CN110875748A - 射频滤波器设备和射频模块 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种射频滤波器设备和射频模块，所述射频滤波器设备包括：射频滤波器，各自具有从各自的第一端口延伸的第一环形图案和从各自的第二端口延伸的第二环形图案；覆盖接地层，设置在所述射频滤波器上方或者下方并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分，其中，所述围绕接地层与所述射频滤波器间隔开，使得所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。

Description

射频滤波器设备和射频模块
本申请要求于2018年9月4日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0105441号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种射频滤波器设备和射频模块。
背景技术
移动通信数据流量每年都在快速增长。正在进行技术开发，以在无线网络中实时支持这样的快速增长的数据。例如，诸如物联网(IoT)、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、与社交网络服务(SNS)结合的现场VR/AR、自动驾驶、同步视角(使用超小型相机传输用户视角的实时图像)等需要支持大量数据的发送和接收的通信(例如，5G通信、毫米波通信等)。
因此，近来，已经研究了包括第五代(5G)通信的毫米波(mmWave)通信，并且也正在进行对于用于稳定地实现毫米波通信的射频模块的商业化/标准化的研究。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对所选择的构思进行介绍，并在下面的具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总的方面中，一种射频滤波器设备包括：射频滤波器，各自具有从各自的第一端口延伸的第一环形图案和从各自的第二端口延伸的第二环形图案；覆盖接地层，设置在所述射频滤波器上方和/或所述射频滤波器下方并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分，其中，所述围绕接地层与所述射频滤波器间隔开，使得所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
成对的所述第一环形图案和所述第二环形图案之间的最短距离可短于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离。
从所述第一环形图案中的每个的一部分到所述第一环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离可长于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离，从所述第二环形图案中的每个的一部分到所述第二环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离可长于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离。
所述射频滤波器中的每个的厚度可大于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.2倍并且小于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.4倍。
所述射频滤波器可被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
成对的所述第一环形图案和所述第二环形图案中的至少一部分可具有狭缝对。所述狭缝对中的狭缝可设置在所述第一环形图案和所述第二环形图案中的相应的环形图案中彼此面对的位置处。
所述射频滤波器设备还可包括内部接地层，所述内部接地层设置在所述第一环形图案和所述第二环形图案中的一者的至少一部分的内部。所述第一环形图案和所述第二环形图案中的所述一者与所述内部接地层之间的最短距离可以为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
在另一总的方面中，一种射频滤波器设备包括：射频滤波器，各自具有从各自的第一端口延伸的第一环形图案和从各自的第二端口延伸的第二环形图案；覆盖接地层，设置在所述射频滤波器上方和/或所述射频滤波器下方并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分，其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
从所述第一环形图案中的每个的一部分到所述第一环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离可长于所述射频滤波器中的所述相邻的射频滤波器之间的最短距离，从所述第二环形图案中的每个的一部分到所述第二环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离可长于所述射频滤波器中的所述相邻的射频滤波器之间的最短距离。
所述射频滤波器中的每个的厚度可大于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.2倍并且小于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.4倍。
在另一总的方面中，一种射频模块包括：集成电路(IC)；天线层，包括分别电连接到所述IC的贴片天线；射频滤波器，各自电连接到所述贴片天线中的相应的贴片天线并且设置在所述IC和所述天线层之间；围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间和/或所述射频滤波器和所述IC之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，其中，所述围绕接地层被设置为使得所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
所述射频滤波器可被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
所述射频模块还可包括屏蔽过孔，所述屏蔽过孔被设置为使所述覆盖接地层和所述围绕接地层彼此电连接并且沿着所述围绕接地层的内边界布置。
所述覆盖接地层可包括：第一覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述IC之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，以及第二覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分。
所述射频模块还可包括芯构件，所述芯构件设置在所述第二覆盖接地层下方并且被配置为使基础信号通过。所述IC可被配置为通过所述芯构件接收所述基础信号并且将射频信号发送到所述贴片天线，所述射频信号的频率高于所述基础信号的频率。
所述射频信号可具有大于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频。
在另一总的方面，一种射频模块包括：集成电路(IC)；天线层，包括分别电连接到所述IC的贴片天线；射频滤波器，各自电连接到所述贴片天线中的相应的贴片天线并且设置在所述IC和所述天线层之间；围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间和/或所述射频滤波器和所述IC之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
所述射频模块还可包括屏蔽过孔，所述屏蔽过孔设置为使所述覆盖接地层和所述围绕接地层彼此电连接，并且沿着所述围绕接地层的内边界布置。
所述射频模块还可包括芯构件，所述芯构件设置在所述围绕接地层下方并且被配置为使基础信号通过。所述IC可被配置为通过所述芯构件接收所述基础信号并且将射频信号发送到贴片天线，所述射频信号的频率高于所述基础信号的频率。
所述射频信号可具有高于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频。
通过以下具体实施方式、附图和权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1A是示出根据实施例的射频滤波器设备的平面图。
图1B是示出根据实施例的图1A的射频滤波器设备的侧视图。
图1C是示出根据实施例的图1A和图1B的射频滤波器设备的电路图。
图2A是示出根据实施例的射频滤波器设备的平面图。
图2B是示出根据实施例的图2A的射频滤波器设备的电路图。
图3是示出根据实施例的射频滤波器设备的透视图。
图4是示出根据实施例的射频滤波器设备的围绕接地层的形式的平面图。
图5是示出根据实施例的其上布置有射频滤波器设备的滤波器层的平面图。
图6是示出根据实施例的射频模块的透视图。
图7是示出根据实施例的图6的射频模块的侧视图。
图8A和图8B是示出根据实施例的电子装置中的射频滤波器设备和射频模块的布局的平面图。
在所有的附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明及便利起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种变化、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作顺序仅仅是示例，其并不局限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略对于本领域已知的特征的描述。
这里所描述的特征可以以不同的形式实现，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切的说，已经提供这里所描述的示例仅仅为示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实现这里所描述的方法、设备和/或系统的很多可行的方式中的一些可行方式。
这里，注意的是，关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，但所有的示例和实施例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板的元件被描述为“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“位于”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于两者之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接位于”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于两者之间的其他元件。
如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个以及任意两个或更多个的任意组合。
尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因而，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，这里可使用诸如“上方”、“上面”、“下方”以及“下面”的空间相对术语，以描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这些空间相对术语意图除了包含附图中所描绘的方位以外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则描述为相对于另一元件位于“上方”或“上面”的元件于是将相对于另一元件位于“下方”或“下面”。因而，术语“上方”根据装置的空间方位包括上方和下方两种方位。装置也可以以其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且将对这里使用的空间相对术语做出相应解释。
这里使用的术语仅用于描述各种示例且不用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，可发生如附图中所示的形状的变型。因而，这里所描述的示例不局限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间所发生的形状的变化。
这里所描述的示例的特征可以以在理解本申请的公开内容后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种构造，但是在理解本申请的公开内容后将是显而易见的其他构造是可行的。
以下描述引用第一最短距离L1至第六最短距离L6。与相应的最短距离L1至L6相关的序号描述符“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”不指示相对于其他距离的长度或短小。代替地，与相应的最短距离L1至L6相关的序号描述符“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”和“第六”仅作为独有的标识符而被提供以将各个最短距离L1至L6彼此区分开。
图1A是示出根据实施例的射频滤波器设备的平面图(在Z方向上的视角)。图1B是示出根据实施例的图1A的射频滤波器设备的侧视图(在X方向上的视角)。
参照图1A和图1B，射频滤波器设备可包括第一射频滤波器F1至第n射频滤波器Fn、第一覆盖接地层242和围绕接地层150。在这里的描述中，n被定义为2或更大的自然数，并且在图1A和图1B中，为了说明的清楚起见，假设了n为2的情况。
射频滤波器F1可具有从第一端口111a延伸的第一环形图案112a和从第二端口121a延伸的第二环形图案122a，射频滤波器F2可具有从第一端口111b延伸的第一环形图案112b和从第二端口121b延伸的第二环形图案122b。
第一端口111a(例如，图1C中的port1)和第二端口121a(例如，图1C中的port2)中的一者以及第一端口111b和第二端口121b中的一者可从过孔接收射频信号，并且第一端口111a和第二端口121a中的另一者以及第一端口111b和第二端口121b中的另一者可将射频信号发送到另一过孔。例如，第一端口111a和111b可从相应的过孔接收射频信号，并且第二端口121a和121b可将射频信号发送到另一相应的过孔。可选地，第二端口121a和121b可从相应的过孔接收射频信号，并且第一端口111a和111b可将射频信号发送到另一相应的过孔。另外，第一端口111a和111b以及第二端口121a和121b可设置为与围绕接地层150间隔开。
第一环形图案112a和112b以及第二环形图案122a和122b可分别电连接到第一端口111a和111b以及第二端口121a和121b，并且可设置在第一端口111a和111b与第二端口121a和121b之间。
由于第一环形图案112a和112b以及第二环形图案122a和122b可根据环形具有电感和电容，因此可提供与电感和电容的组合相对应的多个谐振频率。多个谐振频率之间的差频可与射频滤波器F1和F2的带宽相对应。
射频滤波器F1和F2会容易受到邻近的电磁噪声的影响。
第一覆盖接地层242可设置在射频滤波器F1和F2的下方，并且可设置为覆盖射频滤波器F1和F2中的每个的至少一部分。因此，射频滤波器F1和F2可从下面的电磁噪声源(例如，IC、PMIC、外部噪声等)电磁屏蔽。
第二覆盖接地层241可设置在射频滤波器F1和F2上并且可设置为覆盖射频滤波器F1和F2中的每个的至少一部分。因此，射频滤波器F1和F2可从上面的电磁噪声源(例如，贴片天线、外部噪声等)电磁屏蔽。
围绕接地层150可设置为沿着射频滤波器F1和F2的外边界围绕射频滤波器F1和F2中的每个的至少一部分。因此，射频滤波器F1和F2可在侧向方向上从电磁噪声源(例如，偶极天线、芯片天线、外部噪声等)电磁屏蔽。
例如，围绕接地层150可设置为围绕射频滤波器F1和F2的全部(如图1A中所示)，并且也可根据设计目的设置为围绕射频滤波器F1和F2的部分(如图5中所示)。
另外，围绕接地层150可设置为将射频滤波器F1和F2(如图1A中所示)一同围绕，并且也可根据设计目的设置为分别围绕射频滤波器F1和F2(如图4中所示)。
当第一覆盖接地层242、第二覆盖接地层241和围绕接地层150设置为太靠近射频滤波器F1和F2时，第一覆盖接地层242、第二覆盖接地层241和围绕接地层150会向射频滤波器F1和F2提供寄生电容。寄生电容会引起射频滤波器F1和F2的性能(例如，插入损耗、隔离等)的劣化。
与从第一覆盖接地层242和第二覆盖接地层241到射频滤波器F1和F2的最短距离相比，从围绕接地层150到射频滤波器F1和F2的最短距离可相对容易调节。
[表1]
距离[μm] IL[dB]
150 1.16
100 1.16
80 1.16
50 1.18
30 1.32
表1示出了当射频滤波器F1和F2与第一覆盖接地层242之间的第一最短距离L1为50μm时，射频滤波器F1和F2的根据射频滤波器F1和F2与围绕接地层150之间的第二最短距离L2的插入损耗IL。插入损耗IL可被定义为第一端口111a和111b与第二端口121a和121b之间的S参数谱中的峰值。
参照表1，当第二最短距离L2为80μm或更大时，射频滤波器F1和F2的插入损耗IL可具有基本上独立于第二最短距离L2的变化的特性，并且当第二最短距离L2为80μm或更小时，射频滤波器F1和F2可具有插入损耗IL随着第二最短距离L2变短而增大的特性。
因此，围绕接地层150可设置为与射频滤波器F1和F2间隔开，使得第二最短距离L2为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍。
由于围绕接地层150设置为较靠近射频滤波器F1和F2，因此可降低电磁噪声对射频滤波器F1和F2的影响。也就是说，由于围绕接地层150可设置为在保持第二最短距离L2为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍的条件的同时靠近射频滤波器F1和F2，因此射频滤波器设备可降低电磁噪声的影响并且可减小插入损耗。
另外，射频滤波器F1和F2的集成区域可被设计为使得第二最短距离L2为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍。也就是说，由于射频滤波器F1和F2可在保持第二最短距离L2为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍的条件的同时有效地使用集成区域，因此射频滤波器设备可在使射频滤波器的性能和/或尺寸最优化的同时减小插入损耗。
在射频滤波器F1和F2之间的间隔距离太短的情况下，射频滤波器F1和F2可向彼此提供寄生电容，以引起电磁干扰。
在射频滤波器F1和F2之间的间隔距离太长的情况下，射频滤波器F1和F2的集成区域可能太大。
[表2]
距离[μm] IL[dB] 隔离[dB]
430 1.15 64
300 1.15 68
240 1.14 54
150 1.15 47
100 1.15 35
50 1.18 23
28 1.24 19
15 1.67 13
表2示出了当射频滤波器F1和F2与第一覆盖接地层242之间的第一最短距离L1为50μm时，射频滤波器F1和F2的根据射频滤波器F1和F2之间的第三最短距离L3的插入损耗IL和隔离。隔离可被定义为处于与插入损耗IL的频率相同的频率的射频滤波器F1和F2之间的S参数值。
参照表2，射频滤波器F1和F2的隔离可具有如下特性：当第三最短距离L3为300μm或更大时，即使在第三最短距离L3增大时，隔离仍基本上不增大，并且当第三最短距离L3为300μm或更小时，隔离随着第三最短距离L3变短而劣化。
因此，射频滤波器F1和F2可设置为彼此间隔开，使得第三最短距离L3为第一最短距离L1的6倍或更多倍。
因此，射频滤波器设备可在改善射频滤波器F1和F2之间的隔离的同时改善射频滤波器F1和F2的集成度。
第一最短距离L1可根据射频滤波器F1和F2的竖直方向厚度T而改变。竖直方向厚度T可大于或等于第一最短距离L1的0.2倍并且小于或等于第一最短距离L1的0.4倍。在竖直方向厚度T小于第一最短距离L1的0.2倍的情况下，由于会增大射频滤波器F1和F2的电阻值，因此会增大射频滤波器F1和F2的插入损耗。在竖直方向厚度T超过第一最短距离L1的0.4倍的情况下，由于第一最短距离L1的根据制造工艺的偏差会是大的，因此会降低射频滤波器F1和F2的可靠性。
成对的第一环形图案112a和第二环形图案122a之间的第四最短距离L4以及成对的第一环形图案112b和第二环形图案122b之间的第四最短距离L4可短于第二最短距离L2。因此，由于射频信号可更容易穿过第一环形图案112a和112b与第二环形图案122a和122b之间，因此可减小射频滤波器F1和F2的插入损耗。
从第一环形图案112a和112b与第二环形图案122a和112b中的每个的一部分分别到第一环形图案112a和112b与第二环形图案122a和122b中的每个的与所述一部分相对的另一部分的第五最短距离L5可长于第二最短距离L2和/或第三最短距离L3。因此，由于第一环形图案112a和112b以及第二环形图案122a和122b可提供较大的电感，因此可易于将射频滤波器F1和F2的谐振频率调谐到射频信号的频率。
另外，射频滤波器设备还可包括一个或更多个内部接地层119和129，一个或更多个内部接地层119和129分别设置在第一环形图案112a和112b的至少部分的内部以及第二环形图案122a和122b的至少部分的内部。一个或更多个内部接地层119和129可根据第一环形图案112a和112b的环形形状以及第二环形图案122a和122b的环形形状改善电感和电容的可靠性(例如，根据制造工艺的偏差)。
分别围绕一个或更多个内部接地层119和129的环形图案112a/112b以及环形图案122a/122b与相应的内部接地层119和129之间的第六最短距离L6可以为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍。也就是说，由于内部接地层119和129可按照与围绕接地层150的原理类似的原理电磁地作用，因此内部接地层119和129可设置为使得第六最短距离L6为第一最短距离L1的8/5倍或更多倍，从而减小寄生电容。
n对的第一环形图案112a和第二环形图案122a与第一环形图案112b和第二环形图案122b中的至少一些可分别具有一对狭缝113a和123a以及一对狭缝113b和123b，并且狭缝对中的狭缝可设置在相应的环形图案中的彼此面对的位置处。因此，狭缝对113a和123a以及狭缝对113b和123b可根据第一环形图案112a和112b的环形形状以及第二环形图案122a和122b的环形形状改善电感和电容的可靠性(例如，根据工艺的偏差)。
另外，射频滤波器设备还可包括屏蔽过孔245，屏蔽过孔245被设置为使第一覆盖接地层242和围绕接地层150彼此电连接并且沿着围绕接地层150的内边界布置。因此，可进一步降低作用于射频滤波器设备的电磁噪声。
第一覆盖接地层242和第二覆盖接地层241之间的间隔间距B可以为第一最短距离L1的两倍和竖直方向厚度T的总和。也就是说，第二覆盖接地层241和射频滤波器F之间的最短距离可与第一最短距离L1相同。
射频滤波器F的图案宽度W可根据谐振频率的设计而改变。
另外，第一环形图案112a和112b与第二环形图案122a和122b可彼此对称，但也可根据谐振频率的设计而彼此不对称。
图1C是示出根据实施例的图1A和图1B的射频滤波器设备的电路图。
参照图1C，射频滤波器设备的谐振频率可基于第一环形图案112a和112b的电感I11和I13、第二环形图案122a和122b的电感I21和I23、第一环形图案112a和112b的电容C4、第二环形图案122a和122b的电容C5、第一环形图案112a和第二环形图案122a之间的电容C2以及第一环形图案112b和第二环形图案122b之间的电容C3而被确定。
射频滤波器设备可减小第一环形图案112a和112b与围绕接地层150之间的寄生电容C11以及第二环形图案122a和122b与围绕接地层150之间的寄生电容C21，从而改善插入损耗并且将射频滤波器设备小型化。
射频滤波器设备可减小第二射频滤波器F2与第一端口111a及第一环形图案112a之间的寄生电容C13以及第二射频滤波器F2与第二端口121a及第二环形图案122a之间的寄生电容C23，从而减小隔离并且将射频滤波器设备小型化。
射频滤波器设备的谐振频率可易于调谐至具有大于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频的射频信号的频率。
图2A是示出根据实施例的射频滤波器设备的平面图。图2B是示出图2A的射频滤波器设备的电路图。
参照图2A，射频滤波器设备可具有省略了图1A至图1C中示出的狭缝对113a和123a与狭缝对113b和123b和/或内部接地层119和129的结构。
参照图2B，根据狭缝对和/或内部接地层的省略，通过第一环形图案112a和112b以及第二环形图案122a和122b提供的电容可被整体地模型化为单个电容C1。也就是说，可根据谐振频率的设计确定是否省略狭缝对和/或内部接地层119和129。
图3是示出根据实施例的射频滤波器设备的透视图。
参照图3，射频滤波器F1和F2中的每个的一些端口可分别连接到上过孔162和164，并且剩余的端口可连接到下过孔161和163。
第一覆盖接地层242可具有下过孔161和163分别穿过其的通孔，第二覆盖接地层241可具有上过孔162和164分别穿过其的通孔。
图4是示出根据实施例的射频滤波器设备的围绕接地层150n的形式的平面图。
参照图4，围绕接地层150n可设置为围绕射频滤波器Fn中的每个。在图4中，n假设为20。然而，n可以为2或更大的任意自然数。
图5是示出根据实施例的其上布置有射频滤波器设备的滤波器层的示图。
参照图5，滤波器层可包括射频滤波器101、103、105和107以及围绕接地层151、152、153和154。在图5中，射频滤波器的数量假设为4。然而，射频滤波器的数量可以为大于或等于2的任意自然数。
射频滤波器101、103、105和107中的每个的环形图案的数量可以为两个，但可以为多于两个。
围绕接地层151、152、153和154的数量可以为多个，并且围绕接地层151、152、153和154中的每个可设置为围绕射频滤波器101、103、105和107中的每个的一部分，可根据设计按照与图1A中示出的围绕接地层150类似的方式设置为一同围绕射频滤波器101、103、105和107的全部，并且可根据设计按照与图4中示出的围绕接地层150n类似的方式设置为围绕射频滤波器101、103、105和107中的每个。
下过孔161、163、165和167可分别电连接到射频滤波器101、103、105和107中的每个的第一端口，并且可设置在滤波器层的中央区域上。
上过孔162、164、166和168可分别电连接到射频滤波器101、103、105和107中的每个的第二端口，并且可设置在滤波器层的边缘区域上。
图6是示出根据实施例的射频模块的透视图。
参照图6，射频模块可包括IC 230、天线层210以及射频滤波器101、103、105和107。在图6中，假设射频滤波器的数量为4。然而，射频滤波器的数量可以为大于或等于2的任意自然数。
天线层210可包括分别电连接到IC 230的贴片天线211、213、215和217。
射频滤波器101、103、105和107中的每个可电连接到贴片天线211、213、215和217中的相应的贴片天线，并且可设置在IC 230和天线层210之间。
另外，射频模块还可包括围绕接地层(例如，图1A中示出的围绕接地层150)，围绕接地层设置为沿着射频滤波器101、103、105和107的外边界围绕射频滤波器101、103、105和107中的每个的至少一部分。由于围绕接地层可按照与图1A至图5中示出的围绕接地层相同的方式实现，因此图6中没有示出围绕接地层。
图7是示出根据实施例的图6的射频模块的侧视图。
参照图7，射频模块还可包括第一覆盖接地层242、第二覆盖接地层241、无源组件250和芯构件260中的至少部分。
第一覆盖接地层242可设置在射频滤波器101、103、105和107与IC 230之间，并且可设置为从下方覆盖射频滤波器101、103、105和107中的每个的至少一部分。
第二覆盖接地层241可设置在射频滤波器101、103、105和107与天线层210之间，并且可设置为从上方覆盖射频滤波器101、103、105和107中的每个的至少一部分。
包括在滤波器层220中的围绕接地层可设置为使得射频滤波器101、103、105和107与围绕接地层之间的第二最短距离L2(见图1A)为射频滤波器101、103、105和107与第一覆盖接地层242或第二覆盖接地层241之间的第一最短距离L1(见图1B)的8/5倍或更多倍。
另外，射频滤波器101和105之间的第三最短距离L3(见图1A)以及射频滤波器103和107之间的第三最短距离L3(见图1A)可以为第一最短距离L1的6倍或更多倍。
无源组件250可设置在射频模块的下表面上并且可电连接到IC 230以提供阻抗。例如，无源组件250可包括电容器(例如，多层陶瓷电容器(MLCC))、电感器和片式电阻器中的至少一部分。无源组件250的至少部分和IC 230的至少部分可被包封剂(例如，光可成像包封剂(PIE)、ABF(Ajinomoto build-up film)或者环氧塑封料(EMC))包封。
芯构件260可被构造为使基础信号通过。例如，芯构件260可包括基础信号通过其的芯过孔，并且可包括电连接到芯过孔并且连接到外部组件的电结构(例如，焊球、引脚和焊盘)。
IC 230可执行频率转换、放大、滤波、相位控制和电力生成中的至少一些，从而生成转换的射频信号。
另外，IC 230可通过芯构件260接收基础信号并且可将具有高于基础信号的频率的频率的射频信号发送到贴片天线211和213。基础信号可以为中频(IF)信号或者基带信号并且可具有低于射频信号的频率(例如，24GHz、28GHz、36GHz、39GHz和60GHz)的频率(例如，2GHz、5GHz、10GHz等)。
射频信号可具有大于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频。
图8A和图8B是示出根据实施例的电子装置中的射频滤波器设备和射频模块的布局的平面图。
参照图8A，包括贴片天线图案1110g和绝缘层1140g的射频模块100g可在电子装置700g的组板600g上设置为与电子装置700g的侧边界相邻。
电子装置700g可以为智能电话、个人数字助理、数码摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监控器、平板电脑、膝上型计算机、上网本、电视机、视频游戏机、智能手表、汽车组件等，但不限于这些示例。
通信模块610g和基带电路620g还可设置在组板600g上。射频模块100g可通过同轴电缆630g电连接到通信模块610g和/或基带电路620g。
通信模块610g可包括诸如易失性存储器(例如，DRAM)、非易失性存储器(例如，ROM)、闪存等的存储器芯片、诸如中央处理器(例如，CPU)、图形处理器(例如，GPU)、数字信号处理器、密码处理器、微处理器、微控制器等的应用处理器芯片、诸如模数转换器、专用IC(ASIC)等的逻辑芯片中的至少一部分，以执行数字信号处理。
基带电路620g可通过执行模数转换以及模拟信号放大、滤波和频率转换，以生成基础信号。从基带电路620g输出或者输入到基带电路620g的基础信号可通过电缆传输到射频模块100g。
例如，可通过电连接结构、芯过孔和布线将基础信号传输到IC。IC可将基础信号转换为毫米波(mmWave)频带的射频信号。
参照图8B，各自包括贴片天线图案1110h和绝缘层1140h的射频模块100h可在电子装置700h的组板600h上分别设置为与电子装置700h的一个侧表面的边界和电子装置700h的另一侧表面的边界相邻。通信模块610h和基带电路620h还可设置在组板600h上。射频模块100h可通过同轴电缆630h电连接到通信模块610h和/或基带电路620h。
这里公开的环形图案、端口、过孔、贴片天线和接地层可包括金属材料(例如，诸如铜(Cu)、铝(Al)、银(Ag)、锡(Sn)、金(Au)、镍(Ni)、铅(Pb)、钛(Ti)或它们的合金的导电材料)，并且可通过诸如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溅射、减成、加成、半加成工艺(SAP)、改性的半加成工艺(MSAP)等的镀覆方法形成，但不限于这些示例。
绝缘层(例如，绝缘层1140g或1140h)可填充在这里公开的环形图案、端口、过孔、贴片天线和接地层之间的空间的至少一部分中。例如，绝缘层可利用FR4、液晶聚合物(LCP)、低温共烧陶瓷(LTCC)、诸如环氧树脂的热固性树脂、诸如聚酰亚胺树脂的热塑性树脂、热固性树脂或热塑性树脂与无机填料一起浸在诸如玻璃纤维的芯材料(或玻璃布，或玻璃织物)中的树脂(例如，半固化片、ABF(Ajinomoto Build up Film)、FR-4、双马来酰亚胺三嗪(BT))、光可成像介电(PID)树脂、普通覆铜层压板(CCL)或者基于绝缘材料的玻璃或陶瓷形成。
这里公开的RF信号可具有根据如下协议的格式：无线保真(Wi-Fi)(电气与电子工程师协会(IEEE)802.11族等)、全球微波接入互操作性(WiMAX)(IEEE 802.16族等)、IEEE802.20、长期演进(LTE)、演进数据最优化(Ev-DO)、高速分组接入+(HSPA+)、高速下行链路分组接入+(HSDPA+)、高速上行链路分组接入+(HSUPA+)、增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动通信系统(GSM)、全球定位系统(GPS)、通用分组无线业务(GPRS)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、数字增强型无绳电信(DECT)、蓝牙、3G协议、4G协议和5G协议以及在上述协议之后指定的任意其他无线协议和有线协议，但不限于这些示例。
如上面所阐述的，根据这里公开的实施例，射频滤波器设备和射频模块可在基本上防止射频滤波器的性能(例如，插入损耗、隔离、电磁噪声特性等)上的劣化的同时将多个射频滤波器集成在预定区域中。
执行本申请中描述的操作的图8A和图8B中的通信模块610g和610h通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行本申请中描述的由硬件组件执行的操作。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当情况下包括控制器、传感器、发生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器和被配置为执行本申请中描述的操作的任意其他电子组件。在其他示例中，执行本申请中描述的操作的一个或更多个硬件组件通过计算硬件实现，例如，通过一个或更多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可通过诸如逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器的一个或更多个处理元件或被配置为以定义的方式响应和执行指令以实现期望的结果的任意其他装置或装置的组合实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。通过处理器或计算机实现的硬件组件可执行诸如操作系统(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用的指令或软件，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操作、处理、创建和存储数据。为简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用在本申请中描述的示例的描述中，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或者多种类型的处理元件，或者可包括这两者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现。一个或更多个硬件组件可通过一个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现，并且一个或更多个其他硬件组件可通过一个或更多个其他处理器、或者另一处理器和另一控制器实现。一个或更多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件、或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理配置的任意一种或更多种，不同的处理配置的示例包括单处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理装置、单指令多数据(SIMD)多处理装置、多指令单数据(MISD)多处理装置和多指令多数据(MIMD)多处理装置。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以用于单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的机器或专用计算机。在一个示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码，诸如由编译器生成的机器代码。在另一示例中，指令或软件包括通过一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。可基于公开了用于执行通过如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法的附图中所示的框图和流程图以及说明书中的对应描述使用任意编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并且执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构并且将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供到一个或更多个处理器或计算机使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令的任意其他装置。在一个示例中，指令或软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得通过一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行指令和软件以及任意相关联的数据、数据文件和数据结构。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将明显的是，在不脱离权利要求及它们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。这里所描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或通过其他组件或者它们的等同物替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及它们的等同物限定，在权利要求及它们的等同物的范围内的所有变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (20)

1.一种射频滤波器设备，包括：
射频滤波器，各自具有从各自的第一端口延伸的第一环形图案和从各自的第二端口延伸的第二环形图案；
覆盖接地层，设置在所述射频滤波器上方和/或所述射频滤波器下方并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及
围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分；
其中，所述围绕接地层与所述射频滤波器间隔开，使得所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
2.根据权利要求1所述的射频滤波器设备，其中，成对的所述第一环形图案和所述第二环形图案之间的最短距离短于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离。
3.根据权利要求2所述的射频滤波器设备，其中，从所述第一环形图案中的每个的一部分到所述第一环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离长于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离，从所述第二环形图案中的每个的一部分到所述第二环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离长于所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离。
4.根据权利要求3所述的射频滤波器设备，其中，所述射频滤波器中的每个的厚度大于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.2倍并且小于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.4倍。
5.根据权利要求4所述的射频滤波器设备，其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
6.根据权利要求5所述的射频滤波器设备，其中，成对的所述第一环形图案和所述第二环形图案中的至少一部分具有狭缝对，并且
所述狭缝对中的狭缝设置在所述第一环形图案和所述第二环形图案中的相应的环形图案中彼此面对的位置处。
7.根据权利要求6所述的射频滤波器设备，所述射频滤波器设备还包括内部接地层，所述内部接地层设置在所述第一环形图案和所述第二环形图案中的一者的至少一部分的内部，
其中，所述第一环形图案和所述第二环形图案中的所述一者与所述内部接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
8.一种射频滤波器设备，包括：
射频滤波器，各自具有从各自的第一端口延伸的第一环形图案和从各自的第二端口延伸的第二环形图案；
覆盖接地层，设置在所述射频滤波器上方和/或所述射频滤波器下方并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及
围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分，
其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
9.根据权利要求8所述的射频滤波器设备，其中，从所述第一环形图案中的每个的一部分到所述第一环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离长于所述射频滤波器中的所述相邻的射频滤波器之间的最短距离，从所述第二环形图案中的每个的一部分到所述第二环形图案中的每个的与所述一部分相对的部分的最短距离长于所述射频滤波器中的所述相邻的射频滤波器之间的最短距离。
10.根据权利要求9所述的射频滤波器设备，其中，所述射频滤波器中的每个的厚度大于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.2倍并且小于或等于所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的0.4倍。
11.一种射频模块，包括：
集成电路；
天线层，包括分别电连接到所述集成电路的贴片天线；
射频滤波器，各自电连接到所述贴片天线中的相应的贴片天线并且设置在所述集成电路和所述天线层之间；
围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及
覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间和/或所述射频滤波器和所述集成电路之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，
其中，所述围绕接地层被设置为使得所述射频滤波器和所述围绕接地层之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的8/5倍或更多倍。
12.根据权利要求11所述的射频模块，其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
13.根据权利要求12所述的射频模块，所述射频模块还包括屏蔽过孔，所述屏蔽过孔被设置为使所述覆盖接地层和所述围绕接地层彼此电连接并且沿着所述围绕接地层的内边界布置。
14.根据权利要求13所述的射频模块，其中，所述覆盖接地层包括：
第一覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述集成电路之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，以及
第二覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分。
15.根据权利要求14所述的射频模块，所述射频模块还包括芯构件，所述芯构件设置在所述第二覆盖接地层下方并且被配置为使基础信号通过，
其中，所述集成电路被配置为通过所述芯构件接收所述基础信号并且将射频信号发送到所述贴片天线，所述射频信号的频率高于所述基础信号的频率。
16.根据权利要求15所述的射频模块，其中，所述射频信号具有大于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频。
17.一种射频模块，包括：
集成电路；
天线层，包括分别电连接到所述集成电路的贴片天线；
射频滤波器，各自电连接到所述贴片天线中的相应的贴片天线并且设置在所述集成电路和所述天线层之间；
围绕接地层，设置为沿着所述射频滤波器的外边界围绕所述射频滤波器中的每个的至少一部分；以及
覆盖接地层，设置在所述射频滤波器和所述天线层之间和/或所述射频滤波器和所述集成电路之间，并且设置为覆盖所述射频滤波器中的每个的至少一部分，
其中，所述射频滤波器被设置为使得所述射频滤波器中的相邻的射频滤波器之间的最短距离为所述射频滤波器和所述覆盖接地层之间的最短距离的6倍或更多倍。
18.根据权利要求17所述的射频模块，所述射频模块还包括屏蔽过孔，所述屏蔽过孔设置为使所述覆盖接地层和所述围绕接地层彼此电连接，并且沿着所述围绕接地层的内边界布置。
19.根据权利要求18所述的射频模块，所述射频模块还包括芯构件，所述芯构件设置在所述围绕接地层下方并且被配置为使基础信号通过，
其中，所述集成电路被配置为通过所述芯构件接收所述基础信号并且将射频信号发送到贴片天线，所述射频信号的频率高于所述基础信号的频率。
20.根据权利要求19所述的射频模块，其中，所述射频信号具有高于或等于20GHz并且小于或等于80GHz的基频。
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