WO2009043825A1 - Elektrisches bauelement - Google Patents

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WO2009043825A1
WO2009043825A1 PCT/EP2008/062971 EP2008062971W WO2009043825A1 WO 2009043825 A1 WO2009043825 A1 WO 2009043825A1 EP 2008062971 W EP2008062971 W EP 2008062971W WO 2009043825 A1 WO2009043825 A1 WO 2009043825A1
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WO
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filter
substrate
connection
terminal
signal
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/062971
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English (en)
French (fr)
Inventor
Maximilian Pitschi
Jürgen KIWITT
Andreas Fleckenstein
Original Assignee
Epcos Ag
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Publication date
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Priority to KR1020157013747A priority patent/KR101606000B1/ko
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Priority to US12/731,039 priority patent/US9019038B2/en
Priority to US14/466,895 priority patent/US9641150B2/en

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/0023Balance-unbalance or balance-balance networks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/72Networks using surface acoustic waves
    • H03H9/725Duplexers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/46Networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H7/463Duplexers

Definitions

  • the invention relates to an electrical component which comprises a first and a second filter realized or mounted on a common substrate, in particular a diplexer or a duplexer.
  • a duplexer including an advantageous footprint is known, for example, from WO 2007/059735 A.
  • the object of the present invention is to provide an improved pinning or footprint for a device of the type mentioned above, with which a further miniaturization of the device is possible, without undermining the electrical performance of the device.
  • the substrate On the underside, the substrate has a common signal connection, to which the two filters are connected in parallel.
  • a first and a second filter connection for the first and second filters is provided on the underside.
  • Each signal or filter connection on the underside is characterized by the fact that it is associated with a single signal-carrying pad or alternatively a pair of ground-symmetrical pads is that represent the respective connection of the filter or the component.
  • a plurality of ground pads is arranged on the underside. At least one of the ground pads is disposed in a corner and farther away from a pad of the signal pad than a pad of the filter pads.
  • the distance between a pad of the signal terminal and a pad of a filter pad is smaller than the distance between a ground pad in the corner and a pad of the signal pad.
  • the footprint has at least seven contact surfaces arranged in the vicinity of the edges of the eg rectangular substrate, which are each assigned to one of the abovementioned types of connection surfaces.
  • connection surfaces are provided, each with at least one connection surface assigned to this connection, while the rest of the existing connection surfaces are ground connection surfaces.
  • the device has at least one ground pad having a maximum distance to a signal pad, which distance is greater than or equal to the maximum distance between a signal port and any filter port. This means that not all filter connections have maximum distance to the signal terminal.
  • the component has connecting surfaces in an arrangement on the underside of the substrate which corresponds to a grid of at least 3 ⁇ 3.
  • the pads can be arranged in rows and / or columns.
  • the arrangement is not mandatory symmetrical. There may be individual columns and / or rows having a higher number of pads than the remaining rows and / or columns.
  • the pads can also have a different size. It is advantageous but not mandatory if the ground pads have a larger area than the signal and / or filter pads.
  • the component has a pair of connection surfaces that are electrically grounded with respect to each other, wherein the two connection surfaces of this pair are arranged directly next to each other.
  • the component may also have two or three pairs of connection surfaces that are electrically grounded with respect to each other, wherein the connection surfaces per pair are each arranged directly next to one another.
  • a connection surface is considered to be arranged in the edge region if it is arranged in one of the outwardly facing rows and / or columns of an array having at least 3 ⁇ 3 connection surfaces.
  • at least one ground connection area is provided in each case in the edge area, ie between the signal and each of the filter terminals and between the first and second filter terminals.
  • at least one centrally arranged ground connection surface is provided in the middle region, which is enclosed by the edge region and the connection surfaces arranged there.
  • the base area of at least one ground pad surpasses that of the signal or filter pads, so that an improved ground connection is provided solely by the higher metallization.
  • a smaller area of a filter terminal leads to a smaller capacitance associated with this area, as this terminal area can only make a smaller capacitive coupling.
  • the at least one connection surface of the signal connection is arranged centrally on one of the substrate edges.
  • the line of connection surfaces in which this signal connection is arranged then has at least two ground connection surfaces on both sides of the signal connection and thus comprises a total of at least three connection surfaces.
  • the device is designed as a diplexer or duplexer.
  • the signal connector is connected to an antenna connector or provides itself
  • the two filter connections are accordingly designed as a filter inlet and / or filter outlet.
  • each ground connection or each ground connection area can be connected via a plurality of vias to one of the two filters or to both filters. This also minimizes the inductance of the ground terminals.
  • the connection surfaces of the signal and filter connection are advantageously connected to exactly one via each with the corresponding filter.
  • at least one of the filter connections has a pair of connection pads which are opposite one another and which are arranged at different distances from the signal connection. In this case, the one pad of this pair, the closer to the
  • Signal terminal is arranged, a smaller footprint than the other pad of the pair. In this way it is caused that the capacitive coupling between the different connection surfaces, which tends to be larger at a shorter distance, is reduced again by the smaller area. In this way, it is possible to form both connection surfaces of the connection pair with approximately the same size coupling to the signal connection or to the signal connection surface.
  • connections of the component are, as mentioned, connected via vias through the substrate to the corresponding filters.
  • the via connected to the via is carried in the immediate vicinity of a vias connected to a ground terminal of the same filter, with the distance of the vias leading to the filter port being greater than the distance of the vias to other vias. In this way it is achieved that the signal via Via and ground Via forming current loop has a minimum cross-sectional area and thus produces a minimum inductive coupling.
  • At least one ground connection surface can be provided in the center region. In this way it is achieved that an improved shield is provided between the arranged in the edge region pads of different filter and signal terminals.
  • a good decoupling between the first and second filter or their filter pads is achieved when the respective filter terminals are arranged for different filters on opposite edges of the substrate.
  • the at least one connection surface for the signal connection is then arranged on the third substrate edge.
  • the component can have one, two or three connections which are unbalanced in relation to one another. With the number of unbalanced connections, the number of connection surfaces required for this also increases.
  • a component with a ground-balanced connection requires at least seven connection surfaces arranged in the edge region, or, if it is assumed that an additional ground connection surface is provided opposite the connection surface for the signal connection for symmetry reasons, even eight.
  • connection surfaces are arranged in the edge region, while a component with three earth-symmetrical connection surfaces requires at least nine such connection surfaces.
  • the benefits existing in the middle region arranged at least one additional ground pad, so that there is a corresponding total number of connection surfaces. It is advantageous if at least the connecting surfaces arranged in the edge region are symmetrical relative to one another with regard to their arrangement or their grid, wherein at least one plane of symmetry is advantageously provided.
  • connection surfaces are arranged to rows and / or columns of at least three, but preferably at most four connection surfaces.
  • FIGS. 1A to 1C show three different embodiments of a component in schematic cross-section
  • FIGS. 2A to 2C show connection areas for a component with exclusively ground-balanced terminals
  • FIGS. 3A to 3C show arrangements of the pads for a device with a balanced ground
  • FIGS. 4A to 4F show arrangements of the connection surfaces for a component with two unbalanced connections
  • Figures 5A to 5C show arrangements of the pads for a device with three unbalanced terminals.
  • the electrical component is characterized by a common substrate S, which has the aforementioned connection surfaces on its underside.
  • First and second filters F1, F2 can, as shown in FIG. 1a, be arranged as separate discrete components on the surface of the substrate S and electrically conductively connected thereto.
  • the substrate S comprises at least one dielectric layer which has connection surfaces on the underside and contact surfaces for the filter or filters on the upper side.
  • the top and bottom are connected in an electrically conductive manner via connections and in particular via indicated vias V (shown by dashed lines in FIG. 1), which are guided in the interior of the substrate.
  • the substrate is formed in a multi-layered manner, wherein a metallization level with a structured metallization, which can represent an interconnection, is arranged between each two dielectric layers.
  • the substrate may be made of printed circuit board material, polymer or ceramic, and is advantageously formed from a low-distortion cocrowned LTCC ceramic or from a high-temperature cofired ceramic (HTCC).
  • the multilayered design of the substrate S also makes it possible to integrate passive component functions into the substrate by appropriate structuring of the metal surfaces and conductor tracks in the metallization planes. It is thus possible for the multilayer substrate to have capacitances and inductances in addition to resistors. These passive components can also be suitably designed be interconnected, with the circuit further circuits can be realized with device functions. For example, it is possible to implement simple filter circuits via integrated LC elements (inductors and capacitors).
  • one of the two filters (F2) may comprise LC components or be manufactured exclusively from components which are integrated in the substrate S.
  • the other filter Fl is then preferably realized as a discrete filter component which is mounted on the surface of the substrate.
  • FIG. 1B shows such an arrangement with a second filter F2 integrated in the substrate and a first filter F1 mounted on the substrate.
  • the vias that connect filters and pads together preferably straight through the substrate S are passed.
  • the partial vias can therefore be laterally offset from each other.
  • FIG. 2 shows a plan view of the connection surfaces on the underside of the substrate for a component with exclusively earth-symmetrical connections.
  • Figure 2 shows arrangements of 3 x 3 pads are shown. However, it is also possible to provide a larger number of pads, which, however, at the expense of the size of the pads and / or the required area on the bottom goes.
  • connection surface SA associated with the signal connection is arranged centrally on the substrate edge located in the figure above.
  • First and second filters each have a filter connection FAl, FA2, which are arranged on opposite sides of the substrate underside and there preferably centrally. All centrally arranged connection surfaces are adjacent on both sides of ground connection surfaces along the edges.
  • a ground connection area MA arranged in the middle area, ie not adjacent to the edge, may be provided.
  • FIG. 2B shows an alternative arrangement, in which a respective connection surface FA1, FA2 for first and second filters are arranged on opposite edges of the substrate underside, the first filter connection FA1 being arranged in the middle, the second filter connection FA2 being arranged in the lower right corner.
  • the connection surface SA arranged for the signal connection is arranged at a third edge and there again centrally.
  • each ground pads MA are provided, which are no longer marked as such in the figures 2B to 2C.
  • all of the pads arranged in the edge region are shown here with the same size, however, they can deviate therefrom.
  • the closer to the signal terminal SA arranged pad for the first filter has a smaller footprint has, as the more distant from the signal pad SA arranged pad FA2 of the second filter F2.
  • FIG. 3 shows the arrangement of connection surfaces for a component with exactly one earth-balanced connection.
  • This one balanced connection can be assigned to the first filter F1, the second filter F2 or the signal connection and accordingly has two connection surfaces.
  • both pads of the unbalanced terminal are formed directly adjacent to each other and of the same size.
  • different connection surfaces of the same (ground-symmetrical) connection have different base areas.
  • FIG. 3A shows an arrangement with an earth-symmetrical connection FAl arranged centrally on a substrate edge for a first filter F1 and a ground-symmetrical connection FA2 for the second filter F2 on mutually opposite edges of the substrate. Centered on a third edge, the pad for the signal terminal SA is arranged.
  • FIG. 3B shows a variant in which the unbalanced connection is assigned to the first filter.
  • Connection surfaces SA which are arranged centrally on an edge.
  • Filter connections FA1 and FA2 are arranged opposite each other at second and third edges, preferably centrally and mutually surrounded by ground pads MA.
  • a single ground pad or for reasons of symmetry also two ground pads (not shown) may be provided. Since the ground pads can be interconnected, it is generally also possible in all embodiments to combine several smaller directly adjacent ground pads to a larger ground pad.
  • FIG. 4 shows the arrangement of the connection surfaces on the underside of the substrate for components with two unbalanced connections.
  • the first and second filter connections FA1 and FA2 are each of earth-symmetrical design and arranged on opposite substrate edges such that both ground-symmetrical connection areas are directly adjacent to each other.
  • the earth-balanced signal connection is provided centrally on a third edge. Since the first and second filter connection FA1, FA2 are adjacent to one another on both sides of a respective ground connection area along a substrate edge, a number of four connection surfaces arranged side by side along this edge result, on both opposite sides.
  • the substrate edge with the signal terminal SA has, just like the opposite substrate edge, only three connection surfaces arranged parallel thereto.
  • signal terminal SA and second filter terminal FA2 are earth-symmetrical, whereas first filter terminal FA1 is earth-symmetrical.
  • FIG. 4B and FIG. 4C differ only in that in FIG. 4C the earth-symmetrical filter connection FA1 is further away from the signal connection SA is as in FIG. 4B. This is achieved by arranging the first filter connection FA1 in a second or third position in a column comprising four connection surfaces.
  • signal terminal SA and first filter terminal FA1 are earth-symmetrical, while second filter terminal FA2 is earth-symmetrical. Similar to the pair of possible arrangements according to FIGS. 4B and 4C, the arrangements according to FIGS. 4D and 4E differ in the position of the earth-symmetrical second filter connection FA2, which in FIG. 4E is further away from the signal connection SA than in FIG. 4D.
  • FIG. 4F shows a further possibility in which the first and second filter connection FA1, FA2 are earth-symmetrical, whereas the signal connection SA is earth-symmetrical. All connection types are arranged centrally along a substrate edge, wherein the first and second filter connection are opposite to each other and the connection surface for the
  • Signal terminal SA are arranged on a third substrate edge. Although, as already stated, a symmetry of the pads is not absolutely necessary, nevertheless a smaller number of pads is shown in Figure 4F for reasons of symmetry than in the rest
  • All embodiments shown in FIG. 4 are distinguished by a central ground connection area MA arranged in the central region of a substrate underside, which may comprise two to four grid positions of a 3 ⁇ 4 or 4 ⁇ 4 grid.
  • FIG. 5 shows three different designs for components with three unbalanced connections.
  • first and second filter connection FAl FA2 arranged opposite each other and in each case centrally on substrate edges. Also centrally on the third substrate edge of the signal terminal SA is arranged.
  • the two connection surfaces of the second filter connection FA2 are further away from the signal connection SA than the connection surfaces of the first filter connection FAl.
  • the connection surfaces of the first filter connection FA1 are farther from the signal connection SA than those of the second filter connection FA2.
  • a filter connection is arranged in a corner of the substrate underside, while in all embodiments according to FIGS. 4 and 5A all corners on the underside of the substrate are occupied by ground connection surfaces.
  • connection surfaces shown in the embodiments. Rather, in almost all embodiments, a larger or smaller number of connection surfaces may be provided and there may be a multiplicity of connection surface sizes, so that at least two differently sized connection surfaces for the first and second filter connection and / or for signal connection are realized in one component.
  • the advantage of large ground connection areas has already been explained, so that this advantage can be accommodated by correspondingly enlarged ground connection areas.
  • Components having a pad arrangement according to the invention can be used for highest selection and
  • Isolation to be optimized Isolation levels of more than 50 dB can be achieved as electromagnetic crosstalk along and between the signal paths is minimized can be.
  • the proposed arrangement deviates from rigidly fixed arrangements of connection surfaces on the underside of the substrate, since their size, number and arrangement were included for the first time in the component design in order to minimize crosstalk.
  • connection for the first and second filter connections are not maximally far away and nevertheless well insulated against each other, so that the device achieves high selection and good insulation.

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Abstract

Für ein elektrisches Bauelement, insbesondere einen Diplexer oder einen Duplexer, werden diverse Anordnungen für Anschlussflächen auf der Substratunterseite vorgeschlagen, die sich insbesondere dadurchauszeichnen, dass die Anschlussflächen für erstes und zweites Filter des Diplexers oder Duplexers nicht maximal weit voneinander entfernt angeordnet sind. Erstes und zweites Filter können als ein oder zwei diskrete Bauelemente auf dem Substrat angeordnet werden, wobei ein Filter in einem mehrschichtigen Substrat integriert realisiert sein kann.

Description

Beschreibung
Elektrisches Bauelement
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement, welches ein erstes und ein zweites auf einem gemeinsamen Substrat realisiertes oder montiertes Filter umfasst, insbesondere einen Diplexer oder einen Duplexer.
Ein Duplexer inklusive einem vorteilhaften Footprint ist beispielsweise aus der WO 2007/059735 A bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für ein Bauelement der oben genannten Art ein verbessertes Pinning oder Footprint anzugeben, mit dem eine weitere Miniaturisierung des Bauelements möglich ist, ohne dass darunter die elektrische Performance des Bauelements leidet.
Diese Aufgabe wird in einem Bauelement mit dem Merkmal von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Bauelements sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Es wird ein elektrisches Bauelement angegeben, welches ein erstes und ein zweites Filter aufweist, die auf einem gemeinsamen Substrat realisiert oder montiert sind. Auf der Unterseite weist das Substrat einen gemeinsamen Signalanschluss auf, an den die beiden Filter parallel angeschlossen sind. Weiterhin ist auf der Unterseite ein erster und ein zweiter Filteranschluss für erstes und zweites Filter vorgesehen. Ein jeder Signal- oder Filteranschluss auf der Unterseite zeichnet sich dadurch aus, dass ihm eine einzelne Signal führende Anschlussfläche oder alternativ ein Paar zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen zugeordnet ist, die den jeweiligen Anschluss des Filters beziehungsweise des Bauelements darstellen. Darüber hinaus ist auf der Unterseite eine Mehrzahl von Masseanschlussflächen angeordnet. Zumindest eine der Masseanschlussflächen ist in einer Ecke angeordnet und weiter von einer Anschlussfläche des Signalanschlusses entfernt als eine Anschlussfläche der Filteranschlüsse. Mit anderen Worten ist die Entfernung zwischen einer Anschlussfläche des Signalanschlusses und einer Anschlussfläche eines Filteranschlusses geringer als die Entfernung zwischen einer Masseanschlussfläche in der Ecke und einer Anschlussfläche des Signalanschlusses. Insgesamt weist der Footprint zumindest sieben in der Nähe der Kannten des z.B. rechteckigen Substrats angeordnete Anschlussflächen auf, die je einem der oben genannten Typen von Anschlussflächen zugeordnet sind.
Im elektrischen Bauelement sind drei unterschiedliche Anschlüsse mit je zumindest einer diesem Anschluss zugeordneten Anschlussfläche vorgesehen, während der Rest der vorhandenen Anschlussflächen Masseanschlussflächen sind. Im
Bauelement existiert zumindest eine Masseanschlussfläche, die eine maximale Entfernung zu einer Signalanschlussfläche aufweist, wobei diese Entfernung größer oder gleich der maximalen Entfernung zwischen einem Signalanschluss und einem beliebigen Filteranschluss . Dies bedeutet, dass nicht sämtliche Filteranschlüsse maximale Entfernung zum Signalanschluss aufweisen.
In einer Ausgestaltung weist das Bauelement auf der Unterseite des Substrats Anschlussflächen in einer Anordnung auf, die einem Raster von zumindest 3 x 3 entspricht. Dazu können die Anschlussflächen in Zeilen und/oder Spalten angeordnet sein. Die Anordnung ist aber nicht zwingend symmetrisch. Es können einzelne Spalten und/oder Zeilen vorhanden sein, die eine höhere Anzahl von Anschlussflächen aufweisen als die übrigen Zeilen und/oder Spalten. Insbesondere können die Anschlussflächen auch eine unterschiedliche Größe aufweisen. Es ist vorteilhaft aber nicht zwingend, wenn die Masseanschlussflächen eine größere Fläche als die Signal- und/oder Filteranschlussflächen aufweisen .
In einer Ausgestaltung weist das Bauelement ein Paar elektrisch zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen auf, wobei die beiden Anschlussflächen dieses Paares direkt nebeneinander angeordnet sind. Das Bauelement kann auch zwei oder drei Paare elektrisch zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen aufweisen, wobei die Anschlussflächen pro Paar jeweils direkt nebeneinander angeordnet sind.
Es ist vorteilhaft, wenn sämtliche Signal- und Filteranschlussflächen in einem Randbereich auf der Unterseite des Substrats angeordnet sind. In einem
Mittenbereich kann dann zumindest eine Masseanschlussfläche vorhanden sein. Eine Anschlussfläche gilt dabei als im Randbereich angeordnet, wenn sie in einer der nach außen weisenden Zeilen und/oder Spalten eines zumindest 3 x 3 Anschlussflächen großen Array angeordnet ist. Dem Außenumfang des Substrats folgend sind im Randbereich, also zwischen Signal- und jedem der Filteranschlüsse sowie zwischen erstem und zweitem Filteranschluss, zumindest je eine Masseanschlussfläche vorgesehen. Im Mittenbereich, der vom Randbereich und den dort angeordneten Anschlussflächen umschlossen wird, ist zumindest eine zentral angeordnete Masseanschlussfläche vorgesehen. Vorzugsweise übertrifft die Grundfläche zumindest einer Masseanschlussfläche diejenige der Signal- oder Filteranschlussflächen, sodass allein durch die höhere Metallisierung eine verbesserte Masseanbindung gegeben ist.
Eine kleinere Fläche eines Filteranschlusses führt zu einer geringeren dieser Fläche zugeordneten Kapazität, so diese Anschlussfläche nur eine geringere kapazitive Kopplung eingehen kann.
Gemäß einer Variante ist die zumindest eine Anschlussfläche des Signalanschlusses mittig an einer der Substratkanten angeordnet. Die Zeile von Anschlussflächen, in der dieser Signalanschluss angeordnet ist, weist dann zumindest zwei Masseanschlussflächen beiderseits des Signalanschlusses auf und umfasst somit insgesamt zumindest drei Anschlussflächen.
Vorzugsweise ist das Bauelement als Diplexer oder Duplexer ausgebildet. In diesem Fall ist der Signalanschluss mit einem Antennenanschluss verbunden oder stellt selbst den
Antennenanschluss dar. Die beiden Filteranschlüsse sind dementsprechend als Filterein- und/oder Filterausgang ausgebildet .
Zur Verbesserung der Massenanbindung kann jeder Masse- anschluss beziehungsweise jede Masseanschlussfläche über mehrere Vias mit einem der beiden Filter oder mit beiden Filtern verbunden sein. Dadurch wird auch die Induktivität der Masseanschlüsse minimiert. Dagegen sind die Anschluss- flächen von Signal- und Filteranschluss vorteilhaft nur mit genau je einem Via mit dem entsprechenden Filter verbunden. Gemäß einer Ausführungsvariante weist zumindest einer der Filteranschlüsse ein Paar zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen auf, die unterschiedlich weit vom Signalanschluss entfernt angeordnet sind. Dabei weist diejenige Anschlussfläche dieses Paares, die näher am
Signalanschluss angeordnet ist, eine geringere Grundfläche als die andere Anschlussfläche des Paares auf. Auf diese Weise wird bewirkt, dass die kapazitive Kopplung zwischen den unterschiedlichen Anschlussflächen, die bei kürzerer Entfernung tendenziell größer ist, durch die geringere Fläche wieder reduziert wird. Auf diese Weise gelingt es, beide Anschlussflächen des Anschlusspaares mit ungefähr gleich großer Kopplung zum Signalanschluss beziehungsweise zur Signalanschlussfläche auszubilden .
Zur Verbesserung der Masse wird außerdem vorgeschlagen, zumindest zwei der Masseanschlussflächen direkt auf der Unterseite des Substrats elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Dies kann durch Leiterbahnen erfolgen, die auf der Unterseite aufgebracht sind. Auf diese Weise wird die Masse "vergrößert" und eine gegebenenfalls unterschiedliche Qualität von Masseanschlüssen durch die elektrische Verbindung nivelliert und damit ausgeglichen.
Die Anschlüsse des Bauelements sind wie gesagt über Vias durch das Substrat hindurch mit den entsprechenden Filtern verbunden. Für jeden Filteranschluss gilt dabei, dass das mit diesem Filteranschluss verbundene Via in unmittelbarer Nachbarschaft eines mit einem Masseanschluss desselben Filters verbundenen Vias geführt wird, wobei die Entfernung des zum Filteranschluss führenden Vias größer ist als die Entfernung des Vias zu anderen Vias. Auf diese Weise wird erreicht, dass die sich über Signal-Via und Masse-Via ausbildende Stromschleife eine minimale Querschnittsfläche aufweist und damit eine minimale induktive Kopplung erzeugt.
Im Mittenbereich kann wie gesagt zumindest eine Massean- schlussfläche vorgesehen sein, deren Fläche größer ist als die der übrigen Anschlussflächen. Auf diese Weise wird erreicht, dass zwischen den im Randbereich angeordneten Anschlussflächen unterschiedlicher Filter- und Signalanschlüsse eine verbesserte Abschirmung gegeben ist.
Eine gute Entkopplung zwischen erstem und zweitem Filter beziehungsweise deren Filteranschlussflächen wird erreicht, wenn die entsprechenden Filteranschlüsse für unterschiedliche Filter an einander gegenüberliegenden Kanten des Substrats angeordnet sind. Die zumindest eine Anschlussfläche für den Signalanschluss ist dann an der dritten Substratkante angeordnet .
Das Bauelement kann ein, zwei oder drei zueinander erdsymmetrische Anschlüsse aufweisen. Mit der Anzahl erdsymmetrischer Anschlüsse steigt auch die Anzahl der dafür erforderlichen Anschlussflächen. Ein Bauelement mit einem erdsymmetrischen Anschluss erfordert zumindest sieben im Randbereich angeordnete Anschlussflächen, bzw., wenn man voraussetzt, dass gegenüber der Anschlussfläche für den Signalanschluss aus Symmetriegründen eine zusätzliche Masseanschlussfläche vorgesehen ist, sogar acht.
Ein Bauelement mit zwei erdsymmetrischen Anschlüssen erfordert zumindest acht im Randbereich angeordnete Anschlussflächen, während ein Bauelement mit drei erdsymmetrischen Anschlussflächen zumindest neun solche Anschlussflächen erfordert. Hinzu kommt die vorteilhaft vorhandene im Mittenbereich angeordnete zumindest eine zusätzliche Masseanschlussfläche, sodass sich eine entsprechende Gesamtzahl an Anschlussflächen ergibt. Es ist vorteilhaft, wenn zumindest die im Randbereich angeordneten Anschlussflächen bezüglich ihrer Anordnung bzw. ihres Rasters zueinander symmetrisch sind, wobei vorteilhaft zumindest eine Symmetrieebene gegeben ist. Im Randbereich angeordnete Anschlussflächen sind zu Reihen und/oder Spalten von je zumindest drei, vorzugsweise aber maximal vier Anschlussflächen angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren sind rein schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt, sodass ihnen weder absolute noch relative Maßangaben zu entnehmen sind.
Figuren IA bis IC zeigen drei unterschiedliche Ausführungen eines Bauelements im schematischen Querschnitt,
Figuren 2A bis 2C zeigen Anschlussflächen für ein Bauelement mit ausschließlich erdunsymmetrischen Anschlüssen,
Figuren 3A bis 3C zeigen Anordnungen der Anschlussflächen für ein Bauelement mit einem erdsymmetrischen
Anschluss,
Figuren 4A bis 4F zeigen Anordnungen der Anschlussflächen für ein Bauelement mit zwei erdsymmetrischen Anschlüssen, Figuren 5A bis 5C zeigen Anordnungen der Anschlussflächen für ein Bauelement mit drei erdsymmetrischen Anschlüssen .
Das elektrische Bauelement zeichnet sich durch ein gemeinsames Substrats S aus, welches auf seiner Unterseite die genannten Anschlussflächen aufweist. Erstes und zweites Filter Fl, F2 können wie in Figur Ia dargestellt als getrennte diskrete Bauelemente auf der Oberfläche des Substrats S angeordnet und elektrisch leitend mit diesem verbunden sein. Das Substrat S umfasst zumindest eine dielektrische Schicht, die Anschlussflächen auf der Unterseite und Kontaktflächen für das oder die Filter auf der Oberseite aufweist. Ober- und Unterseite sind elektrisch leitend über Verbindungen und insbesondere über angedeutete Vias V (in der Figur 1 strichliert dargestellt) verbunden, die im Innern des Substrats geführt werden. Vorteilhaft ist das Substrat mehrschichtig ausgebildet, wobei zwischen je zwei dielektrischen Schichten eine Metallisierungsebene mit einer strukturierten Metallisierung, die eine Verschaltung darstellen kann, angeordnet ist. Das Substrat kann aus Leiterplattenmaterial, Polymer oder Keramik bestehen und ist vorteilhaft aus einer verzugsarmen LTCC-Keramik (low temperature cofired ceramic) oder aus einer HTCC (high temperature cofired ceramic) ausgebildet.
Die mehrschichtige Ausführung des Substrats S ermöglicht es auch, durch entsprechende Strukturierung der Metallflächen und Leiterbahnen in den Metallisierungsebenen passive Bauelementfunktionen in das Substrat zu integrieren. So ist es möglich, dass das mehrschichtige Substrat neben Widerständen auch Kapazitäten und Induktivitäten aufweist. Diese passiven Bauelemente können auch in geeigneter Weise verschaltet sein, wobei über die Verschaltung weitere Schaltungen mit Bauelementfunktionen realisiert sein können. So ist es beispielsweise möglich, über integrierte LC- Elemente (Induktivitäten und Kapazitäten) einfache Filterschaltungen zu realisieren. So kann wie in Figur IB gezeigt eines der beiden Filter (F2) LC-Komponenten umfassen oder ausschließlich aus solchen Komponenten gefertigt sein, die im Substrat S integriert sind. Das andere Filter Fl ist dann vorzugsweise als diskretes Filterbauelement realisiert, welches auf der Oberfläche des Substrats montiert ist. Figur IB zeigt eine solche Anordnung mit im Substrat integriertem zweiten Filter F2 und auf dem Substrat montiertem ersten Filter Fl.
Möglich ist es auch, die beiden Filter auf einem gemeinsamen piezoelektrischen Filtersubstrat FS auszubilden, welches auf der Oberfläche des Substrats S montiert ist, wie es in Figur IC dargestellt ist.
Für alle Ausführungen gilt, dass die Vias, die Filter und Anschlussflächen miteinander verbinden, vorzugsweise geradlinig durch das Substrat S hindurchgeführt sind. Möglich ist es jedoch auch, die Verbindung zwischen Filter und Anschlussflächen durch zumindest zwei Teilvias vorzunehmen, die jeweils nur durch einen Teil der Schichten des mehrschichtigen Substrats hindurchgehen und über einen Querabschnitt, der innerhalb einer Metallisierungsebene angeordnet ist, miteinander verbunden sind. Die Teilvias können daher lateral gegeneinander versetzt sein.
Figur 2 zeigt in einer Draufsicht die Anschlussflächen auf der Substratunterseite für ein Bauelement mit ausschließlich erdunsymmetrischen Anschlüssen. In sämtlichen Ausführungen der Figur 2 sind Anordnungen von 3 x 3 Anschlussflächen dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, eine größere Anzahl von Anschlussflächen vorzusehen, welches allerdings zu Lasten der Größe der Anschlussflächen und/oder der erforderlichen Fläche auf der Unterseite geht.
In der Ausführung gemäß Figur 2A ist die dem Signalanschluss zugeordnete Anschlussfläche SA mittig an der in der Abbildung oben liegenden Substratkante angeordnet. Erstes und zweites Filter weisen je einen Filteranschluss FAl, FA2 auf, die an einander gegenüberliegenden Seiten der Substratunterseite und dort vorzugsweise mittig angeordnet sind. Sämtliche mittig angeordneten Anschlussflächen sind entlang den Kanten beidseitig von Masseanschlussflächen benachbart. Zusätzlich kann wie dargestellt eine im Mittenbereich, also nicht der Kante benachbart angeordnete Masseanschlussfläche MA vorgesehen sein.
Figur 2B zeigt eine alternative Anordnung, bei der je eine Anschlussfläche FAl, FA2 für erstes und zweites Filter an einander gegenüberliegenden Kanten der Substratunterseite angeordnet sind, wobei der erste Filteranschluss FAl mittig, der zweite Filteranschluss FA2 dagegen in der unteren rechten Ecke angeordnet ist. Die dem Signalanschluss angeordnete Anschlussfläche SA ist an einer dritten Kante und dort wieder mittig angeordnet. An den zum 3 x 3 Raster fehlenden Positionen sind jeweils Masseanschlussflächen MA vorgesehen, die in der Figuren 2B bis 2C nicht mehr extra als solche gekennzeichnet sind. Obwohl alle der im Randbereich angeordneten Anschlussflächen hier mit gleicher Größe dargestellt sind, können diese jedoch davon abweichen. Insbesondere ist es möglich, dass die näher zum Signalanschluss SA angeordnete Anschlussfläche für das erste Filter eine kleinere Grundfläche aufweist, als die weiter entfernt zur Signalanschlussfläche SA angeordnete Anschlussfläche FA2 des zweiten Filters F2.
In der Anordnung gemäß Figur 2C sind die Positionen für die Anschlussflächen von erstem und zweitem Filter vertauscht und die Anordnung gespiegelt.
Figur 3 zeigt die Anordnung von Anschlussflächen für ein Bauelement mit genau einem erdsymmetrischen Anschluss. Dieser eine erdsymmetrische Anschluss kann dem erstem Filter Fl, dem zweitem Filter F2 oder dem Signalanschluss zugeordnet sein und weist dementsprechend zwei Anschlussflächen auf. Vorzugsweise sind beide Anschlussflächen des erdsymmetrischen Anschlusses direkt nebeneinander und von gleicher Größe ausgebildet. Möglich ist es jedoch auch, dass unterschiedliche Anschlussflächen des gleichen (erdsymmetrischen) Anschlusses unterschiedliche Grundflächen besitzen.
Figur 3A zeigt eine Anordnung, mit einem an einer Substrat- kante mittig angeordneten erdunsymmetrischen Anschluss FAl für ein erstes Filter Fl und einem erdsymmetrischen Anschluss FA2 für das zweite Filter F2 an einander gegenüberliegenden Kanten des Substrats. Mittig an einer dritten Kante ist die Anschlussfläche für den Signalanschluss SA angeordnet. Figur 3B zeigt eine Variante, bei der der erdsymmetrische Anschluss dem ersten Filter zugeordnet ist.
Die in Figuren 3A und 3B dargestellten Anordnungen beruhen auf einem 3 x 3 Raster. In Figur 3C dagegen ist der Signal- anschluss erdsymmetrisch ausgebildet und weist daher zwei
Anschlussflächen SA auf, die mittig an einer Kante angeordnet sind. Filteranschlüsse FAl und FA2 sind einander gegenüberliegend an zweiten und dritten Kanten angeordnet, vorzugsweise mittig und beiderseitig von Masseanschlussflächen MA umgeben. An der Kante gegenüber den Signalanschlussflächen SA kann eine einzelne Masseanschlussfläche oder aus Symmetriegründen auch zwei Masseanschlussflächen (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Da die Masseanschlussflächen untereinander verbunden sein können, ist es in allen Ausführungen generell auch möglich, mehrere kleinere direkt benachbarte Masseanschlussflächen zu einer größeren Masseanschlussfläche zu vereinen.
Figur 4 zeigt die Anordnung der Anschlussflächen auf der Unterseite des Substrats für Bauelemente mit zwei erdsymmetrischen Anschlüssen. In Figur 4A ist erster und zweiter Filteranschluss FAl und FA2 jeweils erdsymmetrisch ausgebildet und an gegenüberliegenden Substratkanten so angeordnet, dass beide erdsymmetrische Anschlussflächen einander direkt benachbart sind. Der erdunsymmetrische Signalanschluss ist mittig an einer dritten Kante vorgesehen. Da erster und zweiter Filteranschluss FAl, FA2 entlang einer Substratkante jeweils beidseitig von je einer Masseanschlussfläche benachbart ist, ergibt sich eine Anzahl von vier nebeneinander entlang dieser Kante angeordneten Anschlussflächen, und dies auf beiden gegenüberliegenden Seiten. Die Substratkante mit dem Signalanschluss SA weist ebenso wie die gegenüberliegende Substratkante nur jeweils drei parallel dazu angeordnete Anschlussflächen auf.
In Figur 4B sind Signalanschluss SA und zweiter Filteranschluss FA2 erdsymmetrisch ausgebildet, der erste Filter- anschluss FAl dagegen erdunsymmetrisch. Gleiches gilt für die Anordnung gemäß Figur 4C. Figur 4B und Figur 4C unterscheiden sich lediglich darin, dass in Figur 4C der erdunsymmetrische Filteranschluss FAl weiter vom Signalanschluss SA entfernt ist als in Figur 4B. Dies wird erreicht, indem der erste Filteranschluss FAl in einer vier Anschlussflächen umfassenden Spalte an zweiter beziehungsweise an dritter Position angeordnet ist.
In Figuren 4D und 4E sind Signalanschluss SA und erster Filteranschluss FAl erdsymmetrisch ausgebildet, der zweite Filteranschluss FA2 dagegen erdunsymmetrisch. Ähnlich wie in dem Paar möglicher Anordnungen gemäß Figuren 4B und 4C unterscheiden sich die Anordnungen gemäß Figur 4D und 4E in der Position des erdunsymmetrischen zweiten Filteranschlusses FA2, der in Figur 4E weiter vom Signalanschluss SA entfernt ist als in Figur 4D.
Figur 4F zeigt eine weitere Möglichkeit, bei der erster und zweiter Filteranschluss FAl, FA2 erdsymmetrisch ausgebildet sind, der Signalanschluss SA dagegen erdunsymmetrisch. Alle Anschlusstypen sind mittig entlang einer Substratkante angeordnet, wobei erster und zweiter Filteranschluss an einander gegenüberliegen und die Anschlussfläche für den
Signalanschluss SA an einer dritten Substratkante angeordnet sind. Obwohl wie bereits gesagt, eine Symmetrie der Anschlussflächen nicht unbedingt erforderlich ist, ist dennoch in Figur 4F aus Symmetriegründen eine geringere Anzahl an Anschlussflächen dargestellt als in den übrigen
Ausführungen. Sämtliche in Figur 4 dargestellten Ausführungen zeichnen sich durch eine zentrale im Mittenbereich einer Substratunterseite angeordnete Masseanschlussfläche MA aus, die zwei bis vier Rasterpositionen eines 3 x 4 oder 4 x 4 Rasters umfassen kann.
Figur 5 zeigt drei verschiedene Ausführungen für Bauelemente mit drei erdsymmetrischen Anschlüssen. In Figur 5A sind erster und zweiter Filteranschluss FAl, FA2 einander gegenüberliegend und jeweils mittig an Substratkanten angeordnet. Ebenso mittig an der dritten Substratkante ist der Signalanschluss SA angeordnet. In Figur 5B sind die beiden Anschlussflächen des zweiten Filteranschlusses FA2 weiter vom Signalanschluss SA entfernt als die Anschlussflächen des ersten Filteranschlusses FAl. In der Anordnung gemäß Figur 5C sind die Anschlussflächen des ersten Filteranschlusses FAl weiter vom Signalanschluss SA entfernt als die des zweiten Filteranschlusses FA2. In den Ausführungen gemäß Figur 5B und 5C ist jeweils ein Filteranschluss in einer Ecke der Substratunterseite angeordnet, während in allen Ausführungen gemäß der Figuren 4 und 5A sämtliche Ecken auf der Substratunterseite von Massean- schlussflächen belegt sind.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Ausführungsbeispielen dargestellten Anordnungen der Anschlussflächen beschränkt. Vielmehr kann in nahezu allen Ausführungen eine größere oder kleinere Anzahl Anschlussflächen vorgesehen sein und es kann eine Vielzahl von Anschlussflächengrößen gegeben sein, sodass zumindest zwei unterschiedlich große Anschlussflächen für ersten und zweiten Filteranschluss und/oder für Signalanschluss in einem Bauelement realisiert sind. Der Vorteil großer Masseanschlussflächen wurde bereits erläutert, sodass diesen Vorteil durch entsprechend vergrößerte Masseanschlussflächen Rechnung getragen werden kann.
Bauelemente, die eine Anschlussflächenanordnung gemäß der Erfindung aufweisen, können auf höchste Selektion und
Isolation optimiert werden. Dabei können Isolationsniveaus von mehr als 50 dB erreicht werden, da das elektromagnetische Übersprechen entlang und zwischen den Signalpfaden minimiert werden kann. Mit der vorgeschlagenen Anordnung wird erstmals von starren fest vorgegebenen Anordnungen von Anschlussflächen auf der Substratunterseite abgewichen, da deren Größe, Anzahl und Anordnung erstmals mit in das Bauelement- design zur Minimierung des Übersprechens mit aufgenommen wurde .
Mit den erfindungsgemäßen Bauelementen können Bauteilgrößen kleiner 3,5 mm x 3,5 mm beziehungsweise entsprechende kleine Bauelementflächen in rechteckiger Ausführung erreicht werden Entgegen einem Optimierungsziel bei bekannten Anschlussflächenanordnungen sind die Anschlüsse für ersten und zweiten Filteranschluss nicht maximal weit entfernt und dennoch gut gegeneinander isoliert, sodass das Bauelement eine hohe Selektion und eine gute Isolation erzielt.
Bezugs zeichenliste
S Substrat
FS Filtersubstrat
Fl erstes Filter
F2 zweites Filter
SU Substrat
SA Signalanschlussfläche
FA Filteranschlussfläche
MA Masseanschlussfläche
FS gemeinsames Filtersubstrat
V Via

Claims

Patentansprüche
1. Elektrisches Bauelement mit einem ersten und einem zweiten Filter (Fl, F2), die auf einem gemeinsamen Substrat (S) realisiert oder montiert sind mit einem gemeinsamen Signalanschluss (SA), an den die beiden Filter parallel angeschlossen sind mit einem ersten und einem zweiten Filteranschluss (FAl, FA2) am ersten und zweiten Filter bei dem jedem Signal- und Filteranschluss auf der Unterseite des Substrats eine einzelne Signal führende Anschlussfläche oder ein Paar zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen zugeordnet ist, die den jeweiligen Anschluss des Bauelements darstellen, bei dem auf der Unterseite außerdem eine Mehrzahl von Masseanschlussflächen (MA) angeordnet ist bei dem insgesamt zumindest sieben in der Nähe der Kanten des rechteckigen Substrats angeordnete Anschlussflächen vorgesehen sind bei dem zumindest eine in einer Ecke der Substratunterseite angeordnete Masseanschlussfläche weiter von einer Anschlussfläche des Signalanschlusses entfernt ist als eine Anschlussfläche der Filteranschlüsse.
2. Bauelement nach Anspruch 1, aufweisend eine Anordnung von zumindest 3x3 Anschlussflächen auf der Unterseite des Substrats.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest ein Signal- oder Filteranschluss ein Paar zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen aufweist, bei dem die beiden Anschlussflächen jeden Paares an einer Kante des Substrats direkt nebeneinander angeordnet sind.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem alle Anschlussflächen, ausgewählt aus Signal- und Filteranschluss, entlang der Substratkante angeordnet sind, bei dem zwischen Anschlussflächen unterschiedlicher Anschlüsse eine Masseanschlussfläche angeordnet ist.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem die in der Nähe der Substratkante angeordneten Anschlussflächen eine oder mehrere Masseanschlussflächen umschließen, die relativ dazu näher in Richtung Mitte der Substrat Unterseite angeordnet sind.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-5, bei dem zumindest eine der Masseanschlussflächen eine größere Fläche aufweist als eine Anschlussfläche von Signal- oder Filteranschluss .
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-6, bei dem der Signalanschluss mittig an einer der Substratkanten angeordnet ist.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-7, bei dem Signalanschluss mit einem Antennenanschluss verbunden ist, bei dem der erster und zweiter Filteranschluss als Filterein- und/oder -ausgang ausgebildet sind, bei dem das Bauelement einen Diplexer oder einen Duplexer darstellt .
9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-8, bei dem jeder Masseanschluss über mehrere Vias mit einer Metallisierung im Gehäuse oder direkt an einem der beiden Filter verbunden ist, bei dem jede Anschlussfläche von Signal- und Filteranschluss mit genau je einem Via mit dem entsprechenden Filter verbunden ist.
10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-9, bei dem zumindest ein Filteranschluss ein Paar zueinander erdsymmetrischer Anschlussflächen aufweist, die unterschiedlich weit vom Signalanschluss entfernt auf der Unterseite des Substrats angeordnet sind bei dem die Anschlussfläche des Paares, die näher am Signalanschluss angeordnet ist, eine geringere Grundfläche als die jeweils andere Anschlussfläche des Paares aufweist.
11. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-10, bei dem zumindest zwei der Masseanschlussflächen auf der Unterseite des Substrats elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
12. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-11, bei dem jedes mit einem Filteranschluss verbundene Via in unmittelbarer Nachbarschaft eines anderen Vias, das mit einem Masseanschluss verbunden ist, geführt wird, wobei die Entfernung dieses mit einem Filteranschluss verbundenen Vias zu anderen Vias, die mit einem anderen Filteranschluss verbunden sind, demgegenüber größer ist.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-12, bei dem die Anschlussflächen von erstem und zweiten Filteranschluss an einander gegenüberliegenden Kanten des Substrats angeordnet sind, während die eine oder die zwei dem Signalanschluss zugeordneten Anschlussflächen an einer dritten Substratkante angeordnet sind.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1-13, bei dem zwei oder drei zueinander erdsymmetrische Anschlüsse vorgesehen sind.
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