CN117240251A - 一种模组中滤波器的小型化布局结构 - Google Patents

一种模组中滤波器的小型化布局结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种模组中滤波器的小型化布局结构，属于移动通信技术领域，包括第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器；所述第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器构成滤波器组；所述第一滤波器和第二滤波器共用一个输入端子；所述第三滤波器单独使用一个输入端子；所述第一滤波器分别与第二滤波器以及第三滤波器连接。本发明解决了模组中滤波器组体积大的问题，同时降低了产品封装过程中锡球桥接的风险。

Description

一种模组中滤波器的小型化布局结构
技术领域
本发明属于移动通信技术领域，尤其涉及一种模组中滤波器的小型化布局结构。
背景技术
射频前端是实现信号无线连接的关键模块，射频前端能够实现不同频率的信号在天线和射频收发模块之间发射和接收。射频前端包括射频开关（Switch）、低噪声放大器（LNA, Low Noise Amp lifier）、功率放大器（PA, Power Amplifier）、滤波器（Filter）和双工器（Duplexer）等芯片，其中声表面波滤波器是射频前端中的重要芯片。
随着通讯技术的不断升级，声表面波滤波器的应用场景也在不断扩宽，技术上也愈发呈现小型化、模组化、高频化、高功率和大带宽等趋势。相应的，射频前端模组中的声表面波滤波器的小型化需求也越来越明显。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种模组中滤波器的小型化布局结构，解决了模组中滤波器组体积大的问题，同时降低了产品封装过程中锡球桥接的风险。
本发明的技术方案为：一种模组中滤波器的小型化布局结构，包括第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器；所述第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器构成滤波器组；
所述第一滤波器和第二滤波器共用一个输入端子；所述第三滤波器单独使用一个输入端子；所述第一滤波器分别与第二滤波器以及第三滤波器连接。
本发明的有益效果是：本发明通过将滤波器组的植球个数减小，减小滤波器组的体积，同时因为植球个数减少，拉大了植球点位之间的距离，降低了产品封装过程中钢网偏移，锡球桥接的风险，由于植球点位的减少，单个滤波器的接地数量减少，使得滤波器的带外抑制恶化，利用绝缘层使得单个滤波器可以多一个接地位，提升滤波器的带外抑制，同时由于该绝缘层是双模声表面波滤波器结构必要的层，因此并没有多增加新的层，实现了小型化布局。
进一步地，所述第一滤波器包括第一串联臂、第一五阶DMS型滤波器以及第一并联臂；
所述第一串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第一串联臂的另一端与所述第一五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第一五阶DMS型滤波器的输出端分别与第一滤波器的输出端子以及第一并联臂的一端连接，所述第一并联臂的另一端接地。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过上述设计，调整第一串联臂的结构，保证电容及频率不发生变化的情况下，改变其孔径及对数使得其能摆放在两个植球点中间，且留有一定的空间余量。
再进一步地，所述第二滤波器包括第二串联臂、第二并联臂、第三串联臂、第二五阶DMS型滤波器、第四串联臂以及第三并联臂；
所述第二串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第二串联臂的另一端分别与第二并联臂的一端以及第三串联臂的一端连接，所述第二并联臂的另一端接地，所述第三串联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第二五阶DMS型滤波器的输出端与第四串联臂的一端连接，所述第四串联臂的另一端分别与第二滤波器的输出端子以及第三并联臂的一端连接，所述第三并联臂的另一端接地。
上述进一步方案的有益效果是：本发明调整第三并联臂的结构，保证电容及频率不发生变化的情况下，改变其孔径及对数使得其能摆放在两个植球点中间，且留有一定的空间余量。
再进一步地，所述第三滤波器包括第四并联臂以及第三五阶DMS型滤波器；
所述第四并联臂的一端与第三五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第四并联臂的另一端接地，所述第三五阶DMS型滤波器的输出端与第三滤波器的输出端子连接，所述第三滤波器的输入端子与第四并联臂的一端连接。
再进一步地，所述第一五阶DMS型滤波器的一端单独接地，所述第一五阶DMS型滤波器的另一端与第一并联臂的另一端、第二五阶DMS型滤波器的一端、第二并联臂的另一端以及第四并联臂的另一端共同接地；
所述第二并联臂的另一端与第四并联臂的另一端共同接接地端子。
上述进一步方案的有益效果是：不增加植球位的数量，使得每个五阶DMS型滤波器均实现接地，提升滤波器的带外抑制。
再进一步地，所述第一五阶DMS型滤波器的一端和第二五阶DMS型滤波器的一端均利用绝缘层接一接地端子。
上述进一步方案的有益效果是：通过绝缘层实现地之间的互连，不增加额外的成本。
再进一步地，所述第三并联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的另一端以及第三五阶DMS型滤波器的一端共同接地。
上述进一步方案的有益效果是：将DMS型滤波器上下两端的地均接地，保证滤波器的抑制水平。
再进一步地，所述滤波器组的面积为560um*1040um，所述滤波器组的植球之间的距离为310um。
上述进一步方案的有益效果是：植球点位之间的距离足够大，减小封装过程中锡球桥接的风险。
附图说明
图1为本实施例中模组中滤波器组的原理示意图。
图2为本实施例中模组中滤波器组的电路结构图。
图3为本实施例中对比例模组中滤波器组的原理示意图。
图4为本实施例中对比例横模组中滤波器组的电路结构图。
图5为本实施例中与对比例中第一滤波器的S参数性能曲线对比图。
图6为本实施例中第一滤波器的通带曲线放大图。
图7为本实施例中与对比例中第二滤波器的S参数性能曲线对比图。
图8为本实施例中第二滤波器的通带曲线放大图。
图9为本实施例中与对比例中第三滤波器的S参数性能曲线对比图。
图10为本实施例中第三滤波器的通带曲线放大图。
图11为本实施例中另一对比例模组中滤波器组的电路结构图。
其中，1-第一滤波器和第二滤波器的公共输入端子，2-第一滤波器的输出端子，3-第二滤波器的输出端子，4-第三滤波器的输入端子，5-第三滤波器的输出端子，6-第一接地端子，7-第二接地端子，8-第三接地端子，9-第四接地端子，10-第五接地端子，11-第六接地端子，12-第七接地端子。
具体实施方式
现在将参考附图来详细描述本发明的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本发明的原理和精神，而并非限制本发明的范围。
本发明实施例提供了多滤波器集成在同一个晶圆上时既要保证单个滤波器的性能满足要求，同时也要兼顾整个产品的尺寸不能太大，因此结构如何布局以及植球个数的多少都是需要衡量的。
本发明通过将滤波器组的植球个数减小，减小滤波器组的体积，同时因为植球个数减少，拉大了植球点位之间的距离，降低了产品封装过程中钢网偏移，锡球桥接的风险，由于植球点位的减少，单个滤波器的接地数量减少，使得滤波器的带外抑制恶化，利用绝缘层使得单个滤波器可以多一个接地位，提升滤波器的带外抑制，同时由于该绝缘层是双模声表面波滤波器（Double-mode SAW，以下简称为DMS）结构必要的层，因此并没有多增加新的层。
优势1：达到小型化降成本的效果；
优势2：减小封装过程中锡球桥接的风险；
优势3：在不增加mask的情况下，充分利用同一层mask通过布局提升关键频段的带外抑制性能。
本发明提供了一种模组中滤波器的小型化布局结构，包括第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器；所述第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器构成滤波器组；
所述第一滤波器和第二滤波器共用一个输入端子；所述第三滤波器单独使用一个输入端子；所述第一滤波器分别与第二滤波器以及第三滤波器连接。
所述第一滤波器包括第一串联臂、第一五阶DMS型滤波器以及第一并联臂；
所述第一串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第一串联臂的另一端与所述第一五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第一五阶DMS型滤波器的输出端分别与第一滤波器的输出端子以及第一并联臂的一端连接，所述第一并联臂的另一端接地。
本实施例中，通过调整第一串联臂的结构，保证电容及频率不发生变化的情况下，改变其孔径及对数使得其能摆放在两个植球点中间，且留有一定的空间余量。
所述第二滤波器包括第二串联臂、第二并联臂、第三串联臂、第二五阶DMS型滤波器、第四串联臂以及第三并联臂；
所述第二串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第二串联臂的另一端分别与第二并联臂的一端以及第三串联臂的一端连接，所述第二并联臂的另一端接地，所述第三串联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第二五阶DMS型滤波器的输出端与第四串联臂的一端连接，所述第四串联臂的另一端分别与第二滤波器的输出端子以及第三并联臂的一端连接，所述第三并联臂的另一端接地。
本实施例中，通过调整第三并联臂的结构，保证电容及频率不发生变化的情况下，改变其孔径及对数使得其能摆放在两个植球点中间，且留有一定的空间余量。
所述第三滤波器包括第四并联臂以及第三五阶DMS型滤波器；
所述第四并联臂的一端与第三五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第四并联臂的另一端接地，所述第三五阶DMS型滤波器的输出端与第三滤波器的输出端子连接，所述第三滤波器的输入端子与第四并联臂的一端连接。
所述第一五阶DMS型滤波器的一端单独接地，所述第一五阶DMS型滤波器的另一端与第一并联臂的另一端、第二五阶DMS型滤波器的一端、第二并联臂的另一端以及第四并联臂的另一端共同接地；
所述第二并联臂的另一端与第四并联臂的另一端共同接接地端子。
所述第一五阶DMS型滤波器的一端和第二五阶DMS型滤波器的一端均利用绝缘层接一接地端子。
本实施例中，接地端子接的越多，滤波器的带外抑制效果越稳固，且接地端子离接地位尽量近，这是因为若与接地端子之间有较长的走线，会引入额外的损耗，且若走线宽度不够宽也会引入额外的电感，对滤波器性能产生影响。DMS型滤波器本身是可以作为一个单独的滤波器使用，以五阶DMS结构为例，通常三个信号端共同组成输入端，输入方向另外两个端口接地，输入方向两个接地端口的对面即为输出端，输入方向三个信号端的对面即为输出端的接地。输入方向的五个端口中依次为信号、地、信号、地、信号，对应的，输出方向的五个端口依次位地、信号、地、信号、地，同一方向的信号和地不能同时连接，以免短路，因为在DMS结构中，绝缘层是必要的结构，通过绝缘层将信号端与接地端通过隔离开。本发明在接地端利用绝缘层将第一滤波器和第二滤波器中的五阶DMS型滤波器多接一个接地端子，可以使得该产品的抑制效果更好。
所述第三并联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的另一端以及第三五阶DMS型滤波器的一端共同接地。
本实施例中，本发明的滤波器包括三个频段的滤波器，分别为第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器，滤波器组的面积为560um*1040um；滤波器组的植球之间的距离为310um。
本实施例中，本发明中滤波器组的植球之间的距离为310um，远大于工厂的封装植球要求，常规的，模组中声表面波滤波器封装所用的植球机要求植球间距大于180um，间距越大，植球时钢网偏移造成的锡球桥接的风险越小。
本实施例中，如图1所示，图1为本实施例中模组中滤波器组原理图，该滤波器组有8个植球位置，植球之间间距为310um，该滤波器组的面积为560um*1040um。图1中，1为第一滤波器和第二滤波器的公共输入端，2为第一滤波器的输出端子，3为第二滤波器的输出端子，4为第三滤波器的输入端子，5为第三滤波器的输出端子。S1为第一滤波器的第一串联臂，DMS1为第一滤波器的第一五阶DMS型滤波器DMS1，P1为第一滤波器的第一并联臂。S2为第二滤波器的第二串联臂，P2为第二滤波器的第二并联臂，S3为第二滤波器的第三串联臂，DMS2为第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2，S4为第二滤波器的第四串联臂，P3为第二滤波器的第三并联臂。P4为第三滤波器的并联臂，DMS3为第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3。
本实施例中，如图2所示，图2为本实施例中模组中滤波器组的电路结构图，该滤波器组有8个植球位置，包含第一滤波器和第二滤波器的公共输入端子1，第一滤波器的输出端子2，第二滤波器的输出端子3，第三滤波器的输入端子4，第三滤波器的输出端子5，其余为接地端子，分别为第一接地端子6、第二接地端子7以及第三接地端子8，每个端子的植球之间间距为310um。
本实施例中，如图2所示，第一滤波器的电路结构包括：第一串联臂S1、第一五阶DMS型滤波器DMS1以及第一并联臂P1；
第二滤波器的电路结构包括：第二串联臂S2、第二并联臂P2、第三串联臂S3，第二五阶DMS型滤波器DMS2、第四串联臂S4以及第三并联臂P3；
第三滤波器的电路结构包括：第四并联臂P4、第三五阶DMS型滤波器DMS3。
本实施例中，第一滤波器中的第一五阶DMS型滤波器DMS1一端单独接第一接地端子6，第一五阶DMS型滤波器DMS1的另一端与第一滤波器的第一并联臂P1的另一端、第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2的一端、第二滤波器的第二并联臂P2的另一端以及第三滤波器的第四并联臂P4的另一端共同接第二接地端子7。其中，第一五阶DMS型滤波器DMS1和第二五阶DMS型滤波器DMS2的一端在电路布局上巧妙的利用绝缘层(IMD)实现多接一个接地端子，明显的，接地端子接的越多，滤波器的带外抑制效果越稳固，且接地端子离接地位尽量近，这是因为若与接地端子之间有较长的走线，会引入额外的损耗，且若走线宽度不够宽也会引入额外的电感，对滤波器性能产生影响。DMS结构本身是可以作为一个单独的滤波器使用，其信号端与接地端通过绝缘层隔离开来，因此该结构本身就使用绝缘层，本发明在接地端利用绝缘层将第一滤波器和第二滤波器中的第一五阶DMS型滤波器DMS1和第二五阶DMS型滤波器DMS2多接一个接地端子，可以使得该产品的抑制效果更好。
本实施例中，如图2所示，第二滤波器的第三并联臂P3与第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3共同接第三接地端子8。
本实施例中，本发明中第一滤波器的第一串联臂S1的结构参数为对数75对、孔径44.2um、波长1.776um，该谐振器的总长度为168um，而植球所在的金属焊盘间距200um，该谐振器可以在留有余量的情况下布在第一滤波器和第二滤波器的公共输入端子1和第一接地端子6之间，达到缩小体积的效果。同理，第二滤波器的第三并联臂P3的结构参数为对数56对、孔径42um、波长2.222um，该谐振器的总长度为168um，该谐振器可以在留有余量的情况下布在第二滤波器的输出端子3和第三接地端子8之间。这样结构的谐振器虽然在Q值上有些损失，但是根据设计原理，充分利用该谐振器Q值高的部分，并不会影响电路损耗。
本实施例中，如图3所示，图3为对比例模组中滤波器组原理图，该滤波器组有10个植球位置，植球之间间距为240um，该滤波器组的面积为620um*1090um。图3中，1为第一滤波器和第二滤波器的公共输入端，2为第一滤波器的输出端子，3为第二滤波器的输出端子，4为第三滤波器的输入端子，5为第三滤波器的输出端子，电路组成元素与实施例一致。
S1为第一滤波器的第一串联臂，DMS1为第一滤波器的第一五阶DMS型滤波器DMS1，P1为第一滤波器的第一并联臂。
S2为第二滤波器的第二串联臂，P2为第二滤波器的第二并联臂，S3为第二滤波器的第三串联臂，DMS2为第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2，S4为第二滤波器的第四串联臂，P3为第二滤波器的第三并联臂。
P4为第三滤波器的并联臂，DMS3为第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3。
本实施例中，图4所示为对比例模组中滤波器组电路结构图，该滤波器组有10个植球位置，包含第一滤波器和第二滤波器的公共输入端子1，第一滤波器的输出端子2，第二滤波器的输出端子3，第三滤波器的输入端子4，第三滤波器的输出端子5，其余为接地端子，分别为第一接地端子6、第二接地端子7、第三接地端子8、第四接地端子9和第五接地端子10，每个端子的植球之间间距为240um。
滤波器组的电路结构和上述实施例一致。
第一滤波器中的第一五阶DMS型滤波器DMS1一端单独接第一接地端子6，第一五阶DMS型滤波器DMS1的另一端与第一滤波器的第一并联臂P1的另一端、第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2的一端、第二滤波器的第三并联臂P3的另一端共同接第二接地端子。
第二滤波器的第二并联臂P2与第三滤波器的第四并联臂P4共同接第三接地端子8和第四接地端子9。
第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3单独接第五接地端子10。
本实施例中，图5为实施例与对比例中第一滤波器的S参数性能曲线对比图，图6为第一滤波器的通带曲线放大图，其中，实线为实施例，虚线为对比例，图5和图6中横坐标均为为频率，单位GHz，纵坐标均为滤波器的S参数，单位dB，dB（S（8,7））, dB（S（15,14））。在该滤波器频段上对比例的带外抑制水平稍高于实施例，但是对于其关注的带外抑制频段1.71-1.785Ghz，实施例是满足-30db的抑制要求，且典型值在-35db左右。从图6上看，实施例与对比例在通带损耗上基本一致。
本实施例中，图7为实施例与对比例中第二滤波器的S参数性能曲线对比图，图8为第二滤波器的通带曲线放大图，其中，实线为实施例，虚线为对比例，图7和图8中横坐标均为为频率，单位GHz，纵坐标均为滤波器的S参数，单位dB, dB（S（11,7））, dB（S（16,14））。从图7可以看出，实施例第二滤波器的通带左端抑制明显优于对比例，平均值约提升5db。这是因为在第二滤波器上，实施例中的第二五阶DMS型滤波器结构利用绝缘层，使得第二五阶DMS型滤波器上下两端都接到接地端子上，接地端子接的越多，滤波器的带外抑制效果越稳固，且两个接地端子距离第二五阶DMS型滤波器均较近，因此能达到较高的抑制水平，在关注的带外抑制段1.71-1.785Ghz，实施例能保持全频段抑制在-45db以下。从图8可以看出实施例与对比例的损耗曲线基本一致，且实施例的带内平坦度要优于对比例。
本实施例中，图9所示为实施例与对比例中第三滤波器的S参数性能曲线对比图，图10为第三滤波器的通带曲线放大图，其中，实线为实施例，虚线为对比例，图9和图10中横坐标均为为频率，单位GHz，纵坐标均为滤波器的S参数，单位dB, dB（S（13,12））, dB（S（18,17））。从图9和图10中，可以看出实施例与对比例的带外抑制以及通带损耗基本一致。
本实施例中，图11所示为另一对比例模组中滤波器组电路结构图，该滤波器组有12个植球位置，植球之间间距为205um，该滤波器组的面积为770um*1155um，对比例使得每个滤波器均有四个端子、两个接地端子，和单个滤波器的结构一致，因此性能和单个滤波器无差距，但是占用空间太大，且植球之间距离较小，封装过程中产生锡球桥接的风险性会增大。
滤波器组的电路结构和上述实施例一致。
第一滤波器中的第一五阶DMS型滤波器DMS1的一端单独接第一接地端子6和第二接地端子7，第一五阶DMS型滤波器DMS1的另一端与第一滤波器的第一并联臂P1，以及第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2的一端、第二滤波器的第三并联臂P3共同接第三接地端子8和第四接地端子9。
第二滤波器的第二并联臂P2与第二滤波器的第二五阶DMS型滤波器DMS2的另一端、第三滤波器的第四并联臂P4和第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3的一端共同接第五接地端子10和第六接地端子11。
第三滤波器的第三五阶DMS型滤波器DMS3的另一端单独接第七接地端子12。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，包括第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器；所述第一滤波器、第二滤波器以及第三滤波器构成滤波器组；
所述第一滤波器和第二滤波器共用一个输入端子；所述第三滤波器单独使用一个输入端子；所述第一滤波器分别与第二滤波器以及第三滤波器连接；
所述第一滤波器包括第一串联臂、第一五阶DMS型滤波器以及第一并联臂；所述第二滤波器包括第二串联臂、第二并联臂、第三串联臂、第二五阶DMS型滤波器、第四串联臂以及第三并联臂；所述第三滤波器包括第四并联臂以及第三五阶DMS型滤波器。
2.根据权利要求1所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第一串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第一串联臂的另一端与所述第一五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第一五阶DMS型滤波器的输出端分别与第一滤波器的输出端子以及第一并联臂的一端连接，所述第一并联臂的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第二串联臂的一端与共用输入端子连接，所述第二串联臂的另一端分别与第二并联臂的一端以及第三串联臂的一端连接，所述第二并联臂的另一端接地，所述第三串联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第二五阶DMS型滤波器的输出端与第四串联臂的一端连接，所述第四串联臂的另一端分别与第二滤波器的输出端子以及第三并联臂的一端连接，所述第三并联臂的另一端接地。
4.根据权利要求3所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第四并联臂的一端与第三五阶DMS型滤波器的输入端连接，所述第四并联臂的另一端接地，所述第三五阶DMS型滤波器的输出端与第三滤波器的输出端子连接，所述第三滤波器的输入端子与第四并联臂的一端连接。
5.根据权利要求4所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第一五阶DMS型滤波器的一端单独接地，所述第一五阶DMS型滤波器的另一端与第一并联臂的另一端、第二五阶DMS型滤波器的一端、第二并联臂的另一端以及第四并联臂的另一端共同接地；
所述第二并联臂的另一端与第四并联臂的另一端共同接接地端子。
6.根据权利要求5所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第一五阶DMS型滤波器的一端和第二五阶DMS型滤波器的一端均利用绝缘层接一接地端子。
7.根据权利要求6所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述第三并联臂的另一端与第二五阶DMS型滤波器的另一端以及第三五阶DMS型滤波器的一端共同接地。
8.根据权利要求1所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述滤波器组的面积为560um*1040um。
9.根据权利要求8所述的模组中滤波器的小型化布局结构，其特征在于，所述滤波器组的植球之间的距离为310um。
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