声表面波双工器的制作方法

本技术涉及射频，特别涉及一种声表面波双工器。

背景技术：

1、随着第五代移动通信（5g）、物联网等技术的规模化商用，射频前端器件作为通信终端实现信号收发处理的核心模块，其性能直接决定了终端的通信质量与合规性。而双工器作为射频前端中的关键无源器件，其原理是利用声表面波技术，在同一芯片上集成两个高选择性的滤波器，并通过内部匹配网络，实现使用单根天线同时进行信号的发射和接收，并且两个过程互不干扰；核心作用是实现发射链路（tx）与接收链路（rx）的信号隔离，避免收发信号相互干扰，目前已广泛应用于手机、物联网终端、基站等各类通信设备中。在当前射频前端小型化、高集成度的发展趋势下，声表面波（saw）双工器因具备体积小、成本低、插入损耗低、一致性好等优势，已成为中低频段通信终端的主流双工器方案。

2、然而，常规声表面波双工器通常由集成在压电基板上的发射滤波器、接收滤波器构成，经封装后实现电气互联与环境防护，在常规器件的小型化过程中，通常采用更为复杂的结构来补偿尺寸减小带来的性能损失，例如通过双汇流条结构来抑制横向能量泄露或者调整次级间隙长度来增强能量约束并减少泄露，但是会激发激烈的横向模式和非线性失真，从而使得二倍频和三倍频响应恶化；此外，封装尺寸的减小会导致寄生参数增大，在二倍频处形成额外的寄生通带或谐振峰，从而恶化二倍频抑制作用。

3、现有技术中公开了一种声表面波双工器，其通过多层封装基板中接地图案的设计，为低通带侧的发射滤波器增加了一个可调节的附加电感分量，以改善双工器的频率特性（尤其是带外抑制能力）。但是该方案的封装设计复杂，制造难度和成本较高，并且难以实现精准的寄生参数控制和连续的电感调节；抗干扰能力完全依赖于外层封装结构，频率响应固定，无法适应多频段需求。

4、因此，需要设计一种能够有效抑制二倍频并且结构简单的声表面波双工器。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种声表面波双工器，该声表面波双工器通过部分接地引脚在封装结构内部直接电连接，形成一个低阻抗的公共接地网络，来抑制发送滤波器二倍频处的带外抑制。

2、该双工器包括元件基板、封装芯片、金属球体以及隔绝结构，元件基板位于封装芯片的上方，两者之间通过金属球体连接，并且元件基板外侧还设置有隔绝结构；

3、元件基板作为整个声表面波双工器核心载体，设置有天线端子ant、发送滤波器、接收滤波器、发送端子tx、接收端子rx以及若干接地，其中，天线端子ant为声表面波双工器的公共端口，用于实现与通信终端的天线连接，既通过天线向外发射信号，又从天线接收信号；发送端子tx用于输入发送信号，接收端子rx用于输出接受信号；发送滤波器设置在天线端子ant和发动端子tx之间，包括发送串联臂谐振器、并联臂谐振器和接地；天线端子ant、发送滤波器和发送滤波器共同构成发送链路；接收滤波器设置在天线端子ant与接收端子rx之间，包括接收串联臂谐振器、纵向耦合谐振器dms；天线端子ant、接收滤波器和接收端子rx共同构成接收链路；

4、进一步地，发送滤波器用于对发送信号进行滤波，只允许发送频段的信号通过，同时阻止接收频段信号进入发射链路；接收滤波器用于对接收信号进行滤波，只允许接收频段的信号通过，同时阻止发送频段信号进入接收链路；

5、进一步地，发送串联臂谐振器包括第一串联谐振器s1a、第二串联谐振器s1b、第三串联谐振器s2a、第四串联谐振器s2b、第五串联谐振器s3a、第六串联谐振器s3b、第七串联谐振器s4a以及第八串联谐振器s4b，这些串联谐振器依次串联连接，第一串联谐振器s1a的另一端与天线端子ant连接，第八串联谐振器s4b的另一端与发送端子tx连接；发送串联臂谐振器的阻抗特性随频率变化，在通带内呈现低阻抗使得信号通过，而在阻带内呈现高阻抗阻止信号通过；

6、进一步地，并联臂谐振器包括第一并联谐振器p1、第二并联谐振器p2以及第三并联谐振器p3，第一并联谐振器p1的一端连接在第二串联谐振器s1b 第三串联谐振器s2a之间，另一端接地；第二并联谐振器p2的一端连接在第四串联谐振器s2b、第五串联谐振器s3a之间，另一端接地；第三并联谐振器p3的一端连接在第六串联谐振器s3b和第七串联谐振器s4a之间，另一端通过电感器接地；并联臂谐振器在通带内呈现高阻抗不影响信号，在阻带内呈现低阻抗将信号旁路到地；与发送串联臂谐振器配合形成滤波特性；

7、进一步地，接收串联臂谐振器包括第九串联谐振器s5a、第十串联谐振器s5b和第十一串联谐振器s6，纵向耦合谐振器dms设置在第十串联谐振器s5b和第十一串联谐振器s6之间；第九串联谐振器s5a的一端与天线端子ant连接，另一端与第十串联谐振器s5b连接，第十串联谐振器s5b的另一端与纵向耦合谐振器dms连接；纵向耦合谐振器dms通过第十一串联谐振器s6与接收端子rx连接；通过纵向耦合谐振器dms实现宽带、低损耗的滤波特性，以提升接收链路的灵敏度；

8、接收滤波器自身的接地与发送滤波器的接地之间相互独立，以避免收发链路通过接地回路产生串扰；

9、封装芯片用于包封和保护元件基板，提供机械支撑和环境隔离（防潮、防尘、抗冲击），同时作为元件基板与外部电路之间的电气互连平台；封装芯片采用层叠基板，层叠基板一共包括四层，其中一层用于设置各种引脚，其余三层用于设置绕线电感；

10、进一步地，封装芯片上设置有对应元件基板上设置的天线端子ant、发送端子tx以及接收端子rx的天线引脚ant pin、发送引脚tx pin和接收引脚rx pin；这些引脚作为连接端口用于封装芯片与外部的连接；

11、封装芯片上还设置有悬浮端子和若干过孔，元件基板上的天线端子ant、发送端子tx、接收端子rx以及接地通过过孔与封装芯片上设置的天线引脚ant pin、发送引脚txpin、接收引脚rx pin以及接地引脚gnd pin电连接；悬浮端子不与元件基板连接，通过过孔与封装芯片连接；悬浮端子通过影响器件内部的电场分布和声波传播来改善谐振与滤波性能；并且同时抑制杂波。

12、天线引脚ant pin与元件基板上的天线端子ant对应电连接，用于焊接在终端设备的pcb上并连接天线；发送引脚tx pin与发送端子tx对应电连接，用于连接外部射频器件；接收引脚rx pin与接收端子rx对应电连接，用于连接外部射频器件；若干接地引脚gnd pin用于将声表面波双工器内部各接地点连接到系统pcb的参考地平面；

13、另外，封装芯片上还设置有接地引脚gnd pin和至少一个电感器，电感器的一端与接地引脚gnd pin相连，另一端与发送滤波器中的接地相连；

14、元件基板上的第一并联谐振器p1的接地、第二并联谐振器p2的接地以及第三并联谐振器p3的接地同时连接到同一个接地引脚gnd pin上；纵向耦合谐振器dms包括若干接地，其中任选一个接地除外，剩下的所有接地均连接至并联谐振器的接地引脚gnd pin上；并联谐振器的接地和纵向耦合谐振器dms的接地连接在同一个接地引脚gnd pin上，共同构成低阻抗的公共接地网络，减小接地电感，改善接地性能，记为第二接地gnd pin；而纵向耦合谐振器dms接地中任选的一个接地与第二接地gnd pin相独立，记为第一接地gnd pin；

15、进一步地，低阻抗的公共接地网络中，悬浮端子连接的过孔与第二接地gnd pin的中心点构成的直线，和封装芯片上发送引脚tx pin的中心点构成的直线所呈夹角θ为105°~162°；通过这种过孔位置排布，一方面能够调整阻带零点的位置，使零点位置在二倍频频段，提升二倍频频段的阻带抑制，另一方面可以起信号屏蔽作用，提升双工器的隔离度。

16、进一步地，电感器串联在发送滤波器的接地路径上，其作用是与路径上的寄生电容形成串联谐振，在二倍频处产生陷波，将二倍频信号旁路到地，提升抑制能力；电感器基于层叠基板的金属层通过绕线图案形成电感；

17、进一步地，金属球体为金或者锡银铜合金，通过倒装焊工艺实现两者之间的电气互联和机械固定。

18、发明的有益效果是：

19、本发明提供了一种声表面波双工器，包括形成在元件基板上的天线端子、发送滤波器、接收滤波器、发送端子和接收端子；发送滤波器包括发送串联臂谐振器和并联臂谐振器，接收滤波器包括接收串联臂谐振器以及纵向耦合谐振器dms；通过将部分接地引脚在封装结构内部直接电连接，形成一个低阻抗的公共接地网络，来抑制发送滤波器二倍频处的带外抑制。本发明具有插入损耗低、收发隔离度高以及体积小等优点，可广泛应用于移动通信终端及集群通信系统等射频前端模块中。