径相关联。传输路径98可以包括一个或多个功率放大器12a和12b以帮助将具有相对低功率的RF信号升压到适于传输的较高功率。功率放大器12a和12b可以包括上面讨论的功率放大器12。虽然图9图示使用两个传输路径98的配置，但是无线装置90可以适于包括更多或者更少的传输路径98。
在图9中，来自天线93的一个或多个已检测的信号被描绘为经由一个或多个接收路径99提供给收发器92。在示出的示例中，不同接收路径99可以表示与不同信号模式和/或不同接收频段相关联的路径。虽然图9图示使用四个接收路径99的配置，但是无线装置90可以适于包括更多或者更少的接收路径99。
为促进接收和/或发射路径之间的切换，可以包括天线开关模块91且天线开关模块91可用于将天线93选择性地电连接到所选的发射或者接收路径。因此，天线开关模块91可以提供与无线装置90的操作相关联的多个切换功能。天线开关模块91可以包括配置为提供与例如不同频带之间的切换、不同模式之间的切换、发射和接收模式之间的切换，或者其任何组合相关联的功能的多掷开关。
图9图示在某些实施例中，可以提供控制部件94以用于控制与天线开关模块91和/或一个或多个其他操作部件的操作相关联的各种控制功能。例如，控制部件94可以帮助提供控制信号到天线开关模块91从而选择特定的发射或者接收路径。
在某些实施例中，处理器95可以配置为促进无线装置90上各种处理的实现。处理器95例如可以是通用处理器或者专用处理器。在某些实现中，无线装置90可以包括可以存储计算机程序指令的非瞬时计算机可读介质96，比如存储器，计算机程序指令可以提供给处理器90和由处理器90执行。
电池97可以是用于在例如包括锂离子电池的无线装置90中使用的任何适当的电池。电池可以将电源电压提供给多芯片模块，比如包括一个或多个功率放大器12a/12b和/或一个或多个匹配网络14a/14b的多芯片模块。
上面描述的某些实施例提供关于功率放大器和/或移动装置的示例。但是，实施例的原理和优点可以用于可能受益于在这里描述的任何电路的任何其他系统或者设备。在这里的教导可应用于各种功率放大器系统，包括具有多个功率放大器的系统，例如包括多频带和/或多模式功率放大器系统。在这里讨论的功率放大器晶体管例如可以是砷化镓(GaAs)、CMOS、或者硅锗(SiGe)晶体管。在这里讨论的功率放大器可以由场效应晶体管和/或双极性晶体管(比如异质结双极晶体管)实现。
本公开的各方面可以在各种电子装置中实现。电子装置的示例可以包括，但不限于消费电子产品、消费电子产品的部分、电子测试设备、蜂窝通信基础设施，比如基站等。电子装置的示例可以包括但不限于比如智能电话的移动电话、电话机、电视、计算机监视器、计算机、调制解调器、手持计算机、膝上型计算机、平板计算机、个人数字助理(PDA)、微波炉、冰箱、比如汽车电子系统的车辆电子系统、立体声系统、DVD播放器、CD播放器、比如MP3播放器的数字音乐播放器、收音机、摄录一体机、相机、数码相机、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣机/烘干机、复印机、传真机、扫描仪、多功能外部装置、腕表、时钟，等等。另外，电子装置可以包括半成品。
除非上下文清楚地以别的方式要求，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”等被解释为包括的意义，而不是排它或者穷尽的意义；也就是，以“包括，但不限于”的意义。如在这里通常使用的术语“耦合”指的是两个或更多元件可以直接连接，或者通过一个或多个中间元件的方式连接。同样地，如在这里通常使用的术语"连接"指的是两个或更多元件可以直接连接，或者通过一个或多个中间元件的方式连接。另外，术语“在这里”、“以上”、“以下”和类似的含义的术语当在本申请中使用时应该是指总体上的本申请而并非本申请的任何特定的部分。在上下文允许的情况下，使用单数或者复数的以上具体实施方式中的术语也可以分别包括复数或者单数。在涉及两个或更多项的列表时的术语“或”，该术语覆盖该术语的以下所有解释：列表中的任何项，列表中的所有项，和列表中的项的任何组合。
此外，在这里使用的有条件语言，比如，“可以”、“能够”、“也许”、“或许”、“例如”、“举例来说”、“比如”等，除非以别的方式特别地陈述，或者以其他方式在使用的上下文内理解，通常意在表示某些实施例包括，而同时其他实施例不包括某些特征、元件和/或状态。因此，这种有条件语言通常不意在暗示对于一个或多个实施例以任何方式需要特征、元件和/或状态、或者一个或多个实施例必须包括用于在有或者没有作者输入或者提示的情况下决定是否包括或者要在任何特定的实施例中执行这些特征、元件和/或状态的逻辑。
虽然已经描述了某些实施例，但是这些实施例已经仅通过示例的方式呈现，而不意在限制本公开的范围。实际上，在这里描述的新颖的设备、方法和系统可以具体表现为各种其他形式；此外，可以做出以在这里描述的方法和系统的形式的各种省略、替换和改变而不脱离本公开的精神。例如，虽然块以给定布置呈现，但是替代实施例可以以不同部件和/或电路拓扑执行类似的功能，且可以删除、移动、添加、细分、组合和/或修改某些块。这些块中的每一个可以以各种不同的方式实现。上面描述的各种实施例的元件和动作的任何适当的组合可以被组合以提供另外的实施例。附随的权利要求和它们的等效物意在覆盖这种将落入本公开的范围和精神内的形式或者修改。

Claims (21)

1.一种具有集成无源器件的模块，所述模块包括：
封装基底；
封装基底上的晶元，所述晶元包含集成电容器、变压器、耦接到所述变压器的配置为接收电源电压的端子的第二集成电容器、以及提供到所述集成电容器的电连接的触点；
封装基底的导电迹线，所述导电迹线在晶元的触点和地电位之间的电路径中，所述导电迹线和所述变压器和所述集成电容器包含在配置为接收射频信号的匹配网络中，并且所述集成电容器的电容和所述导电迹线的电感一起配置为在射频信号的谐频处提供频率陷波；以及
封装基底的第二导电迹线，所述第二导电迹线与所述第二集成电容器串联地布置。
2.如权利要求1所述的模块，其中，所述封装基底包含分层且所述导电迹线在所述分层中。
3.如权利要求1所述的模块，还包括第三导电迹线和所述晶元的第三集成电容器，所述第三导电迹线和所述晶元的第三集成电容器一起配置为在射频信号的不同谐频处提供另一频率陷波。
4.如权利要求1所述的模块，其中，所述导电迹线的电感对应于所述导电迹线的长度。
5.如权利要求1所述的模块，还包括所述封装基底上的功率放大器晶元，所述功率放大器晶元包含功率放大器，所述功率放大器配置为将射频信号提供到所述匹配网络。
6.如权利要求1所述的模块，其中，所述晶元的触点是凸点垫，且所述晶元是安装在封装基底上的倒装晶片。
7.如权利要求6所述的模块，其中，所述导电迹线的至少一部分设置在所述晶元的覆盖区以下。
8.如权利要求1所述的模块，其中，所述导电迹线具有至少100微米的长度。
9.如权利要求1所述的模块，其中，所述导电迹线在平面图上实质上是螺旋形状。
10.如权利要求1所述的模块，其中，所述晶元是硅晶元。
11.如权利要求1所述的模块，其中，所述导电迹线包含铜。
12.一种具有集成无源器件的模块，所述模块包括：
封装基底；
封装基底上的晶元，所述晶元包含变压器、包含集成电容器的电容器、以及提供到所述集成电容器的电连接的触点；
导电迹线，所述导电迹线包含封装基底的导电迹线，所述电容器配置为与所述导电迹线和所述变压器的次级线圈的剩余电感谐振以创建椭圆滤波器，所述导电迹线在晶元的触点和地电位之间的电路径中，所述集成电容器的电容和所述导电迹线的电感一起配置为在射频信号的谐频处提供频率陷波，并且所述导电迹线、所述变压器和所述集成电容器包含在配置为接收射频信号的匹配网络中。
13.如权利要求12所述的模块，其中，所述导电迹线包含封装基底的第二导电迹线和封装基底的第三导电迹线，并且所述电容器包含与所述第二导电迹线串联的第二集成电容器和与所述第三导电迹线串联的第三集成电容器。
14.如权利要求12所述的模块，其中，所述电容器包含第二集成电容器，所述第二集成电容器耦接到所述变压器的配置为接收电源电压的端子。
15.一种功率放大器系统，包括：
层压基底上的第一晶元，所述第一晶元包含配置为接收射频输入信号和提供放大的射频信号的功率放大器；
层压基底上的第二晶元，所述第二晶元配置为接收放大的射频信号，所述第二晶元包含集成电容器、连接到所述功率放大器的输出的变压器、以及耦接到所述变压器的配置为接收所述第二晶元的电源电压的端子的第二集成电容器；
层压基底的导电迹线，所述导电迹线在所述集成电容器和地电位之间的电路径中，所述导电迹线的阻抗配置为在放大的射频信号的谐频处使所述集成电容器谐振；以及
层压基底的第二导电迹线，所述第二导电迹线与所述第二集成电容器串联地布置。
16.如权利要求15所述的功率放大器系统，其中，所述导电迹线在平面图上实质上是螺旋形状。
17.如权利要求15所述的功率放大器系统，其中，所述导电迹线的长度为至少100微米，并且所述导电迹线的阻抗对应于所述导电迹线的长度。
18.如权利要求15所述的功率放大器系统，其中，所述变压器、所述集成电容器、以及所述导电迹线包含在匹配网络中，所述匹配网络配置为提供阻抗变换和椭圆滤波器。
19.如权利要求15所述的功率放大器系统，还包括层压基底的第三导电迹线，所述第二晶元还包含第三集成电容器，所述第三导电迹线的电感配置为相比于射频信号的所述谐频而在射频信号的不同谐频下使所述第三集成电容器谐振。
20.一种移动装置，包括：
多芯片模块，包含(i)层压基底上的功率放大器晶元，所述功率放大器晶元包含配置为接收射频输入信号和提供放大的射频信号的功率放大器；(ii)层压基底上的集成无源器件晶元，所述集成无源器件晶元包含集成电容器、配置为接收放大的射频信号的变压器、以及耦接到所述变压器的耦接到所述集成无源器件晶元的电源触点的端子的第二集成电容器；(iii)层压基底的导电迹线，所述导电迹线在所述集成电容器和地电位之间串联，所述导电迹线和所述集成电容器一起配置为在放大的射频信号的谐频处提供频率陷波；以及(iv)层压基底的第二导电迹线，所述第二导电迹线与所述第二集成电容器串联；
天线，配置为从集成无源器件晶元接收放大的射频信号的已处理版本；和
电池，配置为将电源电压提供到多芯片模块。
21.如权利要求20所述的移动装置，其中，所述移动装置是蜂窝电话且所述多芯片模块是多频带模块。
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