CN115133897A - 复合电子组件 - Google Patents
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Abstract
一种复合电子组件包括：多层体，其中多个介电层和多个导体层交替地层叠；第一谐振电路，所述第一谐振电路包括第一线路和第一电容器，所述第一线路由所述导体层中的一个或更多个第一导体层形成，所述第一电容器包括由所述导体层中的多个第二导体层形成的第一电极；以及第二谐振电路，所述第二谐振电路包括第二线路和第二电容器，所述第二线路由所述导体层中的一个或更多个第三导体层形成，所述第二电容器包括由所述第二导体层形成的第二电极，所述第二导体层位于所述一个或更多个第一导体层与所述一个或更多个第三导体层之间。
Description
技术领域
本实施方式的某个方面涉及一种复合电子组件。
背景技术
用于使不期望的干扰波衰减的滤波器或各自包括滤波器的多工器被用在以智能电话等为代表的无线通信终端中。已知存在包括多个谐振电路的滤波器或多工器，每个谐振电路在介电层如例如日本专利申请公开No.2019-79865和国际公开号No.2012/066946和No.2012/077498(分别为专利文献1、2和3)中公开的那样层叠的多层体中具有与电感器和电容器相对应的线路。已知要如例如专利文献2中公开的那样调整介电层中的多条线路的布置以控制谐振电路的线路之间的磁场耦合。已知要如例如专利文献3中公开的那样在不同的介电层中设置多条线路。
发明内容
随着复合电子组件小型化，线路之间的磁场耦合增加。例如，在线路的形状由于复合电子组件的小型化而呈螺旋形状的情况下，线路之间的磁场耦合进一步增加。这使得难以将谐振电路的谐振频率设计为具有期望值。
根据本公开的一个方面，提供了一种复合电子组件，所述复合电子组件包括：多层体，其中多个介电层和多个导体层交替地层叠；第一谐振电路，所述第一谐振电路包括第一线路和第一电容器，所述第一线路由所述导体层中的一个或更多个第一导体层形成，所述第一电容器包括由所述导体层中的多个第二导体层形成的第一电极；以及第二谐振电路，所述第二谐振电路包括第二线路和第二电容器，所述第二线路由所述导体层中的一个或更多个第三导体层形成，所述第二电容器包括由所述第二导体层形成的第二电极，所述第二导体层位于所述一个或更多个第一导体层与所述一个或更多个第三导体层之间。
附图说明
图1是根据第一实施方式的滤波器的电路图；
图2表示第一实施方式中的滤波器的透射特性和反射特性；
图3A和图3B是根据第一实施方式的滤波器的立体图；
图4是根据第一实施方式的滤波器的截面图；
图5是根据第一实施方式的滤波器的分解立体图；
图6是根据第一实施方式的滤波器的分解立体图；
图7A至图7E是根据第一实施方式的滤波器的介电层和导体层的相应平面图；
图8A至图8F是根据第一实施方式的滤波器的介电层和导体层的相应平面图；
图9是根据第二实施方式的三工器的电路图；以及
图10是根据第二实施方式的第一变型的通信模块的电路图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图给出本发明的实施方式的描述。
第一实施方式
将描述带通滤波器(BPF)作为根据第一实施方式的复合电子组件的示例。图1是根据第一实施方式的滤波器的电路图。如图1所例示的，在滤波器100中，并联谐振电路PR1至PR4并联连接在输入端子Tin与输出端子Tout之间。并联谐振电路PR1包括在节点N1与接地端子Tg之间并联连接的线路SL1和电容器C1。并联谐振电路PR2包括在节点N2与接地端子Tg之间并联连接的线路SL2和电容器C2。并联谐振电路PR3包括在节点N3与接地端子Tg之间并联连接的线路SL3和电容器C3。并联谐振电路PR4包括在节点N4与接地端子Tg之间并联连接的线路SL4和电容器C4。
节点N1和N2通过电容器C5连接，并且节点N3和N4通过电容器C6连接。节点N1和N4不通过节点N2和N3而是通过电容器C7和C8连接。线路SL2和SL3通过线路SL5连接。线路SL1至SL5例如是传输线路，诸如但不限于带状线。
图2表示第一实施方式中的滤波器的透射特性和反射特性。如图2所例示的，滤波器100在输入端子Tin与输出端子Tout之间的传输特性S21具有通带Pass和衰减极A1至A4。衰减极A1、A2的频率低于通带Pass的频率，并且衰减极A3、A4的频率高于通带Pass的频率。衰减极A1至A4主要由并联谐振电路PR1至PR4的谐振频率形成。通带Pass中的反射特性S11小，并且除通带Pass以外的带中的反射特性S11大。因此，在输入到输入端子Tin的高频信号当中，通带Pass中的高频信号通过电容器C7和C8与电容器C5和C6以及线路SL5被从输入端子Tin发送到输出端子Tout。具有除通带Pass以外的频率的信号被抑制。
为了将滤波器100的传输特性设计为具有期望特性，对衰减极A1至A4的频率的确定是重要的。然而，如图1所例示的，生成了线路SL1和SL2之间的磁场耦合M1以及线路SL3和SL4之间的磁场耦合M2。这使得难以将衰减极A1至A4设计为具有期望频率。在第一实施方式中，通过减小磁场耦合M1和M2来简化衰减极A1至A4的频率的设置。
图3A和图3B是根据第一实施方式的滤波器的立体图。如图3A和图3B所例示的，滤波器100包括多层体10。多层体10的上表面是在其上设置有方向标识标记18的表面10b。多层体10的下表面是在其上形成有端子14的表面10a。端子14包括输入端子Tin、输出端子Tout和接地端子Tg。多层体10具有大致长方形平行六面体形状。多层体10的层叠方向被定义为Z方向，多层体10的平面图的矩形的长边方向被定义为X方向，并且多层体10的平面图中的矩形的短边方向被定义为Y方向。
图4是根据第一实施方式的滤波器的截面图。如图4所例示的，多层体10包括在Z方向上交替地层叠的介电层11a至11j和导体层12a至12j。设置了穿透介电层11b至11j的通路布线13b至13j。通路布线13b至13j中的每一个电连接导体层12b至12j中的至少两个。导体层12i和12j是形成线路SL1和SL4的第一导体层12x。导体层12d至12h是形成电容器C1至C8的电极的第二导体层12y。导体层12b和12c是形成线路SL2、SL3和SL5的第三导体层12z。
图5和图6是根据第一实施方式的滤波器的分解立体图。在图5和图6中，通路布线13b至13j的连接由虚线指示。图7A至图7E以及图8A至图8F是例示了根据第一实施方式的滤波器的介电层和导体层的相应平面图。图7A至图8E分别是介电层11a至11j的平面图。图8F是如从上方通过介电层11j透明地观察的端子14的平面图。
如图5至图8F所例示的，在介电层11a上形成的导体层12a形成方向标识标记18。位于介电层11b上的导体层12b形成线路SL2a和SL3a。位于介电层11c上的导体层12c形成线路SL2b和SL3b。线路SL2a和SL2b通过通路布线13b电连接以形成线路SL2。线路SL3a和SL3b通过通路布线13b电连接以形成线路SL3。线路SL2a和SL3a中的每一个具有螺旋形状。线路SL2a和SL2b形成三维螺旋形状，并且线路SL3a和SL3b形成三维螺旋形状。导体层12b包括连接线路SL2和SL3的线路SL5。
位于介电层11d上的导体层12d形成电容器C5和C6的相应上电极C5a和C6a。位于介电层11e上的导体层12e形成电容器C5、C6的下电极C5b、C6b，并且形成电容器C2、C3的上电极C2a、C3a。介电层11d以及将介电层11d夹在中间的电极C5a和C5b形成电容器C5，同时介电层11d以及将介电层11d夹在中间的电极C6a和C6b形成电容器C6。
位于介电层11f上的导体层12f形成电容器C2和C3的相应下电极C2b和C3b，并且形成电容器C1和C4的相应上电极C1a和C4a。介电层11e以及将介电层11e夹在中间的电极C2a和C2b形成电容器C2，同时介电层11e以及将介电层11e夹在中间的电极C3a和C3b形成电容器C3。
位于介电层11g上的导体层12g形成电容器C1、C4的下电极C1b和C4b，并且形成电容器C7、C8的相应上电极C7a和C8a。介电层11f以及将介电层11f夹在中间的电极C1a和C1b形成电容器C1，同时介电层11f以及将介电层11f夹在中间的电极C4a和C4b形成电容器C4。
位于介电层11h上的导体层12h形成电容器C7和C8的相应下电极C7b和C8b。介电层11g以及将介电层11g夹在中间的电极C7a和C7b形成电容器C7，同时介电层11g以及将介电层11g夹在中间的电极C8a和C8b形成电容器C8。
位于介电层11i上的导体层12i形成线路SL1a和SL4a。位于介电层11j上的导体层12j形成线路SL1b和SL4b以及接地图案G。线路SL1a和SL1b通过通路布线13i电连接以形成线路SL1。线路SL4a和SL4b通过通路布线13i电连接以形成线路SL4。线路SL1a、SL1b、SL4a和SL4b中的每一条具有螺旋形状。线路SL1a和SL1b形成三维螺旋形状，并且线路SL4a和SL4b形成三维螺旋形状。
输入端子Tin、输出端子Tout和接地端子Tg通过端子14设置在介电层11j下方。接地端子Tg通过通路布线13j电连接到接地图案G。
介电层11a至11j由陶瓷材料组成，并且包含例如Si、Ca、Mg的氧化物(例如，作为透辉石晶体的CaMgSi2O6)作为主要组分。介电层11a至11j的主要组分可以是除Si、Ca和/或Mg的氧化物以外的氧化物。此外，介电层11a至11j可以包含Ti、Zr和Al中的至少一种的氧化物作为绝缘材料。
导体层12a至12j、通路布线13b至13j和端子14的上部由主要由例如Ag、Pd、Pt、Cu、Ni、Au、Au-Pd合金或Ag-Pt合金组成的非镁金属层形成。除了前述金属材料之外，端子14的上部还可以包含诸如但不限于TiO2、ZrO2或Al2O3的非导电材料。端子14的下部由Ni膜和Sn膜形成。
例如，多层体10被如下制造。介电层11a至11j使用例如刮刀法来形成。形成穿透介电层11b至11j的通路布线13b至13j。例如，通过激光照射来形成穿透介电层11a至11j的通路孔。通路布线13b至13j使用刮板法等形成在通路孔中。导体层12a至12j和端子14的上部形成在介电层11a至11j的表面上。使用例如丝网印刷法或转印法来形成导体层12a至12j和端子14的上部。介电层11a至11j被层叠以形成多层体10。使用例如热压缩或粘合剂来层叠介电层11a至11j。在例如700℃或更高下烧制多层体10。这使介电层11a至11j成为烧结坯块。端子14的下部形成在端子14的上部下方。端子14的下部使用例如诸如但不限于滚镀法的电镀法来形成。
模拟
模拟了第一实施方式的滤波器的透射特性和反射特性。模拟条件如下。
多层体10在X方向上的宽度是1.0mm，多层体10在Y方向上的宽度是0.5mm，并且多层体10在Z方向上的高度是0.2mm。
表1列举了介电层11a至11j中的每一个的厚度、电容器C1至C8中的每一个的电容的近似值以及线路SL1至SL5中的每一条的电感的近似值。
表1
图2表示根据第一实施方式的滤波器的透射特性S21和反射特性S11的模拟结果。
在专利文献1至专利文献3中，构成谐振电路的电容器比构成谐振电路的线路更靠近端子。这是为了减小端子接合到的安装板的金属图案与线路之间的干扰。然而，在线路SL1和SL2之间的距离短的情况下，如图1所例示的那样生成磁场耦合M1。在线路SL3和SL4之间的距离短的情况下，生成磁场耦合M2。这使并联谐振电路PR1至PR4的谐振频率变化，从而使得难以将图2中的衰减极A1至A4设计为被设置在期望频率下。
在第一实施方式中，并联谐振电路PR1(第一谐振电路)包括线路SL1(第一线路)和电容器C1(第一电容器)。线路SL1由导体层12i和12j(第一导体层12x)形成，并且电容器C1的电极C1a和C1b(第一电极)由导体层12f和12g(第二导体层12y)形成。并联谐振电路PR2(第二谐振电路)包括线路SL2(第二线路)和电容器C2(第二电容器)。线路SL2由导体层12b、12c(第三导体层12z)形成，并且电容器C2的电极C2a和C2b(第二电极)由导体层12e和12f(第二导体层12y)形成。如图4所例示的，第二导体层12y位于第一导体层12x与第三导体层12z之间。该结构增加了线路SL1和SL2之间的距离，并且允许电容器C1和C2的电极位于线路SL1和SL2之间。因此，减小了线路SL1和SL2之间的磁场耦合M1。因此，并联谐振电路PR1和PR2的谐振频率的设计变得更容易。
并联谐振电路PR3(第三谐振电路)包括线路SL3(第三线路)和电容器C3(第三电容器)。线路SL3由导体层12b和12c(第三导体层12z)形成，并且电容器C3的电极C3a和C3b(第三电极)由导体层12e和12f(第二导体层12y)形成。并联谐振电路PR4(第四谐振电路)包括线路SL4(第四线路)和电容器C4(第四电容器)。线路SL4由导体层12i和12j(第一导体层12x)形成，并且电容器C4的电极C4a和C4b(第四电极)由导体层12f和12g(第二导体层12y)形成。该结构增加了线路SL3和SL4之间的距离，并且允许电容器C3和C4的电极位于线路SL3和SL4之间。因此，减小了线路SL3和SL4之间的磁场耦合M2。因此，并联谐振电路PR3和PR4的谐振频率的设计变得更容易。
如图1所例示的，并联谐振电路PR1至PR4是并联连接在输入端子Tin与输出端子Tout之间的并联谐振电路。这允许图2所例示的衰减极A1至A4由并联谐振电路PR1至PR4的谐振频率形成。由于减小了磁场耦合M1和M2，所以衰减极A1至A4的频率设计变得更容易。
如图1所例示的，谐振电路PR1在谐振电路PR1至PR4当中电学上最靠近输入端子Tin，并且谐振电路PR4在谐振电路PR1至PR4当中电学上最靠近输出端子Tout。因此，第一导体层12x位于多层体10的其上设置有输入端子Tin和输出端子Tout的表面10a与第二导体层12y之间。该结构减小输入端子Tin和并联谐振电路PR1之间的连接距离以及输出端子Tout和并联谐振电路PR4之间的连接距离。电学上远离输入端子Tin和输出端子Tout的并联谐振电路PR2和PR3的Q因数优选地高。由于该结构使线路SL2和SL3变为远离安装板，所以增加了线路SL2和SL3的Q因数，并且能够增加并联谐振电路PR2和PR3的Q因数。
在当从Z方向观察时线路SL1的至少一部分与线路SL2的至少一部分交叠的情况下，线路SL1和SL2很可能被磁场耦合。因此，使得线路SL1的至少一部分与电极C1a、C1b、C2a和C2b中的至少一个的至少一部分交叠，并且使得线路SL2的至少一部分与电极C1a、C1b、C2a和C2b中的至少一个的至少一部分交叠。该结构减小磁场耦合M1。
类似地，在当从Z方向观察时线路SL3的至少一部分和线路SL4的至少一部分交叠的情况下，线路SL3和SL4很可能被磁场耦合。因此，使得线路SL3的至少一部分与电极C3a、C3b、C4a和C4b中的至少一个的至少一部分交叠，并且使得线路SL4的至少一部分与电极C3a、C3b、C4a和C4b中的至少一个的至少一部分交叠。该结构减小磁场耦合M2。
如从Z方向观察的，线路SL1和SL2都不与线路SL3和SL4交叠。由于该结构，线路SL1与线路SL3和SL4中的每一个之间的磁场耦合小，并且线路SL2与线路SL3和SL4中的每一个之间的磁场耦合小。
线路SL1至SL4中的至少一条线路具有螺旋形状。在线路具有螺旋形状的情况下，线路SL1至SL4之间的磁场耦合大。因此，第二导体层12y被优选地布置在第一导体层12x与第三导体层12z之间。除了同一导体层(同一平面)中的螺旋形状之外，螺旋形状还包括螺线形状和由多个导体层形成的螺旋形状。已经描述了线路SL1至SL4中的每一条由多个导体层形成的示例，但是线路SL1至SL4中的每一条可以由一个导体层形成。
已经描述了滤波器具有四个并联谐振电路的示例，但是滤波器可以具有两个、三个或五个或更多个并联谐振电路。
第二实施方式
第二实施方式是包括第一实施方式的滤波器的示例性三工器。图9是根据第二实施方式的三工器的电路图。如图9所例示的，三工器50包括滤波器52、54和56。滤波器52连接在公共端子Ant与端子LB之间，滤波器54连接在公共端子Ant与端子MB之间，并且滤波器56连接在公共端子Ant与端子HB之间。天线58耦合到公共端子Ant。滤波器52是例如低通滤波器LPF或带通滤波器BPF，允许低频带中的高频信号通过，并且抑制具有其它频率的信号。滤波器54是例如带通滤波器BPF，允许在频率上比低频带更高的中频带中的高频信号通过，并且抑制具有其它频率的信号。滤波器56是例如高通滤波器HPF或带通滤波器BPF，允许在频率上比中频带更高的高频带中的高频信号通过，并且抑制具有其它频率的信号。
滤波器52、54和56中的至少一个可以是第一实施方式的滤波器。包括滤波器52、54和56中的至少两个的多工器可以是复合电子组件。三工器已被描述为多工器的示例，但是多工器可以是同向双工器、双工器或四工器。
第二实施方式的第一变型
第二实施方式的第一变型是包括第一实施方式的滤波器的示例性通信模块。图10是根据第二实施方式的第一变型的通信模块的电路图。如图10所例示的，模块60包括滤波器61、开关62、低噪声放大器(LNA)63和功率放大器(PA)64。
天线58联接到天线端子TA。滤波器61的第一端联接到天线端子TA。开关62联接到滤波器61的第二端。LNA 63的输入端子和PA 64的输出端子联接到开关62。LNA 63的输出端子联接到接收端子TR。PA 64的输入端子联接到发送端子TT。射频集成电路(RFIC)65联接到接收端子TR和发送端子TT。
模块60是例如时分双工(TDD)通信系统的通信模块。在TDD通信系统中，发送频带和接收频带位于同一频带中。滤波器61是例如带通滤波器，允许包括发送频带和接收频带的带通频带中的高频信号通过，并且抑制具有其它频率的信号。
当接收到接收信号时，开关62将滤波器61连接到LNA 63。这使由天线58接收到的高频信号被滤波器61滤波为接收频带中的信号，被LNA 63放大，并且输出到RFIC 65。当发送信号被发送时，开关62将滤波器61连接到PA 64。这使从RFIC 65输出的高频信号被PA 64放大，被滤波器61滤波以成为发送频带中的信号，并且从天线58输出。
第二实施方式的第一变型的通信模块中的滤波器61可以是第一实施方式的滤波器。该模块可以是具有其它电路形式的通信模块。
尽管已详细地描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于这样的具体实施方式，并且应当理解，可能在不脱离本发明的精神和范围下对其做出各种改变、取代和变更。
Claims (9)
1.一种复合电子组件，该复合电子组件包括：
多层体，在所述多层体中多个介电层和多个导体层交替地层叠；
第一谐振电路，所述第一谐振电路包括第一线路和第一电容器，所述第一线路由所述导体层中的一个或更多个第一导体层形成，所述第一电容器包括由所述导体层中的多个第二导体层形成的第一电极；以及
第二谐振电路，所述第二谐振电路包括第二线路和第二电容器，所述第二线路由所述导体层中的一个或更多个第三导体层形成，所述第二电容器包括由所述第二导体层形成的第二电极，所述第二导体层位于所述一个或更多个第一导体层与所述一个或更多个第三导体层之间。
2.根据权利要求1所述的复合电子组件，该复合电子组件还包括输入端子和输出端子，
其中，所述第一谐振电路和所述第二谐振电路是并联连接在所述输入端子与所述输出端子之间的并联谐振电路。
3.根据权利要求2所述的复合电子组件，该复合电子组件还包括：
第三谐振电路，所述第三谐振电路包括第三线路和第三电容器，所述第三线路由所述一个或更多个第三导体层形成，所述第三电容器包括由所述第二导体层形成的第三电极，所述第三谐振电路是并联连接在所述输入端子与所述输出端子之间的并联谐振电路；以及
第四谐振电路，所述第四谐振电路包括第四线路和第四电容器，所述第四线路由所述一个或更多个第一导体层形成，所述第四电容器包括由所述第二导体层形成的第四电极，所述第四谐振电路是并联连接在所述输入端子与所述输出端子之间的并联谐振电路。
4.根据权利要求3所述的复合电子组件，其中，所述第一谐振电路是在所述第一谐振电路、所述第二谐振电路、所述第三谐振电路和所述第四谐振电路当中电学上最靠近所述输入端子的谐振电路，并且所述第四谐振电路是在所述第一谐振电路、所述第二谐振电路、所述第三谐振电路和所述第四谐振电路当中电学上最靠近所述输出端子的谐振电路。
5.根据权利要求4所述的复合电子组件，其中，所述一个或更多个第一导体层位于所述多层体的其上设置有所述输入端子和所述输出端子的表面与所述第二导体层之间。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的复合电子组件，其中，如从所述介电层和所述导体层的层叠方向观察的，所述第一线路的至少一部分和所述第二线路的至少一部分交叠，所述第一线路的至少一部分与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的至少一部分交叠，并且所述第二线路的至少一部分与所述第一电极和所述第二电极中的至少一个的至少一部分交叠。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的复合电子组件，其中，所述第一线路和所述第二线路中的一者或二者具有螺旋形状。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的复合电子组件，该复合电子组件还包括包含有所述第一谐振电路和所述第二谐振电路的滤波器。
9.根据权利要求8所述的复合电子组件，该复合电子组件还包括包含有所述滤波器的多工器。
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