JP3750796B2 - 移動体通信機器用モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの移動体通信機器やローカル・エリア・ネットワーク(LAN)等に使用するモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
特許第2983016号公報には、マルチバンド方式の高周波スイッチモジュールとして、アンテナに接続されるダイプレクサと、送受切換え用高周波スイッチを1つのチップ内に構成して小型化したものが開示されている。前記チップは、グリーンシートの積層、焼成により作製される積層体基板内に積層構造によりダイプレクサを形成し、かつ該基板に半導体チップや容量の大きなコンデンサなどを搭載している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のモジュールにおいては、多くの受動素子を積層構造の基板により実現しているので、セラミックの焼成時に基板にそりやクラックが発生しやすく、また、誘電体材料と磁性体材料のように異なる材質を同時に焼成するとさらにそりやクラックが発生しやすくなるので、歩留りが悪くなるという問題点がある。
【0004】
一方、樹脂または樹脂に誘電体粉末または磁性体粉末などの機能材料粉末を混合した複合材料を積層体基板に用いた場合、樹脂は吸湿性が高いため、経年により特性が劣化するおそれがある。特に、ダイプレクサは、アンテナに接続される部分であって、損失は極力小さくする必要があり、経年劣化が少ないことが求められるため、吸湿性による特性の経年劣化は致命的となる。
【0005】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、マルチバンド方式の少なくともフロントエンドモジュールを含む移動体通信機器用モジュールを実現する際に、歩留りが高く、かつ信頼性が確保できると共に、小型化が図れるものを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の移動体通信機器用モジュールは、樹脂または樹脂と機能材料粉末を混合した複合材料によって多層構造に構成されている基板と、該基板に内蔵または搭載された半導体部品とを備えて少なくともフロントエンドモジュールを構成するマルチバンド方式の移動体通信機器用モジュールであって、
アンテナに接続されるダイプレクサを1つのセラミックチップにより構成して前記基板内に埋設した
ことを特徴とする。
【0007】
このように、アンテナに接続されるダイプレクサをセラミックチップにより構成すれば、セラミックチップは吸湿性が低く、このため経年変化が少なく、特性が安定する。また、基板は樹脂または樹脂と機能材料粉末との積層構造で実現されるため、内蔵素子が多くかつ異なる材質の積層構造でもセラミック積層焼結体に比較してそりやクラックが生じにくく、歩留りが向上する。また、ダイプレクサを含む少なくともマルチバンド方式のフロントエンドモジュールが1つのチップとして構成されるので、チップであるダイプレクサを基板に埋設したこととも相俟って、小型化が図れる。
【0008】
請求項2の移動体通信機器用モジュールは、請求項1において、
前記移動体通信機器用モジュールは比誘電率が2.5〜5.0の低誘電率層とその層より比誘電率が高い高誘電率層とを含み、前記ダイプレクサを前記低誘電率層に埋設した
ことを特徴とする。
請求項3の移動体通信機器用モジュールは、請求項2において、
前記高誘電率層の比誘電率が15.0〜30.0である
ことを特徴とする。
【0009】
このように低誘電率層にダイプレクサを埋設したので、容量結合によるダイプレクサと他の素子との相互の干渉を防止できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明による移動体通信機器用モジュールを実現するブロック回路の一例図である。本実施の形態は、GSM方式(900MHz帯)とDCS方式(1.8GHz帯)に兼用されるもので、フロントエンドモジュールを構成する例を示す。図1において、1はフロントエンドモジュール、2はアンテナ、T1、T5はそれぞれGSM方式の送信回路、受信回路に接続される端子電極、T11、T7はそれぞれDCS方式の送信回路、受信回路に接続される端子電極である。矢印は各方式の信号の流れを示す。
【0011】
3、4はそれぞれDCS方式、GSM方式の送信信号中に含まれる高調波を除去するローパスフィルタ、5はDCS方式の送受切換え用スイッチ、6はGSM方式の送受切換え用スイッチ、7はDCS方式の信号とGSM方式の信号を分離する分波回路として設けられたダイプレクサである。
【0012】
図2は前記フロントエンドモジュール1の回路構成を説明する回路図である。図2において、T1〜T11は後述の積層体8(図3(A)参照)の外側に設けられる端子電極である。端子電極T9はアンテナへの端子電極であり、コイルL1、L2、L11とコンデンサC1、C11、C12は分波回路である前記ダイプレクサ7を構成する。コイルL1とコンデンサC1から端子電極T11に至る側の回路(図面上、右側の回路)がDCS方式に対応する回路である。コイルL11とコンデンサC11から端子電極T1に至る回路(図面上、左側の回路)がGSM方式に対応する回路である。
【0013】
右側のDCS方式に対応する回路において、T11はDCS方式の送信回路に接続される端子電極である。T7はDCS方式の受信回路に接続される端子電極である。T8、T10はDCS方式の送受切換えを行うための制御信号を加える端子電極である。コイルL6とコンデンサC6〜C8は前記ローパスフィルタ3を構成する。ダイオードD1、D2と、コイルL3〜L5と、コンデンサC2〜C5、C9は送受信切換えスイッチ5を構成する。
【0014】
また、左側のGSM方式に対応する回路において、T1はGSM方式の送信回路に接続される端子電極である。T5はGSM方式の受信回路に接続される端子電極である。T2、T4はGSM方式の送受切り換えを行うための制御信号を加える端子電極である。コイルL14とコンデンサC17〜C19はローパスフィルタ4を構成する。また、ダイオードD11、D12とコイルL12、L13とコンデンサC13〜C16は送受信切換えスイッチ6を構成する。
【0015】
図3(A)は本実施の形態のモジュールの全体構成を示す斜視図であり、側面部に設けられる端子電極は図示を省略している。図3(B)は該モジュールの層構造図である。また、図4(A)は該モジュールの断面図、図4(B)は該モジュールに埋設されるダイプレクサチを示す斜視図、図4(C)はその層構造図である。
【0016】
該フロントエンドモジュールは、積層体(ベース基板)8と、該積層体8上に搭載した前記ダイオードD1、D2等の半導体部品19とからなる。搭載部品としては、高容量コンデンサやインダクタあるいは抵抗等の受動素子19Aを設ける場合もある。またこれらの搭載部品は積層体8に内蔵する場合もある。
【0017】
積層体8は、図3(B)、図4(A)に示すように、必要に応じてガラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した低誘電率層9a〜9gと、必要に応じてガラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した高誘電率層10a、10bとを、各層間にインダクタ導体11、14やコンデンサ電極12、15を形成して一体に積層してなる。16は積層体8の底面に形成したグランド電極、17は前記は半導体部品19を固着するランドである。
【0018】
20は前記積層体8内に設けるキャビティであり、該キャビティ20にはセラミックチップでなるダイプレクサ7が埋設される。該ダイプレクサ7は、図4(B)、(C)に示すように、セラミックグリーンシートからなる層21a〜21fからなり、これらのグリーンシートに、グランド電極18、インダクタ導体22、コンデンサ電極23、ビアホール導体24をAg、CuまたはAg−Pd等を用いて印刷等によって形成し、これらを積み重ね、仮スタックし、熱プレスすることによって一体化し、切断、焼成、端子電極形成を行ってチップとしてのダイプレクサ7を作製する。なおこのセラミックチップは、グリーンシートを用いるのではなく、誘電体ペーストまたはおよび磁性体ペーストと導体とを交互に印刷して層構成する印刷法により作製してもよい。
【0019】
図5は前記チップ状としたダイプレクサ7を基板1内に内蔵する工程を示す図である。図5(A)に示すように、銅箔25に接着シート26を貼付け、チップ7の底面の端子を接続するためのランド27を、レーザによる孔あけと、その孔に半田ペーストを塗布して形成する。次に図5(B)、(C)に示すように、ランド27上にチップ7を搭載する。
【0020】
また、図5(C)に示すように、チップ7の位置にチップ7と同じサイズあるいはそれよりやや大きいサイズのキャビティ20を形成した前記低誘電率層9b〜9dとなる3層を一体化したコア基板を用意し、図5(D)に示すように、該キャビティ20をチップ7に嵌めて前記接着シート26上にこのコア基板を重ねる。ここで、低誘電率層9b〜9dを形成する3層のコア基板の厚みは、チップ7とほぼ同じかあるいはそれ以上とする。
【0021】
次に図5(D)に示すように、前記3層のコア基板上に、前記低誘電率層9aとなるプリプレグを重ね、熱プレスし、後述のように、そのプリプレグの流動性によりチップ7の上面や側面の隙間をプリプレグによって埋める。
【0022】
次に図5(E)、(F)に示すように、銅箔30を接着シート29により貼付ける。
【0023】
その後、上下の銅箔25、30をプリント基板の一般的な工法でエッチングによりパターニングする。この場合、上方の銅箔30のエッチングにより前記ランド17が形成され、下方の銅箔25のエッチングによりチップを接続する等の役目を有する配線パターンが形成される。
【0024】
なお、前記低誘電率層9a〜9gには、好ましくは比誘電率が2.5〜5.0のものを用いる。また、高誘電率層10a、10bには好ましくは比誘電率が15.0〜30.0のものを用いる。本実施の形態においては、低誘電率層9a〜9gには、難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設したビニルベンジル樹脂で比誘電率が3.5で厚みが100μmのものを用いた。また、高誘電率層10a〜10dにはチタン酸バリウムでなる誘電率粉末および難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設したエポキシ樹脂で比誘電率が20で厚みが60μmのものを用いた。
【0025】
なお、樹脂としては、上記のもののほか、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン)、ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE)等が用いられる。また、これらの樹脂に混合する誘電体粉末としては、上記のほか、例えばCaTiO3系、SrTiO3系、BaTiO3−BaZrO3系、BaO−TiO2−Nd2O3系、BaO−4TiO2系等のセラミック誘電体粉末や、誘電体単結晶粉末、誘電体皮膜を有する金属粉末等が用いられる。また、低誘電率層9a〜30gを構成するものとして、誘電体粉末を混合したものを用いてもよく、この低誘電率層用誘電体粉末としては、アルミナ系等のセラミック誘電体粉末、誘電体単結晶粉末、誘電体皮膜を有する金属粉末等が用いられる。勿論本発明において用いる誘電体粉末、樹脂はこれらの材質のものに限定されない。
【0026】
この積層体は、前記複合材料でなるプリプレグに銅箔を貼着け、半硬化させて複数個の積層体分の導体パターンが形成されるようにエッチングした後、次に新たにプリプレグ、銅箔を貼着けてエッチングするという工程を繰り返すか、あるいはガラスクロスを用いないビルドアップ工法や導体形成に厚膜印刷工法や薄膜形成方法を用いることができる。
【0027】
また、インダクタ形成部分には磁性体粉末を樹脂に混合した磁性層を構成してもよく、樹脂に混合する磁性体粉末としては、Mn−Mg−Zn系、Ni−Zn系等のフェライト粉末、金属磁性粉末、磁性単結晶粉末、絶縁皮膜を有する磁性金属粉末等が用いられる。
【0028】
また、ランド17や配線パターン、インダクタ導体11、14、コンデンサ電極12、15などの導体としては、銅以外に、銀、ニッケル、錫、亜鉛、アルミニウムなどを用いることができる。
【0029】
以上に説明したように、アンテナに接続されるダイプレクサ7をセラミックチップにより構成すれば、セラミックチップは吸湿性が低く、このため経年変化が少なく、特性が安定する。また、基板は樹脂または樹脂と機能材料粉末との積層構造で実現されるため、内蔵素子が多くかつ異なる材質の積層構造でもセラミック積層焼結体に比較してそりやクラックが生じにくく、歩留りが向上する。また、ダイプレクサを含む少なくともマルチバンド方式のフロントエンドモジュールが1つのチップとして構成されるので、小型化が達成できる。また、前記ダイプレクサ7を前記積層体8内に埋設することにより、さらなる小型化が図れる。また、低誘電率層にダイプレクサを埋設したので、容量結合によるダイプレクサと他の素子との相互の干渉を防止できる。
【0030】
本発明を実施する場合、ダイプレクサチップ7以外に半導体部品や受動素子を積層体8内に埋め込んでもよい。また、本発明のモジュールは、移動体通信機器のダイプレクサ、スイッチ、フィルタからなるフロントエンドモジュール以外に、送信回路や受信回路等の全部あるいは一部等の他の部分を含むように構成してもよい。
【0031】
【発明の効果】
請求項1によれば、アンテナに接続されるダイプレクサをセラミックチップにより構成したものであり、セラミックチップは吸湿性が低く、このため経年変化が少なく、特性が安定する。また、基板は樹脂または樹脂と機能材料粉末との積層構造で実現されるため、内蔵素子が多くかつ異なる材質の積層構造でもセラミック積層焼結体に比較してそりやクラックが生じにくく、歩留りが向上する。また、ダイプレクサを含む少なくともマルチバンド方式のフロントエンドモジュールが1つのチップとして構成され、さらにダイプレクサを基板に埋設したので、小型化が達成できる。
【0032】
請求項2、3によれば、低誘電率層にダイプレクサを埋設したので、容量結合によるダイプレクサと他の素子との相互の干渉を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による移動体通信機器用モジュールを実現するブロック回路の一例図である。
【図2】図1の移動体通信機器用モジュールを実現する等価回路の一例図である。
【図3】(A)は本実施の形態のモジュールの全体構成を示す斜視図、(B)は該モジュールの層構造図である。
【図4】(A)は該モジュールの断面図、(B)は該モジュールに埋設されるダイプレクサを示す斜視図、(C)はその層構造図である。
【図5】(A)〜(F)は本実施の形態の製造工程の一部を示す工程図である。
【符号の説明】
1:フロントエンドモジュール、2:アンテナ、3、4:ローパスフィルタ、5、6:スイッチ、7:ダイプレクサ、8:積層体、9a〜9g:低誘電率層、10a、10b:高誘電率層、11、14:インダクタ導体、12、15:コンデンサ電極、16:グランド電極、17:ランド、18:グランド電極、19:半導体部品、19A:受動素子、20:キャビティ、21a〜21f:層、22:インダクタ導体、23:コンデンサ電極、24:ビアホール導体、25:銅箔、26:接着シート、27:ランド、29:接着シート、30:銅箔
Claims (3)
- 樹脂または樹脂と機能材料粉末を混合した複合材料によって多層構造に構成されている基板と、該基板に内蔵または搭載された半導体部品とを備えて少なくともフロントエンドモジュールを構成するマルチバンド方式の移動体通信機器用モジュールであって、
アンテナに接続されるダイプレクサを1つのセラミックチップにより構成して前記基板内に埋設した
ことを特徴とする移動体通信機器用モジュール。 - 請求項1の移動体通信機器用モジュールにおいて、
前記移動体通信機器用モジュールは比誘電率が2.5〜5.0の低誘電率層とその層より比誘電率が高い高誘電率層とを含み、前記ダイプレクサを前記低誘電率層に埋設した
ことを特徴とする移動体通信機器用モジュール。 - 請求項2の移動体通信機器用モジュールにおいて、
前記高誘電率層の比誘電率が15.0〜30.0である
ことを特徴とする移動体通信機器用モジュール。
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