一种单芯片射频天线开关模块及射频前端制造技术

本发明专利技术公开了一种单芯片射频天线开关模块，该开关模块包括：基板、管芯、第一低通滤波器和第二低通滤波器，其中，第一低通滤波器的电感和第二低通滤波器的电感由基板上的金属走线和/或键合线实现；管芯安装在基板上，管芯中集成有射频天线开关、逻辑控制器、第一低通滤波器的电容和第二低通滤波器的电容，逻辑控制器用于根据逻辑信号导通或断开射频天线开关。这种实现方式易于实现，能够使得整个射频天线开关模块的基板面积得到充分利用，从而减小整个开关模块的体积并降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种单芯片射频天线开关模块及射频前端
本专利技术涉及集成电路
，具体地说，涉及一种单芯片射频天线开关模块及 射频前端。
技术介绍
随着移动通信技术的发展，出现了五种移动通信模式并存的局面，如GSM/ E⑶E，WCDMA，TD-CDMA，FDD-LTE以及TD-LTE等等。多模技术将这些移动通信模式有效的融 合同一个多模手持终端，使同一部手持终端同时兼容上述的通信模式。由于上述通信模式 的频段各异，使得射频天线开关必须覆盖上述模式全部的工作频率。 -个典型的多模射频天线开关模块如图1所示。由图1可以看到，该多模射频天线 开关模块101是一个单刀十二掷射频开关，其单刀射频端口连接到了天线105,十二掷分别 接到了十二个射频信号端口，即GSM低频段信号发射端口GSM_TX、GSM高频段信号发射端口 DCS_TX和UMTS/LTE信号端口。其中，UMTS/LTE信号端口包括十路发射接收信号，S卩UMTS/ LTE_TRX1 ?UMTS/LTE_TRX10,其中UMTS/LTE_TRX8 ?UMTS/LTE_TRX10 可分别作为GSM第 一信号接收端口GSM_RX1、GSM第二信号接收端口GSM_RX2和GSM第三信号接收端口GSM_ RX3。 射频天线开关模块101还设置有供电电源端口AVDD、使能信号端口VI0、数据信号 端口SDATA以及时钟信号端口SCLK，根据这些信号端口接收到信号，由MIPI的数据信号和 时钟信号控制寄存器产生不同逻辑组态，以控制射频天线开关模块中的天线端口连接到不 同射频通路。为了满足GSM移动通信标准对于天线发射信号中谐波分量的抑制要求，如图1 所示，通常需要在GSM低频段信号发射端口GSM_TX以及GSM高频段信号发射端口DCS_TX与 射频天线开关端口之间分别接入低通滤波器103、低通滤波器104,以滤除带外谐波信号。 射频天线开关模块中的射频开关102,通常采用半导体工艺技术制造为一颗管芯， 如采用SOI或S0S工艺制造。理论上，低通滤波器103和低通滤波器104,也可以采用同样 的半导体工艺技术与射频开关制造在同一颗管芯上，以提高集成度。但是由于滤波器中的 电感元件会占用较大的管芯面积，将使得集成滤波器的射频开关管芯不具备成本优势。并 且，通常半导体工艺技术中的电感品质因子（Q值）较低，使得滤波器的插入损耗较大，恶化 了整个射频发射前端的性能。 现有技术实现射频天线开关模块的方式主要有三种。 第一种为采用专用的滤波器制造工艺技术（如SAW、BAW等工艺）制造分立的滤 波器，然后再将分立制造的滤波器与射频开关管芯封装在同一个模块中。这种多管芯模块 的实现方式通常会使得射频天线开关模块尺寸较大，不利于GSM手机终端的小型化。例如 RDA公司的GSM单刀九掷射频天线开关产品RDAES95就采用了这种实现方式，其外形尺寸为 3. 2X4. 5mm〇 第二种为采用低温共烧陶瓷（LTCC)或类似技术，在封装基板中集成埋入其中的 滤波器，然后将射频开关管芯封装在该基板上。这种实现方式可以得到小型化的射频天线 开关，如HitachiMetals公司的GSM单刀九掷射频天线开关产品ESHS-P085C9就采用了这 种实现方式。但是由于LTCC基板造价高昂，并且通常还需要在LTCC基板上贴装一些额外 的表面贴装无源器件，使得这种实现方式不具备成本优势。 第三种为采用IH)或类似技术制造单片滤波器，利用3D倒扣封装技术，将IPD 滤波器置于射频开关管芯的下方。这种实现方式可以得到小型化的射频天线开关，如 Skyworks公司的多模单刀十二掷射频天线开关产品SKY13488就采用了这种实现方式。但 是由于其采用了两颗管芯以及两颗管芯的3D封装，使得这种实现方式不具备成本优势。 基于上述情况，亟需一种多模射频天线开关模块，其具有较小的外形尺寸和较高 的集成度，并且同时具有低廉的制造成本和高性能。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种单芯片射频天线开关模块，所述开关模块包 括：基板、管芯、第一低通滤波器和第二低通滤波器，其中， 所述第一低通滤波器的电感和第二低通滤波器的电感由所述基板上的金属走线 和/或键合线实现； 所述管芯安装在所述基板上，所述管芯中集成有射频天线开关、逻辑控制器、第一 低通滤波器的电容和第二低通滤波器的电容，所述逻辑控制器用于根据逻辑信号导通或断 开所述射频天线开关。 根据本专利技术的一个实施例，所述第一低通滤波器和/或第二低通滤波器包括第一 端口、第二端口、第一电感、第二电感、第三电感、第一电容和第二电容，其中， 所述第一电感连接在所述第一端口和第二端口之间，所述第二电感和第一电容串 联在所述第一端口与地之间，所述第三电感和第二电容串联在所述第二端口与地之间。 根据本专利技术的一个实施例，所述第一电感包括所述基板上的相应金属走线绕成的 线圈。 根据本专利技术的一个实施例，所述第二电感和第三电感由所述基板上的相应金属走 线和/或键合线构成。 根据本专利技术的一个实施例，所述基板包括至少三层金属走线层，并且顶层金属走 线层在电气上连接到地。 根据本专利技术的一个实施例，所述逻辑控制器包括： 逻辑编码电路，其用于将接收到的串行数据信号进行译码处理，得到并行数据信 号； 电平移位电路，其与所述逻辑编码电路连接，用于对所述并行数据信号进行电压 扩展。 根据本专利技术的一个实施例，所述射频天线开关包括： 第三滤波电路，其与所述电平移位电路连接； 开关单元，其包括三个端口，其中第一端口与所述第三滤波电路连接，用于根据滤 波后的并行控制信号导通或断开第二端口与第三端口之间的连接。 根据本专利技术的一个实施例，所述开关单元包括叠层串联的多个电阻和场效应晶体 管。 本专利技术还提供了一种射频前端，所述射频前端包括：射频功率放大器、天线和如上 所述的单芯片射频天线开关模块，所述单芯片射频天线开关模块连接在所述射频功率放大 器与天线之间。 根据本专利技术的一个实施例，所述单芯片射频天线开关模块包括所述射频功率放大 器的全部或部分输出匹配网络。 本专利技术所提出的单芯片射频天线开关模块中，GSM低频段信号低通滤波器（即第 一低通滤波器）和GSM高频段信号低通滤波器（即第二低通滤波器）中的第一电感均由基 板上的金属走线绕成的线圈组成，谐振网络中的接地电感由基板上的金属走线以及键合线 构成。这种实现方式显然使得整个射频天线开关模块的基板面积得到充分利用，更加符合 多模高线性射频天线开关的设计理念，减小整个开关模块的体积。并且，基板上的金属走线 绕成的线圈电感的高Q值也使得滤波器具有更低的插入损耗。 同时，在本专利技术的不同实施例中，为了得到所需的不同电感值，GSM低频段信号低 通滤波器中的第一电感可以通过调整金属走线绕成的线圈的内径、外径、线宽以及圈数等 参数来来实现。 此外，本专利技术还将第一低通滤波器和第二低通滤波器中的第一电感在空间上保持 了一定的距离，并且用处于基板上的不同金属层的金属走线绕制。这样能够有效避免第一 低通滤波器中的第一电感与第二低通滤波器中的第一电感在工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单芯片射频天线开关模块，其特征在于，所述开关模块包括：基板、管芯、第一低通滤波器和第二低通滤波器，其中，所述第一低通滤波器的电感和第二低通滤波器的电感由所述基板上的金属走线和/或键合线实现；所述管芯安装在所述基板上，所述管芯中集成有射频天线开关、逻辑控制器、第一低通滤波器的电容和第二低通滤波器的电容，所述逻辑控制器用于根据逻辑信号导通或断开所述射频天线开关。

【技术特征摘要】
1. 一种单芯片射频天线开关模块，其特征在于，所述开关模块包括：基板、管芯、第一 低通滤波器和第二低通滤波器，其中， 所述第一低通滤波器的电感和第二低通滤波器的电感由所述基板上的金属走线和/ 或键合线实现； 所述管芯安装在所述基板上，所述管芯中集成有射频天线开关、逻辑控制器、第一低通 滤波器的电容和第二低通滤波器的电容，所述逻辑控制器用于根据逻辑信号导通或断开所 述射频天线开关。2. 如权利要求1所述的开关模块，其特征在于，所述第一低通滤波器和/或第二低通滤 波器包括第一端口、第二端口、第一电感、第二电感、第H电感、第一电容和第二电容，其中， 所述第一电感连接在所述第一端口和第二端口之间，所述第二电感和第一电容串联在 所述第一端口与地之间，所述第H电感和第二电容串联在所述第二端口与地之间。3. 如权利要求2所述的开关模块，其特征在于，所述第一电感包括所述基板上的相应 金属走线绕成的线圈。4. 如权利要求2或3所述的开关模块，其特征在于，所述第二电感和第H电感由所述基 板上的相应金属走线和/或键合线构成。5. 如权利要求1所述的开关模块，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙江涛，王宇晨，王显泰，
申请(专利权)人：锐迪科创微电子北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11