專利名稱：射頻濾波器和射頻多工器的制作方法
技術領域：
本發明涉及電子器件封裝領域，并且特別地，涉及一種射頻濾波器和射頻多工器。
背景技術：
隨著無線通訊系統的快速發展，大量功能各異的模塊被設計并安裝到體積嚴格受限的手持移動設備中。與此同時，日益擁擠的頻率資源使得不同通信頻帶間的保護間隔越來越窄。在這種發展趨勢下，為了保證系統中的每個模塊都能正常工作、互不影響，就會對通信設備的各個組成部分提出更高的要求，例如，射頻前端必須朝著微型化、集成化、高性能、低功耗和低成本的方向發展。一般來說，射頻濾波器模塊和射頻多工器模塊是射頻前端的重要組成部分。因此，減小射頻濾波器模塊和射頻多工器模塊的尺寸，并降低其成本，對射頻前端的進一步發展具有重要意義。手持無線通訊設備中的射頻濾波器模塊和射頻多工器模塊通常采用一些無源器件構成具有一定功能的輔助網絡，例如配合聲波濾波器芯片工作的電感網絡和電容網絡、以及其它與聲波濾波器芯片有電學耦合關系的阻抗匹配電路、平衡-不平衡轉換電路等。在傳統技術中，射頻濾波器模塊或射頻多工器模塊中的無源器件輔助網絡一般是在片外借助于分立元件實現，通常采用表面貼裝技術(SurfaceMounted Technology,簡稱為SMT)。如圖1所示，濾波器芯片11設置在單層封裝基底12上，通過倒裝支球13與金屬層14相連接，分立元件(例如，可以是電感、電容等)15同樣設置在封裝基底12上，并通過金屬層14與濾波器芯片11相連接。這種實現方案必然會增加模塊中的引腳焊盤數，導致整個模塊封裝尺寸增大，進而增加產品成本，并且不滿足小型化設計的要求。另一種方案則是通過設計復雜的多層封裝基底實現無源器件的集成，如圖2所示，在多層封裝基底22中利用金屬層走線25和通孔24集成多個無源器件(例如:電感、電容)，并通過鍵合線23將設置在封裝基底22上的濾波器芯片21與封裝基底22中的無源器件相連接。這種實現方案雖然一定程度上滿足了小型化設計的要求，但設計的復雜度與制造成本也相應增加。針對相關技術中射頻電路體積大、成本聞的問題，目如尚未提出有效的解決方案。
發明內容
針對相關技術中射頻電路體積大、成本高的問題,本發明提出一種射頻濾波器和射頻多工器，能夠提高器件的集成度、減少所占的面積、縮小產品的體積，并有效控制成本。本發明的技術方案是這樣實現的:根據本發明的一個方面，提供了一種射頻濾波器。該射頻濾波器包括:聲波濾波器芯片，用于對接收的信號進行濾波；無源器件輔助功能網絡，與聲波濾波器芯片連接，用于提高濾波器的性能和/或實現端口阻抗轉換功能，無源器件輔助功能網絡通過集成無源器件(Integrated-passive device,簡稱為IPD)工藝制成。其中，無源器件輔助功能網絡由電感元件和/或電容元件構成，該電感元件和/或電容元件制作在一個或多個iro芯片上實現。
其中，可選地，聲波濾波器芯片為薄膜體聲波濾波器芯片、固態裝配聲波濾波器芯片、或表面聲波濾波器芯片。可選地，無源器件輔助功能網絡由高阻襯底制成，該高阻襯底可以為高阻硅、玻
璃、或藍寶石。在根據本發明的實施例，無源器件輔助功能網絡具有用于構成無源器件輔助功能網絡的內部元件及實現內部元件互連的金屬層、絕緣層和通孔。此外，可選地，無源器件輔助功能網絡包括以下至少之一:輔助電感網絡、輔助電容網絡、平衡-不平衡轉換電路。在一個實施例中，聲波濾波器芯片由一高阻襯底制成，無源器件輔助功能網絡由另一高阻襯底制成。此時，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡均固定在封裝基底上，并通過鍵合線和/或封裝基底的金屬層走線實現電學連接。另外，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡采用倒裝方式固定在封裝基底上，并通過封裝基底的金屬層走線和/或通孔進行連接。另外，聲波濾波器芯片采用晶圓級封裝，晶圓級封裝包括第一晶圓和第二晶圓，其中，第一晶圓與第二晶圓表面相對，并且通過環狀導電或非導電材料密封圈鍵合形成空腔，聲波濾波器芯片制作于第一晶圓面向空腔的表面，無源器件輔助功能網絡制作于第二晶圓面向空腔的表面、或制作于第二晶圓的另一表面，聲波濾波器芯片和無源器件輔助功能網絡通過晶圓間的金屬柱狀物和/或金屬通孔實現互聯，并通過金屬通孔將電學連接引出到晶圓級封裝外界，并形成金屬焊球，其中，金屬通孔位于第一晶圓和/或第二晶圓。另一方面，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡可以由同一高阻襯底制成。并且，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡通過高阻襯底上的多個金屬層和/或通孔相連接。根據本發明的另一方面，提供了一種射頻多工器。該射頻多工器包括阻抗匹配網絡以及至少一個上述的射頻濾波器，阻抗匹配網絡與射頻濾波器連接。其中，優選地，阻抗匹配網絡通過集成無源器件iro工藝制成，并屬于無源器件輔助功能網絡的一部分。本發明通過集成無源器件(簡稱為IPD)制造無源器件輔助功能網絡，將無源器件輔助功能網絡與聲波濾波器芯片通過不同組合方式構成射頻濾波器，不僅能夠提高器件的集成度、減少所占的面積、縮小產品的體積，而且還能夠避免將無源器件設置在承載襯底的封裝基底中，從而避免對基底采用復雜的多層設計，降低基底設計和制造的復雜度和成本。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是相關技術中采用分立元件實現無源器件輔助電路的示意圖；圖2是相關技術中采用多層封裝基底實現無源器件輔助電路的示意圖；圖3a是射頻濾波器與無源器件輔助功能網絡設置在不同襯底的一個實施例的示意圖；圖3b是射頻濾波器與無源器件輔助功能網絡設置在不同襯底的另一個實施例的示意圖；圖3c是圖3b所示結構沿著線A-A’截開后的橫截面圖；圖4是射頻濾波器與無源器件輔助功能網絡設置在相同襯底的一個實施例的示意圖；圖5a是根據本發明實施例的IPD芯片結構的示意圖；圖5b是圖5a所示結構沿著線B_B’截開后的橫截面圖；圖6a是根據本發明實施例的射頻濾波器與無源器件輔助功能網絡進行晶圓級封裝的一個具體實例的結構圖；圖6b是根據本發明實施例的射頻濾波器與無源器件輔助功能網絡進行晶圓級封裝的另一具體實例的結構圖；圖7是本發明一個實施例的射頻濾波器模塊的結構圖；圖8是示出輔助電感網絡對濾波器傳輸特性影響的曲線圖；圖9a、9b和9c是輔助電感的連接示意圖；圖10是本發明另一個實施例的射頻濾波器模塊的結構圖；圖11是示出輔助電容網絡對濾波器傳輸特性影響的曲線圖；圖12是本發明又一個實施例的射頻濾波器模塊的結構圖；圖13是本發明再一個實施例的射頻濾波器模塊的結構圖；圖14a_14f是平衡-不平衡轉換電路的結構圖；圖15是本發明一個實施例的射頻雙工器模塊的結構圖；圖16是本發明另一個實施例的射頻雙工器模塊的結構圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。根據本發明的實施例，提供了一種射頻濾波器(下文中也稱為射頻濾波器模塊)。根據本發明實施例的射頻濾波器包括:聲波濾波器芯片，用于對接收的信號進行濾波；無源器件輔助功能網絡，與聲波濾波器芯片連接(例如，可以通過鍵合線連接，也可以通過其他方式連接)，用于提高濾波器的性能和/或實現端口阻抗轉換功能，無源器件輔助功能網絡通過集成無源器件(簡稱為IPD)工藝制成。其中，無源器件輔助功能網絡由電感元件和/或電容元件構成，該電感元件和/或電容元件制作在一個或多個IF1D芯片上實現。其中，可選地，聲波濾波器芯片為薄膜體聲波濾波器芯片、固態裝配聲波濾波器芯片、或表面聲波濾波器芯片。可選地，無源器件輔助功能網絡由高阻襯底制成，該高阻襯底可以為高阻硅、玻
璃、或藍寶石。在根據本發明的實施例，無源器件輔助功能網絡具有用于構成無源器件輔助功能網絡的內部元件及實現內部元件互連的金屬層、絕緣層和通孔。此外，可選地，無源器件輔助功能網絡包括以下至少之一:輔助電感網絡、輔助電容網絡、平衡-不平衡轉換電路。另外，在下文中將以壓電聲波濾波器為例進行描述，在以下的描述中，也將壓電聲波濾波器芯片稱為壓電聲波濾波器。通過本發明的方案，能夠通過iro技術實現無源器件輔助功能網絡，將無源器件輔助功能網絡中的電感和/或電容集成到一個或多個iro芯片中，使得無源器件所占用的面積更小，器件引腳數更少。 下面將對本申請所采用的器件配置方式進行描述。(a)在一些實施例中，聲波濾波器芯片由一高阻襯底制成，無源器件輔助功能網絡由另一高阻襯底制成。此時，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡均固定在封裝基底上，并通過鍵合線和/或封裝基底的金屬層走線實現電學連接。此外，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡采用倒裝方式固定在封裝基底上，并通過封裝基底的金屬層走線和/或通孔進行連接。如圖3a所示，壓電聲波濾波器芯片(即，對應于上述射頻濾波器芯片)31和IB)芯片(即，上述無源器件輔助功能網絡)32由不同的高阻襯底制成，并固定在封裝基底34上，壓電聲波濾波器芯片31與IPD芯片32通過鍵合線33實現電連接。此外，如圖3b和3c所示是壓電聲波濾波器芯片31和ITO芯片32的另一種裝配方式，其中，圖3c是圖3b所示裝置沿著線A-A’截開后的橫截面圖。在這種裝配方式中，壓電聲波濾波器芯片31和IB)芯片32采用倒裝方式通過金屬支球36固定在封裝基底34上，并通過封裝基底34上的金屬層走線35實現電連接，其中，IB)芯片32中的虛線用于表示集成的電感元件位于襯底背側。(b)在另一些實施例中，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡可以由同一高阻襯底制成，從而進一步減小所占面積，降低成本。此時，聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡通過高阻襯底上的多個金屬層和/或通孔相連接。如圖4所示，壓電聲波濾波器芯片41和IPD芯片由同一高阻襯底46制成，IPD芯片包括IPD電容42和IPD電感43，并且可通過金屬層45實現壓電聲波濾波器芯片41、IPD電容42和IPD電感43之間的電連接。(c)圖5a和圖5b示出了 IB)芯片的具體結構；圖6a和圖6b是壓電聲波濾波器芯片采用晶圓級封裝并將IPD芯片制于晶圓級封裝上層高阻襯底的示意圖。其中，如圖5a所示，Iro芯片可以包括電感51和電容52，電感51和電容52設置在襯底53上，并且通過金屬層走線55實現彼此連接，電感51和電容52引出焊盤54以連接其他器件。圖5b是圖5a所示芯片沿著線B-B’截開后的橫截面圖。如圖5b所示，在襯底53上方設置有絕緣層56，金屬層走線55位于絕緣層下方，將電感51與電容52相連接。圖6a和圖6b示出了對濾波器芯片和無源器件輔助功能網絡進行晶圓級封裝后的結構。如圖6a所示，在一個實施例中，濾波器晶圓61’與IPD晶圓62’通過環狀導電或非導電材料密封圈66鍵合形成密封空腔,濾波器晶圓61’在面向空腔側具有濾波器61 (對應于上述的壓電聲波濾波器芯片，也可以是其他類型的濾波器芯片)，IPD晶圓62’在背向空腔側具有多個無源器件，例如，可以包括電感62和/或電容(未示出)等多種元件。濾波器61通過金屬支柱63及金屬通孔64與IB)晶圓62’上的無源器件相連接，另外，IPD晶圓62’可以借助金屬支球65與其他部件連接，例如，可以與封裝基底連接。在另一實施例中，可以按照圖6b所示的結構進行晶圓級封裝。與圖6a所示結構的不同之處在于，濾波器晶圓61’和IPD晶圓62’封裝后在彼此相對的表面形成空腔，而電感62與濾波器芯片61均制造在面向該空腔的表面。除了圖6a和6b所示的封裝結構之外，在其他實施例中，金屬通孔64不僅可以位于無源器件輔助功能網絡所在的晶圓62’，還可以進一步位于聲波濾波器芯片所在的晶圓61’(相應的,金屬支球65也可以進一步從聲波濾波器芯片所在的晶圓背向空腔一側引出)，或者，金屬通孔以及所引出的焊球也可以僅存在于聲波濾波器芯片所在的晶圓。在下文中，將詳細描述聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡的具體結構及元件組合方式。應當注意，在以下描述中，給出的僅僅是聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡的具體結構實例，而本發明并不限于此。在下面將要描述的圖7、圖10、圖12、圖13、圖15、圖16中，圖中的虛線框內的器件為制作在一起的器件。如圖7所示，根據本發明一個實施例的射頻濾波器700包括一個壓電聲波濾波器(也可稱為壓電聲波濾波器芯片，是上述的聲波濾波器芯片中的一種)710和一個輔助電感網絡(是上述的無源器件輔助功能網絡中的一種)720。壓電聲波濾波器710是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種。壓電聲波濾波器710具有單端-單端梯型結構，由多個串聯連接的壓電聲波諧振器S711、S712、S713、S714和多個并聯連接的壓電聲波諧振器P711、P712、P713、P714構成。輔助電感網絡720包括電感L721、L722。壓電聲波濾波器710中的并聯諧振器P712接地端通過輔助電感網絡720中的電感L721接地，并聯諧振器P713和P714接地端連接在一起再通過輔助電感網絡720中的電感L722接地。利用電感L721和L722可以在壓電聲波濾波器需要的阻帶頻段形成傳輸零點，達到抑制要求。如圖8所示，曲線Al為不加入輔助電感的帶通濾波器傳輸特性曲線，曲線BI為加入輔助電感的濾波器傳輸特性曲線，在通帶兩側各形成了一個傳輸零點，通過調整電感的感值，可以將這兩個阻帶傳輸零點Pl同向移動，使其位于所需頻段，相應的，通過增加電感的數目可以增加傳輸零點數目。其中，電感L721、L722采用II3D工藝、并由高阻襯底制成，因此，輔助電感網絡720也可稱為Iro芯片720。高阻襯底材料可以是高阻硅、玻璃、藍寶石中的一種。該iro芯片720中所包含的電感結構通過高阻襯底的多個金屬層構成并通過金屬層及通孔相互連接。該IPD芯片720與壓電聲波濾波器芯片710組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖
4、圖6a、圖6b的組合方式。另外，在圖7所示的結構中，并聯連接的壓電聲波諧振器P711、P712、P713、P714與地之間串聯電感的方法可以采用圖9a、圖％、圖9c所示的多種方式，并且還可以采用本發明未示出的其他方式。如圖9a所示為單個并聯枝的壓電聲波諧振器通過一個串聯電感連接到地。如圖％所示為兩個并聯枝的壓電聲波諧振器通過一個串聯電感連接到地，其中這兩個并聯枝可以是濾波器中任意并聯枝，也可以多個并聯枝通過一個串聯電感連接到地。如圖9c所示為一個并聯枝的壓電聲波諧振器通過一個串聯電感接到另一并聯枝的壓電聲波諧振器的近地端，再通過另一串聯電感接地。這些電感均能作為輔助電感網絡的一部分集成到Iro芯片中。并且，在本實施例中，所加電感的位置不限于圖7和圖9a_c所示，還可以有多種其他組合方式。此外，如圖10所示，根據本發明另一個實施例的射頻濾波器1000包括一個壓電聲波濾波器1010 (即，對應于上述的聲波濾波器芯片，是聲波濾波器芯片中的一種)和一個輔助電容網絡(是上述的無源器件輔助功能網絡中的一種)1020。壓電聲波濾波器1010是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種。壓電聲波濾波器1010具有單端-單端梯型結構，由多個串聯連接的壓電聲波諧振器S1011、S1012、S1013、S1014和多個并聯連接的壓電聲波諧振器P1011、P1012、P1013、P1014 構成。輔助電容網絡1020包括電容C1021、C1022。輔助電容網絡1020中的電容C1021通過第一節點與壓電聲波濾波器1010相連接，電容C1022通過第二節點與壓電聲波濾波器1010相連接，電容C1021和C1022的另一端共地，并與壓電聲波濾波器1010中的并聯諧振器P1013接地端相連接。利用電容C1021和C1022可以在壓電聲波濾波器需要的阻帶頻段形成傳輸零點，達到抑制要求。如圖11所示，曲線A2為不加入輔助電容的帶通濾波器傳輸特性曲線，曲線B2為加入輔助電容的濾波器傳輸特性曲線，在通帶兩側基本等距離的位置增加了兩個傳輸零點P2，通過調整電容值，可以反向移動這兩個阻帶傳輸零點，使其位于所需頻段。相應的，通過增加電容的數目可以增加傳輸零點的數目。此外，所加電容的位置不限于圖10所示，還可以有多種組合方式。電容C1021、C1022采用II3D工藝、并由高阻襯底制成，因此，輔助電容網絡1020也可稱為iro芯片1020。高阻襯底材料是高阻硅、玻璃、藍寶石中之一。該iro芯片1020中所包含的電容結構通過高阻襯底的多個金屬層及絕緣層構成并通過金屬層及通孔相互連接。該iro芯片1020與壓電聲波濾波器芯片1010組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖4、圖6a、圖6b所不的組合方式。如圖12所示，根據本發明又一個實施例的射頻濾波器模塊1200包括一個壓電聲波濾波器(即，對應于上述的聲波濾波器芯片，是聲波濾波器芯片中的一種)1210和一個平衡-不平衡轉換電路(是上述的無源器件輔助功能網絡中的一種)1220。壓電聲波濾波器1210是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種。壓電聲波濾波器1210具有單端-單端梯型結構，由多個串聯連接的壓電聲波諧振器S1211、S1212、S1213和多個并聯連接的壓電聲波諧振器P1211、P1212、P1213構成。平衡-不平衡轉換電路1220包括電感L1221和L1222、電容C1221和C1222。電感L1221串聯于平衡-不平衡轉換電路1220的第一端口和第二端口之間，電容C1221并聯于平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口與地之間；電容C1222串聯于平衡-不平衡轉換電路1220的第一端口和第三端口之間，電感L1221并聯于平衡-不平衡轉換電路1220的第三端口與地之間。平衡-不平衡轉換電路1220的第一端口為不平衡I/O端口，與壓電聲波濾波器1210第二端口相連接。平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口和第三端口為平衡I/O端口。
平衡-不平衡轉換電路中，第二端口和第三端口的輸入/輸出信號幅值相等、相位相反(相差180° )，用來實現濾波器的單端-差分轉換以及阻抗轉換的作用。平衡-不平衡轉換電路的結構有多種，例如，可以采用如圖14a_f所示的結構。電感L1221和L1222、電容C1221和C1222采用II3D工藝、并由高阻襯底制成，因此，平衡-不平衡轉換電路1220也可稱為Iro芯片1220。高阻襯底材料是高阻硅、玻璃、藍寶石中的一種。該IPD芯片1220中所包含的電容、電感結構通過高阻襯底的多個金屬層及絕緣層構成并通過金屬層及通孔相互連接。該Iro芯片1220與壓電聲波濾波器芯片1210組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖4、圖6a、圖6b所示的組合方式。如圖13所示，是本發明再一個實施例的射頻濾波器模塊1300，其中包括一個壓電聲波濾波器(即，對應于上述的聲波濾波器芯片，是聲波濾波器芯片中的一種)1310和一個平衡-不平衡轉換電路(是上述的無源器件輔助功能網絡中的一種)1320。壓電聲波濾波器1310是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種。壓電聲波濾波器1310具有平衡-平衡格型結構，由多個串聯連接的壓電聲波諧振器S1311、S1312、S1313、S1314和多個并聯連接的壓電聲波諧振器P1311、P1312、P1313、P1314 構成。平衡-不平衡轉換電路1320的結構與圖12中的平衡-不平衡轉換電路1220相同。平衡-不平衡轉換電路1320的第一端口為不平衡I/O端口。平衡-不平衡轉換電路1320的第二端口和第三端口為平衡I/O端口，分別與壓電聲波濾波器1310的第一端口和第
二端口相連接。電感L1321和L1322、電容C1321和C1322采用II3D工藝、并由高阻襯底制成，因此，平衡-不平衡轉換電路1320也可稱為Iro芯片1320。高阻襯底材料是高阻硅、玻璃、藍寶石中的一種。該Iro芯片1320中所包含的電容、電感結構通過高阻襯底的多個金屬層及絕緣層構成并通過金屬層及通孔相互連接。該Iro芯片1320與壓電聲波濾波器芯片1310組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖4、圖6a、圖6b所示的組合方式。類似地，圖13中的平衡-不平衡轉換電路1320的結構也可以有多種，例如，可以采用如圖14a_f所示的結構。根據本發明，還提供了射頻多工器(例如，可以是射頻雙工器)，根據本發明的射頻多工器包括阻抗匹配網絡以及至少一個上述的射頻濾波器，阻抗匹配網絡與射頻濾波器連接。優選地，阻抗匹配網絡也可以通過iro工藝制成。下面將結合附圖，描述射頻雙工器模塊的結構。如圖15所示，根據本發明一個實施例的射頻雙工器模塊1500包括發射通道壓電聲波濾波器1510、接收通道壓電聲波濾波器1520和阻抗匹配網絡1530。在雙工器和多工器中，阻抗匹配網絡用于消除負載效應，使工作在不同頻段的帶通濾波器之間的影響最小化。阻抗匹配網絡的形式也不限于圖中所示，可以采用無源器件(電感、電容)構成多種結構。雙工器中的發射通道濾波器和接收通道濾波器可以是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種，結構可以參照上述圖7、圖10、圖12、圖13中的任意一種或幾種，也可以由其他方式實現。其中，在發射通道壓電聲波濾波器1510采用圖12所示的射頻濾波器1200時，優選地，可以將圖12中平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口和第三端口連接至Tx端，構成平衡輸入端，以便與上游具有平衡輸出端的功率放大器(PA)相連接，而將圖12中壓電聲波濾波器1210的第一端口連接至圖15中發射通道壓電聲波濾波器1510的第二端口。另一方面，在接收通道壓電聲波濾波器1520采用圖12所示的射頻濾波器1200時，可以將圖12中平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口和第三端口連接至Rx端，構成平衡輸出端，以便與下游具有平衡輸入端的低噪聲放大器(LNA)相連接，而將圖12中壓電聲波濾波器1210的第一端口連接至圖15中接收通道壓電聲波濾波器1520的第一端口。此外，在發射通道壓電聲波濾波器1510采用圖13所示的射頻濾波器1300時，優選地，可以將圖13中平衡-不平衡轉換電路1320的第一端口連接至阻抗匹配網絡，而將圖13中壓電聲波濾波器1310的第三端口和第四端口連接至Tx端。另一方面，在接收通道壓電聲波濾波器1520采用圖13所示的射頻濾波器1300時，可以將圖13中平衡-不平衡轉換電路1320的第一端口連接至阻抗匹配網絡，而將圖13中壓電聲波濾波器1310的第三端口和第四端口連接至Rx端。此外，如圖15所示，阻抗匹配網絡1530包括一個電感L1531。發射通道壓電聲波濾波器1510的第二端口與接收通道壓電聲波濾波器1520的第一端口均連接到射頻雙工器模塊1500的天線端，并通過阻抗匹配網絡1530中的電感L1531接地。電感L1531采用IB)工藝、并由高阻襯底制成，因此，阻抗匹配網絡1530也可稱為IPD芯片1530。高阻襯底材料是高阻硅、玻璃、藍寶石中的一種。該IB)芯片1530中所包含的電感結構通過高阻襯底的一個或多個金屬層構成。該Iro芯片1530與發射通道壓電聲波濾波器芯片1510和/或接收通道壓電聲波濾波器1520組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖4、圖6a、圖6b所示的組合方式。如圖16所示，根據本發明另一個實施例的射頻雙工器模塊1600包括發射通道壓電聲波濾波器1610、接收通道壓電聲波濾波器1620和阻抗匹配網絡1630。發射通道壓電聲波濾波器1610和接收通道壓電聲波濾波器1620是薄膜體聲波濾波器、固態裝配聲波濾波器或表面聲波濾波器中的一種。其中，在發射通道壓電聲波濾波器1610采用圖12所示的射頻濾波器1200時，優選地，可以將圖12中平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口和第三端口連接至Tx端，而將圖12中壓電聲波濾波器1210的第一端口連接至圖16中的阻抗匹配網絡1630的第一端口。另一方面，在接收通道壓電聲波濾波器1620采用圖12所示的射頻濾波器1200時，可以將圖12中平衡-不平衡轉換電路1220的第二端口和第三端口連接至Rx端，而將圖12中壓電聲波濾波器1210的第一端口連接至圖16中的阻抗匹配網絡1630的第二端口。此外，在發射通道壓電聲波濾波器1610采用圖13所示的射頻濾波器1300時，優選地，可以將圖13中平衡-不平衡轉換電路1320的第一端口連接至阻抗匹配網絡1630的第一端口，而將圖13中壓電聲波濾波器1310的第三端口和第四端口連接至Tx端。另一方面，在接收通道壓電聲波濾波器1620采用圖13所示的射頻濾波器1300時，可以將圖13中平衡-不平衡轉換電路1320的第一端口連接至阻抗匹配網絡1630的第二端口，而將圖13中壓電聲波濾波器1310的第三端口和第四端口連接至Rx端。阻抗匹配網絡1630包括電感L1631、電容C1631、電容C1632。電感L1631串聯于阻抗匹配網絡1630的第一端口與第二端口之間，電容C1631并聯于阻抗匹配網絡1630的第一端口與地之間，電容C1632并聯于阻抗匹配網絡1630的第二端口與地之間。發射通道壓電聲波濾波器1610的第二端口與阻抗匹配網絡1630的第一端口相連接，并與射頻雙工器模塊1600的天線端相連接。接收通道壓電聲波濾波器1620的第一端口與阻抗匹配網絡1630的第二端口相連接。電感L1631、電容C1631和C1632采用ITO工藝、并由高阻襯底制成，因此，阻抗匹配網絡1630也可稱為Iro芯片1630。高阻襯底材料是高阻硅、玻璃、藍寶石中的一種。該IPD芯片1630中所包含的電容、電感結構通過高阻襯底的多個金屬層和絕緣層構成并通過金屬層及通孔相互連接。該Iro芯片1630與發射通道壓電聲波濾波器芯片1610和/或接收通道壓電聲波濾波器1620組合時可以采用上述如圖3a、圖3b、圖3c、圖4、圖6a、圖6b所示的組合方式。應當注意，圖15和圖16雖然示出了射頻雙工器模塊的具體結構，但是這并不用于限定本發明，在實際應用中，射頻雙工器模塊不僅可以采用其他形式的濾波器模塊，并且可以采用其他多種形式的阻抗匹配網絡，本文不再一一列舉。本發明實現了在射頻濾波器模塊和射頻多工器模塊中片上集成無源器件輔助功能電路，從而減少了模塊中的引腳焊盤數，使封裝尺寸減小，從而達到了降低產品成本的目的。綜上所述，本發明考慮到針對具有無源器件輔助功能電路的射頻濾波器模塊和射頻多工器模塊提出了集成化方案，能夠降低無源器件安裝成本，減小封裝尺寸，有效減少焊點和連接線數量，簡化芯片外圍電路的設計復雜度，提高產品可靠性，并有助于降低整個產品的成本。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種射頻濾波器，其特征在于，包括: 聲波濾波器芯片，用于對接收的信號進行濾波； 無源器件輔助功能網絡，與所述聲波濾波器芯片連接，用于提高濾波器的性能和/或實現端口阻抗轉換功能，所述無源器件輔助功能網絡通過集成無源器件Iro工藝制成。
2.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片為薄膜體聲波濾波器芯片、固態裝配聲波濾波器芯片、或表面聲波濾波器芯片。
3.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述無源器件輔助功能網絡由高阻襯底制成，所述高阻襯底為高阻硅、玻璃、或藍寶石。
4.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述無源器件輔助功能網絡具有用于構成所述無源器件輔助功能網絡的內部元件及實現內部元件互連的金屬層、絕緣層和通孔。
5.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述無源器件輔助功能網絡包括以下至少之一: 輔助電感網絡、輔助電容網絡、平衡-不平衡轉換電路。
6.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片由一高阻襯底制成，所述無源器件輔助功能網絡由另一高阻襯底制成。
7.根據權利要求6所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡均固定在封裝基底上，并通過鍵合線和/或所述封裝基底的金屬層走線實現電學連接。
8.根據權利要求6所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡采用倒裝方式固定在封裝基底上，并通過所述封裝基底的金屬層走線和/或通孔進行連接。
9.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片采用晶圓級封裝，所述晶圓級封裝包括第一晶圓和第二晶圓，其中，所述第一晶圓與所述第二晶圓表面相對，并且通過環狀導電或非導電材料密封圈鍵合形成空腔，所述聲波濾波器芯片制作于所述第一晶圓面向所述空腔的表面，所述無源器件輔助功能網絡制作于所述第二晶圓面向所述空腔的表面、或制作于所述第二晶圓的另一表面，所述聲波濾波器芯片和無源器件輔助功能網絡通過晶圓間的金屬柱狀物和/或金屬通孔實現互聯，并通過所述金屬通孔將電學連接引出到所述晶圓級封裝外界，并形成金屬焊球，其中，所述金屬通孔位于所述第一晶圓和/或所述第二晶圓。
10.根據權利要求1所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片與所述無源器件輔助功能網絡由同一高阻襯底制成。
11.根據權利要求10所述的射頻濾波器，其特征在于，所述聲波濾波器芯片與無源器件輔助功能網絡通過所述高阻襯底上的多個金屬層和/或通孔相連接。
12.—種射頻多工器，其特征在于，包括阻抗匹配網絡以及至少一個根據權利要求1-11中任一項所述的射頻濾波器，所述阻抗匹配網絡與所述射頻濾波器連接。
13.根據權利要求12所述的射頻多工器，其特征在于，所述阻抗匹配網絡通過集成無源器件iro工藝制成，并屬于無源器件輔助功能網絡的一部分。
全文摘要
本發明公開了一種射頻濾波器和射頻多工器，該射頻濾波器包括聲波濾波器芯片，用于對接收的信號進行濾波；無源器件輔助功能網絡，與聲波濾波器芯片連接，用于提高濾波器的性能和/或實現端口阻抗轉換功能，無源器件輔助功能網絡通過集成無源器件IPD工藝制成。本發明通過集成無源器件工藝制造無源器件輔助功能網絡，將無源器件輔助功能網絡與聲波濾波器芯片通過不同組合方式構成射頻濾波器，不僅能夠提高器件的集成度、減少所占的面積、縮小產品的體積，而且還能夠避免將無源器件設置在承載襯底的封裝基底中，從而避免對基底采用復雜的多層設計，降低基底設計和制造的復雜度和成本。
文檔編號H03H7/38GK103138709SQ20131001970
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月17日 優先權日2013年1月17日
發明者龐慰, 祁明可, 楊清瑞, 張 浩 申請人:天津大學