JP2005102098A - 高周波モジュール及びそれを用いた無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弾性表面波（ＳＡＷ）分波器パッケージを多層基板に実装する際に、その厚みを低くすることが可能な、小型の高周波モジュールを提供する。
【解決手段】送信用のＳＡＷフィルタと受信用のＳＡＷフィルタを内蔵している分波器パッケージ２を搭載した高周波モジュール105において、アンテナ端と受信端とを接続するマッチング線路５を多層基板３１内にストリップラインとして内蔵し、前記送信用のＳＡＷフィルタ及び受信用のＳＡＷフィルタを同一圧電基板上に１チップの分波器パッケージ２として形成し、これを前記多層基板上に実装した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、携帯端末器等の無線通信装置に適用される高周波モジュール及びそれを用いた無線通信装置に関するものである。

図２６は、携帯端末器等の移動無線通信装置における高周波信号処理回路の一般的構成を示すブロック図である。高周波信号処理回路は、アンテナ、分波器２０、高周波電力増幅器２１、段間フィルタ２２、ＲＦＩＣ２３、受信増幅器２４、段間フィルタ２５、ＲＦＩＣ２６などで構成される。分波器２０は、高周波電力増幅器２１から出力される送信信号をアンテナに送り、アンテナにより受信される受信信号を切り分けて受信増幅器２４に供給する機能を備える素子である。

携帯端末器等の移動無線通信装置においては、その携帯性のために各部品に対する小型化、軽量化の要求が大きい。従来においてはこの要求を考慮して、移動無線通信装置を構成する各部品を、所望の特性が達成できる単位でモジュール化している。
図２７は、分波器を含む従来の高周波モジュール200の構造を示す概略平面図、図２８は同概略断面図である。なお、高周波モジュール200は、通常、高周波電力増幅器を含むことが多いが、図２７、図２８では、分波器の搭載されている部分のみを図示している。

従来の高周波モジュール200は、多層基板６１の上にＳＡＷ(Surface Acoustic Wave)分波器パッケージ６２を実装している。ＳＡＷ分波器パッケージ６２は、Ant端子６７、Tx端子６８、Rx端子６９の３つの端子を備え、これらのAnt端子６７、Tx端子６８、Rx端子６９と、前記多層基板上６１上のAnt側線路７０、Tx側線路７１、Rx側線路７２とをそれぞれ接続している。Ant側線路７０は、図２６に示したようにアンテナに接続され、Tx側線路７１は高周波電力増幅器２１に接続され、Rx側線路７２は受信増幅器２４に接続される。

ＳＡＷ分波器パッケージ６２は、図２８に示されるように、樹脂基板６５上に、送信用のTxフィルタチップ６３と受信用のRxフィルタチップ６４を別々に独立して搭載している。そして、樹脂基板６５の中に、Ant端子６７とRxフィルタチップ６４とのマッチングをとるためのマッチング線路６６を内蔵している。
図２９は、従来の他の高周波モジュール201の構造を示す概略平面図、図３０はその概略断面図である。

この高周波モジュール201では、多層基板６１の上に送信用及び受信用のＳＡＷ分波器パッケージ６２ａ，６２ｂを別々に実装している。送信用ＳＡＷ分波器パッケージ６２ａは、樹脂基板６５ａ上に送信用のTxフィルタチップ６３を搭載するとともに、Ant端子６７、Tx端子６８を備え、これらの端子と多層基板上６１上のAnt側線路７０、Tx側線路７１とをそれぞれ接続している。受信用ＳＡＷ分波器パッケージ６２ｂは、樹脂基板６５ｂ上に、受信用のRxフィルタチップ６４を搭載するとともに、Rx入力端子９１、Rx出力端子６９を備え、Rx出力端子６９と多層基板上６１上のRx側線路７２とを接続している。

そして、図３０に示されるように、多層基板上６１の表面に、前記Ant端子６７とRx入力端子９１とのマッチングをとるためのマッチング線路８０を形成している。
特開平11-17495公報

ところが、前述の従来の方法で高周波モジュールを形成する場合、図２７の構造においては、樹脂基板６５の中にマッチング線路６６を埋め込んでいるので、高周波モジュールの高さが高くなり、これ以上の薄型化に対応することは非常に難しいという問題がある。
また、図２９の構造においては、送信用ＳＡＷフィルタパッケージ６２ａと受信用ＳＡＷフィルタパッケージ６２ｂをそれぞれ独立して形成しているため、両者の特性が揃えにくく、特性のばらつきが大きくなる上、高さ方向は図２６より薄く出来る反面、面積が大きくなるため、小面積化が難しいという問題がある。

本発明は、上記問題点を除去し、コンパクトで、かつ、製造コストを低減することが出来る高周波モジュール及び無線通信装置を提供することを目的とする。

本発明の高周波モジュールは、送信用のＳＡＷフィルタと受信用のＳＡＷフィルタとを備えたＳＡＷ分波器パッケージを多層基板上に搭載した高周波モジュールにおいて、前記送信用のＳＡＷフィルタ及び受信用のＳＡＷフィルタを同一圧電基板上に形成して１チップのＳＡＷ分波器パッケージとなし、アンテナ端と受信用のＳＡＷフィルタの受信端とを接続するマッチング線路を有し、当該マッチング線路が、前記多層基板内にストリップラインとして内蔵されているものである。

前記の構成によれば、従来分波器パッケージに内蔵していたマッチング線路を、多層基板内に内蔵することで、分波器パッケージ自体を薄くすることができるため、モジュール全体としての高さを低減することができる。また、送信フィルタと受信フィルタを同一圧電基板上に１つのチップより形成することで、２つのフィルタ特性のばらつきを低減することができる。

前記多層基板内部に配置したマッチング線路は、整合回路の一部または全部を構成する素子となる。
マッチング線路が、整合回路の一部を構成する場合、前記整合回路は、多層基板上に配置した誘導素子および／または容量素子のチップ部品をさらに含むものであってもよい。
また、前記ＳＡＷ分波器パッケージの前段に、GPS帯域を分波するためのダイプレクサを前記多層基板内に内蔵したものであれば、ダイプレクサを別付けとした場合に比べて、全体的にコンパクトな高周波モジュールを形成することができる。

また、通過帯域特性の異なる複数のＳＡＷ分波器パッケージを前記多層基板上に搭載し、少なくとも１つのＳＡＷ分波器パッケージに対応するマッチング線路を前記多層基板内に内蔵する構成とすれば、別々の通信周波数帯に対応でき、かつ、全体的にコンパクトな高周波モジュールを構成することができる。
この場合、前記複数のＳＡＷ分波器パッケージの周波数帯域を分波するダイプレクサを、前記多層基板内に内蔵することにより、さらに高周波モジュールの小形化を図ることができる。

また、受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのトライプレクサを前記多層基板内に内蔵することもでき、これによりさらに高周波モジュールの小形化を図ることができる。
また、本発明の高周波モジュールは、送信用のＳＡＷフィルタを備えた送信用ＳＡＷ分波器パッケージと、受信用のＳＡＷフィルタを備えた受信用ＳＡＷ分波器パッケージとを多層基板上に搭載した高周波モジュールにおいて、前記送信用のＳＡＷフィルタは、圧電基板上に形成された１チップのＳＡＷ分波器パッケージであり、前記受信用のＳＡＷフィルタは、圧電基板上に形成された１チップのＳＡＷ分波器パッケージであり、アンテナ端と受信用のＳＡＷフィルタの受信端とを接続するマッチング線路を有し、当該マッチング線路が、前記多層基板内にストリップラインとして内蔵されていることを特徴とする。

前述の方法で高周波モジュールを形成する場合、ＳＡＷ分波器パッケージを構成するTxフィルタとRxフィルタが同一圧電基板上に形成されているため、小型化の面では有利であるものの、TxフィルタとRxフィルタ間のアイソレーション特性が不利になることがある。また、Txフィルタには高周波電力増幅器から大電力が入力され、Txフィルタが自己発熱し、その熱がRxフィルタにも直接伝搬して、その温度上昇によってRxフィルタの周波数特性が変化することもある。

そこで、本発明の高周波モジュールは、分波回路を構成する、相異なる通過帯域特性を持つ送信用ＳＡＷフィルタと受信用ＳＡＷフィルタとをそれぞれ分割構成し、アンテナ側線路と受信用（Rx）フィルタを接続するマッチング線路を、多層基板内にストリップラインとして内蔵したものである。これにより、別々の周波数帯に対応でき、かつ、全体的にコンパクトな高周波モジュールを構成することができる。

前記の構成によれば、ＳＡＷ分波器をTxフィルタとRxフィルタの２つに分割することで、アイソレーション特性の向上を図ることができる。また、Txフィルタの発熱がRxフィルタに伝わりにくいため、より安定したRxフィルタの特性を得ることができる。
前記送信用および受信用のＳＡＷフィルタを、ＳＡＷのベアチップにて構成することもできる。ベアチップ実装にて構成した場合、パッケージ品で構成したモジュールに比べて、安価で全体的にコンパクトな高周波モジュールを形成することができる。

前記多層基板内部に配置したマッチング線路は、整合回路の一部または全部を構成する素子である。
マッチング線路が、整合回路の一部を構成する場合、前記整合回路は、多層基板上に配置した誘導素子および／または容量素子のチップ部品をさらに含むものであってもよい。
前記複数のＳＡＷ分波器パッケージの周波数帯域を分波するためのダイプレクサを、前記多層基板内に内蔵したものでもよい。

受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのトライプレクサを前記多層基板内に内蔵してもよい。受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのトライプレクサを、前記多層基板に内蔵したものであれば、ダイプレクサを別付けとした場合に比べて、全体的にコンパクトな高周波モジュールを形成することができる。
なお、前記ＳＡＷ分波器パッケージをFBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)フィルタにて構成することもできる。

また、前期高周波モジュールは、送信信号を増幅する高周波電力増幅器をさらに備えるものであってもよい。
また、本発明の高周波モジュールは、高周波電力増幅器、送信側段間用フィルタ、受信側段間フィルタ、RFIC等を前記多層基板上に同時に搭載することができる。これにより、高周波モジュールの構成部品を集積することができ、高周波モジュールの小形化を図ることができる。

また、前記多層基板上の部品を樹脂にてモールドすれば、部品実装部分の状態が安定するため、特性の安定化、信頼性の向上を図ることができる。
また、携帯端末機器などの無線通信装置において、前記高周波モジュールを搭載することにより、装置の小型軽量化を行うことができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュール101を示す概略平面図、図２はその断面図、図３は高周波モジュール101の回路構成を示すブロック図である。
これらの図において、１は多層基板であり、この多層基板１の上にＳＡＷ分波器パッケージ２が実装されている。ＳＡＷ分波器パッケージ２は、Ant端子７、Tx端子８、Rx端子９の３つの端子を備えている。そして、これらのAnt端子７、Tx端子８、Rx端子９は、前記多層基板上１上のAnt側線路１０、Tx側線路１１、Rx側線路１２にそれぞれ接続されている。Ant側線路１０は、図２６に示したようにアンテナに接続され、Tx側線路１１は電力増幅器に接続され、Rx側線路１２は受信増幅器に接続される。

ＳＡＷ分波器パッケージ２は、樹脂やセラミックからなる基板４（以下単に「基板４」という）上に、TxフィルタとRxフィルタを同一圧電基板上に形成した１チップのＳＡＷフィルタチップ３を搭載している。
また、多層基板１には、ストリップラインで形成されたマッチング線路５が内蔵されている。マッチング線路５は、図２に示すように、多層基板１に垂直に設けられたビアホール（ビア導体）６ａ，６ｂを介して、多層基板１の表面の接続パッド１ａ，１ｂまで電気的につながっている。

一方、ＳＡＷフィルタチップ３のTxフィルタの出力端子は、基板４を貫通して基板４の下面に設けられている端子パッド４ａまで延びている。Rxフィルタのマッチング端子１３は、基板４を貫通して基板４の下面に設けられている端子パッド４ｂまで延びている。そして、ＳＡＷ分波器パッケージ２を多層基板１に搭載した状態で、端子パッド４ａは、多層基板１表面の接続パッド１ａに、端子パッド４ｂは、多層基板１表面の接続パッド１ｂに、半田などによってそれぞれ接続される。

以上の高周波モジュール101における信号の伝搬経路を、図３を用いて説明する。多層基板１のTx側線路１１から入った送信信号は、ＳＡＷ分波器パッケージ２のTx端子８を経由してＳＡＷフィルタチップ３のTxフィルタに入力される。Txフィルタより出力された信号は、ＳＡＷ分波器パッケージ２のAnt端子７を経由して、多層基板のAnt線路１０へ出力される。

また、多層基板１のAnt線路１０から入った受信信号は、ＳＡＷ分波器パッケージ２のAnt端子７を経由し、端子パッド４ａから多層基板１の内部へ通じるビアホール６ａを介して、多層基板１に内蔵されたストリップラインで形成されているマッチング線路５に入力される。マッチング線路５を伝搬した信号は、ビアホール６ｂ、端子パッド４ｂを介して、ＳＡＷ分波器パッケージ２内部にあるＳＡＷフィルタチップ３のRxフィルタ側にあるマッチング端子１３へと入力される。

Rxフィルタからの出力信号は、ＳＡＷ分波器パッケージ２のRx端子９を経由して、多層基板のRx線路１２へ出力される。
なお、前記図１及び図２は、構造を説明するための概略図であり、図１及び図２におけるAnt端子７、Tx端子８、Rx端子９、マッチング端子１３等の端子位置、ビアホール６ａ，６ｂ、マッチング線路５等のレイアウトについては、図示したものに限らず、任意に配置可能なものとする。

前記多層基板１や基板４は、誘電体層を複数層積層してなる誘電体基板であり、その表面や内部に導体からなる配線導体層が形成されてなる。例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機系誘電体基板に対して、銅箔などの導体によって配線導体層を形成し、積層して熱硬化させたもの、または、セラミック材料などの無機系誘電体基板に種々の配線導体層を形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。

特に、セラミック材料を用いれば、セラミック誘電体の比誘電率は通常９から２５と、樹脂基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。
上記セラミック材料としては、（１）Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣなどを主成分とする焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）金属酸化物の混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。

前記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ₂系、Ｃａ−ＴｉＯ₂系、ＭｇＯ−ＴｉＯ₂系等のセラミック材料が用いられる。これらのセラミック材料に、ＳｉＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＣｕＯ、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃等の助剤を適宜添加したものも用いられる。前記（３）のガラス組成物としては、少なくともＳｉＯ₂を含み、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、具体的には、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＲＯ系、ＳｉＯ₂−ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＲＯ系、ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ａｌ₂Ｏ₃−ＲＯ系、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＲＯ系、さらにはこれらの系にＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂等を配合した組成物が挙げられる。

また、前記（３）のガラスとしては、焼成処理することによっても非晶質ガラス、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出する結晶化ガラスなどが用いられる。また、前記（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂（クォーツ、クリストバライト）、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＺｒＯ₂、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＡｌＮ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＴｉＯ₃などのチタン酸塩の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、ガラス２０〜８０質量％、フィラー２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。

一方、配線導体層は、誘電体基板と同時焼成して形成するために、誘電体基板を形成するセラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせられる。例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガン、銅の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合物としてもよい。セラミック材料が前記（２）（３）の低温焼成セラミック材料を用いる場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする低抵抗導体材料が用いられる。このように、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、導体パターンを低抵抗導体材料によって形成することができるので望ましい。

多層基板１を構成する誘電体層の厚みは、１層あたり５０〜３００μｍ程度に設定する。
マッチング線路５は、例えば前記セラミック材料で作製したグリーンシート上に、パターン印刷法や塗布法などでマッチング線路５となる導体材料を形成する。その形状は、ストリップライン状である。ストリップラインの構造として、直線の他、スパイラル状、ミアンダ状など任意に湾曲した構造を採用することもでき、これにより、全体を小型化できる。また接地との間で容量がほしいときは、配線導体層の間に介在される誘電体の誘電率を利用したキャパシタなどを付加してもよい。

前記ビアホール６ａ，６ｂは、前記マッチング線路５とする導体材料が形成されたグリーンシートの上に、所定位置にビアを設けたグリーンシートを１枚又は複数枚ビア同士が貫通可能なように重ね合わせて形成する。そして、貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして、前記マッチング線路５となる導体材料と接触させて全体を焼成する。これにより、図２に示したマッチング線路５及びビアホール６ａ，６ｂの構造を作製することができる。

従来では、図２８に示したようにＳＡＷ分波器パッケージ６２の基板６５内にマッチング線路６６を形成しているのに対し、以上のような構造の高周波モジュール101によれば、図２に示したように多層基板１の内部にマッチング線路５を形成しているため、基板４を薄くすることが出来る。
また、図１に示したように、TxフィルタとRxフィルタは同一圧電基板上に１チップで形成している。

また、図１にも示しているように、高周波モジュール101は、TxフィルタとRxフィルタ及びマッチング線路によってパッケージ・ブロックを構成しており、前記マッチング線路５は、Ant端子とRxフィルタ間に配置されている。それによって、Rxフィルタのインピーダンスを調整し、分波器として最適な特性を得ることが出来る。
図４は、他の構造に係る高周波モジュール102を示す断面図、図５は高周波モジュール102の回路構成を示すブロック図である。

この構造の高周波モジュール102は、前記図２の高周波モジュール101に対して、さらにダイプレクサ１４を構成する誘導素子や容量素子を多層基板１に内蔵しているところが異なっているのみである。ここでダイプレクサとは、２つの周波数帯の送信信号・受信信号を、周波数帯ごとに分波する回路であり、それぞれを通過周波数帯域とする２つのフィルタ素子を有している。この第２の実施形態の場合、ダイプレクサ１４は、データや音声の送受信に用いる周波数帯（例えば８００ＭＨｚ）の信号と、衛星を利用した位置検出のためのＧＰＳ(Global Positioning System)受信に用いる１５００ＭＨｚ帯の信号とを分波する。このＧＰＳ信号の分波のために、ダイプレクサ１４のもう1つの出力端子を、ＧＰＳ回路へ接続している。本発明では、ダイプレクサ１４を多層基板２１に内蔵することで、ＧＰＳに対応したより高機能な高周波モジュールがコンパクトに形成できる。

図６は、さらに他の構造の高周波モジュール103を示す概略平面図、図７はその断面図、図８は高周波モジュール103の回路構成を示すブロック図である。
図１から図３の高周波モジュール100と異なるところは、取り扱う周波数帯の異なるもう一つのＳＡＷ分波器パッケージ２′を同一多層基板１上に実装していることである。例えば、ＳＡＷ分波器パッケージ２は、８００ＭＨｚの周波数帯を扱い、追加されたＳＡＷ分波器パッケージ２′は、１．９ＧＨｚの周波数帯を扱う。

ＳＡＷ分波器パッケージ２′は、ＳＡＷ分波器パッケージ２と同様、Ant端子７′、Tx端子８′、Rx端子９′の３つの端子を備え、これらは、多層基板上１上のAnt側線路１０′、Tx側線路１１′、Rx側線路１２′にそれぞれ接続されている。ＳＡＷ分波器パッケージ２′は、基板４′上に、TxフィルタとRxフィルタを同一圧電基板上に形成した１チップのＳＡＷフィルタチップ３′を搭載し、多層基板１′には、前の実施例と同様、ストリップラインで形成されたマッチング線路５′が内蔵されている。マッチング線路５′の接続形態、その機能は、図１から図３を用いて説明したのと同様である。

なお、図６、図７に示したように、２つの周波数バンドのＳＡＷ分波器パッケージ２，２′を面対称にミラー配置しているが、詳細のレイアウトについては、これに限定されるものではない。
また、図９は、さらに他の構造の高周波モジュール104を示す概略断面図、図１０は高周波モジュール104の回路構成を示すブロック図である。

この高周波モジュール104は、同一多層基板１上に、２つのＳＡＷ分波器パッケージ２，２′を実装していることは第３の実施形態に係る高周波モジュール103と同様であるが、さらに多層基板１に、２つのＳＡＷ分波器パッケージ２，２′の周波数帯切り分け用のダイプレクサ１４を内蔵しているところが異なっているのみである。ダイプレクサ１４は、図１０に示すように一方でアンテナと接続され、他方でＳＡＷ分波器パッケージ２及び２′のAnt端子７，７′に接続されている。ダイプレクサ１４を多層基板１に内蔵することで、より高機能な高周波モジュールがコンパクトに形成できる。

なお、図９及び図１０において、ダイプレクサ１４をトライプレクサとし、もう1つの出力端子をGPS回路へ接続した高周波モジュールも実施例として挙げられる。これによれば、複数チャンネルに対応でき、しかもＧＰＳ機能を併せ持ったコンパクトな高周波モジュールを実現することができる。
以上に述べた本発明の高周波モジュールを用いて、高周波信号処理回路（図２６参照）を構成する場合、同一多層基板上に、高周波電力増幅器や段間受信増幅器など必要な他の部品を実装するようにすれば、同一多層基板を用いて、コンパクトな高周波信号処理回路を作製することができる。

図１１は、同一多層基板上１に、高周波電力増幅器２１、及び段間フィルタ２２を実装した高周波モジュールの例を示している。この例では、高周波電力増幅器と段間フィルタを追加しているが、他の部品を高周波モジュールに対して追加しても構わない。
また、多層基板上に各モジュールを実装した後、全体を樹脂モールドすることが好ましい。図１２は、多層基板１の上部にモールド樹脂２３を用いて、実装部品を覆った状態を示す断面図である。

図１３は本発明の第２の実施形態に係る高周波モジュール105を示す概略平面図、図１４はその断面図、図１５は高周波モジュール105の回路構成を示すブロック図である。
これらの図において、３１は多層基板であり、この多層基板３１の上に送信用ＳＡＷフィルタパッケージ３２、受信用ＳＡＷフィルタパッケージ３３及び高周波電力増幅器４４が実装されている。

送信用ＳＡＷフィルタパッケージ３２のTx入力端子３６ａは、前記多層基板３１上のTx線路４１に、Tx出力端子３７ａはAnt線路４０にそれぞれ接続されている。さらに、Tx線路４１は高周波電力増幅器４４に接続され、高周波電力増幅器４４はPA入力線路４２に接続されている。また、受信用ＳＡＷパッケージ３３のRx出力端子３７ｂは多層基板３１上のRx線路４３に接続されている。

Ant線路４０は、アンテナに接続され、PA入力線路４２は段間フィルタに接続され、Rx線路４３は受信増幅器に接続される。
送信用ＳＡＷフィルタパッケージ３２は、図１４に示すように、樹脂やセラミックからなる基板（以下単に「基板３４ａ」という）上に、フィルタ電極を圧電基板上に形成したＳＡＷフィルタチップ３５ａを搭載している。同様に、受信用ＳＡＷフィルタパッケージ３３は、樹脂やセラミックからなる基板（以下単に「基板３４ｂ」という）上に、フィルタ電極を圧電基板上に形成したＳＡＷフィルタチップ３５ｂを搭載している。

また、多層基板３１には、ストリップラインで形成された整合回路３９が内蔵されている。整合回路３９は、図１４に示すように、多層基板３１に垂直に設けられたビアホール導体３８ａ、３８ｂを介して、多層基板３１の表面の接続パッド３１ａ、３１ｂまで電気的につながっている。
一方、ＳＡＷフィルタチップ３５ａのフィルタ入出力端子は、基板３４ａを貫通して基板３４ａの下面に設けられている入力端子３６ａ及び出力端子３７ａまで延びている。同様に、ＳＡＷフィルタチップ３５ｂのフィルタ入出力端子は、基板３４ｂを貫通して基板３４ｂの下面に設けられている入力端子３６ｂ及び出力端子３７ｂまで延びている。そして、ＳＡＷフィルタパッケージ３２、３３を多層基板３１に搭載した状態で、Tx入力端子３６ａは多層基板３１表面のTx線路４１に、Tx出力端子３７ａは多層基板３１表面の接続パッド３１ａ（及びAnt線路４０）に、Rx入力端子３６ｂは多層基板３１表面の接続パッド３１ｂに、Rx出力端子３７ｂは多層基板３１表面のRx線路４３に、半田などによってそれぞれ接続される。

以上の高周波モジュール105における信号の伝搬経路を、図１４，図１５を用いて説明する。多層基板３１のPA入力線路４２から入った送信信号は、高周波電力増幅器４４により増幅され、Tx線路４１を経由してＳＡＷフィルタチップ３５ａに入力される。ＳＡＷフィルタチップ３５ａより出力された信号は、Tx出力端子３７ａを経由して、多層基板３１のAnt線路４０へ出力される。

また、多層基板３１のAnt線路４０から入った受信信号は、多層基板３１の内部へと通じるビアホール３８ａを介して、多層基板３１に内蔵されたストリップラインで形成されている整合回路３９に入力される。整合回路３９を伝搬した信号は、ビアホール３８ｂ、Rx入力端子３６ｂなどを介して、ＳＡＷフィルタチップ３５ｂへと入力される。ＳＡＷフィルタチップ３５ｂからの出力信号は、Rx出力端子３７ｂを経由して、多層基板３１のRx線路４３へ出力される。

なお、前記図１３及び図１４は、構造を説明するための概略図であり、図１３及び図１４におけるTx入力端子３６ａ、Tx出力端子３７ａ、Rx入力端子３６ｂ、Rx出力端子３７ｂ等の端子位置、ビアホール３８ａ、３８ｂ、整合回路３９及び高周波電力増幅器４４等のレイアウトについては、図示したものに限らず、任意に配置可能なものとする。
前記多層基板３１や基板３４ａ、３４ｂは、誘電体層を複数層積層してなる誘電体基板と、その表面や内部に導体からなる配線導体層が形成されてなる。

この誘電体基板および配線導体層の構造、製造方法は、第１の実施形態において説明したのと原則として変わらないから、ここでは重複説明は省略する。
なお、今回、整合回路３９をストリップラインで構成した例にて、実施形態を説明しているが、他の種類の整合回路として、多層基板３１の表面に実装した誘導素子や容量素子などのチップ部品を用いた整合回路や、多層基板３１内部に形成した誘導素子や容量素子などの内蔵部品を用いた整合回路などがあり、それらの整合回路を用いても構わない。整合回路の回路構成、定数、パターン形状などは、全て任意なものとする。

以上のような構造の高周波モジュール105によれば、第1の実施形態では、ＳＡＷ分波器パッケージ３内のTxフィルタとRxフィルタは同一圧電基板上に１チップで形成されているのに対し、本実施形態では、図１３、図１４に示したように、TxフィルタとRxフィルタとを分割して構成しているため、それらのアイソレーション特性の向上を図ることができる。また、Txフィルタの発熱がRxフィルタに伝わりにくいため、より安定したRxフィルタの特性を得ることができる。

図１６は、他の構造に係る高周波モジュール106を示す概略平面図、図１７はその断面図である。
ここでは、前記図１３及び図１４の高周波モジュール105に対して、単体のＳＡＷフィルタデバイスをベアチップ実装で構成している。すなわち、図１６、図１７に示すように、ＳＡＷフィルタチップ３５ａ及び３５ｂを多層基板３１の表面に直接実装しており、ＳＡＷフィルタチップ３５ａ及び３５ｂと、多層基板３１表面のTx入力端子３６ａ、Tx出力端子３７ａ、Rx入力端子３６ｂ、Rx出力端子３７ｂとは、ボンディングワイヤ４５ａ、４６ａ、４５ｂ、４６ｂで、それぞれ電気的に接続している。

なお、今回図１６及び図１７を用いて、ベアチップ実装の形態をボンディングワイヤで構成した例にて説明しているが、フリップチップ実装などの他のベアチップ実装の形態を用いても構わない。
図１８は、本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール107を示す断面図、図１９は、高周波モジュール107の回路構成を示すブロック図である。

この実施形態は、前記図１３、図１４の高周波モジュール105に対して、さらにダイプレクサ４７を多層基板３１に内蔵しているところが異なっているのみである。このダイプレクサ４７は、図５に示したダイプレクサ１４と同様、データや音声の送受信に用いる周波数帯（例えば８００ＭＨｚ）の信号と、衛星を利用した位置検出のためのGPS（Global positioning System）受信に用いる１５００MHｚ帯の信号とを分波するものである。このGPS信号の分波のために、ダイプレクサ４７の入力端子をアンテナと接続し、もう１つの出力端子を、線路４８を通してGPS回路へ出力している。

本構造では、ダイプレクサ４７を多層基板３１に内蔵することで、GPSに対応したより高機能な高周波モジュールがコンパクトに形成できる。
また、図２０は、本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール108を示す概略平面図、図２１は高周波モジュール108の回路構成を示すブロック図である。
図１３から図１５までの高周波モジュール105と異なるところは、取り扱う周波数帯の異なるもう１つのＳＡＷフィルタ３２′と３３′及び高周波電力増幅器４４′を同一多層基板３１上に実装していることである。例えば、ＳＡＷフィルタ３２と３３及び高周波電力増幅器４４は、８００MHｚ帯に対応するものであり、追加されたＳＡＷフィルタパッケージ３２′と３３′及び高周波電力増幅器４４′は１．９GHｚの周波数帯に対応するものである。

この追加された周波数帯域の回路構成及び実装構造については、図１３から図１５を用いて説明したのと同様であるので説明は省略する。
なお、図２０に示したように、２つの周波数帯の素子、部品及び配線導体などを面対称にミラー配置しているが、レイアウトについては、これに限定されるものではない。
また、図２２は、本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール109の回路構成を示すブロック図である。

この高周波モジュール109は、同一多層基板上に、２つの周波数帯のＳＡＷ分波回路及び高周波電力増幅器を搭載していることは、図２０、図２１の高周波モジュール108と同様であるが、さらに多層基板に、２つの周波数帯切り分け用のダイプレクサ４７を内蔵しているところが異なっている。ダイプレクサ４７は図２２に示すように一方でアンテナと接続され、他方でＳＡＷ分波回路のAnt線路４０及び４０′に接続されている。ダイプレクサ４７を多層基板に内蔵することで、より高機能な高周波モジュールがコンパクトに形成できる。

なお、図２３のように、ダイプレクサ４７をトリプレクサ４７ａとし、もう１つの出力端子４８をGPS回路へ接続した高周波モジュール１１０も実施例として挙げられる。これによれば、２つのチャンネルに対応でき、しかもGPS機能を併せ持ったコンパクトな高周波モジュールを実現することがきる。
以上に述べた本発明の第２の実施形態に係る高周波モジュール１０５〜１１０を用いて、高周波信号処理回路を構成すれば、同一多層基板の上に集積された、コンパクトな高周波信号処理を作製することができる。

図２４は、多層基板３１上に、前記図１４の高周波モジュール１０５の構造に対して、高周波電力増幅器４４に入力する信号を通過させる段間フィルタ４９を追加実装した高周波モジュール１１１の例を示している。この例では、図１４の高周波モジュール１０５に対して、段間フィルタ４９を追加しているが、図１６から図２３のいずれかの高周波モジュール１０６〜１１０に対して追加しても構わない。

なお、多層基板３１上に各部品を実装した後、全体を樹脂モールドすることが好ましい。図２５は、多層基板３１の上部にモールド樹脂５０を用いて、実装部品を覆った状態を示す高周波モジュール１１２の断面図である。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュール101を示す概略平面図である。 同高周波モジュール101を示す断面図である。 同高周波モジュール101の回路構成を示すブロック図である。 本発明の他の構造に係る高周波モジュール102を示す断面図である。 高周波モジュール102の回路構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール103を示す概略平面図である。 同高周波モジュール103を示す断面図である。 同高周波モジュール103の内部回路構成ロック図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール104を示す概略断面図である。 同高周波モジュール104の回路構成を示すブロック図である。 多層基板上１に、前記高周波モジュール101とともに、高周波電力増幅器２１、及び段間フィルタ２２を実装した例を示す断面図である。 多層基板１の上部にモールド樹脂２３を用いて、実装部品を覆った状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る高周波モジュール105を示す概略平面図である。 同高周波モジュール105を示す断面図である。 同高周波モジュール105の回路構成を示すブロック図である。 本発明の他の構造に係る高周波モジュール106を示す概略平面図である。 同高周波モジュール106を示す断面図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール107を示す断面図である。 同高周波モジュール107の回路構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール108を示す概略平面図である。 高周波モジュール108の回路構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール109の回路構成を示すブロック図である。 本発明のさらに他の構造に係る高周波モジュール110の回路構成を示すブロック図である。 図１４の構造の高周波モジュールに、段間フィルタ４９を実装した例を示す断面図である。 多層基板の上部に、モールド樹脂５０を用いて実装部品を覆った状態を示す断面図である。 移動無線通信装置における高周波信号処理回路の一般的構成を示すブロック図である。 分波器パッケージを搭載した従来の高周波モジュール200の構造を示す概略平面図である。 同概略断面図である。 分波器パッケージを搭載した従来の高周波モジュール201の構造を示す概略平面図である。 同概略断面図である。

符号の説明

１ 多層基板
１ａ，１ｂ 接続パッド
２ ＳＡＷ分波器パッケージ
３ ＳＡＷフィルタチップ
４ 基板
４ａ，４ｂ 端子パッド
５ マッチング線路
６ａ，６ｂ ビアホール
７ Ant端子
８ Tx端子
９ Rx端子
１０ Ant側線路１０
１１ Tx側線路
１２ Rx側線路
１３ マッチング端子
１４ ダイプレクサ
３１ 多層基板
３１ａ、３１ｂ 接続パッド
３２ 送信用ＳＡＷフィルタパッケージ
３３ 受信用ＳＡＷフィルタパッケージ
３４ａ、３４ｂ 基板
３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ ＳＡＷフィルタ入出力端子
３８ａ、３８ｂ ビアホール
３９ 整合回路
４０ Ant線路
４１ Tx線路
４２ PA入力線路
４３ Rx線路
４４ 高周波電力増幅器
４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ ボンディングワイヤ
４７ ダイプレクサ
４８ GPS端子
４９ 段間フィルタ
５０ モールド樹脂
101-112 高周波モジュール

Claims (19)

1. 送信用の弾性表面波（以下「ＳＡＷ」という）フィルタと受信用のＳＡＷフィルタとを備えたＳＡＷ分波器パッケージを多層基板上に搭載した高周波モジュールにおいて、
   前記送信用のＳＡＷフィルタ及び受信用のＳＡＷフィルタを同一圧電基板上に形成して１チップのＳＡＷ分波器パッケージとなし、
   アンテナ端と受信用のＳＡＷフィルタの受信端とを接続するマッチング線路を有し、
   当該マッチング線路が、前記多層基板内にストリップラインとして内蔵されていることを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記多層基板内部に配置したマッチング線路が、整合回路の一部または全部を構成する素子である請求項１記載の高周波モジュール。
3. 前記整合回路が、多層基板上に配置した誘導素子および／または容量素子のチップ部品をさらに含む請求項２記載の高周波モジュール。
4. 前記ＳＡＷ分波器パッケージの前段に、受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのダイプレクサを、前記多層基板内に内蔵した請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
5. 通過帯域特性の異なる複数のＳＡＷ分波器パッケージを前記多層基板上に搭載し、少なくとも１つのＳＡＷ分波器パッケージに対応するマッチング線路を前記多層基板内に内蔵した請求項１記載の高周波モジュール。
6. 前記複数のＳＡＷ分波器パッケージの周波数帯域を分波するためのダイプレクサを、前記多層基板内に内蔵した請求項５記載の高周波モジュール。
7. 受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのトライプレクサを前記多層基板内に内蔵した請求項５または請求項６記載の高周波モジュール。
8. 送信用の弾性表面波（以下「ＳＡＷ」という）フィルタを備えた送信用ＳＡＷ分波器パッケージと、受信用のＳＡＷフィルタを備えた受信用ＳＡＷ分波器パッケージとを多層基板上に搭載した高周波モジュールにおいて、
   前記送信用のＳＡＷフィルタは、圧電基板上に形成された１チップのＳＡＷ分波器パッケージであり、
   前記受信用のＳＡＷフィルタは、圧電基板上に形成された１チップのＳＡＷ分波器パッケージであり、
   アンテナ端と受信用のＳＡＷフィルタの受信端とを接続するマッチング線路を有し、
   当該マッチング線路が、前記多層基板内にストリップラインとして内蔵されていることを特徴とする高周波モジュール。
9. 前記送信用および受信用のＳＡＷフィルタを、ＳＡＷのベアチップにて構成した請求項８記載の高周波モジュール。
10. 前記多層基板内部に配置したマッチング線路が、整合回路の一部または全部を構成する素子である請８記載の高周波モジュール。
11. 前記整合回路が、多層基板上に配置した誘導素子および／または容量素子のチップ部品をさらに含む請求項１０記載の高周波モジュール。
12. 通過帯域特性の異なる複数のＳＡＷ分波器パッケージを前記多層基板上に搭載し、少なくとも１つのＳＡＷ分波器パッケージに対応するマッチング線路を前記多層基板内に内蔵した請求項８記載の高周波モジュール。
13. 前記複数のＳＡＷ分波器パッケージの周波数帯域を分波するためのダイプレクサを、前記多層基板内に内蔵した請求項１２記載の高周波モジュール。
14. 受信信号をさらにGPS帯域と分波するためのトライプレクサを前記多層基板内に内蔵した請求項１２記載の高周波モジュール。
15. 前記ＳＡＷ分波器パッケージをFBARフィルタにて構成した請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の高周波モジュール。
16. 送信信号を増幅する高周波電力増幅器をさらに備える請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の高周波モジュール。
17. 高周波電力増幅器、送信側段間用フィルタ、受信側段間フィルタ、RFIC等を前記多層基板上に搭載した請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の高周波モジュール。
18. 前記多層基板上の部品を樹脂にてモールドした請求項１〜請求項１７のいずれかに記載の高周波モジュール。
19. 前記請求項１〜１８記載のいずれかの高周波モジュールを搭載した携帯端末器などの無線通信装置。

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