JP2021083003A - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波能動素子を含む半導体ＩＣの電磁シールド性能が強化された小型の高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュール１は、互いに対向する主面９１ａおよび９１ｂを有するモジュール基板９１と、主面９１ｂに配置され、互いに対向する主面２０ａおよび２０ｂを有する半導体ＩＣ２０と、主面９１ｂに配置された外部接続端子１５０と、を備え、主面２０ａは、主面９１ｂと対向し主面２０ｂよりも主面９１ｂに近く配置されており、半導体ＩＣ２０は、受信低雑音増幅器２１と、主面２０ｂに形成されたグランド電極２５Ｇと、を有する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。

マルチバンド化およびマルチモード化の進展に伴い、複数の高周波部品が高密度に実装された小型の高周波モジュールが求められている。

特許文献１には、多層回路基板と、当該多層回路基板の一方主面に形成された半導体素子（半導体ＩＣ）と、当該一方主面に配置されたビアホール（外部接続端子）と、を備えた回路部品内蔵モジュールが開示されている。

特開２００７−２８１１６０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された回路部品内蔵モジュールにおいて、高周波能動素子を含む半導体ＩＣが多層回路基板に実装される場合、当該半導体ＩＣからの高周波ノイズおよび当該半導体ＩＣを制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣへ流入したりすることが懸念される。これらの高周波ノイズおよびディジタルノイズの影響を低減するため、半導体ＩＣにおける電磁シールド性能を強化する必要がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、高周波能動素子を含む半導体ＩＣの電磁シールド性能が強化された小型の高周波モジュールおよびそれを備えた通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、互いに対向する第１主面および第２主面を有するモジュール基板と、前記第２主面に配置された半導体ＩＣと、前記第２主面に配置された外部接続端子と、を備え、前記半導体ＩＣは、互いに対向する第３主面および第４主面を有し、前記第３主面は、前記第２主面と対向し、前記第４主面よりも前記第２主面に近く配置されており、前記半導体ＩＣは、受信低雑音増幅器と、前記第４主面に形成された第１グランド電極と、を有する。

本発明によれば、高周波能動素子を含む半導体ＩＣの電磁シールド性能が強化された小型の高周波モジュールおよび通信装置を提供することが可能となる。

実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置の回路構成図である。 実施例に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 実施例および比較例に係る高周波モジュールの平面構成を比較した図である。 変形例に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 変形例に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態、実施例および変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または、大きさの比は、必ずしも厳密ではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。

また、以下において、平行及び垂直等の要素間の関係性を示す用語、及び、矩形状等の要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する。

また、以下において、基板に実装されたＡ、ＢおよびＣにおいて、「基板（または基板の主面）の平面視において、ＡとＢとの間にＣが配置されている」とは、基板の平面視においてＡ内の任意の点とＢ内の任意の点とを結ぶ直線がＣの領域を通ることを意味する。また、基板の平面視とは、基板および基板に実装された回路素子を基板に平行な平面に正投影して見ることを意味する。

また、以下において、「送信経路」とは、高周波送信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。また、「受信経路」とは、高周波受信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。

また、以下において、「ＡとＢとが接続されている」とは、ＡとＢとが物理的に接続されている場合に適用されるだけでなく、ＡとＢとが電気的に接続されている場合にも適用される。

（実施の形態）
［１．高周波モジュール１および通信装置５の回路構成］
図１は、実施の形態に係る高周波モジュール１および通信装置５の回路構成図である。同図に示すように、通信装置５は、高周波モジュール１と、アンテナ２と、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）３と、ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）４と、を備える。

ＲＦＩＣ３は、アンテナ２で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１の受信経路を介して入力された受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣ４へ出力する。また、ＲＦＩＣ３は、ＢＢＩＣ４から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された送信信号を、高周波モジュール１の送信経路に出力する。

ＢＢＩＣ４は、高周波モジュール１を伝搬する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理する回路である。ＢＢＩＣ４で処理された信号は、例えば、画像表示のための画像信号として使用され、または、スピーカを介した通話のために音声信号として使用される。

また、ＲＦＩＣ３は、使用される通信バンド（周波数帯域）に基づいて、高周波モジュール１が有するスイッチ５１、５２および５３の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、ＲＦＩＣ３は、制御信号（図示せず）によって、高周波モジュール１が有するスイッチ５１〜５３の接続を切り替える。なお、制御部は、ＲＦＩＣ３の外部に設けられていてもよく、例えば、高周波モジュール１またはＢＢＩＣ４に設けられていてもよい。

アンテナ２は、高周波モジュール１のアンテナ接続端子１００に接続され、高周波モジュール１から出力された高周波信号を放射し、また、外部からの高周波信号を受信して高周波モジュール１へ出力する。

なお、本実施の形態に係る通信装置５において、アンテナ２およびＢＢＩＣ４は、必須の構成要素ではない。

次に、高周波モジュール１の詳細な構成について説明する。

図１に示すように、高周波モジュール１は、送信電力増幅器１１と、受信低雑音増幅器２１と、送信フィルタ６１Ｔおよび６２Ｔと、受信フィルタ６１Ｒおよび６２Ｒと、スイッチ５１、５２および５３と、アンテナ接続端子１００と、送信入力端子１１０と、受信出力端子１２０と、を備える。

アンテナ接続端子１００は、入出力端子の一例であり、アンテナ２に接続される。

送信電力増幅器１１は、通信バンドＡおよび通信バンドＢの送信信号を増幅する増幅器である。送信電力増幅器１１の入力端子は送信入力端子１１０に接続され、送信電力増幅器１１の出力端子は、スイッチ５１に接続されている。なお、送信電力増幅器１１とスイッチ５１との間にインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。

受信低雑音増幅器２１は、通信バンドＡおよび通信バンドＢの受信信号を低雑音で増幅する増幅器である。受信低雑音増幅器２１の出力端子は、受信出力端子１２０に接続され、受信低雑音増幅器２１の入力端子は、スイッチ５２に接続されている。なお、受信低雑音増幅器２１とスイッチ５２との間にインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。

送信フィルタ６１Ｔは、スイッチ５１の第１選択端子とスイッチ５３の第１選択端子とを結ぶ送信経路ＡＴに配置され、送信電力増幅器１１で増幅された送信信号のうち、通信バンドＡの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ６２Ｔは、スイッチ５１の第２選択端子とスイッチ５３の第２選択端子とを結ぶ送信経路ＢＴに配置され、送信電力増幅器１１で増幅された送信信号のうち、通信バンドＢの送信帯域の送信信号を通過させる。

受信フィルタ６１Ｒはスイッチ５２の第１選択端子とスイッチ５３の第１選択端子とを結ぶ受信経路ＡＲに配置され、アンテナ接続端子１００から入力された受信信号のうち、通信バンドＡの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ６２Ｒは、スイッチ５２の第２選択端子とスイッチ５３の第２選択端子とを結ぶ受信経路ＢＲに配置され、アンテナ接続端子１００から入力された受信信号のうち、通信バンドＢの受信帯域の受信信号を通過させる。

送信フィルタ６１Ｔおよび受信フィルタ６１Ｒは、通信バンドＡを通過帯域とするデュプレクサ６１を構成している。また、送信フィルタ６２Ｔおよび受信フィルタ６２Ｒは、通信バンドＢを通過帯域とするデュプレクサ６２を構成している。

本実施の形態に係る高周波モジュール１において、各通信バンドの送信フィルタおよび受信フィルタは、送信信号と受信信号とを周波数分割複信（ＦＤＤ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式で伝送するデュプレクサを構成している。なお、高周波モジュール１は、送信信号と受信信号とを時分割複信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式で伝送してもよい。この場合には、送信フィルタおよび受信フィルタの前段および後段の少なくとも一方に、送信および受信を切り替えるスイッチが配置される。

また、上記の送信フィルタ６１Ｔ、６２Ｔおよび受信フィルタ６１Ｒ、６２Ｒは、例えば、ＳＡＷ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれであってもよく、さらには、これらには限定されない。

スイッチ５１は、送信電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔおよび６２Ｔとの間に配置されており、送信電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔとの接続、および、送信電力増幅器１１と送信フィルタ６２Ｔとの接続、を切り替える。スイッチ５１は、例えば、共通端子が送信電力増幅器１１の出力端子に接続され、第１選択端子が送信フィルタ６１Ｔに接続され、第２選択端子が送信フィルタ６２Ｔに接続された、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｌｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチ回路で構成される。

スイッチ５２は、受信低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒおよび６２Ｒとの間に配置されており、受信低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒとの接続、および、受信低雑音増幅器２１と受信フィルタ６２Ｒとの接続、を切り替える。スイッチ５２は、例えば、共通端子が受信低雑音増幅器２１の入力端子に接続され、第１選択端子が受信フィルタ６１Ｒに接続され、第２選択端子が受信フィルタ６２Ｒに接続されたＳＰＤＴ型のスイッチ回路で構成される。

スイッチ５３は、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６１および６２との間に配置されたアンテナスイッチの一例である。スイッチ５３は、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６１との接続および非接続を切り替え、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６２との接続および非接続を切り替える。なお、スイッチ５３は、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６１との接続、および、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６２との接続を同時に行うことが可能なマルチ接続型のスイッチ回路で構成される。

なお、デュプレクサ６１とスイッチ５３との間にインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。また、デュプレクサ６２とスイッチ５３との間にインピーダンス整合回路が配置されていてもよい。

また、アンテナ接続端子１００とスイッチ５３との間に、通信バンドＡおよびＢを含む周波数帯域群の信号とその他の周波数帯域群の信号とを分波および合波するマルチプレクサが配置されていてもよい。

また、送信電力増幅器１１および受信低雑音増幅器２１は、例えば、Ｓｉ系のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）またはＧａＡｓを材料とした、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）またはヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）などで構成されている。

また、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３は、１つの半導体ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に形成されていてもよい。さらに、上記半導体ＩＣは、さらに、送信電力増幅器１１およびスイッチ５１を含んでいてもよい。半導体ＩＣは、例えば、ＣＭＯＳで構成されている。具体的には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）プロセスにより構成されている。これにより、半導体ＩＣを安価に製造することが可能となる。なお、半導体ＩＣは、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅおよびＧａＮの少なくともいずれかで構成されていてもよい。これにより、高品質な増幅性能および雑音性能を有する高周波信号を出力することが可能となる。

高周波モジュール１の上記構成において、送信電力増幅器１１、スイッチ５１、送信フィルタ６１Ｔ、およびスイッチ５３は、送信入力端子１１０から通信バンドＡの送信信号を入力し、当該送信信号をアンテナ接続端子１００に向けて出力する第１送信回路を構成する。また、送信電力増幅器１１、スイッチ５１、送信フィルタ６２Ｔ、およびスイッチ５３は、送信入力端子１１０から通信バンドＢの送信信号を入力し、当該送信信号をアンテナ接続端子１００に向けて出力する第２送信回路を構成する。また、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２、受信フィルタ６１Ｒ、およびスイッチ５３は、アンテナ２からアンテナ接続端子１００を介して通信バンドＡの受信信号を入力し、当該受信信号を受信出力端子１２０から出力する第１受信回路を構成する。また、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２、受信フィルタ６２Ｒ、およびスイッチ５３は、アンテナ２からアンテナ接続端子１００を介して通信バンドＢの受信信号を入力し、当該受信信号を受信出力端子１２０から出力する第２受信回路を構成する。

上記回路構成によれば、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、通信バンドＡの高周波信号および通信バンドＢの高周波信号のいずれかについて、送信、受信、および送受信の少なくともいずれかを実行することが可能である。これに加えて、高周波モジュール１は、通信バンドＡの高周波信号と通信バンドＢの高周波信号との双方について、同時送信、同時受信、および同時送受信の少なくともいずれかを実行することが可能である。

なお、本発明に係る高周波モジュールでは、送信回路および受信回路がスイッチ５３を介してアンテナ接続端子１００に接続されていなくてもよく、上記送信回路および上記受信回路が、異なる端子を介してアンテナ２に接続されていてもよい。また、本発明に係る高周波モジュールの回路構成としては、上述した送信回路および受信回路のうち、受信低雑音増幅器２１を少なくとも有していればよい。

ここで、高周波モジュールにおいて、受信低雑音増幅器を含む半導体ＩＣがモジュール基板に高密度に実装される場合、当該半導体ＩＣからの高周波ノイズおよび当該半導体ＩＣを制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣへ流入したりすることが懸念される。

これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール１では、上述した高周波ノイズおよびディジタルノイズの影響を低減するため、半導体ＩＣにおける電磁シールド性能が強化された構成を有している。以下では、本実施の形態に係る高周波モジュール１の電磁シールド性能が強化された構成について説明する。

［２．実施例に係る高周波モジュール１Ａの回路素子配置構成］
図２Ａは、実施例に係る高周波モジュール１Ａの平面構成概略図である。また、図２Ｂは、実施例に係る高周波モジュール１Ａの断面構成概略図であり、具体的には、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線における断面図である。なお、図２Ａの（ａ）には、モジュール基板９１の互いに対向する主面９１ａおよび９１ｂのうち、主面９１ａをｚ軸正方向側から樹脂部材９２を透視した場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図２Ａの（ｂ）には、主面９１ｂをｚ軸負方向側から樹脂部材９３を透視した場合の回路素子の配置図が示されている。

実施例に係る高周波モジュール１Ａは、実施の形態に係る高周波モジュール１を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、本実施例に係る高周波モジュール１Ａは、図１に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板９１と、樹脂部材９２および９３と、外部接続端子１５０と、を有している。

モジュール基板９１は、互いに対向する主面９１ａ（第１主面）および主面９１ｂ（第２主面）を有し、第１送信回路、第２送信回路、第１受信回路、および第２受信回路を構成する回路素子を実装する基板である。モジュール基板９１としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＬＴＣＣ）基板、高温同時焼成セラミックス（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ：ＨＴＣＣ）基板、部品内蔵基板、再配線層（Ｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ：ＲＤＬ）を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。なお、モジュール基板９１上に、アンテナ接続端子１００、送信入力端子１１０および受信出力端子１２０が形成されていてもよい。

樹脂部材９２は、モジュール基板９１の主面９１ａに配置され、第１および第２送信回路、ならびに、第１および第２受信回路を構成する回路素子の一部およびモジュール基板９１の主面９１ａを覆っており、これらの回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。樹脂部材９３は、モジュール基板９１の主面９１ｂに配置され、第１および第２送信回路、ならびに、第１および第２受信回路を構成する回路素子の一部およびモジュール基板９１の主面９１ｂを覆っており、これらの回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。なお、樹脂部材９２および９３は、本発明に係る高周波モジュールに必須の構成要素ではない。

外部接続端子１５０は、主面９１ｂに配置されている。高周波モジュール１Ａは、高周波モジュール１Ａのｚ軸負方向側に配置される外部基板と、複数の外部接続端子１５０を経由して、電気信号のやりとりを行う。また、複数の外部接続端子１５０のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。

また、主面９１ａおよび９１ｂのうち、外部基板と対向する主面９１ｂには、低背化が容易な受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３を含む半導体ＩＣ２０が配置されている。このため、高周波モジュール１Ａ全体を低背化することが可能となる。また、受信回路の受信感度に大きく影響する受信低雑音増幅器２１の外周に、グランド電極として適用される外部接続端子１５０が複数配置されるので、受信回路の受信感度の劣化を抑制できる。

なお、外部接続端子１５０は、樹脂部材９３をｚ軸方向に貫通する柱状電極であってもよいし、また、主面９１ｂ上に形成されたバンプ電極であってもよい。

半導体ＩＣ２０は、互いに対向する主面２０ａ（第３主面）および主面２０ｂ（第４主面）を有する半導体ＩＣの一例である。本実施例では、半導体ＩＣ２０は、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３を含む。半導体ＩＣ２０は、主面２０ａが主面９１ｂと対向し、主面２０ａが主面２０ｂよりも主面９１ｂに近くなるように、主面９１ｂに配置されている。つまり、主面２０ａは主面９１ｂと対面しており、主面２０ｂは外部基板と対面する。なお、半導体ＩＣ２０は、スイッチ５２および５３を含まなくてもよい。

半導体ＩＣ２０は、また、主面２０ａに形成された信号電極２３と、主面２０ａに形成されたグランド電極２６Ｇ（第２グランド電極）と、を有している。半導体ＩＣ２０は、信号電極２３およびモジュール基板９１に形成された電極および配線を介して、その他の回路素子と電気信号のやりとりを行う。グランド電極２６Ｇは、半導体ＩＣ２０内のグランド平面配線２２Ｇと接続されている。

半導体ＩＣ２０は、さらに、主面２０ｂに形成されたグランド電極２５Ｇ（第１グランド電極）と、半導体ＩＣ２０の側面に形成された側面電極２７Ｇと、を有している。グランド電極２５Ｇは、ビア導体およびビア電極２４Ｇを経由して、半導体ＩＣ２０内のグランド平面配線２２Ｇと、接続されている。なお、ビア電極２４Ｇはなくてもよい。

半導体ＩＣ２０の上記電極構成によれば、主面２０ａにグランド電極２６Ｇが形成されているだけでなく、外部基板と対面する主面２０ｂにもグランド電極２５Ｇが形成されているので、半導体ＩＣ２０のグランドを強化できる。

また、本実施例では、側面電極２７Ｇがグランド電極２５Ｇとグランド電極２６Ｇとを接続している。これにより、半導体ＩＣ２０の外周部のグランド強化ができるので、半導体ＩＣ２０からの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０を制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣ２０へ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化できる。

また、図２Ａの（ｂ）に示すように、本実施例に係る高周波モジュール１Ａでは、主面２０ｂを平面視した場合に、主面２０ｂは矩形となっている。また、主面２０ｂには、２つのグランド電極２５Ｇが形成されている。２つのグランド電極２５Ｇの一方は、主面２０ｂの複数の外辺７０ａ、７０ｂ、７０ｃおよび７０ｄのうちの外辺７０ａ（第１外辺）を含む外縁領域７１ａ（第１外縁領域）に形成されている。また、２つのグランド電極２５Ｇの他方は、主面２０ｂの複数の外辺７０ａ、７０ｂ、７０ｃおよび７０ｄのうちの外辺７０ａ（第１外辺）と対向する外辺７０ｂ（第２外辺）を含む外縁領域７１ｂ（第２外縁領域）に形成されている。

これによれば、半導体ＩＣ２０の主面２０ｂにおいて、互いに対向する外縁領域７１ａおよび７１ｂにグランド電極２５Ｇが配置されているので、半導体ＩＣ２０からの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０を制御するためのディジタルノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから半導体ＩＣ２０へ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化できる。

また、本実施例に係る半導体ＩＣ２０の電極構成によれば、半導体ＩＣ２０の外縁領域にグランド電極２５Ｇが形成されていることで、当該外縁領域に隣接するモジュール基板９１の外縁領域に配置される外部接続端子１５０の数を低減できる。

つまり、図２Ａの（ｂ）に示すように、主面９１ｂを平面視した場合において、主面９１ｂは矩形となっている。また、主面９１ｂには、複数の外部接続端子１５０が形成されている。主面９１ｂの複数の外辺８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄのうちの、外辺７０ａと最も近く対向する外辺８０ａ（第３外辺）と外辺７０ａとの間の主面９１ｂの外縁領域８１ａ（第３外縁領域）、および、複数の外辺８０ａ、８０ｂ、８０ｃおよび８０ｄのうちの、外辺７０ｂと最も近く対向する外辺８０ｂ（第４外辺）と外辺７０ｂとの間の主面９１ｂの外縁領域８１ｂ（第４外縁領域）には、外部接続端子１５０が形成されていない。一方、外縁領域８１ａおよび８１ｂを除く主面９１ｂ上の外縁領域には、外部接続端子１５０が形成されている。

図２Ｃは、実施例および比較例に係る高周波モジュールの平面構成を比較した図である。同図の（ａ）には、実施例に係る高周波モジュール１Ａの主面９１ｂをｚ軸負方向側から樹脂部材９３を透視した場合の回路素子の配置図が示されており、同図の（ｂ）には、比較例に係る高周波モジュール５００Ａについて、主面９１ｂをｚ軸負方向側から樹脂部材９３を透視した場合の回路素子の配置図が示されている。

なお、比較例に係る高周波モジュール５００Ａは、実施例に係る高周波モジュール１Ａと比較して、回路素子の構成は同じであるが、（１）半導体ＩＣ５２０の電極構成、および、（２）主面９１ｂ上に外部接続端子１５０Ｇが配置されている点、が異なる。

高周波モジュール５００Ａが有する半導体ＩＣ５２０は、互いに対向する主面５２０ａおよび主面５２０ｂを有する半導体ＩＣの一例である。本比較例では、半導体ＩＣ５２０は、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３を含む。半導体ＩＣ５２０は、主面５２０ａが主面９１ｂと対向し、主面５２０ａが主面５２０ｂよりも主面９１ｂに近くなるように、主面９１ｂに配置されている。つまり、主面５２０ａは主面９１ｂと対面しており、主面５２０ｂは外部基板と対面する。

半導体ＩＣ５２０は、主面５２０ｂ上にグランド電極が形成されていない。つまり、半導体ＩＣ５２０は、外部基板と対面する主面５２０ｂにグランド電極が形成されていないので、半導体ＩＣ５２０のグランドを強化できていない。

このため、比較例に係る高周波モジュール５００Ａでは、半導体ＩＣ５２０の外辺７０ａとモジュール基板９１の外辺８０ａとの間の主面９１ｂの外縁領域５８１ａ、および、外辺７０ｂとモジュール基板９１の外辺８０ｂとの間の主面９１ｂの外縁領域５８１ｂに、グランド電位に設定された外部接続端子１５０Ｇが配置されている。この外部接続端子１５０Ｇにより、半導体ＩＣ５２０からの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ５２０を制御するためのディジタルノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから半導体ＩＣ５２０へ流入したりすることを抑制している。

しかしながら、比較例に係る高周波モジュール５００Ａは、実施例に係る高周波モジュール１Ａと比較して、外部接続端子１５０Ｇを配置する外縁領域５８１ａおよび５８１ｂの分（図２Ｃの（ｂ）におけるＳｐ）だけ大型化してしまう。

これに対して、実施例に係る高周波モジュール１Ａは、受信低雑音増幅器２１を含む半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化しつつ小型化することが可能となる。

なお、半導体ＩＣ２０の主面２０ｂの形状、および、モジュール基板９１の主面９１ｂの形状は、矩形には限られず、多角形であってもよい。また、主面２０ｂおよび９１ｂの角部は、面取りされていてもよく、または、丸みを帯びた形状であってもよい。

また、本実施例に係る高周波モジュール１Ａでは、送信電力増幅器１１は、主面９１ａに実装されている。

つまり、送信電力増幅器１１と受信低雑音増幅器２１とがモジュール基板９１を挟んで配置されている。これにより、送信電力増幅器１１から出力された大電力の送信信号が送信経路ＡＴまたはＢＴを伝送する際に、送信電力増幅器１１と受信低雑音増幅器２１とが電界結合、磁界結合または電磁界結合することを抑制できる。このため、通信バンドＡまたはＢの送信信号が、送信フィルタ６１Ｔまたは６２Ｔ、および、スイッチ５３を経由せずに、受信経路ＡＲまたはＢＲに流入することを抑制できる。よって、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、上記送信信号、高調波、および相互変調歪の不要波が受信経路ＡＲまたはＢＲに流入し、受信感度を低下させてしまうことを抑制できる。

なお、モジュール基板９１は、図２Ｂに示すように、複数の誘電体層が積層された多層構造を有し、当該複数の誘電体層の少なくとも１つには、グランド電極パターン９３Ｇが形成されていることが望ましい。これにより、モジュール基板９１の電磁界遮蔽機能が向上する。

また、送信電力増幅器１１は、高周波モジュール１Ａが有する回路部品のなかで発熱量が大きい部品である。高周波モジュール１Ａの放熱性を向上させるには、送信電力増幅器１１の発熱を、小さな熱抵抗を有する放熱経路で外部基板に放熱することが重要である。仮に、送信電力増幅器１１を主面９１ｂに実装した場合、送信電力増幅器１１に接続される電極配線は主面９１ｂ上に配置される。このため、放熱経路としては、主面９１ｂ上の（ｘｙ平面方向に沿う）平面配線パターンのみを経由した放熱経路を含むこととなる。上記平面配線パターンは、金属薄膜で形成されるため熱抵抗が大きい。このため、送信電力増幅器１１を主面９１ｂ上に配置した場合には、放熱性が低下してしまう。

これに対して、送信電力増幅器１１を主面９１ａに実装した場合、主面９１ａと主面９１ｂとの間を貫通する貫通電極を介して、送信電力増幅器１１と外部接続端子１５０とを接続できる。よって、送信電力増幅器１１の放熱経路として、モジュール基板９１内の配線のうち熱抵抗の大きいｘｙ平面方向に沿う平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、送信電力増幅器１１からの外部基板への放熱性が向上した小型の高周波モジュール１Ａを提供することが可能となる。

［３．変形例に係る高周波モジュール１Ｂの回路素子配置構成］
図３Ａは、変形例に係る高周波モジュール１Ｂの平面構成概略図である。また、図３Ｂは、変形例に係る高周波モジュール１Ｂの断面構成概略図であり、具体的には、図３ＡのＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線における断面図である。なお、図３Ａの（ａ）には、モジュール基板９１の互いに対向する主面９１ａおよび９１ｂのうち、主面９１ａをｚ軸正方向側から樹脂部材９２を透視した場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図３Ａの（ｂ）には、主面９１ｂをｚ軸負方向側から樹脂部材９３を透視した場合の樹脂部材９３を透視した回路素子の配置図が示されている。

変形例に係る高周波モジュール１Ｂは、実施の形態に係る高周波モジュール１を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂは、図１に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板９１と、樹脂部材９２および９３と、外部接続端子１５０と、を有している。

本変形例に係る高周波モジュール１Ｂは、実施例に係る高周波モジュール１Ａと比較して、半導体ＩＣ２０Ｂのグランド電極構成が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂについて、実施例に係る高周波モジュール１Ａと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。

半導体ＩＣ２０Ｂは、互いに対向する主面２０ａ（第３主面）および主面２０ｂ（第４主面）を有する半導体ＩＣの一例である。本変形例では、半導体ＩＣ２０Ｂは、受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３を含む。半導体ＩＣ２０Ｂは、主面２０ａが主面９１ｂと対向し、主面２０ａが主面２０ｂよりも主面９１ｂに近くなるように、主面９１ｂに配置されている。つまり、主面２０ａは主面９１ｂと対面しており、主面２０ｂは外部基板と対面する。なお、半導体ＩＣ２０Ｂはスイッチ５２および５３を含まなくてもよい。

半導体ＩＣ２０Ｂは、また、主面２０ａに形成された信号電極２３と、主面２０ａに形成されたグランド電極２６Ｇ（第２グランド電極）と、を有している。半導体ＩＣ２０Ｂは、信号電極２３およびモジュール基板９１に形成された電極および配線を介して、その他の回路素子と電気信号のやりとりを行う。グランド電極２６Ｇは、半導体ＩＣ２０Ｂ内のグランド平面配線２２Ｇと接続されている。

半導体ＩＣ２０Ｂは、さらに、主面２０ｂに形成されたグランド電極２５Ｇ（第１グランド電極）と、半導体ＩＣ２０内に形成されたビア導体２７Ｖと、を有している。ビア導体２７Ｖは、主面２０ａおよび２０ｂの垂直方向（ｚ軸方向）に延在し、グランド電極２５Ｇとグランド電極２６Ｇとを接続する。また、グランド電極２５Ｇは、ビア電極２４Ｇを経由して、ビア導体２７Ｖと、接続されている。また、グランド電極２６Ｇは、半導体ＩＣ２０Ｂ内のグランド平面配線２２Ｇと接続されている。なお、ビア電極２４Ｇはなくてもよい。

半導体ＩＣ２０Ｂの上記電極構成によれば、主面２０ａにグランド電極２６Ｇが形成されているだけでなく、外部基板と対面する主面２０ｂにもグランド電極２５Ｇが形成されているので、半導体ＩＣ２０Ｂのグランドを強化できる。

また、本変形例では、ビア導体２７Ｖがグランド電極２５Ｇとグランド電極２６Ｇとを接続している。これにより、半導体ＩＣ２０Ｂのグランド強化ができるので、半導体ＩＣ２０Ｂからの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０Ｂを制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣ２０Ｂへ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０Ｂの電磁シールド性能を強化できる。

また、図３Ａの（ｂ）に示すように、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂでは、主面２０ｂを平面視した場合に、主面２０ｂは矩形となっている。また、主面２０ｂには、２つのグランド電極２５Ｇが形成されている。２つのグランド電極２５Ｇの一方は、外辺７０ａ（第１外辺）を含む外縁領域７１ａ（第１外縁領域）に形成されている。また、２つのグランド電極２５Ｇの他方は、外辺７０ａ（第１外辺）と対向する外辺７０ｂ（第２外辺）を含む外縁領域７１ｂ（第２外縁領域）に形成されている。

これによれば、半導体ＩＣ２０Ｂの主面２０ｂにおいて、互いに対向する外縁領域７１ａおよび７１ｂにグランド電極２５Ｇが配置されているので、半導体ＩＣ２０Ｂからの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０Ｂを制御するためのディジタルノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから半導体ＩＣ２０Ｂへ流入したりすることを抑制できる。

また、本実施例に係る半導体ＩＣ２０Ｂの電極構成によれば、半導体ＩＣ２０Ｂの外縁領域にグランド電極２５Ｇが形成されていることで、当該外縁領域に隣接するモジュール基板９１の外縁領域に配置される外部接続端子１５０の数を低減できる。

よって、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂは、受信低雑音増幅器２１を含む半導体ＩＣ２０Ｂの電磁シールド性能を強化しつつ小型化することが可能となる。

［４．効果など］
以上、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、互いに対向する主面９１ａおよび９１ｂを有するモジュール基板９１と、主面９１ｂに配置された半導体ＩＣ２０と、主面９１ｂに配置された外部接続端子１５０と、を備え、半導体ＩＣ２０は互いに対向する主面２０ａおよび２０ｂを有し、主面２０ａは、主面９１ｂと対向し主面２０ｂよりも主面９１ｂに近く配置されており、半導体ＩＣ２０は、受信低雑音増幅器２１と、主面２０ｂに形成されたグランド電極２５Ｇと、を有する。

これによれば、外部基板と対面する主面２０ｂにグランド電極２６Ｇが形成されているので、半導体ＩＣ２０のグランドを強化できる。よって、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化できる。

また、変形例に係る半導体ＩＣ２０Ｂは、さらに、主面２０ａに形成されたグランド電極２６Ｇと、グランド電極２５Ｇおよび２６Ｇに接続され、半導体ＩＣ２０Ｂ内に形成されたビア導体２７Ｖと、を有してもよい。

これにより、半導体ＩＣ２０Ｂのグランドがより一層強化されるので、半導体ＩＣ２０Ｂからの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０Ｂを制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣ２０Ｂへ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０Ｂの電磁シールド性能をより一層強化できる。

また、実施例に係る半導体ＩＣ２０は、さらに、主面２０ａに形成されたグランド電極２６Ｇと、グランド電極２５Ｇおよび２６Ｇに接続され、半導体ＩＣ２０の側面に形成された側面電極２７Ｇと、を有してもよい。

これにより、半導体ＩＣ２０の外周部のグランドがより一層強化されるので、半導体ＩＣ２０からの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０を制御するためのディジタルノイズが周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが半導体ＩＣ２０へ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能をより一層強化できる。

また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、主面２０ｂを平面視した場合において、主面２０ｂは多角形であり、主面２０ｂには、複数のグランド電極２５Ｇが形成されており、複数のグランド電極２５Ｇのうちの一のグランド電極２５Ｇは、主面２０ｂの複数の外辺のうちの外辺７０ａを含む外縁領域７１ａに形成され、複数のグランド電極２５Ｇのうちの他のグランド電極２５Ｇは、主面２０ｂの複数の外辺のうちの外辺７０ａと対向する外辺７０ｂを含む外縁領域７１ｂに形成されていてもよい。

これによれば、半導体ＩＣ２０の主面２０ｂにおいて、互いに対向する外縁領域７１ａおよび７１ｂにグランド電極２５Ｇが配置されているので、半導体ＩＣ２０からの高周波ノイズおよび半導体ＩＣ２０を制御するためのディジタルノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから周辺回路部品へ流入したり、当該周辺回路部品からのノイズが外辺７０ａおよび７０ｂから半導体ＩＣ２０へ流入したりすることを抑制できる。よって、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化できる。

また、主面９１ｂを平面視した場合において、モジュール基板９１は多角形であり、主面９１ｂには、複数の外部接続端子１５０が形成されており、主面９１ｂの複数の外辺のうちの、外辺７０ａと最も近く対向する外辺８０ａと外辺７０ａとの間のモジュール基板９１の外縁領域８１ａ、および、主面９１ｂの複数の外辺のうちの、外辺７０ｂと最も近く対向する外辺８０ｂと外辺７０ｂとの間のモジュール基板９１の外縁領域８１ｂには、複数の外部接続端子１５０が形成されておらず、外縁領域８１ａおよび８１ｂを除くモジュール基板９１上の外縁領域には、複数の外部接続端子１５０が形成されていてもよい。

これにより、半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能を強化しつつ高周波モジュール１を小型化することが可能となる。

また、さらに、主面９１ａに配置された送信電力増幅器１１を備えてもよい。

これによれば、送信電力増幅器１１と受信低雑音増幅器２１とがモジュール基板９１を挟んで配置される。これにより、送信回路と受信回路とのアイソレーションが向上するので、受信感度の低下を抑制できる。また、送信電力増幅器１１からの外部基板への放熱性が向上する。

また、さらに、通信バンドＡを通過帯域とする受信フィルタ６１Ｒと、通信バンドＢを通過帯域とする受信フィルタ６２Ｒと、受信低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒとの接続、および、受信低雑音増幅器２１と受信フィルタ６２Ｒとの接続を切り替えるスイッチ５２と、アンテナ接続端子１００と受信フィルタ６１Ｒとの接続および非接続を切り替え、また、アンテナ接続端子１００と受信フィルタ６２Ｒとの接続および非接続を切り替えるスイッチ５３と、を備え、スイッチ５２および５３は半導体ＩＣ２０に含まれ、受信フィルタ６１Ｒおよび６２Ｒは主面９１ａに配置されていてもよい。

これによれば、主面９１ａおよび９１ｂのうち、外部基板と対向する主面９１ｂには、低背化が容易な受信低雑音増幅器２１、スイッチ５２および５３を含む半導体ＩＣ２０が配置される。このため、高周波モジュール１全体を低背化することが可能となる。

また、通信装置５は、アンテナ２で送受信される高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、アンテナ２とＲＦＩＣ３との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール１と、を備える。

これにより、高周波能動素子を含む半導体ＩＣ２０の電磁シールド性能が強化された小型の通信装置５を提供することが可能となる。

（その他の実施の形態など）
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施例および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施例および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、上記実施例および変形例に係る高周波モジュールおよび通信装置において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。

本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１、１Ａ、１Ｂ、５００Ａ 高周波モジュール
２ アンテナ
３ ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
４ ベースバンド信号処理回路（ＢＢＩＣ）
５ 通信装置
１１ 送信電力増幅器
２０、２０Ｂ、５２０ 半導体ＩＣ
２０ａ、２０ｂ、９１ａ、９１ｂ、５２０ａ、５２０ｂ 主面
２１ 受信低雑音増幅器
２２Ｇ グランド平面配線
２３ 信号電極
２４Ｇ ビア電極
２５Ｇ、２６Ｇ グランド電極
２７Ｇ 側面電極
２７Ｖ ビア導体
５１、５２、５３ スイッチ
６１、６２ デュプレクサ
６１Ｒ、６２Ｒ 受信フィルタ
６１Ｔ、６２Ｔ 送信フィルタ
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ 外辺
７１ａ、７１ｂ、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ、５８１ａ、５８１ｂ、５８１ｃ、５８１ｄ 外縁領域
９１ モジュール基板
９２、９３ 樹脂部材
９３Ｇ グランド電極パターン
１００ アンテナ接続端子
１１０ 送信入力端子
１２０ 受信出力端子
１５０、１５０Ｇ 外部接続端子

Claims (8)

1. 互いに対向する第１主面および第２主面を有するモジュール基板と、
   前記第２主面に配置された半導体ＩＣと、
   前記第２主面に配置された外部接続端子と、を備え、
   前記半導体ＩＣは、互いに対向する第３主面および第４主面を有し、
   前記第３主面は、前記第２主面と対向し、前記第４主面よりも前記第２主面に近く配置されており、
   前記半導体ＩＣは、
   受信低雑音増幅器と、
   前記第４主面に形成された第１グランド電極と、を有する、
   高周波モジュール。
2. 前記半導体ＩＣは、さらに、
   前記第３主面に形成された第２グランド電極と、
   前記第１グランド電極および前記第２グランド電極に接続され、前記半導体ＩＣ内に形成されたビア導体と、を有する、
   請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記半導体ＩＣは、さらに、
   前記第３主面に形成された第２グランド電極と、
   前記第１グランド電極および前記第２グランド電極に接続され、前記半導体ＩＣの側面に形成された側面電極と、を有する、
   請求項１に記載の高周波モジュール。
4. 前記第４主面を平面視した場合において、
   前記第４主面は多角形であり、
   前記第４主面には、複数の前記第１グランド電極が形成されており、
   前記複数の第１グランド電極のうちの一の第１グランド電極は、前記第４主面の複数の外辺のうちの第１外辺を含む第１外縁領域に形成され、
   前記複数の第１グランド電極のうちの他の第１グランド電極は、前記第４主面の複数の外辺のうちの前記第１外辺と対向する第２外辺を含む第２外縁領域に形成されている、
   請求項２または３に記載の高周波モジュール。
5. 前記第２主面を平面視した場合において、
   前記モジュール基板は多角形であり、
   前記第２主面には、複数の前記外部接続端子が形成されており、
   前記第２主面の複数の外辺のうちの、前記第１外辺と最も近く対向する第３外辺と前記第１外辺との間の前記モジュール基板の第３外縁領域、および、前記第２主面の複数の外辺のうちの、前記第２外辺と最も近く対向する第４外辺と前記第２外辺との間の前記モジュール基板の第４外縁領域には、前記複数の外部接続端子が形成されておらず、
   前記第３外縁領域および前記第４外縁領域を除く前記モジュール基板上の外縁領域には、前記複数の外部接続端子が形成されている、
   請求項４に記載の高周波モジュール。
6. さらに、
   前記第１主面に配置された送信電力増幅器を備える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
7. さらに、
   第１通信バンドを通過帯域とする第１受信フィルタと、
   第２通信バンドを通過帯域とする第２受信フィルタと、
   前記受信低雑音増幅器と前記第１受信フィルタとの接続、および、前記受信低雑音増幅器と前記第２受信フィルタとの接続を切り替える第１スイッチと、
   アンテナ接続端子と前記第１受信フィルタとの接続および非接続を切り替え、また、前記アンテナ接続端子と前記第２受信フィルタとの接続および非接続を切り替える第２スイッチと、を備え、
   前記第１スイッチおよび前記第２スイッチは、前記半導体ＩＣに含まれ、
   前記第１受信フィルタおよび前記第２受信フィルタは、前記第１主面に配置されている、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
8. アンテナで送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、
   前記アンテナと前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝送する請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波モジュールと、を備える、
   通信装置。

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