双工器的制作方法

专利名称：双工器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及双工器，更具体地，涉及其中将梯型滤波器用于发送滤波器和接收滤波器的双工器。
背景技术：
近年来，随着移动通信系统的进步，便携式信息终端等迅速普及。已经进行了开发以减小上述终端的大小并且提高其性能。模拟和数字都用于移动电话系统，其中，主要使用800MHz到1GHz的频率带宽以及1.5GHz到2.0GHz的频率带宽。已经提出了采用表面声波滤波器或压电薄膜谐振滤波器的天线双工器，以在移动通信系统的装置中使用。
在近来的移动电话的发展中，通过变更系统，例如通过利用双模或双带，来提高终端的性能。在双模下，移动电话在模拟(码分多址CDMA)网络和数字(时分多址TDMA)网络两者上工作。在双带下，同时使用800MHz带宽和1.9GHz带宽、或者900MHz带宽和1.5GHz带宽。因此，需要在上述终端中使用的高性能部件(滤波器)。
同时，除了提高性能外，还需要减小大小并降低成本。在高性能终端中使用的多个天线双工器包括组合双工器(其中发送滤波器和接收滤波器使用介电材料，或至少发送滤波器和接收滤波器中的一个使用介电材料而另一个使用表面声波器件)或者仅使用表面声波器件。
介电双工器的尺寸大，使得难以减小便携式终端装置的大小或者减小其厚度。即使将表面声波器件用于发送滤波器和接收滤波器之一，介电装置的大小也使得难以减小便携式终端装置的大小或减小其厚度。其中使用传统的表面声波滤波器的双工器装置具有模块型装置，其中，在印刷板上存在独立设置的发送滤波器、接收滤波器和匹配电路；和单体型装置，其中，在多层陶瓷封装上安装有发送/接收滤波器芯片以及设置在其中的匹配电路。前述双工器装置的体积约为介电双工器体积的1/3至1/15。仅针对高度，厚度可被减少1/2至1/3。
接着，将描述常用的双工器。图1是双工器的框图。图2示出了双工器的相对于频率的带通强度。现在参照图1，该双工器包括两个滤波器，例如发送滤波器10；接收滤波器12；阻抗匹配电路(下文中简称为匹配电路)14；公共端子Ant；和各自的端子，例如发送端子Tx和接收端子Rx。
公共端子Ant是连接到外部电路的端子，该外部电路通过天线发送和接收无线电波。发送端子Tx是这样的端子，该端子连接到外部发送电路以输入具有期望的中心频率的信号。接收端子Rx是这样的端子，该端子连接到外部接收电路以输出具有期望的中心频率的信号。发送端子Tx和接收端子Rx以外的其他端子(未示出)连接至地电平(GND)。
通常，发送滤波器10、接收滤波器12和匹配电路14容纳在多层陶瓷封装中。例如，发送滤波器10和接收滤波器12分别包括例如表面声波滤波器或压电薄膜谐振滤波器，并且分别具有不同的中心频率F1和F2。这里，在大多数情况下，满足F2＞F1。例如，在以2GHz工作的W-CDMA系统使用的双工器中，发送频带的范围从1920MHz到1980MHz，而接收频带的范围从2110MHz到2170MHz。发送频带和接收频带之间的差为130MHz。
设置匹配电路14，从而使发送滤波器10和接收滤波器12不彼此劣化。Z1表示当从公共端子Ant观察发送滤波器10时的特征阻抗，而Z2表示当从公共端子Ant观察接收滤波器12时的特征阻抗。通过匹配电路14的作用，当F1是从公共端子Ant输入的信号的频率时，在接收滤波器12侧的特征阻抗Z1与公共端子Ant的特征阻抗相对应；并且在接收滤波器12侧的特征阻抗是无穷的，并且反射系数为1。接收滤波器12的特征阻抗Z2被配置为与公共端子Ant的特征阻抗相对应。
如在日本专利申请公报第2004-328676号中所公开的，提供了一种双工器，其中，出于减小双工器大小的目的，发射滤波器10和接收滤波器12安装在叠层封装中，并且形成电感的地线图案(ground line pattern)设置在叠层封装中的芯片固定层及其下层上。
存在对这样的双工器的需求，该双工器可提高反向通带(oppositepassband)的衰减特性(抑制)，换言之，可提高接收滤波器的发送带的衰减特性以及提高发送滤波器的接收带的衰减特性。具体地，难以提高在以2GHz工作的W-CDMA系统中使用的双工器的反向通带的衰减特性。

发明内容
考虑到以上情况做出了本发明，本发明提供了一种可以改善反向通带的衰减特性的双工器。
根据本发明的一方面，提供了一种双工器，该双工器包括发送滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和发送端子之间；和接收滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和接收端子之间，所述发送滤波器中的一个或更多个并联谐振器通过发送电感接地，并且所述接收滤波器中的多个并联谐振器的一部分通过第一接收电感接地，而所述多个并联谐振器的其余部分通过第二接收电感接地。可以改善反向通带的衰减特性。


将参照以下附图详细描述本发明的优选示例性实施例，在附图中图1是传统双工器的框图；图2示出了双工器的相对于频率的带通强度；图3是本发明第一示例性实施例所采用的双工器的电路图；图4A是叠层封装的示意性截面图；图4B是去掉了盖的叠层封装的俯视图；图5A至图5C分别示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器的盖安装层、腔层以及芯片固定层(die attach layer)；图6A和图6B分别示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器的线图案层和线图案/脚焊盘层。
图7A是未示出陶瓷涂层的脚焊盘层；图7B是示出了陶瓷涂层的脚焊盘层；图8A至图8C分别示出了对比例1的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图8D至图8F分别示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图9示出了第一示例性实施例所采用的双工器的带通特性以及对比例1的双工器的带通特性，并且还示出了接收滤波器的频率的插入损失；图10A至图10C分别示出了对比例2的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图10D至图10F分别示出了本发明第二示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图11示出了第二示例性实施例所采用的双工器以及对比例2的双工器的隔离特性；图12A示出了对比例3的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图12B示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图13示出了第一示例性实施例所采用的双工器的带通特性以及对比例3的双工器中的接收滤波器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失；图14A示出了对比例3的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图14B示出了本发明第三示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图15示出了第三示例性实施例所采用的双工器以及对比例3的双工器中的发送滤波器和接收滤波器的带通特性，并且还示出了发送滤波器的以及接收滤波器的频率的插入损失；图16A示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图16B示出了本发明第三示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层，其中未示出陶瓷涂层；图17示出了第一示例性实施例所采用的双工器的带通特性以及第三示例性实施例所采用的双工器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失；图18A至图18C分别示出了对比例4的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图18D至图18F分别示出了本发明第四示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图19示出了第四示例性实施例所采用的双工器的带通特性以及对比例4的双工器中的接收滤波器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失；图20A至图20C分别示出了第一示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图20D至图20F分别示出了本发明第五示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层、线图案层以及线图案/脚焊盘层；图21A示出了第一示例性实施例所采用的双工器以及第五示例性实施例所采用的双工器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失；图21B是图21A所示的接收频带的放大图；图22A示出了对比例5的双工器的芯片固定层；图22B示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器的芯片固定层；图23A示出了第一示例性实施例所采用的双工器的发送滤波器的带通特性以及对比例5的双工器的发送滤波器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失；图23B是示出了发送端子的反射特性的史密斯图；以及图24是本发明第六示例性实施例所采用的电子装置的框图。
具体实施例方式
现在将参照附图给出本发明的示例性实施例的描述。
(第一示例性实施例)本发明的第一示例性实施例是这样的示例，其中，将双工器安装在叠层封装上，所述双工器具有在以2GHz工作的W-CDMA系统中使用的梯型滤波器。图3是本发明第一示例性实施例所采用的双工器的电路图。设置有发送滤波器10，其为梯型滤波器，连接在公共端子Ant和发送端子Tx之间；以及接收滤波器12，其为梯型滤波器，连接在公共端子Ant和接收端子Rx之间。匹配电路14连接在公共端子Ant和发送滤波器10以及接收滤波器12之间。
发送滤波器10是具有串联谐振器S11至S13以及并联谐振器P11和P12的梯型滤波器。发送滤波器10中的所有并联谐振器P11和P12在接地端子侧连接在一起，并通过发送电感L11接地。同时，接收滤波器12中的多个并联谐振器P21至P24中的一部分(即，谐振器P21和P22)在接地端子侧连接在一起，并通过第一接收电感L21接地。而接收滤波器12中的该多个并联谐振器P21至P24中的其余部分(即，谐振器P23和P24)在接地端子侧连接在一起，并通过第二接收电感L22接地。
在第一示例性实施例中，在发送滤波器10中，并联谐振器连接在一起，并通过发送电感L11接地，但是在接收滤波器12中，并联谐振器可被分为两部分，这样划分的并联谐振器分别连接在一起并通过多个电感接地。这可以提高双工器中包括的滤波器的反向通带的衰减特性。在接收滤波器12中，可将并联谐振器分为三个谐振器和一个谐振器并接地。然而，在例如以2GHz工作的W-CDMA系统(其中发送频带和接收频带是分立的)的使用的双工器中，优选地，在接收滤波器12中将并联谐振器分为两个谐振器和两个谐振器并分别接地。通过将电感L和电容C相乘来确定反向通带中的衰减。也就是说，通过将芯片的电容和封装的电感相乘来确定反向通带中的衰减。在例如以2GHz工作的W-CDMA系统中(其中发送频带和接收频带是分立的)使用的双工器中，需要约为3nH的大电感。因此，如果在接收滤波器12中将并联谐振器分为三个谐振器和一个谐振器并接地，则需要极大的电感用于封装的电感，即，连接至上述一个谐振器的电感。封装中形成这种极大电感的线图案使得与另一线图案的互感变大。这将使衰减特性劣化。因此，优选地，在接收滤波器12中将并联谐振器分为两个谐振器和两个谐振器并分别接地。
在第一示例性实施例中，在发送滤波器10中设置了两个并联谐振器。然而，可以设置三个或更多个并列谐振器。如果设置了三个或更多个并联谐振器，将并联谐振器P11或并联谐振器P12分成两个并联谐振器，这些并联谐振器在接地端子侧连接在一起，并且这样连接的并联谐振器通过发送电感L11接地。同时，如果在发送滤波器10中设置了一个并联滤波器，则发送滤波器10变为两级滤波器，使得难以保持衰减特性。
现在将给出叠层封装的描述，在该叠层封装中安装有本发明第一示例性实施例所采用的双工器。图4A是叠层封装20的示意性截面图。图4B是去掉了盖(cap)的叠层封装20的俯视图。参照图4A，叠层封装20由堆叠的层组成。堆叠的层包括盖安装层22；腔层24；芯片固定层26；线图案层28；和线图案/脚焊盘(footpad)层30。盖安装层22和腔层24组成腔层23从而形成其中容纳有滤波器芯片18的腔40。盖34设置在盖安装层22上，以密封腔40中的滤波器芯片18。芯片固定层26、线图案层28和线图案/脚焊盘层30组成基层25。凸起焊盘35设置在芯片固定层26的表面上，滤波器芯片18通过凸起36安装在凸起焊盘35上。脚焊盘38形成在脚焊盘层32上，脚焊盘层32是线图案/脚焊盘层30的下层。各个堆叠的层由绝缘体(如陶瓷等)形成，并且其中形成有导电图案，如稍后描述的线图案或通路。作为绝缘体，例如可以采用相对介电常数例如约为9.5的氧化铝或玻璃陶瓷。
参照图4B，相位匹配电路芯片16和其中具有发送滤波器10和接收滤波器12的滤波器芯片18面朝下安装在叠层封装20中的芯片固定层26上。垛口(castellation)37布置在叠层封装20的四个角处，以将所述盖等连接至设置在脚焊盘层32上的接地用脚焊盘38。这里，叠层封装20的外部尺寸例如可以是3×3×0.9mm。匹配电路14例如可以采用集总参数电路(lumped parameter circuit)。在滤波器芯片18中形成的发送滤波器10和接收滤波器12可以采用其中使用AIN作为压电膜的压电薄膜谐振滤波器。
将参照图5A至图7B描述叠层封装20中的层的结构。在附图中，黑色图案代表导电图案。现在参照图5A，在盖安装层22中限定了气孔从而形成腔40，盖34放置在该气孔上。现在参照图5B，在腔层24中也限定了气孔从而形成腔40。
现在参照图5C，在芯片固定层26的表面上设置有由诸如金属的导电材料形成的凸起焊盘；以及导电图案，诸如线图案和其中嵌入有导体的通路。如图4A和图4B所示，设置凸起焊盘35以面朝下安装滤波器芯片18和相位匹配电路芯片16。这些芯片的焊盘和凸起焊盘35通过凸起36电连接。通路延伸穿过各个堆叠的层，并且通路中嵌入了诸如金属的导体。线图案是用于连接凸起焊盘或通孔的导电图案。地线图案连接凸起焊盘和地。信号线图案将凸起焊盘与公共端子、发送端子或接收端子相连接。
图5C没有示出滤波器芯片18或相位匹配电路芯片16。相位匹配电路芯片16的公共端子焊盘连接到凸起焊盘AntP，并通过用于公共端子AntL的线图案连接到通路AntV。通路AntV通过形成在线图案层28和30中的通路AntV连接到脚焊盘层32的公共端子AntT。相位匹配电路芯片16的接地焊盘连接到凸起焊盘M1P和M2P，并通过用于相位匹配电路的地线图案M1L和M2L连接到通路M1V和M2V。通路M1V和M2V通过线图案层28和30中的通路M1V和M2V连接到脚焊盘层32的接地脚焊盘GndFP1和GndFP2。
凸起焊盘MTP1和凸起焊盘MTP2由连线图案(公共信号线图案)MTL连接，该连线图案MTL连接发送滤波器10和匹配电路14，在相位匹配电路芯片16中，凸起焊盘MTP1连接到输入焊盘以从发送滤波器10输入，凸起焊盘MTP2连接到发送滤波器10的输出焊盘。凸起焊盘MRP1和凸起焊盘MRP2通过连线图案(公共信号线图案)MRL连接，该连线图案MRL连接接收滤波器12和匹配电路14，在相位匹配电路芯片16中，凸起焊盘MRP1连接到输出焊盘以向接收滤波器12进行输出，凸起焊盘MRP2连接到接收滤波器12的输入焊盘。
连接到发送滤波器10的输入焊盘的凸起焊盘TSP通过发送信号线图案TSL连接到通路TSV。通路TSV通过线图案层28和30的通路TSV连接到脚焊盘层32的发送端子TxT。连接到发送滤波器10的并联谐振器P11和P12的接地侧焊盘的凸起焊盘TGP通过地线图案TGL1连接到通路TGV1。
连接到接收滤波器12的输出焊盘的凸起焊盘RSP通过接收信号线图案RSL连接到通路RSV。通路RSV通过线图案层28和30的通路RSV连接到脚焊盘层32的接收端子RxT。连接到接收滤波器12的并联谐振器P21和P22的接地侧焊盘的凸起焊盘RG1P通过线图案RG1L1连接到通路RG1V1。连接到接收滤波器12的并联谐振器P23和P24的接地侧焊盘的凸起焊盘RG2P通过第二接收地线图案(receiving ground linepattern)RG2L连接到通路RG2V。通路RG2V通过线图案层28和30的通路RG2V连接到脚焊盘层32的接地脚焊盘GndFP2。第二接收地线图案RG2L主要组成图3所示的第二接收电感L22。
现在参照图6A，在线图案层28的表面上设置有连接到形成在芯片固定层26上的通路RG1V1和形成在线图案层28上的通路RG1V2的第一接收地线图案RG1L。第一接收地线图案RG1L主要组成图3所示的第一接收电感L21。在线图案层28上设置有通路AntV；M1V；M2V；TSV；TGV1；RSV；和RG2V，以分别连接芯片固定层26和线图案/脚焊盘层30上的通路。
现在参照图6B，在线图案/脚焊盘层30的表面上设置有发送地线图案TGL，其连接形成在线图案层28上的通路TGV1和形成在线图案/脚焊盘层30上的通路TGV2。发送地线图案TGL主要组成图3所示的发送接地电感L11。在线图案/脚焊盘层30上设置有通路AntV；M1V；M2V；TSV；RG1V2；RSV；和RG2V，以分别连接到线图案层28和脚焊盘层32上的通路。
现在参照图7A，在脚焊盘层32上设置由金属形成的脚焊盘，脚焊盘层32位于线图案/脚焊盘层30的背面。图7A没有示出要参照图7B描述的陶瓷涂层50。通路AntV连接到作为脚焊盘的公共端子AntT，并从而连接到相位匹配电路芯片16的公共端子焊盘。发送端子TxT连接到通路TSV，并进而连接到发送滤波器10的输出焊盘。接收端子RxT连接到通路RSV，并从而连接到接收滤波器12的输入焊盘。
接地脚焊盘GndFP1由通路M2V和RG1V2连接，并从而连接到相位匹配电路芯片16的接地焊盘。接地脚焊盘GndFP1还通过第一接收地线图案RG1L连接到接收滤波器12的并联谐振器P21和P22的接地侧焊盘。接地脚焊盘GndFP2由通路M1V、TGV2和RG2V连接，并从而连接到相位匹配电路芯片16的接地焊盘。接地脚焊盘GndFP2还通过发送地线图案TGL连接到发送滤波器10的并联谐振器P11和P12的接地侧焊盘。接地脚焊盘GndFP2还通过第二接收地线图案RG2L连接到接收滤波器12的并联谐振器P23和P24的接地侧焊盘。如所描述的，提供接地脚焊盘以将发送滤波器的地和接收滤波器的地连接到外部。在脚焊盘之间的区域52中没有设置金属图案，通过陶瓷将区域52电分立(separate)且电绝缘(isolate)。
现在参照图7B，脚焊盘层32覆盖有陶瓷涂层50。接地脚焊盘GndFP2被陶瓷涂层50改变为接地端子GndT。这样，连接了以下部分连接到外部电路等的公共端子AntT；发送端子Txt；接收端子RxT；接地端子GndT；相位匹配电路芯片16和滤波器芯片18。
在本发明第一示例性实施例所采用的双工器中，设置有叠层封装20，该叠层封装20包括其中安装有发送滤波器10和接收滤波器12的多个堆叠的层。设置有设置在线图案/脚焊盘层30(其为叠层封装20的堆叠的层之一)上的发送地线图案TGL，用于部分地组成发送电感L11；设置在线图案层28(其为叠层封装20的堆叠的层之一)上的第一接收地线图案RG1L，用于部分地组成第一接收电感L21；和设置在芯片固定层26(其为叠层封装20的堆叠的层之一)上的第二接收地线图案RG2L，用于部分地组成第二接收电感L22。在堆叠的层中设置的线图案被分别称为电感L11、L21和L22，使得电感的尺寸可以减小，并且还可减小封装的大小。
在本发明第一示例性实施例所采用的双工器中，发送地线图案TGL设置在与接收地线图案RG1L和RG2L不同的层中。为了研究该效果，提出对比例1的双工器。图8A至图8C分别示出了对比例1的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。图8D至图8F分别示出了第一示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。在第一示例性实施例所采用的双工器中，第二接收地线图案RG2L设置在芯片固定层26上，第一接收地线图案RG1L设置在线图案层28上，而发送地线图案TGL设置在线图案/脚焊盘层30上。也就是说，第二接收地线图案RG2L、第一接收地线图案RG1L和发送地线图案TGL设置在不同的层上。同时，在对比例1的双工器中，第一接收地线图案RG1L和发送地线图案TGL设置在同一线图案层28上。在对比例1中，与第一示例性实施例所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。
图9示出了第一示例性实施例所采用的双工器的带通特性以及对比例1的双工器的带通特性，并且还示出了接收滤波器12的频率的插入损失。与对比例1的双工器相比，第一示例性实施例所采用的双工器的衰减特性在接收滤波器12的发送频带中改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。这是因为发送电感L11和第一接收电感L21之间的互感可被抑制。如所描述的，发送地线图案TGL设置在与第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L中的至少一个不同的层上。这使得可以抑制发送电感L11和接收电感L21或L22之间的互感，使得可以改善双工器的衰减特性。
(第二示例性实施例)图10A至图10C分别示出了对比例2的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。图10D至图10F分别示出了本发明第二示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。在对比例2的双工器中，第二接收地线图案RG2L、第一接收地线图案RG1L和发送地线图案TGL都设置在同一线图案/脚焊盘层30上。同时，在第二示例性实施例所采用的双工器中，第二接收地线图案RG2L设置在线图案层28上。换言之，第二接收地线图案RG2L设置在与第一接收地线图案RG1L不同的层上。在第二示例性实施例和对比例2中，与第一示例性实施例所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。
图11示出了第二示例性实施例所采用的双工器的隔离特性以及对比例2的双工器的隔离特性。在第二示例性实施例所采用的双工器中，在发送频带中的隔离特性比对比例2的改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。这是因为第一接收电感L21和第二接收电感L22之间的互感可被抑制。如所描述的，第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L设置在不同的层上，从而使得可以改善双工器的隔离特性。此外，如在第一示例性实施例中描述的，发送地线图案TGL可以设置在与第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L中的至少一个不同的层上，并且第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L可以设置在不同的层上。
(第三示例性实施例)图12A示出了对比例3的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。图12B示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。参照图12B，在第一示例性实施例所采用的双工器中，接地脚焊盘GndFP1与接地脚焊盘GndFP2电分立且电绝缘，接地脚焊盘GndFP1连接到第一接收地线图案RG1L(该图案是连接到接收滤波器12的公共端子Ant侧的并联谐振器P21和P22的线图案)，接地脚焊盘GndFP2连接到第二接收地线图案RG2L和发送地线图案TGL。同时，现在参照图12A，在对比例3的双工器中，发送地线图案TGL、第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L连接到相同的接地脚焊盘GndFP0。在对比例3中，与第一示例性实施例所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。
图13示出了第一示例性实施例所采用的双工器的接收滤波器12的带通特性以及对比例3的双工器中的接收滤波器12的带通特性，并且还示出了频率的插入损失。与对比例3的双工器相比，第一示例性实施例所采用的双工器在接收滤波器12的发送频带中的衰减特性改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。
图14A示出了对比例3的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。图14B示出了本发明第三示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。图14A与图12A相同，将省略对其的描述。现在参照图14B，在第三示例性实施例所采用的双工器中，发送地线图案TGL连接到接地脚焊盘GndFP4，第一接收地线图案RG1L连接到接地脚焊盘GndFP1，而第二接收地线图案RG2L连接到接地脚焊盘GndFP3。此外，接地脚焊盘GndFP1、GndFP3和GndFP4彼此电分立且电绝缘。在第三示例性实施例中，与对比例3的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。
图15示出了第三示例性实施例所采用的双工器以及对比例3的双工器中的发送滤波器10和接收滤波器12的带通特性，并且还示出了发送滤波器10的以及接收滤波器12的频率的插入损失。与对比例3的双工器相比，第三示例性实施例所采用的双工器在接收滤波器12的发送频带以及在发送滤波器10的接收频带中的衰减特性改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。
图16A示出了本发明第一示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。图16B示出了本发明第三示例性实施例所采用的双工器中的脚焊盘层32，其中未示出陶瓷涂层。图16A与图12B相同，图16B与图14B相同，将省略对其的描述。
图17示出了第一示例性实施例所采用的双工器以及第三示例性实施例所采用的双工器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失。与第三示例性实施例所采用的双工器相比，第一示例性实施例所采用的双工器在接收滤波器12的发送频带中的衰减特性改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。
如图13的第一示例性实施例和图15的第三示例性实施例所示，第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L中的至少一个所连接的接地脚焊盘与发送地线图案TGL所连接的接地焊盘分立。这可以减小地之间的耦合，从而改善衰减特性。
接地脚焊盘的上述结构可与第一示例性实施例、对比例1、第二示例性实施例和对比例2中的结构(在哪一层设置发送地线图案TGL、第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L)无关地应用。
(第四示例性实施例)图18A至图18C分别示出了对比例4的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。图18D至图18F分别示出了本发明第四示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。在对比例4的双工器和第四示例性实施例所采用的双工器中，第二接收地线图案RG2L、第一接收地线图案RG1L和发送地线图案TGL设置在同一线图案/脚焊盘层30上。在第四示例性实施例和对比例4中，与第一示例性实施例所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。
在对比例4中，第一接收地线图案RG1L和发送地线图案TGL基本具有相同的电流方向，并且第二接收地线图案RG2L和发送地线图案TGL基本具有相同的电流方向。同时，在第四示例性实施例中，第一接收地线图案RG1L具有向上然后向左的电流方向，如图18F所示。第一接收地线图案RG1L的电流方向与发送地线图案TGL的电流方向相反。第二接收地线图案RG2L具有向左的电流方向，而发送地线图案TGL具有向右的电流方向。如所描述的，第二接收地线图案RG2L的电流方向与发送地线图案TGL的电流方向相反。这里，如图18F中的发送地线图案TGL和第一接收地线图案RG1L所示，相反的电流方向是指向下然后向右的电流方向和向上然后向左的电流方向，即，顺时针方向和逆时针方向。如发送地线图案TGL和第二接收地线图案RG2L所示，相反的电流方向还表示相反的基本线性的电流方向，诸如向右的方向和向左的方向。
图19示出了第四示例性实施例所采用的双工器以及对比例4的双工器中的接收滤波器12的带通特性，并且还示出了频率的插入损失。与对比例4的双工器相比，第四示例性实施例所采用的双工器在接收滤波器12的发送频带中的衰减特性改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。如所描述的，在第四示例性实施例所采用的双工器中，通过在接收地线图案RG1L和RG2L与发送地线图案TGL之间使电流方向彼此相反，从而接收地线图案RG1L和RG2L与发送地线图案TGL之间的互感比对比例4的小。这使得可以改善双工器的衰减特性。
如至此所描述的，通过使流过发送地线图案TGL的电流的方向与流过第一接收地线图案RG1L的电流的方向以及流过第二接收地线图案RG2L的电流的方向中的至少一个相反，并且通过使发送地线图案TGL与第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L中的至少一个之间的互感变小，可以改善衰减特性。具体地，通过使流过发送地线图案TGL的电流的方向与流过第一接收地线图案RG1L的电流的方向以及流过第二接收地线图案RG2L的电流的方向相反，并且通过使发送地线图案TGL与第一接收地线图案RG1L以及第二接收地线图案RG2L之间的互感变小，可以进一步改善衰减特性。
在本发明的第四示例性实施例中，给出了针对这样的情况的描述，在该情况下，发送地线图案TGL、第一接收地线图案RG1L以及第二接收地线图案RG2L设置在同一层上。然而，例如通过使流过发送地线图案TGL的电流的方向与流过第一接收地线图案RG1L的电流的方向以及流过第二接收地线图案RG2L的电流的方向中的至少一个大致相反，那么即使在将上述地线图案设置在不同层的另选示例性实施例或对比例所采用的双工器中也可以抑制互感。这也使得可以改善双工器的衰减特性。
(第五示例性实施例)图20A至图20C分别示出了第一示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。图20D至图20F分别示出了本发明第五示例性实施例所采用的双工器中的芯片固定层26、线图案层28以及线图案/脚焊盘层30。在第一示例性实施例所采用的双工器和第五示例性实施例所采用的双工器中，在芯片固定层26上设置有公共信号线图案MTL，其通过发送滤波器10和匹配电路14连接到公共端子Ant；以及另一公共信号线图案MRL，其通过接收滤波器12和匹配电路14连接到公共端子Ant。在芯片固定层26上还设置有发送信号线图案TSL，其连接发送滤波器10和发送端子Tx；以及接收信号线图案RSL，其连接接收滤波器12和接收端子Rx。
此外，在线图案层28上设置有分隔地线SL1和SL2，以与公共信号线图案MRL和MTL(即在对应位置)部分交叠。图20D中的虚线表示分隔地线SL1和SL2的对应位置。分隔地线SL1和SL2通过设置在线图案/脚焊盘层30上的通路SL1V和SL2V连接到接地脚焊盘。设置分隔地线SL1和SL2以减少公共信号线图案MRL和接收信号线图案RSL之间的桥接电容以及公共信号线图案MTL和发送信号线图案TSL之间的桥接电容。这里，接收信号线图案RSL和发送信号线图案TSL也被称为发送/接收信号线图案。
图21A示出了第一示例性实施例所采用的双工器以及第五示例性实施例所采用的双工器的带通特性，并且还示出了频率的插入损失。图21B是图21A所示的接收频带的放大图。与第一示例性实施例所采用的双工器相比，第五示例性实施例所采用的双工器在发送滤波器10的接收频带中的衰减特性改善得更多。也就是说，获得了高抑制的滤波器特性。如所描述的，通过设置分隔地线图案SL1和SL2以减少公共信号线图案MRL和接收信号线图案RSL之间的桥接电容以及公共信号线图案MTL和发送信号线图案TSL之间的桥接电容，可以改善双工器的衰减特性。
可将分隔地线图案SL1和SL2分别布置得靠近发送/接收信号线图案RSL和TSL。然而，在前述情况下，接收端子Rx的阻抗和发送端子Tx的阻抗被改变，从而使阻抗匹配劣化。同时，如果将分隔地线图案SL1和SL2分别设置得靠近公共信号线图案MRL和公共信号线图案MTL，则阻抗改变。然而，通过改变匹配电路14可以容易地调节阻抗。因此，优选地，将分隔地线图案SL1和SL2分别设置得靠近公共信号线图案MRL和公共信号线图案MTL。如在第五示例性实施例中，更优选地，将分隔地线图案SL1和SL2分别设置在与其上设置有公共信号线图案MRL和MTL的层不同的层上与公共信号线图案MRL和公共信号线图案MTL相对应的位置处。这可以减少叠层封装20的安装面积。
在第五示例性实施例中，针对这样的情况给出了描述，即，将分隔地线图案SL1和SL2添加到第一示例性实施例所采用的双工器的结构。然而，分隔地线图案SL1和SL2可应用于所述示例性实施例和对比例所采用的任何双工器。
图22A示出了对比例5所采用的双工器的芯片固定层26。图22B示出了第一示例性实施例所采用的双工器的芯片固定层26。现在参照图22A，在对比例5的双工器中，地线图案TGL2的宽度大于各凸起焊盘的宽度，地线图案TGL2连接到凸起焊盘，该凸起焊盘连接到设置在发送滤波器10的并联谐振器P11和P12的接地侧的焊盘。在对比例5的双工器中，与第一示例性实施例所采用的相同的部件和结构具有相同的标号，并且将省略对其的详细描述。现在参照图22B，在第一示例性实施例所采用的双工器中，地线图案TGL1的宽度小于各凸起焊盘的宽度。
图23A示出了第一示例性实施例所采用的双工器以及对比例5的双工器中的发送滤波器10的带通特性，并且还示出了频率的插入损失。第一示例性实施例所采用的双工器中的发送滤波器10的发送频带的插入损失比对比例5的双工器的小。也就是说，获得了低插入损失的滤波器特性。如图23B示出的箭头所示，与对比例5的双工器相比，第一示例性实施例所采用的双工器的信号线的电容可减小更多。这样，通过使地线图案TGL1的宽度小于凸起焊盘的宽度，可以减小地线图案和滤波器芯片18的表面上的信号线之间的电容。这使得可以获得低插入损失的滤波器特性。宽度小于凸起焊盘的宽度的地线图案并不限于发送地线图案。宽度小于凸起焊盘的宽度的任何其他地线图案都使得可以减少与形成在相位匹配电路芯片16或滤波器芯片18的表面上的信号线的电容。因此，可以获得具有低插入损失的滤波器特性。
(第六示例性实施例)图24是本发明第六示例性实施例所采用的电子装置的框图。该电子装置是移动电话的发送/接收系统。该移动电话的发送/接收系统包括RF(射频)部70；调制器71；和IF(中频)部72。RF部70包括天线73；双工器74；低噪声放大器83；级间滤波器84；混频器75；本地振荡器76；级间滤波器77；混合器78；级间滤波器79；和功率放大器80。从声音处理系统输入的声音信号在调制器71中进行调制，然后利用本地振荡器76的振荡信号在RF部70的混合器78处被转换为频率。从混合器78输出的信号通过级间滤波器79和功率放大器80到达双工器74。
双工器74是本发明第一至第五示例性实施例所采用的双工器中的任何一个，并且包括发送滤波器74a；接收滤波器74b；和匹配电路(未示出)。通过双工器74的发送滤波器74a将从功率放大器80发送的信号馈送至天线73。在天线73处接收的信号通过双工器74的接收滤波器74b、低噪声放大器83和级间滤波器84到达混频器75。混频器75经由级间滤波器77接收本地振荡器76的振荡频率，并将接收信号的频率进行转换以输出到IF部72。IF部72经由IF滤波器81接收该信号，在解调器82处对该信号进行解调，并且声音信号被输出到声音处理系统。
第六示例性实施例所采用的电子装置包括本发明第一至第五示例性实施例所采用的任何双工器。因此可以提供高性能的电子装置。
在第一至第五示例性实施例所采用的双工器中，在第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L当中，布置得更靠近堆叠的层的外围的一个的地线图案长度要比另一个的长度长。在第一至第四示例性实施例所采用的双工器中，更靠近堆叠的层的外围的第二接收地线图案RG2L比第一接收地线图案RG1L长。由此，第二接收地线图案RG2L的电感大于第一接收地线图案RG1L的电感。可以将靠近堆叠的层的外围的地线图案设置得比设置在中心部分的地线图案长。这使得可以通过使更靠近堆叠的层的外围的接收地线图案的电感大于另一接收地线图案的电感，从而以更有效的方式布置接收地线图案。这使得叠层封装可以小型化。这里，本发明不限于设置在同一层上的第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L。即使第一接收地线图案RG1L和第二接收地线图案RG2L设置在不同的层上，通过使更靠近堆叠的层的外围的接收地线图案的电感更大，仍可使叠层封装可以小型化。
可以面朝上安装相位匹配电路芯片16和包括发送滤波器10和接收滤波器12的滤波器芯片18，但是存在这样的缺点面朝上安装所需的配线增加了装置的高度。由此，就减小装置大小而言，面朝下安装是可取的。如果面朝下安装滤波器芯片18，则与面朝上安装不同，电感无法由配线形成。从而必须由设置在叠层封装20的堆叠的层上的地线图案来形成发送电感L11、接收电感L21和L22。
在第一至第五示例性实施例所采用的双工器中，发送滤波器10和接收滤波器12采用压电薄膜谐振滤波器。发送滤波器10和接收滤波器12，可以采用表面声波滤波器和压电薄膜谐振滤波器中的至少一种。
第一至第五示例性实施例所采用的双工器是以2GHz工作的W-CDMA系统所采用的双工器的示例。然而，本发明不限于此，并且可应用于任何其他双工器。在以2GHz工作的W-CDMA系统所采用的双工器中，发送频带和接收频带之间的间隙有130MHz那么大。为了改善相反带宽(opposite bandwidth)的衰减特性，需要大的发送电感L11和接收电感L21和L22。因此，通过应用本发明可以进一步改善衰减特性并减小安装面积。
最后，下面总结本发明的各方面。
提供了一种双工器，该双工器包括发送滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和发送端子之间；和接收滤波器，其为梯型滤波器，连接在所述公共端子和接收端子之间，并且所述发送滤波器中的一个或更多个并联谐振器通过发送电感接地；以及所述接收滤波器中的多个并联谐振器的一部分通过第一接收电感接地，而所述多个并联谐振器的其余部分通过第二接收电感接地。
上述双工器还包括具有多层的叠层封装，其中安装有所述发送滤波器和所述接收滤波器；发送地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分组成发送电感；第一接收地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分地组成第一接收电感；和第二接收地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分地组成第二接收电感。利用上述结构，可以减小电感的大小，并且可以减小封装的大小。
在上述双工器中，可将发送地线图案设置在与第一接收地线图案和第二接收地线图案不同的层上。利用上述结构，可以减小发送地线图案与第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个之间的互感，从而改善了双工器的衰减特性。
在上述双工器中，可以将第一接收地线图案和第二接收地线图案设置在不同的层上。利用上述结构，可以减小第一接收地线图案和第二接收地线图案之间的互感，从而改善了双工器的衰减特性。
在上述双工器中，所述叠层封装可包括接地脚焊盘，以将发送滤波器的地和接收滤波器的地连接到其外部；以及与发送地线图案所连接的接地脚焊盘分立地设置的第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个可连接到的接地脚焊盘。利用上述结构，可以减小发送地线图案与第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个之间的耦合，从而改善了双工器的衰减特性。
在上述双工器中，可将第一接收电感连接至布置在接收滤波器的公共端子侧的并联谐振器；以及第二接收地线图案和发送地线图案可共同连接的接地脚焊盘，其与第一接收地线图案所连接的接地脚焊盘是分立的。利用上述结构，可以进一步改善衰减特性。
在上述双工器中，可以将流过发送地线图案的电流的方向与流过第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个的电流的方向设置为，使发送地线图案与第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个之间的互感小。在上述双工器中，可以使流过发送地线图案的电流的方向与流过第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个的电流的方向相反。利用上述结构，可以减小发送地线图案与第一接收地线图案和第二接收地线图案中的至少一个之间的电感，从而改善了双工器的衰减特性。
在上述双工器中，可以使第一接收地线图案和第二接收地线图案中更靠近所述多层的外围的一个图案具有比另一图案更大的电感。因而可以将这些线图案有效地布置在堆叠的层中，以减小叠层封装的大小。
所述双工器还可包括公共信号线图案，设置所述多层中的一层上，用于连接公共端子和发送滤波器或者连接公共端子和接收滤波器；发送/接收信号线图案，设置在所述多层中的一层上，用于连接发送滤波器和发送端子或者连接接收滤波器和接收端子；以及分隔地线图案，其减小公共信号线图案和发送/接收信号线图案之间的桥接电容。利用上述结构，可以减小公共信号线图案和发送/接收信号线图案之间的桥接电容。这使得可以改善双工器的衰减特性。
在上述双工器中，可以在与公共信号线图案不同的层上将分隔地线图案布置在与公共信号线图案的位置相对应的位置处。利用上述结构，可以减小桥接电容，而不引起阻抗偏差。
在上述双工器中，将其中可形成有发送滤波器和接收滤波器的芯片面朝下安装在芯片固定层上，芯片固定层是所述多层中的一层。利用上述结构，可以减小双工器的叠层封装的大小。
上述双工器还可包括凸起焊盘，设置在芯片固定层上，用于面朝下安装芯片；以及地线图案，设置在芯片固定层上，用于连接凸起焊盘和地，并且凸起焊盘的宽度可以小于地线图案的宽度。利用上述结构，可以减少形成在滤波器芯片的表面上的接地图案和信号线之间的电容，并可获得低插入损失的滤波器特性。
在上述双工器中，发送滤波器和接收滤波器可由表面声波滤波器和压电薄膜谐振滤波器中的至少一种制成。
在上述双工器中，双工器可用于以2GHz工作的W-CDMA系统。用于以2GHz工作的W-CDMA系统的双工器在发送频带和接收频带之间具有130MHz的宽间隙。需要大的发送和接收电感以改善反向通带的衰减特性。通过将本发明应用于以2GHz工作的W-CDMA系统的双工器，可以进一步改善衰减特性并进一步减小安装面积。
虽然示出和描述了本发明所采用的一些具体的示例性实施例，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以在这些示例性实施例中进行改变，在权利要求及其等同物中限定了本发明的范围。
本发明基于2005年11月15日提交的第2005-330335号日本专利申请，通过引用将其整个公开包含于此。
权利要求
1.一种双工器，该双工器包括发送滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和发送端子之间；和接收滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和接收端子之间，其中所述发送滤波器中的一个或更多个并联谐振器通过发送电感接地；以及所述接收滤波器中的多个并联谐振器的一部分通过第一接收电感接地，而所述多个并联谐振器的其余部分通过第二接收电感接地。
2.根据权利要求1所述的双工器，该双工器还包括具有多层的叠层封装，其中安装有所述发送滤波器和所述接收滤波器；发送地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分地组成所述发送电感；第一接收地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分地组成所述第一接收电感；和第二接收地线图案，其设置在所述多层中的一层上，并且部分地组成所述第二接收电感。
3.根据权利要求2所述的双工器，其中，所述发送地线图案设置在与所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案不同的层上。
4.根据权利要求2所述的双工器，其中，所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案设置在不同的层上。
5.根据权利要求2所述的双工器，其中所述叠层封装包括接地脚焊盘，以将所述发送滤波器的地和所述接收滤波器的地连接到其外部；以及所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案中的至少一个所连接的接地脚焊盘和所述发送地线图案所连接的接地脚焊盘分立地设置。
6.根据权利要求2所述的双工器，其中所述第一接收电感连接至布置在所述接收滤波器的公共端子侧的并联谐振器；以及所述第二接收地线图案和所述发送地线图案共同连接的接地脚焊盘与所述第一接收地线图案所连接的接地脚焊盘是分立的。
7.根据权利要求2所述的双工器，其中，将流过所述发送地线图案的电流的方向与流过所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案中的至少一个的电流的方向设置为，使所述发送地线图案与所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案中的至少一个之间的互感小。
8.根据权利要求2所述的双工器，其中，流过所述发送地线图案的电流的方向与流过所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案中的至少一个的电流的方向相反。
9.根据权利要求2所述的双工器，其中，所述第一接收地线图案和所述第二接收地线图案中更靠近所述多层的外围的图案具有比另一图案更大的电感。
10.根据权利要求2所述的双工器，该双工器还包括公共信号线图案，设置所述多层中的一层上，用于连接所述公共端子和所述发送滤波器或者连接所述公共端子和所述接收滤波器；发送/接收信号线图案，设置在所述多层中的一层上，用于连接所述发送滤波器和所述发送端子或者连接所述接收滤波器和所述接收端子；以及分隔地线图案，其减小所述公共信号线图案和所述发送/接收信号线图案之间的桥接电容。
11.根据权利要求10所述的双工器，其中，所述分隔地线图案布置在与所述公共信号线图案不同的层上的与所述公共信号线图案的位置相对应的位置处。
12.根据权利要求2所述的双工器，其中，将其中形成有所述发送滤波器和所述接收滤波器的芯片面朝下安装在芯片固定层上，所述芯片固定层是所述多层中的一层。
13.根据权利要求12所述的双工器，该双工器还可包括凸起焊盘，设置在所述芯片固定层上，用于面朝下安装所述芯片；以及地线图案，设置在所述芯片固定层上，用于连接所述凸起焊盘和地，其中，所述凸起焊盘的宽度小于所述地线图案的宽度。
14.根据权利要求1所述的双工器，其中，所述发送滤波器和所述接收滤波器由表面声波滤波器和压电薄膜谐振滤波器中的至少一种制成。
15.根据权利要求1所述的双工器，其中，所述双工器用于以2GHz工作的W-CDMA系统。
全文摘要
本发明提供一种双工器。该双工器包括发送滤波器，其为梯型滤波器，连接在公共端子和发送端子之间；和接收滤波器，其为梯型滤波器，连接在所述公共端子和接收端子之间。所述发送滤波器中的一个或更多个并联谐振器通过发送电感接地，并且所述接收滤波器中的多个并联谐振器的一部分通过第一接收电感接地，而所述多个并联谐振器的其余部分通过第二接收电感接地。
文档编号H04B1/52GK1968012SQ200610146539
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月15日
发明者岩本康秀, 堤润, 岩城匡郁, 上田政则 申请人:富士通媒体部品株式会社, 富士通株式会社