WO2012085235A1 - Filteranordnung und verfahren zum herstellen einer filteranordnung - Google Patents

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resonator
terminal
carrier
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Gerhard Maurer
Edgar Schmidhammer
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Epcos Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a filter assembly and a method of making a filter assembly.
  • a filter arrangement may comprise, for example, an inductance, a capacitor, a bulk wave filter or a surface acoustic wave filter.
  • duplexer be used to guide a signal output from a transmission amplifier transmission signal to an antenna and a reception signal from the on ⁇ antenna to a receiving amplifier.
  • the duplexer has a first filter arrangement as a transmission filter and a second filter arrangement as a reception filter.
  • Document EP 1 225 695 A2 describes a monolithic duplexer. On a glass substrate several volume wave filters and a coil are arranged. To prepare the Volu ⁇ menwellenfilter and the coil, the substrate having a plurality of manufacturing steps is processed.
  • Object of the present invention is to provide a Filteranord ⁇ tion and a method for producing a filter assembly, which allow a flexible choice of manufacturing processes. This object is achieved with the objects of the independent claims. Further developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.
  • a filter assembly in one embodiment, includes a substrate and a carrier.
  • the substrate comprises a first series resonator and a first and a second parallel resonator.
  • the substrate is arranged on the carrier.
  • the carrier has a first inductance.
  • a first connection of the inductance is coupled via the first parallel resonator to a first terminal of the first series resonator.
  • the first terminal of the first Indukti ⁇ tivity is coupled via the second parallel resonator having a second terminal of the first series resonator.
  • the first series resonator and the first and the second parallel resonator are arranged on the substrate, and the first inductance is arranged on the carrier.
  • the manufacturing processes for the preparation of the first series resonator and the first and the second Parallelre ⁇ sonators on the substrate separately from the Heinrichspro ⁇ processes of the inductance on the support can be optimized.
  • the substrate and the carrier form a stacked arrangement.
  • the stack arrangement allows a space-saving implementation of the filter arrangement, since the first inductor, the first series resonator and the first and the second parallel resonator are at least partially arranged one above the other and are therefore not arranged on a substrate next to ⁇ each other.
  • the substrate may be applied to the carrier in flip-chip technology.
  • the substrate is monocrystalline.
  • the substrate may be a semiconductor body or an insulator body.
  • the substrate can be implemented as a silicon wafer or silicon chip as the silicon body as example ⁇ wise.
  • the substrate may be realized as a quartz body.
  • the number of series resonators of the filter arrangement is at least as large as the number of parallel resonators of the filter arrangement.
  • the number of series resonators of the filter arrangement may be greater than the number of parallel resonators of the filter arrangement.
  • a first terminal of the first parallel resonator is connected via exactly one single series resonator, namely the series resonator, to a first terminal of the second parallel resonator.
  • a duplexer in one embodiment, includes a receive filter and a transmit filter.
  • the reception filter can be designed as a filter arrangement.
  • the transmission filter can be realized as a filter arrangement.
  • the duplexer is designed as a surface wave / bulk wave duplexer.
  • a method of making a filter assembly comprises forming a first series resonator and a first and a second parallel resonators ⁇ tors on a substrate.
  • a first In ⁇ productivity is produced on a support.
  • the sub ⁇ strat is placed on the support.
  • the substrate is mechanically connected to the carrier.
  • the substrate is electrically conductively connected to the carrier.
  • the substrate is separated from the carrier Herge ⁇ represents.
  • the manufacturing processes of the first series resonator and the first and the second parallel resonator can thus be selected separately from the manufacturing processes of the inductance.
  • material which can be ge ⁇ selected as the material for the substrate and as a material for the carrier that is particularly well suited for the production of the series resonator, the first and second parallel resonator or the first inductor is particularly well suited for the production of the series resonator, the first and second parallel resonator or the first inductor.
  • the carrier has at least two metallization layers.
  • the carrier may comprise at least three metallization layers.
  • FIGS. 3A-3D another exemplary execution ⁇ form of a filter arrangement
  • FIGS. 4A and 4B exemplary embodiments of a radio system
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a bulk wave resonator
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an inductance
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a filter arrangement in a housing
  • FIG. 1A shows an exemplary filter arrangement 10 according to the proposed principle.
  • the filter arrangement 10 comprises a first series resonator 11 and a first and a second parallel resonator 12, 13.
  • a first filter terminal 14 of the filter arrangement 10 is coupled via the first series resonator 11 to a second filter terminal 15 of the filter arrangement 10.
  • a first terminal of the first parallel resonator 12 is connected to a node between the first filter terminal 14 and the first series resonator 11.
  • a first terminal of the second parallel resonator 13 is connected to a node between the first series resonator 11 and the second filter terminal 15.
  • a substrate 16 of the filter arrangement 10 comprises the first series resonator 11 and the first and the second parallel resonator 12, 13.
  • the filter arrangement 10 comprises a first inductance 17.
  • a first terminal of the first inductance 17 is over the first parallel resonator 12 is connected to a first terminal of the first series resonator 11.
  • the ers ⁇ te terminal of the first inductor 17 via the second Pa ⁇ rallelresonator 13 to a second terminal of the first series resonator 11 is connected.
  • the first terminal of the first inductance 17 is connected to a second terminal of the first parallel resonator 12 and to a second terminal of the second parallel resonator 13.
  • environmentally substrate 16 summarizes a first ground pad 22.
  • the substrate 16 includes a second Mas ⁇ sean connecting surface 23.
  • a support 18 of the filter assembly 10 comprises the first inductor 17.
  • a second terminal of the first inductance 17 is connected to a modespo ⁇ tenzialan gleich 19th At the reference potential connection 19, a reference potential VSS can be tapped off.
  • the filter arrangement 10 comprises a first coupling inductance 20 which connects the first terminal of the first inductance 17 to the first parallel resonator 12.
  • the filter arrangement 10 comprises a two ⁇ coupling inductance 21, which connects the first terminal of the first inductance 17 with the second parallel resonator 13.
  • the first and second coupling inductances 20, 21 are arranged on the carrier 18.
  • the first inductor 17 is used for the coupling of both the first and the second parallel resonator 12, 13 to the reference potential terminal 19.
  • FIG. 1B shows an exemplary cross-section of the filter arrangement 10 shown in FIG. 1A.
  • the substrate 16 and the carrier 18 are arranged on top of one another as a stack arrangement.
  • the first series resonator 11 and the first and the second Parallelre ⁇ sonator 12, 13 are arranged on a first main surface 24 of the substrate 16.
  • the first and second Mas ⁇ sean gleich Structure 22, 23 are arranged on the first main surface 24 of the substrate 16.
  • the connections between the resonators 11, 12, 13 and the ground pads 22, 23 are not shown on the substrate 16.
  • the first Induk ⁇ activity 17 is integrated.
  • the first and second coupling inductances 20, 21 are integrated.
  • the carrier 18 has a first metallization layer 25.
  • the first inductor 17 comprises a conductor in the first metallization layer 25.
  • the carrier 18 is a two ⁇ te metallization layer 26.
  • the first and second couplers ⁇ lungsinduktsammlung 21, 22 each comprise conductor tracks in the second metallization layer 26.
  • a third metallization ⁇ layer 27 of the carrier 18 connects the first and the second coupling inductor 20, 21 with the first inductor 17. Between two adjacent metallization layers is each one insulating layer of the carrier 18 is arranged.
  • a first major surface 30 of the carrier 18 includes a first pad 28 which is connected to the first ground terminal ⁇ surface 22 of the substrate sixteenth Between the first ground pad 22 and the first pad 28 is a solder ball 32 or a solder bump, English bump arranged. Accordingly, the carrier 18 comprises a second end surface 29, which is arranged on the first main surface 30 of the carrier 18. The second pad 29 is ver ⁇ connected to the second ground pad 23 of the substrate sixteenth Between the second pad 29 and the second ground pad 23, a solder ball 32 or a solder bump is also arranged.
  • the first filter connection 14 of the filter arrangement 10 is arranged as a connection surface on a second main surface 31 of the carrier 18.
  • the connection area 14 is via one or more interconnections in the carrier 18, a connection area on the first main area 30 of the carrier 18, a solder bump or solder ball 32 and a connection area on the first main area 24 of the substrate 16 to the first terminal of the first series resonator 11 coupled.
  • a via can be referred to as a via.
  • the second filter port 15 is realized as a connection surface on the second major surface 31 of the carrier ⁇ 18th
  • the second Filteran ⁇ circuit 15 is through one or more plated-through holes in the carrier 18, a connection face on the first main surface 30 of the carrier 18, a solder bump or a solder ball 32, and a pad on the first major surface 24 of the sub ⁇ strats 16 to the second terminal the first Serienresona ⁇ sector 11 coupled.
  • the reference potential terminal 19 is implemented as a pad on the second main surface 31 of the carrier 18.
  • FIGS. 1A and 1B schematically show the combination of two parallel resonators, namely the first and the second parallel resonator 12, 13, for example in a transmitting branch.
  • the first and the second parallel resonator 12, 13 individually diege ⁇ leads from the substrate 16 and interconnected in the carrier eighteenth
  • the substrate 16 is realized as a chip.
  • the carrier 18 is a ceramic.
  • the ceramic is multilayered.
  • the ceramic comprises at least one passive component, such as the first inductance 17.
  • the ceramic has a plurality of metallization layers 25, 26, 27.
  • the at least one passive component is realized with metal structural ⁇ structures on the individual layers 25, 26, 27th
  • the filter assembly 10 is realized with space saving advantage.
  • the first coupling inductor 20 is omitted and replaced by a conductor track.
  • the second coupling inductor 21 may be eliminated and replaced by a Lei ⁇ terbahn.
  • the carrier 18 additionally has ground webs which decouple various structures on the carrier 18, in particular the inductors 17, 22, 21.
  • FIG. 2A shows a further exemplary embodiment of the filter arrangement 10 according to the proposed principle.
  • the second terminal of the first parallel resonator 12 to the second terminal of the second parallel resonator 13 is connected ⁇ ver.
  • the connection of the second terminals of the first and the second parallel resonator 12, 13 is realized on the substrate 16.
  • the first ground pad 22 is thus connected to the second terminal of the first parallel resonator 12 and the second terminal of the second parallel resonator 13 ⁇ .
  • the first ground pad 22 is coupled to the ers ⁇ th terminal of the first inductance 17th
  • the space requirement for the realization on the substrate 16 is thus further reduced.
  • FIG. 2B shows an exemplary cross-section of the filter arrangement 10 shown in FIG. 2A.
  • the first ground connection area 22 and the connection areas for the first and the second filter connection 14, 15, the first series resonator 11 and the first and the second Pa ⁇ are on the support 18 Rallelresonator 12, 13 arranged.
  • the first inductance 17 comprises conductor tracks in at least two metallization layers, namely the first, second and third metallization layers 25, 26, 27.
  • the conductor tracks of the first inductance 17 are superimposed turns in the at least two metallization layers, namely the first, second and third metallization layers 25, 26, 27 realized.
  • the substrate 16 is implemented as a bulk wave chip.
  • the winding of the first inductor 17 can form in at least one metallization layer from a group comprising the first, second and third metal ⁇ ltechnikslage 25 be realized 26, 27 spirally.
  • FIGS. 1A, 1B, 2A and 2B show other exemplary forms of execution ⁇ filter assembly 10 according to the principle proposed.
  • the embodiments are developments of the embodiments of the filter arrangement shown in FIGS. 1A, 1B, 2A and 2B.
  • the filter arrangement 10 additionally comprises a second series resonator 40, which is arranged between the first filter connection 14 and the first series resonator 11.
  • the first parallel resonator 12 couples a node between the first and the second series resonator 11, 40 with the first terminal of the first inductance 17.
  • the filter arrangement 10 has a third parallel resonator 41, which has a node between the first filter terminal 14 and the second series resonator 40 with the first terminal first inductance 17 connects.
  • the substrate 16 has a third ground pad 42, via which the third parallel resonator 41 is coupled to the first terminal of the first inductance 17.
  • the carrier 18 includes a third coupling inductor 43, which connects the third parallel resonator 41 to the first terminal of the first inductance 17th
  • the filter arrangement 10 also has the filter assembly to a third series resonator 44, which couples the first filter connection 14 with the two ⁇ th series resonator 40th
  • the first terminal of drit ⁇ th parallel resonator 41 is connected to a node between the second and the third series resonator 40, 44th
  • the filter arrangement 10 comprises an additional series resonator 45, which connects the first series resonator 11 with the second filter connection 15.
  • the first terminal of the second parallel resonator 13 is connected to a node between the first series resonator 11 and the additional series resonator 45.
  • the filter arrangement 10 thus has three parallel resonators 12, 13, 41 and four series resonators 11, 40, 44, 45.
  • the filter assembly 10 comprises at least three stages. Since the number of the series resonators is greater than the number of parallel resonators, and the indication may be used that has 10 Fil ⁇ teran Aunt 3.5 stages. In an alternative embodiment, not shown, the additional series resonator 45 is omitted and replaced by a conductor track.
  • the third series resonator 44 is omitted and replaced by a conductor track.
  • FIG. 3B the third parallel resonator 41 is connected to the reference potential terminal 19 via a second inductance 50.
  • the third parallel resonator 41 is thus not coupled to the first inductor 17.
  • Figures 3A and 3B illustrate a development of off shown in Figures 1A and 1B guide form represents.
  • 1A, 1B, 3A and 3B show at least two Parallelre ⁇ sonatoren 12, 13, with a common ground connection, which is realized as a reference potential terminal 19 , via separate ge ⁇ ground pads, namely the first and the second ground pad 22, 23 and coupled via the common first inductance 17.
  • the substrate 16 is realized as a bulk wave chip.
  • the separate ground pads, namely the first, second and third ground pads 22, 23, 42 constitute bulk wave chip outputs.
  • the ceramic 18 forming the ceramic can have five layers. For example, of five layers, two metallization layers and two dielectric layers, also called insulation layers. A layer may have a thickness of 150 ⁇ .
  • the first and second inductances 17, 50 of the metal structures produced in the ceramic are shielded against each other via mass separations (not shown). This mutual crosstalk is prevented and compliance with the Shaped ⁇ derten oppression and isolation levels. Zu ⁇ additionally, not shown ground shields can be made in the ceramic between the structures.
  • the ceramic comprises six layers with a thickness of 125 ⁇ each.
  • a component area of 3.8 x 3.8 mm 2 can be reduced over an area of 3.0 x 2.5 mm 2 to an area of 2.5 x 2.0 mm 2 .
  • the component height is reduced from a height of 1.2 mm to a maximum component height of 0.95 mm.
  • the filter arrangement 10 comprises the second series resonator 40 and the third parallel resonator 41.
  • the third parallel resonator 41 connects a node between the second series resonator 40 and the first filter terminal 14 to the first terminal of the first inductance 17 third Pa ⁇ rallelresonator 41 17 to the first terminal of the first inductance is advantageously only a ground connection, namely the first ground pad 22 provided for the first, second and third parallel resonator 12, 13, 41 to the first terminal of the first Inductance 17 to connect. Consequently, a very small number of connections between the substrate 16 and the carrier 18 is required. The number is one.
  • the filter arrangement 10 comprises the third series resonator 44 and the additional series resonator 45.
  • the filter arrangement 10 which comprises three parallel resonators, namely the first, second and third parallel resonators 12, 13, 41, is exclusively an In ductility, namely the first inductance 17, required.
  • a common ground connection namely the first ground connection area 22, of three parallel resonators, namely the first, second and third parallel resonators 12, 13, 41.
  • a ground pad typically has a circular area with a diameter of 125 ⁇ . The area savings at the pads can be used to increase the area of the series and parallel resonators on the substrate 16.
  • At least three parallel resonators 12, 13, 41 are ver ⁇ connected via a common ground terminal, namely in the form of the first ground pad 22 with the first inductor 17th
  • the first inductance 17 takes over the function ⁇ on at least three inductors, which would otherwise be in each case individually connect the respective parallel resonator to the reference potential.
  • the first inductor 17 is spread over several layers of the carrier 18 and thus over a plurality of Kera ⁇ miklagen.
  • the first inductance 17 can be realized on the ⁇ unique metallization of the carrier 18, which is the substrate 16 closest.
  • the combination of several parallel resonators can be carried out on the substrate 16 or according to Figure 3A on the carrier 18 according to Figure 3C.
  • the combination of several parallel resonators 12, 13, 41 can be short and space-saving.
  • the filter arrangement 10 comprises the second series resonator 40 and the third parallel resonator 41.
  • the third parallel resonator 41 is connected to the reference potential terminal 19 via the second ground connection area 23 and the second inductance 50.
  • the number of parallel resonators is greater than the number of inductors, which connects the parallel resonators with the reference potential terminal 19.
  • the substrate 16 comprises three parallel resonators, namely the first, second and third parallel resonators 12, 13, 41, and the carrier 18 two inductors, namely the first and the second inductance 17, 50.
  • FIGS. 3C and 3D show further developments 2A, 2B, 3C, 3D show at least two parallel resonators, in particular the first and the second parallel resonator 12, 13, with a common first ground pad 22 in the substrate 16, wherein the first Ground pad 22 is connected via the common ⁇ same first inductor 17 to the reference potential terminal 19.
  • FIG. 4A shows an exemplary disclosed embodiment of a radio ⁇ system 60.
  • the radio system 60 includes a duplexer 61.
  • the duplexer 61 comprises a transmission filter 62 and a reception filter 63.
  • the transmission filter 62 is realized according to one of the embodiments of the filter arrangement 10 shown in the above figures. In the example shown in FIG. 4A, the transmission filter 62 is implemented according to the embodiment shown in FIG. 3A.
  • the duplexer 61 includes in the transmission ⁇ path two in the carrier 18, which is realized as a ceramic carrier, interconnected parallel resonators 12, 13.
  • the receive ⁇ filter 63 includes the first, second, third and additional series resonator 11, 40, 44, 45
  • the first parallel resonator 64 couples a node between the third series resonator 44 and the first filter terminal 14 to the reference potential terminal 19.
  • the first, the Two ⁇ te, the third and the fourth parallel resonator 12, 13, 41, 64 are each connected via an inductance, namely the first, the second, a third and a fourth inductance 17, 50, 70, 71, with the reference potential terminal 19.
  • the duplexer 61 thus has a filter arrangement 10 with interconnected inductances and a further filter arrangement 10 'with separate inductances.
  • the first filter port 14 of the transmission filter 62 is connected to the second Fil ⁇ teran gleich 15 of the reception filter 63rd
  • the radio system 60 furthermore has a transmission amplifier 65 which connects an input 66 of the radio system 60 to the second filter connection 15 of the transmission filter 62.
  • the transmitter ⁇ amplifier 65 is designed as a power amplifier.
  • the radio system 60 includes an antenna 67 which is connected to a node between said first filter port 14 of the transmission filter 62 and the second filter connection 15 of the reception filters ⁇ 63rd Furthermore, the radio system 60 has a reception amplifier 68, which connects the first filter connection 14 of the reception filter 63 to an output 69 of the radio system 60.
  • the receiving amplifier 68 is realized as a low-noise amplifier.
  • a transmission signal TX is supplied to the antenna 67 via the transmission amplifier 65 and the transmission filter 62.
  • a reception signal SIG which can be tapped off at the antenna 67 is provided via the reception filter 63 and the reception amplifier 68 as a received signal RX at the output 69 of the radio system 60.
  • the duplexer 61 is adapted to guide the transmission signal from the transmitter TX ⁇ amplifier 65 to the antenna 67 and the received signal SIG from the antenna 67 to the reception amplifier 68th Of the
  • Duplexer 61 allows radio system 60 to simultaneously transmit and receive.
  • the radio system 60 is implemented as a transceiver circuit.
  • the transmission filter 62 and the reception filter 63 are connected to one another in the duplexer 60 and the interference taken into ⁇ into account.
  • the transmission filter 62 and the reception filter 63 each have at least one stage.
  • One stage comprises a series resonator and a parallel resonator, each of which individually forms a resonant frequency resonant circuit.
  • the stage has a series and a parallel resonance frequency.
  • the transmission filter 62 and the Empfangsfil ⁇ ter 63 each have two or three sporadically four stages.
  • the parallel resonance frequency of a stage is changed by the series connection of an inductance, such as the first and the second inductance 17, 50.
  • the value of the resonance frequency is shifted.
  • a compound is guided away from the substrate 16 by each parallel resonator and connected to the carrier 18.
  • the reference potential terminal 19 is realized as a total duplex ground.
  • the first, second, third or fourth in ⁇ productivity 17, 50, 70 are connected 71 between the parallel resonators 12, 13, 41, 64 and the reference potential terminal 19 or more parallel resonators 12, 13, 41 on the common first inductor 17 be connected to the dustspotenzialan ⁇ final 19.
  • the total length of the inductances in the ceramic of the carrier 18 and thus the total area for the Inductances in the ceramic reduced by the fact that the parallel resonators 12, 13, 41 are not individually, but via common ground pads 22, 23 are connected to the inductors 17, 50 in the ceramic and thus the inductors in the ceramic are shared.
  • the inductance of the first and the second coupling inductor 20, 21 is able to dress ⁇ ner than the inductance of the first inductor 17.
  • the first and second coupling inductance 20, 21 has, for example, an inductance from a range of 0.1 to 0.3 nH
  • the first inductor 17 has values from egg ⁇ nem range of 0.5 to 2.0 nH.
  • the saving is typically 500 x 500 ⁇ 2 over all layers; including the Massestegen can the savings for example, reach 700 x 700 ⁇ . If both the transmitting and the receiving filters 62, 63 realized according to the proposed principle, the double area can be saved. Due to the reduced space requirement eliminates the need to provide more layers in the carrier 18 at reduction steps in the component surface and height. Furthermore, no thinning of the required layers is necessary because of the additional layers. In this way, panel costs are reduced by reducing the process costs during panel production when reducing the size of a component.
  • a pole pair By interconnecting two parallel resonators, such as the first and the second parallel resonator 12, 13, a pole pair can be shifted toward low frequencies with a significantly smaller inductance value of the first inductance 17. As a result, one pole can be used specifically for suppressing other interference frequencies.
  • the reception filter 63 of the duplexer 61 can reduce the transmission signal TX in the frequency range of the Global Positioning System, abbreviated GPS, between 1570 and 1580 MHz. Thus, the GPS receiver in the mobile phone is less disturbed by the mobile telephone transmitter TX and is therefore more sensitive in telephoning and standby mode.
  • an additional pole is generated.
  • the additionally generated pole produces a suppression of the transmission signal of at least -38 dB in the transmission filter 62.
  • the filter assembly 10 can be used in a frequency range which can be achieved with a conventional design only at very high cost.
  • the first and the second parallel resonator 12, connected together 13 of the reception filter 63 and over the first Induk ⁇ tivity 17 to the reference potential terminal 19 coupled so ⁇ as the third and the fourth parallel resonator 41, 64 of the receiving filter 63 interconnected and coupled via the second In ⁇ productivity 50 with the reference potential terminal 19.
  • the carrier 18 additionally has ground webs which decouple various structures on the carrier 18, in particular the inductors 17, 50, 20, 21.
  • FIG. 4B shows a further exemplary embodiment of the radio system 60.
  • the transmission filter 62 is realized according to the embodiment of the filter arrangement 10 shown in FIG. 3D.
  • the duplexer 61 has two parallel resonators 12, 13 combined in the substrate 16 in the transmission path.
  • the receiving and the transmitting filter 62, 63 each ⁇ wells, realized as a bulk wave filters, English bulk acoustic wave filter, abbreviated BAW filters.
  • the duplexer 61 is implemented as a BAW duplexer with common ground connections 22, 23, whereby inductances are saved.
  • from guide is form at least one filter assembly from a group comprising the reception filter 63 and the transmission ⁇ filter 62 as a surface acoustic wave filter, English surface acoustic wave filter, abbreviated as SAW filter is formed.
  • the transmission filter 62 is in another realized in the above figures from imple mentation of the filter assembly 10 realized.
  • the reception filter 63 is realized with one of the embodiments of the filter arrangement 10 shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, 2B and 3A to 3D.
  • FIG. 5 shows an exemplary disclosed embodiment of a Reso ⁇ nators.
  • the resonator 80 can be used as a parallel or Serienreso ⁇ nator in the filter assembly 10 according to one of the above figures.
  • the resonator is designed as a thin-film bulk acoustic wave resonator, English film bulk acoustic wave resonator, abbreviated FBAR.
  • the resonator 80 is realized on the first main surface 24 of the substrate 16.
  • the resonator 80 has a first metal electrode 81, a piezoelectric layer 82 and a second metal electrode 83, which are arranged one above the other.
  • the first metal ⁇ electrode 81 does not contact the second metal electrode 83rd
  • the first and second metal electrodes 81, 83 form a plate capacitor having the piezoelectric layer 82 as an insulator layer.
  • the first and second Me ⁇ tallelektrode 81, 83 serve both the supply of current and voltage as well as an acoustic mirror for an acoustic wave in the piezoelectric layer 82.
  • the sub ⁇ strat 16 is implemented as a single crystalline silicon substrate.
  • an insulator layer is arranged between the substrate 16 and the first metal electrode 81.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an inductance 88.
  • the inductance 88 according to FIG or second inductance 17, 50 or as coupling inductance 20, 21, 43 may be inserted into a carrier 18 according to one of the above figures.
  • the inductance 88 is shown here in ⁇ view.
  • the inductor 88 includes a spiral conductor 84 in a metallization layer such as the ers ⁇ th metallization layer 25. One end of the conductor track 84 is connected to a terminal 85 of the inductor.
  • the conductor 84 has at least one complete turn. Preferably, the conductor 84 on at least two full ⁇ permanent turns on.
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of the filter arrangement 10 in a housing.
  • the carrier 18 is designed as a ceramic carrier.
  • the carrier 18 may be implemented as Low-Temperature Co-Fired Ceramics, abbreviated LTCC, or High-Temperature Co-Fired Ceramics, abbreviated HTCC.
  • the carrier 18 is connected to the substrate 16 via two solder balls 32.
  • the solder ball 32 may be referred to as solder ball.
  • the carrier 18 has the first metallization ⁇ position 25 which is embedded between two dielectric layers.
  • the carrier 18 can be used as two-ply substrate designated ⁇ net.
  • the connection surfaces for the first and the second filter connection 14, 15 are arranged on the second surface 31 of the carrier 18.
  • the connection area of the first and the second filter connection 14, 15 can each also be referred to as Surface Mounted Device Päd, abbreviated SMD pad.
  • the filter assembly 10 includes a laminate 90 covering a second major surface of the substrate 16, the lateral edges of the substrate 16, and a region between the substrate 16 and the support 18.
  • the laminate 90 is again covered by a hermetic coating 91.
  • the coating 91 prevents the ingress of moisture into the space between the substrate 16 and the carrier 18.
  • the filter assembly 10 is very compact.
  • the carrier 18 comprises more than two layers, such as a six-ply substrate.
  • the transmission filter 62 and the reception filter 63 each have their own substrate 16.
  • the two substrates 16 of the transmitting and receiving filters 62, 63 are arranged together on the carrier 18.
  • the pads on the second major surface 31 of the carrier 18 connect the duplexer 61 to the transmit amplifier 65, the antenna 67, the receive amplifier 68, and the reference potential terminal 19.
  • the duplexer 61 is packaged as shown in FIG.
  • the duplexer 61 comprising the transmitting filter 62 and the receiving filter 63, comprises only one substrate, namely the substrate 16, and a carrier, namely the carrier 18.
  • the substrate 16 of the transmitting and receiving filters 62, 63 is arranged on the carrier 18.
  • the pads on the second major surface 31 of the carrier 18 connect the duplexer 61 to the transmit amplifier 65, the antenna 67, the receive amplifier 68, and the reference potential terminal 19.
  • the duplexer 61 is packaged as shown in FIG.
  • the carrier 18 is realized as a printed circuit board.
  • the circuit board may be formed as a multi-layer printed circuit board.
  • the first inductor 17 so as ⁇ the further inductances can be realized by means of at least one metallization layer of the circuit board.
  • FIG. 8A to 8C show exemplary filter characteristics of the filter assembly 10 according to the proposed principle. The respective quantities are shown as a function of the frequency f. While in the figures 8A and 8B, the passage ⁇ attenuations
  • FIG. 8B shows a section of the characteristic of FIG. 8A.
  • the volume wave duplexer 61 has a size of 3.0 * 2.5 mm 2 .
  • the measurement curves marked with s show the characteristics of a transmission filter 62 without connected parallel resonators, whereby an attenuation of 30 dB is achieved in the GPS frequency range.
  • the measurement curves marked r show the characteristics of a transmission filter 62 with connected parallel resonators, wherein an attenuation of 38 dB is achieved in the GPS frequency range.

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Abstract

Eine Filteranordnung (10) umfasst ein Substrat (16) mit einem ersten Serienresonator (11) sowie einem ersten und einem zweiten Parallelresonator (12, 13). Weiter umfasst die Filteranordnung (10) einen Träger (18), auf dem das Substrat (16) angeordnet ist und der eine erste Induktivität (17) umfasst, deren erster Anschluss über den ersten Parallelresonator (12) mit einem ersten Anschluss des ersten Serienresonators (11) und über den zweiten Parallelresonator (13) mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators (11) gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Filteranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Filteranordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Filteranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Filteranordnung.
Eine Filteranordnung kann beispielsweise eine Induktivität, einen Kondensator, ein Volumenwellenfilter oder ein Oberflä- chenwellenfilter umfassen. In Funksystemen werden Duplexer verwendet, um ein von einem Sendeverstärker abgegebenes Sendesignal zu einer Antenne und ein Empfangssignal von der An¬ tenne zu einem Empfangsverstärker zu führen. Dazu weist der Duplexer eine erste Filteranordnung als ein Sendefilter und eine zweite Filteranordnung als ein Empfangsfilter auf.
Dokument US 2008/0100397 AI befasst sich mit einem Volumenwellenfilter und einem Duplexer. Der Duplexer weist einen Serienresonator, zwei Ableitresonatoren und zwei Induktivitäten auf, welche auf einem einzelnen Chip integriert sind.
Dokument EP 1 225 695 A2 beschreibt einen monolithischen Duplexer. Auf einem Glassubstrat sind mehrere Volumenwellenfilter und eine Spule angeordnet. Zur Herstellung der Volu¬ menwellenfilter und der Spule wird das Substrat mit einer Vielzahl von Herstellungsschritten bearbeitet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Filteranord¬ nung und ein Verfahren zum Herstellen einer Filteranordnung bereitzustellen, die eine flexible Wahl der Herstellungsverfahren ermöglichen. Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
In einer Aus führungs form umfasst eine Filteranordnung ein Substrat und einen Träger. Das Substrat umfasst einen ersten Serienresonator sowie einen ersten und einen zweiten Parallelresonator. Das Substrat ist auf dem Träger angeordnet. Der Träger weist eine erste Induktivität auf. Ein erster An- schluss der Induktivität ist über den ersten Parallelresona¬ tor mit einem ersten Anschluss des ersten Serienresonators gekoppelt. Weiter ist der erste Anschluss der ersten Indukti¬ vität über den zweiten Parallelresonator mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators gekoppelt.
Mit Vorteil sind der erste Serienresonator sowie der erste und der zweite Parallelresonator auf dem Substrat angeordnet sowie die erste Induktivität auf dem Träger angeordnet. Somit können die Herstellungsprozesse zur Herstellung des ersten Serienresonators sowie des ersten und des zweiten Parallelre¬ sonators auf dem Substrat getrennt von den Herstellungspro¬ zessen der Induktivität auf dem Träger optimiert werden.
In einer Aus führungs form bilden das Substrat und der Träger eine Stapelanordnung. Die Stapelanordnung ermöglicht eine Platz sparende Realisierung der Filteranordnung, da die erste Induktivität, der erste Serienresonator sowie der erste und der zweite Parallelresonator zumindest teilweise übereinander angeordnet sind und damit nicht auf einem Untergrund neben¬ einander angeordnet sind. Das Substrat kann auf dem Träger in Flip-Chip Technik aufgebracht sein.
In einer Aus führungs form ist das Substrat einkristallin. Das Substrat kann ein Halbleiterkörper oder ein Isolatorkörper sein. Das Substrat kann als Siliziumkörper wie beispiels¬ weise als Siliziumwafer oder Siliziumchip implementiert sein. Alternativ kann das Substrat als Quarzkörper realisiert sein.
In einer Aus führungs form ist die Anzahl der Serienresonatoren der Filteranordnung mindestens so groß wie die Anzahl der Parallelresonatoren der Filteranordnung. Die Anzahl der Serienresonatoren der Filteranordnung kann größer als die Anzahl der Parallelresonatoren der Filteranordnung sein.
In einer Aus führungs form ist ein erster Anschluss des ersten Parallelresonators über genau einen einzigen Serienresonator, nämlich den Serienresonator, an einen ersten Anschluss des zweiten Parallelresonators angeschlossen.
In einer Aus führungs form umfasst ein Duplexer ein Empfangsfilter und ein Sendefilter. Das Empfangsfilter kann als Filteranordnung ausgebildet sein. Ebenso kann das Sendefilter als Filteranordnung realisiert sein. Der Duplexer ist als ein Oberflächenwellen-/Volumenwellen-Duplexer ausgebildet .
In einer Aus führungs form umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer Filteranordnung das Herstellen eines ersten Serienresonators sowie eines ersten und eines zweiten Parallelresona¬ tors auf einem Substrat. Darüber hinaus wird eine erste In¬ duktivität auf einem Träger hergestellt. Weiter wird das Sub¬ strat auf dem Träger angeordnet. Dazu wird das Substrat mit dem Träger mechanisch verbunden. Ferner wird das Substrat mit dem Träger elektrisch leitend verbunden. Dabei wird ein erster Anschluss der ersten Induktivität über den ersten Paral¬ lelresonator mit einem ersten Anschluss des ersten Serienre- sonators und über den zweiten Parallelresonator mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators elektrisch lei¬ tend verbunden.
Mit Vorteil wird das Substrat getrennt vom Träger herge¬ stellt. Die Herstellungsprozesse des ersten Serienresonators sowie des ersten und des zweiten Parallelresonators können somit getrennt von den Herstellungsprozessen der Induktivität gewählt werden. Weiter kann als Material für das Substrat und als Material für den Träger jeweils dasjenige Material ge¬ wählt werden, das für die Herstellung des Serienresonators, des ersten und des zweiten Parallelresonators beziehungsweise der ersten Induktivität besonders gut geeignet ist.
In einer Aus führungs form weist der Träger mindestens zwei Metallisierungslagen auf. Der Träger kann mindestens drei Metallisierungslagen umfassen.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbei¬ spielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bezie¬ hungsweise wirkungsgleiche Strukturen, Bauelements und Schal¬ tungselemente tragen gleiche Bezugszeichen. Insoweit sich Strukturen, Bauelemente oder Schaltungsteile in ihrer Funkti¬ on entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt. Es zeigen
Figuren 1A, 1B, 2A und 2B beispielhafte Aus führungs formen einer Filteranordnung als Schaltbild und im Querschnitt,
Figuren 3A bis 3D weitere beispielhafte Ausführungs¬ formen einer Filteranordnung, Figuren 4A und 4B beispielhafte Aus führungs formen eines Funksystems,
Figur 5 eine beispielhafte Aus führungs form eines Volumenwellenresonators,
Figur 6 eine beispielhafte Aus führungs form einer Induktivität,
Figur 7 eine beispielhafte Aus führungs form einer Filteranordnung in einem Gehäuse und
Figuren 8A bis 8C beispielhafte Charakteristiken ei¬ ner Filteranordnung.
Figur 1A zeigt eine beispielhafte Filteranordnung 10 nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Filteranordnung 10 umfasst einen ersten Serienresonator 11 sowie einen ersten und einen zweiten Parallelresonator 12, 13. Ein erster Filteranschluss 14 der Filteranordnung 10 ist über den ersten Serienresonator 11 mit einem zweiten Filteranschluss 15 der Filteranordnung 10 gekoppelt. Ein erster Anschluss des ersten Parallelresonators 12 ist an einen Knoten zwischen dem ersten Filteranschluss 14 und dem ersten Serienresonator 11 angeschlossen. Entsprechend ist ein erster Anschluss des zweiten Parallelresonators 13 an einen Knoten zwischen dem ersten Serienresonator 11 und dem zweiten Filteranschluss 15 angeschlossen. Ein Substrat 16 der Filteranordnung 10 umfasst den ersten Serienresonator 11 sowie den ersten und den zweiten Parallelresonator 12, 13.
Weiter umfasst die Filteranordnung 10 eine erste Induktivität 17. Ein erster Anschluss der ersten Induktivität 17 ist über den ersten Parallelresonator 12 mit einem ersten Anschluss des ersten Serienresonators 11 verbunden. Weiter ist der ers¬ te Anschluss der ersten Induktivität 17 über den zweiten Pa¬ rallelresonator 13 mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators 11 verbunden. Dazu ist der erste Anschluss der ersten Induktivität 17 mit einem zweiten Anschluss des ersten Parallelresonators 12 und mit einem zweiten Anschluss des zweiten Parallelresonators 13 verbunden. Darüber hinaus um- fasst das Substrat 16 eine erste Masseanschlussfläche 22. Ü- ber die erste Masseanschlussfläche 22 ist der erste Parallel¬ resonator 12 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 gekoppelt. Weiter umfasst das Substrat 16 eine zweite Mas¬ seanschlussfläche 23. Die zweite Masseanschlussfläche 23 kop¬ pelt den zweiten Parallelresonator 13 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17. Ein Träger 18 der Filteranordnung 10 umfasst die erste Induktivität 17. Ein zweiter Anschluss der ersten Induktivität 17 ist an einen Bezugspo¬ tenzialanschluss 19 angeschlossen. Am Bezugspotentialan- schluss 19 ist ein Bezugspotential VSS abgreifbar.
Zusätzlich umfasst die Filteranordnung 10 eine erste Kopplungsinduktivität 20, welche den ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 mit dem ersten Parallelresonator 12 verbindet. Darüber hinaus umfasst die Filteranordnung 10 eine zwei¬ te Kopplungsinduktivität 21, die den ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 mit dem zweiten Parallelresonator 13 verbindet. Die erste und die zweite Kopplungsinduktivität 20, 21 sind auf dem Träger 18 angeordnet.
Mit Vorteil wird die erste Induktivität 17 für die Kopplung sowohl des ersten wie auch des zweiten Parallelresonators 12, 13 mit dem Bezugspotenzialanschluss 19 verwendet. Dadurch kann mit Vorteil die Fläche für die Realisierung von Indukti¬ vitäten auf dem Träger 18 klein gehalten werden.
Figur 1B zeigt einen beispielhaften Querschnitt der in Figur 1A gezeigten Filteranordnung 10. Das Substrat 16 und der Träger 18 sind als Stapelanordnung aufeinander angeordnet. Auf einer ersten Hauptfläche 24 des Substrats 16 sind der erste Serienresonator 11 sowie der erste und der zweite Parallelre¬ sonator 12, 13 angeordnet. Darüber hinaus sind auf der ersten Hauptfläche 24 des Substrats 16 die erste und die zweite Mas¬ seanschlussfläche 22, 23 angeordnet. Aus Übersichtlichkeits¬ gründen sind die Verbindungen zwischen den Resonatoren 11, 12, 13 und den Masseanschlussflächen 22, 23 auf dem Substrat 16 nicht eingezeichnet. In den Träger 18 ist die erste Induk¬ tivität 17 integriert. Ebenfalls sind im Träger 18 die erste und die zweite Kopplungsinduktivität 20, 21 integriert. Der Träger 18 weist eine erste Metallisierungslage 25 auf. Die erste Induktivität 17 umfasst eine Leiterbahn in der ersten Metallisierungslage 25. Ferner weist der Träger 18 eine zwei¬ te Metallisierungslage 26 auf. Die erste und die zweite Kopp¬ lungsinduktivität 21, 22 umfassen jeweils Leiterbahnen in der zweiten Metallisierungslage 26. Eine dritte Metallisierungs¬ lage 27 des Trägers 18 verbindet die erste und die zweite Kopplungsinduktivität 20, 21 mit der ersten Induktivität 17. Zwischen zwei benachbarten Metallisierungslagen ist jeweils eine Isolationslage des Trägers 18 angeordnet.
Weiter umfasst eine erste Hauptfläche 30 des Trägers 18 eine erste Anschlussfläche 28, die mit der ersten Masseanschluss¬ fläche 22 des Substrats 16 verbunden ist. Zwischen der ersten Masseanschlussfläche 22 und der ersten Anschlussfläche 28 ist eine Lötkugel 32 oder ein Löthöcker, englisch bump, angeordnet. Entsprechend umfasst der Träger 18 eine zweite An- schlussfläche 29, welche auf der ersten Hauptfläche 30 des Trägers 18 angeordnet ist. Die zweite Anschlussfläche 29 ist mit der zweiten Masseanschlussfläche 23 des Substrats 16 ver¬ bunden. Zwischen der zweiten Anschlussfläche 29 und der zweiten Masseanschlussfläche 23 ist ebenfalls eine Lötkugel 32 oder ein Löthöcker angeordnet.
Der erste Filteranschluss 14 der Filteranordnung 10 ist als Anschlussfläche auf einer zweiten Hauptfläche 31 des Trägers 18 angeordnet. Die Anschlussfläche 14 ist über eine oder meh¬ rere Durchkontaktierungen im Träger 18, eine Anschlussfläche auf der ersten Hauptfläche 30 des Trägers 18, einem Löthöcker oder Lötkugel 32 und einer Anschlussfläche auf der ersten Hauptfläche 24 des Substrats 16 mit dem ersten Anschluss des ersten Serienresonators 11 gekoppelt. Eine Durchkontaktierung kann als Via bezeichnet werden. Entsprechend ist der zweite Filteranschluss 15 als Anschlussfläche auf der zweiten Haupt¬ fläche 31 des Trägers 18 realisiert. Der zweite Filteran¬ schluss 15 ist über eine oder mehrere Durchkontaktierungen im Träger 18, einer Anschlussfläche auf der ersten Hauptfläche 30 des Trägers 18, einem Löthöcker oder einer Lötkugel 32 und eine Anschlussfläche auf der ersten Hauptfläche 24 des Sub¬ strats 16 mit dem zweiten Anschluss des ersten Serienresona¬ tors 11 gekoppelt. Der Bezugspotenzialanschluss 19 ist als Anschlussfläche auf der zweiten Hauptfläche 31 des Trägers 18 implementiert .
In den Figuren 1A und 1B ist die Zusammenführung zweier Parallelresonatoren, nämlich des ersten und des zweiten Parallelresonators 12, 13, beispielsweise in einem Sendezweig schematisch gezeigt. Dabei werden der erste und der zweite Parallelresonators 12, 13 einzeln vom Substrat 16 herausge¬ führt und im Träger 18 zusammengeschaltet. Das Substrat 16 ist als Chip realisiert. Der Träger 18 ist eine Keramik. Die Keramik ist mehrlagig. Die Keramik umfasst mindestens ein passives Bauelement, wie etwa die erste Induktivität 17. Die Keramik weist mehrere Metallisierungslagen 25, 26, 27 auf. Das mindestens eine passive Bauelement wird mit Metallstruk¬ turen auf den Einzellagen 25, 26, 27 realisiert. Somit ist mit Vorteil die Filteranordnung 10 Platz sparend realisiert.
In einer nicht gezeigten, alternativen Aus führungs form ist die erste Kopplungsinduktivität 20 weggelassen und durch eine Leiterbahn ersetzt. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Kopplungsinduktivität 21 weggelassen und durch eine Lei¬ terbahn ersetzt sein.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form weist der Träger 18 zusätzlich Massestege auf, welche verschiedene Strukturen auf dem Träger 18, insbesondere die Induktivitäten 17, 22, 21, entkoppeln.
Figur 2A zeigt eine weitere beispielhafte Aus führungs form der Filteranordnung 10 nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Dabei ist der zweite Anschluss des ersten Parallelresonators 12 mit dem zweiten Anschluss des zweiten Parallelresonators 13 ver¬ bunden. Die Verbindung der zweiten Anschlüsse des ersten und des zweiten Parallelresonators 12, 13 ist auf dem Substrat 16 realisiert. Die erste Masseanschlussfläche 22 ist somit an den zweiten Anschluss des ersten Parallelresonators 12 und an den zweiten Anschluss des zweiten Parallelresonators 13 ange¬ schlossen. Die erste Masseanschlussfläche 22 ist mit dem ers¬ ten Anschluss der ersten Induktivität 17 gekoppelt. Somit entfallen die zweite Masseanschlussfläche 23 sowie die erste und die zweite Kopplungsinduktivität 20, 21. Der Platzbedarf für die Realisierung auf dem Substrat 16 ist somit weiter verringert .
Figur 2B zeigt einen beispielhaften Querschnitt der in Figur 2A gezeigten Filteranordnung 10. Auf dem Träger 18 ist somit die erste Masseanschlussfläche 22 sowie die Anschlussflächen für den ersten und den zweiten Filteranschluss 14, 15, der erste Serienresonator 11 sowie der erste und der zweite Pa¬ rallelresonator 12, 13 angeordnet. Die erste Induktivität 17 umfasst Leiterbahnen in mindestens zwei Metallisierungslagen, nämlich der ersten, zweiten und dritten Metallisierungslage 25, 26, 27. Die Leiterbahnen der ersten Induktivität 17 sind als übereinander liegende Windungen in den mindestens zwei Metallisierungslagen, nämlich der ersten, zweiten und dritten Metallisierungslage 25, 26, 27, realisiert. Somit erfolgt ei¬ ne Zusammenführung von zwei Parallelresonatoren, nämlich des ersten und des zweiten Parallelresonators 12, 13, auf dem Substrat 16. Das Substrat 16 ist als Volumenwellen-Chip implementiert .
In einer Aus führungs form kann die Windung der ersten Induktivität 17 in mindestens einer Metallisierungslage aus einer Gruppe umfassend die erste, die zweite und die dritte Metal¬ lisierungslage 25, 26, 27 spiralförmig realisiert sein.
Figuren 3A bis 3D zeigen weitere beispielhafte Ausführungs¬ formen der Filteranordnung 10 nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die Aus führungs formen sind Weiterbildungen der in den Figuren 1A, 1B, 2A und 2B gezeigten Ausführungsbeispiele der Filteranordnung. In Figur 3A umfasst die Filteranordnung 10 zusätzlich einen zweiten Serienresonator 40, der zwischen dem ersten Filteranschluss 14 und dem ersten Serienresonator 11 angeordnet ist. Dabei koppelt der erste Parallelresonator 12 einen Knoten zwischen dem ersten und dem zweiten Serienresonator 11, 40 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17. Weiter weist die Filteranordnung 10 einen dritten Parallelresonator 41 auf, der einen Knoten zwischen dem ersten Filteranschluss 14 und dem zweiten Serienresonator 40 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 verbindet. Dazu weist das Substrat 16 eine dritte Masseanschlussfläche 42 auf, über die der dritte Parallelresonator 41 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 gekoppelt ist. Zusätz¬ lich umfasst der Träger 18 eine dritte Kopplungsinduktivität 43, die den dritten Parallelresonator 41 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 verbindet.
Ferner weist die Filteranordnung 10 einen dritten Serienresonator 44 auf, der den ersten Filteranschluss 14 mit dem zwei¬ ten Serienresonator 40 koppelt. Der erste Anschluss des drit¬ ten Parallelresonators 41 ist an einen Knoten zwischen dem zweiten und dem dritten Serienresonator 40, 44 angeschlossen. Darüber hinaus umfasst die Filteranordnung 10 einen zusätzlichen Serienresonator 45, welcher den ersten Serienresonator 11 mit dem zweiten Filteranschluss 15 verbindet. Dabei ist der erste Anschluss des zweiten Parallelresonators 13 an ei¬ nen Knoten zwischen dem ersten Serienresonator 11 und dem zusätzlichen Serienresonator 45 angeschlossen. Die Filteranordnung 10 weist somit drei Parallelresonatoren 12, 13, 41 und vier Serienresonatoren 11, 40, 44, 45 auf. Somit umfasst die Filteranordnung 10 mindestens drei Stufen. Da die Anzahl der Serienresonatoren größer als die Anzahl der Parallelresonatoren ist, kann auch die Angabe verwendet werden, dass die Fil¬ teranordnung 10 3,5 Stufen aufweist. In einer alternativen, nicht dargestellten Aus führungs form ist der zusätzliche Serienresonator 45 weggelassen und durch eine Leiterbahn ersetzt.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form ist der dritte Serienresonator 44 weggelassen und durch eine Leiterbahn ersetzt. Zusätzlich kann optional der dritte Paral¬ lelresonator 41 weggelassen sein.
In Figur 3B ist der dritte Parallelresonator 41 über eine zweite Induktivität 50 mit dem Bezugspotenzialanschluss 19 verbunden. Der dritte Parallelresonator 41 ist somit nicht mit der ersten Induktivität 17 gekoppelt. Zwar steigt dadurch der Flächenverbrauch auf dem Träger 18 zur Realisierung der verschiedenen Induktivitäten, jedoch wird die Entkopplung der Signale an den verschiedenen Parallelresonatoren 12, 13, 41 verbessert. Figuren 3A und 3B stellen eine Weiterentwicklung der in den Figuren 1A und 1B gezeigten Aus führungs form dar. Figuren 1A, 1B, 3A und 3B zeigen mindestens zwei Parallelre¬ sonatoren 12, 13, die mit einem gemeinsamen Masseanschluss , der als Bezugspotenzialanschluss 19 realisiert ist, über ge¬ trennte Masseanschlussflächen, nämlich der ersten und der zweiten Masseanschlussfläche 22, 23 und über die gemeinsame ersten Induktivität 17 gekoppelt sind. Das Substrat 16 ist als Volumenwellen-Chip realisiert. Die getrennten Masseanschlussflächen, nämlich die erste, zweite und dritte Masseanschlussfläche 22, 23, 42 stellen Volumenwellen-Chipausgänge dar .
Die den Träger 18 bildende Keramik kann fünf Lagen aufweisen. Beispielsweise sind von fünf Lagen zwei Metallisierungslagen und zwei dielektrische Lagen, auch Isolationslagen genannt. Eine Lage kann eine Dicke von 150 μπι aufweisen. Die zur Rea- lisierung der ersten und der zweiten Induktivität 17, 50 in der Keramik hergestellten Metallstrukturen werden über nicht gezeigte Masseabtrennungen gegeneinander geschirmt. Dadurch wird ein gegenseitiges Übersprechen verhindert und die gefor¬ derten Unterdrückungs- und Isolationsniveaus eingehalten. Zu¬ sätzlich können nicht gezeigte Masseabschirmungen in der Keramik zwischen den Strukturen hergestellt werden. Alternativ umfasst die Keramik sechs Lagen mit einer Dicke von jeweils 125 μπι. Einer Bauteilfläche von 3,8 x 3,8 mm2 kann über eine Fläche von 3,0 x 2,5 mm2 zu einer Fläche von 2,5 x 2,0 mm2 verringert werden. Die Bauteilhöhe verringert sich von einer Höhe von 1,2 mm auf eine maximale Bauteilhöhe von 0,95 mm.
In Figur 3C umfasst die Filteranordnung 10 den zweiten Serienresonator 40 sowie den dritten Parallelresonator 41. Der dritte Parallelresonator 41 verbindet einen Knoten zwischen dem zweiten Serienresonator 40 und dem ersten Filteranschluss 14 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17. Dabei verbindet die erste Masseanschlussfläche 22 den dritten Pa¬ rallelresonator 41 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17. Mit Vorteil ist ausschließlich ein Massean- schluss, nämlich die erste Masseanschlussfläche 22, dafür vorgesehen, den ersten, zweiten und dritten Parallelresonator 12, 13, 41 mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität 17 zu verbinden. Folglich ist eine sehr geringe Anzahl von Verbindungen zwischen dem Substrat 16 und dem Träger 18 erforderlich. Die Anzahl beträgt eins.
Darüber hinaus umfasst die Filteranordnung 10 den dritten Serienresonator 44 sowie den zusätzlichen Serienresonator 45. Zur Beschaltung der Filteranordnung 10, welche drei Parallelresonatoren, nämlich den ersten, zweiten und dritten Parallelresonator 12, 13, 41, umfasst, ist ausschließlich eine In- duktivität, nämlich die erste Induktivität 17, erforderlich. Bei einem dreistufigen Filter ist die Nutzung eines gemeinsamen Masseanschlusses, nämlich der ersten Masseanschlussfläche 22, von drei Parallelresonatoren, nämlich dem ersten, zweiten und dritten Parallelresonator 12, 13, 41, möglich. Somit können mit Vorteil zwei große Induktivitäten und deren Platzbe¬ darf eingespart werden. Da das Zusammenschalten zweier oder dreier Parallelresonatoren auf dem Substrat 16 erfolgt, kann zusätzlich zum Flächengewinn im Träger 18 auch eine Masseanschlussfläche eingespart werden. Eine Masseanschlussfläche weist typischerweise eine Kreisfläche mit einem Durchmesser von 125 μπι auf. Die Flächeneinsparung bei den Anschlussflächen kann für eine Vergrößerung der Flächen der Serien- und der Parallelresonatoren auf dem Substrat 16 genutzt werden.
Mindestens drei Parallelresonatoren 12, 13, 41 werden über einen gemeinsamen Masseanschluss , nämlich in Form der ersten Masseanschlussfläche 22 mit der ersten Induktivität 17 ver¬ bunden. Somit übernimmt die erste Induktivität 17 die Funkti¬ on von mindestens drei Induktivitäten, die ansonsten jeweils einzeln den entsprechenden Parallelresonator mit dem Bezugspotenzial verbinden würden. Die erste Induktivität 17 ist ü- ber mehrere Lagen des Trägers 18 und somit über mehrere Kera¬ miklagen verteilt. Die erste Induktivität 17 kann auf derje¬ nigen Metallisierungslage des Trägers 18 realisiert sein, die dem Substrat 16 am nächsten ist. Die Zusammenführung mehrerer Parallelresonatoren, wie dem ersten, dem zweiten und dem dritten Parallelresonator 12, 13, 41, kann entsprechend Figur 3C auf dem Substrat 16 oder entsprechend Figur 3A auf dem Träger 18 erfolgen. Die Zusammenführung mehrerer Parallelresonatoren 12, 13, 41 kann kurz und Platz sparend sein. In Figur 3D umfasst die Filteranordnung 10 den zweiten Serienresonator 40 sowie den dritten Parallelresonator 41. Der dritte Parallelresonator 41 ist über die zweite Masseanschlussfläche 23 und die zweite Induktivität 50 mit dem Be- zugspotenzialanschluss 19 verbunden. Somit ist die Anzahl der Parallelresonatoren größer als die Anzahl der Induktivitäten, welche die Parallelresonatoren mit dem Bezugspotenzialan- schluss 19 verbindet. In der Filteranordnung 10 umfasst das Substrat 16 drei Parallelresonatoren, nämlich den ersten, zweiten und dritten Parallelresonator 12, 13, 41, und der Träger 18 zwei Induktivitäten, nämlich die erste und die zweite Induktivität 17, 50. Die Figuren 3C und 3D stellen Weiterbildungen der in den Figuren 2A und 2B gezeigten Ausführungsformen der Filteranordnung dar. Figuren 2A, 2B, 3C, 3D zeigen mindestens zwei Parallelresonatoren, insbesondere den ersten und den zweiten Parallelresonator 12, 13, mit einer gemeinsamen ersten Masseanschlussfläche 22 im Substrat 16, wobei die erste Masseanschlussfläche 22 über die gemein¬ same erste Induktivität 17 mit dem Bezugspotenzialanschluss 19 verbunden ist.
Figur 4A zeigt eine beispielhafte Aus führungs form eines Funk¬ systems 60. Das Funksystem 60 weist einen Duplexer 61 auf. Der Duplexer 61 umfasst ein Sendefilter 62 und ein Empfangsfilter 63. Das Sendefilter 62 ist gemäß einer der in den obigen Figuren dargestellten Aus führungs formen der Filteranordnung 10 realisiert. In dem in Figur 4A gezeigten Beispiel ist das Sendefilter 62 gemäß der in Figur 3A dargestellten Ausführungsform implementiert. Der Duplexer 61 umfasst im Sende¬ pfad zwei im Träger 18, der als Keramikträger realisiert ist, zusammengeschaltete Parallelresonatoren 12, 13. Das Empfangs¬ filter 63 umfasst den ersten, den zweiten, den dritten und den zusätzlichen Serienresonator 11, 40, 44, 45. Weiter um- fasst das Empfangsfilter 63 den ersten, den zweiten, den dritten und einen vierten Parallelresonator 12, 13, 41, 64. Der vierte Parallelresonator 64 koppelt einen Knoten zwischen dem dritten Serienresonator 44 und dem ersten Filteranschluss 14 mit dem Bezugspotenzialanschluss 19. Der erste, der zwei¬ te, der dritte und der vierte Parallelresonator 12, 13, 41, 64 sind über jeweils eine Induktivität, nämlich die erste, die zweite, eine dritte und eine vierte Induktivität 17, 50, 70, 71, mit dem Bezugspotenzialanschluss 19 verbunden.
Der Duplexer 61 weist somit eine Filteranordnung 10 mit zusammengeschlossenen Induktivitäten und eine weitere Filteranordnung 10' mit getrennten Induktivitäten auf. Der erste Filteranschluss 14 des Sendefilters 62 ist an den zweiten Fil¬ teranschluss 15 des Empfangsfilters 63 angeschlossen. Das Funksystem 60 weist darüber hinaus einen Sendeverstärker 65 auf, der einen Eingang 66 des Funksystems 60 mit dem zweiten Filteranschluss 15 des Sendefilters 62 verbindet. Der Sende¬ verstärker 65 ist als Leistungsverstärker ausgebildet. Darüber hinaus umfasst das Funksystem 60 eine Antenne 67, die an einen Knoten zwischen dem ersten Filteranschluss 14 des Sendefilters 62 und dem zweiten Filteranschluss 15 des Empfangs¬ filters 63 angeschlossen ist. Weiter weist das Funksystem 60 einen Empfangsverstärker 68 auf, welchen den ersten Filteranschluss 14 des Empfangsfilters 63 mit einem Ausgang 69 des Funksystems 60 verbindet. Der Empfangsverstärker 68 ist als rauscharmer Verstärker realisiert.
Ein Sendesignal TX wird über den Sendeverstärker 65 und das Sendefilter 62 der Antenne 67 zugeleitet. Ein an der Antenne 67 abgreifbares Empfangssignal SIG wird über das Empfangsfil¬ ter 63 und den Empfangsverstärker 68 als empfangenes Signal RX am Ausgang 69 des Funksystems 60 bereitgestellt. Der Duplexer 61 ist ausgelegt, das Sendesignal TX vom Sende¬ verstärker 65 zur Antenne 67 und das Empfangssignal SIG von der Antenne 67 zum Empfangsverstärker 68 zu führen. Der
Duplexer 61 ermöglicht es dem Funksystem 60, gleichzeitig zu senden und zu empfangen. Das Funksystem 60 ist als Sender- Empfänger-Schaltung implementiert. Dafür sind im Duplexer 60 jeweils das Sendefilter 62 und das Empfangsfilter 63 miteinander verschaltet und die gegenseitige Beeinflussung berück¬ sichtigt. Das Sendefilter 62 und das Empfangsfilter 63 weisen jeweils mindestens eine Stufe auf. Eine Stufe umfasst einen Serienresonator und einen Parallelresonator, die jeweils einzeln einen Schwingkreis mit Resonanzfrequenz bilden. Somit hat die Stufe eine Serien- und eine Parallelresonanzfrequenz. Typischerweise weisen das Sendefilter 62 und das Empfangsfil¬ ter 63 jeweils zwei oder drei vereinzelt auch vier Stufen auf. Die Parallelresonanzfrequenz einer Stufe wird durch die Serienschaltung einer Induktivität, wie beispielsweise der ersten und der zweiten Induktivität 17, 50, verändert. Dabei wird der Wert der Resonanzfrequenz verschoben. Dazu wird von jedem Parallelresonator eine Verbindung vom Substrat 16 weg geführt und mit dem Träger 18 verbunden.
Der Bezugspotenzialanschluss 19 ist als Gesamtduplexermasse realisiert. So kann die erste, zweite, dritte oder vierte In¬ duktivität 17, 50, 70, 71 zwischen den Parallelresonatoren 12, 13, 41, 64 und dem Bezugspotenzialanschluss 19 geschaltet werden oder mehrere Parallelresonatoren 12, 13, 41 über die gemeinsame erste Induktivität 17 mit dem Bezugspotenzialan¬ schluss 19 verbunden werden.
Mit Vorteil wird die Gesamtlänge für die Induktivitäten in der Keramik des Trägers 18 und damit die Gesamtfläche für die Induktivitäten in der Keramik dadurch reduziert, dass die Parallelresonatoren 12, 13, 41 nicht einzeln, sondern über gemeinsame Masseanschlussflächen 22, 23 mit den Induktivitäten 17, 50 in der Keramik verbunden sind und somit die Induktivitäten in der Keramik gemeinsam genutzt werden.
Bei der Nutzung eines gemeinsamen Masseanschlusses, wie etwa des ersten Masseanschlusses 22, werden zwei Parallelresonato¬ ren, wie beispielsweise der erste und der zweite Parallelre¬ sonator 12, 13, über kurze Leitungsstücke oder sehr kleine Induktivitätswerte zusammengeschlossen und über eine deutlich größere Induktivität, nämlich die erste Induktivität 17, mit dem Bezugspotential VSS verbunden. Der Induktivitätswert der ersten und der zweiten Kopplungsinduktivität 20, 21 ist klei¬ ner als der Induktivitätswert der ersten Induktivität 17. Die erste und die zweite Kopplungsinduktivität 20, 21 weist dabei beispielsweise eine Induktivität aus einem Bereich von 0,1 bis 0,3 nH auf. Die erste Induktivität 17 weist Werte aus ei¬ nem Bereich von 0,5 bis 2,0 nH auf. Dies erspart gegenüber der getrennten Verschaltung mit zwei großen Induktivitäten gegen das Bezugspotential VSS Fläche auf dem Träger 18. Die Fläche des Trägers 18 kann somit verringert werden. Gemäß Fi¬ guren 2A und 2B erfolgt die Zusammenschaltung des ersten und des zweiten Parallelresonators 12, 13 auf dem Substrat 16 und damit auf dem Volumenwellen-Chip, abgekürzt BAW-Chip. Die beiden Parallelresonatoren 12, 13 werden ausschließlich über einen Anschluss, nämlich den ersten Masseanschluss 22, nach außen geführt. Mit Vorteil erspart die Zusammenschaltung zweier Parallelresonatoren 12, 13 gegenüber der getrennten Verschaltung mit zwei großen Induktivitäten, beispielsweise 0,5 bis 2,0 nH, gegenüber dem Bezugspotenzial VSS deutlich an Induktivität und damit Fläche. Die Ersparnis beträgt typisch 500 x 500 μπι2 über alle Lagen; inklusive den Massestegen kann die Ersparnis beispielsweise 700 x 700 μπι erreichen. Wird sowohl das Sende- wie auch der Empfangsfilter 62, 63 nach dem vorgeschlagenen Prinzip realisiert, kann die doppelte Fläche eingespart werden. Aufgrund des verminderten Platzbedarfs entfällt die Notwendigkeit, weitere Lagen im Träger 18 bei Verkleinerungsschritten in der Bauteilfläche und -höhe vorzusehen. Weiter ist keine Verdünnung der benötigten Lagen wegen der zusätzlichen Lagen notwendig. Es werden somit bei einer Bauteilverkleinerung Panelkosten durch Einsparung der Prozesskosten bei der Panelherstellung verringert.
Durch das Zusammenschalten von zwei Parallelresonatoren, wie beispielsweise dem ersten und dem zweiten Parallelresonator 12, 13, kann mit einem deutlich kleineren Induktivitätswert der ersten Induktivität 17 ein Polpaar zu niedrigen Frequenzen hin verschoben werden. Dadurch kann ein Pol gezielt zur Unterdrückung anderer Störfrequenzen genutzt werden. Das Empfangsfilter 63 des Duplexers 61 kann das Sendesignal TX im Frequenzbereich des Global Positioning Systems, abgekürzt GPS, zwischen 1570 und 1580 MHz reduzieren. Somit wird der GPS-Empfänger im Mobiltelefon durch das Mobiltelefonsendesig- nal TX weniger gestört und ist deshalb im Telefonier- und Standby-Betrieb empfindlicher. Im Duplexer 61 wird ein zusätzlicher Pol erzeugt. Der zusätzlich erzeugte Pol erzeugt eine Unterdrückung des Sendesignals von mindestens -38 dB im Sendefilter 62. Die Funktionen des Duplexers 61 bleiben von der Realisierung der Filteranordnung 10 unbeeinflusst . Mit Hilfe der ersten Induktivität 17 kann die Filteranordnung 10 in einem Frequenzbereich eingesetzt werden, welcher mit einem herkömmlichen Design nur bei sehr hohem Aufwand erreichbar ist . In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form sind der erste und der zweite Parallelresonator 12, 13 des Empfangsfilters 63 zusammengeschaltet und über die erste Induk¬ tivität 17 mit dem Bezugspotentialanschluss 19 gekoppelt so¬ wie der dritte und der vierte Parallelresonator 41, 64 des Empfangsfilters 63 zusammengeschaltet und über die zweite In¬ duktivität 50 mit dem Bezugspotentialanschluss 19 gekoppelt.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form weist der Träger 18 zusätzlich Massestege auf, welche verschiedene Strukturen auf dem Träger 18, insbesondere die Induktivitäten 17, 50, 20, 21, entkoppeln.
Figur 4B zeigt eine weitere beispielhafte Aus führungs form des Funksystems 60. Das Sendefilter 62 ist gemäß der in Figur 3D gezeigten Aus führungs form der Filteranordnung 10 realisiert. Der Duplexer 61 weist zwei im Substrat 16 zusammengeführte Parallelresonatoren 12, 13 im Sendepfad auf. In den Figuren 4A und 4B sind das Empfangs- und das Sendefilter 62, 63 je¬ weils als Volumenwellenfilter, englisch bulk acoustic wave filter, abgekürzt BAW-Filter, realisiert. Mit Vorteil ist der Duplexer 61 als BAW-Duplexer mit gemeinsamen Masseanschlüssen 22, 23 implementiert, wobei Induktivitäten eingespart sind.
In einer alternativen, in den Figuren 4A und 4B nicht gezeigten Aus führungs form ist mindestens eine Filteranordnung aus einer Gruppe umfassend das Empfangsfilter 63 und das Sende¬ filter 62 als Oberflächenwellenfilter, englisch surface acoustic wave filter, abgekürzt SAW-Filter, ausgebildet.
In einer alternativen, in den Figuren 4A und 4B nicht gezeigten Aus führungs form ist das Sendefilter 62 in einer anderen in den obigen Figuren gezeigten Aus führungs form der Filteranordnung 10 realisiert.
In einer alternativen, in den Figuren 4A und 4B nicht gezeigten Aus führungs form ist das Empfangsfilter 63 mit einer der in den Figuren 1A, 1B, 2A, 2B sowie 3A bis 3D gezeigten Ausführungsform der Filteranordnung 10 realisiert.
Figur 5 zeigt eine beispielhafte Aus führungs form eines Reso¬ nators. Der Resonator 80 kann als Parallel- oder Serienreso¬ nator in der Filteranordnung 10 gemäß einer der obigen Figuren eingesetzt werden. Der Resonator ist als Dünnfilm- Volumenwellen Resonator, englisch film bulk acoustic wave re- sonator, abgekürzt FBAR, ausgebildet. Der Resonator 80 ist auf der ersten Hauptfläche 24 des Substrats 16 realisiert. Der Resonator 80 weist eine erste Metallelektrode 81, eine piezoelektrische Schicht 82 sowie eine zweite Metallelektrode 83, die übereinander angeordnet sind, auf. Die erste Metall¬ elektrode 81 berührt die zweite Metallelektrode 83 nicht. Die erste und die zweite Metallelektrode 81, 83 bilden einen Plattenkondensator, welcher die piezoelektrische Schicht 82 als Isolatorschicht aufweist. Die erste und die zweite Me¬ tallelektrode 81, 83 dienen sowohl der Zuführung von Strom und Spannung wie auch als akustischer Spiegel für eine akustische Welle in der piezoelektrischen Schicht 82. Das Sub¬ strat 16 ist als einkristallines Siliziumsubstrat realisiert.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form ist zwischen dem Substrat 16 und der ersten Metallelektrode 81 eine Isolatorschicht angeordnet.
Figur 6 zeigt eine beispielhafte Aus führungs form einer Induktivität 88. Die Induktivität 88 gemäß Figur 6 kann als erste oder zweite Induktivität 17, 50 oder als Koppelungsinduktivität 20, 21, 43 in einen Träger 18 gemäß einer der obigen Figuren eingesetzt sein. Die Induktivität 88 ist hier in Auf¬ sicht gezeigt. Die Induktivität 88 umfasst eine spiralförmige Leiterbahn 84 in einer Metallisierungslage wie etwa der ers¬ ten Metallisierungslage 25. Ein Ende der Leiterbahn 84 ist an einen Anschluss 85 der Induktivität angeschlossen. Eine wei¬ tere Leiterbahn 86 in einer benachbarten Metallisierungslage, zum Beispiel der dritten Metallisierungslage 27, verbindet das sich im Inneren der spiralförmigen Leiterbahn 84 befindliche Leiterbahnende mit einem weiteren Anschluss 87 der In¬ duktivität 88.
Die Leiterbahn 84 weist mindestens eine vollständige Windung auf. Bevorzugt weist die Leiterbahn 84 mindestens zwei voll¬ ständige Windungen auf.
Figur 7 zeigt eine beispielhafte Aus führungs form der Filteranordnung 10 in einem Gehäuse. Der Träger 18 ist als Keramikträger ausgebildet. Der Träger 18 kann als Low-Temperature Co-Fired Ceramics, abgekürzt LTCC, oder als High-Temperature Co-Fired Ceramics, abgekürzt HTCC, implementiert sein. Der Träger 18 ist über zwei Lötkugeln 32 mit dem Substrat 16 verbunden. Die Lötkugel 32 kann englisch als solder ball bezeichnet sein. Der Träger 18 weist die erste Metallisierungs¬ lage 25 auf, die zwischen zwei dielektrischen Lagen eingebettet ist. Der Träger 18 kann als zweilagiges Substrat bezeich¬ net werden. Auf der zweiten Oberfläche 31 des Trägers 18 sind die Anschlussflächen für den ersten und den zweiten Filteran- schluss 14, 15 angeordnet. Die Anschlussfläche des ersten und des zweiten Filteranschlusses 14, 15 kann jeweils auch als Surface Mounted Device Päd, abgekürzt SMD-Pad, bezeichnet werden . Weiter umfasst die Filteranordnung 10 ein Laminat 90, das eine zweite Hauptfläche des Substrats 16, die seitlichen Kanten des Substrats 16 und einen Bereich zwischen dem Substrat 16 und dem Träger 18 bedeckt. Darüber hinaus ist das Laminat 90 wiederum von einer hermetischen Beschichtung 91 bedeckt. Die Beschichtung 91 verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in den Zwischenraum zwischen dem Substrat 16 und dem Träger 18. Somit ist die Filteranordnung 10 sehr kompakt.
In einer alternativen Aus führungs form umfasst der Träger 18 mehr als zwei Lagen, wie etwa ein sechslagiges Substrat.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form weisen das Sendefilter 62 und das Empfangsfilter 63 jeweils ein eigenes Substrat 16 auf. Die beiden Substrate 16 des Sende- und des Empfangsfilters 62, 63 sind gemeinsam auf dem Träger 18 angeordnet. Die Anschlussflächen an der zweiten Hauptfläche 31 des Trägers 18 verbinden den Duplexer 61 mit dem Sendeverstärker 65, der Antenne 67, dem Empfangsverstärker 68 und dem Bezugspotentialanschluss 19. Der Duplexer 61 ist wie in Figur 7 gezeigt gehäust.
In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form weist der Duplexer 61, umfassend das Sendefilter 62 und das Empfangsfilter 63, ausschließlich ein Substrat, nämlich das Substrat 16, und einen Träger, nämlich den Träger 18, auf. Das Substrat 16 des Sende- und des Empfangsfilters 62, 63 ist auf dem Träger 18 angeordnet. Die Anschlussflächen an der zweiten Hauptfläche 31 des Trägers 18 verbinden den Duplexer 61 mit dem Sendeverstärker 65, der Antenne 67, dem Empfangsverstärker 68 und dem Bezugspotentialanschluss 19. Der Duplexer 61 ist wie in Figur 7 gezeigt gehäust. In einer alternativen, nicht gezeigten Aus führungs form ist der Träger 18 als Leiterplatte, englisch printed circuit board, realisiert. Die Leiterplatte kann als Muli-Layer- Leiterplatte ausgebildet sein. Die erste Induktivität 17 so¬ wie die weiteren Induktivitäten können mittels mindestens einer Metallisierungslage der Leiterplatte realisiert sein.
Figuren 8A bis 8C zeigen beispielhafte Filtercharakteristiken der Filteranordnung 10 nach dem vorgeschlagenen Prinzip. Die jeweiligen Größen sind in Abhängigkeit von der Frequenz f dargestellt. Während in den Figuren 8A und 8B die Durchgangs¬ dämpfungen |S12| und |S23| gezeigt sind, ist in Figur 8C die Isolation |S13| in Abhängigkeit der Frequenz f dargestellt. In Figur 8B ist ein Ausschnitt der Charakteristik von Figur 8A gezeigt. Der Volumenwellen-Duplexer 61 weist eine Baugröße von 3,0 * 2,5 mm2 auf. Die mit s gekennzeichneten Messkurven zeigen die Charakteristiken von einem Sendefilter 62 ohne verbundene Parallelresonatoren, wobei im GPS-Frequenzbereich eine Dämpfung von 30 dB erzielt wird. Die mit r gekennzeichneten Messkurven zeigen die Charakteristiken von einem Sendefilter 62 mit verbundenen Parallelresonatoren, wobei im GPS- Frequenzbereich eine Dämpfung von 38 dB erreicht wird.
Bezugs zeichenliste
10, 10' Filteranordnung
11 erster Serienresonator
12 erster Parallelresonator
13 zweiter Parallelresonator
14 erster Filteranschluss
15 zweiter Filteranschluss
16 Substrat
17 erste Induktivität
18 Träger
19 Bezugspotenzialanschluss
20 erste Kopplungsinduktivität
21 zweite Kopplungsinduktivität
22 erste Masseanschlussfläche
23 zweite Masseanschlussfläche
24 erste Hauptfläche
25 erste Metallisierungslage
26 zweite Metallisierungslage
27 dritte Metallisierungslage
28 erste Anschlussfläche
29 zweite Anschlussfläche
30 erste Hauptfläche
31 zweite Hauptfläche
32 Lötkugel
40 zweiter Serienresonator
41 dritter Parallelresonator
42 dritte Masseanschlussfläche
43 dritte Kopplungsinduktivität
44 dritter Serienresonator
45 zusätzlicher Serienresonator
50 zweite Induktivität
60 Funksystem 61 Duplexer
62 Sendefilter
63 Empfangs filter
64 vierter Parallelresonator
65 Sendeverstärker
66 Eingang
67 Antenne
68 EmpfangsVerstärker
69 Ausgang
70 dritte Induktivität
71 vierte Induktivität
80 Resonator
81 erste Metallelektrode
82 piezoelektrische Schicht
83 zweite Metallelektrode
84 Leiterbahn
85 Anschluss
86 weitere Leiterbahn
87 weiterer Anschluss
88 Induktivität
90 Laminat
91 Beschichtung
f Frequenz
RX empfangenes Signal
SIG Empfangssignal
TX Sendesignal
VSS Bezugspotential

Claims

Patentansprüche
1. Filteranordnung,
umfassend
ein Substrat (16) mit einem ersten Serienresonator (11) sowie einem ersten und einem zweiten Parallelresonator (12, 13) und
einen Träger (18), auf dem das Substrat (16) angeordnet ist und der eine erste Induktivität (17) umfasst, deren erster Anschluss über den ersten Parallelresonator (12) mit einem ersten Anschluss des ersten Serienresonators (11) und über den zweiten Parallelresonator (13) mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators (11) gekoppelt ist.
2. Filteranordnung nach Anspruch 1,
bei der das Substrat (16) als einkristallines Substrat mit einer ersten Hauptfläche (24), an der der erste Serienresonator (11) sowie der erste und der zweite Paral¬ lelresonator (12, 13) angeordnet sind, realisiert ist.
3. Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2,
bei der das Substrat (16) als einkristalliner Halbleiterkörper, insbesondere Siliziumkörper, oder als einkristal¬ liner Isolatorkörper, insbesondere Quarzkörper, realisiert ist.
4. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei der das Substrat (16) in Flip-Chip Technik mit dem Träger (18) verbunden ist.
5. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das Substrat (16) umfassend eine erste Masseanschluss¬ fläche (22), die mit dem ersten und dem zweiten Parallel¬ resonator (12, 13) sowie mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität (17) verbunden ist.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
das Substrat (16) umfassend
eine erste Masseanschlussfläche (22), die mit dem ersten Parallelresonator (12) und mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität (17) verbunden ist, und
eine zweite Masseanschlussfläche (23), die von der ersten Masseanschlussfläche (22) beabstandet ist und mit dem zweiten Parallelresonator (13) und mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität (17) verbunden ist.
Filteranordnung nach Anspruch 6,
der Träger (18) umfassend mindestens eine Kopplungsinduktivität aus einer Gruppe, umfassend eine erste Kopplungs¬ induktivität (20), welche die erste Masseanschlussfläche (22) mit dem ersten Anschluss der ersten Induktivität (17) koppelt, und eine zweite Kopplungsinduktivität (21), welche die zweite Masseanschlussfläche (23) mit dem ers¬ ten Anschluss der ersten Induktivität (17) koppelt.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei der mindestens ein Resonator aus einer Gruppe, umfas¬ send den ersten Serienresonator (11) sowie den ersten und den zweiten Parallelresonator (12, 13), als akustischer Volumenwellen-Resonator realisiert ist.
Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das Substrat (16) umfassend mindestens einen weiteren Se¬ rienresonator (40, 44), der seriell zum ersten Serienresonator (11) geschaltet ist, und mindestens einen weite¬ ren Parallelresonator (41), der den ersten Anschluss der Induktivität (17) mit einem Anschluss des weiteren Se¬ rienresonators (40, 44) koppelt.
10. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
der Träger (18) umfassend mindestens ein Substrat aus ei¬ ner Gruppe, die eine Leiterplatte und ein Keramiksub¬ strat, insbesondere eine LTCC oder eine HTCC, umfasst.
11. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
der Träger (18) umfassend mindestens eine Isolationslage und mindestens zwei Metallisierungslagen (25, 26, 27) .
12. Filteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei der die erste Induktivität (17) im Träger (18) integ¬ riert ist und als planare Spule realisiert ist.
13. Filteranordnung nach Anspruch 12,
bei der die planare Spule
in mindestens einer Metallisierungslage (25, 26, 27) her¬ gestellt ist und eine spiralförmige Leiterbahn (84) auf¬ weist, oder
in mindestens zwei Metallisierungslagen (25, 26, 27) hergestellt ist und übereinander liegende Windungen auf¬ weist.
14. Duplexer, umfassend ein Sendefilter (62) und ein Empfangsfilter (63), wobei mindestens ein Filter aus einer Gruppe, umfassend das Sendefilter (62) und das Empfangs- filter (63), eine Filteranordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Filteranordnung (10), umfassend
Herstellen eines ersten Serienresonators (11) sowie eines ersten und eines zweiten Parallelresonators (12, 13) auf einem Substrat (16),
Herstellen einer ersten Induktivität (17) auf einem Träger (18) und
Anordnen des Substrats (16) auf dem Träger (18) derart, dass das Substrat (16) mit dem Träger (18) mechanisch verbunden ist und derart elektrisch leitend verbunden ist, dass ein erster Anschluss der ersten Induktivität (17) über den ersten Parallelresonator (12) mit einem ersten Anschluss des ersten Serienresonators (11) und über den zweiten Parallelresonator (13) mit einem zweiten Anschluss des ersten Serienresonators (11) elektrisch leitend verbunden ist.
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