JP2021136514A - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】両面実装型の基板に実装された高周波部品のためのシールド効果を向上させることができる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及び主面９１ｂを有するモジュール基板９１と、主面９１ｂに配置された外部接続端子（例えば複数のポスト電極１５０）と、主面９１ｂに配置され、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０と、グランド電位に設定され、半導体部品２０のモジュール基板９１と反対側の表面２０ａの少なくとも一部を覆う金属部材８０と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、高周波モジュール及び通信装置に関する。
携帯電話などの移動体通信機器では、特に、マルチバンド化の進展に伴い、高周波フロントエンド回路を構成する回路素子が増加し、高周波モジュールの小型化を困難にしている。
特許文献１には、両面実装型の基板により小型化を実現する半導体モジュールが開示されている。
特開２０１１−０４０６０２号公報
しかしながら、上記従来の高周波モジュールでは、両面実装型の基板に実装された高周波部品のためのシールド効果が不十分な場合がある。
そこで、本発明は、両面実装型の基板に実装された高周波部品のためのシールド効果を向上させることができる高周波モジュール及び通信装置を提供する。
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主面及び第２主面を有するモジュール基板と、前記第２主面に配置された外部接続端子と、前記第２主面に配置され、低雑音増幅器を含む半導体部品と、グランド電位に設定され、前記半導体部品の前記モジュール基板と反対側の表面の少なくとも一部を覆う金属部材と、を備える。
本発明によれば、両面実装型の基板に実装された高周波部品のためのシールド効果を向上させることができる。
実施の形態１に係る高周波モジュール及び通信装置の回路構成図 実施の形態１に係る高周波モジュールの平面図 実施の形態１に係る高周波モジュールの断面図 実施の形態１における金属部材の斜視図 実施の形態１の変形例における金属部材の斜視図 実施の形態２に係る高周波モジュールの断面図
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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。
なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、又は比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡素化される場合がある。
以下の各図において、ｘ軸及びｙ軸は、モジュール基板の主面と平行な平面上で互いに直交する軸である。また、ｚ軸は、モジュール基板の主面に垂直な軸であり、その正方向は上方向を示し、その負方向は下方向を示す。
本開示において、通信システムとは、標準化団体（例えば３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）及びＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）等）などによって定義された無線アクセス技術（ＲＡＴ：Radio Access Technology）を用いて構築される通信システムを意味する。通信システムとしては、例えば５ＧＮＲ（5th Generation New Radio）システム、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システム及びＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）システム等を用いることができるが、これらに限定されない。
また、通信バンドとは、通信システムのために標準化団体などによって予め定義された周波数バンドを意味する。通信バンドとしては、例えば５ＧＮＲ周波数バンド、ＬＴＥ周波数バンド及びＷＬＡＮチャネル等を用いることができるが、これらに限定されない。
（実施の形態１）
［１ 高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成］
本実施の形態に係る高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成図である。
なお、以下の回路構成の説明において、「接続される」とは、配線導体、端子、コネクタ、スイッチ、又はそれらの任意の組み合わせを介して電気的に接続されることだけでなく、受動素子及び／又は能動素子を介して電気的に接続されることも含む。また、「ＡとＢとの間に接続される」とは、Ａ及びＢを結ぶ経路上に配置されＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。
［１．１ 通信装置５の回路構成］
通信装置５は、通信システムで用いられる装置であり、例えばスマートフォン及びタブレットコンピュータ等である。図１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、ＲＦＩＣ３と、ＢＢＩＣ４と、を備える。
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送信し、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。
ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１から出力された高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。ＲＦＩＣ３は、アンテナ２で送受信される高周波信号を処理する。具体的には、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１の受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、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高周波送信信号を、高周波モジュール１の送信信号経路に出力する。
また、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、制御部は、高周波モジュール１が有するスイッチの接続を切り替えるための制御信号を高周波モジュール１に伝達する。また、制御部は、高周波モジュール１の電力増幅器及び低雑音増幅器の利得などを調整するための制御信号を高周波モジュール１に伝達する。なお、制御部は、ＲＦＩＣ３の外部に設けられていてもよく、例えば、ＢＢＩＣ４に設けられていてもよい。
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、又は、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。
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及びＢＢＩＣ４は、必須の構成要素ではない。
［１．２ 高周波モジュール１の回路構成］
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、電力増幅器１１及び１２と、低雑音増幅器２１及び２２と、送信フィルタ６１Ｔ〜６４Ｔと、受信フィルタ６１Ｒ〜６４Ｒと、整合回路３１、３２、４１、４２、及び７１〜７４と、スイッチ５１〜５５と、を備える。
電力増幅器１１は、第１周波数帯域群に属する通信バンドＡ及び通信バンドＢの高周波信号を増幅する。電力増幅器１１の入力端子は送信入力端子１１１に接続され、電力増幅器１１の出力端子は、整合回路３１に接続されている。
電力増幅器１２は、第１周波数帯域群よりも低周波側の第２周波数帯域群に属する通信バンドＣ及び通信バンドＤの高周波信号を増幅する。電力増幅器１２の入力は送信入力端子１１２に接続され、電力増幅器１２の出力は、整合回路３２に接続されている。
低雑音増幅器２１は、通信バンドＡ及び通信バンドＢの高周波信号を低雑音で増幅する。低雑音増幅器２１の入力は整合回路４１に接続され、低雑音増幅器２１の出力は、受信出力端子１２１に接続されている。
低雑音増幅器２２は、通信バンドＣ及び通信バンドＤの高周波信号を低雑音で増幅する。低雑音増幅器２２の入力は整合回路４２に接続され、低雑音増幅器２２の出力は、受信出力端子１２２に接続されている。
送信フィルタ６１Ｔは、電力増幅器１１とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路ＡＴに配置されている。送信フィルタ６１Ｔは、電力増幅器１１で増幅された高周波信号のうち、通信バンドＡのアップリンク帯域の高周波信号を通過させる。
送信フィルタ６２Ｔは、電力増幅器１１とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路ＢＴに配置されている。送信フィルタ６２Ｔは、電力増幅器１１で増幅された高周波信号のうち、通信バンドＢのアップリンク帯域の高周波信号を通過させる。
送信フィルタ６３Ｔは、電力増幅器１２とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路ＣＴに配置されている。送信フィルタ６３Ｔは、電力増幅器１２で増幅された高周波信号のうち、通信バンドＣのアップリンク帯域の高周波信号を通過させる。
送信フィルタ６４Ｔは、電力増幅器１２とアンテナ接続端子１００とを結ぶ送信経路ＤＴに配置されている。送信フィルタ６４Ｔは、電力増幅器１２で増幅された高周波信号のうち、通信バンドＤのアップリンク帯域の高周波信号を通過させる。
受信フィルタ６１Ｒは、低雑音増幅器２１とアンテナ接続端子１００とを結ぶ受信経路ＡＲに配置されている。受信フィルタ６１Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波信号のうち、通信バンドＡのダウンリンク帯域の高周波信号を通過させる。
受信フィルタ６２Ｒは、低雑音増幅器２１とアンテナ接続端子１００とを結ぶ受信経路ＢＲに配置されている。受信フィルタ６２Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波信号のうち、通信バンドＢのダウンリンク帯域の高周波信号を通過させる。
受信フィルタ６３Ｒは、低雑音増幅器２２とアンテナ接続端子１００とを結ぶ受信経路ＣＲに配置されている。受信フィルタ６３Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波信号のうち、通信バンドＣのダウンリンク帯域の高周波信号を通過させる。
受信フィルタ６４Ｒは、低雑音増幅器２２とアンテナ接続端子１００とを結ぶ受信経路ＤＲに配置されている。受信フィルタ６４Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波信号のうち、通信バンドＤのダウンリンク帯域の高周波信号を通過させる。
送信フィルタ６１Ｔ及び受信フィルタ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及び受信フィルタ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。また、送信フィルタ６３Ｔ及び受信フィルタ６３Ｒは、通信バンドＣを通過帯域とするデュプレクサ６３を構成している。また、送信フィルタ６４Ｔ及び受信フィルタ６４Ｒは、通信バンドＤを通過帯域とするデュプレクサ６４を構成している。
なお、上記の送信フィルタ６１Ｔ〜６４Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒ〜６４Ｒの各々は、例えば、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）を用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、及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。
整合回路３１は、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔ及び６２Ｔとの間に接続されている。整合回路３１は、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔ及び６２Ｔとのインピーダンス整合をとる。
整合回路３２は、電力増幅器１２と送信フィルタ６３Ｔ及び６４Ｔとの間に接続されている。整合回路３２は、電力増幅器１２と送信フィルタ６３Ｔ及び６４Ｔとのインピーダンス整合をとる。
整合回路４１は、低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒ及び６２Ｒとの間に接続されている。整合回路４１は、低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒ及び６２Ｒとのインピーダンス整合をとる。
整合回路４２は、低雑音増幅器２２と受信フィルタ６３Ｒ及び６４Ｒとの間に接続されている。整合回路４２は、低雑音増幅器２２と受信フィルタ６３Ｒ及び６４Ｒとのインピーダンス整合をとる。
スイッチ５１は、整合回路３１と送信フィルタ６１Ｔ及び６２Ｔとの間に接続されている。スイッチ５１は、電力増幅器１１及び送信フィルタ６１Ｔの接続と、電力増幅器１１及び送信フィルタ６２Ｔの接続と、を切り替える。具体的には、スイッチ５１は、例えば、整合回路３１に接続された共通端子と、送信フィルタ６１Ｔに接続された第１端子と、送信フィルタ６２Ｔに接続された第２端子と、を備える。このような接続構成において、スイッチ５１は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、第１端子及び第２端子のいずれかを共通端子に接続することができる。これにより、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔとの接続と、電力増幅器１１と送信フィルタ６２Ｔとの接続と、が切り替えられる。スイッチ５１は、例えば、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、整合回路３２と送信フィルタ６３Ｔ及び６４Ｔとの間に接続されている。スイッチ５２は、電力増幅器１２及び送信フィルタ６３Ｔの接続と、電力増幅器１２及び送信フィルタ６４Ｔの接続と、を切り替える。具体的には、スイッチ５２は、例えば、整合回路３２に接続された共通端子と、送信フィルタ６３Ｔに接続された第１端子と、送信フィルタ６４Ｔに接続された第２端子と、を備える。このような接続構成において、スイッチ５２は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、第１端子及び第２端子のいずれかを共通端子に接続することができる。これにより、電力増幅器１２及び送信フィルタ６３Ｔの接続と、電力増幅器１２及び送信フィルタ６４Ｔの接続と、が切り替えられる。スイッチ５２は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ５３は、整合回路４１と受信フィルタ６１Ｒ及び６２Ｒとの間に接続されている。スイッチ５３は、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６１Ｒの接続と、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６２Ｒの接続と、を切り替える。具体的には、スイッチ５３は、例えば、整合回路４１に接続された共通端子と、受信フィルタ６１Ｒに接続された第１端子と、受信フィルタ６２Ｒに接続された第２端子と、を備える。このような接続構成において、スイッチ５３は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、第１端子及び第２端子のいずれかを共通端子に接続することができる。これにより、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６１Ｒの接続と、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６２Ｒの接続と、が切り替えられる。スイッチ５３は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ５４は、整合回路４２と受信フィルタ６３Ｒ及び６４Ｒとの間に接続されている。スイッチ５４は、低雑音増幅器２２及び受信フィルタ６３Ｒの接続と、低雑音増幅器２２及び受信フィルタ６４Ｒの接続と、を切り替える。スイッチ５４は、例えば、整合回路４２に接続された共通端子と、受信フィルタ６３Ｒに接続された第１端子と、受信フィルタ６４Ｒに接続された第２端子と、を備える。このような接続構成において、スイッチ５４は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、第１端子及び第２端子のいずれかを共通端子に接続することができる。これにより、低雑音増幅器２２及び受信フィルタ６３Ｒの接続と、低雑音増幅器２２及び受信フィルタ６４Ｒの接続と、が切り替えられる。スイッチ５４は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ５５は、アンテナ接続端子１００と送信フィルタ６１Ｔ〜６４Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒ〜６４Ｒとの間に接続されている。スイッチ５５は、（１）アンテナ接続端子１００と送信フィルタ６１Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒとの接続、（２）アンテナ接続端子１００と送信フィルタ６２Ｔ及び受信フィルタ６２Ｒとの接続、（３）アンテナ接続端子１００と送信フィルタ６３Ｔ及び受信フィルタ６３Ｒとの接続、並びに、（４）アンテナ接続端子１００と送信フィルタ６４Ｔ及び受信フィルタ６４Ｒとの接続、を切り替える。スイッチ５５は、上記（１）〜（４）のうちの２以上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。
整合回路７１は、スイッチ５５と送信フィルタ６１Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒとの間に接続されている。整合回路７１は、アンテナ２及びスイッチ５５と、送信フィルタ６１Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒとのインピーダンス整合をとる。
整合回路７２は、スイッチ５５と送信フィルタ６２Ｔ及び受信フィルタ６２Ｒとの間に接続されている。整合回路７２は、アンテナ２及びスイッチ５５と、送信フィルタ６２Ｔ及び受信フィルタ６２Ｒとのインピーダンス整合をとる。
整合回路７３は、スイッチ５５と送信フィルタ６３Ｔ及び受信フィルタ６３Ｒとの間に接続されている。整合回路７３は、アンテナ２及びスイッチ５５と、送信フィルタ６３Ｔ及び受信フィルタ６３Ｒとのインピーダンス整合をとる。
整合回路７４は、スイッチ５５と送信フィルタ６４Ｔ及び受信フィルタ６４Ｒとの間に接続されている。整合回路７４は、アンテナ２及びスイッチ５５と、送信フィルタ６４Ｔ及び受信フィルタ６４Ｒとのインピーダンス整合をとる。
上記高周波モジュール１の構成において、電力増幅器１１、整合回路３１、スイッチ５１、並びに、送信フィルタ６１Ｔ及び６２Ｔは、アンテナ接続端子１００に向けて通信バンドＡ及び通信バンドＢの高周波送信信号を出力する第１送信回路を構成する。また、電力増幅器１２、整合回路３２、スイッチ５２、並びに、送信フィルタ６３Ｔ及び６４Ｔは、アンテナ接続端子１００に向けて通信バンドＣ及び通信バンドＤの高周波信号を出力する第２送信回路を構成する。第１送信回路及び第２送信回路は、アンテナ接続端子１００に向けて通信バンドＡ〜Ｄの高周波信号を出力する送信回路を構成する。
また、上記高周波モジュール１の構成において、低雑音増幅器２１、整合回路４１、スイッチ５３、並びに、受信フィルタ６１Ｒ及び６２Ｒ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及び通信バンドＢの高周波信号を入力する第１受信回路を構成する。また、低雑音増幅器２２、整合回路４２、スイッチ５４、並びに、受信フィルタ６３Ｒ及び６４Ｒ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Ｃ及び通信バンドＤの高周波受信信号を入力する第２受信回路を構成する。第１受信回路及び第２受信回路は、アンテナ接続端子１００から通信バンドＡ〜Ｄの高周波信号を入力する受信回路を構成する。
なお、第２送信回路及び第２受信回路は、例えば、ローバンド群に属する通信バンドの高周波信号を伝送する回路である。ローバンド群は、４Ｇ（4th Generation）及び５Ｇ（5th Generation）に対応した複数の通信バンドで構成された周波数帯域群であり、例えば、１ＧＨｚ以下の周波数範囲を有している。ローバンド群は、例えば、ＬＴＥのためのバンドＢ５（アップリンク：８２４−８４９ＭＨｚ、ダウンリンク：８６９−８９４ＭＨｚ）、バンドＢ８（アップリンク：８８０−９１５ＭＨｚ、ダウンリンク：９２５−９６０ＭＨｚ）、及びバンドＢ２８（アップリンク：７０３−７４８ＭＨｚ、ダウンリンク：７５３−８０３ＭＨｚ）等の通信バンドで構成される。
また、第１送信回路及び第１受信回路は、例えば、ミドルバンド群に属する通信バンドの高周波信号を伝送する回路である。ミドルバンド群は、４Ｇ及び５Ｇに対応した複数の通信バンドで構成された周波数帯域群であり、ローバンド群よりも高周波数側に位置しており、例えば、１．５−２．２ＧＨｚの周波数範囲を有している。ミドルバンド群は、例えば、ＬＴＥのためのバンドＢ１（アップリンク：１９２０−１９８０ＭＨｚ、ダウンリンク：２１１０−２１７０ＭＨｚ）、バンドＢ３９（１８８０−１９２０ＭＨｚ）、及びバンドＢ６６（アップリンク：１７１０−１７８０ＭＨｚ、ダウンリンク：２１１０−２２００ＭＨｚ）等の通信バンドで構成される。
また、第１送信回路及び第１受信回路は、例えば、ハイバンド群に属する通信バンドの送信信号及び受信信号を伝送する回路であってもよい。ハイバンド群は、４Ｇ及び５Ｇに対応した複数の通信バンドで構成された周波数帯域群であり、ミドルバンド群よりも高周波数側に位置しており、例えば、２．４−２．８ＧＨｚの周波数範囲を有している。ハイバンド群は、例えば、ＬＴＥのためのバンドＢ７（アップリンク：２５００−２５７０ＭＨｚ、ダウンリンク：２６２０−２６９０ＭＨｚ）、及びバンドＢ４１（２４９６−２６９０ＭＨｚ）等の通信バンドで構成される。
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及び通信バンドＢのいずれかの通信バンドの高周波信号と、通信バンドＣ及び通信バンドＤのいずれかの通信バンドの高周波信号とを、同時送信、同時受信、及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、送信回路及び受信回路は、スイッチ５５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い。例えば、送信回路及び受信回路は、互いに異なるアンテナ接続端子を介して互いに異なるアンテナ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は、回路構成として、少なくとも１つの低雑音増幅器（例えば、低雑音増幅器２１又は２２）を有していればよく、他の回路素子を有しなくてもよい。
［２ 高周波モジュール１の部品配置］
次に、以上のように構成された高周波モジュール１の部品配置について、図２及び図３を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下の部品配置の説明において、「モジュール基板の平面視」とは、ｘｙ平面に物体を正射影して見ることを意味する。また、「部品がモジュール基板の主面に配置される」とは、部品がモジュール基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることだけでなく、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、及び、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。
図２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の平面図である。図２において、（ａ）はｚ軸正側からモジュール基板９１の主面９１ａを見た図を示し、（ｂ）は、ｚ軸正側からモジュール基板９１の主面９１ｂを透視した図を示す。図３は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の断面図である。図３における高周波モジュール１の断面は、図２のｉｉｉ−ｉｉｉ線における断面である。
本実施の形態では、高周波モジュール１は、樹脂部材９２及び９３によりパッケージ化され、シールド電極層９５によりシールドされているが、図２では、部品を図示するために樹脂部材９２及び９３とシールド電極層９５の記載が省略されている。
図２及び図３に示すように、高周波モジュール１は、図１に示された回路素子を内蔵する電子部品に加えて、さらに、金属部材８０と、モジュール基板９１と、樹脂部材９２及び９３と、シールド電極層９５と、複数のポスト電極１５０と、を備える。
モジュール基板９１は、両面実装型の基板であり、互いに対向する主面９１ａ及び９１ｂを有する。主面９１ａ及び９１ｂには、上記送信回路及び上記受信回路を構成する部品が配置される。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（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）基板、高温同時焼成セラミックス（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramics）基板、部品内蔵基板、再配線層（ＲＤＬ：Redistribution Layer）を有する基板、又は、プリント基板等を用いることができるが、これらに限定されない。
モジュール基板９１には、グランド導体９４が形成されている。グランド導体９４は、例えば、モジュール基板９１内に形成された平面グランドパターンを含み、複数のポスト電極１５０のうちのいくつかと接続されてグランド電位に設定される。
モジュール基板９１の主面９１ａは、第１主面の一例であり、上面又は表面と呼ばれる場合がある。主面９１ａには、図２の（ａ）に示すように、電力増幅器１１及び１２と、整合回路３１、３２、４１、４２、７１及び７２と、デュプレクサ６１〜６４と、が配置されている。これらの主面９１ａ上の部品は、図３に示すように樹脂部材９２で封止されている。
整合回路３１、３２、４１、４２、７１及び７２の各々は、インダクタ、及び／又は、キャパシタを含む。図２では、整合回路３１、３２、４１及び４２の各々は、インダクタ及びキャパシタの両方を含む。一方、整合回路７１及び７２の各々は、インダクタを含むが、キャパシタを含まない。なお、整合回路３１、３２、４１、４２、７１及び７２の各々の構成は、これに限定されない。例えば、整合回路３１、３２、４１及び４２の各々は、キャパシタを含まなくてもよく、整合回路７１及び７２の各々は、キャパシタを含んでもよい。
モジュール基板９１の主面９１ｂは、第２主面の一例であり、下面又は裏面と呼ばれる場合がある。主面９１ｂには、図２の（ｂ）に示すように、低雑音増幅器２１及び２２と、スイッチ５１、５２及び５５と、金属部材８０と、複数のポスト電極１５０と、が配置されている。これらの主面９１ｂ上の部品は、図３に示すように樹脂部材９３で封止されている。
低雑音増幅器２１及び２２は、１つの半導体部品２０に含まれ、スイッチ５１及び５２は、１つの半導体部品５０に含まれる。半導体部品２０及び５０は、半導体集積回路とも呼ばれ、半導体チップ（ダイとも呼ばれる）の表面及び内部に形成された電子回路である。半導体部品２０及び５０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成され、具体的にはＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスにより構成されてもよい。これにより、半導体部品を安価に製造することが可能となる。なお、半導体集積回路は、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ及びＧａＮのうちの少なくとも１つで構成されてもよい。これにより、高品質な増幅性能及び雑音性能を有する低雑音増幅器を実現することが可能となる。
金属部材８０は、半導体部品２０の少なくとも一部を覆っている。金属部材８０は、例えば、銅、金、アルミニウム、又は、これらの任意の組み合わせを含む金属からなる。図３に示すように、金属部材８０は、モジュール基板９１の主面９１ｂ上でグランド導体９４に接合され、グランド電位に設定される。
なお、金属部材８０のグランド導体９４との接続位置は、主面９１ｂ上に限定されない。例えば、金属部材８０は、高周波モジュール１のｚ軸負側に配置されるマザー基板（図示せず）上のグランド電極に接合することにより、グランド電位に設定されてもよい。
樹脂部材９２は、モジュール基板９１の主面９１ａに配置され、主面９１ａ上の回路部品を覆っている。また、樹脂部材９３は、モジュール基板９１の主面９１ｂに配置され、主面９１ｂ上の回路部品を覆っている。樹脂部材９２及び９３は、主面９１ａ及び９１ｂ上の回路部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。
例えば、樹脂部材９３、複数のポスト電極１５０及び金属部材８０は、高周波モジュール１の下面の削り出しによって平面化され、複数のポスト電極１５０及び金属部材８０は、樹脂部材９３から露出する。
シールド電極層９５は、例えば、スパッタ法などにより形成された金属薄膜である。シールド電極層９５は、樹脂部材９２の上表面及び側表面と、モジュール基板９１の側表面と、樹脂部材９３の側表面と、を覆うように形成され、グランド電位に設定される。なお、シールド電極層９５は、樹脂部材９３の下表面を覆うことができない。シールド電極層９５は、外来ノイズが高周波モジュール１を構成する回路部品に侵入することを抑制する機能を有する。
複数のポスト電極１５０は、複数の外部接続端子の一例であり、モジュール基板９１の主面９１ｂの外縁に沿って並んでいる。複数のポスト電極１５０の各々は、主面９１ｂからｚ軸負方向に突出して、樹脂部材９３を貫通している。複数のポスト電極１５０の各々の一端は、樹脂部材９３から露出して、高周波モジュール１のｚ軸負側に配置されるマザー基板上の入出力端子及び／又はグランド電極等に接続される。
なお、スイッチ５３及び５４と整合回路７３及び７４とは、図２及び図３に示されていないが、モジュール基板９１の主面９１ａ及び９１ｂのどちらに配置されてもよく、モジュール基板９１内に配置されてもよい。
また、本発明に係る高周波モジュールは、モジュール基板９１と、低雑音増幅器２１及び２２の少なくとも一方を含む半導体部品２０と、金属部材８０と、複数のポスト電極１５０と、を少なくとも有していればよく、他の部品を有しなくてもよい。
［３ 金属部材８０の構成］
次に、金属部材８０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、実施の形態における金属部材８０の斜視図である。図４に示すように、金属部材８０は、基部８１と、側部８２と、を有する。
基部８１は、図３に示すように、半導体部品２０のモジュール基板９１と反対側の表面２０ａの少なくとも一部を覆う。半導体部品２０は、基部８１とモジュール基板９１との間に配置される。
なお、本実施の形態では、基部８１は、矩形状の板であり、半導体部品２０の表面２０ａのすべてを覆っているが、これに限定されない。また、基部８１は、半導体部品２０と接触しなくてもよい。つまり、基部８１は、半導体部品２０の表面２０ａの少なくとも一部を覆うことができれば、どのような形状及び配置であってもよい。
側部８２は、基部８１と接合され、半導体部品２０の側面２０ｂの少なくとも一部を覆う。本実施の形態では、側部８２は、基部８１からモジュール基板９１の主面９１ｂに向かって延びる壁であって半導体部品２０の側面２０ｂに沿って配置される壁である。壁の高さは、半導体部品２０の高さよりも大きい。これにより、壁の先端は主面９１ｂに到達することができ、壁は半導体部品２０の側面２０ｂのすべてを覆うことができる。壁の先端は、主面９１ｂ上でグランド導体９４に接合される。
なお、壁の高さは、半導体部品２０の高さよりも小さくてもよい。また、側部８２は、半導体部品２０の側面２０ｂのすべてを覆わなくてもよい。すなわち、側部８２は、モジュール基板９１の平面視において、半導体部品２０を囲わなくてもよく、例えばシールド電極層９５により近い位置に開口を有してもよい。この場合であっても、金属部材８０及びシールド電極層９５は、半導体部品２０を覆うことができる。
［４ 効果など］
以上のように、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及び主面９１ｂを有するモジュール基板９１と、主面９１ｂに配置された外部接続端子（例えば複数のポスト電極１５０）と、主面９１ｂに配置され、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０と、グランド電位に設定され、半導体部品２０のモジュール基板９１と反対側の表面２０ａの少なくとも一部を覆う金属部材８０と、を備える。
これによれば、モジュール基板９１の主面９１ｂに配置された半導体部品２０の表面２０ａの少なくとも一部をグランド電位に設定された金属部材８０で覆うことができる。したがって、高周波モジュール１の下方（ｚ軸負側）から半導体部品２０に入射する外来ノイズを金属部材８０で低減することができる。つまり、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０のためのシールド効果を向上させることができるので、高周波モジュール１の電気特性（例えば雑音指数（ＮＦ）など）を改善することができ、特に受信感度を向上させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、金属部材８０は、半導体部品２０のモジュール基板９１と反対側の表面２０ａの少なくとも一部を覆う基部８１と、基部８１と接合され、半導体部品２０の側面２０ｂの少なくとも一部を覆う側部８２と、を有してもよい。
これによれば、金属部材８０は、基部８１で半導体部品２０の表面２０ａの少なくとも一部を覆い、側部８２で半導体部品２０の側面２０ｂの少なくとも一部を覆うことができ、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０への外来ノイズの流入をさらに低減することができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、側部８２は、基部８１から主面９１ｂに向かって延びる壁であって半導体部品２０の側面２０ｂに沿って配置される壁であってもよい。
これによれば、半導体部品２０の側面２０ｂに沿って配置される壁で半導体部品２０の側面２０ｂを覆うことができ、外来ノイズを低減することができ、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０への外来ノイズの流入をさらに低減することができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、側部８２は、主面９１ｂ上でグランド導体９４に接合されてもよい。
これによれば、モジュール基板９１の主面９１ｂ上でグランド導体９４と金属部材８０とを接合することで、金属部材８０をグランド電位に設定することができる。したがって、高周波モジュール１内で金属部材８０をグランド導体９４に接合することができ、金属部材８０の配置の自由度を高めることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、さらに、主面９１ｂに配置され、半導体部品２０を封止する樹脂部材９３を備えてもよく、金属部材８０の少なくとも一部は、樹脂部材９３から露出してもよい。
これによれば、樹脂部材９３で主面９１ｂ上の部品の機械強度及び耐湿性等を向上させることができる。さらに、金属部材８０を樹脂部材９３から露出させることで、金属部材８０の露出部分をマザー基板上のグランド導体に接合することが可能となり、金属部材８０のグランド電位を安定させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、さらに、モジュール基板９１の第１主面９１ａ及び側面を覆うシールド電極層９５を備えてもよい。
これによれば、高周波モジュール１の上面及び側面をシールド電極層９５で覆うことができ、低雑音増幅器２１及び／又は２２を含む半導体部品２０への外来ノイズの流入をさらに低減するとともに、他の部品への外来ノイズの流入を低減することもできる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１には、さらに、主面９１ａに配置された電力増幅器１１及び／又は１２を備えてもよい。
これによれば、電力増幅器１１及び／又は１２と、低雑音増幅器２１及び／又は２２とをモジュール基板９１の互いに逆側に配置することができ、高周波モジュール１の小型化を図るとともに、電力増幅器１１及び／又は１２と、低雑音増幅器２１及び／又は２２との間のアイソレーション特性を向上させることができる。
本実施の形態に係る通信装置５は、高周波モジュール１と、高周波モジュール１から出力された高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、を備える。
これによれば、通信装置５において、上記高周波モジュール１と同様の効果を実現することができる。
（実施の形態１の変形例）
次に、実施の形態１の変形例について説明する。本変形例では、金属部材の側部の形状が上記実施の形態１と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態１と異なる点を中心に図５を参照しながら説明する。
図５は、実施の形態１の変形例における金属部材８０Ａの斜視図である。図５に示すように、本変形例に係る金属部材８０Ａは、基部８１と、側部８２Ａと、を有する。
側部８２Ａは、基部８１と接合され、半導体部品２０の側面２０ｂの少なくとも一部を覆う。本実施の形態では、側部８２Ａは、基部８１からモジュール基板９１の主面９１ｂに向かって延びる複数の柱であって半導体部品２０の側面に沿って配置される複数の柱である。なお、柱の高さは、特に限定されないが、半導体部品２０の高さよりも大きければ、柱の先端は主面９１ｂに到達することができる。この場合、柱の先端は、主面９１ｂ上でグランド導体９４に接合できる。
図５では、側部８２Ａを構成する複数の柱の各々は、円柱形状を有するが、これに限定されない。例えば、柱の形状は、角柱形状であってもよい。
以上のように、本変形例において、側部８２Ａは、基部８１から主面９１ｂに向かって延びる複数の柱であって半導体部品２０の側面に沿って配置される複数の柱であってもよい。
これによれば、複数の柱の隙間から樹脂部材９３を侵入させて半導体部品２０を樹脂部材９３で容易に封止することができる。したがって、半導体部品２０の機械強度及び耐湿性等を向上させるとともに、高周波モジュール１の生産性を向上させることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、高周波モジュールが、複数のポスト電極の代わりに、複数のバンプ電極を備える点が、上記実施の形態１と主として異なる。以下に、本実施の形態について、上記実施の形態１と異なる点を中心に図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａの回路構成は実施の形態１と同様であるので、図示及び説明を省略し、高周波モジュール１Ａの部品配置について、図６を参照しながら具体的に説明する。
図６は、実施の形態２に係る高周波モジュール１Ａの断面図である。図６に示すように、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａは、複数のポスト電極１５０の代わりに、複数のバンプ電極１６０を備える。本実施の形態では、高周波モジュール１Ａは、主面９１ｂ側に樹脂部材９３を備えなくてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａでは、複数の外部接続端子として、複数のバンプ電極１６０を備えてもよい。
この場合であっても、高周波モジュール１Ａは、上記実施の形態１と同様の効果を実現することができる。
（他の実施の形態）
以上、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態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、上記実施の形態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及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、上記各実施の形態に係る高周波モジュール及び通信装置の回路構成において、図面に開示された各回路素子及び信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子及び配線などが挿入されてもよい。
また、上記実施の形態１の変形例は、上記実施の形態２に適用されてもよい。
なお、上記各実施の形態において、高周波モジュールは、送信回路を備えていたが、これに限定されない。高周波モジュールは、受信回路を備えればよく、送信回路を備えなくてもよい。
なお、上記各実施の形態において、金属部材８０又は８０Ａは、側部８２又は８２Ａを有していたが、これに限定されない。つまり、金属部材８０又は８０Ａは、は、少なくとも基部８１を有すればよく、側部８２又は８２Ａを有しなくてもよい。この場合、基部８１は、例えば、半導体部品２０の表面２０ａに接着されてもよい。
なお、上記各実施の形態では、低雑音増幅器２１及び２２は、１つの半導体部品２０に内蔵されていたが、これに限定されない。例えば、低雑音増幅器２１及び２２は、別々の部品に含まれてもよい。この場合、低雑音増幅器２１の部品及び低雑音増幅器２２の部品の一方のみが、金属部材８０又は８０Ａで覆われてもよいし、低雑音増幅器２１の部品及び低雑音増幅器２２の部品の各々が、金属部材８０又は８０Ａで覆われてもよい。
本発明は、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 高周波モジュール
２ アンテナ
３ ＲＦＩＣ
４ ＢＢＩＣ
５ 通信装置
１１、１２ 電力増幅器
２０、５０ 半導体部品
２０ａ 表面
２０ｂ 側面
２１、２２ 低雑音増幅器
３１、３２、４１、４２、７１、７２、７３、７４ 整合回路
５１、５２、５３、５４、５５ スイッチ
６１、６２、６３、６４ デュプレクサ
６１Ｒ、６２Ｒ、６３Ｒ、６４Ｒ 受信フィルタ
６１Ｔ、６２Ｔ、６３Ｔ、６４Ｔ 送信フィルタ
８０、８０Ａ 金属部材
８１ 基部
８２、８２Ａ 側部
９１ モジュール基板
９１ａ、９１ｂ 主面
９２、９３ 樹脂部材
９４ グランド導体
９５ シールド電極層
１００ アンテナ接続端子
１１１、１１２ 送信入力端子
１２１、１２２ 受信出力端子
１５０ ポスト電極
１６０ バンプ電極

Claims (9)

  1. 互いに対向する第１主面及び第２主面を有するモジュール基板と、
    前記第２主面に配置された外部接続端子と、
    前記第２主面に配置され、低雑音増幅器を含む半導体部品と、
    グランド電位に設定され、前記半導体部品の前記モジュール基板と反対側の表面の少なくとも一部を覆う金属部材と、を備える、
    高周波モジュール。
  2. 前記金属部材は、
    前記半導体部品の前記モジュール基板と反対側の表面の少なくとも一部を覆う基部と、
    前記基部と接合され、前記半導体部品の側面の少なくとも一部を覆う側部を有する、
    請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記側部は、前記基部から前記第２主面に向かって延びる壁であって前記半導体部品の側面に沿って配置される壁である、
    請求項２に記載の高周波モジュール。
  4. 前記側部は、前記基部から前記第２主面に向かって延びる複数の柱であって前記半導体部品の側面に沿って配置される複数の柱である、
    請求項２に記載の高周波モジュール。
  5. 前記側部は、前記第２主面上でグランド導体に接合されている、
    請求項２〜４のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  6. さらに、前記第２主面に配置され、前記半導体部品を封止する樹脂部材を備え、
    前記金属部材の少なくとも一部は、前記樹脂部材から露出している、
    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、前記モジュール基板の前記第１主面及び側面を覆うシールド電極層を備える、
    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. さらに、前記第１主面に配置された電力増幅器を備える、
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の高周波モジュールと、
    前記高周波モジュールから出力された高周波信号を処理する信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
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