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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Erdung von Dünnfilmresonator-Abzweigfiltern
für masseakustische
Wellen. Einige Prinzipien der Erdung von solchen Abzweigfiltern
sind zum Beispiel aus
US 6,323,744 bekannt.
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Dünnfilmresonator-Abzweigfilter
für masseakustische
Wellen (nachstehend "FBAR" genannt) werden
typischerweise in Umgebungen mit hohen Frequenzen verwendet, die
sich von einigen hundert Megahertz (MHz) bis zu einigen Gigahertz
(GHz) erstrecken.
1 veranschaulicht den allgemeinen Querschnitt
eines herkömmlichen
FBAR Bauelements
100. Gemäß
1 umfasst
das FBAR Bauelement
100 ein zwischen zwei leitfähigen Elektrodenschichten
105 und
115 eingebrachtes
piezoelektrisches Material
110 mit der Elektrodenschicht
115,
die auf einer Membran oder Gruppen von reflektierenden Schichten
ausgeformt sein kann, die auf einem fest montierten Halbleitersubstrat
120 abgeschieden sind,
das zum Beispiel aus Silizium oder Quarz hergestellt werden kann.
Das piezoelektrische Material ist typischerweise ein Dielektrikum,
vorzugsweise eines ausgewählt
aus der Gruppe, die mindestens ZnO, CdS und AlN umfasst. Die Elektrodenschichten
115 und
105 sind
aus einem leitfähigen
Material ausgeformt, vorzugsweise aus Al, Mo oder W, können aber
auch aus anderen Leitern ausgeformt sein, wie auch aus Verbundschichten
von solchen Leitern, wie in
US
6,291,931 offenbart, deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme
aufgenommen wird.
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Diese
FBAR Bauelemente werden häufig
in elektrischen Signalfiltern verwendet, im Besonderen in FBAR Filtern,
die auf viele Telekommunikationstechniken anwendbar sind. Zum Beispiel
können FBAR
Filter sowohl in der Mobilfunkkommunikation, in drahtloser und Lichtleiter-Kommunikation
wie auch in Computersystemen oder computerbezogenem Informationsaustausch
oder Informationen teilenden Anordnungen verwendet werden.
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Der
Wunsch, diese zunehmend komplizierten Informationen und Kommunikationsanordnungen tragbar
und sogar in der Hand tragbar zu machen, stellt wesentliche Anforderungen
an die Filtertechnik, besonders im Zusammenhang mit zunehmend überfüllten Radiofrequenzressourcen.
Deshalb müssen FBAR
Filter strenge Güteanforderungen
erfüllen,
die nachfolgendes umfassen:
- (a) äußerst robust
zu sein,
- (b) leicht serienmäßig in großen Stückzahlen
herstellbar zu sein, und
- (c) in der Lage zu sein, das Verhältnis von Leistung zu Größe deutlich
zu verbessern, das in einem Frequenzbereich, der sich in die Gigahertzregion
erstreckt, erzielbar ist.
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Zusätzlich zur
Erfüllung
dieser Anforderungen besteht jedoch ein Bedarf an niedrigem Einfügungsverlust
im Durchlassbereich, gleichzeitig verbunden mit der Forderung nach
einer relativ großen Sperrbereichsdämpfung.
Darüber
hinaus erfordern einige von den typischen, oben angemerkten Anwendungen
für diese
FBAR Filter Breiten des Durchlassbereichs bis zu 4% der Mittenfrequenz,
was mit Hilfe von herkömmlichen
piezoelektrischen Mate rialien, wie zum Beispiel AlN, nicht leicht
erreicht werden kann.
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Ein
Standardansatz für
den Entwurf von FBAR Filtern aus Resonatoren ist, diese in einer
Leiterkonfiguration abwechselnd mit einer Reihennebenschlussbeziehung
anzuordnen (das heißt
ein "Nebenschluss-"Resonator verbunden
in Nebenschluss an einem Anschlusselement eines "Reihen-"Resonators), wie zum Beispiel in der
US 6,262,637 offenbart,
deren Inhalt hiermit unter Bezugnahme integriert wird.
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Gegenwärtig ist
der herkömmliche
Weg für den
Entwurf von FBAR Abzweigfiltern, einfache Bausteine von FBAR Bauelementen
zu gestalten, die dann miteinander verkettet (verbunden oder verkettet in
einer Reihe oder Kette) werden. 2 veranschaulicht
einen einfachen Baustein in Schaltungsform, weithin bekannt als
eine T-Zelle. Sich ausdrücklich
auf 2 beziehend, umfasst eine T-Zelle 125 drei
FBAR Bauelemente 130A, 130B und 135.
Die FBARs 130A und 130B sind je "Reihenzweig-"Teilbereiche des
T-Zellenblocks. Sie sind in Reihe geschaltet zwischen einem Eingangsport 132 und
einem Knoten 136, und der Knoten 136 ist verbunden
mit einem Ausgangsport 134 des T-Zellenbausteins 125. Weiterhin
können
die FBAR Bauelemente 130A oder 130B Teil eines
Reihenzweigs für
eine benachbart verbundene T-Zelle sein, wie später erörtert werden wird. Das Resonanzelement 135 umfasst
den "Nebenschlussbein-"Teilbereich des T-Zellenbausteins 125,
der in Nebenschluss zwischen dem Pol 136 und Masse geschaltet
ist. Eine Vielzahl von diesen T-Zellen 125 formt zusammengekettet
ein FBAR Abzweigfilter aus.
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Die 3A und 3B veranschaulichen ideale
und herkömmliche
Erdungsmuster für
FBAR Abzweigfilter. Idealerweise würden FBAR Abzweigfilter perfekt
isolierte Massewege von jedem ihrer Nebenschlussbeine zur endgültigen externen
Masse einer Baugruppe oder eines Bauteilträgers aufweisen, auf dem der
Chip gelagert wird, so dass es keine Wege der Rückkopplung oder Kopplung zwischen den
Nebenschlussresonatoren gibt. Der Chip ist eine ganzheitliche Basis,
auf der die individuellen in Reihe und nebenschlussgekoppelten FBAR
Bauelemente des Abzweigfilters hergestellt werden.
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Der
Chip ruht auf oder liegt typischerweise in einem Bauteilträger oder
einer Baugruppe. Solch eine ideale Erdungsanordnung wird durch die
FBAR Abzweigfilterschaltung
150 veranschaulicht, die gemäß
3A zwischen
Eingangsport
149 und Ausgangsport
151 gezeigt
wird. Wie in
3A gezeigt, werden die FBAR
Nebenschlusselemente
152 und
153 direkt auf die
endgültige
externe Masse
155 eines Bauteilträgers oder einer Baugruppe geerdet.
Da alle Masseknoten des Abzweigfilters obere Elektroden sind und
normalerweise nebeneinander gruppiert sind, ist es eine übliche Praxis,
alle diese Massen in ein großes
Massefeld oder einen "Bus" zusammen zu binden,
und dann dieses Feld mittels Drahtverbindung mit einer oder mehreren
Drahtverbindungen zur endgültigen
Baugruppe zu verbinden. Solch eine Erdungsanordnung wird in
3B veranschaulicht
und ist zum Beispiel aus
US
2002/0021192 bekannt.
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In 3B sind
die Chipmassen der Nebenschlusselemente 162 und 163 des
FBAR Abzweigfilters 160 zusammen "gebunden", um einen einzelnen Metallstreifen 164 auszuformen
(das heißt
ein gemeinsame Chipmasse aus den oberen Metallelektroden), welcher
durch eine Drahtverbindung 165 mit der endgültigen externen Masse 166 auf
dem Bauteilträger
verbunden wird. Obwohl dies eine einigermaßen adäquate Erdungen zur Verfügung stellt,
gibt es eine signifikante Verschlechterung der Leistung des Abzweigfilters
im Sperrbereich nahe den Flanken des Durchlassbereichs, auf Grund
der oben genannten Kopplung und/oder Rückkopplung zwischen den Nebenschlussresonatoren,
die durch diesen gemeinsamen Chipbus bewirkt wird.
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Diese "Störungen" in der Sperrbereichleistungsfähigkeit
nahe dem Durchlassbereich eines FBAR Abzweigfilters können durch
Hinzufügen
von mehrfachen Drahtverbindungen ein wenig reduziert werden. 4A veranschaulicht
eine vereinfachte Sicht auf eine FBAR Abzweigfilterschaltung, die mehrfache
Drahtverbindungen verwendet, und 4B beschreibt
eine Darstellung der Anordnung der mehrfachen Drahtverbindung gemäß 4A. Gemäß 4A besteht
das FBAR Abzweigfilter 200 aus zwei zusammen verketteten
T-Zellen 205 und 215, wobei die T-Zelle 205 in
Reihe verbundene FBAR Elemente 207 und 209 und
das FBAR Nebenschlusselement 210 aufweist, die T-Zelle 215 in
Reihe verbundene FBAR Elemente 217 und 219 und
das FBAR Nebenschlusselement 220 aufweist. Ähnlich zu 3B,
sind die Massen der FBAR Nebenschlusselemente 210 und 220 miteinander
verbunden, um einen einzelnen Metallstreifen 230 auszuformen;
jedoch verbinden statt einer einzelnen Drahtverbindung zwei Drahtverbindungen 225 und 235 die
gemeinsame Masse mit der endgültigen
externen Masse des Bauteilträgers
oder der Baugruppe (nicht gezeigt).
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4B ist
eine schematische Sicht auf das Obere des FBAR Abzweigfilters 200 gemäß 4A. Im
Besonderen wird in Chip 250 die Anordnung der oberen Metallelektroden
gezeigt, die den FBAR Elementen in den T-Zellen 205 und 215 der 4A ent sprechen,
wie auch die Drahtverbindungsanschlüsse zur endgültigen externen
Masse.
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Im
Besonderen entsprechen die oberen Elektroden 207A und 209A und 217A und 219B den FBAR
Reihenelementen 207, 209 und 217, 219 und die
Metallisierung 270 ist eine gemeinsame Masseanschlussleiste
zum Verbinden der FBAR Nebenschlusselementen 210 und 220 (analog
dem einzelnen Metallstreifen 230, der die FBAR Nebenschlusselemente
des Abzweigfilters 200 verbindet) mit einer externen Masse
(nicht gezeigt). Die Anschlussstücke 281 und 282 verbinden
das FBAR Abzweigfilter mit anderen Bauelementen, benachbart dazu
innerhalb einer bestimmten (nicht gezeigten) Anordnung. (Nicht gezeigte)
untere Elektroden sind entsprechenden FBAR Elementen in den entsprechenden
T-Zellen 205 und 215 gemeinsam. Wie aus 4B ersehen
werden kann, dienen zwei Drahtverbindungen 295A und 295B (entsprechend
den Drahtverbindungen 225 und 235 gemäß 4A)
zum Verbinden der gemeinsamen Masseanschlussleiste der benachbarten
FBAR Nebenschlusselemente mit der endgültigen externen Masse auf einem
Bauteilträger
oder einer Baugruppe, auf der der Chip angeordnet ist (nicht gezeigt).
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Die
Verwendung von mehrfachen Drahtverbindungen verbessert die Sperrbereichsstörungen nahe
den Flanken des Durchlassbereichs des FBAR Abzweigfilters ein wenig,
im Vergleich mit der Verwendung der in 3B gezeigten
einzelnen Drahtverbindung. Dies ist so, weil durch das Erhöhen der Anzahl
von Drahtverbindungen zu einer endgültigen externen Masse die gesamte
Induktivität
und der gesamte Widerstand gesenkt werden, was wiederum dabei hilft,
den gemeinsamen Chipbus von der endgültigen Masse der Baugruppe
zu isolieren. Dies grenzt die verschlechternden Auswirkungen auf Grund
der Rückkopplungs-/Kopplungs phänomene etwas
ein. Die Verbesserung ist jedoch immer noch unzureichend, wenn sie
mit der durch Verwenden einer idealen Erdungsanordnung erzielbaren
Antwort verglichen wird, wie sie in 3A veranschaulicht
ist. Dementsprechend besteht ein Bedarf an einem FBAR Abzweigfilter,
das eine geänderte
Erdungsanordnung aufweist, die ein überlegenere Filterleistung als
die oben genannten Standarderdungsverfahren erbringt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein FBAR Abzweigfilter zur Verfügung, das
weniger Verschlechterung im Sperrbereich nahe den Flanken des Durchlassbereichs
erbringen kann als normal geerdete FBAR Abzweigfilter. Das Ausformen
eines Kondensators zwischen mindestens zwei der Vielzahl von nebenschlussgekoppelten
FBAR Elementen des Abzweigfilters wird durch Ausformen eines Kondensators
auf dem Chip des Abzweigfilters erreicht. Auf diese Weise werden
alle nebenschlussgekoppelten FBAR Elemente kapazitiv von einander entkoppelt
und reduzieren die in Filtern mit gemeinsamen Chipmassen oder getrennten
Chipmassen vorherrschenden Rückkopplungs-/Kopplungswirkungen.
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Vorzugsweise
wird das Kondensatorelement mit Hilfe derselben Materialien ausgeformt,
die in den Schritten für
das Herstellen des Arrays der akustischen Resonatoren abgeschieden
werden. Zum Beispiel können
die Elektroden und die piezoelektrische Schicht, die abgeschieden
werden, um die FBAR Elemente herzustellen, bei der Ausformung des
Kondensatorelements verwendet werden.
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Dies
wird vorzugsweise ohne zusätzliche Verfahrensschritte
bei der Herstellung der FBAR Elemente erreicht. Die Abstimmung der
Kapazität
des Kondensatorelements kann lediglich durch richtiges Einstellen
der Fläche
seiner oberen und unteren Elektroden zur Verfügung gestellt werden. Natürlich könnte die
Abstimmung des Kondensatorelements auch durch Einstellen der Dicke
der piezoelektrischen Schicht durchgeführt werden. Es wird jedoch bevorzugt,
die Kapazität
des Kondensatorelements durch Einstellen der Fläche seiner Elektroden abzustimmen
und auf diese Weise ein Kondensatorelement zur Verfügung zu
stellen, das dieselbe Dicke aufweist wie die FBAR Elemente auf dem
Chip. Es muss nur sichergestellt werden, dass dieses zusätzliche "Reihenresonator-"Element als ein Kondensator
funktioniert, besonders als ein Entkopplungskondensator und nicht
als ein Resonator. Das bedeutet, dass die Resonanzfrequenz dieses
zusätzlichen "Reihenresonator-"Elements in einem
Frequenzbereich weit weg von den relevanten Abzweigfilterfrequenzen
liegen muss.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständig aus der detaillierten
hierin nachfolgend gegebenen Beschreibung und den begleitenden Figuren
verstanden werden, wobei gleiche Elemente durch gleiche Bezugszeichen
dargestellt werden, wobei die Figuren und die Beschreibung nur der
Veranschaulichung dienen und daher für die Erfindung nicht einschränkend sind
und wobei:
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1 eine
Seitenansicht eines herkömmlichen
Dünnfilmresonators
ist;
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2 einen
in einem herkömmlichen
FBAR Abzweigfilter verwendeten T-Zellenblock veranschaulicht;
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3A eine
FBAR Abzweigfilterschaltung mit einer idealen Erdungsanordnung veranschaulicht;
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3B eine
FBAR Abzweigfilterschaltung mit einer einzelnen Drahtverbindungserdungsanordnung
veranschaulicht;
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4A eine
FBAR Abzweigfilterschaltung mit einer mehrfachen Drahtverbindungserdungsanordnung
veranschaulicht;
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4B eine
physische Darstellung der FBAR Abzweigfilterschaltung der 4A ist;
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5A eine
FBAR Abzweigfilterschaltung mit einem Kondensatorelement zwischen
den FBAR Nebenschlusselementen entsprechend der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht;
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5B eine
schematische Ansicht von oben auf die FBAR Abzweigfilterschaltung
gemäß 5A ist;
und
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6 ein
Blockdiagramm ist, das die Front-End Schaltung 60 eines
herkömmlichen
Mobiltelefons, des Bauteils einer persönlichen Kommunikationsanordnung
(Personal Communication System – PCS)
oder anderer Übertragungs-/Empfangsvorrichtungen
zeigt.
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7 veranschaulicht
die Durchlassbereichkennlinienverhalten für die FBAR Filterschaltung
der vorliegenden Erfindung gemäß der 5A und
die Erdungsanordnungen gemäß 4A.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zielt ab auf ein Dünnfilmresonatorabzweigfilter,
das eine verbesserte Leistung im Sperrbereich nahe den Flanken des
Durchlassbereichs dadurch zur Verfügung stellt, dass es ein Kondensatorelement
zwischen den nebenschlussgekoppelten FBAR Elementen in dem Abzweigfilter
zur Verfügung
stellt, so dass die induktive Kopplung der nebenschlussgekoppelten
FBAR Elemente unter einander kompensiert wird. Sperrbereichleistungs-"Störungen" nahe dem Durchlassbereich
werden wesentlich reduziert im Vergleich mit den herkömmlichen
Erdungsanordnungen mit einzelnen und mehrfachen Drahtverbindungen,
die gegenwärtig
dabei verwendet werden, ein FBAR Abzweigfilter an dem Bauteilträger oder der
Baugruppe zu erden, auf dem es lagert.
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5A veranschaulicht
eine FBAR Abzweigfilterschaltung mit einer Erdungsanordnung eines
Entkopplungskondensators entsprechend der vorliegenden Erfindung;
und 5B ist eine schematische Draufsicht auf die FBAR
Abzweigfilterschaltung gemäß 5A.
Die FBAR Elemente gemäß 5A und 5B sind
in Hinsicht auf jene, die zuvor in den 4A und 4B dargestellt
wurden, fast identische FBAR Elemente, daher werden nur die Differenzen
zu der in den 4A und 4B erörterten
Kondensatoranordnung hervorgehoben.
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Gemäß 5A besteht
das FBAR Abzweigfilter 300 aus zwei miteinander zusammen
verketteten T-Zellen 305 und 315, wobei die T-Zelle 305 in Reihe
verbundene FBAR Elemente 307 und 309 und das FBAR
Nebenschlusselement 310 aufweist und die T-Zelle 315 in
Reihe verbundene FBAR Elemente 317 und 319 und
das FBAR Nebenschlusselement 320 aufweist. Zwei Drahtverbindungen 325 und 335 verbinden
die FBAR Nebenschlusselemente 310 und 320 mit
der endgültigen
externen Masse des Bauteilträgers
oder der Baugruppe 340. Außerdem ist ein Kondensatorelement 330 in
Reihe zwischen den zwei FBAR Nebenschlusselementen 317 und 319 verbunden.
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Wie
weiter unten offensichtlich werden wird, ermöglicht das Bereitstellen dieses
Kondensatorelements 330 zwischen den zwei nebenschlussgekoppelten
FBAR Elementen 317 und 319 in dem FBAR Abzweigfilter 300 dem
FBAR Abzweigfilter 300, parasitäre Störungen des Sperrbereichs nahe
dem Durchlassbereich besser zu kontrollieren, wie im Vergleich mit
herkömmlichem
einzelnen oder mehrfachen Drahtverbindungen von einer einzelnen
gemeinsamen Chipmasse oder von getrennten Chipmassen zu einer externen
Masse von einem Bauteilträger
oder einer Baugruppe.
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5B ist
eine schematische Sicht von oben auf das FBAR Abzweigfilter 300 gemäß 5A.
Im Besonderen wird in Chip 350 die Anordnung der oberen
Metallelektroden gezeigt, die den FBAR Elementen in den T-Zellen 305 und 315 gemäß 5A entsprechen,
wie auch die Drahtverbindungsanschlüsse zur endgültigen externen
Masse.
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Im
Besonderen entsprechen die oberen Elektroden 307A und 309A und 317A und 319B den FBAR
Reihenelementen 307, 309 und 317, 319 und die
Metallisierung 370 ist eine gemeinsame Masseanschlussleiste
zum Verbinden der FBAR Nebenschlusselemente 310 und 320 mit
einer (nicht gezeigten) externen Masse.
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Die
Anschlussstücke 381 und 382 verbinden das
FBAR Abzweigfilter mit anderen Bauelementen, die benachbart dazu
innerhalb einer bestimmten (nicht gezeigten) Anordnung sind. (Nicht
gezeigte) untere Elektroden sind entsprechenden FBAR Elementen in
den T-Zellen 305 beziehungsweise 315 gemeinsam.
Wie aus 5B ersehen werden kann, dienen
zwei Drahtverbindungen 395A und 395B (entsprechend
den Drahtverbindungen 325 und 335 gemäß 5A)
zum Verbinden der gemeinsamen Masseanschlussleiste der benachbarten
FBAR Nebenschlusselemente mit der endgültigen externen Masse auf einem
Bauteilträger
oder einer Baugruppe, auf der der Chip ruht (nicht gezeigt).
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Zwischen
den zwei oberen Masseelektroden 310A und 320A der
FBAR Nebenschlusselemente 310 und 320 ist ein
Kondensatorelement 330 in Reihe verbunden. Das Kondensatorelement 330 weist eine
obere Metallelektrode 330A und eine untere Metallelektrode
auf (nicht gezeigt). Die untere Metallelektrode ist mit der oberen
Massemetallelektrode des FBAR Nebenschlusselements 310 verbunden
und die obere Metallelektrode 330A ist mit der oberen Massemetallelektrode 320A des
FBAR Nebenschlusselements 320 verbunden. Das Kondensatorelement 330 ist
dafür entworfen,
als ein reiner Kondensator und nicht als ein Resonator zu wirken.
Das Kondensatorelement 330 wird auf dieselbe Weise hergestellt
wie die FBAR Elemente, das heißt
die abgeschiedenen Materialien sind dieselben wie die für die FBAR
Elemente verwendeten Materialien.
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7 veranschaulicht
einen Vergleich des Durchlassbereichsansprechverhaltens für die FBAR Filterschaltung
der Ausführungsform
mit den Erdungsanordnungen gemäß der 4A und 5A. Im
Besonderen beschreibt die 7 die Durchlassbereichsleistung
in dB (Y-Achse) in Abhängigkeit
von der Einheit Frequenz (X-Achse, 0,02 GHz/div.) für eine FBAR
Filterschaltung, die nachfolgendes aufweist: (a) eine Erdung durch
mehrfache Drahtverbindungen zu einer gemeinsamen Chipmasse (veranschaulicht
als "ohne Kondensator" in der Legende von 7);
und (b) einen in separate Elemente unterteilten Nebenschlussresonator,
von denen jedes eine individuelle obere Nebenschlussmasseelektrode
und ein Kondensatorelement aufweist, das in Reihe zwischen diesen
zwei oberen Masseelektroden ange schlossen ist, wie in 5A veranschaulicht (bezeichnet
als "mit Kondensator" in der Legende von 7).
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Die "Schultern" von jedem der entsprechenden
Ansprechverhalten in 7 sind als A und B gekennzeichnet,
um die Flanken des Durchlassbereichs zu bezeichnen und die Unterscheidung
zwischen den außerhalb
des Durchlassbereichs geltenden Dämpfungskennlinien zu veranschaulichen,
die durch die zwei unterschiedlichen Erdungsanordnungen erzielbar
sind. In dem Fall, in dem das FBAR Filter auf die herkömmliche
Weise mit der externen Masse verbunden ist, ist die Dämpfungskennlinie
außerhalb
des Durchlassbereichs schlecht (siehe Punkt "A" links
vom Durchlassbereich).
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Jedoch
können
die Kennlinien außerhalb des
Durchlassbereichs an den Flanken des Durchlassbereichs entsprechend
der vorliegenden Erfindung drastisch verbessert werden gegenüber den
mit der herkömmlichen
Drahtverbindungsanordnung gemäß der 4A und 4B erzielten.
Diese Kennlinie ist eine Kennlinie, die der Schaltungsanordnung gemäß 5A entspricht,
in der ein Entkopplungskondensatorelement zwischen den zwei Elektroden der
Nebenschlussresonatoren in Reihe geschaltet ist.
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Deshalb
ermöglicht
die Verwendung des FBAR Abzweigfilters der vorliegenden Erfindung, wenn
verglichen mit herkömmlichen
Filtern, im Besonderen eine verbesserte Sperrbereichskennlinie nahe
der Flanke des Durchlassbereichs. Der FBAR Filter der vorliegenden
Erfindung reduziert die nachteiligen Wirkungen von Kopplung/Rückkopplung,
in dem ein Kondensatorelement zwischen den Nebenschlussbeinen des
Abzweigfilters zur Verfügung
gestellt wird. Außerdem
nähert
die Erdungsanordnung der vorliegenden Erfindung die durch eine perfekte Erdung
erreich bare Kennlinie näher
an als jede herkömmliche
Erdungsanordnung. Weiterhin ist die Erdungsanordnung des FBAR Abzweigfilters
der vorliegenden Erfindung ein perfekter Weg für das Einstellen der herkömmlichen
einzelnen und mehrfachen Drahtverbindungserdungsanordnungen einer
gemeinsamen Chipmasse, die gegenwärtig verwendet werden, um FBAR
Abzweigfilterschaltungen an einem Bauteilträger oder einer Baugruppe zu
erden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden diese Abzweigfilter in einen Duplexer
integriert, typischerweise in einen Vollduplexer für Telephoniewendungen.
Um zu ermöglichen,
dass ein Vollduplexer verwendet werden kann, muss das Sendesignal
bei einer anderen Frequenz liegen als das empfangene Signal. Der
Vollduplexer weist keinen Schalter auf und umfasst Bandpassfilter,
die, entsprechend den Frequenzen der Signale, das Sendesignal von
dem empfangen Signal isolieren. 6 zeigt
eine herkömmliche
Front-End Schaltung 610, wie zum Beispiel eine solche wie
sie bei einem Mobiltelefon, einem Bauteil einer persönlichen
Kommunikationsanordnung (PCS) oder anderem Übertragungs-/Empfangsvorrichtungen
verwendet wird. In diesem sind der Ausgang des Leistungsverstärkers 612 des
Senders 614 und der Eingang des rauscharmen Verstärkers 616 des
Empfängers 618 mit
dem Duplexer 620 verbunden, der ein Vollduplexer ist. Die
Antenne 622 ist ebenfalls an den Duplexer angeschlossen.
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Der
Duplexer 620 ist ein Bauteil mit drei Ports, das einen Übertragungsport 624,
einen Empfangsport 626 und einen Antennenport 628 aufweist. Der
Antennenport ist mit dem Übertragungsport
verbunden durch den Tx Bandpassfilter 630 und mit dem Empfangsport
durch die Reihenanordnung des 90° Phasenschiebers 634 und
des Rx Bandpassfilters 632. Die Durchlassbe reiche der Bandpassfilter 630 und 632 sind
entsprechend zentriert auf den Frequenzbereich des Sendesignals,
das durch den Sender 614 erzeugte wird und auf den des
Empfangssignals, auf das der Empfänger 618 abgestimmt
werden kann. Im gezeigten Beispiel sind die Bandpassfilter so gestaltet,
dass der hochfrequente Sperrbereich des Tx Bandpassfilters 630 den
Durchlassbereich des Rx Bandpassfilters 632 überlappt
und der niederfrequente Sperrbereich des Rx Bandpassfilter 632 den
Durchlassbereich des Tx Bandpassfilters 630 überlappt.
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Die
Erfordernisse für
die Bandpassfilter 630 und 632, die den Duplexer 620 bilden,
sind ziemlich streng, besonders die Erfordernisse für den Rx
Bandpassfilter 632 sind sehr streng. Die Bandpassfilter isolieren
das sehr schwache von der Antenne 622 erzeugte und an den
Eingang des rauscharmen Verstärkers 616 geführte Empfangssignal
von dem starken vom Leistungsverstärker 612 erzeugten
Sendesignal. In einer typischen Ausführungsform ist die Empfindlichkeit
des rauscharmen Verstärkers 616 in der
Größenordnung
von –100
dBm, und der Leistungsverstärker 612 kann
Leistungspegel von etwa 28 dBm in den Duplexer führen. In solch einem Beispiel
muss der Duplexer das Sendesignal zwischen dem Antennenport 628 und
dem Empfangsport 626 um etwa 50 dB abschwächen, um
zu verhindern, dass das verbleibende, mit dem Empfangssignal gemischte
Sendesignal am Empfangsport den rauscharmen Verstärker überlastet.
Jegliche Rückkopplung/Kopplung
der FBAR Elemente in die Bandpassfilter 630 und 632 muss
vermieden werden, da eine Rückkopplung/Kopplung
abträgliche
Wirkungen auf die Filterkennlinien der Bandpassfilter 630 und 632 und
deshalb auf die Leistung des ganzen Duplexers bewirken würde.
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Die
FBAR Filter der vorliegenden Erfindung stellen auch ein ideales
zusätzliches
Schaltungselement zur Verbindung mit Elementen wie zum Beispiel Zusatzinduktivitäten, Hilfskondensatoren
oder variablen Kondensatoren zur Verfügung. Es ist bekannt, dass
diese Bauelemente vorteilhaft verwendet werden können, um die Filterleistung
zu formen, wenn sie zu Eingangs, Ausgangs- und/oder Nebenschlusspfaden
des Filters hinzugefügt
werden. Wenn das herkömmliche
Verfahren der gemeinsamen Chiperdung verwendet wird, können zusätzliche
Arten von Rückkopplung/Kopplung
zwischen allen FBAR Nebenschlusselementen und weiteren hinzugefügten zusätzlichen
Schaltungselementen für
die Filterleistung abträglich
sein. Jedoch können
entsprechend der Filteranordnung der vorliegenden Erfindung erwünschte Schaltungselemente
zwischen die oberen Nebenschlussmasseelektroden und ihre endgültige Masse
eingebracht werden, jedes erwünschte
Schaltungselement kapazitiv vom Rest der Nebenschlusselemente entkoppelt
werden, wodurch die abträglichen
Wirkungen von Rückkopplung/Kopplung
reduziert wird.
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Nachdem
die Erfindung auf diese Weise beschrieben wurde, wird es offensichtlich
sein, dass diese auf viele Weisen variiert werden kann. Obwohl die
T-Zellenanordnung durch Gestalten eines Abzweigfilters veranschaulicht
wurde, kann das Erdungsverfahren in Filtern verwendet werden, die durch
andere Verfahren gestaltet wurden die keine T-Zelle als Baustein
verwenden. Die Erfindung ist durch die anhängenden Ansprüche definiert.