一种双工器及电子设备的制作方法

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1.本技术涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种双工器及电子设备。

背景技术：

2.随着移动通信系统的进步，便携式信息终端迅速普及。作为移动通信装置组件之一的双工器受到越来越多的关注与研究。双工器是集成滤波器的代表性部件，是一个双向三端滤波组件，既要将微弱的接收信号耦合进来，又要将较大的发射功率馈送到天线上去，且要求两者各自完成其功能而不相互影响。
3.双工器包含两个中心频率不同的带通滤波器，带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器。在双工器中，中心频率较低的带通滤波器为发射滤波器，另一个中心频率较高的带通滤波器为接收滤波器。接收滤波器从天线接收信号，并且对特定频带的信号进行滤波。发射滤波器仅对在通信装置中产生的信号中的特定频带的信号进行滤波，并将滤波后的信号提供给天线。双工器利用发射信号与接收信号的频率不同对这两种信号进行滤波，从而实现发射信号与接收信号的分离。
4.现有技术中的双工器，采用横向集成的方式将发射滤波器和接收滤波器设置于同一基板上，使得双工器占用的基板的面积比较大，不利于双工器的小型化。

技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种双工器及电子设备，能够减小双工器的占用基板的面积，以使所述双工器符合电子器件小型化的趋势。
6.本技术的实施例一方面提供了一种双工器，包括基板，设置于基板上的第一滤波器以及设置于第一滤波器上的第二滤波器，所述第一滤波器和所述第二滤波器通过第一键合层键合，第一滤波器和第二滤波器分别与基板电连接，基板上还设置有分别与第一滤波器和第二滤波器连接的移相器。
7.作为一种可实施的方式，第一滤波器和第二滤波器均为带通滤波器，且第一滤波器的带通的中心频率大于第二滤波器的带通的中心频率。
8.作为一种可实施的方式，第一滤波器包括依次设置在基板上的第一电极层、第一压电层以及第二电极层，其中，第一压电层为单晶压电层。
9.作为一种可实施的方式，基板与第一压电层之间设置有第二键合层，第二键合层上开设多个第一通孔，第一通孔穿透第二键合层连通第一电极层和基板，其中一个第一通孔还穿透第一压电层连通第二电极层与基板。
10.作为一种可实施的方式，第二滤波器包括设置在第一键合层上的第三电极层、第二压电层、第四电极层、声反射结构以及衬底，声反射结构包括空腔或者高声阻抗材料和低声阻抗材料交替设置形成的声反射镜。
11.作为一种可实施的方式，声反射结构和衬底上开设有多个第二通孔，其中一个第
二通孔穿透第二压电层与第三电极层连接，第三电极层和第四电极层通过第二通孔与基板连接。
12.作为一种可实施的方式，第二通孔内形成有金属连接柱，金属连接柱通过信号线与基板连接，其中，第三电极层对应的金属连接柱与移相器连接。
13.作为一种可实施的方式，第一电极层、第二电极层图案化，和/或,第三电极层和第四电极层图案化。
14.本技术的实施例另一方面提供了一种电子设备，包括天线、与天线连接的上述的双工器、分别与双工器连接的发射系统电路和接收系统电路、以及分别与发射系统电路和接收系统电路连接的处理器，天线接收外部信号并经过双工器滤波后通过接收系统电路传输至处理器，处理器通过发射系统电路发出的发射信号经过双工器滤波后由天线发出。
15.本技术实施例的有益效果包括：
16.本技术实施例提供的双工器，包括基板，设置于基板上的第一滤波器以及设置于第一滤波器上的第二滤波器，使得第一滤波器和第二滤波器中只有第一滤波器与基板接触，从而减少双工器占用基板的面积，第一滤波器和第二滤波器通过第一键合层键合，第一滤波器和第二滤波器分别与基板电连接，基板为第一滤波器和第二滤波器提供工作电源，使得第一滤波器能够以第一预设频率工作，第二滤波器能够以第二预设频率工作，基板上还设置有分别与第一滤波器和第二滤波器连接的移相器，使得移相器设置于第一滤波器和第二滤波器之间，用来调整第一滤波器和第二滤波器之间的相位差，防止第一滤波器和第二滤波器之间产生相互干扰。本技术实施例提供的双工器，能够减小双工器的占用基板的面积，以使所述双工器符合电子器件小型化的趋势。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本技术实施例提供的一种双工器的结构示意图。
19.图标：10-双工器；11-基板；12-第一滤波器；121-第一电极层；122-第一压电层；123-第二电极层；124-第二键合层；125-第一通孔；13-第二滤波器；131-第三电极层；132-第二压电层；133-第四电极层；134-声反射结构；135-衬底；136-第一键合层；138-金属连接柱；14-移相器。
具体实施方式
20.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
24.随着便携式通信装置的发展，小型化是便携的前提，通信装置的小型化势必要求通信装置的各个部件均小型化，双工器作为通信装置的零部件之一，应当减小其体积，现有技术中的双工器采用横向集成的方式将发射滤波器和接收滤波器设置于同一基板上，使得双工器占用的基板的面积比较大，不利于双工器的小型化。
25.本技术提供了一种双工器10，如图1所示，包括基板11，设置于基板11上的第一滤波器12以及设置于第一滤波器12上的第二滤波器13，第一滤波器12和第二滤波器13通过第一键合层136键合，第一滤波器12和第二滤波器13分别与基板11电连接，基板11上还设置有分别与第一滤波器12和第二滤波器13连接的移相器14。
26.双工器10应用于通讯装置中，包括接收滤波器和发射滤波器，其中，接收滤波器对通讯装置接收到的信号进行滤波并传递给通讯装置的处理器进行处理，发射滤波器对通讯装置产生的信号进行滤波并输出，具体的，本技术实施例以第一滤波器12作为接收滤波器，以第二滤波器13作为发射滤波器进行说明，通讯装置的天线接收外部信号并通过第一滤波器12滤除杂波后传输至通讯装置的处理器，使得处理器接收到纯净的信号；处理器发出出射信号，出射信号通过第二滤波器13滤除杂波后由天线出射。
27.本技术实施例将第一滤波器12与第二滤波器13层叠设置，使得只有第一滤波器12与基板11接触，从而减少双工器10占用基板11的面积，以使所述双工器10符合电子器件小型化的趋势。
28.需要说明的是，本技术实施例中的基板11，可以与通讯装置中的基板11共用。
29.还需要说明的是，第一滤波器12为接收滤波器，第二滤波器13为发射滤波器只是本技术实施例的一种示例，并不是对其的限制，也可以将第一滤波器12设置为发射滤波器、第二滤波器13设置为接收滤波器。
30.本技术实施例提供的双工器10，包括基板11，设置于基板11上的第一滤波器12以及设置于第一滤波器12上的第二滤波器13，使得第一滤波器12和第二滤波器13中只有第一滤波器12与基板11接触，从而减少双工器10占用基板11的面积，第一滤波器12和第二滤波器13分别与基板11电连接，基板11为第一滤波器12和第二滤波器13提供工作电源，使得第一滤波器12能够以第一预设频率工作，第二滤波器13能够以第二预设频率工作，基板11上还设置有分别与第一滤波器12和第二滤波器13连接的移相器14，使得移相器14设置于第一滤波器12和第二滤波器13之间，用来调整第一滤波器12和第二滤波器13之间的相位差，防止第一滤波器12和第二滤波器13之间产生相互干扰。本技术实施例提供的双工器10，能够减小双工器10的占用基板11的面积，以使所述双工器10符合电子器件小型化的趋势。
31.另外，在双工器制备过程中，可以分别制作第一滤波器12和第二滤波器13，然后将
第一滤波器12和第二滤波器13键合，具体的，采用第一键合层136将第一滤波器12和第二滤波器13键合，一方面，第一键合层136将第一滤波器12和第二滤波器13键合形成一个双工器，另一方面，由于第一键合层136具有多个键合柱，使得第二电极层123和第三电极层131之间具有多个空气间隙，从而增加散热，进而提高双工器10的功率容量。
32.可选的，第一滤波器12和第二滤波器13均为带通滤波器，且第一滤波器12的带通的中心频率大于第二滤波器13的带通的中心频率。
33.为了提高第一滤波器12和第二滤波器13的滤波效果，本技术实施例将第一滤波器12和第二滤波器13均设置为带通滤波器，带通滤波器指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，相对于高通滤波器和低通滤波器，能够滤波器的滤波效果。
34.另外，将第一滤波器12的带通的中心频率大于第二滤波器13的带通的中心频率，本领域技术人员应当知晓，发射滤波器的中心频率低于接收滤波器的中心频率，使得第一滤波器12作为接收滤波器与基板11直接接触，第二滤波器13作为发射滤波器设置于接收滤波器的上方，使得发射滤波器更靠近于天线，从而减少滤波后的信号传输的距离，减少在传播过程中的衰减和受干扰的几率。
35.本技术实施例的一种可实现的方式中，如图1所示，第一滤波器12包括依次设置在基板11上的第一电极层121、第一压电层122以及第二电极层123，其中，第一压电层122为单晶压电层。
36.本技术将接收滤波器的第一压电层122设置为单晶压电层，由于单晶压电层的单晶材料具有规则的结构，使得单晶压电层具有较好的结晶度，从而使得接收滤波器具有更高的声波传输速度、更高的压电常数，进而使得接收滤波器获得更小的插入损耗，提高双工器10的性能。
37.具体的，可以在单晶衬底135上形成单晶压电层并在单晶压电层的一侧沉积第二电极层123后与发射滤波器键合，然后刻蚀单晶衬底135在单晶压电层的另一侧面设置第一电极层121即可，此时，将发射滤波器作为单晶压电层的转移衬底，与接收滤波器上下集成，可以减小双工器占用基板的面积，提高射频前端系统的集成化和模块化，另外，将发射滤波器作为单晶压电层的转移衬底，相对于现有技术没有引入额外工艺。
38.可选的，如图1所示，基板11与第一压电层122之间设置有第二键合层124，第二键合层124上开设多个第一通孔125，第一通孔125穿透第二键合层124连通第一电极层121和基板11，其中一个第一通孔125还穿透第一压电层122连通第二电极层123与基板11。
39.由上述可知，为了使得第一压电层122为单晶压电层，需要直接在单晶衬底135上沉积，使得单晶压电层的一侧面没有沉积金属形成电极，需要在后续刻蚀单晶衬底135在单晶压电层的另一侧面设置第一电极层121，在第一电极层121形成后，需要将接收滤波器与基板11连接，此时，可以采用第二键合层124将基板11和第一滤波器12键合连接。另外，为了方便第一滤波器12的电极与基板11连接，在第二键合层124上开设多个第一通孔125，第一通孔125穿透第二键合层124连通第一电极层121和基板11，其中一个第一通孔125还穿透第一压电层122连通第二电极层123与基板11。
40.具体的，第一电极层121和第二电极层123与基板11的连接方式本技术实施例不做限制，示例的，可以在第一通孔125内沉积金属材料使得第一电极层121和第二电极层123引
出，后再采用焊球连接金属材料和基板11。具体的，可以分别在金属材料或基板11上设置对应与第一电极层121和第二电极层123的焊球，将金属材料上的焊球或基板上的焊球对应基板11或者金属材料接触并焊接，使得第一电极层121和第二电极层123通过金属材料和焊球与基板连接。
41.本技术实施例的一种可实现的方式中，如图1所示，第二滤波器13包括设置在第一键合层上的第三电极层131、第二压电层132、第四电极层133、声反射结构134以及衬底135，声反射结构134包括空腔或者高声阻抗材料和低声阻抗材料交替设置形成的声反射镜。
42.为了提高第二滤波器13，即发射滤波器的性能，可以将在第二滤波器13远离第一滤波器12的一侧设置声反射结构134，声反射结构134一方面可以反射第二压电层132中泄露的声波，提高第二滤波器13的性能；另一方面，由于声反射结构134具有高声阻抗材料和低声阻抗材料交替设置形成的声反射镜，或者形成的空腔，能够增加双工器10的散热通道，从而提高双工器10的散热效果。
43.本技术实施例的一种可实现的方式中，如图1所示，声反射结构134和衬底135上开设有多个第二通孔，其中一个第二通孔穿透第二压电层132与第三电极层131连接，第三电极层131和第四电极层133通过第二通孔与基板11连接。
44.由于第二滤波器13与基板11之间设置有第一滤波器12，为了避免第二滤波器13与基板11连接时影响第一滤波器12的正常工作，将第二滤波器13与基板11的连接设置在第一滤波器12和第二滤波器13的外侧，将第二滤波器13的第三电极层131和第四电极层133由远离第一滤波器12的一侧引出，具体的，声反射结构134和衬底135上开设有多个第二通孔，其中一个第二通孔穿透第二压电层132与第三电极层131连接，第三电极层131和第四电极层133通过第二通孔与基板11连接。
45.可选的，如图1所示，第二通孔内形成有金属连接柱138，金属连接柱138通过信号线与基板11连接，其中，第三电极层131对应的金属连接柱138与移相器14连接。
46.由于第二滤波器13距离基板11较远，采用信号线分别将第二滤波器13的第三电极层131和第四电极层133与基板11连接，采用信号线连接能够简化连接。
47.本技术实施例的一种可实现的方式中，第一电极层121、第二电极层123图案化，和/或,第三电极层131和第四电极层133图案化。
48.其中，第一滤波器12中的第一电极层121和第二电极层123通过基板11分别连接电源信号的正负极，使得第一电极层121和第二电极层123之间形成电场，而第一压电层122设置于第一电极层121和第二电极层123之间，第一压电层122采用压电材料制备而成，当压电材料设置于电场中时，便会由于压电效应震动，实现滤波。当第一电极层121和第二电极层123图案化后，使得第一电极层121的边缘和第一压电层122接触的位置处形成台阶，能够有效的抑制杂波的产生，从而提高第一滤波器12的性能。第二滤波器13的滤波方式与第一滤波器12的方式相同，在此不做赘述。
49.第一电极层121、第二电极层123，和/或，第三电极层131、第四电极层133的具体图案化的形状本技术实施例不做限制，示例的，可以是五边形、六边形、水滴形、椭圆形、圆形等等。
50.本技术实施例还公开了一种电子设备，本技术的实施例另一方面提供了一种电子设备，包括天线、与天线连接的上述的双工器10、分别与双工器10连接的发射系统电路和接
收系统电路、以及分别与发射系统电路和接收系统电路连接的处理器，天线接收外部信号并经过双工器10滤波后通过接收系统电路传输至处理器，处理器通过发射系统电路发出的发射信号经过双工器10滤波后由天线发出。该电子设备包含与前述实施例中的双工器10相同的结构和有益效果。双工器10的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。
51.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种双工器，其特征在于，包括基板，设置于所述基板上的第一滤波器以及设置于所述第一滤波器上的第二滤波器，所述第一滤波器和所述第二滤波器通过第一键合层键合，所述第一滤波器和所述第二滤波器分别与所述基板电连接，所述基板上还设置有分别与所述第一滤波器和所述第二滤波器连接的移相器。2.根据权利要求1所述的双工器，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器均为带通滤波器，且所述第一滤波器的带通的中心频率大于所述第二滤波器的带通的中心频率。3.根据权利要求2所述的双工器，其特征在于，所述第一滤波器包括依次设置在所述基板上的第一电极层、第一压电层以及第二电极层，其中，所述第一压电层为单晶压电层。4.根据权利要求3所述的双工器，其特征在于，所述基板与所述第一压电层之间设置有第二键合层，所述第二键合层上开设多个第一通孔，所述第一通孔穿透所述第二键合层连通所述第一电极层和所述基板，其中一个所述第一通孔还穿透所述第一压电层连通所述第二电极层与所述基板。5.根据权利要求3所述的双工器，其特征在于，所述第二滤波器包括设置在所述第一键合层的第三电极层、第二压电层、第四电极层、声反射结构以及衬底，所述声反射结构包括空腔或者高声阻抗材料和低声阻抗材料交替设置形成的声反射镜。6.根据权利要求5所述的双工器，其特征在于，所述声反射结构和所述衬底上开设有多个第二通孔，所述第二通孔穿透所述声反射结构和衬底以引出所述第四电极层，其中一个所述第二通孔还穿透所述第二压电层以引出所述第三电极层，所述第三电极层和所述第四电极层与所述基板连接。7.根据权利要求6所述的双工器，其特征在于，所述第二通孔内形成有金属连接柱，所述金属连接柱通过信号线与所述基板连接，其中，第三电极层对应的金属连接柱与所述移相器连接。8.根据权利要求5所述的双工器，其特征在于，所述第一电极层、所述第二电极层图案化，或，所述第三电极层和所述第四电极层图案化。9.一种电子设备，其特征在于，包括天线、与所述天线连接的如权利要求1-8任一项所述的双工器、分别与所述双工器连接的发射系统电路和接收系统电路、以及分别与所述发射系统电路和所述接收系统电路连接的处理器，所述天线接收外部信号并经过所述双工器滤波后通过所述接收系统电路传输至处理器，所述处理器通过所述发射系统电路发出的发射信号经过所述双工器滤波后由所述天线发出。

技术总结

本申请公开了一种双工器及电子设备，涉及通信技术领域，本申请的双工器，包括基板，设置于基板上的第一滤波器以及设置于第一滤波器上的第二滤波器，第一滤波器和第二滤波器通过第一键合层键合，第一滤波器和第二滤波器分别与基板电连接，基板上还设置有分别与第一滤波器和第二滤波器连接的移相器。本申请提供的双工器及电子设备，能够减小双工器的占用基板的面积，以使所述双工器符合电子器件小型化的趋势。势。势。