平衡輸出濾波器的製作方法
2023-06-26 06:32:06 2
專利名稱：平衡輸出濾波器的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及平衡輸出濾波器，更具體地，涉及一種幅值平衡特性和相位平衡特性都很優異的平衡輸出濾波器。
背景技術：
行動電話終端的接收電路所使用的級間濾波器通常採用平衡輸出濾波器，其能夠降低噪音，並能夠與外部IC直接相連。例如，利用表面聲波(下文中稱為SAW)的平衡輸出濾波器能夠同時實現低的插入損耗和高的抑制(suppression)。因此，在多數情況下，將前述的平衡濾波器一體化在市場上所銷售的行動電話終端內。這種平衡濾波器的結構可以分為幾類，其中一類是「並聯平衡濾波器」。
圖1是表示並聯平衡濾波器的代表性結構的示意圖。濾波器101a的輸入端子102a與另一濾波器101b的另一輸入端子102b相連。輸入端子102a和102b與非平衡外部輸入端子104相連。濾波器101a的輸出端子103a和濾波器101b的輸出端子103b為平衡輸出端子。這些濾波器之一是同相濾波器(101a)，並被設計為使得輸入信號和輸出信號的相位在中心頻率周圍大體相等(同相)。另一個濾波器是反相濾波器(101b)，並被設計為使得輸入信號和輸出信號的相位在中心頻率周圍大致相反(反相)180度。平衡輸出是可以在同相濾波器101a的輸出端子103a(第一平衡輸出端子)和反相濾波器101b的輸出端子103b(第二平衡輸出端子)處獲得的輸出。並聯平衡濾波器的另一種結構可以包括多個同相濾波器和反相濾波器，並且其輸入端子和輸出端子都彼此相連。
通帶中的低插入損耗和阻帶中的高抑制是平衡濾波器的特性中特別重要的功能。另外，幅值平衡和相位平衡也很重要。將幅值平衡特性和相位平衡特性簡稱為平衡特性。幅值平衡由從同相濾波器的輸出端子(第一平衡輸出端子)輸出的一個信號幅值以及從反相濾波器的輸出端子(第二平衡輸出端子)輸出的另一信號幅值之間的差異來限定。一般認為，該差異越接近於0，幅值平衡越優異。通常將dB用作為幅值平衡的單位。另一方面，相位平衡由從第一平衡輸出端子輸出的一個信號相位以及從第二平衡輸出端子輸出的另一信號相位之間的差異來限定。一般認為，該差異越接近於180度，相位平衡越優異。上述平衡特性取決於頻率。通過幅值平衡有多接近0dB，以及相位平衡有多接近180度，來在平衡輸出濾波器的通帶中評估平衡特性。
圖2表示其上具有SAW濾波器的並聯平衡濾波器的結構示例。包括在該並聯平衡濾波器中的同相濾波器和反相濾波器是雙模SAW(以下稱為DMS)濾波器。在DMS濾波器中很容易選擇性地使用同相或反相，所以通常將DMS濾波器用作平衡濾波器。在此，同相濾波器還被稱為同相DMS，而反相濾波器還被稱為反相DMS。
同相DMS 201a和反相DMS 201b設置在壓電基板200上。同相DMS201a包括輸入IDT(叉指式換能器)205a、分別設置在該輸入IDT 205a兩側的輸出IDT 206a1和206a2。在輸出IDT 206a1和206a2的外側分別設置有一對反射器207a1和207a2。輸入接地端子209a與輸入IDT 205a的接地電極指相連。輸出接地端子208a1和208a2與輸出IDT 206a和206a2的接地電極指相連。同樣，反相DMS 201b包括輸入IDT(叉指式換能器)205b、分別設置在該輸入IDT 205b兩側的輸出IDT 206b1和206b2。在輸出IDT 206b1和206b2的外側分別設置有一對反射器207b1和207b2。輸入接地端子209b與輸入IDT 205b的接地電極指相連。輸出接地端子208b1和208b2與輸出IDT 206b1和206b2的接地電極指相連。通過分別設置的輸入端子202a和202b將從非平衡外部輸入端子204輸入的信號輸入到同相DMS 201a和反相DMS 201b中，並將其從平衡輸出端子203a和203b輸出。
通過反轉輸入IDT或者輸出IDT的電極指的極性、改變輸入IDT的電極指的數量，或者改變輸入IDT與輸出IDT之間的間隙，可以在上述並聯平衡濾波器中選擇性地連接同相DMS或反相DMS。上述SAW濾波器晶片容納在陶瓷封裝或塑料封裝中。該SAW濾波器晶片通過焊線、Au凸點(bump)或焊球與該封裝電連接。近年來，主要採用了倒裝(facedown)結構，因為倒裝結構可以減小尺寸，從而減小整個SAW器件的厚度。
圖3A和3B是傳統的平衡輸出SAW濾波器的視圖，其中SAW濾波器晶片倒裝接合在封裝210上。SAW晶片形成在壓電基板200上。圖3A詳細示出了用於將該SAW濾波器晶片安裝在封裝上的各個組件。圖3B是該封裝的小片(die)安裝表面的俯視圖。該封裝由設置為底層的第一層和設置為頂層的第二層的疊層體構成。該小片安裝表面構成第一層的上表面。SAW濾波器晶片由同相DMS 201a和反相DMS 201b構成。同相DMS 201a和反相DMS 201b在壓電基板200上並聯連接。同相DMS201a包括輸入端子202a、輸入接地端子209a、輸出接地端子208a1和208a2，以及平衡輸出端子203a。反相DMS 201b包括輸入端子202b、輸入接地端子209b、輸出接地端子208b1和208b2，以及平衡輸出端子203b。輸入端子202a和202b與設置在壓電基板200上的外部輸入端子204相連。
參照圖3B，封裝210的小片安裝表面(SAW濾波器晶片的安裝表面)具有輸入端子211、接地端子212、第一平衡輸出端子213a，以及第二平衡輸出端子213a。在濾波器晶片上設置Au凸點(或者焊球)214a至214i，以接合併連接上述端子和封裝210。設置在輸入端子211上的Au凸點214a與SAW濾波器晶片的輸入端子204相連。設置在第一平衡輸出端子213a上的Au凸點214b與SAW濾波器晶片的同相DMS 201a的平衡輸出端子203a相連。設置在第二平衡輸出端子213b上的Au凸點214c與SAW濾波器晶片的反相DMS 201b的平衡輸出端子203b相連。設置在接地端子212上的Au凸點214d至214i被分為兩組。四個Au凸點214d至214g與SAW濾波器晶片的輸出接地端子208a1、208a2、208b1以及208b2相連。兩個Au凸點214h和214i與輸入接地端子209a和209b相連。
也就是說，在封裝210的小片安裝表面上的金屬圖案上連接有輸入接地端子209a和209b以及輸出接地端子208a1、208a2、208b1和208b2，這些端子隨後通過第一通路215a和第二通路215b與第一接地引腳(footpad)216a和第二接地引腳216b相連接。第一接地引腳216a和第二接地引腳216b設置在封裝210的背面。設置在小片安裝表面上的輸入端子211、第一平衡輸出端子213a，以及第二平衡輸出端子213b分別通過第三通路215c、第四通路215d以及第五通路215e與對應的引腳相連。這些對應的引腳是輸入引腳217、第一平衡輸出引腳218a以及第二平衡輸出引腳218b。
圖4A和4B表示具有上述結構的平衡輸出SAW濾波器的平衡特性的示例。圖4A表示幅值平衡特性。圖4B表示相位平衡特性。在圖4A和4B中，橫軸表示頻率(MHz)。圖4A中的縱軸通過dB表示幅值平衡。圖4B中的縱軸通過度表示相位平衡。這些附圖表示在評價平衡特性時，幅值平衡為±0.9dB或更小，而相位平衡為180±5度。
日本專利申請公報No.2003-273707公開了一種具有平衡能力的彈性波器件。該彈性波器件沒有通過與外部阻抗晶片相連而連接到外界，並且該彈性波器件在通帶中的幅值平衡特別優異。日本專利申請公報No.9-116377公開了一種彈性波器件，其具有能夠獲得高衰減特性的封裝結構。然而，為了提高行動電話終端內的電路設計的靈活性，要求在目前的行動電話終端中使用的平衡輸出濾波器具有更加優異的平衡特性。要求幅值平衡接近於0dB，並且相位平衡接近於180度。
發明內容
鑑於以上事實而提出了本發明，本發明提供了一種用於顯著改善平衡輸出濾波器的幅值平衡和相位平衡的特性的技術。
優選地，根據本發明的一個方面，提供了一種平衡濾波器，其包括封裝，該封裝具有輸入接地金屬圖案和輸出接地金屬圖案；以及濾波器晶片，該濾波器晶片具有同相濾波器和反相濾波器，這些濾波器安裝在該封裝上，同相濾波器和反相濾波器中的至少一個具有與輸入接地金屬圖案相連的輸入接地端子，以及與輸出接地金屬圖案相連的輸出接地端子，同相濾波器和反相濾波器中的所述至少一個的輸入和輸出接地端子在濾波器晶片上彼此分離。
由此可以減小(或消除)公共接地電感，並因此提供了幅值特性和相位特性都得到很大改善的平衡濾波器。
下面將參照附圖來說明本發明的優選實施例，附圖中圖1是並聯平衡濾波器的代表性結構的示意圖；圖2表示其上具有SAW濾波器的並聯平衡濾波器的結構示例；圖3A和3B表示傳統的平衡輸出SAW濾波器，其具有倒裝接合到封裝上的SAW濾波器晶片；圖4A和4B是表示該平衡輸出SAW濾波器的平衡特性的曲線圖；圖5A和5B示意性地表示了用於仿真的電路模型，其提供了本發明的基礎；圖6A和6B是根據圖5A和5B所示電路模型的、具有傳統結構的平衡SAW濾波器的平衡特性的仿真結果；圖7A和7B表示通過改變作為參數的公共接地電感Lg3而獲得的平衡特性的仿真結果；圖8A至8D表示根據本發明第一實施例的平衡輸出濾波器的結構；圖9A和9B表示本發明的平衡輸出SAW濾波器與傳統的平衡輸出SAW濾波器之間的平衡特性的比較；圖10A至10D表示根據本發明第二實施例的平衡輸出濾波器的結構；圖11A和11B表示本發明第一實施例與第二實施例的平衡輸出SAW濾波器之間的平衡特性的比較的曲線圖；圖12A至12D表示根據本發明第三實施例的平衡輸出濾波器的結構；圖13A至13D表示根據本發明第四實施例的平衡輸出濾波器的結構；圖14A至14D表示根據本發明第五實施例的平衡輸出濾波器的結構；圖15A至15D表示根據本發明第六實施例的平衡輸出濾波器的結構；以及圖16A和16B表示要安裝到根據本發明第七實施例的平衡輸出濾波器上的FBAR晶片的結構。
具體實施例方式
下面將參照附圖來說明本發明的實施例。本發明的平衡輸出濾波器包括形成在封裝中的金屬圖案，以使安裝在封裝上的「公共接地電感」Lg3小於傳統濾波器的「公共接地電感」。公共接地電感Lg3與添加在公共接地端子和外部接地端子之間的電感相對應。公共接地端子與輸入接地端子和輸出接地端子的連接點相對應。
具體地，將金屬圖案構造為使得公共接地端子儘可能地接近外部接地端子，以減小公共接地電感Lg3。公共接地端子是輸入接地端子和輸出接地端子的連接點。另選地，將接地圖案構造為使得輸入接地端子和輸出接地端子完全分離，而不提供公共接地圖案。具有上述金屬圖案的封裝結構減小了公共接地電感Lg3，或者將公共接地電感Lg3設置為零。平衡輸出濾波器的平衡特性由此得到了顯著的改善。
形成金屬圖案的想法基於以下的研究。本發明的發明人為了改善平衡輸出濾波器的平衡特性，嘗試了通過仿真來識別影響平衡特性的因素。
圖5A和5B示意性地示出了用於仿真的電路模型，其提供了本發明的基礎。在該電路模型中，安裝在封裝上的濾波器包括一個同相DMS和一個反相DMS。圖5A中所示的同相DMS和圖5B中所示的反相DMS是獨立的濾波器。這些濾波器的各個電路都包括輸入電容Cin、輸入電感Lin、輸出電容Cout、輸出電感Lout、輸入和輸出之間的耦合電容Cc、輸出接地電感Lg1、輸入接地電感Lg2以及公共接地電感Lg3。通過如此設置的參數來進行仿真。
在仿真中，首先根據公知的「模式耦合理論」來分別計算同相DMS和反相DMS的濾波器特性。然後，為了簡化，將濾波器中的插入損耗的差異和通帶相位的差異作為幅值平衡和相位平衡，並評估平衡特性。平衡特性的仿真結果與通過實驗獲得的結果吻合得很好。由此確認了圖5A和5B中所示的電路模型的有效性。
圖6A和6B表示根據圖5A和5B所示的電路模型的、具有傳統結構的平衡SAW濾波器的平衡特性的仿真結果。圖6A表示幅值平衡特性。圖6B表示相位平衡特性。在圖6A和6B中，橫軸表示頻率(MHz)。圖6A中的縱軸通過dB表示幅值平衡。圖6B中的縱軸通過度來表示相位平衡。圖6A和6B中所示的平衡特性與圖4A和4B中所示的不同，因為該平衡特性是仿真的，並沒有連接同相DMS和反相DMS的輸入端子。上述差異並不妨礙評價各個參數如何影響平衡特性。可以認為該電路模型是足夠用的。
作為對圖5A和5B中所示的電路模型中所使用的參數(輸入電容Cin、輸入電感Lin、輸出電容Cout、輸出電感Lout、輸入和輸出之間的耦合電容Cc、輸出接地電感Lg1、輸入接地電感Lg2以及公共接地電感Lg3)的研究結果，耦合電容Cc和公共接地電感Lg3降低了平衡特性。已經證明了其它參數根本不影響平衡特性。更具體地，隨著耦合電容Cc和公共接地電感Lg3兩者越接近零，平衡特性越優異。
對於耦合電容Cc和公共接地電感Lg3的上述兩個發現，這些發現之一是公知的，即隨著耦合電容Cc越接近於零，平衡特性越優異。通常，將SAW濾波器晶片或封裝上產生的耦合電容Cc設計得儘可能的小。然而，本發明的發明人首次獲得了另一發現，即隨著公共接地電感Lg3越接近於零，平衡特性越優異。
如上所述，公共接地電感Lg3與添加在公共接地端子和外部接地端子之間的電感相對應。公共接地端子與輸入接地端子和輸出接地端子之間的連接點相對應。再次參照圖3A和3B，小片安裝表面上的接地端子212與公共接地端子相對應。第一接地引腳216a和第二接地引腳216b與外部接地端子相對應。第一通路215a和第二通路215b的電感元件與公共接地電感Lg3相對應。第一通路215a和第二通路215b分別設置在接地端子212與第一和第二接地引腳216a和126b之間。
圖7A和7B表示通過作為參數來改變公共接地電感Lg3而獲得的平衡特性的仿真結果。圖7A中的縱軸通過dB表示幅值平衡。圖7B中的縱軸通過度表示相位平衡。這裡，通過將輸入和輸出之間的耦合電容Cc設置為零(0pf)來進行仿真。仿真結果表示當公共接地電感Lg3為零(0nH)時，幅值平衡與相位平衡均處於理想狀態。隨著公共接地電感Lg3增大，幅值平衡和相位平衡都發生了劣化。這證明了為了改善平衡輸出濾波器的平衡特性，必須將耦合電容Cc和公共接地電感Lg3儘可能的小。
在下述發現的基礎上提出了本發明隨著平衡輸出濾波器的公共接地電感Lg3越接近於零，平衡特性越優異，從而本發明的目的是實現該優異的平衡特性。作為平衡輸出濾波器安裝的濾波器晶片並不限於採用由一個輸入IDT和兩個輸出IDT構成的雙模SAW濾波器。可以將本發明應用於採用各種SAW濾波器的其它類型的平衡輸出濾波器，例如由一個輸入IDT和一個輸出IDT構成的另一類型的雙模SAW濾波器、具有由多個輸入IDT和多個輸出IDT構成的多個電極的SAW濾波器等。另外，本發明並不限於SAW濾波器，還可以將本發明應用於採用諸如FBAR(薄膜腔聲諧振器)濾波器、BAW(體聲波)濾波器、電介質濾波器等的各種濾波器的其它平衡輸出濾波器。下面將詳細說明本發明的實施例。
(第一實施例)圖8A至8D表示根據本發明第一實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖8A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖8B表示與圖3A和3B所示的封裝相似的封裝的第一層的結構。圖8C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖8D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
該平衡輸出濾波器包括同相濾波器(同相DMS)11a和反相濾波器(反相DMS)11b，這些濾波器中的每一個都是具有一個輸入IDT和兩個輸出IDT的雙模SAW濾波器。參照圖8A，同相DMS 11a和反相DMS11b在壓電基板10上並聯連接。與圖3A和3B相同，該SAW濾波器晶片倒裝接合在該封裝的小片安裝表面上。同相DMS 11a包括輸入端子12a、輸入接地端子19a、輸出接地端子18a1和18a2，以及平衡輸出端子13a。反相DMS 11b包括輸入端子12b、輸入接地端子19b、輸出接地端子18b1和18b2，以及平衡輸出端子13b。輸入端子12a和12b與為壓電基板10設置的外部輸入端子14相連。
該封裝的小片安裝表面(SAW濾波器晶片的安裝表面)具有輸入端子21、接地端子22a和22b、第一平衡輸出端子23a，以及第二平衡輸出端子23b。Au凸點(或焊球)24a至24i設置在前述端子上。設置在輸入端子21上的Au凸點24a與SAW濾波器晶片的輸入端子14相連。設置在第一平衡輸出端子23a上的Au凸點24b與SAW濾波器晶片的同相DMS 11a的平衡輸出端子13a相連。設置在第二平衡輸出端子23b上的Au凸點24c與SAW濾波器晶片的反相DMS 11b的平衡輸出端子13b相連。設置在接地端子22a上的Au凸點24d至24g與SAW濾波器晶片的輸出接地端子18a1、18a2、18b1和18b2相連。設置在接地端子22b上的兩個Au凸點24h和24i與輸入接地端子19a和19b相連，並且隨後通過第一通路25a和第二通路25b分別與第一接地引腳26a和第二接地引腳26b相連。第一接地引腳26a和第二接地引腳26b設置在封裝的背面上。設置在小片安裝表面上的輸入端子21、第一平衡輸出端子23a，以及第二平衡輸出端子23b分別通過第三通路25c、第四通路25d，以及第五通路25e與對應的引腳相連。這些對應的引腳是輸入引腳27、第一平衡輸出引腳28a，以及第二平衡輸出引腳28b。
也就是說，根據傳統的平衡輸出濾波器，SAW濾波器晶片的輸入和輸出接地端子(圖案)在封裝的小片安裝表面上相連或合為一體，並分別與設置在封裝背面上的第一接地引腳和第二接地引腳相連。相反地，本發明的平衡輸出濾波器在小片安裝表面上具有輸入和輸出接地金屬圖案兩個部分。輸入接地金屬圖案與SAW濾波器晶片的輸入接地端子相連，而輸出接地金屬圖案與SAW濾波器晶片的輸出接地端子相連。
本發明的這種結構不包括作為DMS濾波器的輸入接地和輸出接地的連接點的「公共接地端子」。也就是說，圖5A和5B中的電路模型中所示的公共接地電感Lg3等於零。因此，與傳統的平衡輸出濾波器相比，平衡特性得到了顯著改善。
圖9A和9B是表示本發明的平衡輸出SAW濾波器與傳統的平衡輸出SAW濾波器之間的平衡特性的比較的曲線圖。在圖9A和9B中，橫軸表示頻率(MHz)，圖9A中的縱軸通過dB表示幅值平衡。圖9B中的縱軸通過度表示相位平衡。這些附圖表示與傳統的平衡輸出SAW濾波器相比，幅值平衡和相位平衡得到了極大改善。由於耦合電容不等於零，所以平衡特性不如圖7A和7B(其中仿真結果Lg3等於3nH)中所示的優異。
(第二實施例)圖10A至10D表示根據本發明第二實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖10A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖10B表示封裝的第一層的結構。該第一層的結構與圖3A和3B中所示的相同。圖10C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖10D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
該平衡輸出濾波器還包括同相濾波器(同相DMS)11a和反相濾波器(反相DMS)11b，這些濾波器中的每一個都是具有一個輸入IDT和兩個輸出IDT的雙模SAW濾波器。參照圖10A，同相DMS 11a和反相DMS 11b在壓電基板10上並聯連接。與圖3A和3B相同，該SAW濾波器晶片倒裝接合在封裝的小片安裝表面上。同相DMS 11a包括輸入端子12a、輸入接地端子19a、輸出接地端子18a1和18a2、以及平衡輸出端子13a。反相DMS 11b包括輸入端子12b、輸入接地端子19b、輸出接地端子18b1和18b2，以及平衡輸出端子13b。輸入端子12a和12b與設置在壓電基板10上的外部輸入端子14相連。
該封裝的小片安裝表面(SAW濾波器晶片的安裝表面)具有輸入端子21、接地端子22a1、22a2、22b1以及22b2、第一平衡輸出端子23a，以及第二平衡輸出端子23b。Au凸點(或焊球)24a至24i設置在前述端子上。設置在輸入端子21上的Au凸點24a與SAW濾波器晶片的輸入端子14相連接。設置在第一平衡輸出端子23a上的Au凸點24b與SAW濾波器晶片的同相DMS 11a的平衡輸出端子13a相連。設置在第二平衡輸出端子23b上的Au凸點24c與SAW濾波器晶片的反相DMS 11b的平衡輸出端子13b相連。設置在接地端子22a1上的Au凸點24d和24e與SAW濾波器晶片的輸出接地端子18a1和18a2相連。設置在接地端子22a2上的兩個Au凸點24f和24g與輸出接地端子18b1和18b2相連。設置在接地端子22b1上的Au凸點24h與輸入接地端子19a相連。設置在接地端子22b2上的Au凸點24i與SAW濾波器晶片的輸入接地端子19b相連。
接地端子22a1、22a2、22b1以及22b2經由通路25a1、25a2、25b1和25b2連接到封裝的背面。接地端子22a1和22b1與第一接地引腳26a相連。接地端子22a2和22b2與第二接地引腳26b相連。設置在小片安裝表面上的輸入端子21、第一平衡輸出端子23a，以及第二平衡輸出端子23b分別經由通路25c、25d，以及25e與對應的引腳(輸入引腳27、第一平衡輸出引腳28a，以及第二平衡輸出引腳28b)相連。
根據本發明第一實施例的平衡輸出濾波器在小片安裝表面上具有兩個接地端子。輸入接地金屬圖案與SAW濾波器晶片的輸入接地端子相連，而輸出接地金屬圖案與SAW濾波器晶片的輸出接地金屬圖案相連。根據本發明的第二實施例，設置了四個接地金屬圖案。這四個接地金屬圖案分別與同相DMS的輸入接地端子和輸出接地端子以及反相DMS的輸入接地端子和輸出接地端子相連。於是，同相DMS的輸入接地端子和輸出接地端子與第一接地引腳26a相連。反相DMS的輸入接地端子和輸出接地端子與第二接地引腳26b相連。第一和第二接地引腳還用作外部接地端子。該同相DMS和反相DMS的公共接地電感Lg3等於零。因此，平衡特性得到了顯著改善。
圖11A和11B是表示本發明第一實施例與本發明第二實施例的平衡輸出SAW濾波器之間的平衡輸出濾波器的平衡特性的比較的曲線圖。在圖11A和11B中，橫軸表示頻率(MHz)，圖11A中的縱軸通過dB表示幅值平衡。圖11B中的縱軸通過度來表示相位平衡。該平衡輸出濾波器被構造為使得可以根據本發明的實施例來分別提供同相DMS和反相DMS的接地。因此，平衡特性，尤其是幅值平衡特性得到了顯著改善。
(第三實施例)圖12A至12D表示根據本發明第三實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖12A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖12B表示封裝的第一層的結構。該第一層的結構與圖3A和3B中所示的相同。圖12C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖12D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
根據本發明第三實施例的平衡輸出濾波器被構造為使得同相DMS11a的輸出接地端子18a2與SAW濾波器晶片上的輸出接地端子18b2相連。Au凸點18ab設置在該連接點上。另外，在第一接地端子22a上設置了三個Au凸點。除了前述結構以外，根據本發明第三實施例的平衡輸出濾波器與本發明第一實施例的相同，所以在此省略了詳細的說明。
通過前述結構，使接合所需的Au凸點的數量減少了1個，從而可以降低製造成本。該結構還使得可以保持公共接地電感Lg3等於零，如本發明第一實施例那樣。平衡特性可以得到顯著改善。
(第四實施例)圖13A至13D表示根據本發明第四實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖13A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖13B表示封裝的第一層的結構。該第一層的結構與圖3A和3B中所示的相同。圖13C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖13D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
根據本發明第四實施例的平衡輸出濾波器被構造為還包括設置在封裝的小片安裝表面與引腳表面之間的金屬層29。該金屬層29用作公共接地端子。除了該金屬層29以外，根據本發明第四實施例的結構與本發明第一實施例的相同。所以此處省略了詳細的說明。
第一接地端子22a經由根據本發明第四實施例的平衡輸出濾波器的通路25a1與公共接地端子(金屬層29)相連。第二接地端子22b經由通路25b1與公共接地端子(金屬層29)相連。公共接地端子29經由通路25a2和25b2與接地引腳26a相連。
通路25a2和25b2的電感元件與圖13A至13D中所示的結構中的公共接地電感Lg3相對應。由於與圖3A和3B中所示的傳統結構的公共接地電感Lg3相比，該通路的長度較短，所以該電感的值變得較小。傳統結構的公共接地電感Lg3與通路215a和215b的電感元件相對應。也就是說，公共接地電感Lg3設置在公共接地端子(金屬層29)與外部接地端子(接地引腳26a和26b)之間，並且小於傳統結構的公共接地電感。因此，與傳統的平衡輸出濾波器相比，平衡特性可以得到極大的改善。
(第五實施例)圖14A至14D表示根據本發明第五實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖14A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖14B表示該封裝的第一層的結構。該第一層的結構與圖3A和3B中所示的相同。圖14C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖14D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
根據本發明第五實施例的平衡輸出濾波器被構造為使得第一接地引腳26a和第二接地引腳26b用作單個接地引腳30。除此之外，該結構與本發明第一實施例的結構相同，所以此處省略了詳細的說明。通過這種結構，接地引腳30形成了輸入接地端子和輸出接地端子的連接點，即，公共接地端子。接地引腳30用作外部接地端子。因此，圖5A和5B中所示的電路模型的公共接地電感Lg3等於零。與傳統的並聯平衡輸出濾波器相比，可以更多地改善平衡特性。
(第六實施例)圖15A至15D表示根據本發明第六實施例的平衡輸出濾波器的結構。圖15A是SAW濾波器晶片的立體圖。圖15B表示封裝的第一層的結構。該第一層的結構與圖3A和3B中所示的相同。圖15C是該封裝的小片安裝表面的俯視圖。圖15D表示設置在該封裝的背面(第一層)上的引腳的布局。
根據本發明第六實施例的平衡輸出濾波器被構造為將表面聲波諧振器(單埠SAW諧振器)31與根據本發明第一實施例的平衡輸出濾波器的SAW濾波器晶片上的輸入端子14相連。該單埠SAW諧振器31形成在壓電基板10上。該單埠SAW諧振器31的一個端子與輸入端子14串聯連接，而另一端子用作為新的輸入端子14′。該新的輸入端子14′與封裝的輸入端子(未示出)相連。除了前述結構以外，根據本發明第六實施例的平衡輸出濾波器與本發明第一實施例的相同，所以此處省略了詳細的說明。
通過這種結構，根據本發明第六實施例的平衡輸出濾波器能夠獲得與本發明第一實施例相同的特性改善效果。通過連接單埠SAW諧振器31，可以獲得具有在阻帶方面的經改善的抑制的濾波器特性。不必如圖15A至15D所示串聯連接單埠SAW諧振器31。可以並聯連接單埠SAW諧振器31。此外，可以串聯或並聯連接多個單埠SAW諧振器31。
(第七實施例)以上所述的平衡輸出濾波器是通過將形成在壓電基板上的SAW濾波器晶片安裝在封裝上而獲得的。本發明並不限於前述SAW濾波器。還可以將本發明應用於其它平衡濾波器，例如FBAR濾波器、BAR濾波器，以及電介質濾波器。
圖16A和16B示意性地表示了安裝在本發明的平衡輸出濾波器上的FBAR晶片的結構。圖16A為示意性剖視圖。圖16B為示意性俯視圖。兩個FBAR包括壓電薄膜32a和32b、輸入電極33a和33b、輸出電極34a和34b、輸入接地電極35a和35b、輸出接地電極36a和36b、輸入接地端子37a和37b、輸出接地端子38a和38b、第一平衡輸出端子40a，以及第二平衡輸出端子40b。這兩個FBAR並聯連接，並向輸入端子39施加信號。後綴為a(或b)的一個FBAR被構造為同相FBAR，而後綴為b(或a)的另一FBAR被構造為反相FBAR。FBAR晶片倒裝接合在具有小片安裝表面的封裝上，該小片安裝表面與本發明第一至第六實施例的相同。
換句話說，輸入端子21、接地端子22a和22b，以及第二和第二平衡輸出端子23a和23b設置在該小片安裝表面(FBAR濾波器晶片的安裝表面)上。為前述端子設置Au凸點(或焊球)24a至24i。設置在輸入端子21上的Au凸點24a與該FBAR濾波器晶片的輸入端子39相連。設置在第一平衡輸出端子23a上的Au凸點24b與同相FBAR的平衡輸出端子40a或40b相連。設置在第二平衡輸出端子23b上的Au凸點24c與FBAR濾波器晶片的反相FBAR的平衡輸出端子40b或40a相連。設置在接地端子22a上的Au凸點24d至24g與FBAR濾波器晶片的輸出接地端子38a和38b相連。Au凸點24h和24i與FBAR濾波器晶片的輸入接地端子37a和37b相連。
可以使用圖5A和5B中所示的電路模型來仿真FBAR晶片的上述特性。如第一至第六實施例中所述，可以通過減小根據本發明第七實施例的電路模型的公共接地電感Lg3，來改善平衡特性。
(第八實施例)可以將本發明的平衡輸出濾波器應用於雙工器。當在雙工器中使用該平衡輸出濾波器時，發送濾波器可以採用梯型濾波器(非平衡輸出)，而接收濾波器可以採用該平衡輸出濾波器(平衡輸出)。此外，發送濾波器可以採用該平衡輸出濾波器(平衡輸出)，而接收濾波器可以採用梯型濾波器(非平衡輸出)。另外，發送濾波器和接收濾波器可以都採用該平衡輸出濾波器(平衡輸出)。
本發明提供了用於顯著改善平衡輸出濾波器的幅值平衡和相位平衡的技術。
本發明並不限於上述實施例，而是可以在不脫離本發明的範圍的前提下進行其它的實施、變化和修改。
本發明基於2004年4月28日提交的日本專利申請No.2004-134388，在此通過引用併入其全部內容。
權利要求
1.一種平衡濾波器，其包括封裝，其具有輸入接地金屬圖案和輸出接地金屬圖案；以及濾波器晶片，其具有同相濾波器和反相濾波器，這些濾波器安裝在所述封裝上，所述同相濾波器和反相濾波器中的至少一個具有與所述輸入接地金屬圖案相連的輸入接地端子，以及與所述輸出接地金屬圖案相連的輸出接地端子，所述同相濾波器和反相濾波器中的所述至少一個的輸入和輸出接地端子在所述濾波器晶片上彼此分離。
2.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述濾波器晶片倒裝接合在所述封裝的小片安裝表面上，在該小片安裝表面上設置有所述輸入和輸出接地金屬圖案。
3.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述濾波器晶片具有壓電基板，所述同相和反相濾波器形成在該壓電基板上；並且所述同相和反相濾波器中的每一個都具有分別與所述輸入和輸出接地端子相連的輸入和輸出IDT。
4.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器具有在所述濾波器晶片上彼此分離的輸入接地端子，以及在所述濾波器晶片上彼此分離的輸出接地端子。
5.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器具有連接在所述濾波器晶片上的輸入接地端子。
6.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器具有連接在所述濾波器晶片上的輸出接地端子。
7.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述輸入接地金屬圖案包括彼此分離的第一部分和第二部分，該第一部分與所述同相濾波器的輸入接地端子耦接，該第二部分與所述反相濾波器的輸入接地端子耦接。
8.根據權利要求4所述的平衡濾波器，其中所述輸出接地金屬圖案包括彼此分離的第三部分和第四部分，該第三部分與所述同相濾波器的輸出接地端子耦接，該第四部分與所述反相濾波器的輸出接地端子耦接。
9.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中第一金屬圖案包括第一部分和與該第一部分分離的第二部分；並且第二金屬圖案包括第三部分和與該第三部分分離的第四部分，所述第一部分與所述同相濾波器的輸入接地端子耦接，所述第二部分與所述反相濾波器的輸入接地端子耦接，所述第三部分與所述同相濾波器的輸出接地端子耦接，所述第四部分與所述反相濾波器的輸出接地端子耦接。
10.根據權利要求2所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器中的另一個具有分別與在所述濾波器晶片上彼此分離的輸入和輸出接地金屬圖案相連的輸入和輸出接地端子。
11.根據權利要求9所述的平衡濾波器，其中所述第一、第二、第三和第四部分中的至少兩個連接在所述封裝的所述小片安裝表面以外的部分中。
12.根據權利要求9所述的平衡濾波器，其中所述第一、第二、第三和第四部分中的至少兩個連接在所述封裝的背面上。
13.根據權利要求2所述的平衡濾波器，其中所述封裝的小片安裝表面上的所述輸入和輸出接地金屬圖案在所述封裝內彼此隔離。
14.根據權利要求1所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器包括與各自的輸入端子相連的相應表面聲波諧振器。
15.根據權利要求3所述的平衡濾波器，其中所述同相和反相濾波器中的至少一個是具有一個輸入IDT和兩個輸出IDT的雙模表面聲波濾波器。
全文摘要
平衡輸出濾波器。一種平衡濾波器，其包括封裝，該封裝具有輸入接地金屬圖案和輸出接地金屬圖案；以及濾波器晶片，其具有同相濾波器和反相濾波器，這些濾波器安裝在所述封裝上，同相濾波器和反相濾波器中的至少一個具有與所述輸入接地金屬圖案相連的輸入接地端子，以及與所述輸出接地金屬圖案相連的輸出接地端子，同相濾波器和反相濾波器中的所述至少一個的輸入和輸出接地端子在所述濾波器晶片上彼此分離。
文檔編號H03H9/64GK1691499SQ200510067940
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月28日 優先權日2004年4月28日
發明者井上將吾, 田島基行, 山地隆行, 兼田泰文, 川內治, 上田政則 申請人:富士通媒體部品株式會社, 富士通株式會社