[发明专利]一种垂直堆叠的封装滤波器

说明书

本发明公开了一种垂直堆叠的封装滤波器，包括一个输入馈线、一个输出馈线以及第一至第N垂直谐振器，N为大于1的自然数，其中，第i+1垂直谐振器位于第i垂直谐振器的上方，N＞i≥1且i为整数；每个垂直谐振器包括垂直电容器和高阻抗线电感，每个垂直谐振器中的垂直电容器位于高阻抗线电感的上方、或垂直电容器位于高阻抗线电感的下方；每个垂直谐振器中的垂直电容器的两端和高阻抗线电感的两端分别相连；相邻的垂直谐振器之间通过错层耦合的方式互连，输入馈线与第一垂直谐振器相连，输出馈线与第N垂直谐振器相连。本发明提供的封装互连结构可同时实现滤波和互连两种功能，有利于提高系统集成度。

技术领域

本发明涉及射频电路设计技术领域，特别是一种垂直堆叠的封装滤波器。

背景技术

射频滤波器是射频系统中最重要的功能电路之一，随着新一代无线通信技术的发展，射频系统正逐步向封装系统的方向发展，因此，封装滤波器被广泛研究。针对封装滤波器，如何将滤波器设计和封装工艺相结合成为研究的关键问题。此外，为了实现封装系统中多中功能、多种工艺模块的互连，基于封装工艺的互连结构正成为影响系统整体性能的关键。描述封装滤波器与封装互连结构的主要指标有：1)工作频率及带宽；2)端口回波损耗；3)传输损耗；4)封装结构尺寸。

公开的封装滤波器及封装互连结构有以下几种：

1)期刊IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 2019年第4期公开了一款LTCC封装滤波器，基于多层工艺采用了准集总电容、电感元件构建谐振器及谐振器之间的耦合，实现了0.9GHz和2.45GHz双通带滤波的特性。但是由于准集总谐振器采用同层耦合，谐振器以水平的方式排布，导致整体尺寸较大；

2)期刊IEEE ACCESS 2019年第7期公开了一篇题为“Compact Microwave andMillimeter-Wave Bandpass Filters Using LTCC-Based Hybrid Lumped andDistributed Resonators”的论文，为发明申请人的前述工作。所公开的封装滤波器使用了由交趾型电容和高阻抗线电感组成的垂直谐振器，因此封装滤波器的尺寸极小。但是所公开的封装滤波器中，相邻谐振器同层耦合，并呈水平方向排布，不但由于引入近场耦合降低了阻带抑制度，还增大了封装滤波器的体积；

3)申请号为CN201210042080.8的中国专利公开一种TSV(Through Silicon Via，TSV)通孔和TGV(Through Glass Via，TGV)通孔的封装互连结构。通过增加EBG(Electromagnetic Band Gap)电磁带隙结构来抑制近场耦合，进而提高通带阻抗匹配。所公开的封装互连结构为经典的金属通孔结构，该结构尺寸小，但是存在寄生电感效应，容易引入互连失配及互连损耗，并且只能实现互连这单一种功能。

综上所述，在公开的封装滤波器中，无论是使用准集总谐振器还是分布式谐振器，由于不易实现谐振器之间的错层耦合，普遍以水平的方式在封装中排布，因此导致封装滤波器尺寸普遍较大，并且随着谐振器数量的增大，封装滤波器的面积会成倍增加。因此，公开的封装滤波器由于尺寸较大，普遍不适合用于封装互连结构。总体而言，封装滤波器及封装互连结构在以下方面有待提高：1)由于谐振器之间采用同层耦合，封装谐振器采用水平排布，导致封装尺寸较大；2)封装内相邻结构的近场耦合问题严重；3)封装互连结构功能单一，且会引入互连失配。

发明内容