DE102004049984A1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsvorrichtung - Google Patents

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Hiroshi Kokubu Kuroki
Hiroyuki Kokubu Mori
Kenji Kokubu Kitazawa
Yoshihiro Kokubu Miyawaki
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Abstract

Ein Hochfrequenzmodul weist eine Struktur auf, wobei sendende Filter, empfangende Filter und Hochfrequenz-Leistungsverstärker an einem mehrschichtigen Substrat montiert sind und wobei Anpassungsschaltungen zwischen Eingangsanschlüsse der empfangenden Filter und Ausgangsanschlüsse der sendenden Filter eingefügt sind. Übertragungsleitungen als Komponenten der Anpassungsschaltungen und dgl. sind im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet. Demzufolge kann der gesamte Körper des Hochfrequenzmoduls hinsichtlich der Größe verkleinert werden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenzmodul, das eine Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung, ein Bandpassfilter, eine Hochfrequenz-Multiplexerschaltung und dgl. integriert, als auch eine Kommunikationsvorrichtung wie ein mobiles Telefon, das darin das Hochfrequenzmodul enthält.
  • Mobile Telefone haben sich in den letzten Jahren immer weiter ausgebreitet, wobei hinsichtlich der Funktion der mobilen Telefone und der diesen zugeordneten Dienstleistungen Verbesserungen vorgenommen worden sind.
  • In einem solchen mobilen Telefon sind Hochfrequenz-Signalprozessorschaltungen, die für den Aufbau eines jeden Sende/Empfangssystems notwendig sind, an einem Substrat montiert.
  • Bei einer generellen Konfiguration der herkömmlichen Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung sind ein sendendes Filter und ein empfangendes Filter vorgesehen, zum Umschalten zwischen einem Empfangssignal, das von einer Antenne eingegeben wird, und einem Sendesignal, das der Antenne zugeführt wird.
  • Ein über die Antenne eingegebenes Funksignal wird dem empfangenden Filter über eine Anpassungsschaltung eingegeben, die bei einer Vorstufe des empfangenden Filters vorgesehen ist, wobei das empfangende Filter selektiv den Durchgang des Empfangssignals ermöglicht. Das Empfangssignal wird von einem rauscharmen Verstärker verstärkt, bevor es der Signalprozessorschaltung zugeführt wird.
  • Andererseits verläuft das Sendesignal durch das Bandpassfilter, wodurch hiervon Rauschen entfernt wird, wobei das Bandpassfilter den Durchgang der Sendesignale in einem vorbestimmten Sendedurchlassband ermöglicht. Das resultierende Signal wird an die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung gesendet. Die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung führt an dem Sen designal eine Leistungsverstärkung durch, bevor das Signal dem sendenden Filter zugeführt wird.
  • Es ist übliche Praxis, das sendende und das empfangende Filter, die Anpassungsschaltung, die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung, das Bandpassfilter und dgl. als diskrete Komponenten bzw. Bauteile herzustellen, die diskret an einer Oberseite des Substrates montiert werden.
  • Unglücklicherweise ist es so, dass die Vorrichtung größer und teurer ist, wenn die einzelnen speziellen Komponenten diskret an dem Substrat montiert werden.
  • Demzufolge ist eine Notwendigkeit aufgekommen, den gesamten Körper des Hochfrequenzmoduls hinsichtlich der Größe zu verringern ("downsizing"), und zwar durch Miniaturisieren/Integrieren so vieler miniaturisierbarer Schaltungsabschnitte wie möglich.
    •
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Hochfrequenzmodul anzugeben, das ein Verringern der Größe des gesamten Körpers des Hochfrequenzmoduls erzielen kann, indem eine Übertragungsleitung, ein Induktor und ein Kondensator, als Komponenten der Anpassungsschaltung, an einer internen Schicht eines mehrschichtigen Substrates gebildet werden, sowie eine Kommunikationsvorrichtung anzugeben, die ein solches Hochfrequenzmodul beinhaltet.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung weist auf: ein sendendes Filter und ein empfangendes Filter, die mit einen Antennenanschluss verbunden sind, und zwar direkt oder über eine Multiplexerschaltung, und betriebsbereit, zwischen einem Sendesystem und einem Empfangssystem umzuschalten; eine Anpassungsschaltung, die in eine Eingangsseite des empfangenden Filters eingefügt ist; und eine Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung, die mit dem sendenden Filter verbunden ist, zum Verstärken eines Sendesignals in einem vorbestimmten Sendedurchlassband, wobei die Filter, die Anpassungsschaltung und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung an einem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein passives Bauteil, das einen Teil der Anpassungsschaltung bildet, an einer dielektrischen Schicht im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  • Gemäß der obigen Struktur wird die Anpassungsschaltung zwischen den Antennenanschluss oder einen Ausgangsanschluss der Multiplexerschaltung und einen Eingangsanschluss des empfangenden Filters eingefügt, wodurch eine Signalphase optimiert oder eine Impedanzanpassung erzielt wird. Bei dieser Struktur ist das passive Bauteil, das einen Teil der Anpassungsschaltung bildet, an der dielektrischen Schicht im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet. Demzufolge ist das mehrschichtige Substrat mit einer Oberfläche versehen, um das sendende Filter und das empfangende Filter und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung zu montieren, derart, dass die Größe des gesamten Körpers des Hochfrequenzmoduls verringert werden kann.
  • Die Anpassungsschaltung wird zwischen den Eingangsanschluss des empfangenden Filters und den Ausgangsanschluss des sendenden Filters eingefügt.
  • Die Anpassungsschaltung weist normalerweise eine Übertragungsleitung auf, die an der dielektrischen Schicht im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  • Ferner kann die Anpassungsschaltung ein Induktorbauteil und/oder ein Kondensatorbauteil aufweisen, das an der dielektrischen Schicht im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet ist, kann ferner eine Chip-Komponente des Induktorbauteils und/oder des Kondensatorbauteils aufweisen, wobei die Chip-Komponente an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates angeordnet ist.
  • Das sendende Filter und/oder das empfangende Filter können vorzugsweise ein SAW-Filter aufweisen.
  • Wenn das SAW-Filter einen nackten bzw. ungehäusten Chip aufweist, kann das SAW-Filter im Flip-Chip-Verfahren an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates vorgesehen werden, und zwar mittels Höckern ("bumps"), und zwar im Gegensatz zu dem Hochfrequenzmodul, das durch verpackte bzw. gepackte bzw. im Gehäuse gepackte Komponenten gebildet ist. Dies führt zu einer verringerten Anzahl von Montageschritten, wobei ein kompaktes Hochfrequenzmodul als Ganzes vorgesehen werden kann.
  • Ein besonderer Modus der Flip-Chip-Montage erfolgt folgendermaßen. Eine Hauptoberfläche des nackten Chips ist mit IDT-Elektroden, Eingangs/Ausgangselektroden der IDT-Elektroden und einer Masseelektrode ausgebildet, die die IDT-Elektroden umgibt. Die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden sind mit Elektroden bond-verbunden, die an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates ausgebildet sind, und zwar in einer Beziehung Stirnseite zu Stirnseite, und an einem SAW-Ausbreitungsabschnitt der IDT-Elektroden wird ein abgedichteter bzw. versiegelter Raum gebildet. Eine solche Struktur kann den SAW-Ausbreitungsabschnitt des SAW-Filters in einem abgedichteten Zustand erhalten.
  • Wenn das mehrschichtige Substrat mit einem Hohlraum gebildet ist, in dem der nackte Chip des SAW-Filters im Flip-Chip-Verfahren montiert wird, ist eine kleinere Montageoberfläche notwendig, da viele nackte Chips montiert werden können, und zwar insbesondere vertikal angeordnet. Demzufolge kann die Größe des Hochfrequenzmoduls weiter verringert werden. Eine weitere Größenreduktion des Hochfrequenzmoduls kann auch erzielt werden durch Montieren des nackten Chips an einer Rückseite des mehrschichtigen Substrates.
  • Das sendende SAW-Filter und das empfangende SAW-Filter können an einem einzelnen piezoelektrischen Substrat gebildet sein, um so einen einzelnen nackten Chip zu bilden. Ferner kann der nackte Chip an einer Oberfläche eines Substrates (s. "54" in 14) vorgesehen werden, um ein SAW-Paket bzw. ein SAW-Gehäuse zu bilden.
  • Gemäß der obigen Struktur kann das SAW-Paket selbst dünner ausgebildet werden, indem die Anpassungsschaltung in dem mehrschichtigen Substrat gebildet wird, wobei die Anpassungsschaltung herkömmlicherweise in dem SAW-Paket enthalten bzw. aufge nommen ist. Demzufolge kann die Höhe des Hochfrequenzmoduls insgesamt verringert werden. Zusätzlich können Variationen der Filtercharakteristika der zwei Filter verringert werden, indem das sendende Filter und das empfangende Filter an dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet werden.
  • Wenn das sendende SAW-Filter und das empfangende SAW-Filter an dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet werden, können das Tx-Filter und das Rx-Filter an einer unterlegenen Isolationscharakteristik dazwischen leiden, obgleich das Tx-Filter und das Rx-Filter, die auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet sind, einen Vorteil hinsichtlich der Größenreduktion erzielen. Andererseits wird dem Tx-Filter aus der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung hohe Leistung zugeführt, so dass das Tx-Filter selbst Wärme erzeugt. Die Wärme wird auch direkt auf das Rx-Filter übertragen, und demzufolge kann die erhöhte Temperatur hiervon manchmal die Frequenzcharakteristik des Rx-Filters verändern.
  • Demzufolge kann das sendende SAW-Filter einen nackten Chip bilden, der an einem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, wohingegen das empfangende SAW-Filter einen nackten Chip bilden kann, der an einem anderen piezoelektrischen Substrat gebildet ist.
  • Ferner kann der nackte Chip, der das sendende SAW-Filter aufweist, an dem Substrat vorgesehen werden, wodurch ein SAW-Sendepaket gebildet wird, wohingegen der nackte Chip, der das empfangende SAW-Filter enthält, an dem Substrat vorgesehen werden kann, wodurch ein SAW-Empfangspaket gebildet wird.
  • Durch Unterteilen des SAW-Filters in das Tx-Filter und das Rx-Filter kann die Isolationscharakteristik zwischen diesen verbessert werden. Da die von dem Tx-Filter erzeugte Wärme weniger auf das Rx-Filter übertragen wird, kann das Rx-Filter verlässlichere Filtercharakteristika erhalten.
  • Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung hat ein Hochfrequenzmodul eine Struktur, bei der die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden, die an der Hauptoberfläche des nackten Chips ausgebildet sind, der das SAW-Filter bildet, mit den Elektroden bond-verbunden sind, die an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates gebildet sind, und zwar in einer Relation Stirnseite zu Stirnseite, und wobei die Komponenten, die an dem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, mit einem Gussharz ("mold resin") in einem Zustand abgedichtet bzw. versiegelt sind, bei dem der abgedichtete Raum an dem SAW-Ausbreitungsabschnitt der IDT-Elektroden gebildet ist.
  • Gemäß dem Hochfrequenzmodul der Erfindung ist der SAW-Filterchip mit dem Gussharz abgedichtet, das eine vorbestimmte Eigenschaft aufweist, und zwar gebondet an das mehrschichtige Substrat mit der Stirnseite nach unten. Für den Fall, dass das Hochfrequenzmodul sekundär bzw. in einem zweiten Schritt an einer Hauptleiterplatte ("mother board") vorgesehen wird, oder bei dem eine andere elektronische Komponente nach dem Montieren des SAW-Filterchips durch Löten montiert wird, zeigt das Gussharz eine geringe Steifigkeit bei einem Temperaturzustand während der Lötmontage, so dass ein Druck des geschmolzenen/expandierten Lötmittels an den Verbindungsstellen der Eingangs/Ausgangselektroden und der Masseelektrode, die wieder aufgeschmolzen sind, sich zerstreuen kann, und zwar nicht le diglich in Richtung hin zu dem abgedichteten Raum, sondern auch in Richtung hin zu dem Gussharz. Dies verhindert, dass das Lötmittel in den abgedichteten Raum hineinfließt, so dass das Harz zu der Leistungsfähigkeit der hermetischen Abdichtung beiträgt. Ferner kann das Auftreten von Kurzschlüssen oder Brüchen vermieden werden.
  • Das Gussharz kann vorzugsweise ein wärmeaushärtendes Harz sein, mit Eigenschaften, die aufweisen: ein Elastizitätsmodul von 4 bis 8 GPa bei Raumtemperaturen, ein Elastizitätsmodul von 0,2 bis 0,5 GPa bei 220°C und einen Glasübergangspunkt von 100 bis 150°C.
  • Es ist auch bevorzugt, wenn das Modulsubstrat einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 8 bis 18 × 10–6/°C aufweist, und zwar bei 25 bis 400°C. Es ist ferner bevorzugt, wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient des wärmeaushärtenden Harzes bei niedrigeren Temperaturen als dem Glasübergangspunkt in dem Bereich von 25 bis 80 × 10–6/°C liegt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Hochfrequenzmodul ein Sendeleistungsverstärkerbauteil und ein SAW-Filter auf, das an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenzcharakteristik des SAW-Filters auf ein höheres Niveau als ein erforderlicher Konstruktionswert eingestellt wird, und zwar gemäß einem abgeschätzten Temperaturanstieg des SAW-Filters, der Wärme zugeordnet ist, die von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil erzeugt wird.
  • Da erforderlich ist, dass der Betrieb des Hochfrequenzmoduls in einem bestimmten Temperaturbereich gewährleistet ist, muss auch das SAW-Filter seinen Betrieb gewährleistet haben, und zwar bei den gleichen Temperaturbedingungen.
  • Während des Betriebs der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung in einer Umgebung mit einer oberen Grenze T des zuvor genannten Temperaturbereiches wird die tatsächliche Temperatur des SAW-Filters weiter erhöht, und zwar auf Grund der Wärme, die von dem Leistungsverstärkungsbauteil erzeugt wird. Es wird angenommen, dass der Betrag bzw. das Maß des Temperaturanstiegs gegeben ist durch ΔT. Demzufolge ist erforderlich, dass die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters auf der Grundlage des Temperaturanstiegs konstruiert bzw. ausgelegt wird.
  • Wenn k(ppm/°C) einen Temperaturkoeffizienten des SAW-Filters darstellt, lässt sich eine Frequenzänderungsrate Δf/f(ppm), die dem Maß der Temperaturänderung ΔT(°C) zugeordnet ist, aus dem folgenden Ausdruck erhalten: Δf/f = k·ΔT (1)
  • Der Temperaturkoeffizient k des SAW-Filters nimmt generell einen negativen Wert ein.
  • Demzufolge ist die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters zuvor derart konstruiert, dass sie höher ist als ein erforderlicher Konstruktionswert, und zwar um Δf/f, wie oben beschrieben. Dies gewährleistet, dass die Hochfrequenz-Verstärkerschaltung in dem bestimmten Temperaturbereich positiv arbeiten kann.
  • Durch Einstellen der Frequenzcharakteristik des SAW-Filters auf der Grundlage des abgeschätzten Temperaturanstiegs kann die Leistungsfähigkeit der arbeitenden Hochfrequenz-Verstärkerschaltung einschließlich des Sendeleistungsverstärkerbauteils innerhalb des erforderlichen Temperaturbereiches gewährleistet werden, ohne die Anordnung des SAW-Filters besonders zu ändern.
  • Für einen Fall, bei dem das SAW-Filter ein Bandpassfilter ist, kann das höhere Ende des Durchlassbandes auf ein höheres Niveau als der erforderliche Konstruktionswert eingestellt werden. Es ist nicht notwendig, das konstruierte untere Ende des Durchlassbandes zu ändern, da die Frequenzcharakteristik trotz des Temperaturanstiegs hin zu der Niederfrequenzseite (einer sicheren Seite) verschoben wird.
  • Für den Fall, dass das SAW-Filter ein Bandstopfilter ist, kann das höhere Ende des Sperr- bzw. Stopbandes auf ein höheres Niveau als der erforderliche Konstruktionswert eingestellt werden. Es ist nicht notwendig, das konstruierte untere Ende des Stopbandes zu verändern, da die Frequenzcharakteristik trotz des Temperaturanstiegs hin zu der Niederfrequenzseite (der sicheren Seite) verschoben wird.
  • Der Temperaturanstieg des SAW-Filters, der der Wärme zugeordnet ist bzw. der mit der Wärme einhergeht, die von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil erzeugt wird, lässt sich leicht aus einer Distanz von bzw. zu dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abschätzen.
  • Für den Fall, dass eine Vielzahl von SAW-Filtern an dem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, kann der Temperaturanstieg eines jeden SAW-Filters, der der erzeugten Wärme zugeordnet ist, gemäß der jeweiligen Distanz von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abgeschätzt werden.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Kommunikationsvorrichtung, wie ein mobiles Telefon, das darin das oben beschriebene Hochfrequenzmodul beinhaltet. Durch Aufnehmen des Hochfrequenzmoduls ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, die Frequenzcharakteristik des Hochfrequenzmoduls leicht beizubehalten. Zusätzlich kann die Vorrichtung eine Reduktion hinsichtlich ihrer Größe und ihres Gewichtes erzielen.
    •
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung zeigt, die ein Hochfrequenzmodul 100 eines Dualband-CDMA-Systems aufweist;
  • 2 ist eine Draufsicht, die den gesamten Körper des Hochfrequenzmoduls 100 zeigt, das an einem mehrschichtigen Substrat 23 montiert ist;
  • 3(a) ist eine Schnittansicht des Hochfrequenzmoduls 100, montiert an dem mehrschichtigen Substrat 23;
  • 3(b) ist eine perspektivische Ansicht eines inneren Abschnittes bzw. des Inneren des mehrschichtigen Substrates 23 und dient zum Zeigen von Koppelleitungen von Richtungskopplern 5, 6;
  • 4(a) ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Anpassungsschaltung zeigt, die eine Übertragungsleitung 31 aufweist, die in eine Vorstufe eines empfangenden SAW-Filters 4b, 3b eingefügt ist;
  • 4(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration der Anpassungsschaltung zeigt, und zwar in einem in individuelle dielektrische Schichten auseinandergenommenen Zustand;
  • 5(a) ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Anpassungsschaltung vom T-Typ zeigt, wobei Kondensatoren 35, 36 seriell eingefügt sind, während eine Übertragungsleitung 37 als ein Induktor parallel zwischen die Kondensatoren und Masse eingefügt ist;
  • 5(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die jeweilige Konfigurationen der Kondensatoren 35, 36 und der Übertragungsleitung 37 zeigt, und zwar in einem Zustand auseinandergenommen in individuelle dielektrische Schichten;
  • 6(a) ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Anpassungsschaltung zeigt, die sich lediglich auf einen Induktor 38 verlässt, der zum Zwecke der Anpassung parallel an Masse angeschlossen ist;
  • 6(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Konfiguration der Übertragungsleitung 38 zeigt, und zwar auseinandergenommen in individuelle dielektrische Schichten;
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie ein SAW-Filterchip 41 direkt an dem mehrschichtigen Substrat 23 Flip-Chip-montiert wird;
  • 8(a) ist eine schematische Schnittansicht, die einen Montagemodus bzw. eine Montageart des SAW-Filterchips gemäß der Erfindung zeigt;
  • 8(b) ist eine Draufsicht, die ein Oberflächenmuster des SAW-Filterchips zeigt;
  • 8(c) ist ein Diagramm eines Oberflächenmusters eines Modulsubstrates;
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 Flip-Chip-montiert werden;
  • 10 ist eine Schnittansicht, die das mehrschichtige Substrat 23 zeigt, das darin ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter enthält, die einen LC-Duplexer 2 bilden;
  • 11 ist eine Schnittansicht, die das mehrschichtige Substrat 23 zeigt, und zwar gebildet an seiner Oberfläche mit einem Hohlraum 47, der darin einen SAW-Filterchip 41a aufnimmt, an dem ein weiterer SAW-Filterchip 41b Flip-Chip-montiert ist;
  • 12 ist eine Schnittansicht, die das mehrschichtige Substrat 23 zeigt, und zwar gebildet an seiner Rückseite mit einem Hohlraum 48, der darin den SAW-Filterchip 41a aufnimmt, an dem ein weiterer SAW-Filterchip 41b Flip-Chip-montiert ist;
  • 13 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 101 zur Darstellung einer Konfiguration einer Anpassungsschaltung;
  • 14 ist eine Schnittansicht des Hochfrequenzmoduls;
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls zeigt;
  • 16 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 103, das SAW-Filterpakete 40, 40' entsprechend zwei Bändern aufweist;
  • 17 ist eine Schnittansicht, die das obige Hochfrequenzmodul 103 zeigt;
  • 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des obigen Hochfrequenzmoduls 103 zeigt;
  • 19 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem eine Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 und ein Bandpassfilter 9 an dem mehrschichtigen Substrat montiert sind, und zwar zusammen mit dem SAW-Filterpaket;
  • 20 ist eine Schnittansicht, die ein Gussharz M zeigt, das auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrates 23 angeordnet ist, und zwar zum Bedecken der montierten Komponenten;
  • 21 ist eine schematische Draufsicht, die ein Hochfrequenzmodul 105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung zeigt, wobei ein Tx-Filter und ein Rx-Filter separat voneinander gebildet sind;
  • 22 ist eine Schnittansicht, die das obige Hochfrequenzmodul 105 zeigt;
  • 23 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des obigen Hochfrequenzmoduls 105 zeigt;
  • 24 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 106, bei dem ein SAW-Filterchip direkt an dem Substrat montiert ist;
  • 25 ist eine Schnittansicht, die das obige Hochfrequenzmodul 106 zeigt;
  • 26 ist eine schematische Schnittansicht, die ein Hochfrequenzmodul 107 zeigt, das den LC-Duplexer 2 besitzt, der in dem mehrschichtigen Substrat 23 enthalten ist;
  • 27 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des obigen Hochfrequenzmoduls 107 zeigt;
  • 28 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls 108 entsprechend zwei Bändern zeigt;
  • 29 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 108 zeigt;
  • 30 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls 109 zeigt, das den LC-Duplexer 2 aufweist, der in dem mehrschichtigen Substrat enthalten ist;
  • 31 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem das SAW-Bandpassfilter 9 an dem Hochfrequenzmodul montiert ist, das die Konfiguration der 22 hat;
  • 32 ist eine Schnittansicht, die das Gussharz M zeigt, das auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrates angeordnet ist, zum Bedecken der montierten Komponenten;
  • 33(a) ist eine Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul, an dem eine Hochfrequenz-Verstärkerschaltung und ein SAW-Filter montiert sind;
  • 33(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X in 33(a);
  • 34 ist eine Schnittansicht, die eine Temperaturverteilung an einem dielektrischen Substrat zeigt, und zwar für einen Fall, bei dem ein Hochfrequenzmodul an einer Hauptleiterplatte montiert ist;
  • 35 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Temperatur und der Distanz von einem Leistungsverstärkerbauteil zeigt, wobei die Temperatur an einer oberen Oberfläche eines dielektrischen Substrates eines Hochfrequenzmoduls abgenommen wird, das montiert an einer Hauptleiterplatte betrieben wird, die in einem Gehäuse eines portablen Funkanschlussgerätes aufgenommen ist;
  • 36 ist eine graphische Darstellung einer Frequenzcharakteristik eines SAW-Filters, und zwar zum Erläutern eines beispielhaften Designs bzw. einer beispielhaften Konstruktion eines Durchlassbandes des SAW-Filters;
  • 37 ist eine graphische Darstellung einer Frequenzcharakteristik eines SAW-Filters zum Erläutern einer beispielhaften Konstruktion eines Stopbandes des SAW-Filters;
  • 38 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Frequenz-Temperatur-Charakteristik eines SAW-Filters zeigt;
  • 39 ist ein Diagramm, das eine Differenz einer Frequenzcharakteristik eines SAW-Filters zwischen einer Betriebszeit eines Sendeleistungsverstärkers (Wärmeerzeugungszeit) und dessen Nicht-Betriebszeit (Zeit keiner Wärmeerzeugung) zeigt;
  • 40 ist eine schematische Schnittansicht einer Konfiguration eines herkömmlichen Hochfrequenzmoduls, an dem ein SAW-Filterpaket 40 montiert ist; und
  • 41 ist eine schematische Schnittansicht, die eine Konfiguration eines herkömmlichen Hochfrequenzmoduls zeigt, an dem SAW-Filterpakete 40a, 40b montiert sind.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung eines Dualband-Systems zeigt, die in einer Vorrichtung zur mobilen Kommunikation verwendet wird.
  • Die Vorrichtung des Dualband-Systems weist zwei Sende/Empfangssysteme, die Frequenzbänder eines 800 MHz-Bandes für das zelluläre System und eines 1,9 GHz-Bandes für das PCS-System (Personal Communication Services, persönliche Kommunikationsdienstleistungen) besitzen, und ein Empfangssystem auf, das ein GPS-Empfangsband mit 1,5 GHz besitzt, das die Verwendung einer Navigations- bzw. Positionierungsfunktion gestattet, und zwar auf der Grundlage des GPS (Global Positioning System).
  • In 1 bezeichnet "ANT" eine Antenne, "2" einen LC-Duplexer, der ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter zum Trennen von Frequenzbändern aufweist; "3a" ein akustisches Oberflächenwellenfilter (SAW-Filter, Surface Acoustic Wave) zum Trennen des Sendesystems mit dem 1,9 GHz-Band; "3b" stellt ein SAW-Filter zum Trennen des Empfangssystems mit dem oben genannten Band dar; "4a" stellt ein SAW-Filter zum Trennen des Sendesystems mit dem 800 MHz-Band dar; und "4b" stellt ein SAW-Filter zum Trennen des Empfangssystems mit dem oben genannten Band dar.
  • Bei "12" ist ein SAW-Filter gezeigt, das den Durchgang eines GPS-Signals erlaubt, das von dem LC-Duplexer 2 angelegt wird. "3c" und "4c" stellen jeweils eine Anpassungsschaltung zum Drehen der Phase eines Empfangssignals dar.
  • Ein zelluläres Sendesignal, das von einer Sendesignalprozessorschaltung 17 ausgegeben wird, verläuft durch ein Bandpassfilter 9, um hieraus Rauschen zu eliminieren, und wird dann an eine Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 gesendet. Andererseits verläuft ein PCS-Sendesignal, das von der Sendesignalprozessorschaltung 17 ausgegeben wird, durch ein Band passfilter 10, um Rauschen aus dem Signal zu eliminieren, und wird dann an eine Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 8 gesendet.
  • Die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltungen 7, 8 werden bei Frequenzen im 800 MHz-Band bzw. im 1,9 GHz-Band betrieben, um die Sendeleistungen zu verstärken. Die so verstärkten Sendesignale verlaufen durch jeweilige Richtungskoppler 5, 6, um den jeweiligen SAW-Filtern 4a, 3a eingegeben zu werden.
  • Die Richtungskoppler 5, 6 besitzen eine Funktion, einen Pegel des Ausgangssignals von der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7, 8 zu überwachen. Ein Monitorsignal von dem Koppler wird in eine Detektorschaltung 11 eingegeben. Auf der Grundlage des Monitorsignals wird eine selbsttätige bzw. Auto-Leistungssteuerung der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung bereitgestellt. Nebenbei gesagt, ist es möglich, ein alternatives Verfahren anzuwenden, wobei die Richtungskoppler 5, 6 weggelassen werden und das Monitorsignal aus einem Teil einer Übertragungsleitung extrahiert wird, die eine nachstehend zu beschreibende Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltung bildet.
  • Andererseits beinhaltet das Empfangssystem rauscharme Verstärker 14, 13 zum Verstärken der Empfangssignale, die von den SAW-Filtern 4b, 3b abgetrennt sind; und Bandpassfilter 16, 15 zum Eliminieren von Rauschen aus den Empfangssignalen. Die Empfangssignale, die durch die Bandpassfilter 15 hindurchgeleitet werden, werden zu einer Empfangssignalprozessorschaltung 18 gesendet, wo die Signale verarbeitet werden. Ferner wird auch das GPS-Signal, das von dem GPS-SAW-Filter 12 abgetrennt ist, mittels der Empfangssignalprozessorschaltung 18 verarbeitet.
  • Obgleich die Konfiguration des SAW-Filterbauteils nicht hierauf beschränkt ist, erfolgt eine bevorzugte Konfiguration derart, dass kammartige IDT-Elektroden (Inter Digital Transducer) auf einem Substrat gebildet werden, das ein piezoelektrisches Monokristall aufweist, wie ein LiTaO3-Kristall, ein LiNbO3-Kristall und ein LiB4O7-Kristall.
  • Die Konfiguration der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltungen 7, 8 ist ebenfalls nicht beschränkt. In dem Interesse, die Größenreduktion und die vergrößerte Effizienz zu erzielen, kann die Schaltung vorzugsweise ein Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil aufweisen, wie einen GaAs-Transistor mit einer GaAsHBT-Struktur (Gallium Arsenide Heterojunction Bipolar Transistor) oder einer P-HEMT-Struktur, einen Siliziumtransistor oder einen Germaniumtransistor. Das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil ist an seinem Ausgangsanschluss mit einer Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltung versehen, wobei die Anpassungsschaltung dafür verantwortlich ist, eine Ausgangsimpedanz des Leistungsverstärkungshalbleiterbauteils zu wandeln. Die Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltung weist eine Übertragungsleitung und dgl. auf.
  • Hinsichtlich einer Reduktion der Größe und des Gewichtes der Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung der oben genannten Konfiguration gibt es eine starke Nachfrage. Unter Berücksichtigung einer solchen Nachfrage ist die Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung in modulen bzw. Einheiten konstruiert bzw. designt, die gestatten, dass sich die gewünschten Charakteristika erzielen lassen.
  • Wie es durch eine fette Linie 22 in 1 dargestellt ist, beinhalten die Schaltungen eines Multiplexersystems den LC-Duplexer 2, die SAW-Filter 3a, 3b, 4a, 4b, die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltungen 7, 8, die Richtungskoppler 5, 6 und dgl.; und die Schaltungen des Sendesystems bilden ein einzelnen Hochfrequenzmodul 100, das auf einem einzelnen Substrat gebildet ist.
  • Es ist auch möglich, ein Montageverfahren anzuwenden, wobei das Hochfrequenzmodul 100 in zwei Hochfrequenzmodule unterteilt ist, die ein Modul mit dem 800 MHz-Band und ein Modul mit dem 1,9 GHz-Band aufweisen. Zusätzlich können die rauscharmen Verstärker 13, 14 und die Empfangsbandpassfilter 15, 16 miteinander kombiniert werden, um ein Modul zu bilden.
  • Im Folgenden wird ein Bauteillayout des einzelnen Hochfrequenzmoduls 100 beschrieben, das das 800 MHz-Band und das 1,9 GHz-Band aufweist.
  • 2 zeigt das Hochfrequenzmodul 100 in der Draufsicht, wobei 3(a) eine Schnittansicht hiervon zeigt. Das Hochfrequenzmodul 100 weist eine mehrschichtige Substratstruktur auf, die gebildet ist durch Laminieren von 9 dielektrischen Schichten, die die gleiche Größe und Form besitzen. "39" stellt eine Masseschicht dar, die als die unterste Schicht angeordnet ist. Es ist anzumerken, dass die Anzahl der dielektrischen Schichten nicht auf "9" beschränkt ist. Tatsächlich kann eine sehr viel größere Zahl von Schichten laminiert werden. Die Dicke von jeder dielektrischen Schicht, die das mehrschichtige Substrat 23 bilden, ist auf einen Bereich von 50 bis 300 μm definiert.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, sind auf eine Oberflächenschicht des mehrschichtigen Substrates 23 oberflächenmontierte Komponenten wie ein Chip-Kondensator und ein Chip-Induktor gelötet. Ferner sind an der Oberflächenschicht die SAW-Bandpassfilter 9, 10, das GPS-SAW-Filter 12, die Detektorschaltung 11, die SAW-Filter 3a, 4a, 3b, 4b und die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 montiert, die jeweils einen Teil der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltungen 7, 8 bilden. Diese Komponenten sind mit Leitermustern an der dielektrischen Schicht mittels Lötmittel bzw. Lot verbunden.
  • Die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 sind mit dem Leitermuster auf dem mehrschichtigen Substrat 23 durch Drahtbonden verbunden. Um die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 herum sind Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltungen 26, 27 angeordnet, die jeweils auch einen Teil der Hochfrequenzleistungsverstärkerschaltungen 7, 8 bilden. Die Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltung weist eine Chip-Komponente und ein Leitermuster auf.
  • Es ist anzumerken, dass die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25, die Leistungsverstärkungs-Anpassungsschaltungen 26, 27 und dgl. an der Rückseite des mehrschichtigen Substrates oder darin montiert sein können. Die Struktur, bei der die obigen Komponenten an der Rückseite des mehrschichtigen Substrates oder darin montiert sind, wird vorliegend später in Bezug auf die 11 oder 12 beschrieben.
  • Wie es in 3(a) gezeigt ist, sind die Anpassungsschaltungen 3c, 4c und die Richtungskoppler 5, 6 in inneren dielektrischen Schichten des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet.
  • Ferner sind ein Koppelkondensator 28 zur Gleichstromabsperrung bzw. -verringerung ("DC-cut") zur Verbindung zwischen den Leistungsverstärkungshalbleiterbauteilen 24, 25 und den SAW-Bandpassfiltern 9, 10, und ein Kondensator 29 zur Verbindung zwischen den SAW-Bandpassfiltern 9, 10 und der Masse gleichfalls in dem mehrschichtigen Substrat gebildet.
  • Diese Bauteile (nachstehend als "innere Bauteile" bezeichnet), die in den inneren dielektrischen Schichten des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet sind, weisen individuellerweise eine Übertragungsleitung, eine Koppelleitung, einen verteilten Kondensator, einen Widerstand und dgl. auf, die in den dielektrischen Schichten gebildet sind. In 3(b), bei der es sich um eine perspektivische Ansicht des Inneren des mehrschichtigen Substrates 23 handelt, zum Zeigen von Koppelleitungen der Richtungskoppler 5, 6, sind beispielsweise die Koppelleitungen individuell an zwei dielektrischen Schichten 23a, 23b in gestapelter bzw. übereinander angeordneter Relation zueinander gebildet.
  • Jede der dielektrischen Schichten ist vertikal mit einem Durchgangsloch ausgebildet, das sich durch mehrere Schichten hindurch erstreckt, und zwar zum Zwecke einer vertikalen Verbindung der Schaltungen. Insbesondere ist bei "50" in 3(a) eine thermische Durchkontaktierung dargestellt, die sich vertikal durch die dielektrischen Schichten hindurch erstreckt, und zwar zum Zwecke des Abgebens bzw. Freigebens von Wärme, die von den Leistungsverstärkungshalbleiterbauteilen 24, 25 erzeugt wird, an die Masseschicht 39.
  • Verwendbare dielektrische Schichten lassen sich beispielsweise wie folgt herstellen. Ein Leitermuster wird an einem organischen dielektrischen Substrat wie Glasepoxyharz gebildet, und zwar unter Verwendung eines leitenden Materials wie einer Kupferfolie. Die resultierenden organischen dielektrischen Schichten werden laminiert und anschließend thermisch ausgehärtet. Bei einem alternativen Verfahren werden anorganische dielektrische Schichten wie solche aus Keramikmaterial, mit verschiedenen Leitermustern gebildet und werden gleichzeitig laminiert und gesintert.
  • Die Verwendung des Keramikmaterials liefert insbesondere eine dünnere dielektrische Schicht, da das keramische dielektrische Material normalerweise eine dielektrische Konstante bzw. Dielektrizitätskonstante von 7 bis 25 aufweist, die höher ist als jene des Harzsubstrates. Demzufolge können die Schaltungsbauteile, die in den dielektrischen Schichten aufgenommen sind, verkleinert werden, und zusätzlich hierzu kann eine Distanz zwischen den Bauteilen gleichfalls verringert werden.
  • Es ist insbesondere bevorzugt, ein Keramikmaterial wie eine Glaskeramik zu verwenden, die bei niedrigen Temperaturen gesintert werden kann. Dies liegt daran, da solch ein keramisches Material zulässt, dass die leitenden Muster bzw. Leitermuster aus Kupfer, Silber oder dgl. mit einem niedrigen Widerstandswert gebildet werden können, wobei diese Metalle niedrige Schmelzpunkte besitzen. Ein Durchgangslochleiter kann gebildet werden, indem ein Metall an einer inneren Oberfläche eines Durchgangsloches platiert wird, das sich durch die dielektrischen Schichten hindurch erstreckt, oder indem eine leitende Paste in das Durchgangsloch eingefüllt wird.
  • Die Bauteile und Komponenten, die auf der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet werden, werden mit einem Dichtharz bzw. Versiegelungsharz abgedichtet bzw. versiegelt, wodurch das Hochfrequenzmodul vervollständigt wird. Das Hochfrequenzmodul mit einer derartigen Struktur lässt sich in ein kompaktes portables elektronisches Gerät wie ein mobiles Telefon einbauen.
  • Im Folgenden werden einzelne Beispiele der Anpassungsschaltungen 3c, 4c und ihrer Strukturen in dem mehrschichtigen Substrat beschrieben.
  • 4(a) stellt eine beispielhafte Schaltung der Anpassungsschaltungen 4c, 3c dar. Die Anpassungsschaltung 4c, 3c weist eine Übertragungsleitung 31 auf, die in eine Vorstufe ("fore stage") der empfangenden SAW-Filter 4b, 3b eingefügt ist. Die Phase des Empfangssignals wird mittels einer derartigen Übertragungsleitung 31 um einen vorbestimmten Winkel gedreht.
  • 4(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht der individuellen, auseinandergenommenen dielektrischen Schichten, die mit der Übertragungsleitung 31 gebildet sind. Ein Antennenanschluss P1, der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, und ein Anschluss P2, der mit dem rauscharmen Verstärker 13 oder 14 verbunden ist, sind an der untersten dielektrischen Schicht gebildet und sind mit den oberen dielektrischen Schichten über die Durchgangslöcher (gezeigt durch durchgezogene Knoten bzw. Punkte in der Figur) verbunden. Eine mittlere dielektrische Schicht 33 ist mit einem mäanderförmigen Leitermuster ausgebildet, wobei ein Ende hiervon mit dem Antennenanschluss P1 ver bunden ist. Dieses Leitermuster definiert die Übertragungsleitung 31. Das andere Ende des Leitermusters erstreckt sich ferner nach oben zu der nächsten oberen Schicht, und zwar durch das Durchgangsloch hindurch, und wird dann abgebogen, zum Zwecke einer Verbindung mit einem Eingangsanschluss der SAW-Filter 4b, 3b an der obersten dielektrischen Schicht. Der andere Anschluss P2 wird durch die dielektrischen Schichten hindurch verlängert, um mit einem Ausgangsanschluss der SAW-Filter 4b, 3b verbunden zu werden. "39a" stellt eine Masseleitung dar.
  • 5(a) stellt eine weitere beispielhafte Schaltung der Anpassungsschaltungen 4c, 3c dar. Die Anpassungsschaltung 4c, 3c weist eine Anpassungsschaltung vom T-Typ auf, wobei die Kondensatoren 35, 36 seriell eingefügt sind, während eine Übertragungsleitung 37 als ein Induktor parallel zwischen den Kondensatoren und der Masse eingefügt ist. Eine derartige LC-Schaltung ist dazu ausgelegt, den Phasenwinkel des Signals zu optimieren.
  • 5(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht der individuellen, auseinandergenommenen dielektrischen Schichten, die gebildet sind mit den Kondensatoren 35, 36 und der Übertragungsleitung 37. Der Antennenanschluss P1, der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, und der Anschluss P2, der mit dem rauscharmen Verstärker 13 oder 14 verbunden ist, sind an der untersten dielektrischen Schicht gebildet. Diese Anschlüsse sind mit den oberen dielektrischen Schichten über die Durchgangslöcher (gezeigt durch die festen bzw. durchgehenden Punkte in der Figur) verbunden. Eine mittlere dielektrische Schicht 32 ist mit einem mäanderförmigen Leitermuster (das die Übertragungsleitung 37 definiert) ausgebildet, wobei ein Ende hiervon mit Masse verbunden ist. Das andere Ende des Leitermusters erstreckt sich weiter nach oben zu der nächsten oberen dielektrischen Schicht 33, und zwar durch das Durchgangsloch hindurch, so dass es mit einem der Leiter verbunden wird, die den Kondensator 35 definieren. Die nächste obere dielektrische Schicht 34 ist mit dem anderen, den Kondensator 35 definierenden Leiter ausgebildet. Der eine Leiter ist mit dem anderen Leiter über die dielektrische Schicht 34 kombiniert, so dass eine Kapazität gebildet wird. Der andere Leiter ist mit dem Antennenanschluss P1 verbunden, und zwar mittels des Durchgangslochleiters, der sich durch die unteren Schichten hindurch erstreckt, und ist gleichfalls mit einem Anschluss der SAW-Filter 3a, 4a verbunden.
  • Zum anderen ist die dielektrische Schicht 33 mit einem der Leiter ausgebildet, die den Kondensator 36 definiert. Der eine Leiter ist mit dem einen, zuvor erwähnten Leiter 35 verbunden. An dem einen Leiter 36 ist der andere Leiter gebildet, der damit über die dielektrische Schicht 34 kombiniert ist, um den Kondensator 36 zu definieren. Der eine Leiter wird mit dem anderen Leiter kombiniert, und zwar über die dielektrische Schicht 34, um eine Kapazität des Kondensators 36 zu bilden. Der andere Leiter des Kondensators 35 ist mit einem Anschluss der SAW-Filter 4b, 3b verbunden, und zwar mittels des Durchgangslochleiters. Der andere Anschluss der SAW-Filter 4b, 3b ist mit dem Anschluss P2 verbunden.
  • 6(a) stellt eine weitere beispielhafte Schaltung der Anpassungsschaltungen 4c, 3c dar. Die Anpassungsschaltung 4c, 3c verwendet lediglich einen Induktor 38, der parallel an die Masse angeschlossen ist, und zwar zum Zwecke der Anpassung.
  • 6(b) ist eine perspektivische Explosionsansicht, die die einzelnen, auseinandergenommenen dielektrischen Schichten zeigt, die mit einer Übertragungsleitung 38 gebildet sind. Der Antennenanschluss P1, der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, und der Anschluss P2, der mit dem rauscharmen Verstärker 13 oder 14 verbunden ist, sind an der untersten dielektrischen Schicht gebildet. Diese Anschlüsse sind mit den oberen dielektrischen Schichten über die Durchgangslöcher (gezeigt durch feste Punkte in der Figur) verbunden. Die mittlere dielektrische Schicht 33 ist mit einem spiralförmigen Leitermuster ausgebildet, von dem ein Ende mit Masse verbunden ist. Das Leitermuster definiert die Übertragungsleitung 38. Das Leitermuster wird über ein Durchgangsloch hin zu der nächsten oberen dielektrischen Schicht 34 verlängert, und zwar in der spiralförmigen Biegung, und wird dann weiter abgebogen, um mit dem Antennenanschluss P1 und mit dem SAW-Filter 4a, 3a an der obersten dielektrischen Schicht verbunden zu werden. Zum anderen ist der Anschluss P2 verlängert, und zwar durch die dielektrischen Schichten hindurch, um mit dem anderen Anschluss der SAW-Filter 4b, 3b verbunden zu werden.
  • Im Folgenden werden Abdichtungs- bzw. Versiegelungsstrukturen des SAW-Filterchips, Montagestrukturen des Chips an dem dielektrischen Substrat und Modi des Hochfrequenzmoduls im Detail beschrieben.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Prozess zeigt, bei dem ein Chip des SAW-Filters 3a, 4a, 3b, 4b nach Flip-Chip-Art direkt auf einer oberen Schicht des mehrschichtigen Substrates 23 montiert wird. Im Folgenden wird ein "nack ter" Chip des SAW-Filters 3a, 4a, 3b, 4b als ein "SAW-Filterchip 41" bezeichnet.
  • 8(a) ist eine schematische Schnittansicht einer Montagestruktur, wobei der SAW-Filterchip 41 mit der Oberseite nach unten auf die Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 gebondet ist. 8(b) ist eine Draufsicht, die ein Leitermuster an einer Oberfläche des SAW-Filterchips 41 zeigt. 8(c) ist eine Draufsicht, die ein Leitermuster des dielektrischen Substrates 23 zeigt, das zur Montage des SAW-Filterchips 41 der 8(b) dient.
  • Der SAW-Filterchip 41 weist ein Substrat 61 auf, das aus einem piezoelektrischen Monokristall gebildet ist und an seiner Oberfläche mit einer Vielzahl von IDT-Elektroden 42 ausgebildet ist. Eine derartige IDT-Elektrode 41 ist an einem Ende hiervon mit einer Eingangs/Ausgangselektrode 43 versehen. Um diese IDT-Elektroden 42 und die Eingangs/Ausgangselektroden 43 herum ist eine Masseelektrode 44 gebildet.
  • Nach Erfordernis wird ein halbleitender oder isolierender Schutzfilm, wie beispielsweise aus Silizium oder Siliziumoxid, über diesen Elektroden ausgebildet.
  • An der Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 ist zum anderen eine Eingangs/Ausgangselektrode 45 an einem Ort entsprechend der Eingangs/Ausgangselektrode 43 des SAW-Filterchips 41 gebildet, wobei die Elektrode 45 aus einem leitenden Material wie Silber, Kupfer oder Gold gebildet ist. Ferner ist an einem Ort entsprechend der Masseelektrode 44 eine Masseelektrode 46 abgeschieden.
  • Eine Lötmittelschicht 65 kann gebildet werden, indem ein Lötmittel auf das mehrschichtige Substrat 23 gedruckt wird, indem notwendige Chip-Komponenten daran montiert werden, und indem man das Lötmittel wieder aufschmelzen lässt. In diesem Fall kann beispielsweise eine Ni-basierte Goldplatierung vorzugsweise an den Elektroden des mehrschichtigen Substrates 23 abgeschieden sein, um die Benetzbarkeit für das Lötmittel zu verbessern. Nebenbei gesagt kann die Lötmittelschicht 65 durch eine leitende Harzschicht ersetzt werden.
  • Der SAW-Filterchip 41 ist im Thermokompressionsverfahren an diese Muster an dem mehrschichtigen Substrat 23 gebondet, um dieses abzudichten bzw. zu versiegeln. Gemäß einer solchen Bondstruktur wird ein Abschnitt, der mit den IDT-Elektroden 42 gebildet ist, in einem Raum 64 abgedichtet, der durch den SAW-Filterchip 41, das dielektrische Substrat 23 und die Lötmittelschicht 65 definiert ist. Die Struktur eliminiert die Notwendigkeit, ein großes Volumen zum Abdichten des SAW-Filterchips 41 vorzusehen, so dass die Struktur mit einer dünnen Konstruktion bzw. einem dünnen Design realisiert werden kann. Ferner verhindert die Struktur nicht nur, dass sich Feuchtigkeit und Fremdsubstanzen wie Stäube an den IDT-Elektroden 42 anhaften, sondern stellt eine hermetische Abdichtung bzw. Versiegelung der Elektroden in dem Hohlraum bereit, um die Ausbreitung der akustischen Oberflächenwelle (SAW) nicht zu beeinträchtigen.
  • Nachfolgend werden die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert und hiermit mittels Drahtbonden verbunden. Die gesamte Oberfläche des mehrschichtigen Substrates wird mit einem Epoxyharz oder dgl. abgedichtet, wodurch das Hochfrequenzmodul vervollständigt wird.
  • Es ist anzumerken, dass die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 in einer Flip-Chip-Struktur montiert werden können, anstelle einer Montage mittels Drahtbonden.
  • 9 ist eine perspektivische Ansicht, die zeigt, wie die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 mit der Flip-Chip-Struktur an dem Substrat 23 montiert werden.
  • In 9 stellt "49" eine Höckerelektrode der Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile 24, 25 dar. Bei "50a" ist eine Verbindungselektrode gezeigt, die an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 angeordnet ist. Die Elektrode 50a ist mit der zuvor genannten thermischen Durchkontaktierung 50 verbunden.
  • Obgleich die Struktur des Hochfrequenzmoduls 100 vollständig beschrieben worden ist, ist anzumerken, dass die Praxis bzw. Ausübung der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Beispielsweise stellt 3 das Beispiel dar, bei dem das mehrschichtige Substrat 23 darin die Anpassungsschaltungen 3c, 4c, die Richtungskoppler 5, 6 und die Kondensatoren 28, 29 enthält. Das mehrschichtige Substrat kann jedoch auch darin ein Bauteil enthalten, das den LC-Duplexer 2 bildet.
  • Genauer gesagt können ein Tiefpassfilter und ein Hochpassfilter, die den LC-Duplexer 2 bilden, in dem mehrschichtigen Substrat 23 aufgenommen sein, wie es in 10 gezeigt ist.
  • Dies trägt zu einer Verringerung der Größe des gesamten Körpers bzw. der gesamten Struktur des Moduls bei.
  • Zusätzlich hierzu lässt sich das Modul hinsichtlich der Größe weiter verkleinern, indem der SAW-Filterchip 41 in dem mehrschichtigen Substrat 23 vertikal montiert wird.
  • 11 zeigt eine Montagestruktur, bei der das mehrschichtige Substrat 23 mit einem Hohlraum 47 bzw. einer Ausnehmung 47 an seiner Oberfläche gebildet ist, in dem ein SAW-Filterchip 41a aufgenommen ist, an dem ein weiterer SAW-Filterchip 41b im Flip-Chip-Verfahren montiert ist. Demzufolge kann die Fläche der Oberfläche des Moduls dramatisch reduziert werden. Hinsichtlich der SAW-Filter haben insbesondere die Filter 3a, 4a auf der Sendeseite eine leistungsresistente Struktur, so dass die Filter 3a, 4a eine größere Größe besitzen als die Filter 3b, 4b auf der Empfangsseite. Demzufolge stellt eine derartige Montageanordnung eine effektive Verwendung der Fläche der Oberfläche des Moduls bereit.
  • 12 zeigt eine Montagestruktur, bei der das mehrschichtige Substrat 23 mit einem Hohlraum 48 an seiner Rückseite gebildet ist, wobei darin der SAW-Filterchip 41a aufgenommen ist, wodurch die Größe des Moduls verringert ist.
  • Auf diese Weise kann das Hochfrequenzmodul die Größenreduktion erzielen, indem der Hohlraum 47 oder 48 an der Oberfläche bzw. der Rückseite des Substrates gebildet wird und indem darin grob eine Hälfte der SAW-Elemente aufgenommen wird. Weitere verschiedene Modifikationen können innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung vorgenommen werden.
  • Im Folgenden wird die Konfiguration der Anpassungsschaltungen 3c, 4c beschrieben, die mit den SAW-Filtern auf der Empfangsseite verbunden sind. In den folgenden Beispielen ist der SAW-Filterchip 41 an einem Substrat 54 montiert. Der SAW-Filterchip 41 und das Substrat 54 sind verpackt bzw. in einem Gehäuse gepackt. Dieses Paket wird als ein "SAW-Paket 40" bezeichnet.
  • 13 ist eine schematische Draufsicht, die einen wesentlichen Teil eines Hochfrequenzmoduls 101 zeigt, wohingegen 14 eine Schnittansicht hiervon ist. 15 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 101 zeigt.
  • In diesen Figuren ist das SAW-Paket 40 an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert. Das SAW-Paket 40 weist drei Anschlüsse auf, mit einem Anschluss P1, der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, einem empfängerseitigen Anschluss P2 und einem senderseitigen Anschluss P3. Der Anschluss P1, der senderseitige Anschluss P3 und der empfängerseitige Anschluss P2 sind verbunden mit einer Leitung 51, die mit dem LC-Duplexer 2 an dem mehrschichtigen Substrat 23 verbunden ist, einer Leitung 52, die mit der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7, 8 verbunden ist, bzw. einer Leitung 53, die mit dem rauscharmen Verstärker 14, 13 verbunden ist. Es ist anzumerken, dass der LC-Duplexer 2 in 13 nicht gezeigt ist. In dem Falle eines einbandigen Hochfrequenzmoduls kann eine Anordnung getroffen werden, bei der der LC-Duplexer 2 weggelassen wird und bei der der Anschluss P1 direkt mit der Antenne verbunden ist.
  • Das SAW-Paket 40 weist einen einzelnen SAW-Filterchip 41 auf, der an dem Substrat 54 montiert ist, wobei das Substrat 54 aus einem Kunstharz oder Keramik gebildet ist, wobei der SAW-Filterchip einen Tx-Filter und einen Rx-Filter aufweist, die an einem einzelnen piezoelektrischen Substrat gebildet sind.
  • Das mehrschichtige Substrat 23 beinhaltet darin eine Anpassungsschaltung, die durch eine Übertragungsleitung 56 definiert ist. Wie es in 14 gezeigt ist, ist die Übertragungsleitung 56 elektrisch mit Verbindungspads 58a, 58b auf der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 verbunden, und zwar mittels Durchkontaktierungsleitern 57a, 57b, die sich vertikal durch das mehrschichtige Substrat 23 hindurch erstrecken.
  • In 14 sind bei "2a" ein Induktorbauteil und ein Kondensatorbauteil gezeigt, die den LC-Duplexer 2 bilden, der in dem mehrschichtigen Substrat 23 enthalten ist. Durch Aufnehmen des LC-Duplexers 2 in dem mehrschichtigen Substrat 23 auf diese Art und Weise kann ein ausgeklügelteres Hochfrequenzmodul mit mehreren Frequenzbändern kompakter gebildet werden.
  • Zum anderen ist ein Ausgangsanschluss des Tx-Filters des SAW-Filterchips 41 durch das Substrat 54 hindurch verlängert, und zwar hin zu einem Anschlusspad 59a, der an einer Rückseite des Substrates 54 angeordnet ist. Ein Anpassungsanschluss 60 des Rx-Filters ist durch das Substrat 54 hindurch verlängert, und zwar hin zu einem Anschlusspad 59b, der an der Rückseite des Substrates 54 angeordnet ist.
  • In einem Zustand, bei dem das SAW-Paket 40 an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert ist, ist der Anschlusspad 59a an den Verbindungspad 58a an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 gebondet, und zwar durch Löten, wohingegen der Anschlusspad 59b an den Verbindungspad 58b an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 gebondet ist, und zwar mittels Löten.
  • Ein Signalausbreitungspfad in dem zuvor erwähnten Hochfrequenzmodul 101 wird unter Bezugnahme auf 15 beschrieben. Das über die Tx-seitige Leitung 52 des mehrschichtigen Substrates 23 eingegebene Sendesignal wird dem Tx-Filter des SAW-Filterchips 41 eingegeben, und zwar über den senderseitigen Anschluss P3 des SAW-Pakets 40. Das Ausgangssignal von dem Tx-Filter wird an dem LC-Duplexer 2 angelegt, und zwar über den Anschluss P1 des SAW-Pakets 40.
  • Zum anderen wird das Empfangssignal, das über die Leitung 51 eingegeben ist, die mit dem LC-Duplexer 2 an dem mehrschichtigen Substrat 23 verbunden ist, der Anpassungsschaltung eingegeben, und zwar über den Anschluss P1 des SAW-Pakets 40 und das Durchkontaktierungsloch 57a, das sich von dem Anschlusspad 59a in das Innere des mehrschichtigen Substrates 23 hinein erstreckt, wobei die Anpassungsschaltung, die durch die Übertragungsleitung 56 gebildet ist, in dem mehrschichtigen Substrat 23 enthalten ist. Das sich durch die Anpassungsschaltung hindurch ausgebreitete Signal wird an den Anpassungsanschluss 60 angelegt, und zwar über das Durchkontaktierungsloch 57b und den Anschlusspad 59b, wobei der Anpassungsanschluss 60 an dem Rx-Filter des SAW-Filterchips 41 in dem SAW-Paket 40 angeordnet ist. Das Ausgangssignal von dem Rx-Filter wird an die Rx-Leitung 53 an dem mehrschichtigen Substrat angelegt, und zwar über den empfängerseitigen Anschluss P2 des SAW-Pakets 40.
  • Wie es in 15 gezeigt ist, weist der LC-Duplexer 2 einen weiteren Ausgangsanschluss auf, der mit einer GPS-Schaltung verbunden ist, und zwar zum Demultiplexen des GPS-Signals.
  • Die 13 und 14, die oben beschrieben sind, sind schematische Darstellungen zum Darstellen einer beispielhaften Struktur des Hochfrequenzmoduls. Somit sind die Positionen der Anschlüsse, wie der Anschluss P1, der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, der senderseitige Anschluss P3, der empfängerseitige Anschluss P2 und der Anpassungsanschluss 60, sowie des Layouts der Durchgangslöcher 57a, 57b, der Übertragungsleitung 56 und dgl., wie in den 13 und 14 gezeigt, nicht auf die obigen Positionen beschränkt, sondern können willkürlich angeordnet werden.
  • Das Material und die Herstellungsverfahren für das Substrat 54 des SAW-Pakets 40 sind die gleichen wie für das oben erwähnte mehrschichtige Substrat 23, und demzufolge wird die Beschreibung hiervon weggelassen.
  • Die Übertragungsleitung 56 wird auf einer ungesinterten ("grünen") Lage des dielektrischen Substrates gebildet, und zwar durch Musterdruck, durch Beschichten oder dgl. Die Übertragungsleitung kann eine lineare Form oder beliebige gebogene Formen wie Spiralformen und Mäanderformen annehmen. Dies fördert die Größenreduktion des gesamten Körpers des Moduls. In einem Fall, bei dem eine gewisse Kapazität zwischen der Übertragungsleitung und der Masse erwünscht ist, kann ein Kondensator hinzugefügt werden, indem die dielektrische Konstante eines dielektrischen Materials verwendet wird, das zwischen verbindenden Leiterschichten angeordnet ist.
  • Gemäß einem herkömmlichen Verfahren ist das SAW-Paket 40 derart konstruiert, dass, wie es in 40 gezeigt ist, ein sendender Tx-Filterchip und ein empfangender Rx-Filterchip unabhängig voneinander an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert sind. Das Substrat 54 in dem Chip enthält darin eine Anpassungsleitung 55, um eine Anpassung zwischen dem Antennenanschluss und dem Rx-Filterchip bereitzustellen.
  • Gemäß einem weiteren herkömmlichen Verfahren, wie es in 41 gezeigt ist, sind an dem mehrschichtigen Substrat 23 ein sendendes SAW-Paket 40a und ein empfangendes SAW-Paket 40b montiert, während die Anpassungsleitung 55 an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet ist, um eine Anpassung zwischen dem Antennenanschluss und dem Rx-Eingangsanschluss bereitzustellen.
  • Die Herstellung des Hochfrequenzmoduls unter Verwendung des zuvor genannten herkömmlichen Verfahrens leidet jedoch an dem folgenden Problem. Bei der in 40 gezeigten Struktur hat das Hochfrequenzmodul eine große Höhe, da die Anpassungsleitung 55 in das Substrat 54 eingebettet ist. Demzufolge ist es ziemlich schwierig, die Dicke des Moduls noch weiter zu reduzieren.
  • Bei der in 41 gezeigten Struktur werden das sendende SAW-Paket 40a und das empfangende SAW-Paket 40b unabhängig voneinander gebildet und es ist demzufolge schwierig, die Charakteristika dieser Pakete zu vereinheitlichen. Dies führt zu starken Variationen der Paketcharakteristika. Zusätzlich hierzu besitzt das Gesamtpaket eine große Oberfläche, die nicht weiter verkleinert werden kann.
  • Gemäß dem Hochfrequenzmodul 101 mit der Struktur der Erfindung wird die Übertragungsleitung 56 jedoch innerhalb des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet, wie es in 14 gezeigt ist, so dass die Dicke des Substrates 54 reduziert werden kann.
  • Da das Tx-Filter und das Rx-Filter auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet werden, so dass sie einen einzelnen Chip definieren, wie es in 13 gezeigt ist, kann das Paket eine reduzierte Oberfläche bzw. Fläche besitzen.
  • Wie es in 13 gezeigt ist, weist das Hochfrequenzmodul 101 einen Paketblock auf, der durch das Tx-Filter und das Rx-Filter gebildet ist, wohingegen die Übertragungsleitung 56 zwischen den Anschluss P1 und das Rx-Filter gelegt wird. Dies ermöglicht es dem Modul, die Impedanz des Rx-Filters einzustellen, wodurch optimale SAW-Filtercharakteristika erzielt werden.
  • Obgleich das Hochfrequenzmodul 101, wie oben beschrieben, den LC-Duplexer 2 aufweist, kann die Erfindung auch mit einem Hochfrequenzmodul mit einem einzelnen Band in die Praxis umgesetzt werden, das den LC-Duplexer 2 weglässt und den Anschluss P1 direkt mit der Antenne verbindet. Auch in diesem Fall hat das SAW-Paket 40 die gleiche Struktur wie vorstehend.
  • 16 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 103 mit noch einer weiteren Struktur, wohingegen 17 eine Schnittansicht hiervon ist. 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 103 zeigt.
  • Ein Unterschied gegenüber dem Hochfrequenzmodul 101, das in den 13 bis 15 gezeigt ist, besteht darin, dass ein weiteres SAW-Paket 40' mit einem unterschiedlichen Frequenzband an dem gleichen mehrschichtigen Substrat 23 montiert ist. Beispielsweise handhabt das SAW-Paket 40 das Frequenzband um 800 MHz, wohingegen das hinzugefügte SAW-Paket 40' das Frequenzband um 1,9 GHz handhabt.
  • Ähnlich dem SAW-Paket 40 weist das SAW-Paket 40' drei Anschlüsse auf, mit: einem Anschluss P1', der mit dem LC-Duplexer 2 verbunden ist, einem senderseitigen Anschluss P3' und einem empfängerseitigen Anschluss P2', die mit einer Leitung 51', die mit dem LC-Duplexer 2 an dem mehrschichtigen Substrat 23 verbunden ist, einer Tx-seitigen Leitung 52' bzw. einer Rx-seitigen Leitung 53' verbunden sind. Das SAW-Paket 40' weist eine Struktur auf, wobei an einem Substrat 54' ein einzelner SAW-Filterchip 41' montiert ist, der ein Tx-Filter und ein Rx-Filter aufweist, die auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet sind, und wobei ein mehrschichtiges Substrat 23' darin eine Anpassungsschaltung enthält, die durch eine Übertragungsleitung 56' definiert ist, genauso wie bei der vorhergehenden Ausführungsform. Der Verbindungsmodus und die Funktion der Übertragungsleitung 56' sind die gleichen wie jene, die in Bezug auf die 13 bis 15 beschrieben worden sind.
  • Obgleich die 16 und 17 die SAW-Pakete 40, 40' zeigen, die bei zwei unterschiedlichen Frequenzbändern betriebsbereit sind und in einer Ebenensymmetrie oder auf spiegelartige Weise angeordnet sind, sind die Details des Layouts nicht auf das obige Layout beschränkt.
  • Bezug nehmend auf die 16 bis 18 kann die Erfindung auch ein beispielhaftes Hochfrequenzmodul aufweisen, wobei der LC-Duplexer 2 für drei Frequenzbänder ausgelegt ist, und wobei das Modul einen weiteren Ausgangsanschluss aufweist, der mit der GPS-Schaltung verbunden ist. Diese Ausführungsform schafft ein kompaktes Hochfrequenzmodul, das dazu in der Lage ist, multiple Kanäle zu handhaben und daneben eine GPS-Funktion besitzt.
  • Bei der Konstruktion der zuvor genannten Hochfrequenzmodule können die anderen notwendigen Komponenten wie die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung und die rauscharme Verstärkerschaltung an dem gleichen mehrschichtigen Substrat montiert sein, so dass ein kompakter Hochfrequenz-Signalprozessorschaltkreis unter Verwendung eines einzelnen mehrschichtigen Substrates gebildet werden kann.
  • 19 stellt ein Beispiel eines Hochfrequenzmoduls dar, wobei das SAW-Paket 40, die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 und das SAW-Bandpassfilter 9 an dem gleichen mehrschichtigen Substrat 23 montiert sind. Obgleich die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung und das Bandpassfilter bei diesem Beispiel hinzugefügt sind, können beliebige weitere Komponenten ebenfalls zu dem Hochfrequenzmodul hinzugefügt werden.
  • Es ist bevorzugt, wenn der gesamte Körper der Module in Harz vergossen bzw. Harz verschmolzen ("resin molded") wird, nachdem die einzelnen Module an dem mehrschichtigen Substrat montiert sind. 20 ist eine Schnittansicht, die ein Gussharz M zeigt, das auf der Oberseite des mehrschichtigen Sub strates 23 angeordnet ist, um die montierten Komponenten zu bedecken.
  • 21 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und zwar eines Moduls, bei dem ein Tx-Filter und ein Rx-Filter separat bzw. getrennt voneinander gebildet sind, wohingegen 22 eine Schnittansicht des Hochfrequenzmoduls 105 ist. 23 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 105 zeigt.
  • Bezug nehmend auf diese Figuren sind an dem mehrschichtigen Substrat 23 das sendende SAW-Filterpaket 40a, das empfangende SAW-Filterpaket 40b und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 montiert.
  • Ein Tx-Eingangsanschluss 73a des sendenden SAW-Filterpakets 40a ist mit der Tx-Leitung 52 an dem mehrschichtigen Substrat 23 verbunden, wohingegen ein Tx-Ausgangsanschluss hiervon mit der Leitung 51 verbunden ist, die mit der Antenne verbunden ist. Die Tx-Leitung 52 ist ferner mit der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 verbunden. Andererseits ist ein Rx-Ausgangsanschluss 74b des empfangenden SAW-Filterpakets 40b mit der Rx-Leitung 53 an dem mehrschichtigen Substrat 23 verbunden. Die Rx-Leitung 53 ist mit einem Empfängerverstärker verbunden.
  • In manchen Fällen kann, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf die 26 und 27 beschrieben werden wird, die Leitung 51, die "mit der Antenne verbunden ist", mit dem LC-Duplexer 2 verbunden sein.
  • Wie es in 22 gezeigt ist, weist das sendende SAW-Filterpaket 40a eine Struktur auf, bei der der SAW-Filterchip 41a einschließlich der Filterelektrode, die an dem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, an einem Substrat 54a montiert ist, das aus einem Harz oder Keramik gebildet ist. In gleicher Weise besitzt das empfangende SAW-Filterpaket 40b eine Struktur, wobei der SAW-Filterchip 41b einschließlich der Filterelektrode, die an dem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, an einem Substrat 54b montiert ist, das aus einem Harz oder Keramik gebildet ist.
  • Andererseits enthält das mehrschichtige Substrat 23 darin die Anpassungsschaltung, die durch die Übertragungsleitung 56 definiert ist. Wie es in 22 gezeigt ist, ist die Anpassungsschaltung elektrisch mit den Verbindungspads 58a, 58b an dem mehrschichtigen Substrat 23 mittels Durchkontaktierungsleiter 57a, 57b verbunden, die sich vertikal durch das mehrschichtige Substrat 23 hindurch erstrecken.
  • Ein Filtereingangsanschluss und ein Filterausgangsanschluss des SAW-Filterchips 41a sind durch das Substrat 54a hindurch verlängert hin zu dem Eingangsanschluss 73a und dem Ausgangsanschluss 74a, die an einer Rückseite des Substrates 54a angeordnet sind. In ähnlicher Weise sind ein Filtereingangsanschluss und ein Filterausgangsanschluss des SAW-Filterchips 41b durch das Substrat 54b hindurch verlängert, und zwar hin zu dem Eingangsanschluss 73b bzw. dem Ausgangsanschluss 74b, die an einer Rückseite des Substrates 54b angeordnet sind. Wenn die SAW-Filterpakete 40a, 40b an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert sind, ist der Tx-Eingangsanschluss 73a mit der Tx-Leitung 52 an der Oberfläche des mehrschichtigen Sub strates 23 verbunden; der Tx-Ausgangsanschluss 74a ist mit dem Verbindungspad 58a an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 verbunden; der Rx-Eingangsanschluss 73b ist mit dem Verbindungspad 58b an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 verbunden; und der Rx-Ausgangsanschluss 74b ist mit der Rx-Leitung 53 an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 verbunden. Die Verbindungen werden mittels Löten oder dgl. erzielt.
  • Ein Signalausbreitungspfad des Hochfrequenzmoduls 105 wird unter Bezugnahme auf die 22 und 23 beschrieben werden. Das Sendesignal wird von der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 verstärkt und wird dann dem SAW-Filterchip 41a eingegeben, und zwar über die Tx-Leitung 52. Das von dem SAW-Filterchip 41a ausgegebene Signal wird an die Leitung 52 an dem mehrschichtigen Substrat 23 ausgegeben, und zwar über den Tx-Ausgangsanschluss 74a.
  • Zum anderen wird das Empfangssignal, das über die Leitung 52 an dem mehrschichtigen Substrat 23 eingegeben wird, der Anpassungsschaltung über das Durchkontaktierungsloch 57a eingegeben, das sich in das mehrschichtige Substrat 23 hinein erstreckt, wobei die Anpassungsschaltung, die durch die Übertragungsleitung 56 definiert ist, in dem mehrschichtigen Substrat 23 enthalten ist. Das durch die Anpassungsschaltung hindurch ausgebreitete Signal wird dem SAW-Filterchip 41b eingegeben, und zwar über das Durchkontaktierungsloch 57b, den Rx-Eingangsanschluss 73b und dgl. Das Ausgangssignal von dem SAW-Filterchip 41b wird an die Rx-Leitung 53 an dem mehrschichtigen Substrat 23 ausgegeben, und zwar über den Rx-Ausgangsanschluss 74b.
  • Es ist anzumerken, dass die 21 und 22 schematische Darstellungen zum Darstellen einer beispielhaften Struktur des Hochfrequenzmoduls sind. Demzufolge sind die Positionen des Tx-Eingangsanschlusses 73a, des Tx-Ausgangsanschlusses 74a, des Rx-Eingangsanschlusses 73b, des Rx-Ausgangsanschlusses 74b, und dgl., sowie das Layout der Durchgangslöcher 57a, 57b, der Anpassungsschaltung, der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 und dgl. nicht auf die obigen Positionen beschränkt, sondern können willkürlich angeordnet werden.
  • Das zuvor genannte mehrschichtige Substrat 23 oder das Substrat 54a, 54b weist das dielektrische Substrat auf, das gebildet ist durch Laminieren von mehreren dielektrischen Schichten, und weist die verbindende Leiterschicht auf, die gebildet ist aus einem leitenden bzw. leitfähigen Material und die ausgelegt auf der Oberfläche des Substrates oder im Inneren des Substrates.
  • Da die Strukturen des dielektrischen Substrates und die verbindende Leiterschicht und deren Herstellungsverfahren grundlegend die gleichen sind wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen, wird deren Beschreibung hier weggelassen.
  • Obgleich diese Ausführungsform mittels des Beispiels erläutert wird, bei der die Anpassungsschaltung durch die Übertragungsleitung definiert ist, ist auch eine beliebige andere Anpassungsschaltung verwendbar, die beispielsweise eine Anpassungsschaltung beinhaltet, die eine Chip-Komponente wie einen Induktor oder einen Kondensator verwendet, der an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert ist, eine Anpassungsschaltung, die einen Induktor oder einen Kondensator verwendet, der inner halb des mehrschichtigen Substrates 23 gebildet ist, und dgl. Die Schaltungskonfiguration, die Konstanten, die Musterform und dgl., der Anpassungsschaltung sind sämtlich optional.
  • Wie es in den 21 bis 23 gezeigt ist, ist diese Ausführungsform so konstruiert, dass das Tx-Filter und das Rx-Filter separat voneinander aufgebaut werden. Im Gegensatz zu den Strukturen, die in den 13 bis 20 gezeigt sind, bei denen das Tx-Filter und das Rx-Filter in dem SAW-Filterpaket 40 in einem einzelnen Chip auf dem gleichen piezoelektrischen Substrat gebildet sind, ist die Struktur der vorliegenden Ausführungsform dazu ausgelegt, die Isolationscharakteristika dieser Filter zu verbessern. Zusätzlich hierzu wird die von dem Tx-Filter erzeugte Wärme weniger auf das Rx-Filter übertragen, so dass das Rx-Filter verlässlichere Charakteristika zeigen kann.
  • 24 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 106, das eine weitere Struktur aufweist, wohingegen 25 eine Querschnittsansicht hiervon ist.
  • Im Gegensatz zu dem in den 21 und 22 gezeigten Hochfrequenzmodul weist dieses Modul eine Struktur auf, bei der der SAW-Filterchip als eine einzelne Einheit ein nackter Chip ist, der direkt an dem Substrat verpackt ist, anstelle in dem Paket aufgenommen zu sein. Genauer gesagt sind die SAW-Filterchips 41a und 41b direkt an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 montiert, wie es in den 24 und 25 gezeigt ist. Die SAW-Filterchips 41a und 41b sind elektrisch mit dem Tx-Eingangsanschluss 73a, dem Tx-Ausgangsanschluss 74a, dem Rx-Eingangsanschluss 73a bzw. dem Rx-Ausgangsanschluss 74b an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates 23 verbunden, und zwar mittels Bonddrähten 45a, 45b, 46a bzw. 46b.
  • Unter Bezugnahme auf die 24 und 25 stellt diese Ausführungsform das Beispiel dar, bei dem die Verpackung eines nackten Chips implementiert wird, und zwar unter Verwendung des Bonddrahtes. Die Verpackung des nackten Chips kann jedoch einen anderen Modus verwenden, wie die Flip-Chip-Montage.
  • 26 ist eine Querschnittsansicht eines Hochfrequenzmoduls 107 mit noch einer weiteren Struktur. 27 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 107 zeigt.
  • Diese Ausführungsform unterscheidet sich von dem in den 21 und 22 gezeigten Hochfrequenzmodul 105 dadurch, dass der LC-Duplexer 2 hinzugefügt und in dem mehrschichtigen Substrat 23 enthalten ist. Ähnlich dem LC-Duplexer 2, der in 15 gezeigt ist, ist dieser LC-Duplexer 2 verantwortlich für das De-Multiplexen des Signals in dem Frequenzband (z.B. 800 MHz), das zum Senden/Empfangen von Daten oder Klang verwendet wird, und zwar aus dem Signal in dem 1500 MHz-Band, das für den Empfang des GPS-Signals (Global Positioning System) zur Positionserfassung bzw. Navigation unter Verwendung eines Satelliten verwendet wird. Zum De-Multiplexen des GPS-Signals ist ein Eingangsanschluss des LC-Duplexers 2 mit der Antenne verbunden, und der LC-Duplexer 2 weist einen weiteren Ausgangsanschluss auf, der mit der GPS-Schaltung verbunden ist, und zwar über die Leitung.
  • Gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet das mehrschichtige Substrat 23 darin den LC-Duplexer 2, wobei ein ausgeklügelteres Hochfrequenzmodul, das für den GPS-Dienst ausgelegt ist, in einem kompakten Körper realisiert werden kann.
  • 28 ist eine schematische Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul 108 mit noch einer weiteren Struktur. 29 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 108 zeigt.
  • Ein Unterschied gegenüber dem in den 21 bis 23 gezeigten Hochfrequenzmodul 105 besteht darin, dass zusätzliche SAW-Filterpakete 40a' und 40b', die ein unterschiedliches Frequenzband handhaben, und eine zusätzliche Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7' an dem gleichen mehrschichtigen Substrat 23 montiert sind. Die SAW-Filterpakete 40a und 40b und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 entsprechen dem 800 MHz-Band, wohingegen die zusätzlichen SAW-Filterpakete 40a' und 40b' und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7' dem 1,9 GHz-Band entsprechen.
  • Die Konfiguration des hinzugefügten Schaltkreises mit dem Frequenzband und der Montagestruktur hiervon sind die gleichen wie beschrieben unter Bezugnahme auf die 21 bis 23, und demzufolge wird diese Beschreibung hier weggelassen.
  • Obgleich 28 die Bauteile der zwei unterschiedlichen Frequenzbänder zeigt, wobei die Komponenten hiervon und die verbindenden Leiter in einer Ebenensymmetrie oder auf spiegelartige Weise angeordnet sind, ist das Layout nicht hierauf beschränkt.
  • 30 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls 109 mit noch einer weiteren Struktur zeigt.
  • Das Hochfrequenzmodul 109 ähnelt dem Hochfrequenzmodul 108, das in den 28 und 29 gezeigt ist, und zwar dahingehend, dass die zwei SAW-Multiplexerschaltungen mit unterschiedlichen Frequenzbändern und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung an dem gleichen mehrschichtigen Substrat montiert sind. Das vorherige Modul unterscheidet sich jedoch von dem Letzteren dahingehend, dass das mehrschichtige Substrat ferner darin den LC-Duplexer 2 zum Trennen der zwei Frequenzbänder voneinander enthält. Wie es in 30 gezeigt ist, ist der LC-Duplexer 2 mit der Antenne an einem Ende hiervon verbunden, und ist ferner verbunden mit den Leitungen 51 und 51' der SAW-Multiplexerschaltungen, und zwar an dem anderen Ende hiervon. Ein ausgeklügeltes Hochfrequenzmodul kann kompakt ausgebildet werden, indem der LC-Duplexer 2 in dem mehrschichtigen Substrat aufgenommen wird.
  • Es ist auch möglich, ein Hochfrequenzmodul zu realisieren, wobei der LC-Duplexer durch einen Triplexer ersetzt ist, der einen zusätzlichen Ausgangsanschluss aufweist, der mit der GPS-Schaltung verbunden ist. Demzufolge wird ein kompaktes Hochfrequenzmodul geschaffen, das dazu in der Lage ist, zwei Kanäle zu handhaben und das ferner die GPS-Funktion besitzt.
  • Wenn irgendeines der Hochfrequenzmodule 105 bis 109 gemäß den vorgenannten Ausführungsformen der Erfindung zum Bilden der Hochfrequenz-Signalprozessorschaltung verwendet wird, lässt sich ein kompakter Hochfrequenz-Signalprozessor erhalten, der an dem einzelnen mehrschichtigen Substrat integriert ist.
  • 31 stellt ein Hochfrequenzmodul 111 dar, das erhalten wird durch Hinzufügen des SAW-Bandpassfilters 9 zu der Struktur des Hochfrequenzmoduls 105 der 22, wobei das Bandpassfilter 9 an dem mehrschichtigen Substrat 23 montiert ist und den Durchgang des Signals zulässt, das in die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7 einzugeben ist. Obgleich dieses Beispiel das SAW-Bandpassfilter 9 zu dem Hochfrequenzmodul 105 der 22 hinzufügt, kann das SAW-Bandpassfilter zu irgendeinem beliebigen der Hochfrequenzmodule 106 bis 109 hinzugefügt werden, die in den 24 bis 30 gezeigt sind.
  • Es ist bevorzugt, wenn nach der Montage der individuellen Komponenten an dem mehrschichtigen Substrat 23 der gesamte Körper der Module mit Harz vergossen wird. 32 ist eine Schnittansicht, die ein Hochfrequenzmodul 112 zeigt, wobei das Gussharz M auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrates 23 angeordnet ist, zum Bedecken der montierten Komponenten. Die physikalischen Eigenschaften des Gussharzes M werden nachstehend beschrieben.
  • Für den Fall, dass der SAW-Filterchip 41 zusammen mit den elektronischen Komponenten wie einem Kondensator und weiteren Komponenten wie einem Halbleiterbauteil an der Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 montiert ist, wie es in den 8(a), 20 oder 32 gezeigt ist, kann das Lötmittel 65 an dem Übergang bzw. der Verbindung der Eingangs/Ausgangselektrode 43, und zwar dort, wo der SAW-Filterchip 41 an das dielektrische Substrat 23 gebondet ist, und an dem Übergang bzw. der Verbin dung der Masseelektrode 44 manchmal wieder aufgeschmolzen werden, wenn das Hochfrequenzmodul sekundär bzw. in einem zweiten Schritt an einer Hauptleiterplatte ("mother board") MB montiert wird, und zwar durch Löten oder dgl. Das geschmolzene Lötmittel kann sich möglicherweise hin zu dem hermetischen Raum 64 bewegen, so dass der hermetische bzw. hermetisch abgedichtete Raum 64 in dem SAW-Filterchip 41 an einem Abdichtungs- bzw. Versiegelungsfehler leiden kann, oder das Lötmittel 65 kann die Verbindung der Eingangs/Ausgangselektrode 43 mit jener der Masseelektrode 44 kurzschließen.
  • Dieses Phänomen tritt wie folgt auf. Wenn das Lötmittel 65 an den Verbindungen der Eingangs/Ausgangselektrode 43 und der Masseelektrode 44 wieder aufgeschmolzen wird, wirkt der Druck des geschmolzenen/erweiterten Lötmittels 65 nach innen in den hermetischen Raum 64 hinein, so dass ein nach innen gerichteter Fluss des Lötmittels 65 hervorgerufen wird, der Kurzschlüsse hervorruft.
  • Als eine Gegenmaßnahme gegen dieses Phänomen kann angedacht werden, als das Lötmittel 65 ein Material zu verwenden, das einen solch hohen Schmelzpunkt besitzt, dass es nicht wieder aufgeschmolzen wird, oder ein Dammglied zwischen der Verbindung der Eingangs/Ausgangselektrode 43 und jener der Masseelektrode 44 anzuordnen, um zu verhindern, dass das so geschmolzene Lötmittel in den hermetischen Raum 64 hineinfließt. Wenn jedoch lediglich das Lötmittel 65 zum Montieren des SAW-Filterchips 41 verändert wird oder wenn eine andere Art von Material wie das Dammglied hinzugefügt wird, ergeben sich eine vergrößerte Anzahl von Herstellungsschritten und erhöhte Kosten.
  • Bei der Ausführungsform wird ein elastisches Modul bzw. Elastizitätsmodul des Gussharzes M daher auf einen optimalen Wert eingestellt.
  • Genauer gesagt wird das Elastizitätsmodul ("elastic modulus") des Gussharzes ("mold resin") M so definiert, dass es bei Raumtemperaturen von 4 bis 8 GPa und bei 220°C von 0,2 bis 0,5 PGa reicht. Der folgende Vorteil wird erhalten, indem das Elastizitätsmodul auf die obigen Bereiche beschränkt wird. Für den Fall, dass das Hochfrequenzmodul an die Hauptleiterplatte MB gebondet wird, und zwar beispielsweise durch Wiederaufschmelzlöten, kann trotz der Tatsache, dass die Lötmittelverbindung wieder aufgeschmolzen wird und sich thermisch erweitert, so dass Spannungen erzeugt werden, die von der Lötmittelverbindung in Richtung hin zu ihrer Peripherie gerichtet sind, diese Spannung reduziert werden, und zwar durch das Gussharz M, das den größten Teil des Lötmittels bedeckt. Demzufolge wird verhindert, dass das Lötmittel in einen Raum zwischen dem SAW-Filterchip 41 und dem dielektrischen Substrat 23 gezwungen wird. Wenn demgemäß die Lötmittelverbindung des SAW-Filterchips 41 des Hochfrequenzmoduls wieder aufgeschmolzen wird, verbleibt die Lötmittelverbindung bei der anfänglichen Position und es wird verhindert, dass sie sich zu einem unerwünschten Ort bewegt. Demzufolge werden Kurzschlüsse oder Abdichtungs- bzw. Versiegelungsfehler vermieden.
  • Wenn andererseits das Gussharz M ein Elastizitätsmodul von weniger als 4 GPa bei Raumtemperaturen besitzt, kann das geschmolzene Harz dem Modul keine hohe mechanische Festigkeit erteilen. Wenn das Gussharz M ein Elastizitätsmodul bei Raumtemperaturen von mehr als 8 GPa besitzt, übt das Harz eine übermäßige Last auf die Drahtbondverbindung aus, so dass der Draht brechen wird.
  • Wenn das Gussharz M bei 220°C ein Elastizitätsmodul von weniger als 0,2 GPa besitzt, ist es wahrscheinlich, dass ein Verbindungsfehler der Drahtbondverbindung auftritt. Wenn das Elastizitätsmodul größer ist als 0,5 GPa, ist das Gussharz nicht in der Lage, die Spannung zu absorbieren, die sich aus der thermischen Erweiterung des Lötmittels ergibt. Demzufolge kann jedes Mal dann, wenn das Erwärmen zum Wiederaufschmelzen wiederholt wird, das geschmolzene Lötmittel verbreitet werden, so dass es in einen Spalt zwischen dem Halbleiterchip, dem SAW-Filterchip 41 oder der Chip-Komponente und dem Substrat, oder in eine Schnittstelle zwischen dem Halbleiterchip und dem Gussharz gezwungen wird. Im Ergebnis können die Kurzschlüsse oder die Abdichtungs- bzw. Versiegelungsfehler nicht vermieden werden.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn das Elastizitätsmodul sich bei Raumtemperaturen in einem Bereich von 5 bis 8 GPa befindet, und bei 220°C in dem Bereich von 0,3 bis 0,5 GPa.
  • Das Gussharz M kann vorzugsweise einen Glasübergangspunkt bzw. Einfrierpunkt von 100 bis 150°C besitzen. Dies deswegen, weil das Harz mit einem derartigen Glasübergangspunkt sich bei Raumtemperatur in einem glasartigen Zustand befindet, so dass gewährleistet wird, dass das Hochfrequenzmodul insgesamt eine hinreichende mechanische Festigkeit besitzt.
  • Wenn das Gussharz einen Glasübergangspunkt von weniger als 100°C besitzt, befindet sich das Harz an sich bei Raumtempera turen in einem gummiartigen Zustand oder Gelzustand, so dass nicht erreicht wird, dem Hochfrequenzmodul die hinreichende mechanische Festigkeit zu erteilen. Wenn der Glasübergangspunkt hingegen 150°C überschreitet, hat das Gussharz eine hohe Härte, hat jedoch eine niedrige Zähigkeit. Demzufolge ist das Gussharz bei einem Herstellungsschritt, bei dem ein Substrat für eine Vielzahl von Hochfrequenzmodulen durch In-Würfel-Schneiden oder dgl. in Produkteinheiten unterteilt wird, gegenüber Brüchen empfindlich, was zu Produktfehlern führt.
  • Der Glasübergangspunkt und das Elastizitätsmodul des obigen Gussharzes werden gemäß dem Typ oder dem Molekulargewicht des wärmeaushärtenden Harzes gesteuert. Diese Parameter des Gussharzes können auch gesteuert werden durch Hinzumischen eines anorganischen Füllmittels in das thermoaushärtende Harz. Ferner erhöht die Zugabe des anorganischen Füllmittels auch die thermische Leitfähigkeit des Gussharzes. Dies ist effektiv beim Ableiten von Wärme, die von den Halbleiterbauteilen erzeugt wird, so dass der thermische Widerstand hiervon verringert werden kann.
  • Es ist ferner bevorzugt, wenn das Gussharz einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 25 bis 80 × 10–6/°C besitzt, und zwar bestimmt bei Temperaturen, die niedriger sind als der Glasübergangspunkt hiervon, und wenn das Substrat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 8 bis 15 × 10–6/°C besitzt, und zwar bei Temperaturen niedriger als der Glasübergangspunkt. Der Grund hierfür ist Folgender. Obgleich der lineare Ausdehnungskoeffizient des Gussharzes auf weniger als 25 × 10–6/°C gesteuert werden kann, und zwar durch Erhöhen des Anteils des anorganischen Füllmittels, neigt das Elastizitätsmodul des Gussharzes wiederum dazu, größer zu werden. Wenn im Gegensatz hierzu der lineare Ausdehnungskoeffizient 80 × 10–6/°C überschreitet, wird der Unterschied des Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Modulsubstrat unter dem Halbleiterchip und dem Gussharz vergrößert, so dass das Gussharz dazu neigt, sich abzulösen. Dies kann zu dem Abdichtungsfehler oder den Kurzschlüssen führen, die durch das Lötmittel hervorgerufen werden. Wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Modulsubstrates kleiner ist als 8 × 10–6/°C oder größer ist als 18 × 10–6/°C, ist der Unterschied des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem SAW-Filterchip 41 und dem Modulsubstrat vergrößert, so dass die Masseelektrode, die die IDT-Elektroden und die Verbindungen der Eingangs/Ausgangselektroden umgibt, empfindlicher ist gegenüber Brüchen. Dies führt zu einer verringerten Verlässlichkeit des Moduls.
  • Was notwendig ist, ist erfindungsgemäß zumindest den SAW-Filterchip 41 mit dem zuvor erwähnten Gussharz M abzudichten bzw. zu versiegeln. Es ist jedoch bevorzugt, die an der Oberfläche montierten Komponenten (den Kondensator, die Widerstandskomponente, die Halbleiterbauteile 24, 25, einen FBR (Film Bulk Acoustic Resonator), MEMs-Schalter, ein optisches Halbleiterbauteil und dgl.) unter Verwendung des Gussharzes M abzudichten, wobei die an der Oberfläche montierten Komponenten an der Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 gebildet sind. Auf diese Weise kann die hermetische Abdichtung der Verbindungen zwischen den einzelnen Komponenten und dem dielektrischen Substrat 23 und dem SAW-Filterchip 41 bemerkenswert hinsichtlich der Verlässlichkeit vergrößert bzw. verbessert werden.
  • Im Folgenden werden die Temperaturcharakteristika eines Hochfrequenzmoduls 110 beschrieben, das ein einzelnes Paket aufweist, das darin das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung 7, das SAW-Bandpassfilter, das empfangende SAW-Filter und das sendende SAW-Filter beinhaltet bzw. aufnimmt.
  • Eine hochdichte Packung beinhaltet die Gefahr, dass Wärme von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil die Temperatur der anderen Komponenten erhöht, wobei die erhöhte Temperatur die elektrischen Charakteristika der Komponenten beeinflussen kann und auch die Sprachqualität des portablen Funkterminals bzw. Funkanschlussgerätes verringern kann.
  • Das SAW-Filter weist eine Temperaturcharakteristik auf, derart, dass die Frequenz des SAW-Filters verringert wird, wenn die Temperatur erhöht wird, und zwar durch die Wärme von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil.
  • Der Unterschied der Frequenzcharakteristika des SAW-Filters zwischen einer Betriebszeit des Sendeleistungsverstärkers (Wärmeerzeugungszeit) und dessen Nicht-Betriebszeit (Keine-Wärmeerzeugungszeit) ist nachstehend beschrieben. Das SAW-Filter weist eine solche Frequenzcharakteristik auf, dass es bei der Wärmeerzeugungszeit niedrigere Frequenzen besitzt als bei der Keine-Wärmeerzeugungszeit.
  • Demzufolge hat die Erfindung eine Aufgabe, die Leistungsfähigkeit der arbeitenden Hochfrequenz-Verstärkerschaltung einschließlich des Sendeleistungsverstärkerbauteils zu gewährleisten, und zwar durch Einstellen der Frequenzcharakteristika des SAW-Filters auf der Grundlage einer abgeschätzten Temperaturzunahme.
  • Die Erfindung besitzt die weitere Aufgabe, das Temperaturverhalten einer Funkkommunikationsvorrichtung zu gewährleisten, die die Hochfrequenz-Verstärkerschaltung beinhaltet.
  • Im Folgenden wird eine Struktur des Hochfrequenzmoduls 110 beschrieben, das ein einzelnes Paket bzw. Gehäuse aufweist, das darin aufnimmt: das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24, das das zelluläre System (800 MHz-Band) bildet, das SAW-Bandpassfilter 9, das empfangende SAW-Filter 4b und das sendende SAW-Filter 4a. Ein Hochfrequenzmodul, das ein einzelnes Paket aufweist, das darin aufnimmt das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 25, das das PCS-System (1,9 GHz-Band) bildet, das SAW-Bandpassfilter 10, das empfangende SAW-Filter 3b und das sendende SAW-Filter 3a, kann jedoch die gleiche Struktur besitzen.
  • Bei einer alternativen Struktur kann ein einzelnes Paket bzw. Gehäuse darin aufnehmen die Leistungsverstärkungshalbleiterbauteile, die individuell das zelluläre System (800 MHz-Band) und das PCS-System (1,9 GHz-Band) bilden, das SAW-Bandpassfilter, das empfangende SAW-Filter und das sendende SAW-Filter. In diesem Fall sind zwei Leistungsverstärkungsbauteile an dem Hochfrequenzmodul montiert, und demzufolge existieren zwei Wärmequellen. Dies schreibt die Notwendigkeit vor, das Frequenzband des SAW-Filters auf der Grundlage des Temperaturanstiegs auszulegen bzw. zu konstruieren, der mit den zwei Wärmequellen einhergeht.
  • 33(a) ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul 110 gemäß der Erfindung, wobei 33(b) eine Schnittansicht entlang der Linie X-X der 33(a) ist.
  • Das Hochfrequenzmodul 110 weist eine Struktur auf, wobei das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24, das SAW-Bandpassfilter 9, das empfangende SAW-Filter 4b und das sendende SAW-Filter 4a an einer Vorder- oder einer Rückseite des dielektrischen Substrates 23 angeordnet sind. Das dielektrische Substrat 23 enthält darin den Richtungskoppler 5, die Anpassungsschaltung 4c und dgl. Zusätzlich hierzu ist ein oberer Teil des dielektrischen Substrates mit dem Gussharz M geschützt.
  • Von dem SAW-Bandpassfilter 9, dem empfangenden SAW-Filter 4b und dem sendenden SAW-Filter 4a kann jedes verpackt und an der Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 montiert sein. Ansonsten kann jede der obigen Komponenten in der Form eines nackten Chips vorliegen, um direkt an der Oberfläche des dielektrischen Substrates 23 montiert zu werden.
  • Hinsichtlich der positionsmäßigen Beziehung zwischen dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24, dem SAW-Bandpassfilter 9, dem empfangenden SAW-Filter 4b und dem sendenden SAW-Filter 4a zeigt 33, dass das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und das sendende SAW-Filter 4a auf einer Diagonale angeordnet sind. Die Anordnung dieser Komponenten sollte jedoch im Interesse des Signalausbreitungspfades entschieden werden. Das heißt, die Erfindung ist nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern kann andere Muster annehmen.
  • Der gesamte Körper des Hochfrequenzmoduls 110 wird an der Hauptleiterplatte MB der Funkkommunikationsvorrichtung wie einem portablen Funkanschlussgerät montiert.
  • Wie unten erwähnt, weist das dielektrische Substrat 23 die Struktur auf, die die Laminierung einer Vielzahl von dielektrischen Schichten beinhaltet.
  • Wie es in 33 gezeigt ist, ist das dielektrische Substrat 23 mit der thermischen Durchkontaktierung 50 gebildet, und zwar unter der Stelle, wo das Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 montiert ist, um Wärme freizugeben bzw. abzulassen, die von dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 erzeugt wird. Die thermische Durchkontaktierung 50 ist ein Durchgangslochleiter, der sich durch das dielektrische Substrat 23 hindurch erstreckt, und zwar von der Oberseite bis zur Unterseite. Um eine Funktion zur Wärmeübertragung zu erzielen, ist die thermische Durchkontaktierung so gebildet, dass sie eine besonders große Querschnittsfläche besitzt.
  • Ferner ist die Hauptleiterplatte MB auch mit thermischen Durchkontaktierungen 50b gebildet, zum Abgeben der Wärme an ein Gehäuse (nicht gezeigt), wobei sich die thermische Durchkontaktierung durch die Leiterplatte hindurch erstreckt.
  • Um die Abmessungen darzustellen: Das dielektrische Substrat 23 ist ein Rechteck mit 5 mm × 8 mm und weist eine Dicke von 1,5 mm auf, einschließlich des Gussharzes M. Die Hauptleiterplatte MB weist eine Dicke von 2 mm auf. Es ist anzumerken, dass diese Abmessungen lediglich illustrative Beispiele sind und es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Zahlen beschränkt ist.
  • Es wird angenommen, dass "D1" eine Distanz zwischen dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und dem SAW-Bandpassfilter 9 darstellt und dass "D2" eine Distanz zwischen dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und dem empfangenden SAW-Filter 4b darstellt.
  • 34 ist eine Schnittansicht, die ein simuliertes Temperaturverteilungsmodell an der Hauptleiterplatte MB und an dem dielektrischen Substrat 23 des Hochfrequenzmoduls 110 zeigt, das daran montiert ist.
  • Es wird angenommen, dass das dielektrische Substrat 23 als sein Material eine Glaskeramik mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als ein Glasepoxyharz verwendet. Die Pfeile in 34 zeigen die Richtungen der Wärmeübertragung, wobei gezeigt wird, dass dann, wenn die Wärme von dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 erzeugt wird, diese Wärme radial übertragen wird, und zwar durch das Hochfrequenzmodul 110 und die Hauptleiterplatte hindurch.
  • Die von dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 erzeugte Wärme wird teilweise auf die Hauptleiterplatte MB übertragen, und zwar über die thermische Durchkontaktierung 50. Die nicht auf die Hauptleiterplatte MB übertragene Wärme wird andererseits auf das dielektrische Substrat 23 aus Glaskeramik übertragen, so dass sie das SAW-Bandpassfilter 9, das empfangende SAW-Filter 4b und das sendende SAW-Filter 4a erreicht.
  • Demzufolge werden die Temperaturen der SAW-Filter höher als die Umgebungstemperatur.
  • In einem Zustand, bei dem das Hochfrequenzmodul 110 an der Hauptleiterplatte MB montiert war, die in einem Gehäuse des portablen Funkanschlussgerätes aufgenommen war, wurde die Hochfrequenz-Verstärkerschaltung betrieben, während eine Messung der Temperatur an der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrates vorgenommen wurde. Die Messergebnisse sind in 35 gezeigt.
  • In 35 ist die Abszisse die Distanz von dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und die Ordinate ist die Temperatur an dem dielektrischen Substrat 23. Die hohlen Quadrate stellen die Temperaturverteilung des dielektrischen Substrates aus Glaskeramik dar, wohingegen die festen bzw. ausgefüllten Punkte die Temperaturverteilung des dielektrischen Substrates aus Glasepoxy darstellen. Die Raumtemperatur betrug 25°C. Wie es in der Figur gezeigt ist, treten einige Unterschiede in der Beziehung zwischen der Temperatur und der Distanz auf, und zwar in Abhängigkeit von den Substratmaterialien.
  • Die Temperatur an der oberen Oberfläche des Leistungsverstärkungshalbleiterbauteils 24 beträgt 98°C, und zwar dort, wo es an dem dielektrischen Substrat aus Glaskeramik gebildet ist, und beträgt 107°C, wenn es an dem dielektrischen Substrat aus Glasepoxy gebildet ist. Für den Fall, dass eine Distanz D1 zwischen dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und dem SAW-Filter 2 mm beträgt, zeigt das SAW-Filter eine Oberflächentemperatur von etwa 55°C. Für den Fall, bei dem eine Distanz D2 zwischen dem Leistungsverstärkungshalbleiterbauteil 24 und dem SAW-Filter 4 mm beträgt, zeigt das SAW-Filter eine Oberflächentemperatur von etwa 50°C. Demzufolge beträgt ein Temperaturanstieg ΔT von bzw. gegenüber der Raumtemperatur (25°C) +30°C für den Fall von D1 = 2 mm. Für den Fall von D2 = 4 mm, beträgt ein Temperaturanstieg ΔT gegenüber der Raumtemperatur 25°C.
  • Die Montageposition des SAW-Filters kann auf der Grundlage dieses Diagramms entschieden bzw. gewählt werden, um so die Berechnung des Temperaturanstiegs ΔT (°C) während des tatsächlichen Betriebs des Filters zu gestatten. Wenn berücksichtigt wird, einen scharfen Temperaturanstieg ΔT zu vermeiden, kann geurteilt werden, dass die Distanz D1, D2 gegenüber dem Leistungsverstärkungsbauteil wenigstens 1 mm oder vorzugsweise wenigstens 2 mm betragen muss.
  • Im Folgenden wird eine beispielhafte Konstruktion bzw. Auslegung des Durchlassbandes des SAW-Filters beschrieben.
  • Es wird angenommen, dass die erforderliche Betriebsumgebungstemperatur des portablen Funkanschlussgerätes in dem Bereich von –20°C bis 60°C liegt.
  • Wenn das SAW-Filter in einer Distanz D von 4 mm von dem Leistungsverstärkungsbauteil angeordnet ist, wird die Temperatur des SAW-Filters dann, wenn das Leistungsverstärkungsbauteil und das SAW-Filter auf dem Substrat aus Glasepoxy montiert sind, auf 50°C erhöht, wie oben beschrieben, und demzufolge beträgt der Temperaturanstieg ΔT gegenüber der Raumtemperatur (25°C) ΔT = 25°C.
  • Als Nächstes wird angenommen, dass der Temperaturkoeffizient für die Frequenzänderungsrate des SAW-Filters dargestellt ist durch k(ppm/°C). Die Frequenzänderungsrate, die den Temperaturfluktuationen Δf/f(ppm) einhergeht, lässt sich aus der folgenden Gleichung und aus der Steigung des in 38 gezeigten Diagramms bestimmen: Δf/f = k·ΔT.
  • Genauer gesagt beträgt die Charakteristik der Frequenzänderungsrate gegenüber der Temperatur des SAW-Filters k = –36 ppm/°C, und zwar bestimmt aus der Neigung bzw. Steigung der 38. Demzufolge ist eine Frequenzänderungsrate Δf/f entsprechend ΔT = 25°C = Δf/f = –36 × 25 = –900 ppm.
  • Für den Fall, dass das SAW-Filter ein de-multiplexendes empfangendes SAW-Antennenfilter 4b zur Verwendung in einem portablen Anschlussgerät des CDMA-Systems ist, liegt ein erforderliches Durchlassband des Filters in dem Bereich von 869 bis 894 MHz, wie es in 36 gezeigt ist.
  • Bei einem gegebenen Temperaturanstieg ΔT ist ein Konstruktions- bzw. Auslegungswert des Durchlassbandes des SAW-Filters definiert auf einen Bereich von 869,0 bis 894,8 MHz, und zwar durch Erhöhen eines höheren Endwertes des Bandes um 900 ppm (0,8 MHz). Da der Temperaturkoeffizient k des SAW-Filters einen negativen Wert annimmt, wird das Band nur auf der Hochfrequenzseite verbreitert, während das Band auf der Niederfrequenzseite unverändert bleibt. Demzufolge liegt eine Mittenfrequenz des Passbandes bei 881,9 MHz, was 0,4 MHz höher ist als 881,5 MHz.
  • Für den Fall, dass das SAW-Filter an einem Ort 2 mm von dem Leistungsverstärkungsbauteil entfernt montiert ist, ist ΔT = 30°C und eine Frequenzänderungsrate Δf/f = –1080 ppm. Demzufolge ist ein Auslegungswert des de-multiplexenden empfangenden SAW-Antennenfilters definiert auf einen Bereich von 869,0 bis 895,0 MHz (894 × 1,00108 = 895,0).
  • 37 zeigt eine beispielhafte Auslegung bzw. Konstruktion eines Stopbandes des SAW-Filters. Für den Fall, dass das SAW-Filter das de-multiplexende empfangende SAW-Antennenfilter 4b zur Verwendung in dem portablen Anschlussgerät des CDMA-Systems ist, liegt ein erforderliches Stopband hiervon in dem Bereich von 824 bis 849 MHz. Wie bei dem obigen Beispiel kann ein Konstruktionswert des Stopbandes daher definiert werden, dass er von 824,0 bis 849,8 MHz reicht, und zwar durch Erhöhen lediglich des oberen Endes des Stopbandes um 900 ppm.
  • Die Ausübung der Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise wird bei den oben erwähnten Hochfrequenzmodulen ein CDMA-Anschlussgerät mit dem zellulären US-Band und dem PCS-Band angenommen. Das Hochfrequenzmodul der Erfindung kann jedoch ein W-CDMA-Anschlussgerät vom Typ IMT-2000 sein, ein GSM-Anschlussgerät (Global System for Mobile communications) oder ein DCS-Anschlussgerät (Digital Cellular System) in Europa, ein Bluetooth-Anschlussgerät mit einem Band von 2,4 GHz, oder ein Front End-Anschlussgerät wie ein W-LAN. Das zuvor genannte SAW-Filter kann ein FBAR-Filter (Film Bulk Acoustic Resonator) aufweisen.
  • [Beispiele]
  • Im Folgenden werden Beispiele des Hochfrequenzmoduls beschrieben, die gemäß der Erfindung hergestellt sind.
  • Es wurde ein Brei vorbereitet unter Verwendung einer Keramikpulverzusammensetzung, die erhalten wurde durch Hinzumischen von 10 Massenteilen von B auf einer B2O3-Basis und 5 Massenteilen von Li auf einer LiCO3-Basis zu 100 Massenteilen eines Hauptbestandteiles, der dargestellt bzw. gebildet wurde durch 0,95-mol MgTiO3-0,05-mol CatiO3. Der resultierende Brei wurde abgestrichen, um eine ungesinterte bzw. grüne Lage mit einer Dicke von 100 μm zu bilden.
  • Als Nächstes wurde eine Ag-Paste auf eine Oberfläche der ungesinterten Lage aufgedruckt, um so ein Leitermuster mit einer Dicke von 20 μm zu bilden. Nach Erfordernis wurde ein Durchgangsloch mit einem Durchmesser von 200 μm in der ungesinterten Lage gebildet und mit der zuvor genannten Ag-Paste gefüllt, um einen Durchgangslochleiter zu bilden. Hiernach wurden die resultierenden ungesinterten Lagen laminiert und wurden einem Bindemittel-Entfernungsprozess unterzogen, wobei das Laminat für 4 Stunden in der Atmosphäre bei 300°C erwärmt wurde. Hiernach wurde das Laminat bei 900°C in der Atmosphäre für 6 Stunden gesintert. Somit wurde ein Modulsubstrat mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 12 × 10–6/°C erhalten.
  • Als Nächstes wurde ein Elektrodenfilm mit einer Al-Cu-Legierung (2 Gew.-%) auf einem piezoelektrischen Substrat (Lithiumtantalit-Monokristall mit 42° Y-Orientierung und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 14 bis 16 × 10–6/°C) gebildet. Hiernach wurden eine Anregungselektrode, Eingangs/Ausgangselektroden, eine Masseelektrode und ein Schutzfilm gebildet, und zwar durch wiederholtes Aufbringen von Resist, durch Musterbildung und durch Abtrennung des Resist-Films. So wurde der SAW-Filterchip 41 hergestellt.
  • Der resultierende SAW-Filterchip 41 wurde mit der Oberseite nach unten auf dem Modulsubstrat montiert, und zwar gemäß 7 und 8. Das Montieren wurde erreicht, indem ein Hochtemperatur-Lötmittel an die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden aufgebracht wurde, und zwar durch Siebdruck, gefolgt von einem Wiederaufschmelzen des Lötmittels. Gemäß der Montagestruktur des SAW-Filterchips 41 umgab die Masseelektrode die IDT-Elektroden, wodurch die hermetische Abdichtung erzielt wurde, bevor das Filter mit einem Harz abgedichtet wurde.
  • Hiernach wurde das Lötmittel aufgebracht, und zwar in jedem Montagemuster, unter Verwendung eines Dispensers bzw. Abgabegerätes. Danach wurden Chip-Komponenten wie ein Kondensator-Chip montiert und das Lötmittel wurde an Orten festgesetzt, und zwar durch Wiederaufschmelzen. Schließlich wurde ein Halbleiter-Chip an das Substrat gebondet, und zwar unter Verwendung einer Silberpaste, und dann Draht-gebondet, und zwar unter Verwendung eines Golddrahtes.
  • Durch das zuvor genannte Verfahren wurde ein Hochfrequenzmodul hergestellt, an dem eine Vielzahl von Oberflächenmontierten Komponenten, der Halbleiter-Chip und der SAW-Filterchip 41 montiert waren.
  • Als Nächstes wurden Gussharze A, B, C, D, E und F vorbereitet, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften besaßen und geschmolzenes Siliziumoxid bzw. Silika beinhalteten, und zwar als ein Füllmittel, das einem Epoxyharz hinzugemischt war. Das Elastizitätsmodul von jedem Gussharz wurde bestimmt gemäß JIS-K-6911, wohingegen der Glasübergangspunkt und der lineare Ausdehnungskoeffizient hiervon unter Verwendung eines Dilatometers bestimmt wurden.
  • Ein Glaskeramiksubstrat, das mit 80 Hochfrequenzmodulregionen gebildet war, wurde in einem Vorgang mit jedem der zuvor genannten Gussharze abgedichtet, wobei das Gussharz auf das Substrat aufgebracht wurde durch Drucken unter Verwendung einer Metallmaske und eines Ausdrückrollers, um die mehreren Modulregionen 158a auf einmal zu bedecken. Anschließend wurde das so durch Drucken mit einem Muster versehene Gussharz ausgehärtet, und zwar durch Backen. Anschließend wurde eine Würfelmaschine bzw. Chipschneidemaschine betrieben, um die 80 Hochfrequenzmodulregionen voneinander zu trennen. Somit wurden diskrete Hochfrequenzmodule erhalten.
  • Ferner wurden kommerziell verfügbare Glaskeramiksubstrate, die jeweilige Ausdehnungskoeffizienten von 6 bzw. 8,5 × 10–6/°C besaßen; kommerziell verfügbare Glaskeramiksubstrate mit jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 20, 25, 88 × 10–6/°C; und kommerziell verfügbare Modulsubstrate aus Glasfaser-Epoxy-Verbundmaterialien mit jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 19, 20, 23 × 10–6/°C ebenfalls als Modulsubstrate mit unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verwendet.
  • Als Nächstes ließ man die abgedichteten Hochfrequenzmodule für 168 Stunden in einer Atmosphäre mit einer Temperatur von 85°C und einer Feuchtigkeit von 60% stehen, so dass die Feuchtigkeit hiervon entfernt wurde. Dem Entfernen der Feuchtigkeit folgte ein Wiederaufschmelz-Erwärmen (Spitzentemperatur von 260°C), das in drei Zyklen wiederholt wurde. Hiernach wurden die Module einer Inspektion des Erscheinungsbildes unterzogen, um eine Prüfung auf Brüche durchzuführen, und einem Kontinuitätstest zum Überprüfen auf Kurzschlüsse. Nach dem Anordnen in Wasser wurden die Module hinsichtlich der elektrischen Charakteristika evaluiert, um die hermetische Abdichtung der Filter und der Leistungsverstärker zu prüfen. Die Module wurden gemäß den folgenden Kriterien evaluiert. Ein Modul, das frei war von einem defekten Modus einschließlich des Kurzschlusses, der Brüche und des hermetischen Abdichtungsfehlers, ist durch o dargestellt, wohingegen ein Modul, das an dem obigen defektiven Modus leidet, durch x dargestellt ist. Zusätzlich listet Tabelle 1 das Auftreten (%) des defektiven Modus in einer Spalte der Evaluierung des Wiederaufschmelzprozesses, der dem Feuchtigkeitsentfernungsprozess folgt.
  • Figure 00690001
  • Wie es in Tabelle 1 gezeigt ist, hatten die Module der obigen Beispiele sämtlich ein Auftreten von Kurzschlüssen und Brüchen von 0%. Es wird somit bestätigt, dass diese Module frei sind von defekten Modi.
  • Im Gegensatz hierzu hatten sämtliche Proben mit den Elastizitätsmodulen und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die von dem Schutzbereich der Erfindung abwichen, nicht die Fähigkeit, die Spannungen vollständig aufzunehmen, die von dem thermisch ausgedehnten Lötmittel hervorgerufen wurden, und demzufolge wurden Kurzschlüsse, eine Abtrennung an Stirnseiten und die verschlechterte hermetische Abdichtung beobachtet.

Claims (37)

  1. Hochfrequenzmodul mit: einem sendenden Filter und einem empfangenden Filter, die mit einem Antennenanschluss verbunden sind, und zwar direkt oder über eine Multiplexerschaltung, und betriebsbereit, zwischen einem Sendesystem und einem Empfangssystem umzuschalten; einer Anpassungsschaltung, die in einer Eingangsseite des empfangenden Filters eingefügt ist; und einer Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung, die mit dem sendenden Filter verbunden ist, zum Verstärken eines Sendesignals in einem vorbestimmten Sendedurchlassband, wobei die Filter, die Anpassungsschaltung und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung an einem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, wobei ein passives Bauteil, das einen Teil der Anpassungsschaltung bildet, an einer dielektrischen Schicht innerhalb des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  2. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die Anpassungsschaltung zwischen einem Eingangsanschluss des empfangenden Filters und einem Ausgangsanschluss des sendenden Filters eingefügt ist.
  3. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die Anpassungsschaltung eine Übertragungsleitung aufweist, die an der dielektrischen Schicht innerhalb des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  4. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, wobei die Anpassungsschaltung ferner ein Induktorbauteil und/oder ein Kondensatorbauteil aufweist, das an der dielektrischen Schicht im Inneren des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  5. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, wobei die Anpassungsschaltung ferner eine Chip-Komponente eines Induktorbauteils und/oder eines Kondensatorbauteils aufweist, wobei die Chip-Komponente an einer Oberfläche des mehrschichtigen Substrates angeordnet ist.
  6. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei das sendende Filter und/oder das empfangende Filter ein akustisches Oberflächenwellenfilter (nachstehend "SAW-Filter" bezeichnet) ist.
  7. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, wobei das SAW-Filter einen nackten Chip aufweist.
  8. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7, wobei eine Hauptoberfläche des nackten Chips mit IDT-Elektroden, Eingangs/Ausgangselektroden der IDT-Elektroden und einer Masseelektrode gebildet ist, die die IDT-Elektroden umgibt, wobei die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden mit Elektroden bond-verbunden sind, die an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates gebildet sind, und zwar in einer Beziehung Stirnseite zu Stirnseite, und wobei ein abgedichteter Raum an einem SAW-Ausbreitungsabschnitt der IDT-Elektroden gebildet ist.
  9. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, wobei die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden des nackten Chips an Elektroden an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates Bond-verbunden sind, und zwar mittels eines Lötmittels.
  10. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei das mehrschichtige Substrat mit einem Hohlraum ausgebildet ist, in dem der nackte Chip montiert ist.
  11. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei der nackte Chip an einer Rückseite des mehrschichtigen Substrates vorgesehen ist.
  12. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, wobei das sendende SAW-Filter und das empfangende SAW-Filter einen einzelnen nackten Chip bilden, der an einem einzelnen piezoelektrischen Substrat gebildet ist.
  13. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 12, wobei der nackte Chip an einer Oberfläche eines Substrates vorgesehen ist, das sich von dem mehrschichtigen Substrat unterscheidet, wodurch ein SAW-Paket gebildet wird.
  14. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, wobei das sendende SAW-Filter einen nackten Chip bildet, der an einem piezoelektrischen Substrat gebildet ist, wohingegen das empfangende SAW-Filter einen nackten Chip bildet, der an einem anderen piezoelektrischen Substrat gebildet ist.
  15. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 14, wobei der nackte Chip, der das sendende SAW-Filter beinhaltet, an dem Substrat vorgesehen ist, wodurch ein SAW-Sendepaket gebildet wird, wohingegen der nackte Chip, der das empfangende SAW-Filter beinhaltet, an dem Substrat vorgesehen ist, wodurch ein SAW-Empfangspaket gebildet wird.
  16. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, wobei die Komponenten, die an dem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, mit einem Gussharz abgedichtet sind.
  17. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 16, wobei das Gussharz ein wärmeaushärtendes Harz mit Eigenschaften ist, die beinhalten: ein Elastizitätsmodul von 4 bis 8 GPa bei Raumtemperaturen, ein Elastizitätsmodul von 0,2 bis 0,5 GPa bei 220°C und ein Glasübergangspunkt von 100 bis 150°C.
  18. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 16, wobei das dielektrische Substrat einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 8 bis 18 × 10–6/°C besitzt, und zwar bei 25 bis 400°C.
  19. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 16, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient des wärmeaushärtenden Harzes bei Temperaturen, die geringer sind als der Glasübergangspunkt, in dem Bereich von 25 bis 80 × 10–6/°C liegen.
  20. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, wobei eine Frequenzcharakteristik des SAW-Filters auf ein höheres Niveau als ein erforderlicher Konstruktionswert eingestellt wird, und zwar gemäß einem abgeschätzten Temperaturanstieg des SAW-Filters, der Wärme zugeordnet ist, die von einem Sendeleistungsverstärkerbauteil erzeugt wird, das einen Teil der Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung bildet.
  21. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 20, wobei die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters eine Durchlassbandcharakteristik des SAW-Filters ist und wobei das höhere Ende des Durchlassbandes auf ein höheres Niveau eingestellt wird als der erforderliche Konstruktionswert.
  22. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 20, wobei die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters eine Stopbandcharakteristik des SAW-Filters ist und wobei das höhere Ende des Stopbandes auf ein höheres Niveau eingestellt wird als der erforderliche Konstruktionswert.
  23. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 20, wobei der Temperaturanstieg des SAW-Filters, der der erzeugten Wärme zugeordnet ist, gemäß einer Distanz von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abgeschätzt wird.
  24. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 20, wobei die mehreren SAW-Filter an dem dielektrischen Substrat vorgesehen sind und wobei der Temperaturanstieg von jedem SAW-Filter, der der erzeugten Wärme zugeordnet ist, gemäß einer jeweiligen Distanz von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abgeschätzt wird.
  25. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei ein passives Bauteil, das einen Teil der Multiplexerschaltung bildet, an der dielektrischen Schicht innerhalb des mehrschichtigen Substrates gebildet ist.
  26. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei das mehrschichtige Substrat ein mehrschichtiges Keramiksubstrat mit keramischen dielektrischen Schichten ist.
  27. Kommunikationsvorrichtung wie ein portables Anschlussgerät, das darin das Hochfrequenzmodul gemäß Anspruch 1 beinhaltet.
  28. Hochfrequenzmodul mit: einem sendenden Filter und einem empfangenden Filter, die mit einem Antennenanschluss verbunden sind, und zwar direkt oder über eine Multiplexerschaltung, und betriebsbereit, zwischen einem Sendesystem und einem Empfangssystem umzuschalten; einer Anpassungsschaltung, die in eine Eingangsseite des empfangenden Filters eingefügt ist; und einer Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung, die mit dem sendenden Filter verbunden ist, zum Verstärken eines Sendesignals in einem vorbestimmten Sendedurchlassband, wobei die Filter, die Anpassungsschaltung und die Hochfrequenz-Leistungsverstärkerschaltung an einem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, wobei das SAW-Filter einen nackten Chip aufweist, wobei eine Hauptoberfläche des nackten Chips mit IDT-Elektroden, Eingangs/Ausgangselektroden der IDT-Elektroden und einer Masseelektrode ausgebildet ist, die die IDT-Elektroden umgibt, wobei die Masseelektrode und die Eingangs/Ausgangselektroden mit Elektroden Bond-verbunden sind, die an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrates ausgebildet sind, und zwar in einer Beziehung Stirnseite zu Stirnseite, wobei ein abgedichteter Raum an einem SAW-Ausbreitungsabschnitt der IDT-Elektroden gebildet ist, wobei die Komponenten, die an dem mehrschichtigen Substrat vorgesehen sind, mit einem Gussharz abgedichtet sind, und wobei das Gussharz ein wärmeaushärtendes Harz mit Eigenschaften ist, die beinhalten: ein Elastizitätsmodul von 4 bis 8 GPa bei Raumtemperaturen, ein Elastizitätsmodul von 0,2 bis 0,5 GPa bei 220°C und ein Glasübergangspunkt von 100 bis 150°C.
  29. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 28, wobei das dielektrische Substrat einen linearen Ausdehnungskoeffizienten von 8 bis 18 × 10–6/°C bei 25 bis 400°C aufweist.
  30. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 28, wobei der lineare Ausdehnungskoeffizient des wärmeaushärtenden Harzes bei Temperaturen, die niedriger sind als der Glasübergangspunkt, in dem Bereich von 25 bis 80 × 10–6/°C liegt.
  31. Kommunikationsvorrichtung wie ein portables Anschlussgerät, das darin das Hochfrequenzmodul gemäß Anspruch 28 beinhaltet.
  32. Hochfrequenzmodul mit einem Sendeleistungsverstärkerbauteil und einem SAW-Filter, das an einem dielektrischen Substrat vorgesehen ist, wobei eine Frequenzcharakteristik des SAW-Filters auf ein höheres Niveau als ein erforderlicher Konstruktionswert eingestellt ist, und zwar gemäß einem abgeschätzten Temperaturanstieg des SAW-Filters, der Wärme zugeordnet ist, die von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil erzeugt wird.
  33. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 32, wobei die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters eine Durchlassbandcharakteristik des SAW-Filters ist und wobei das höhere Ende des Durchlassban des auf ein höheres Niveau eingestellt wird als der erforderliche Konstruktionswert.
  34. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 32, wobei die Frequenzcharakteristik des SAW-Filters eine Stopbandcharakteristik des SAW-Filters it und wobei das höhere Ende des Stopbandes auf ein höheres Niveau eingestellt wird als der erforderliche Konstruktionswert.
  35. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 32, wobei der Temperaturanstieg des SAW-Filters, der der erzeugten Wärme zugeordnet ist, gemäß einer Distanz von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abgeschätzt wird.
  36. Hochfrequenzmodul nach Anspruch 32, wobei die mehreren SAW-Filter an dem dielektrischen Substrat vorgesehen sind, und wobei der Temperaturanstieg von jedem SAW-Filter, der der erzeugten Wärme zugeordnet ist, gemäß einer jeweiligen Distanz von dem Sendeleistungsverstärkerbauteil abgeschätzt wird.
  37. Kommunikationsvorrichtung wie ein portables Anschlussgerät, das darin das Hochfrequenzmodul gemäß Anspruch 32 beinhaltet.
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