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Die
Erfindung betrifft eine Filteranordnung, insbesondere eine Anordnung
von zumindest einem HF-Filter, der als Ein- oder Ausgangsfilter
im Front-End einer drahtlosen Kommunikationsvorrichtung eingesetzt
werden kann.
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Es
sind verschiedene Typen von Filtern und Filteranordnungen bekannt,
die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien basieren. Einer
davon sind Filter, die mit Volumenwellenresonatoren arbeiten. Wegen
ihres geringen Platzbedarfs, der integrierten Herstellbarkeit und
der mit ihnen erzielbaren Filtereigenschaften sind Volumenwellenresonatoren für mobile
Anwendungen üblicherweise
als FBAR-Filter ausgebildet. Ein FBAR-Filter umfasst zumindest zwei
flache Volumenwellenresonatoren, die mit einer Elektrode flächig auf
einem Substrat angeordnet sind. Mehrere Resonatoren können übereinander,
vorzugsweise aber nebeneinander angeordnet und über Strukturierung der Elektroden
integriert miteinander verschaltet sein. Ein funktionsfähiges Filter
wird durch Verschaltung mehrerer FBAR-Resonatoren erhalten, wobei
Ladder-Type- und Lattice-Type-Anordnungen bekannt sind.
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Die
elektrische Kontaktierung solcher Bauelemente und die Integration
zusätzlicher
Schaltungskomponenten wird vorzugsweise durch Montage des die FBAR-Resonatoren
tragenden Substrats – z.B. ein
Siliziumsubstrat – in
Flip-Chip-Anordnung auf der Oberseite eines Trägers vorgenommen, wobei auf der
Unterseite des Trägers
die Außenkontakte
des fertigen Bauelements realisiert sind. Diese können über Durchkontaktierungen
mit den auf der Oberfläche
vorhandenen Kontaktflächen
in Verbindung stehen. Bei einem mehrschichtigen Träger, der
zwei oder mehr dielektrische Schichten umfasst, zwischen denen Metallisierungsebenen
angeordnet sind, gelingt es, zusätzliche
passive Schaltungskomponenten durch Strukturieren der Metallisierungsebenen
integriert im Träger
zu verwirklichen.
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Zum
Schutz gegen Umgebungseinflüsse und
insbesondere gegen Feuchtigkeit oder mechanische Beschädigung kann
das Bauelement ohne zusätzliches
Gehäuse
mit einer dicht auf der Rückseite des
Substrats und auf der Oberseite des Trägers aufsitzenden Abdeckung
versehen werden, die beispielsweise durch Auflaminieren einer Schutzfolie
erzeugt wird. Eine besonders hermetisch abschließende Abdeckung wird erhalten,
wenn auf die Oberfläche
der Folienabdeckung eine metallische Schicht aufgebracht wird.
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Nachteilig
an solchen hermetischen Abdeckungen, die mit einer Metallschicht
versehen sind, ist der geringe Abstand, den diese Abdeckung zu den flächig ausgebildeten
Elektroden von FBAR-Resonatoren oder allgemeine Volumenwellenresonatoren aufweist.
Dadurch können
sich beträchtliche
parasitäre
Kapazitäten
zwischen den Elektroden durch dazwischenliegende Abdeckungsschichten
und das Chipsubstrat, die als Dielektrika fungieren, und der Metallschicht
der Abdeckung ausbilden, die die Bauelementeigenschaften ungünstig beeinflussen. Durch
diese kapazitive Kopplung werden auch unterschiedliche FBAR-Resonatoren kapazitiv
miteinander verkoppelt, was die Filtereigenschaften weiter beeinträchtigt.
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Es
existieren auch Filteranordnungen, bei denen zwei Filter auf einem
oder getrennten Substraten realisiert und dabei auf einem gemeinsamen
Träger
angeordnet und mit einer gemeinsamen Abdeckung abgedeckt sind. Bei
einer solchen Anordnung kann eine kapazitive Kopplung der beiden
ansonsten getrennten Filter erfolgen, es kommt zu einem so genannten Übersprechen.
Bilden die beiden Filter einen Duplexer, so wird durch die kapazitive
Kopplung und das dadurch bewirkte Übersprechen die Isolation zwischen
dem Sendepfad (TX-Pfad) und dem Empfangspfad (RX-Pfad) beeinträchtigt und
reduziert.
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Im
Empfangspfad führt
ein erhöhtes
Einstreuen von hochfrequenter Sendesignalleistung zu einer Erhöhung des
Rauschniveaus, was ein Verlust von dynamischem Bereich in der Vorverstärkerstufe bis
hin zur Übersättigung
bedeutet. Dies kann nur in engen Grenzen durch rauschärmere Vorverstärker (LNA)
mit höherer
Linearität
(IIP3-Punkt) kompensiert werden, die aber teuer sind und andere
technische Nachteile wie z.B. erhöhten Stromverbrauch zeigen.
Ab einer gewissen Erhöhung
des Rauschniveaus ist die Störung
letztlich nicht mehr akzeptabel, wenn die Empfindlichkeit des Empfängers auch
nicht mehr zum Empfang nahegelegener Basisstationen ausreicht.
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Bei
CDMA-Mobiltelefonsystemen führt
ein solches Einstreuen auch zu höheren
Anforderungen an die Unterdrückung
von Intermodulationsprodukten in der digitalen Basisbandfilterung
im Empfangspfad. Diese Intermodulationsprodukte entstehen durch
Umsetzung von externen Störsignalen
an der nichtlinearen Leistungsverstärkerstufe im Sendepfad und
liegen bei einem Vielfachen der Sendefrequenz im sogenannten Fly-back-Bereich.
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Zur
Lösung
dieses Problems wurde bereits vorgeschlagen, die metallische Schicht
der Abdeckung mit einem Masseanschluss zu verbinden und die kapazitive
Kopplung dadurch zu reduzieren. Dabei ging man von der Annahme aus,
dass möglichst viele
Shunt-Verbindungen gegen Masse den Effekt verbessern.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass auf diese Weise die Bauelementeigenschaften
nicht wesentlich verbessert werden und dass die kapazitive Kopplung
unterschiedlicher Volumenwellenresonatoren in einer Filteranordnung
nach wie vor auftritt und die Filter-Performance beeinträchtigt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Filteranordnung mit
zumindest zwei Volumenwellenresonatoren anzugeben, bei der die negativen
Auswirkungen des kapazitiven Übersprechens reduziert
sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Filteranordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhaft
Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu
entnehmen.
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Eine
erfindungsgemäße Filteranordnung umfasst
zumindest ein Filter und zumindest zwei Volumenwellenresonatoren.
Die Volumenwellenresonatoren sind mit ihren Elektroden flächig auf
einem dielektrischen oder halbleitenden Substrat angeordnet. Eine
großflächige Abdeckung,
die eine Metallschicht umfasst, ist über dem Substrat angeordnet
und überdeckt
vorzugsweise dessen Rückseite.
Zur Verminderung der kapazitiven Kopplung zwischen den zwei oder
mehr Volumenwellenresonatoren bzw. zwischen deren Elektroden ist
eine elektrische Anbindung der Metallschicht an einen Masseanschluss
der Filteranordnung vorgesehen, wobei in der Anbindung eine serielle
Induktivität
ausgebildet wird.
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War
man bislang stets bemüht,
die Anbindung einer solchen abdeckenden Metallschicht an Masse keinesfalls
induktiv auszugestalten und dies insbesondere durch Vorsehen einer
Vielzahl solcher Anbindungen zu realisieren, besteht die Erfindung nun vielmehr
darin, die Induktivität
auf einen gewissen Wert anzuheben. Der Wert der Induktivität liegt dabei
deutlich über
demjenigen, der bei einer normalen elektrischen Anbindung der Metallschicht
zum Masseanschluss der Filteranordnung erreicht wird.
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Mit
einer solchen Anordnung gelingt es, einen zusätzlichen Resonanzkreis gegen
Masse zu schalten, mit dessen Hilfe Signale im Bereich der entsprechenden
Resonanzfrequenz gegen Masse abgeleitet werden können. Der Kreis wird durch
die serielle Verschaltung der Induktivität mit der parasitären Kapazität zur Abdeckung
gebildet. Wählt
man nun die serielle Induktivität
so aus, dass die Resonanzfrequenz dieses zusätzlichen Resonanzkreises eine
geeignete Position relativ zum Passband des oder der Filter aufweist,
so gelingt eine verbesserte Dämpfung im
Sperrbereich sowohl in der Nähe
des Passbandes als auch im fernen „Fly-Back"-Bereich. Vorteilhaft wird die Induktivität in Abhängigkeit
von der gegebenen parasitären
Kapazität
auf einen solchen Wert eingestellt, dass die Resonanzfrequenz dieses
Saugkreises im Sperrbereich des Filters angeordnet ist. Die bestehende
parasitäre
Kapazität
bildet durch die Serienverschaltung mit der Induktivität einen Schwingkreis
aus, der einen Saugkreis gegen Masse bildet. Umfasst die Filteranordnung
zwei Filter, so wird auf diese Weise die Isolation zwischen den
beiden Filtern verbessert.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest eine weitere
elektrische Anbindungen der Metallschicht an einen Masseanschluss der
Filteranordnung über
jeweils eine weitere Induktivität
vorgenommen. Auf diese Weise gelingt es, mehrere Saugkreise zu bilden,
die sich voneinander in der Lage ihrer Resonanzfrequenz unterscheiden können. Unter
der Annahme, dass sich die Kapazitäten, die jeder einzelne Volumen wellenresonator
zur Metallschicht ausbildet, nur unwesentlich unterscheiden, werden
demzufolge die unterschiedlichen Induktivitäten in den unterschiedlichen
Saugkreisen mit voneinander verschiedenem Betrag ausgebildet.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Substrat mit den Volumenwellenresonatoren
in Flip-Chip-Anordnung mit Hilfe von Bumps elektrisch und mechanisch
auf der Oberseite eines Trägers
befestigt. Auf der Unterseite weist der Träger zumindest einen Signalanschluss
und einen Masseanschluss auf. Über
Durchkontaktierungen sind diese Anschlüsse jeweils mit einer Elektrode
des oder der Volumenwellenresonatoren oder der Metallschicht elektrisch
verbunden.
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In
einer solchen Anordnung kann die Abdeckung über der Rückseite des Substrats aufgebracht sein,
auf dem Substrat aufliegen und seitlich des Substrats bzw. rund
um dieses mit dem Träger
hermetisch abschließen.
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Mit
Hilfe des Trägers
gelingt es, zusätzliche Verschaltungen
oder Schaltelemente mit der Filteranordnung zu verbinden bzw. in
dieser zu integrieren. Im vorliegenden Fall kann die Induktivität, die in
der Masseanbindung der Metallschicht seriell verschaltet ist, auf
oder in dem Träger
realisiert sein.
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Vorteilhaft
ist der Träger
dann mehrschichtig ausgebildet und weist zumindest zwei dielektrische Schichten
und eine zwischen jeweils zwei dielektrischen Schichten angeordnete
Metallisierungsebene auf. Durch Strukturierung der Metallisierungsebene sind
die Schaltungskomponenten und insbesondere die Induktivität ausgebildet
und in Serie mit einer Anbindung der Metallschicht an den Masseanschluss auf
der Unterseite des Trägers
verbunden. Die Induktivität
kann beispielsweise als eine mäanderförmige Leiterbahn
ausgebildet sein. Möglich
ist es auch, die Induktivität
als Spule auszubilden. Es genügt
jedoch auch, die Induktivität
als verlängerte
Leiterbahn auszubilden, deren Induktivitätswert mit zunehmender Länge der
Leiterbahn ansteigt. Als Faustformel gilt dabei, dass der Wert der
Induktivität
ca. 0,10 bis 0,15 nH pro 100 μm
Leiterbahnlänge
beträgt.
Auf diese Weise gelingt es in einfacher Weise, die Induktivität auf oder
in dem Träger
mit einem Wert von ca. 1 – 2 nH
auszubilden.
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Möglich ist
es auch, die einzelnen Induktivitäten mit höheren Werten auszubilden und
seriell mit der Anbindung zu verschalten. Durch die parallele Verschaltung
mehrerer Masseanbindungen reduziert sich die maßgebliche Gesamtinduktivität demgegenüber wieder.
Maßgeblich
für den
Erfolg der Maßnahme
ist, dass die resultierende Gesamtinduktivität aus der Summe der Anbindungen
den Betrag von 2 nH pro Filteranordnung nicht übersteigt.
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Die
Filteranordnung kann als Duplexer ausgebildet sein und umfasst dann
ein erstes und ein zweites auf einem gemeinsamen oder auf getrennten Substraten
ausgebildetes, aber auf einem gemeinsamen Träger angeordnetes Filter mit
jeweils zumindest einem Volumenwellenresonator. Das bzw. die Substrate
mit den beiden Filtern sind mit einer durchgehenden gemeinsamen
Abdeckung von der Rückseite
her abgedeckt.
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Die
Aufbringung der Substrate auf dem Träger erfolgt vorzugsweise in
Flip-Chip-Anordnung. Die Abdeckung besteht vorzugsweise aus einer
Kunststofflaminatfolie, die ein- oder mehrschichtig ausgebildet
ist und unter Druck und unter Erwärmen über die Rückseite der Substrate auf die
Oberfläche
des Trägers
auflaminiert werden kann.
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Nach
dem Auflaminieren kann noch eine hermetische Metallschicht auf die
Abdeckung aufgebracht werden. Dazu wird das Laminat vorzugsweise in
einem streifenförmigen,
rahmenförmig
um die Substrate herum geschlossenen Bereich entfernt und die Oberfläche des
Trägers
freigelegt. Anschließend kann
beispielsweise eine dünne
Schicht Titan und/oder Kupfer aufgesputtert werden und anschließend galvanisch
verstärkt
werden. Möglich
ist es jedoch auch, die Metallschicht aufzudampfen, gänzlich aufzusputtern
oder andere Metalle zu verwenden.
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Da
bei einer Filteranordnung mit vorgegebenem Design die Größe der Elektroden
und damit die Größe der parasitären Kapazitäten nur
in geringem Umfang variierbar ist, wird vorzugsweise die Induktivität in Abhängigkeit
von der gegebenen parasitären Kapazität zwischen
Elektrode und Metallschicht der Abdeckung auf einen Wert eingestellt,
der für
den Saugkreis eine Resonanzfrequenz ergibt, die zwischen 3 und 6
GHz liegt. Dies ist für
eine Filteranordnung mit einem Passband zwischen 1,5 und 2 GHz der
optimale Bereich, um eine maximale Isolation der beiden Einzelfilter
des Duplexers zu erreichen und die Kopplung der beiden Filter untereinander
zu minimieren.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren
näher erläutert. Die
Figuren dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind
daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
einen an sich bekannten Volumenwellenresonator (FBAR-Resonator)
im schematischen Querschnitt,
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2 zeigt
zwei auf einem Träger
angeordnete Substrate mit Volumenwellenresonatoren im schematischen
Querschnitt,
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3 zeigt
das schematische Schaltbild eines aus Volumenwellenresonatoren aufgebauten Duplexers,
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4 zeigt
einen erfindungsgemäß mit einer seriellen
Induktivität
versehenen Duplexer im schematischen Schaltbild,
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5 zeigt
eine Filteranordnung mit zwei mit Volumenwellenresonatoren versehenen
Substraten auf einem Träger,
in dem die eine eine serielle Induktivität umfassende Anbindung integriert
ist.
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1 zeigt
einen an sich bekannten Volumenwellenresonator VR im schematischen
Querschnitt. Dieser besteht im Prinzip aus einer piezoelektrischen
Schicht PL, beispielsweise aus einer dünnen Schicht aus Aluminiumnitrid
oder Zinkoxid. Auf beiden Seiten der piezoelektrischen Schicht ist
je eine obere Elektrode ET und eine untere Elektrode EB angeordnet,
die beispielsweise aus Metallen höherer akustischer Impedanz,
die definiert ist als die Quadratwurzel aus dem Produkt von elastischer
Steifigkeit und Dichte, wie z.B. Molybdän, Wolfram oder Tantal, oder
Metallen und Metalllegierungen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit
(wie Aluminium oder Aluminium-Kupfer)
oder geschichteten Kombinationen daraus besteht. Über die
Elektroden, die mit Anschlüssen
T1, T2 verbunden sind, wird in der piezoelektrischen Schicht PL
eine akustische Volumenwelle erzeugt.
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Um
die akustische Energie innerhalb des durch seine Gesamtdicke in
der Schwingungsfrequenz festgelegten Volumenwellenresonators VR
innerhalb der gewünschten
Schichten zu halten, kann wie in der Figur dargestellt unterhalb
des Resonators ein akustischer Spiegel vorgesehen sein. Dieser besteht
aus einer alternierenden Anordnung von Schichten mit niedriger akustischer
Impedanz LI und von Schichten HI mit hoher akustischer Impedanz. Während die
Niederimpedanzschichten LI beispielsweise aus Siliziumoxid oder
auch einem Kunststoff ausgebildet sind, bestehen die Hochimpedanzschichten
HI vorzugsweise aus Schwermetallen, beispielsweise Molybdän oder Wolfram.
Das Ganze ist auf einem Substrat S aufgebaut, auf dem die Einzelschichten
in Dünnschichttechnik
ganzflächig
und übereinander
abgeschieden werden. Die Strukturierung kann für jede Schicht einzeln oder
für einen
Teil der Schichten zusammen erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, die
untere Elektrodenschicht EB zusammen mit den Hoch- und Niederimpedanzschichten
LI, HI des akustischen Spiegels nach der Erzeugen der unteren Elektrode
EB zusammen zu strukturieren. Die piezoelektrische Schicht PL kann
ganzflächig
angeordnet sein und erfordert nicht notwendigerweise eine Strukturierung.
Auch die obere Elektrode ET ist strukturiert und kann ebenso wie
die untere Elektrode EB zur Verschaltung mehrerer nebeneinander
angeordneter Volumenwellenresonatoren VR genutzt werden. Rechts
des Querschnitts ist das elektrische Schaltsymbol für einen
Resonator gezeigt.
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2 zeigt
ein fertiges Bauelement, bei dem zwei Substrate S1, S2 mit jeweils
darauf angeordneten Volumenwellenresonatoren in Flip-Chip-Anordnung über Bumps
BU auf einen Träger
T montiert sind. Über
die Bumps wird gleichzeitig die elektrische Anbindung an entsprechende
Kontaktflächen
auf der Oberseite des Trägers,
die wiederum über
Durchkontaktierungen DK über
im Inneren des Trägers
angeordnete Leiterabschnitte LA einer dort angeordneten Metallisierungsebene
und weitere Durchkontaktierungen mit den äußeren Anschlüssen A1,
A2 des gesamten Bauelements bzw. der Filteranordnung verbunden sind.
Die Rückseite
der Substrate S ist mit einer Laminatfolie LF abgedeckt, die rund
um jedes Substrat mit dem Träger
abschließt.
In einem jedes Substrat S1 und S2 umlaufenden Bereich, der in einer
weiteren Ausführungsform
den Bereich zwischen den Substraten aussparen kann, ist die Laminatfolie LF
entfernt und in diesen Streifen die Oberfläche des Trägers T freigelegt. Ganzflächig über der
Laminatfolie LF ist anschließend
eine Metallschicht MS aufgebracht, die in den streifenförmigen Bereich,
in dem die Oberfläche
des Träger
freiliegt, mit dieser abschließt.
Die Metallschicht MS schließt
somit die auf den Substraten S angeordneten Volumenwellenresonatoren
VR1, VR2, die beispielsweise Teil eines Filters sind, hermetisch
gegen die Außenwelt
ab.
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Eine
geeignete Verschaltung der beiden Substrate, bzw. der die auf ihnen
angeordneten Volumenwellenresonatoren umfassenden Filterschaltungen
oder Filter, ist integriert im Träger angeordnet, welches hier
beispielsweise zweischichtig ausgebildet ist. Der Träger T umfasst
hier zwei dielektrische Schichten, zwischen denen eine strukturierte
Metallisierungsebene ausgebildet ist. In der Metallisierungsebene
sind beispielsweise Leiterabschnitte LA realisiert, die zur elektrischen
Verbindung bzw. Verschaltung dienen. Die Leiterabschnitte LA wiederum sind über weitere
Durchkontaktierungen mit dem auf der Unterseite des Trägers T angeordneten
Außenanschlüssen A1,
A2 verbunden. Die Anordnung kann mehr als die dargestellten zwei
Anschlüsse
umfassen, ebenso ist jedes Substrat über mehr als zwei Bumps mit
dem Träger
mechanisch und elektrisch verbunden.
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Zwischen
den Elektroden EB, ET der Volumenwellenresonatoren und der Metallschicht
MS, die auf der Rückseite
der Substrate S aufliegt, bildet sich eine parasitäre Kapazität CP1, CP2
aus. Maßgeblich ist
insbesondere die parasitäre
Kapazität
zwischen der unteren, in der Nähe
des Substrats liegenden Elektrode EB und der Metallschicht MS. Sind
auf einem Substrat S mehrere Volumenwellenresonatoren realisiert,
kann sich zwischen jedem elektrisch isoliertem Elektrodenabschnitt
und der Metallschicht MS eine parasitäre Kapazität ausbilden.
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3 gibt
ein schematisches Schaltbild zur Herstellung zweier Filterschaltungen
an, hier einen Duplexer, der aus einem ersten Filter, umfassend
die Resonatoren R1 bis R3, und einem zweiten Filter, umfassend die
Resonatoren R4 bis R6, besteht. Im ersten in der Figur links dargestellten
Filter sind dazu ein erster Resonator R1 und ein zweiter Resonator R2
zwischen einem ersten Anschluss T1 und der Antenne ANT in Serie
geschaltet. Parallel zu dieser Serienschaltung ist ein dritter Resonator
R3 gegen einen Masseanschluss G geschaltet. Im Schaltbild ist jede
Seite der Resonatoren mit den Buchstaben B (Bottom) oder T (Top)
versehen, woraus ersichtlich wird, ob es sich um eine obere Elektrode
ET oder eine untere Elektrode EB handelt. Das rechte Filter besteht
aus einem einzigen seriellen Resonator R5, der zwischen Antenne
und einen zweiten Anschluss T2 geschaltet ist. Beiderseits dieses
Resonators R5 sind Parallelzweige gegen einen Masseanschluss G2
geschaltet, in dem jeweils ein Resonator R4, R6 angeordnet ist.
Zwischen Antenne und zweitem Filter ist noch ein Phasenschieber
PS geschaltet, der die beiden Filter voneinander trennt, indem er
durch Phasendrehung verhindert, dass Signale aus dem einen Filter
die Funktion des anderen Filters beeinträchtigen.
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Zwischen
jeder unteren Elektrode EB und der Metallschicht bildet sich eine
parasitäre
Kapazität CP
aus, sodass im dargestellten bekannten Duplexer insgesamt sechs
parasitäre
Kapazitäten
CP auftreten, die über
die Metallschicht MS eine gemeinsame Elektrode aufweisen.
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Über diese
Kapazitäten
sind die beiden Filter kapazitiv miteinander verkoppelt, sodass
ein Übersprechen
auftritt, welches die Signale im jeweils anderen Filter stört und zu
einem erhöhten
Rauschpegel bis hin zur völligen Überdeckung
der Nutzsignale führt.
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4 zeigt,
wie mit Hilfe der erfindungsgemäß gegen
Masse geschalteten Induktivität
L aus den verkoppelnden Kapazitäten
CP zusammen mit der Induktivität jeweils
ein Schwingkreis entsteht, der die Isolation des Duplexers verbessert.
Obwohl in der Figur nur eine Induktivität L dargestellt ist, kann die Metallschicht über mehrere
Anbindungen und darin angeordnete serielle Induktivitäten mit
Masse verbunden werden. Auf diese Weise ist es möglich, durch geeignete Wahl
von Induktivitätswerten
unterschiedliche Saugkreise gegen Masse zu erzeugen, die jeweils
unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen. Bei diesen Resonanzfrequenzen
ergibt sich dann eine verbesserte elektrische Isolation von Tx-
und Rx-Pfad, die im als Ausführungsbeispiel
dargestellten FBAR-Duplexer um mehr als 20 dB im Fly-back-Bereich
verbessert ist. Bei geeigneter Wahl der Resonanzfrequenzen im Bereich
zwischen 3 und 6 GHz wird außerdem
die Isolation zwischen den beiden Filtern des dargestellten Duplexers
um annähernd
1 bis 5 dB in den Durchlassbereichen der Tx und Rx-Filter verbessert.
Mit der Erfindung wird also ein Duplexer erhalten, der in der Isolation und
in der Sperrbereichsunterdrückung
wesentlich gegenüber bekannten
Duplexern verbessert ist.
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5 zeigt
anhand eines schematischen Querschnitts durch einen Duplexer, der
in erfindungsgemäßer Weise
eine Masseanbindung der Metallschicht mit serieller Induktivität L aufweist,
wie die zusätzliche
Induktivität
L in den Träger
T des Bauelements bzw. der Filteranordnung integriert werden kann.
Während
in der 2 die Metallschicht MS der Abdeckung elektrisch
isoliert ist, ist sie im erfindungsgemäßen Bauelement bzw. in der
erfindungsgemäßen Filteranordnung über eine
Anschlussfläche
auf der Oberseite des Trägers,
die gleichzeitig die Oberfläche
einer Durchkontaktierung sein kann, mit einer Verschaltung im Inneren
des Trägers
verbunden. Über
eine Durchkontaktierung DK11, DK21 ist die Metallschicht MS mit
einer Induktivität
L1, L2 verbunden und weiter seriell mit einem an der Unterseite des
Trägers
angeordneten Außenanschluss
A1, A2 verbunden.
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Die
beiden hier dargestellten Induktivitäten L1, L2 sind beispielsweise
als verlängerte
und insbesondere als mäanderförmig ausgebildete
Leiterabschnitte in der Metallisierungsebene des hier zweischichtigen
Trägers
realisiert. Nicht dargestellt ist hier der Phasenschieber PS, der
beispielsweise in Leiterabschnitt LA1 angeordnet ist, welcher die
beiden Bumps BU12 und BU21 miteinander verbindet. Über den
Leiterabschnitt LA1 kann auch die Antenne angeschlossen sein. Weitere
Anschlüsse,
Durchkontaktierungen und Leiterabschnitte sind im dargestellten
Schnittbild nicht erfasst, jedoch in beliebiger bzw. erforderlicher
Anzahl in der Filteranordnung enthalten.
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Obwohl
die Erfindung nur anhand weniger Ausführungsbeispiele erläutert wurde,
ist sie nicht auf diese beschränkt.
Die Er findung kann bei allen Filteranordnungen eingesetzt werden,
die zumindest zwei Volumenwellenresonatoren umfassen, die potenziell über eine
benachbarte durchgehende Metallschicht kapazitiv gekoppelt und dadurch
unerwünscht
miteinander verbunden sind. Mit einem beispielsweise wie dargestellt
ausgebildeten Duplexer werden mit der Erfindung die weiteren bereits
genannten Vorteile erzielt.
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Die
Erfindung ist auch auf Filteranordnungen übertragbar, die mehr als zwei
Filter aufweisen, die auf einem oder mehreren Substraten angeordnet sind.
Die Erfindung ist daher auch nicht auf Filteranordnungen mit zwei
Filtern beschränkt,
die als Duplexer ausgebildet sind. Die Erfindung kann auch bei 2-in-1-Filtern oder
bei Diplexern eingesetzt werden. Auch innerhalb eines einzigen Filters
mit mehreren Volumenwellenresonatoren bringt die Erfindung bereits
Vorteile durch eine Verbesserung der Isolation zwischen Eingangs-
und Ausgangstor des als Zweitor betrachteten Filters.
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- VR
- Volumenwellenresonator
- ET
- obere
Elektrode von VR
- EB
- untere
Elektrode von VR
- PL
- piezoelektrische
Schicht
- HI
- Hochimpedanzschicht
- LI
- Niederimpedanzschicht
- S
- Substrat
- T1,
T2
- elektrische
Anschlüsse
- Cp
- parasitäre Kapazität
- T
- Träger
- BU
- Bump
- DK
- Durchkontaktierung
- LA
- Leiterbahnabschnitt
- A
- Außenanschluss
des Bauelements
- LF
- Laminatfolie
- MS
- Metallschicht
- PS
- Phasenschieber
- Ant
- Antenne
- L
- Induktivität
- G
- Masseanschluss