DE112017008319T5 - Hybridfilter und packages für dieselben - Google Patents

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Abstract

Hybridfilter und insbesondere Filter mit akustischen Wellenresonatoren (AWR) und Konzentrierte-Komponente- (LC-) Resonatoren und Packages für dieselben werden beschrieben. Bei einem Beispiel umfasst ein gehäustes Filter ein Package-Substrat, wobei das Package-Substrat eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Eine erste Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung ist mit dem Package-Substrat gekoppelt, wobei die erste AWR-Vorrichtung einen Resonator umfasst. Eine Mehrzahl von Induktivitäten ist in dem Package-Substrat.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Hybridfilter und insbesondere auf Filter mit akustischen Wellenresonatoren (AWR; acoustic wave resonator), Resonatoren mit konzentrierten Komponenten (LC; lumped component) sowie Transformatoren und Packages für dieselben.
  • HINTERGRUND
  • Filter, die bei Mikrowellenfrequenzen arbeiten, sind wichtig für die heutige und die nächste Generation mobiler und drahtloser Kommunikationsvorrichtungen und -infrastrukturen. In 5G-Netzwerken beispielsweise wird die Menge der zu erzeugenden und zwischen Benutzerendgeräten und Netzwerken auszutauschenden Daten im Vergleich zu 3G und 4G erheblich zunehmen. Die Implementierung von drahtlosen Zugangspunkten für die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation wird die bereits hohe Anzahl von Filtern ergänzen, die heute im Funk-Frontend-Modul verwendet werden. Diese neuen Mehrfach-Funk-Plattformen erfordern die Verwendung von hochselektiven Filtern mit niedriger Durchlassbereich-Einfügedämpfung, um die erforderliche Signalintegrität zu gewährleisten. Darüber hinaus benötigen die Filter eine breite Frequenzbandbreite, um eine drahtlose Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung zu ermöglichen. Tatsächlich sollte das Endgerät jedes Benutzers in der Lage sein, Daten bei Geschwindigkeiten von durchschnittlich etwa 1 Gigabit pro Sekunde mit einer Netzwerklatenz von weniger als 10 ms zu verarbeiten. Breitband-Radiofrequenz- (RF-) Filter werden benötigt, um die erwünschte Datenrate ohne Erhöhung der Netzwerklatenz zu erreichen, da sie Architekturen mit Modulationsschemata relativ niedriger Ordnung ermöglichen können.
  • Bei den Mobil- und Drahtlos-Kommunikationsstandards der vorherigen Generation haben zellulare RF-Front-End-Filter traditionell akustische Wellenresonatoren verwendet, die als Gitter, Leiterform oder Kombinationen aus beidem angeordnet waren. Die Eigenschaften dieser Akustikwellenmaterialien und zugeordneten Resonatoren waren ein limitierender Faktor für das Erreichen der Breitbandfilterung.
  • Akustische Wellenfilter und Resonatoren bleiben jedoch attraktiv, weil sie an dem Durchlassrand scharfe Abfälle aufweisen und damit die Koexistenz von Filtern mit Frequenzkanälen, die nahe beieinander liegen, ermöglichen. Zum Beispiel können akustische Wellenfilter mit einem Schutzband (z. B. Signalunterdrückungsbereich zwischen 2 Übertragungsbändern) von nur wenigen 10s MHz dazwischen implementiert werden. Filter mit konzentrierten Elementen sind beim WiFi für Personal-Computer, Smartphones, Tablets und Desktops weit verbreitet. Sie weisen in der Regel einen sehr breiten Durchlassfrequenzbereich auf, zum Beispiel zwischen 100 MHz um 2,4 GHz und fast 1 GHz (4,9-5,8 GHz) im WiFi-Oberband. Leider weisen Filter mit konzentrierten Elementen einen sehr langsamen Abfall auf, was zu Filtern mit schlechter Selektivität um den Durchlassrand herum führt. Dies bedeutet, dass eine effiziente Nutzung des Frequenzspektrums nicht möglich ist, wenn in einer Mehrfach-Funk-Plattform Filter mit konzentrierten Elementen verwendet werden.
  • Figurenliste
    • 1 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine schematische Darstellung einer/eines RF-Hybrid-Schaltung oder - Filters dar.
    • 2 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein Hybridfilter dar.
    • 3 stellt gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ein Hybridfilter dar.
    • 4 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine schematische Darstellung eines Hybridfilters dar.
    • 5 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 6A und 6B veranschaulichen eine Querschnittsansicht und eine entsprechende Draufsicht einer Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 7A und 7B veranschaulichen eine Querschnittsansicht und eine entsprechende Draufsicht einer Akustischer-Wellenresonator- (AWR; acoustic wave resonator) Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung.
    • 8A und 8B veranschaulichen eine Querschnittsansicht und eine entsprechende Draufsicht einer Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 9 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein gehäustes Hybridfilter dar.
    • 10 ist eine Darstellung eines gehäusten Hybridfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 11 ist eine Darstellung eines gehäusten Hybridfilters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
    • 12 ist ein System wie beispielsweise ein Front-End-System oder -Modul gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung.
    • 13A und 13B veranschaulichen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kondensatoren, die in ein Package-Substrat integriert oder eingebettet sein können.
    • 14A-14F veranschaulichen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung verschiedene Induktivitäten, die in ein Package-Substrat eingebettet sein können.
    • 15 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein schematisches Blockdiagramm, das ein Computersystem veranschaulicht, das ein Hybridfilter, ein gehäustes Hybridfilter, eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung oder eine Kombination derselben, wie hier beschrieben, verwendet.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER VORLIEGENDEN OFFENBARUNG
  • Hybridfilter und insbesondere Filter mit akustischen Wellenresonatoren (AWRs), Resonatoren mit konzentrierten Komponenten (LC) sowie Transformatoren und Packages für dieselben werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details ausgeführt, wie beispielsweise spezifische Material- und Struktursysteme, um ein tiefgreifendes Verständnis von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für einen Fachmann auf dem Gebiet ist es jedoch offensichtlich, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Merkmale nicht detailliert beschrieben, um Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung nicht unnötig zu verunklaren. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die verschiedenen in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele veranschaulichende Darstellungen sind, und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. In einigen Fällen werden verschiedene Operationen wiederum als mehrere diskrete Operationen beschrieben, in einer Weise, die für das Verständnis der vorliegenden Offenbarung am hilfreichsten ist, jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht so ausgelegt werden, dass sie impliziert, dass diese Operationen zwingend von der Reihenfolge abhängig sind.
  • Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass diese Operationen in der vorliegenden Reihenfolge ausgeführt werden.
  • Eine bestimmte Terminologie kann auch in der nachfolgenden Beschreibung ausschließlich zum Zweck der Referenz verwendet werden und soll somit nicht einschränkend sein. Zum Beispiel beziehen sich Ausdrücke wie „obere“, „untere“ und „über“, „unter“, „unten“ und „oben“ auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Ausdrücke wie beispielsweise „vorne“, „hinten“, „Rück-“ und „Seiten-“ beschreiben die Ausrichtung und/oder die Position von Abschnitten der Komponente innerhalb eines konsistenten aber beliebigen Bezugsrahmens, der Bezug nehmend auf den Text und die zugeordneten Zeichnungen, die die erörterte Komponente beschreiben, deutlich gemacht wird. Eine solche Terminologie kann die Wörter, die oben spezifisch erwähnt wurden, Ableitungen davon und Wörter ähnlicher Bedeutung umfassen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Hybridfilter und insbesondere auf Filter mit akustischen Wellenresonatoren, Resonatoren mit konzentrierten Komponenten sowie Transformatoren und Packages für dieselben. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenlegung beziehen sich auf ein Radiofrequenz- (RF-) Hybridfilter mit einer Mehrzahl von akustischen Wellenresonatoren (AWR) und einem Transformator-basierten Resonator. Das Grundprinzip der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung besteht darin, zumindest einen RF-Transformator als Kern eines LC-Resonators und einen oder mehrere akustische Wellenresonatoren zu verwenden, um die bandexterne Unterdrückung (rejection) des sich ergebenden Hybridfilters zu verbessern. Die Verwendung eines Transformators reduziert die Anzahl von Komponenten in dem Filter. Zusätzlich führt die Breitbandigkeit eines Transformators zu geringen parasitären Effekten und ermöglicht daher Filter, die bei hohen Frequenzen arbeiten. Das Filter kann ferner durch Verwendung einer Ersatzschaltung eines Transformators, wie z. B. eines T-Netzwerks oder eines Pi-Netzwerks, implementiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Hybridschaltung mehrere parallele akustische Wellenresonatoren, um die Signalunterdrückung in dem Schutzband und an dem Bandrand zu verbessern. Das Hybridfilter der vorliegenden Offenlegung kann eine große Bandbreite und einen steilen Abfall aufweisen. Das Hybridfilter der vorliegenden Offenlegung kann in mobilen und drahtlosen Kommunikationsvorrichtungen und -infrastrukturen der nächsten Generation eingesetzt werden, die die Handhabung von Daten mit hohen Raten erfordern, wie z. B. 5G-Netzwerke. Bei Ausführungsbeispielen können die Filter der vorliegenden Offenlegung eine ausgezeichnete Abfall- und bandexterne Unterdrückung aufweisen, um eine Multi-Funk-Koexistenz zu ermöglichen.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich ferner auch Packages, die ein Hybridfilter umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Package ein oder mehrere Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtungen, die an einem Package-Substrat angebracht sind, wie z. B. ein mehrschichtiges organisches Substrat oder ein Niedrigtemperatur-Einbrand-Keramik-Substrat. Die AWR-Vorrichtungen können einen oder mehrere akustische Wellenresonatoren umfassen, die hermetisch darin abgedichtet sind. Das Package-Substrat kann ein oder mehrere passive Bauelemente umfassen, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Kondensatoren, Induktivitäten und Transformatoren, die darin eingebettet sind. Auf diese Weise kann ein Hybridfilter gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung in einem einzigen Package umfasst sein und dadurch einen reduzierten Formfaktor und eine verbesserte Performance aufweisen.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung ist das Hybridfilter ein hybrides LC-/AWR- (Konzentrierte-Komponenten-/ Akustischer-Wellenresonator-) Filter, das passive RF-Elemente, wie beispielsweise Induktivitäten, Transformatoren und Kondensatoren, und akustische Wellenresonatoren umfasst, die unter Verwendung eines piezoelektrischen Materials, wie z. B. eines Dünnfilm-Bulk-Akustikresonators (FBAR bis TFBAR; thin film bulk acoustic resonator), hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine erste Wicklung eines Transformators mit einem ersten Port und mit einem ersten akustischen Wellenresonator gekoppelt sein und ein zweiter akustischer Wellenresonator kann mit einer zweiten Wicklung des Transformators und mit einem zweiten Port gekoppelt sein. Ein erster Kondensator kann parallel zu der ersten Wicklung der Induktivität gekoppelt sein und ein zweiter Kondensator kann parallel zu einer zweiten Wicklung des Transformators gekoppelt werden. Ein Resonator mit konzentrierten Elementen umfassend eine mit einem Kondensator parallel gekoppelte Induktivität kann zwischen der Kopplung des ersten akustischen Wellenresonators und der ersten Wicklung des Transformators angeordnet sein.
  • 1 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung eine schematische Darstellung einer/eines RF-Hybrid-Schaltung oder -Filters 100. Das Hybridfilter 100 umfasst einen ersten akustischen Wellenresonator (AWR) 110, einen Resonator 124 mit konzentrierten Komponenten, einen Transformator (XFMR) 112 und einen zweiten akustischen Wellenresonator (AWR) 114. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der erste AWR 110 eine erste Elektrode auf, die mit einem ersten Port oder einem Eingangsport 102 gekoppelt ist, und weist eine zweite Elektrode auf, die mit Masse gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Induktivität 120 einen ersten Anschluss, der mit der ersten Elektrode des AWR 110 und mit dem Eingangsport 102 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten 130 gekoppelt ist, auf. Ein Kondensator 122 ist parallel zu der Induktivität 120 gekoppelt. Der Kondensator 122 und die Induktivität 120 bilden einen Resonator 124 mit konzentrierten Elementen, der entweder unterhalb oder oberhalb der Durchlassband-Region eine Transmissionsnullstelle (transmission zero) bildet. Eine erste Spule oder Wicklung 134 des Transformators 112 umfasst einen ersten Anschluss, der mit einem Knoten 130 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Eine zweite Spule oder Wicklung 136 des Transformators 112 weist einen ersten Anschluss, der mit einem Knoten 140 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, auf, wie in 1 dargestellt. Ein Kondensator 150 umfasst eine erste Elektrode oder Platte, die mit dem Knoten 130 gekoppelt ist, und bei einem Ausführungsbeispiel eine zweite Elektrode oder Platte, die mit Masse gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Elektrode des Kondensators 150 direkt mit dem zweiten Anschluss der ersten Wicklung 134 des Transformators 112 verbunden. Ein Kondensator 160 umfasst eine erste Elektrode oder Platte, die mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, und weist bei einem Ausführungsbeispiel eine zweite Elektrode oder Platte, die mit Masse gekoppelt ist, auf. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Elektrode des Kondensators 160 direkt mit dem zweiten Anschluss der zweiten Wicklung 136 des Transformators 112 verbunden. Obwohl jeder der zweiten Anschlüsse des Kondensator 150 und Kondensators 160 als mit Masse gekoppelt dargestellt ist, können sie bei einem Ausführungsbeispiel jeweils mit einer gleichen oder unterschiedlichen Gleichspannung (DC) verbunden sein, um Abstimmungsfähigkeiten bereitzustellen. Die Pole des Filters sind durch die Kondensatoren 150 und 160 und den Transformator 112 definiert. Bei einem Ausführungsbeispiel weist Filter 100 zwei Pole auf und kann daher als Filter zweiter Ordnung betrachtet werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Filter 100 mehr als zwei Pole auf und gilt als Filter höherer Ordnung.
  • Der zweite AWR 114 weist eine erste Elektrode, die mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die mit einem zweiten Port oder Ausgangsport 104 gekoppelt ist, auf. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Hybridfilter 100 von 1 zwei akustische Wellenresonatoren, AWR 110 und AWR 114. Die akustischen Wellenresonatoren agieren als Transmissionsnullstellen um den Rand des Durchlassbereichs herum und ermöglichen es daher dem Filter 100, eine starke Unterdrückung in dem benachbarten Schutzband zu erreichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Filter 100 eine oder mehrere Anpassungsinduktivitäten umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Filter 100 eine Induktivität 170 mit einem ersten Anschluss, der mit einem Eingangsport 102 gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Filter 100 eine Induktivität 180 umfassen, die zwischen dem zweiten AWR 114 und dem Knoten 140 angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Induktivität 180 einen ersten Anschluss, der mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss mit der ersten Elektrode des AWR 114 auf, wie in 1 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind Induktivität 170 und Induktivität 180 Anpassungsinduktivitäten und agieren als Transmissionsnullstellen (verantwortlich für die Signaldämpfung) bei jeweils niedrigen und hohen Frequenzen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Filter 100 einen Kondensator 190 mit einer ersten Elektrode oder Platte, die mit Knoten 130 gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode oder Platte, die mit Knoten 140 gekoppelt ist, umfassen, wie in 1 dargestellt. Der Kondensator 190 kann mit dem Transformator 112 eine weitere Transmissionsnullstelle bilden.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung können Einzelne der Induktivitäten 120, 170 und 180 als Reihenkombination von zwei oder mehr kleineren Induktivitäten implementiert werden, um den Betriebs-Frequenzbereich, die bandinterne und bandexterne Performance auf Kosten der Induktivitätsdichte und/oder des Qualitätsfaktors zu verbessern. In ähnlicher Weise können Einzelne der Kondensatoren 122, 150, 160 und 190 als Parallelkombination von zwei oder mehr kleineren Kondensatoren implementiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Induktivitäten eine Induktivität in dem Bereich von 0,1 bis 15 nanoHenry (nH) aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel können die Kondensatoren eine Kapazität in dem Bereich von 0,1 bis 15 Picofarad (pF) aufweisen.
  • Die erste Wicklung 134 und die zweite Wicklung 136 des Transformators 112 können induktiv miteinander gekoppelt sein. Das heißt, dass die erste Wicklung 134 und die zweite Wicklung 136 ausreichend nahe beieinander sein können, um eine gegenseitige induktive Kopplung bereitzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die erste Wicklung 134 und die zweite Wicklung 136 einen niedrigen induktiven gegenseitigen Kopplungskoeffizienten zwischen 0,01 und 0,5 auf. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die erste Wicklung 134 und die zweite Wicklung 136 ausreichend dimensioniert, um ein Induktivitätsverhältnis zwischen 1:2-2:1 zu schaffen. Bei einem Ausführungsbeispiel weisen die erste Wicklung 134 und die zweite Wicklung 136 ein Induktivitätsverhältnis von etwa 1:1 auf. Die erste Wicklung 134 kann als die primäre Spule des Transformators 112 betrachtet werden und die zweite Wicklung 136 kann als die Sekundärwicklung des Transformators 112 betrachtet werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Hybridfilter 100 ein RF-Bandpassfilter. Das Filter 100 kann Signale sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Frequenzen unterdrücken. Die Signalübertragung zwischen Eingangsport 102 und Ausgangsport 104 ist in dem gewünschten Durchlassbandbereich maximal. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein analoges RF-Eingangssignal mit einer Frequenz zwischen 800 MHz bis 8 GHz auf den Eingangsport 102 angewandt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird ein analoges Signal zwischen 3,3 und 4,2 GHz an den Eingangsport 102 bereitgestellt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird an den Eingangsport 102 ein Eingangssignal zwischen 4,4 und 4,9 GHz bereitgestellt. Das Eingangssignal passiert das Filter 100, und ein gefiltertes analoges Ausgangssignal wird an den Ausgangsport 104 bereitgestellt.
  • 2 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein Hybridfilter 200 dar. Das Hybridfilter 200 ähnelt dem Hybridfilter 100, außer dass der Transformator 112 durch eine Transformator-Ersatzschaltung 210 ersetzt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Transformator-Ersatzschaltung 210 ein T-Netzwerk aus Induktivitäten. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Hybridfilter 200 eine Induktivität 220 mit einem ersten Anschluss, der mit einem Knoten 130 gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss einer Induktivität 230 gekoppelt ist. Ein zweiter Anschluss der Induktivität 230 kann mit Masse gekoppelt sein. Eine Induktivität 240 weist einen ersten Anschluss, der mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss der Induktivität 220 und mit dem ersten Anschluss der Induktivität 230 gekoppelt ist, auf, wie in 2 schematisch dargestellt. Das von den Induktivitäten 220, 230 und 240 gebildete T-Netzwerk kann nützlich sein, wenn der gegenseitige Kopplungskoeffizient des Transformators 112 empfindlich für Prozessschwankungen ist.
  • 3 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein Hybridfilter 300 dar. Das Hybridfilter 300 ähnelt dem Hybridfilter 100, außer dass der Transformator 112 durch eine Pi-Netzwerk aus Transformatoren 310 ersetzt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Hybridfilter 300 eine Induktivität 320 mit einem ersten Anschluss, der mit einem Knoten 130 gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Eine Induktivität 330 weist einen ersten Anschluss, der mit dem Knoten 130 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, auf. Ein Transformator 340 umfasst einen ersten Anschluss, der mit dem Knoten 140 gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Das von den Induktivitäten 320, 330 und 340 gebildete Pi-Netzwerk kann nützlich sein, wenn der gegenseitige Kopplungskoeffizient des Transformators 112 empfindlich für Prozessschwankungen ist.
  • 4 stellt gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung eine schematische Darstellung eines Hybridfilters 400 dar. Das Hybridfilter 400 ähnelt dem Hybridfilter 100, umfasst jedoch eine Induktivität 410, die sich zwischen dem AWR 110 und Masse befindet. Das heißt, bei einem Ausführungsbeispiel weist eine Induktivität 410 einen ersten Anschluss auf, der mit der zweiten Elektrode des AWR 110 gekoppelt ist, und weist einen zweiten Anschluss auf, der mit Masse gekoppelt ist. Das Hinzufügen der Induktivität 410 in Reihe mit dem AWR 110 erzeugt eine weitere Resonanz für eine Transmissionsnullstelle, um die bandexterne Unterdrückung des Hybridfilters 400 zu verbessern. Die Induktivität 410 kann als Anpassungsinduktivität betrachtet werden, die hilft, das bandexterne Signal des Filters 400 zu dämpfen.
  • 5 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfilters 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das Hybridfilter 500 ähnelt dem Hybridfilter 100, umfasst jedoch eine Bank von akustischen Wellenresonatoren 510 anstelle des akustischen Wellenresonators 110. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Hybridschaltung 500 eine Mehrzahl von parallel gekoppelten akustischen Wellenresonatoren, wie z. B. die akustischen Wellenresonatoren 520, 530 und 540. Bei einem Ausführungsbeispiel weist jeder der Resonatoren (z. B. 520, 530 und 540) eine erste Elektrode, die mit einem Eingangsport 102 gekoppelt ist, und eine zweite Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist, auf. Bei einem Ausführungsbeispiel können die zweiten Elektroden über eine Induktivität, wie z. B. eine Induktivität 410 des Hybridfilters 400, wie in 4 dargestellt, mit Masse gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel weist jede der Induktivitäten der Bank von Induktivitäten 510 eine leicht versetzte Resonanzfrequenz auf. Zum Beispiel kann ein AWR 520 eine erste Resonanzfrequenz aufweisen, und ein AWR 530 kann eine zweite Resonanzfrequenz aufweisen, die sich von der ersten Resonanzfrequenz unterscheidet (z. B. höher ist), ein AWR 540 kann eine dritte Resonanzfrequenz aufweisen, die sich von der ersten und zweiten Resonanzfrequenz unterscheidet (z. B. höher ist). Bei einem Ausführungsbeispiel weist jeder der AWRs der Bank von AWR 510 eine Resonanzfrequenzbandbreite auf, wobei jede der Resonanzfrequenzbandbreiten leicht versetzt ist und sich überlappt. Zum Beispiel kann der AWR 520 eine Resonanzfrequenzbandbreite von 4,905 bis 4,920 GHz aufweisen, während der AWR 530 eine Resonanzfrequenzbandbreite von 4,915 bis 4,930 GHz aufweist und der AWR 540 eine Bandbreite zwischen 4,925 bis 4,940 GHz aufweisen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel weist jeder der Resonatoren der Bank von Resonatoren 510 eine leicht versetzte Resonanzfrequenz oder Resonanzbandbreite auf, um beim Erzeugen eines Abfalls an dem Rand des Bandes zu helfen. Anders ausgedrückt, mehrere Resonatoren mit versetzten Resonanzfrequenzen zu haben, hilft, dem Signalrückzug aus dem LC-Netzwerk entgegenzuwirken.
  • Obwohl das Hybridfilter 500 mit einer Bank von AWRs 510 mit drei AWRs 520, 530 und 540 dargestellt wird, wird darauf hingewiesen, dass die Bank 510 mehr oder weniger AWRs umfassen kann. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Hybridschaltung 500 zwischen 2-10 AWRs in der Bank 510 auf. Bei einem Ausführungsbeispiel kann jeder der Resonatoren innerhalb der Resonatorbank auch eine individuelle Reiheninduktivität zu der Masse aufweisen.
  • Zusätzlich kann bei einem Ausführungsbeispiel ein ähnlicher Ansatz für den AWR 114 des Hybridfilters 100 verwendet werden. Zum Beispiel kann der AWR 114 bei einem Ausführungsbeispiel durch eine Bank parallel gekoppelter akustischer Wellenresonatoren mit versetzten Resonanzfrequenzen ersetzt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der AWR 114 durch eine Mehrzahl von seriell gekoppelten AWRs mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen ersetzt werden.
  • Nochmals Bezug nehmend auf die Filter von 1-5 ist bei einem Ausführungsbeispiel jede der elektrischen Kopplungen der verschiedenen passiven Komponenten (z. B. Induktivitäten, Kondensatoren, Transformatoren und akustische Wellenresonatoren) durch direkte elektrische Verbindung ohne dazwischenliegende Zwischenelemente, wie in 1-5 dargestellt ist.
  • 6A und 6B veranschaulichen eine Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die AWR-Vorrichtung 600 einen Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Die 602 und eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Abdeckung 604. Die AWR-Abdeckung 604 ist durch einen Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 an dem AWR-Die 602 angebracht. Der AWR-
  • Die 602 umfasst einen akustischen Wellenresonator (oder Resonator) 608. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der AWR-Die ein Substrat 612 und eine Verbindungsstruktur 614, die auf dem Substrat 612 angeordnet ist. Das Substrat 612 kann irgendein geeignetes Substrat sein, wie z. B., aber nicht beschränkt auf ein Halbleitersubstrat, wie z. B. ein Siliziumsubstrat, ein Glassubstrat oder ein Keramiksubstrat. Die Verbindungsstruktur 614 kann mehrere Metallisierungsebenen umfassen, die durch Dielektrikumsschichten getrennt und durch leitfähige Vias aneinander gebondet sind, um eine elektrische Signalkopplung zwischen dem AWR-Die 602 und anderen Komponenten, wie z. B. anderen Komponenten eines Hybridfilters, zu ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Resonator 608 in der Verbindungsstruktur 614 des AWR-Dies 602 gebildet werden, wie in 6A dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere Kondensatoren 613 in die Verbindungsstruktur 614 eingebettet sein. Die Kondensatoren 613 können die Form von Parallelplattenkondensatoren, Interdigitalkondensatoren, MIM-Kondensatoren und Becher-Kondensatoren aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Elektrode des Resonators 608 mit dem Kondensator 613 gekoppelt. Obwohl ein einzelner Resonator 608 in 6A und 6B dargestellt ist, wird darauf hingewiesen, dass mehrere Resonatoren 608 in einem einzigen AWR-Die 602 hergestellt werden können. Solche mehreren Resonatoren können eine gleiche oder unterschiedliche Resonanzfrequenz aufweisen.
  • Der Resonator 608 kann irgendein bekannter akustischer Wellenresonator sein, wie z. B. eine Akustischer-Volumenwellenresonator- (BAW-; bulk acoustic wave resonator), eine Akustischer-Dünnfilm-Volumenwellenresonator- (FBAR-; thin film bulk acoustic wave resonator), eine Festmontierter-Resonator- (SMR-; solidly mounted resonator), eine Konturmodenresonator-(CMR-; contour-mode resonator), eine Zusammengesetzter-Longitudinalmodenresonator-(CLMR-; composite longitudinal mode resonator) oder eine Akustischer- Oberflächenwellen-(SAW-; surface acoustic wave) Vorrichtung. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegung ist der Resonator 608 ein akustischer Dünnfilm-Volumenresonator mit einem piezoelektrischen Material 616, das zwischen einer ersten Elektrode 618 und einer zweiten Elektrode 620 sandwichartig angeordnet ist. Das piezoelektrische Material 616 kann irgendein geeignetes piezoelektrische Material sein, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Aluminiumnitrid, Zinkoxid, Bleizirkonattitanat (PZT), Natrium-Kalium-Niobat (KNN) und Ähnliches. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das piezoelektrische Material eine Dicke von einigen Mikrometern bis hinunter zu einigen hundertstel Mikrometern aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der akustische Wellenresonator eine Resonanzfrequenz auf oder kann bei einer Frequenz zwischen 10 MHz bis 10 GHz schwingen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Resonator 608 einen Hebelarm-Abschnitt 621 und einen verankerten Abschnitt 622. Bei einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Hebelarm-Abschnitt 621 unter einen Hohlraum 623, der in der Verbindungsstruktur 614 angeordnet ist, um dem Hebelarm-Abschnitt 621 eine Translation zwischen 0,1-3 Mikrometer zu ermöglichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Abdeckung 604 durch einen Dichtungs-Ring oder - Rahmen 606 an dem AWR-Die angebracht. Der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 umschließt den Resonator 608 vollständig und schafft eine hermetische Abdichtung zwischen dem AWR-Die 602 und der Abdeckung 604, wie in 6B dargestellt. Der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 erzeugt einen hermetisch und akustisch abgedichteten Lufthohlraum um den Resonator 608, der den Resonator 608 vor Umgebungsbedingungen und Interferenz schützt. Der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 kann aus einem Metall wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Gold, Kupfer, Zinn und Indium hergestellt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 aus einem Material bestehen, z. B., aber nicht beschränkt auf, eine Glasfritte, eine Keramik, ein Polymer, ein Flüssigkristallpolymer und ein anorganisches Dielektrikum. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 eine Dicke zwischen 0,5-10 Mikrometer aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Dichtungs-Ring oder -Rahmen 606 einen Metall-Ring oder -Rahmen 630, der auf der äußeren Oberfläche des AWR-Dies 602 angeordnet ist, und einen Metall-Ring oder -Rahmen 632 auf der Die-Seite der Abdeckung 604. Der Metallring 630 und der Metallring 632 können dann direkt aneinander gebondet werden, z. B. durch Diffusionsbonden, oder können durch eine Zwischenlötschicht 634, z.B. ein eutektisches Lötmittel, aneinander gebondet werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Abdeckung 604 eine Mehrzahl von Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) 640 und 642, um eine elektrische Verbindung durch die Abdeckung 604 jeweils mit der Elektrode 618 und der Elektrode 620 des Resonators 608 zu ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Substrat-Durchkontaktierungen 640 und 642 durch die Abdeckung 604 und koppeln eine Die-seitige Bond-Anschlussfläche 644 und eine externe Bond-Anschlussfläche 646 elektrisch. Jede der Die-seitigen Bond-Anschlussflächen 644 kann z. B. durch Diffusionsbonden oder Lötbonden mit einer entsprechenden Die-Bond-Anschlussfläche 648, wie in 6A dargestellt) elektrisch gekoppelt werden. Die Die-Bond-Anschlussflächen 648 können mit den Elektroden 618 und 620 elektrisch verbunden werden, wie in 6A dargestellt. Lötkugeln, Höcker oder andere Arten von elektrischen Verbindungen können auf der Kontakt-Anschlussfläche 646 gebildet werden, um elektrische Verbindungen der AWR-Vorrichtung 600 mit anderen Komponenten, wie z. B. einem Package-Substrat, zu ermöglichen.
  • Die Abdeckung 604 kann aus einem Halbleiter, wie z. B. Silizium mit hohem spezifischem Widerstand, einer Keramik oder einem Glas, gebildet werden. Wenn die Abdeckung 604 aus einem Silizium mit geringem spezifischem Widerstand gebildet wird, kann es notwendig sein, die TSVs 640 und 642 vor dem Auffüllen mit einer leitfähigen Schicht mit einem Isolator 641 zu umgeben, um die TSVs ausreichend voneinander zu isolieren. Bei einem Ausführungsbeispiel befinden sich die TSVs 640 und 642 und die elektrischen Kontakte zu dem Resonator 608 innerhalb des Umfangs des Dichtungs-Rings oder des -Rahmens 606, wie in 6B dargestellt. Auf diese Weise werden elektrische Verbindungen nicht unter dem Dichtungs-Ring oder - Rahmen 606 gebildet und die hermetische Integrität des Hohlraums kann erhalten bleiben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Abdeckung 604 einen Hohlraum 650 unter dem Resonator 608 umfassen, um eine angemessene Bewegung oder Translation des Resonators 608 zu ermöglichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann die AWR-Vorrichtung 600 in einem Wafer-Ebene-Prozess hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Mehrzahl von AWR-Dies 602, umfassend jeweils einen Resonator 608 z. B. auf einem Wafer in einem XY-Array hergestellt werden. In ähnlicher Weise kann eine Mehrzahl von Abdeckungen 604 über einen anderen Wafer hinweg in einem ähnlichen XY-Array hergestellt werden. Die beiden Wafer können dann an z. B. den Kontakten und Dichtungs-Ringen oder -Rahmen aneinander gebondet werden. Nach dem Bonden, um eine Mehrzahl von AWR-Vorrichtungen in Waferform zu erzeugen, können die kombinierten Wafer vereinzelt werden, um einzelne AWR-Vorrichtungen 600 zu erzeugen. Ein solcher Prozess kann einen AWR-Die 602 ergeben, wobei der Außendurchmesser der Abdeckung 604 direkt mit dem Außendurchmesser des AWR-Dies 602 übereinstimmt, wie in 6A dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die AWR-Vorrichtung 600 eine Dicke zwischen 50 Mikron und 300 Mikron auf. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Resonator 608 eine x-y-Größe zwischen 50 Mikrometer mal 50 Mikrometer bis 500 Mikrometer mal 500 Mikrometer aufweisen.
  • 7A und 7B stellen eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung dar. Die AWR-Vorrichtung 700 ähnelt der AWR-Vorrichtung 600, außer dass der AWR 700 einen Dichtungsrahmen 710 umfasst, der auch als Induktivität 720 fungieren kann.
  • Der Dichtungsrahmen 710 kann eine oder mehrere Schleifen umfassen, die den Resonator 608 umgeben, wie in 7A und 7B dargestellt. Der Dichtungsrahmen 710 kann aus irgendeinem geeigneten Metall, wie z. B. Kupfer, Gold oder Silber, oder aus einem leitfähigen Material bestehen und kann eine ausreichende Dicke und Breite aufweisen, sodass der Dichtungsrahmen 710 als Induktivität 720 fungieren kann. Der Dichtungsrahmen 710 kann mit einer der Elektroden 618 oder 620 des Resonators 608 elektrisch verbunden werden, um eine elektrische Kopplung der Induktivität 720 mit dem Resonator 608 zu ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Abdeckung 604 eine elektrische Verbindung, wie z. B. eine Substrat-Durchkontaktierung 742, umfassen, um eine elektrische Verbindung mit der Induktivität 720 über die Abdeckung 604 zu ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Substrat-Durchkontaktierung 742 eine Kontaktanschlussfläche 744 auf der AWR-Die-Seite der Abdeckung 604 mit einer Kontaktanschlussfläche 746 auf der Außenseite der Abdeckung 604 gekoppelt, wie in 7A dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Kontaktanschlussfläche 744 mit einer entsprechenden Kontaktanschlussfläche 748 auf dem AWR-Die 602 gekoppelt werden, der mit dem Dichtungsrahmen 710 elektrisch gekoppelt ist, wie in 7B dargestellt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Dichtungsrahmen 710/die Induktivität 720 einen Abschnitt 730, der auf dem AWR-Die 602 hergestellt ist, und einen Abschnitt 732, der auf der Abdeckung 604 hergestellt ist, umfassen. Der AWR-Die-Abschnitt 730 und der Abdeckungsabschnitt 732 können durch direktes Metall-Metall-Bonden aneinander gebondet sein, z. B. durch Diffusionsbonden, oder durch eine dazwischenliegende Lötschicht 634, wie z. B. ein bleifreies Zinn-Wismut-Lötmittel, wie in 7A dargestellt. Auf diese Weise kann eine Induktivität mit einer Dicke von mehr als z.B. 30 Mikron hergestellt werden, um eine Induktivität 720 mit einem hohen Qualitätsfaktor (Q), z. B. größer als 80, zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Abdichtungsrahmen 710 eine Dicke zwischen 20 bis 80 Mikron aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Die-Abschnitt 730 dicker als der Abdeckungsabschnitt 732.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 720 als Induktivität in einem Hybridfilter verwendet werden, wie z.B. in den Hybridfiltern 100-500 der 1-5. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 720 Teil eines Transformators sein, der in einem Hybridfilter verwendet wird, wie z. B. in den Hybridfiltern 100-500 der 1-5.
  • 8A und 8B veranschaulichen eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Die AWR-Vorrichtung 800 ähnelt dem AWR 700, umfasst jedoch eine zweite Induktivität 820. Bei einem Ausführungsbeispiel befindet sich die Induktivität 820 benachbart zu der Induktivität 720, die den Resonator 608 umgibt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 auf der Unterseite des AWR-Dies 602 gebildet werden, wie in 8B dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 aus einem geeigneten Metall wie beispielsweise Gold, Silber und Kupfer oder anderen leitfähigen Materialien gebildet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Induktivität 820 nur auf dem AWR-Die 602 und nicht auf der Abdeckung 604 angeordnet, wie in 8A dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 eine gestapelte Induktivität sein, die einen auf dem AWR-Die 602 gebildeten Abschnitt und einen auf der Abdeckung 604 gebildeten Abschnitt umfasst, wie in Bezug auf die Induktivität 720 von 7 beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine der Induktivität 720 oder der Induktivität 820 eine gestapelte Induktivität, während die andere der Induktivität 720 oder der Induktivität 820 keine gestapelte Induktivität ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 eine oder mehrere Schleifen umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 elektrisch mit einer Elektrode des Resonators 608 gekoppelt sein, z. B. mit einer gleichen Elektrode, mit der die Induktivität 720 gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 820 mit einer Elektrode eines zweiten Resonators 608 gekoppelt werden, der auf dem AWR-Die 602 angeordnet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Induktivität 720 und die Induktivität 820 ausreichend nahe beieinander angeordnet, z. B. mit einer Beabstandung zwischen 10-30 Mikrometern, sodass sie ausreichend induktiv gekoppelt werden können, um eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung eines Transformators zu bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel können eine oder mehrere elektrische Verbindungen, wie z. B. Substrat-Durchkontaktierungen 842, in der Abdeckung 604 hergestellt werden, um eine elektrische Kopplung der Induktivität 820 über die Abdeckung 604 mit externen Komponenten, wie z.B. einem Package-Substrat, zu ermöglichen.
  • 9 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein gehäustes Hybridfilter 900 dar. Das gehäuste Filter 900 umfasst eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung 902, die einen akustischen Wellenresonator (Resonator) 904 umfasst. Der AWR-Die 902 ist elektrisch mit einem Package-Substrat 906 gekoppelt, wie in 9 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine zweite Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung 908 mit einem zweiten akustischen Wellenresonator 910 elektrisch mit dem Package-Substrat 906 gekoppelt sein, wie in 9 dargestellt. Die AWR-Vorrichtung 902 und die AWR-Vorrichtung 908 können irgendeine AWR-Vorrichtung sein, wie z.B., aber nicht beschränkt auf, AWR-Vorrichtung 600, AWR-Vorrichtung 700 und AWR-Vorrichtung 800, wie vorangehend beschrieben wurde.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Package-Substrat 906 eine Vorrichtungsseite 920 und eine Anschlussbereichsseite oder eine Zweite-Ebene-Verbindungs- (SLI-; second level interconnect) Seite 922 auf. Auf der Vorrichtungsseite 920 ist eine Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen 924 angeordnet. Die AWR-Vorrichtung 902 und die AWR-Vorrichtung 908 können mit den Bond-Anschlussflächen 924 elektrisch gekoppelt sein, zum Beispiel durch Flip-Chip-Verbindungen unter Verwendung von Höckern oder Lötkugeln 926. Die Anschlussbereichsseite 922 des Package-Substrats 906 umfasst eine Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen oder Anschlussbereichs-Anschlussflächen 927. Eine Mehrzahl von Zweite-Ebene-Kontakten, wie z. B. Lötkugeln oder Höcker 928, kann auf den Anschlussflächen 927 angeordnet sein, um die elektrische Kopplung des gehäusten Filters 900 mit anderen Komponenten, wie z. B. einer Mutterplatine oder Hauptplatine, zu ermöglichen. Das Package-Substrat 906 kann irgendein geeignetes Package-Substrat sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Package-Substrat 906 eine organische mehrschichtige gedruckte Schaltungsplatine mit einem Dielektrikumsmaterial wie z. B., aber nicht beschränkt auf, siliziumgefülltes Epoxid, FR4 oder Polyimid. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Package-Substrat ein anorganisches Package-Substrat, wie z.B. ein Keramiksubstrat, wie z.B. ein Niedrigtemperatur-Einbrand-Keramik-Substrat oder ein Hochtemperatur-Einbrand-Keramik-Substrat, ein Glassubstrat (z. B. Siliziumoxid) oder ein Halbleitersubstrat (z. B. Silizium). Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Package-Substrat 906 ein mehrschichtiges Package-Substrat, das eine Mehrzahl von Metallisierungsschichten, wie z. B. Kupferschichten, umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von elektrischen Leiterbahnen oder Leistungsebenen umfassen. Jede Metallisierungsschicht kann von einer benachbarten Metallschicht durch eine oder mehrere Dielektrikumsschichten getrennt sein. Leitfähige Vias, wie z. B. Kupfer-Vias, können in den Dielektrikumsschichten angeordnet sein, um eine elektrische Verbindung von einer Metallisierung zu einer anderen zu ermöglichen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird über und zwischen dem AWR-Die 902 und dem AWR-Die 908, wie in 9 dargestellt, ein Formmaterial oder eine Überformung oder eine Kapselung 940 abgeschieden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Formmaterial zwischen dem AWR-Die 904 und dem Package-Substrat 906 und zwischen dem AWR 908 und dem Package-Substrat 906 gebildet werden und kann die Kontakte 926 umgeben, wie in 9 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann Überformungsmaterial Epoxid oder Harz sein.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Package-Substrat 906 eine oder mehrere darin eingebettete Induktivitäten, wie z. B. die Induktivitäten 950 und 952, wie in 9 dargestellt. Die Induktivitäten 950 und 952 können Teilschleifen-Induktivitäten, Einzelschleifen-Induktivitäten oder Mehrschleifen-Induktivitäten sein, die in einer einzigen Ebene oder in mehreren Ebenen des Package-Substrats 906 hergestellt werden, wie Bezug nehmend auf 14A-14F detaillierter beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Induktivität 950 oder 952 aus einer oder mehreren Windungen aus leitfähigem Material wie beispielsweise Kupfer bestehen, die durch ein Dielektrikum wie beispielsweise ein Polymer, eine Keramik, ein Glas oder Luft getrennt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die eine oder die mehreren Windungen des leitfähigen Materials durch das Material des Package-Substrats 906 getrennt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Induktivität 950 durch eine elektrische Verbindung mit dem Resonator 904 der AWR-Vorrichtung 902 elektrisch gekoppelt, wie in 9 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Induktivität 952 durch eine elektrische Verbindung mit dem Resonator 910 des AWR-Dies 908 elektrisch gekoppelt, wie in 9 dargestellt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 906 einen oder mehrere darin eingebetteten Kondensatoren, wie beispielsweise Kondensator 960 und 962, umfassen. Die Kondensatoren 960 und 962 können Parallelplattenkondensatoren oder Interdigitalkondensatoren sein und sie können in einer einzigen Schicht oder mehreren Schichten eines Package-Substrats 906 hergestellt werden, wie detaillierter in 13A-13B beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Kondensator 960 durch eine elektrische Verbindung mit dem Resonator 904 des AWR-Dies 902 und/oder mit der Induktivität 950 elektrisch gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Kondensator 962 durch eine elektrische Verbindung mit der Induktivität 952 elektrisch gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung weist der Resonator 904 des AWR-Dies 902 eine erste Resonanzfrequenz oder -bandbreite auf und der Resonator 910 des AWR 908 weist eine zweite Resonanzfrequenz oder -bandbreite auf, die sich von der ersten Resonanzfrequenz oder - bandbreite unterscheidet. Bei einem Ausführungsbeispiel können ein oder mehrere oberflächenmontierte Kondensatoren 905 mit der Vorrichtungsseite 920 des Package-Substrats 906 gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 906 eine oder mehrere Antennen umfassen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung können die Induktivitäten 950 und 952 Teil eines Netzwerks von Induktivitäten sein, die eine Transformator-Ersatzschaltung bilden, wie z. B. ein Pi-Netzwerk oder ein T-Netzwerk, wie oben beschrieben. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umfasst das Package-Hybridfilter 900 alle passiven Bauelemente, akustischen Wellenresonatoren und Kopplungen mit denselben, die das Hybridfilter 200 oder das Hybridfilter 300, wie oben beschrieben, bilden.
  • 10 ist eine Darstellung eines gehäusten Hybridfilters 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das gehäuste Filter 1000 ähnelt dem gehäusten Filter 900, jedoch umfasst das Filter 1000 einen Transformator, wie z. B. Transformator 1020, der in das Package-Substrat 906 eingebettet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Transformator 1020 eine erste Wicklung 1022 und eine zweite Wicklung 1024, wobei die erste Wicklung 1022 und die zweite Wicklung 1024 induktiv gekoppelt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Windung 1022 vertikal über der zweiten Windung 1024, wie in 10 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die erste Wicklung 1022 und die zweite Wicklung 1024 im Wesentlichen vertikal zueinander ausgerichtet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die erste Wicklung 1022 eine Mittelachse auf, die von einer Mittelachse der zweiten Wicklung 1024 leicht versetzt ist, um den Kopplungskoeffizienten des Transformators 1020 zu verringern. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Wicklung 1022 eine planare Wicklung, die in einer einzigen Metallschicht des Package-Substrats 906 hergestellt ist, und die zweite Wicklung 1024 ist eine planare Wicklung, die in einer einzigen unterschiedlichen Metallschicht des Package-Substrats 906 hergestellt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die erste Wicklung 1022 von der zweiten Wicklung 1024 um eine vertikale Distanz zwischen 15 Mikron und 60 Mikron getrennt. Bei einem Ausführungsbeispiel können die erste Wicklung 1022 und die zweite Wicklung 1024 jeweils in mehreren Metallschichten in dem Package-Substrat 906 hergestellt werden, um Induktivitäten mit hohem Qualitätsfaktor (hohe Q) für den Transformator 1020 zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die erste Wicklung 1022 mit einem Kondensator, z. B. Kondensator 960, der in das Package-Substrat 906 eingebettet ist, elektrisch gekoppelt sein. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die zweite Wicklung 1024 mit einem Kondensator, z.B. Kondensator 962, der in das Package-Substrat 906 eingebettet ist, gekoppelt sein.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Hybridfilter 1000 ein oder mehrere integrierte passive Bauelemente (IPD; integrated passive device) 1030 umfassen, die mit dem Package-Substrat 906 gekoppelt sind, wie in 10 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann IPD 1030 durch eine Mehrzahl von Kontakten 1032, wie z. B. Lötkugeln (solder balls, solder bumps), an die Kontaktanschlussflächen 924 auf der Die-Seite 920 des Package-Substrats 906 gebondet werden. IPD 1030 kann einen oder mehrere darin angeordnete Kondensatoren, Widerstände oder Induktivitäten umfassen. IPD 1030 kann mit einem Prozess hergestellt werden, der es ermöglicht, qualitativ hochwertige Induktivitäten oder Kondensatoren darin zu bilden. IPD 1030 kann besonders vorteilhaft sein, wenn das Package-Substrat 906 hergestellt wird oder eine Art von Substrat ist, wie z.B. eine Hochdichte-Verbindungs- (HDI-; high density interconnect) Gedruckte-Schaltungsplatine, wobei die Herstellung qualitativ hochwertiger Kondensatoren und Induktivitäten zu schwierig oder teuer sein kann. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst IPD 1030 nur passive Bauelemente und umfasst keine aktiven Bauelemente wie Transistoren und/oder Verstärker. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst IPD 1032 nur Kondensatoren.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist IPD 1030 mit der Die-Seite 920 des Package-Substrats 906 gekoppelt und befindet sich zwischen der AWR-Vorrichtung 902 und der AWR-Vorrichtung 908, wie in 10 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Formmaterial 940 über IPD 1030 angeordnet sein und bei einem Ausführungsbeispiel kann das Formmaterial 940 zwischen IPD 1030 und dem Package-Substrat 906 gebildet werden, wie in 10 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird IPD 1030 aus einem Glassubstrat oder einem Halbleitersubstrat, wie beispielsweise einem Siliziumsubstrat, hergestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann IPD 1030 eine Verbindungsstruktur umfassen, die auf dem Substrat angeordnet ist.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das gehäuste Hybridfilter 1000 Induktivitäten, Kondensatoren, akustische Wellenresonatoren und einen Transformator mit entsprechenden elektrischen Kopplungen mit denselben, um ein Hybridfilter zu bilden, wie z. B. die Hybridfilter 100, 300, 400 und 500, wie oben beschrieben.
  • 11 ist eine Darstellung eines gehäusten Hybridfilters 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das Hybridfilter 1100 ähnelt dem Hybridfilter 1000, außer dass es einen vertikalen Transformator 1120 anstelle des Transformators 1020 umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der vertikale Transformator 1120 eine erste Wicklung 1122 und eine zweite Wicklung 1124. Sowohl die erste Wicklung 1122 als auch die zweite Wicklung 1124 können in mehreren Metallschichten des Package-Substrats 906 hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel können die erste Wicklung 1122 und die zweite Wicklung 1124 ineinander verschachtelt sein, wie in 11 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist der vertikale Transformator 1120 eine Implementierung auf, bei der die vertikalen Achsen der ersten Wicklung 1122 und der zweiten Wicklung 1124 nicht ausgerichtet sind und versetzt sind, um eine gegenseitige Kopplungsanpassung zu ermöglichen.
  • 12 ist ein System 1200 wie beispielsweise ein Front-End-System oder -Modul gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung. Das System 1200 kann eine aktive Schaltungsanordnung und eine passive Schaltungsanordnung umfassen, wie z. B. ein oben beschriebenes Hybridfilter. Das System 1200 umfasst ein Package-Substrat 1220, wie z.B. ein mehrschichtiges Package-Substrat, wie oben beschrieben. Das Package-Substrat 1220 kann eine Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen 1230 umfassen, die sich auf einer aktiven Die-Seite 1232 des Package-Substrats 1220 befinden, wie in 12 gezeigt. Ein integriertes passives Bauelement, wie z.B. IPD 1030, kann durch einen entsprechenden Kontakt 1032 an die Kontaktanschlussflächen 1230 gebondet sein, wie in 12 dargestellt. Ein aktiver Die 1240 kann an der aktiven Bauelement-Die-Seite 1232 des Package-Substrats 1220 angebracht sein und kann durch einen entsprechenden elektrischen Kontakt 1242, wie z. B. einen Drahtbond, mit den Kontaktanschlussflächen 1230 elektrisch gekoppelt sein. Alternativ kann der aktive Die 1240 mit den Kontaktanschlussflächen 1230 elektrisch gekoppelt werden, z. B. durch Flip-Chip-Verbindungen. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der aktive Die 1240 aktive Bauelemente und eine Schaltungsanordnung, wie z. B. RF-Front-End-Schaltungen, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Transistoren, Verstärker und Schalter. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der aktive Die 1240 ein Halbleitersubstrat, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, ein Gruppe-III-V-Halbleitersubstrat, ein Silizium-auf-Isolator- (SOI-; silicon on insulator) Substrat und ein monokristallines Bulk-Siliziumsubstrat. Ein oder mehrere Kondensatoren 1250 können innerhalb des Package-Substrats 1220 eingebettet werden, wie in 12 dargestellt und in Bezug auf 13A und 13B ferner beschrieben wird. In ähnlicher Weise können eine oder mehrere Induktivitäten 1260 in das Package-Substrat 1220 eingebettet sein, wie in 12 dargestellt und in Bezug auf 14A-14F ferner beschrieben wird. Die Induktivitäten 1260 können eigenständige Induktivitäten sein oder Teil eines Transformators oder eines Transformator-Ersatznetzwerks sein.
  • Das Package-Substrat 1220 umfasst eine Rückseite oder Anschlussbereichsseite oder eine Zweite-Ebene-Verbindungs- (SLI-) Seite 1234 gegenüber der aktiven Bauelementseite 1232. Die SLI-Seite 1234 kann eine Mehrzahl von Kontakten oder Anschlussbereichs-Anschlussflächen 1236 umfassen. Eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten 1238 kann auf einer entsprechenden Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen 1236 angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass das Package-Substrat 1220 mit anderen Komponenten, wie z. B. einer gedruckten Schaltungsplatine oder einer Hauptplatine, elektrisch verbunden werden kann.
  • Ein akustischer Wellenresonator (AWR) 1280 kann, wie in 12 dargestellt, an der Rückseite 1234 des Package-Substrats 1220 angebracht sein. Die AWR-Vorrichtung 1280 kann, wie oben beschrieben, den AWR Vorrichtungen 600, 700 und 800 ähneln. Die AWR-Vorrichtung 1280 kann einen AWR-Die 1282 mit einem akustischen Wellenresonator (Resonator) 1284 umfassen. Eine Abdeckung 1286 kann z. B. durch einen Dichtungsrahmen oder einen Ring an dem AWR-Die 1282 angebracht sein, um den Resonator 1284 darin hermetisch und akustisch abzudichten.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel ist die AWR-Vorrichtung 1280 durch elektrische Verbindungen 1288, wie z. B. Flip-Chip-Verbindungen, mit den Kontaktanschlussflächen 1236 elektrisch gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel befinden sich elektrische Verbindungen 1288 außerhalb des Umfangs der Abdeckung 1280, und elektrischen Verbindungen zu Elektroden des Resonators 1284 sind durch eine Metallisierungsschicht bereitgestellt, die in einem Verbindungssystem 1283 angeordnet ist, das sich unter der Abdeckung 1286 bis zu dem Resonator 1284 erstreckt, wie in 12 dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind keine elektrischen Verbindungen innerhalb oder durch die Abdeckung 1286 angeordnet, wie in 12 dargestellt ist. Durch Platzierung der AWR-Vorrichtung 1280 auf der Rückseite 1234 des Package-Substrats 1220 werden nur vertikale Vias, z. B. Substrat-Durchkontaktierungen, zwischen der AWR-Vorrichtung 1280 und anderen Systemkomponenten benötigt, wie z. B. qualitativ hochwertige Passiven auf IPD 1030, Kondensatoren 1250 oder Induktivität 1260, die in das Package-Substrat 1220 eingebettet sind, oder aktive Halbleiter-Dies 1240. Zum Beispiel kann, wie in 12 dargestellt, ein vertikales Via 1233, z. B. eine Via-Durchkontaktierung, verwendet werden, um die AWR-Vorrichtung 1280 direkt mit IPD 1030 zu koppeln. In ähnlicher Weise kann ein einzelnes und vertikales Via die AWR-Vorrichtung 1280 direkt mit dem eingebetteten Kondensator 1250 koppeln. Aufgrund der Flip-Chip-Platzierung der AWR-Vorrichtung 1280 auf der Rückseite des Package-Substrats 1220 werden für die Verbindungen nur kurze Verbindungen benötigt, was parasitäre Effekte reduziert und die Montage und Fertigung erleichtert.
  • 13A und 13B veranschaulichen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kondensatoren, die in ein Package-Substrat integriert oder eingebettet sein können. Bei Ausführungsbeispielen sind Kondensatoren Dünnfilmstrukturen, die Metallelektroden und ein Geringe-Verlusttangente-Dielektrikumsmaterial zwischen den Elektroden umfassen. Der Qualitätsfaktor der Kondensatoren steigt mit abnehmender Verlusttangente des verwendeten Dielektrikumsmaterials. Das Kondensator-Dielektrikumsmaterial kann eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, um die Grundfläche des Kondensators zu verringern. 13A ist eine Querschnittsdarstellung eines mehrschichtigen Package-Substrats 1300, wie z. B. ein mehrschichtiges organisches Package-Substrat oder ein Niedrigtemperatur-Einbrand-Substrat. Das Substrat 300 umfasst eine erste Seite 1302 und eine zweite Seite 1304 gegenüber der ersten Seite 1302. Eine Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen 1306 kann auf der ersten Seite 1302 angeordnet sein und eine Mehrzahl von Kontaktanschlussflächen 1308 kann auf der zweiten Seite 1304 angeordnet sein. Das mehrschichtige Substrat 1300 umfasst eine Mehrzahl von Metallschichten 1310, wie z.B. Kupferschichten. Jede der Metallschichten 1310 umfasst eine Mehrzahl von Metallleiterbahnen oder Leitern 1312. Eine Mehrzahl von Dielektrikumsschichten 1320, wie z.B. Siliziumoxid, Aluminiumoxid oder Epoxid mit Siliziumoxid- oder Aluminiumoxid-Füllstoffen oder FR4 oder Polyimid, sind zwischen den Metallschichten 1310 angeordnet, um die Metallschichten 1310 voneinander elektrisch zu isolieren. Dielektrikumsschichten 1320 können auch zwischen Leiterbahnen 1312 von Metallschichten 1310 angeordnet sein. Eine Mehrzahl von leitfähigen Vias 1322, wie z. B. Kupfer-Vias, können in Dielektrikumsschichten 1320 angeordnet sein, um elektrische Verbindungen zwischen benachbarten Metallschichten 1310 zu ermöglichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 einen Parallelplattenkondensator 1330 umfassen, der eine erste, in einer Metallschicht 1310 gebildete Elektrode oder Platte 1332 und eine zweite in einer zweiten, vertikal benachbarten Metallschicht 1310 gebildete Elektrode oder Platte 1334 umfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel bildet ein Abschnitt der Dielektrikumsschichten 1320 zwischen der ersten Elektrode oder Platte 1332 und der zweiten Elektrode oder Platte 1334 die Kondensator-Dielektrikumsschicht des Kondensators 1330.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 einen oder mehrere Parallelplattenkondensatoren 1340 umfassen, der eine erste, in einer Metallschicht 1310 gebildete Elektrode oder Platte 1342 und eine zweite in einer zweiten, vertikal benachbarten Metallschicht 1310 gebildete Elektrode oder Platte 1344 umfasst. Der Kondensator 1340 kann ein Kondensatordielektrikum 1346 umfassen, das aus einem Dielektrikumsmaterial gebildet ist, das sich von dem Dielektrikumsmaterial 1320 unterscheidet, das zur Isolierung der Metallschichten 1310 des Package-Substrats 1300 verwendet wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 1346 ein Hohe-Dielektrizitätskonstante-Material, wie z. B. ein Metalloxid-Dielektrikumsmaterial, z.B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Bariumtitanat (BTO), Bariumstrontiumtitanat (BST) oder Bleizirkonattitanat (PZT). Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 1346 ein Geringe-Verlusttangente-Dielektrikumsmaterial. Auf diese Weise kann ein Hochleistungskondensator hergestellt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 einen oder mehrere Parallelplattenkondensatoren 1350 umfassen. Der Kondensator 1350 umfasst eine erste Elektrode oder Platte 1352, eine zweite Elektrode oder Platte 1354 und ein dazwischen angeordnetes Zwischen-Kondensatordielektrikum 1356. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Kondensator 1350 in einer einzigen Metallschicht 1310 des Substrats 1300 angeordnet, wie in 13A dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Kondensatordielektrikum 1356 aus einem Dielektrikumsmaterial mit einer hohen Dielektrizitätskonstante, wie z. B. einem Highk-Dielektrikum, gebildet sein, und das sich von dem zum Bilden des Package-Substrats 1300 verwendeten Dielektrikumsmaterial 1320 unterscheidet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 1356 ein Hohe-Dielektrizitätskonstante-Material, wie z. B. ein Metalloxid-Dielektrikumsmaterial, z.B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Bariumtitanat (BTO), Bariumstrontiumtitanat (BST) oder PZT. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Dielektrikum 1356 ein Geringe-Verlusttangente-Dielektrikumsmaterial. Auf diese Weise kann ein Hochleistungskondensator hergestellt werden.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 einen oder mehrere Kondensatoren 1360 umfassen, wie in 13A dargestellt. Der Kondensator 1360 umfasst eine obere Elektrode 1362 und eine untere Elektrode 1364. Die obere Elektrode 1362 umfasst einen Via-Abschnitt 1366. Der Via-Abschnitt 1366 ist von der unteren Elektrode 1364 durch ein Kondensatordielektrikum 1368 getrennt. Das Kondensatordielektrikum 1368 kann in einer Via-Öffnung abgeschieden werden, bevor das Via mit einem leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, gefüllt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kondensatordielektrikum 1368 eine High-k-Dielektrikumsschicht, wie z.B. ein Metalloxid, wie Hafniumoxid oder Aluminiumoxid. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kondensatordielektrikum 1368 ein Geringer-Verlust-Dielektrikumsmaterial. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kondensatordielektrikum 1368 ein anderes Dielektrikumsmaterial als das Dielektrikumsmaterial 1320. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kondensatordielektrikum 1368 ein Hohe-Dielektrizitätskonstante-Material, wie z. B. ein Metalloxid-Dielektrikumsmaterial, z.B. Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Hafniumoxid, Bariumtitanat (BTO), Bariumstrontiumtitanat (BST) oder PZT. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Kondensatordielektrikum 1368 ein Geringe-Verlusttangente-Dielektrikumsmaterial. Auf diese Weise kann ein Hochleistungskondensator hergestellt werden.
  • 13B stellt gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung eine Draufsicht auf einen Kondensator 1370 dar, der in das Package-Substrat 1300 eingebettet sein kann. Der Kondensator 1370 umfasst eine erste Elektrode 1372 und eine zweite Elektrode 1374. Die erste Elektrode 1372 umfasst eine Mehrzahl von Fingern 1375, die sich von einem Rückgrat 1376 erstrecken und die mit einer Mehrzahl von Fingern 1377 verschachtelt oder verzahnt sind, die sich von einem Rückgrat 1378 der zweiten Elektrode 1374 erstrecken, wie in 13B dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die erste Elektrode 1372 und die zweite Elektrode 1374 in einer gleichen Metallschicht 1310 oder Ebene des Package-Substrats 1300 angeordnet. Die zwischen dem Rückgrat und den Fingern der Elektroden angeordnete Dielektrikumsschicht 1320 kann als Kondensatordielektrikum agieren. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das zwischen den Elektroden angeordnete Dielektrikumsmaterial 1320 auf Wunsch durch ein anderes Dielektrikumsmaterial ersetzt werden, z.B. ein High-K-Dielektrikumsmaterial und/oder ein Geringe-Verlusttangente-Dielektrikumsmaterial.
  • 14A-14F veranschaulichen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenlegung verschiedene Induktivitäten, die in ein Package-Substrat eingebettet sein können. 14A ist eine Querschnittsdarstellung des Package-Substrats 1300, das bei einem Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Induktivitäten umfassen kann, die aus einer oder mehreren Metallschichten 1310 des Package-Substrats 1300 gebildet sind. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 eine oder mehrere Induktivitäten 1410 umfassen. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die Induktivität 1410 eine Schleife auf, die in einer einzigen Metallschicht 1310 des Package-Substrats 1300 angeordnet ist. Die Induktivität 1410 kann eine Teilschleife oder fraktionale Schleife, wie in 14B dargestellt, eine vollständige Schleife, wie in 14C dargestellt, oder mehrere Schleifen, wie beispielsweise zwei oder mehr Schleifen, wie in 14D dargestellt, aufweisen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 eine oder mehrere Induktivitäten 1420 umfassen. Die Induktivität 1420 kann eine oder mehrere Schleifen umfassen, umfassend einen ersten Metallabschnitt 1422, der in einer ersten Metallschicht 1310 des Package-Substrats 1300 angeordnet ist, und einen zweiten Metallabschnitt 1424, der in einer zweiten Metallschicht 1310 vertikal benachbart zu der ersten Metallschicht 1310 angeordnet ist. Der erste Metallabschnitt 1422 ist mit dem zweiten Metallabschnitt 1424 durch eine Mehrzahl von Metall-Vias 1426 elektrisch gekoppelt, wie in 14A dargestellt. Auf diese Weise kann eine Induktivität 1420 eine Schleife mit einer Metalldicke aufweisen, die größer als die Metalldicke einer einzelnen Metallschicht 1310 des Package-Substrats 1300 ist, und dadurch eine Hohe-Q-Induktivität ergibt. Durch Erhöhung der Dicke der Leiter der Induktivität 1420 kann eine Induktivität mit einem Q-Faktor von 100 oder besser bei der Betriebsfrequenz erreicht werden.
  • 14E ist eine Draufsicht auf die Induktivität 1420, die einen oberen Abschnitt 1422 einer Schleife und die darunter liegenden, elektrisch damit verbundenen Vias 1426 zeigt. Das Dielektrikumsmaterial 1320 kann zwischen leitfähigen Vias 1426 und zwischen dem ersten Metallabschnitt 1422 und einem zweiten Metallabschnitt 1424 angeordnet sein. Falls erwünscht, kann die Induktivität 1420 einen dritten Metallabschnitt umfassen, der in einer dritten Metallschicht 1310 angeordnet ist und mit dem zweiten Metallabschnitt 1424 durch eine zweite Mehrzahl von leitfähigen Vias elektrisch verbunden ist. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung kann die Mehrzahl leitfähiger Vias 1426 und 1322 durch Laserbohren einer Mehrzahl von Via-Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 1310 und anschließendes Befüllen der Vias mit einem leitfähigen Material, wie z. B. Kupfer, bei der Bildung der darüber liegenden Metallschicht 1310 gebildet werden. Das Laserbohren stellt ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen der Vias 1426 und 1322 bereit.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Package-Substrat 1300 eine oder mehrere Induktivitäten umfassen, wie in 14A gezeigt. Die Induktivität 1430 umfasst einen ersten Metallabschnitt 1432, der in einer ersten Metallschicht 1310 angeordnet ist, und einen zweiten Metallabschnitt 1434, der in einer zweiten Metallschicht 1310 vertikal benachbart zu der ersten Metallschicht 1310 angeordnet ist. Ein Schlitz-Via oder Graben-Via 1436 kann verwendet werden, um den ersten Metallabschnitt 1432 mit dem zweiten Metallabschnitt 1434 zu verbinden. Das Graben-Via 1434 kann eine Länge aufweisen, die im Wesentlichen gleich, oder zumindest 90 %, der Länge der Schleife oder Schleifen in den Metallabschnitten 1432 und 1434 ist, wie in 14F dargestellt. Bei einem Ausführungsbeispiel weist das Graben-Via 1436 eine Breite auf, die geringer ist als die Breite der Metallabschnitte 1432 und 1434. Die Graben-Vias 1436 können durch lithografische Strukturierung einer Grabenöffnung in der Dielektrikumsschicht 1320 gebildet werden, indem z. B. eine Photoresist-Maske lithografisch strukturiert und dann eine Grabenöffnung in Ausrichtung mit der Photoresist-Maske geätzt wird. Alternativ kann die Dielektrikumsschicht 1320 ein photodefinierbares Dielektrikum sein und kann direkt photodefiniert sein, um darin eine Grabenöffnung zu bilden. Die Grabenöffnung kann anschließend beim Formen der Metallschicht 1310, die den Metallabschnitt 1432 umfasst, gefüllt werden. Die Induktivität 1430 kann in der Lage sein, einen höheren Q-Faktor als die Induktivität 1420 aufzuweisen, da die Induktivität 1430 einen Graben aufweist, über den der Metallabschnitt 1432 im Wesentlichen oder vollständig mit dem Metallabschnitt 1434 verbunden ist, während die Induktivität 1420 durch Vias gekoppelt ist und zwischen den Metallabschnitten 1422 und 1424 das Dielektrikum 1320 aufweist, wie in 14E dargestellt.
  • Es versteht sich, dass Induktivitäten wie beispielsweise die Induktivitäten 1410, 1420 und 1430 eigenständige Induktivitäten sein können oder mit anderen Induktivitäten kombiniert werden können, um Wicklungen eines Transformators oder einer Transformator-Ersatzschaltung herzustellen.
  • 15 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ein schematisches Blockdiagramm, das ein Computersystem veranschaulicht, das ein Hybridfilter, ein gehäustes Hybridfilter, eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung oder eine Kombination derselben, wie hier beschrieben, verwendet. 15 stellt ein Beispiel einer Rechenvorrichtung 1500 dar. Die Rechenvorrichtung 1500 häust eine Hauptplatine 1502. Die Hauptplatine 1502 kann eine Anzahl von Komponenten umfassen, umfassend, aber nicht beschränkt auf, einen Prozessor 1504, ein Vorrichtungs-Package 1510 und zumindest einen Kommunikationschip 1506. Der Prozessor 1504 ist physisch und elektrisch mit der Hauptplatine 1502 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann zumindest ein Kommunikationschip 1506 auch physisch und elektrisch mit der Hauptplatine 1502 gekoppelt sein. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist zumindest ein Kommunikationschip 1506 Teil des Prozessors 1504.
  • Abhängig von ihren Anwendungen kann die Rechenvorrichtung 1500 andere Komponenten umfassen, die physisch und elektrisch mit der Hauptplatine 1502 gekoppelt sein können oder nicht. Diese anderen Komponenten umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, einen flüchtigen Speicher (z. B. DRAM), einen nichtflüchtigen Speicher (z. B. ROM), einen Flash-Speicher, einen Graphikprozessor, einen digitalen Signalprozessor, einen Krypto-Prozessor, einen Chipsatz, eine Antenne, eine Anzeige, eine Touchscreen-Anzeige, eine Touchscreen-Steuerung, eine Batterie, einen Audio-Codec, einen Video-Codec, einen Leistungsverstärker, ein GPS-Bauelement (Global Positioning System; globales Positionierungssystem), einen Kompass, ein Akzelerometer, ein Gyroskop, einen Lautsprecher, eine Kamera, und eine Massenspeichervorrichtung (z. B. Festplattenlaufwerk, CD (Compact Disk), DVD (Digital Versatile Disk) usw.).
  • Zumindest ein Kommunikationschip 1506 ermöglicht eine drahtlose Kommunikation für die Übertragung von Daten zu und von der Rechenvorrichtung 1500. Der Ausdruck „drahtlos“ und seine Ableitungen können verwendet werden, um Schaltungen, Bauelemente, Systeme, Verfahren, Techniken, Kommunikationskanäle etc. zu beschreiben, die Daten durch die Verwendung modulierter, elektromagnetischer Strahlung durch ein nicht festes Medium kommunizieren können. Der Ausdruck impliziert nicht, dass die zugeordneten Bauelemente nicht irgendwelche Drähte umfassen, obwohl sie dies bei einigen Ausführungsbeispielen möglicherweise nicht tun. Zumindest ein Kommunikationschip 1506 kann irgendeine von einer Anzahl von drahtlosen Standards oder Protokollen implementieren, einschließlich aber nicht beschränkt auf Wi-Fi (IEEE 802.11-Familie), WiMAX (IEEE 802.16 -Familie), IEEE 802.20, Long Term Evolution (LTE), Ev-DO, HSPA+, HSDPA+, HSUPA+, EDGE, GSM, GPRS, CDMA, TDMA, DECT, Bluetooth, und Ableitungen davon, sowie irgendwelche anderen drahtlosen Protokolle, die bezeichnet werden als 3G, 4G, 5G, und darüber hinaus. Die Rechenvorrichtung 1500 kann eine Mehrzahl von Kommunikationschips 1506 umfassen. Zum Beispiel kann ein erster Kommunikationschip 1506 zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit kürzerem Bereich, wie beispielsweise Wi-Fi und Bluetooth, und ein zweiter Kommunikationschip 1506 kann zweckgebunden sein für drahtlose Kommunikation mit längerem Bereich, wie beispielsweise GPS, EDGE, GPRS, CDMA, WiMAX, LTE, Ev-DO, und andere.
  • Der Prozessor 1504 der Rechenvorrichtung 1500 umfasst einen Integrierte-Schaltungs-Die, der innerhalb des Prozessors 1504 gehäust ist. Das Vorrichtungs-Package 1510 kann ein Packaging-Substrat und/oder eine gedruckte Schaltungsplatine sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Es ist zu beachten, dass das Vorrichtungs-Package 1510 eine einzelne Komponente, eine Teilmenge von Komponenten und/oder ein ganzes System sein kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann der integrierte Schaltung-Die mit einem oder mehreren Bauelementen auf dem Vorrichtungs-Package 1510 gehäust sein, die eine thermisch stabile RFIC und eine Antenne zur Verwendung mit drahtloser Kommunikation umfassen. Der Ausdruck „Prozessor“ kann sich auf irgendein Bauelement oder Abschnitt eines Bauelements beziehen, das/der elektronische Daten aus Registern und/oder Speicher verarbeitet, um diese elektronischen Daten in andere elektronische Daten zu transformieren, die in Registern und/oder Speicher gespeichert werden können.
  • Zumindest ein Kommunikationschip 1506 umfasst auch einen Integrierte-Schaltung-Die, der innerhalb des Kommunikationschips 1506 gehäust ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann der Integrierte-Schaltung-Die des Kommunikationschips mit einem oder mehreren Bauelementen auf dem Vorrichtungs-Package 1510 gehäust werden, wie hierin beschrieben.
  • Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele oben beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsbeispiele nicht den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung einschränken, auch wenn nur ein einzelnes Ausführungsbeispiel im Hinblick auf ein bestimmtes Merkmal beschrieben ist. Beispiele von Merkmalen, die in der Offenbarung bereitgestellt sind, sollen darstellend sein und nicht einschränkend, außer anderweitig angegeben. Die obige Beschreibung soll solche Alternativen, Modifikationen und Entsprechungen abdecken, wie sie für einen Fachmann offensichtlich wären, der den Vorteil der vorliegenden Offenbarung hat.
  • Der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung umfasst irgendein Merkmal oder Kombination von Merkmalen, die hierin offenbart sind (entweder explizit oder implizit) oder irgendeine Verallgemeinerung davon, ob dadurch irgendwelche oder alle der hierin adressierten Probleme verringert werden oder nicht. Dementsprechend können neue Ansprüche während der Verfolgung der vorliegenden Anmeldung (oder einer Anmeldung, die die Priorität derselben beansprucht) für irgendeine solche Kombination von Merkmalen formuliert werden. Genauer gesagt, Bezug nehmend auf die beiliegenden Ansprüche, können Merkmale aus abhängigen Patentansprüchen mit jenen der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden und Merkmale aus entsprechenden unabhängigen Ansprüchen können auf irgendeine geeignete Weise kombiniert werden und nicht nur in den spezifischen Kombinationen, die in den beigefügten Ansprüchen aufgezählt sind.
  • Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Ausführungsbeispiele. Die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele können verschieden kombiniert werden, wobei einige Merkmale umfasst sind und andere ausgeschlossen sind, um für eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen zu passen.
  • Ausführungsbeispiel 1: Ein Filter umfasst einen ersten Port und einen zweiten Port. Ein erster akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist. Eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Port gekoppelt und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein erster Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein zweiter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Knoten gekoppelt. Ein Transformator mit einer ersten Wicklung mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Knoten gekoppelt, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, und mit einer zweiten Wicklung mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Ein dritter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt. Ein zweiter akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt, und eine zweite Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 2: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, ferner umfassend eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 3: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 2, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine dritte Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 4: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, 2 oder 3, wobei eine zweite Elektrode eines zweiten Kondensators mit Masse gekoppelt ist, und wobei eine zweite Elektrode des dritten Kondensators mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 5: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, 2, 3 oder 4, ferner umfassend einen vierten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 6: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der erste AWR über eine vierte Induktivität mit Masse gekoppelt ist und wobei die vierte Induktivität einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des ersten AWR gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, aufweist.
  • Ausführungsbeispiel 7: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, ferner umfassend einen dritten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 8: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 7, wobei der erste AWR eine erste Resonanzfrequenz aufweist und der zweite AWR eine zweite Resonanzfrequenz aufweist, die von der ersten Resonanzfrequenz versetzt ist.
  • Ausführungsbeispiel 9: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 7, ferner umfassend einen vierten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 10: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 9, wobei der erste AWR eine erste Resonanzfrequenz aufweist, der dritte AWR eine zweite Resonanzfrequenz aufweist und der vierte AWR eine dritte Resonanzfrequenz aufweist, wobei die zweite Resonanzfrequenz von der ersten Resonanzfrequenz versetzt ist und die dritte Resonanzfrequenz von der ersten Resonanzfrequenz und der zweiten Resonanzfrequenz versetzt ist.
  • Ausführungsbeispiel 11: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der zweite Anschluss der ersten Wicklung mit dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators verbunden ist und wobei der zweite Anschluss der zweiten Wicklung mit dem zweiten Anschluss des dritten Kondensators verbunden ist.
  • Ausführungsbeispiel 12: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei einer des ersten Kondensators, des zweiten Kondensators oder des dritten Kondensators eine Mehrzahl von parallel miteinander gekoppelten Kondensatoren umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 13: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 3, wobei eine der ersten Induktivität, der zweiten Induktivität oder der dritten Induktivität eine Mehrzahl von Induktivitäten umfasst, die miteinander in Reihe gekoppelt sind.
  • Ausführungsbeispiel 14: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 1, wobei der erste AWR und der zweite AWR aus der Gruppe ausgewählt sind, die ein FBAR-, ein SMR-, ein CMR-, ein CLMR- und ein SAW-Bauelement umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 15: Ein Filter umfasst einen ersten Port und einen zweiten Port. Ein erster akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist. Eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Port gekoppelt und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein erster Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein zweiter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Knoten gekoppelt. Eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Knoten gekoppelt, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss einer dritten Induktivität gekoppelt ist, wobei die dritte Induktivität einen zweiten Anschluss aufweist, der mit Masse gekoppelt ist. Eine vierte Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit einem zweiten Knoten gekoppelt, wobei die vierte Induktivität einen zweiten Anschluss aufweist, der mit dem zweiten Anschluss der zweiten Induktivität und mit dem ersten Anschluss der dritten Induktivität gekoppelt ist. Ein dritter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt. Ein zweiter akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 16: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 15, ferner umfassend eine fünfte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 17: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 16, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine sechste Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 18: Ein Filter umfasst einen ersten Port und einen zweiten Port. Ein erster akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist. Eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Port gekoppelt und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein erster Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Port gekoppelt und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist. Ein zweiter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem ersten Knoten gekoppelt. Eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Knoten gekoppelt, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Eine dritte Induktivität mit einem ersten Anschluss ist mit dem ersten Knoten gekoppelt, und einem zweiten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist. Eine vierte Induktivität mit einem ersten Anschluss, ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist. Ein dritter Kondensator mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt. Ein zweiter akustischer Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode ist mit dem zweiten Knoten gekoppelt, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 19: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 18, ferner umfassend eine fünfte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 20: Das Filter gemäß Ausführungsbeispiel 19, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine sechste Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 21: Ein gehäustes Filter umfasst ein Package-Substrat, wobei das Package-Substrat eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Eine erste Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung ist mit dem Package-Substrat gekoppelt, wobei die erste AWR-Vorrichtung einen Resonator umfasst. Eine Mehrzahl von Induktivitäten ist in dem Package-Substrat.
  • Ausführungsbeispiel 22: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21, ferner umfassend eine zweite Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung, die mit dem Package-Substrat gekoppelt ist, wobei die zweite AWR-Vorrichtung einen Resonator umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 23: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21 oder 22, wobei die erste AWR-Vorrichtung eine Mehrzahl von Resonatoren umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 24: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21, 22 oder 23 ferner umfassend eine Mehrzahl von Kondensatoren in dem Package-Substrat.
  • Ausführungsbeispiel 25: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 24, wobei einer der Kondensatoren der Mehrzahl von Kondensatoren mit einer Elektrode des Resonators der ersten AWR-Vorrichtung gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 26: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 25, wobei eine der Induktivitäten der Mehrzahl von Induktivitäten mit der Elektrode gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 27: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 22, wobei eine der Induktivitäten der Mehrzahl von Induktivitäten mit einer Elektrode des Resonators der zweiten AWR-Vorrichtung gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 28: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21, 22, 23, 24, 25, 26 oder 27, wobei drei oder mehr der Mehrzahl von Induktivitäten eine Ersatzschaltung eines RF-Transformators bilden.
  • Ausführungsbeispiel 29: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 oder 28, ferner umfassend ein integriertes passives Bauelement (IPD), das mit der ersten Seite des Package-Substrats gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 30: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 oder 29, ferner umfassend einen Transformator, der innerhalb des Package-Substrats angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiel 31: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 30, wobei der Transformator ein Zweischichttransformator mit einer ersten Wicklung in einer ersten Schicht des Package-Substrats und einer zweiten Wicklung in einer zweiten Schicht des Package-Substrats ist, wobei sich die zweite Schicht von der ersten Schicht unterscheidet.
  • Ausführungsbeispiel 32: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 30 oder 31, wobei der Transformator einen vertikalen Transformator umfasst, der in zwei oder mehr leitfähigen Schichten des Package-Substrats gebildet ist.
  • Ausführungsbeispiel 33: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 32, wobei der vertikale Transformator einen Winkelversatz zur gegenseitigen Kopplungsanpassung aufweist.
  • Ausführungsbeispiel 34: Ein gehäustes Filter umfasst ein Package-Substrat mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt. Ein aktiver Die ist mit der ersten Seite des Package-Substrats gekoppelt. Ein integriertes passives Bauelement (IPD) ist mit der ersten Seite des Package-Substrats gekoppelt. Eine Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Vorrichtung ist mit der zweiten Seite des Package-Substrats gekoppelt, wobei die AWR-Vorrichtung einen Resonator umfasst. Eine Mehrzahl von Kontakten ist auf der zweiten Seite des Package-Substrats.
  • Ausführungsbeispiel 35: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, wobei die AWR-Vorrichtung über eine vertikale Via-Verbindung direkt mit dem IPD gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 36: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, wobei die AWR-Vorrichtung durch eine Mehrzahl von Flip-Chip-Verbindungen an der zweiten Seite des Package-Substrats angebracht ist.
  • Ausführungsbeispiel 37: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, wobei das Package-Substrat keinen darin gebildeten Hohlraum aufweist.
  • Ausführungsbeispiel 38: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, ferner umfassend eine Mehrzahl von Kondensatoren, die innerhalb des Package-Substrats eingebettet sind.
  • Ausführungsbeispiel 39: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, 35, 36, 37 oder 38, ferner umfassend eine Mehrzahl von Induktivitäten, die innerhalb des Package-Substrats eingebettet sind.
  • Ausführungsbeispiel 40: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, 35, 36, 37, 38 oder 39, ferner umfassend einen Transformator in dem Package-Substrat.
  • Ausführungsbeispiel 41: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, 35, 36, 37, 38, 39 oder 40, wobei der aktive Die aktive und passive Schaltungsanordnung umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 42: Das gehäuste Filter der Beispielausführung 41, wobei die aktive Schaltungsanordnung eines von einem Verstärker oder einem Schalter umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 43: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41 oder 42, wobei die Mehrzahl von Kontakten die AWR-Vorrichtung umgeben.
  • Ausführungsbeispiel 44: Das gehäuste Filter gemäß Ausführungsbeispiel 43, wobei die Mehrzahl der Kontakte ein Kugelgitter-Array (BGA; ball gird array) umfasst.
  • Ausführungsbeispiel 45: Eine Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung umfasst einen Akustischer-Wellenresonator- (AWR-) Die, wobei der WAR-Die einen Resonator umfasst. Ein Dichtungsrahmen ist an dem AWR-Die angebracht und umgibt den Resonator. Eine Abdeckung mit einer ersten Seite ist an dem Dichtungsrahmen angebracht.
  • Ausführungsbeispiel 46: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel von Anspruch 45, wobei der Dichtungsrahmen ein Metall-Dichtungsrahmen ist und der Metall-Dichtungsrahmen eine Induktivität bildet, und wobei die Induktivität mit einer Elektrode des Resonators gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 47: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 46, wobei die Induktivität in einer einzigen Ebene gebildet ist.
  • Ausführungsbeispiel 48: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 46, wobei die Induktivität eine gestapelte Induktivität ist, mit einem ersten Abschnitt auf dem AWR-Die, der an einen zweiten Abschnitt auf der Abdeckung gebondet ist.
  • Ausführungsbeispiel 49: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 46, wobei die Induktivität eine Dicke zwischen 15 bis 80 Mikron aufweist
  • Ausführungsbeispiel 50: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 45, 46, 47, 48 oder 49, wobei die Abdeckung eine Mehrzahl von Lötkugeln aufweist, die auf einer zweiten Seite der Abdeckung angeordnet sind, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.
  • Ausführungsbeispiel 51: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 50, ferner umfassend eine Mehrzahl von durch die Abdeckung hindurch angeordneten Vias, wobei eine Entsprechende der Mehrzahl von Vias mit einer Entsprechenden der Mehrzahl von Lötkugeln gekoppelt ist.
  • Ausführungsbeispiel 52: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 45, ferner umfassend eine erste Mehrzahl von Kontakten auf einer Vorderseite des AWR-Dies und eine zweite Mehrzahl von Kontakten auf der ersten Seite der Abdeckung, wobei ein Entsprechender der ersten Mehrzahl von Kontakten an einem Entsprechenden der zweiten Mehrzahl von Kontakten angebracht ist.
  • Ausführungsbeispiel 53: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 45, ferner umfassend einen Hohlraum, der in der ersten Seite der Abdeckung angeordnet ist, wobei der Hohlraum über dem Resonator ist.
  • Ausführungsbeispiel 54: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 45, wobei der Dichtungsrahmen einen ersten Metallrahmenabschnitt, der auf einer Vorderseite des AWR-Dies angeordnet ist, und einen zweiten Metallrahmenabschnitt, der auf der ersten Seite der Abdeckung angeordnet ist, umfasst, wobei der erste Metallrahmenabschnitt an den zweiten Metallrahmenabschnitt gebondet ist.
  • Ausführungsbeispiel 55: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 54, wobei der erste Metallrahmenabschnitt an den zweiten Metallrahmenabschnitt durch ein Lötbond gebondet ist.
  • Ausführungsbeispiel 56: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 54, wobei der erste Metallrahmenabschnitt an den zweiten Metallrahmenabschnitt durch ein direktes Metall-zu-Metall-Bond gebondet ist.
  • Ausführungsbeispiel 57: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 46, ferner umfassend eine zweite Induktivität, die auf einer Vorderseite des AWR-Dies angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiel 58: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 57, wobei die Induktivität und die zweite Induktivität jeweils eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung eines Transformators bilden.
  • Ausführungsbeispiel 59: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 57, wobei die zweite Induktivität nicht an der ersten Seite der Abdeckung angebracht ist.
  • Ausführungsbeispiel 60: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58 oder 59, wobei der AWR-Die ein Substrat und eine auf dem Substrat angeordnete Mehrschicht-Verbindungsstruktur umfasst und wobei sich ein Kondensator innerhalb der Mehrschicht-Verbindungsstruktur befindet.
  • Ausführungsbeispiel 61: Die Akustischer-Wellenresonator-Vorrichtung gemäß Ausführungsbeispiel 60, wobei der Resonator mit der Mehrschicht-Verbindungsstruktur angeordnet ist und wobei eine Elektrode des Kondensators mit einer Elektrode des Resonators gekoppelt ist.

Claims (20)

  1. Ein Filter, umfassend: einen ersten Port und einen zweiten Port; einen ersten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist; eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist; einen ersten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; einen Transformator mit einer ersten Wicklung mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, und mit einer zweiten Wicklung mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist; einen dritten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist; und einen zweiten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  2. Das Filter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  3. Das Filter gemäß Anspruch 2, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine dritte Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  4. Das Filter gemäß Anspruch 1, wobei eine zweite Elektrode eines zweiten Kondensators mit Masse gekoppelt ist, und wobei eine zweite Elektrode des dritten Kondensators mit Masse gekoppelt ist.
  5. Das Filter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen vierten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  6. Das Filter gemäß Anspruch 1, wobei der erste AWR über eine vierte Induktivität mit Masse gekoppelt ist und wobei die vierte Induktivität einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des ersten AWR gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, aufweist.
  7. Das Filter gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen dritten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  8. Das Filter gemäß Anspruch 7, wobei der erste AWR eine erste Resonanzfrequenz aufweist und der zweite AWR eine zweite Resonanzfrequenz aufweist, die von der ersten Resonanzfrequenz versetzt ist.
  9. Das Filter gemäß Anspruch 7, ferner umfassend einen vierten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist.
  10. Das Filter gemäß Anspruch 9, wobei die erste AWR eine erste Resonanzfrequenz aufweist, die dritte AWR eine zweite Resonanzfrequenz aufweist und die vierte AWR eine dritte Resonanzfrequenz aufweist, wobei die zweite Resonanzfrequenz von der ersten Resonanzfrequenz versetzt ist und die dritte Resonanzfrequenz von der ersten Resonanzfrequenz und der zweiten Resonanzfrequenz versetzt ist.
  11. Das Filter gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Anschluss der ersten Wicklung mit dem zweiten Anschluss des zweiten Kondensators verbunden ist und wobei der zweite Anschluss der zweiten Wicklung mit dem zweiten Anschluss des dritten Kondensators verbunden ist.
  12. Das Filter gemäß Anspruch 1, wobei einer des ersten Kondensators, des zweiten Kondensators oder des dritten Kondensators eine Mehrzahl von parallel miteinander gekoppelten Kondensatoren umfasst.
  13. Das Filter gemäß Anspruch 3, wobei eine der ersten Induktivität, der zweiten Induktivität oder der dritten Induktivität eine Mehrzahl von Induktivitäten umfasst, die miteinander in Reihe gekoppelt sind.
  14. Das Filter gemäß Anspruch 1, wobei der erste AWR und der zweite AWR aus der Gruppe ausgewählt sind, die ein FBAR-, ein SMR-, ein CMR-, ein CLMR- und ein SAW-Bauelement umfasst.
  15. Ein Filter, umfassend: einen ersten Port und einen zweiten Port; einen ersten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist; eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist; einen ersten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss einer dritten Induktivität gekoppelt ist, wobei die dritte Induktivität einen zweiten Anschluss aufweist, der mit Masse gekoppelt ist; eine vierte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist, wobei die vierte Induktivität einen zweiten Anschluss aufweist, der mit dem zweiten Anschluss der zweiten Induktivität und mit dem ersten Anschluss der dritten Induktivität gekoppelt ist; einen dritten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist; und einen zweiten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  16. Das Filter gemäß Anspruch 15, ferner umfassend eine fünfte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  17. Das Filter gemäß Anspruch 16, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine sechste Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
  18. Ein Filter, umfassend: einen ersten Port und einen zweiten Port; einen ersten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit Masse gekoppelt ist; eine erste Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem ersten Knoten gekoppelt ist; einen ersten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; einen zweiten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem ersten Knoten gekoppelt ist; eine zweite Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist; eine dritte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit einem zweiten Knoten gekoppelt ist; eine vierte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist; einen dritten Kondensator mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist; und einen zweiten akustischen Wellenresonator (AWR) mit einer ersten Elektrode, die mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist, und einer zweiten Elektrode, die mit dem zweiten Port gekoppelt ist.
  19. Das Filter gemäß Anspruch 18, ferner umfassend eine fünfte Induktivität mit einem ersten Anschluss, der mit dem ersten Port gekoppelt ist, und einem zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist.
  20. Das Filter gemäß Anspruch 19, wobei der erste Anschluss des zweiten AWR über eine sechste Induktivität mit dem zweiten Knoten gekoppelt ist.
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