KR102430753B1 - 고주파 모듈 및 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

고주파 모듈(1A)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111 및 112)와, 송신 입력 단자(111 및 112)로부터 입력된 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기(11)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와 송신 전력 증폭기(11)의 접속 및 비접속을 스위칭하는 스위치(54)와, 송신 전력 증폭기(11)를 디지털 제어 신호로 제어하는 PA 제어 회로(15)를 구비하고, 스위치(54)는 주면(91a)에 배치되어 있고, PA 제어 회로(15)는 주면(91b)에 배치되어 있다.

Description

고주파 모듈 및 통신 장치{RADIO FREQUENCY MODULE AND COMMUNICATION DEVICE}
본 발명은 고주파 모듈 및 통신 장치에 관한 것이다.
휴대전화 등의 이동체 통신 기기에서는 특히, 멀티 밴드화의 진전에 따라 고주파 프런트엔드 회로를 구성하는 회로 소자의 배치 구성이 복잡화되고 있다.
특허문헌 1에는 복수의 통신 밴드(주파수 대역)에 의한 송신을 실행하기 위해, 2개의 송신 전력 증폭기를 갖는 프런트엔드 회로의 구성이 개시되어 있다. 2개의 송신 전력 증폭기의 입력측에는 2개의 트랜시버 회로로부터의 송신 신호를 상기 2개의 송신 전력 증폭기 중 어디에 입력할지를 스위칭하는 스위치가 배치되어 있다. 이것에 의하면, 상기 2개의 트랜시버 회로로부터 출력된 2개의 송신 신호는 상기 프런트엔드 회로를 경유해서 2개의 안테나로부터 고아이솔레이션으로 송신하는 것이 가능해진다.
미국특허출원 공개 제2018/0131501호 명세서
그러나, 특허문헌 1에 개시된 프런트엔드 회로를, 소형의 프런트엔드 회로로서 1개의 모듈로 구성하는 경우, 송신 전력 증폭기를 제어하는 제어 회로로부터 발생하는 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈가 송신 전력 증폭기의 입력측의 송신 경로에 유입하여 송신 전력 증폭기로 증폭되는 고주파 송신 신호의 품질을 열화시킨다고 하는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 송신 전력 증폭기로 증폭되는 고주파 송신 신호의 품질 열화가 억제된 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일형태에 따른 고주파 모듈은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과, 송신 입력 단자와, 상기 송신 입력 단자로부터 입력된 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기와, 상기 송신 입력 단자와 상기 송신 전력 증폭기의 접속 및 비접속을 스위칭하는 스위치와, 상기 송신 전력 증폭기를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로를 구비하고, 상기 스위치는 상기 제 1 주면에 배치되어 있고, 상기 제어 회로는 상기 제 2 주면에 배치되어 있다.
본 발명에 의하면, 송신 전력 증폭기로 증폭되는 고주파 송신 신호의 품질 열화가 억제된 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1a는 실시형태에 따른 고주파 모듈 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 1b는 실시형태의 변형예에 따른 고주파 모듈 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시예 1에 따른 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 2b는 실시예 1에 따른 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 2c는 실시예 2에 따른 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 3a는 실시예 3에 따른 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 3b는 실시예 3에 따른 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 4는 실시예 4에 따른 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 5는 실시예 5에 따른 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 실시형태는 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 또한, 이하의 실시형태, 실시예 및 변형예에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이고, 본 발명을 한정하는 주지가 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 변형예에 있어서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀한 것은 아니다. 각 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
또한, 이하에 있어서, 평행 및 수직 등의 요소 사이의 관계성을 나타내는 용어 및 직사각형 형상 등의 요소의 형상을 나타내는 용어 및 수치 범위는 엄격한 의미만을 나타내는 것이 아니고, 실질적으로 동등한 범위, 예를 들면 몇% 정도의 차이도 포함하는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서, 기판에 실장된 A, B 및 C에 있어서, 「기판(또는 기판의 주면)을 평면으로 보는 경우에 있어서, A와 B 사이에 C가 배치되어 있다」란 기판을 평면으로 보는 경우에 있어서 A 중의 임의의 점과 B 중의 임의의 점을 연결하는 직선이 C의 영역을 통과하는 것을 의미한다. 또한, 기판을 평면으로 보는 경우란, 기판 및 기판에 실장된 회로 소자를 기판에 평행한 평면으로 정투영해서 보는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서, 「송신 경로」란 고주파 송신 신호가 전파하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다. 또한, 「수신 경로」란 고주파 수신 신호가 전파하는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서, 「A와 B가 접속되어 있다」란 A와 B가 물리적으로 접속되어 있는 경우에 적용될 뿐만 아니라, A와 B가 전기적으로 접속되어 있는 경우에도 적용된다.
(실시형태)
[1. 고주파 모듈(1A) 및 통신 장치(5A)의 회로 구성]
도 1a는 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A) 및 통신 장치(5A)의 회로 구성도이다. 동일한 도면에 나타낸 바와 같이, 통신 장치(5A)는 고주파 모듈(1A)과, 안테나(2)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(3)와, 베이스밴드 신호 처리 회로(BBIC)(4)를 구비한다.
RFIC(3)는 안테나(2)로 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는 RFIC(3)는 고주파 모듈(1A)의 수신 경로를 통해서 입력된 수신 신호를, 다운컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 BBIC(4)로 출력한다. 또한, RFIC(3)는 BBIC(4)로부터 입력된 신호에 기초하여 처리된 고주파 송신 신호를, 고주파 모듈(1A)의 송신 경로에 출력한다.
BBIC(4)는 고주파 모듈(1A)을 전송하는 고주파 신호보다 낮은 주파수의 신호를 사용해서 데이터 처리하는 회로이다. BBIC(4)로 처리된 신호는 예를 들면, 화상표시를 위한 화상 신호로서 사용되고, 또는 스피커를 통한 통화를 위해 음성 신호로서 사용된다.
또한, RFIC(3)는 사용되는 통신 밴드(주파수 대역)에 기초하여, 고주파 모듈(1A)이 갖는 스위치(51, 52, 53 및 54)의 접속을 제어하는 제어부로서의 기능을 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 제어 신호(도시 생략)에 의해 고주파 모듈(1A)이 갖는 스위치(51∼54)의 접속을 스위칭한다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 설치되어 있어도 되고, 예를 들면, 고주파 모듈(1A) 또는 BBIC(4)에 설치되어 있어도 된다.
또한, RFIC(3)는 고주파 모듈(1A)이 갖는 송신 전력 증폭기(11)의 이득을 제어하는 제어부로서의 기능도 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 MIPI 등의 디지털 제어 신호를, 제어 신호 단자(113)를 통해서 고주파 모듈(1A)에 출력한다. 또한, RFIC(3)는 송신 전력 증폭기(11)에 공급되는 전원 전압(Vcc) 및 바이어스 전압(Vbias)을 위한 직류 전압 신호(VDC)를 제어 신호 단자(113)를 통해서 고주파 모듈(1A)에 출력한다. 고주파 모듈(1A)의 PA 제어 회로(15)는 제어 신호 단자(113)를 통해서 입력된 디지털 제어 신호 및 직류 전압 신호에 의해, 송신 전력 증폭기(11)의 이득을 조정한다. 또한, 직류 전압 신호(VDC)는 제어 신호 단자(113)와 다른 단자로부터 입력되어도 된다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 설치되어 있어도 되고, 예를 들면, BBIC(4)에 설치되어 있어도 된다.
안테나(2)는 고주파 모듈(1A)의 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 고주파 모듈(1A)로부터 출력된 고주파 신호를 방사하고, 또한 외부로부터의 고주파 신호를 수신해서 고주파 모듈(1A)로 출력한다.
또한, 본 실시형태에 따른 통신 장치(5A)에 있어서, 안테나(2) 및 BBIC(4)는 필수적인 구성 요소가 아니다.
이어서, 고주파 모듈(1A)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
도 1a에 나타내는 바와 같이, 고주파 모듈(1A)은 안테나 접속 단자(100)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와, 수신 출력 단자(120)와, 송신 전력 증폭기(11)와, 제어 신호 단자(113)와, PA 제어 회로(15)와, 수신 저잡음 증폭기(21)와, 송신 필터(61T 및 62T)와, 수신 필터(61R 및 62R)와, 정합 회로(31 및 41)와, 스위치(51, 52, 53 및 54)를 구비한다.
안테나 접속 단자(100)는 안테나(2)에 접속되는 안테나 공통 단자이다.
송신 전력 증폭기(11)는 송신 입력 단자(111 및 112)로부터 입력된 통신 밴드 A(제 1 통신 밴드) 및 통신 밴드 B(제 2 통신 밴드)의 송신 신호를 증폭하는 증폭기이다. 송신 전력 증폭기(11)의 입력 단자는 스위치(54)에 접속되고, 출력 단자는 정합 회로(31)에 접속되어 있다.
PA 제어 회로(15)는 송신 전력 증폭기(11)를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로의 일례이고, 제어 신호 단자(113)를 통해서 입력된 디지털 제어 신호(MIPI) 및 직류 전압 신호(VDC)에 의해, 송신 전력 증폭기(11)의 이득을 조정한다. PA 제어 회로(15)는 제 1 반도체 IC(Integrated Circuit)로 형성되어 있어도 된다. 제 1 반도체 IC는 예를 들면, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성되어 있다. 구체적으로는 SOI(Silicon On Insulator) 프로세스에 의해 형성되어 있다. 이것에 의해, 제 1 반도체 IC를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 반도체 IC는 GaAs, SiGe 및 GaN 중 적어도 어느 하나로 구성되어 있어도 된다. 이것에 의해, 고품질한 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.
수신 저잡음 증폭기(21)는 통신 밴드 A 및 통신 밴드 B의 고주파 신호를 저잡음으로 증폭하고, 수신 출력 단자(120)로 출력하는 증폭기이다.
송신 필터(61T)는 송신 전력 증폭기(11)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 송신 신호 중, 통신 밴드 A의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(62T)는 송신 전력 증폭기(11)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드 B의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.
수신 필터(61R)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드 A의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(62R)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드 B의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.
송신 필터(61T) 및 수신 필터(61R)는 통신 밴드 A를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(61)를 구성하고 있다. 또한, 송신 필터(62T) 및 수신 필터(62R)는 통신 밴드 B를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(62)를 구성하고 있다.
정합 회로(31)는 송신 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T)의 임피던스 정합을 취한다.
정합 회로(41)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R)를 연결하는 수신 경로에 배치되고, 수신 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R)의 임피던스 정합을 취한다.
스위치(54)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(54)의 공통 단자는 송신 전력 증폭기(11)의 입력 단자에 접속되어 있다. 스위치(54)의 일방의 선택 단자는 송신 입력 단자(111)에 접속되고, 스위치(54)의 타방의 선택 단자는 송신 입력 단자(112)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(54)는 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(54)는 송신 입력 단자(111 및 112)와 송신 전력 증폭기(11)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(54)는 예를 들면, SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.
또한, 송신 입력 단자(111)로부터는 예를 들면, 통신 밴드 A의 송신 신호가 입력되고, 송신 입력 단자(112)로부터는 예를 들면, 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력된다.
또한, 송신 입력 단자(111)로부터는 예를 들면, 제 4 세대 이동 통신 시스템(4G)에 있어서의 통신 밴드 A 또는 B의 송신 신호가 입력되고, 송신 입력 단자(112)로부터는 예를 들면, 제 5 세대 이동 통신 시스템(5G)에 있어서의 통신 밴드 A 또는 B의 송신 신호가 입력되어도 좋다.
스위치(51)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(51)의 공통 단자는 정합 회로(31)를 통해서 송신 전력 증폭기(11)의 출력 단자에 접속되어 있다. 스위치(51)의 일방의 선택 단자는 송신 필터(61T)에 접속되고, 스위치(51)의 타방의 선택 단자는 송신 필터(62T)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(51)는 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(51)는 통신 밴드 A의 송신 신호를 전송하는 송신 경로와 송신 전력 증폭기(11)의 접속 및 통신 밴드 B의 송신 신호를 전송하는 송신 경로와 송신 전력 증폭기(11)의 접속을 스위칭한다. 스위치(51)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(52)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(52)의 공통 단자는 정합 회로(41)를 통해서 수신 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 접속되어 있다. 스위치(52)의 일방의 선택 단자는 수신 필터(61R)에 접속되고, 스위치(52)의 타방의 선택 단자는 수신 필터(62R)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(52)는 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(52)는 수신 저잡음 증폭기(21)와 통신 밴드 A의 수신 신호를 전송하는 수신 경로의 접속 및 수신 저잡음 증폭기(21)와 통신 밴드 B의 수신 신호를 전송하는 수신 경로의 접속을 스위칭한다. 스위치(52)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(53)는 안테나 스위치의 일례이고, 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, (1) 안테나 접속 단자(100)와 통신 밴드 A의 송신 신호 및 수신 신호를 전송하는 신호 경로의 접속, 및 (2) 안테나 접속 단자(100)와 통신 밴드 B의 송신 신호 및 수신 신호를 전송하는 신호 경로의 접속을 스위칭한다. 또한, 스위치(53)는 상기 (1) 및 (2)를 동시에 행하는 것이 가능한 멀티 접속형의 스위치 회로이어도 된다.
또한, 스위치(53)와 안테나 접속 단자(100) 사이에, 멀티플렉서가 배치되어 있어도 된다. 또한, 스위치(53)와 듀플렉서(61) 사이 및 스위치(53)와 듀플렉서(62) 사이에 정합 회로가 배치되어 있어도 된다.
또한, 송신 필터(61T, 62T), 수신 필터(61R, 62R)는 예를 들면, SAW(Surface Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, LC 공진 필터 및 유전체 필터 중 어느 하나이어도 되고, 또는 이들에는 한정되지 않는다.
또한, 송신 전력 증폭기(11) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 예를 들면, Si계의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 GaAs를 재료로 했다, 전계 효과형 트랜지스터(FET) 또는 헤테로 바이폴러 트랜지스터(HBT) 등으로 구성되어 있다.
또한, 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)는 1개의 반도체 IC(Integrated Circuit)에 형성되어 있어도 된다. 또한, 상기 반도체 IC는 송신 전력 증폭기(11), 스위치(51 및 54)를 더 포함하고 있어도 된다. 반도체 IC는 예를 들면, CMOS로 구성되어 있다. 구체적으로는 SOI(Silicon On Insulator) 프로세스에 의해 형성되어 있다. 이것에 의해, 반도체 IC를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 반도체 IC는 GaAs, SiGe 및 GaN 중 적어도 어느 하나로 구성되어 있어도 된다. 이것에 의해, 고품질한 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능하게 된다.
상술한 고주파 모듈(1A)의 구성에 있어서, 스위치(54), 송신 전력 증폭기(11), 정합 회로(31), 스위치(51), 송신 필터(61T) 및 스위치(53)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 A의 송신 신호를 전송하는 제 1 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(53), 수신 필터(61R), 스위치(52), 정합 회로(41) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해서 통신 밴드 A의 수신 신호를 전송하는 제 1 수신 회로를 구성한다.
또한, 스위치(54), 송신 전력 증폭기(11), 정합 회로(31), 스위치(51), 송신 필터(62T) 및 스위치(53)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 B의 송신 신호를 전송하는 제 2 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(53), 수신 필터(62R), 스위치(52), 정합 회로(41) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해서 통신 밴드 B의 수신 신호를 전송하는 제 2 수신 회로를 구성한다.
상기 회로 구성에 의하면, 고주파 모듈(1A)은 통신 밴드 A의 고주파 신호 및 통신 밴드 B의 고주파 신호 중 어느 하나를, 단독으로 송신, 수신 또는 송수신하는 것이 가능하다. 또한, 고주파 모듈(1A)은 통신 밴드 A의 고주파 신호와, 통신 밴드 B의 고주파 신호를, 동시 송신, 동시 수신 및 동시 송수신 중 적어도 어느 하나로 실행하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 모듈에서는 상기 2개의 송신 회로 및 상기 2개의 수신 회로가 스위치(53)를 통해서 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 있지 않아도 되고, 상기 2개의 송신 회로 및 상기 2개의 수신 회로가, 다른 단자를 통해서 안테나(2)에 접속되어 있어도 된다. 또한, 본 발명에 따른 고주파 모듈은 제 1 송신 회로를 적어도 갖고 있으면 된다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 모듈에 있어서, 제 1 송신 회로는 송신 전력 증폭기(11), PA 제어 회로(15) 및 스위치(54)를 갖고 있으면 된다.
[2. 변형예에 따른 고주파 모듈(1B) 및 통신 장치(5B)의 회로 구성]
도 1b는 실시형태의 변형예에 따른 고주파 모듈(1B) 및 통신 장치(5B)의 회로 구성도이다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 통신 장치(5B)는 고주파 모듈(1B)과, 안테나(2)와, RFIC(3)과, BBIC(4)를 구비한다. 본 변형예에 따른 통신 장치(5B)는 실시형태에 따른 통신 장치(5A)와 비교하여 고주파 모듈(1B)의 구성만이 다르다. 이하, 안테나(2), RFIC(3) 및 BBIC(4)의 설명을 생략하고, 고주파 모듈(1B)의 구성에 대해서 설명한다.
도 1b에 나타내는 바와 같이, 고주파 모듈(1B)은 안테나 접속 단자(100)와, 송신 입력 단자(110)와, 수신 출력 단자(120)와, 제어 신호 단자(113 및 114)와, 송신 전력 증폭기(12 및 13)와, PA 제어 회로(15)와, 수신 저잡음 증폭기(21)와, 송신 필터(61T 및 62T)와, 수신 필터(61R 및 62R)와, 정합 회로(31, 32 및 41)와, 스위치(52, 53 및 55)를 구비한다. 본 변형예에 따른 고주파 모듈(1B)은 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)과 비교하여 송신 회로의 구성이 다르다. 이하, 본 변형예에 따른 고주파 모듈(1B)에 대해서, 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)과 같은 점은 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
송신 전력 증폭기(12)는 송신 입력 단자(110)로부터 입력된 통신 밴드 A(제 1 통신 밴드)의 송신 신호를 증폭하는 증폭기이다. 송신 전력 증폭기(12)의 입력 단자는 스위치(55)에 접속되고, 출력 단자는 정합 회로(31)에 접속되어 있다.
송신 전력 증폭기(13)는 송신 입력 단자(110)로부터 입력된 통신 밴드 B(제 2 통신 밴드)의 송신 신호를 증폭하는 증폭기이다. 송신 전력 증폭기(13)의 입력 단자는 스위치(55)에 접속되고, 출력 단자는 정합 회로(32)에 접속되어 있다.
PA 제어 회로(15)는 송신 전력 증폭기(12)를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로의 일례이고, 제어 신호 단자(113)를 통해서 입력된 디지털 제어 신호(MIPI) 및 직류 전압 신호(VDC)에 의해, 송신 전력 증폭기(12)의 이득을 조정한다. 또한, PA 제어 회로(15)는 송신 전력 증폭기(13)를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로의 일례이고, 제어 신호 단자(114)를 통해서 입력된 디지털 제어 신호(MIPI) 및 직류 전압 신호(VDC)에 의해, 송신 전력 증폭기(13)의 이득을 조정한다.
PA 제어 회로(15)는 반도체 IC로 형성되어 있어도 된다. 반도체 IC는 예를 들면, CMOS로 구성되어 있다. 구체적으로는 SOI 프로세스에 의해 형성되어 있다. 이것에 의해, 반도체 IC를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 반도체 IC는 GaAs, SiGe 및 GaN 중 적어도 어느 하나로 구성되어 있어도 된다. 이것에 의해, 고품질한 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해 진다.
송신 필터(61T)는 송신 전력 증폭기(12)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(12)로 증폭된 통신 밴드 A의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(62T)는 송신 전력 증폭기(13)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(13)로 증폭된 통신 밴드 B의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.
정합 회로(31)는 송신 전력 증폭기(12)와 송신 필터(61T)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(12)와 송신 필터(61T)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(32)는 송신 전력 증폭기(13)와 송신 필터(62T)를 연결하는 송신 경로에 배치되고, 송신 전력 증폭기(13)와 송신 필터(62T)의 임피던스 정합을 취한다.
스위치(55)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(55)의 공통 단자는 송신 입력 단자(110)에 접속되어 있다. 스위치(55)의 일방의 선택 단자는 송신 전력 증폭기(12)의 입력 단자에 접속되어 있다. 스위치(55)의 타방의 선택 단자는 송신 전력 증폭기(13)의 입력 단자에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(55)는 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(55)는 송신 입력 단자(110)와 송신 전력 증폭기(12 및 13)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(55)는 예를 들면, SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.
또한, 송신 입력 단자(110)로부터는 예를 들면, 통신 밴드 A 및 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력된다.
또한, 송신 입력 단자(110)로부터는 예를 들면, 4G에 있어서의 통신 밴드 A의 송신 신호와 5G에 있어서의 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력되어도 된다.
또한, 스위치(55)는 2개의 공통 단자와 2개의 선택 단자를 갖는 DPDT(Double Pole Double Throw)형의 스위치 회로로 구성되어 있어도 된다. 이 경우에는 고주파 모듈(1B)은 2개의 송신 입력 단자(111 및 112)를 갖고, 송신 입력 단자(111)가 스위치(55)의 일방의 공통 단자와 접속되고, 송신 입력 단자(112)이 스위치(55)의 타방의 공통 단자와 접속된다. 이 접속 구성에 있어서, 스위치(55)는 일방의 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 일방의 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭하고, 또한 타방의 공통 단자와 일방의 선택 단자의 접속 및 타방의 공통 단자와 타방의 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(55)는 송신 입력 단자(111 및 112)와 송신 전력 증폭기(12 및 13)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 이 경우, 예를 들면, 송신 입력 단자(111)로부터 통신 밴드 A의 송신 신호가 입력되고, 송신 입력 단자(112)로부터 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력된다.
또한, 예를 들면, 송신 입력 단자(111)로부터 4G에 있어서의 통신 밴드 A 및 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력되고, 송신 입력 단자(112)로부터 5G에 있어서의 통신 밴드 A 및 통신 밴드 B의 송신 신호가 입력되어도 된다.
또한, 송신 전력 증폭기(12, 13) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 예를 들면, Si계의 CMOS 또는 GaAs를 재료로 한 FET 또는 HBT 등으로 구성되어 있다.
상술한 고주파 모듈(1B)의 구성에 있어서, 스위치(55), 송신 전력 증폭기(12), 정합 회로(31), 송신 필터(61T) 및 스위치(53)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 A의 송신 신호를 전송하는 제 1 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(53), 수신 필터(61R), 스위치(52), 정합 회로(41) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해서 통신 밴드 A의 수신 신호를 전송하는 제 1 수신 회로를 구성한다.
또한, 스위치(55), 송신 전력 증폭기(13), 정합 회로(32), 송신 필터(62T),및 스위치(53)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 B의 송신 신호를 전송하는 제 2 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(53), 수신 필터(62R), 스위치(52), 정합 회로(41) 및 수신 저잡음 증폭기(21)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해서 통신 밴드 B의 수신 신호를 전송하는 제 2 수신 회로를 구성한다.
상기 회로 구성에 의하면, 고주파 모듈(1B)은 통신 밴드 A의 고주파 신호 및 통신 밴드 B의 고주파 신호 중 어느 하나를, 단독으로 송신, 수신 또는 송수신하는 것이 가능하다. 또한, 고주파 모듈(1B)은 통신 밴드 A의 고주파 신호와 통신 밴드 B의 고주파 신호를 동시 송신, 동시 수신 및 동시 송수신 중 적어도 어느 하나로 실행하는 것도 가능하다.
[3. 고주파 모듈(1A 및 1B)의 소형화]
여기서, 고주파 모듈(1A 또는 1B)을 구성하는 각 회로 소자를, 소형의 프런트엔드 회로로서 1개의 모듈 기판에 실장하는 경우, 모듈 기판 표면의 회로 부품 레이아웃 면적을 작게 하는 것이 필요하게 된다. 이 경우, 고주파 모듈(1A)에 있어서, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하여 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질을 열화시킨다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 고주파 모듈(1B)에 있어서, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(12c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(12)의 입력측의 고주파 송신 경로(12r)에 유입하여 송신 전력 증폭기(12)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질을 열화시킨다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 고주파 모듈(1B)에 있어서, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(13c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(13)의 입력측의 고주파 송신 경로(13r)에 유입하여 송신 전력 증폭기(13)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질을 열화시킨다고 하는 문제가 발생한다.
이에 대하여, 고주파 모듈(1A 및 1B)에서는 제어 신호 경로를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 고주파 송신 경로에 유입하는 것을 억제하는 구성을 갖고 있다. 이하에서는 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A) 및 변형예에 따른 고주파 모듈(1B)에 있어서의 제어 신호 경로와 고주파 송신 경로 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 구성에 대해서 설명한다.
[4. 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)의 회로 소자 배치 구성]
도 2a는 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 2b는 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)의 단면 구성 개략도이고, 구체적으로는 도 2a의 IIB-IIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 2a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 2a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예에 따른 고주파 모듈(1A)은 도 1a에 나타내어진 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)은 도 1a에 나타내어진 회로 구성에 더해서, 또한 모듈 기판(91)과, 수지 부재(92 및 93)와, 외부 접속 단자(150)를 갖고 있다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 1 주면) 및 주면(91b)(제 2 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는 예를 들면, 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 저온 동시 소성 세라믹스(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC) 기판, 고온 동시 소성 세라믹스(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC) 기판, 부품 내장 기판, 재배선층 (Redistribution Layer:RDL)을 갖는 기판 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
수지 부재(92)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 배치되고, 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부 및 모듈 기판(91)의 주면(91a)을 덮고 있고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 수지 부재(93)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되고, 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)을 덮고 있고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 또한, 수지 부재(92 및 93)는 본 발명에 따른 고주파 모듈에 필수적인 구성 요소가 아니다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 송신 전력 증폭기(11), 스위치(51, 54), 듀플렉서(61, 62), 정합 회로(31 및 41)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15), 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다.
본 실시예에서는 스위치(54)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15)는 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있다. 즉, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 연결하는 고주파 송신 경로(11r) 및 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(11c)를, 각각 모듈 기판(91)의 주면(91a)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)측에 분배해서 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 모듈 기판(91)은 주면(91a)과 주면(91b) 사이에 형성된 그라운드 평면 전극(93G)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 모듈 기판(91)은 복수의 유전체층이 적층된 다층 구조를 갖고, 상기 복수의 유전체층의 적어도 1개에는 그라운드 평면 전극(93G)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 그라운드 평면 전극(93G)과 스위치(54)는 적어도 일부 중복하고 있고, 그라운드 평면 전극(93G)과 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 그라운드 평면 전극(93G)의 전자계 차폐 기능에 의해, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 보다 한층 향상한다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭되는 고주파 송신 신호의 품질 열화를 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 스위치(54)와 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)가, 그라운드 평면 전극(93G)을 사이에 두고 배치되는 것이 된다. 따라서, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 더욱 향상한다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에 있어서, 스위치(54)와 PA 제어 회로(15)가 모듈 기판(91)의 주면(91a 및 91b)에 분배되어 배치되어 있으면 되고, 기타의 회로 부품은 주면(91a 및 91b) 중 어느 하나에 배치되어 있어도 되고, 또한 모듈 기판(91)에 내장되어 있어도 된다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 모듈 기판(91)의 주면(91b) (제 2 주면)측에, 복수의 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다. 고주파 모듈(1A)은 고주파 모듈(1A)의 z축 부방향측에 배치되는 외부 기판과, 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유해서 전기 신호의 주고받기를 행한다. 도 2a의 (b)에 나타낸 바와 같이, 복수의 외부 접속 단자(150)는 주면(91b)의 외부 가장자리 영역에 배치되어 있어도 된다. 복수의 외부 접속 단자(150)의 몇몇은 외부 기판의 그라운드 전위에 설정된다.
외부 접속 단자(150)의 상기 배치 구성에 의하면, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈를 발생하는 PA 제어 회로(15)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로, 그 밖의 회로 소자로의 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈의 유입을 억제할 수 있다.
또한, 외부 접속 단자(150RF)는 도 1a에 있어서의 송신 입력 단자(111 또는 112)에 상당하고, 외부 접속 단자(150DC)는 도 1a에 있어서의 제어 신호 단자(113)에 상당한다. 외부 접속 단자(150RF)는 모듈 기판(91) 내에 형성된 비아 도체 등을 통해서 주면(91a)에 배치된 스위치(54)와 접속되어 있다. 또한, 외부 접속 단자(150DC)는 주면(91b) 내에 형성된 배선 등을 통해서 주면(91b)에 배치된 PA 제어 회로(15)와 접속되어 있다. 도 2a의 (b)에 나타낸 바와 같이, 외부 접속 단자(150RF)와 외부 접속 단자(150DC) 사이에는 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150)가 개재하고 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자(150DC)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 외부 접속 단자(150RF)로 유입하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 송신 전력 증폭기(11)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있다.
송신 전력 증폭기(11)는 고주파 모듈(1A)이 갖는 회로 부품 중에서 발열량이 큰 부품이다. 고주파 모듈(1A)의 방열성을 향상시키기 위해서는 송신 전력 증폭기(11)의 발열을, 작은 열저항을 갖는 방열 경로로 외부 기판에 방열하는 것이 중요하다. 만일, 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91b)에 실장한 경우, 송신 전력 증폭기(11)에 접속되는 전극 배선은 주면(91b) 상에 배치된다. 이 때문에, 방열 경로로서는 주면(91b) 상의 (xy 평면 방향에 따른다) 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 포함하는 것이 된다. 상기 평면 배선 패턴은 금속 박막으로 형성되므로 열저항이 크다. 이 때문에, 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91b) 상에 배치한 경우에는 방열성이 저하해버린다.
이에 대하여, 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91a)에 실장한 경우, 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 전극을 통해서, 송신 전력 증폭기(11)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)의 방열 경로로서, 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상한 소형의 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 방열성의 관점에서, 송신 전력 증폭기(11)가 배치된 주면(91a)의 영역과 대향하는 주면(91b)의 영역에는 상기 관통 전극 또는 방열 부재가 배치되는 것이 바람직하기 때문에, 상기 영역에는 회로 소자가 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 주면(91a)을 평면으로 본 경우에 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)는 인접하고 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 연결하는 고주파 송신 경로(11r)를 짧게 할 수 있으므로, 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 수신 저잡음 증폭기(21)는 주면(91b)(제 2 주면)에 배치되어 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 수신 저잡음 증폭기(21)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로, 송수신 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 주면(91a 및 91b) 중 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에는 저배화가 곤란한 송신 전력 증폭기(11)가 배치되지 않고, 저배화가 용이한 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)가 배치되어 있으므로, 고주파 모듈(1A) 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 수신 저잡음 증폭기(21)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로, 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)는 1개의 반도체 IC(20)에 내장되어 있어도 된다. 이것에 의해, 주면(91b)측의 z축 방향의 높이를 저감할 수 있고, 또한 주면(91b)의 부품 실장 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(20)는 스위치(51)를 포함해도 된다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 도 2a 및 2b에 나타내는 바와 같이, 수지 부재(93)를 z축 방향으로 관통하는 기둥 형상 전극이어도 되고, 또한 도 2c에 나타내는 바와 같이, 주면(91b) 상에 형성된 범프 전극(160)이어도 된다. 도 2c에 나타내는 바와 같이, 외부 접속 단자(150)가 범프 전극(160)인 경우에는 수지 부재(93)는 주면(91b) 상에는 배치되지 않는다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
[5. 실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)의 회로 소자 배치 구성]
도 3a는 실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 3b는 실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)의 단면 구성 개략도이고, 구체적으로는 도 3a의 IIIB-IIIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 3a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)은 도 1a에 나타내어진 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)은 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)과 비교하여 스위치(54) 및 PA 제어 회로(15)의 배치 구성만이 다르다. 이하, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에 대해서, 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)과 같은 점은 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 2 주면) 및 주면(91b)(제 1 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는 예를 들면, 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 LTCC 기판, HTCC 기판, 부품 내장 기판, RDL을 갖는 기판 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에서는 송신 전력 증폭기(11), PA 제어 회로(15), 스위치(51), 듀플렉서(61, 62), 정합 회로(31 및 41)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52, 53 및 54)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다.
본 실시예에서는 스위치(54)는 주면(91b)(제 1 주면)에 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15)는 주면(91a)(제 2 주면)에 실장되어 있다. 즉, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 연결하는 고주파 송신 경로(11r) 및 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(11c)를 각각, 모듈 기판(91)의 주면(91b)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91a)측에 분배해서 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 모듈 기판(91)은 주면(91a)과 주면(91b) 사이에 형성된 그라운드 평면 전극(93G)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 여기서, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 그라운드 평면 전극(93G)과 스위치(54)는 적어도 일부 중복하고 있고, 그라운드 평면 전극(93G)과 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 그라운드 평면 전극(93G)의 전자계 차폐 기능에 의해, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 보다 향상한다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를, 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에 스위치(54)와 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)가 그라운드 평면 전극(93G)을 사이에 두고 배치되는 것이 된다. 따라서, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 더욱 향상한다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에 있어서, 스위치(54)와 PA 제어 회로(15)가, 모듈 기판(91)의 주면(91b 및 91a)에 분배되어 배치되어 있으면 되고,기타의 회로 부품은 주면(91a 및 91b) 중 어느 하나에 배치되어 있어도 되고, 게다가 모듈 기판(91)에 내장되어 있어도 된다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에서는 모듈 기판(91)의 주면(91b) (제 1 주면)측에, 복수의 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다. 고주파 모듈(1D)은 고주파 모듈(1D)의 z축 부방향측에 배치되는 외부 기판과, 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유하여 전기 신호의 주고 받기를 행한다. 복수의 외부 접속 단자(150)의 몇몇은 외부 기판의 그라운드 전위로 설정된다. 또한, 외부 접속 단자(150RF)는 도 1a에 있어서의 송신 입력 단자(111 또는 112)에 상당하고, 외부 접속 단자(150DC)는 도 1A에 있어서의 제어 신호 단자(113)에 상당한다. 외부 접속 단자(150DC)는 모듈 기판(91) 내에 형성된 비아 도체 등을 통하여 주면(91a)에 배치된 PA 제어 회로(15)와 접속되어 있다. 또한, 외부 접속 단자(150RF)는 주면(91b) 내에 형성된 배선 등을 통하여 주면(91b)에 배치된 스위치(54)와 접속되어 있다. 도 3a의 (b)에 나타낸 바와 같이, 외부 접속 단자(150RF)와 외부 접속 단자(150DC) 사이에는 그라운드 전위에 설정된 외부 접속 단자(150)가 개재하고 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자(150DC)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 외부 접속 단자(150RF)로 유입하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에서는 송신 전력 증폭기(11)는 주면(91a)(제 2 주면)에 실장되어 있다. 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91a)에 실장한 경우, 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 전극을 통하여 송신 전력 증폭기(11)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)의 방열 경로로서, 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상한 소형의 고주파 모듈(1D)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 방열성의 관점으로부터, 송신 전력 증폭기(11)가 배치된 주면(91a)의 영역과 대향하는 주면(91b)의 영역에는 상기 관통 전극 또는 방열 부재가 배치되는 것이 바람직하기 때문에, 상기 영역에는 회로 소자가 배치되어 있지 않은 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1D)에서는 주면(91a)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)는 인접하고 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(11c)를 짧게 할 수 있으므로, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1A)에서는 수신 저잡음 증폭기(21)는 주면(91b)(제 1 주면)에 배치되어 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 수신 저잡음 증폭기(21)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로, 송수신 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 주면(91a 및 91b) 중 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에는 저배화가 곤란한 송신 전력 증폭기(11)가 배치되지 않고, 저배화가 용이한 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52, 53 및 54)가 배치되어 있으므로, 고주파 모듈(1D) 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 수신 저잡음 증폭기(21)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로, 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)는 1개의 반도체 IC(20)에 내장되어 있어도 된다. 이것에 의해, 주면(91b)측의 z축 방향의 높이를 저감할 수 있고, 또한 주면(91b)의 부품 실장 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈(1D)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(20)는 스위치(54)를 포함해도 된다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
[6. 실시예 4에 따른 고주파 모듈(1E)의 회로 소자 배치 구성]
도 4는 실시예 4에 따른 고주파 모듈(1E)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 4의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중, 주면(91a)을 z축 정방향측에서 본 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 4의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 4에 따른 고주파 모듈(1E)은 도 1a에 나타내어진 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시형태에 따른 고주파 모듈(1E)은 실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)과 비교하여 스위치(54)의 배치 구성만이 다르다. 이하, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1E)에 대해서, 실시예 3에 따른 고주파 모듈(1D)과 같은 점은 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 2 주면) 및 주면(91b)(제 1 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1E)에서는 송신 전력 증폭기(11), PA 제어 회로(15), 스위치(51), 듀플렉서(61, 62), 정합 회로(31 및 41)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52, 53 및 54)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다.
본 실시예에서는 스위치(54)는 주면(91b)에 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15)는 주면(91a)에 실장되어 있다. 즉, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해, 고주파 송신 경로(11r), 제어 신호 경로(11c)를, 각각 모듈 기판(91)의 주면(91b)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91a)측에 분배하여 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 또는 전원 노이즈가 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1E)에서는 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)가, 적어도 일부 중복하고 있다. 또한, 도 4의 (b)에는 주면(91a) 상에 배치된 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91b)에 투영한 위치(파선)가 나타내어져 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를, 모듈 기판(91) 내에 주면(91a 및 91b)에 수직한 방향(z축 방향)을 따라 형성된 비아 도체를 통해서 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)의 접속 배선을 짧게 할 수 있으므로, 통신 밴드 A 및 B의 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1E)에서는 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가 중복하지 않는다.
이것에 의하면, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)가 모듈 기판(91)을 통해서 분배되어 배치되어 있을 뿐만 아니라, 상기 평면으로 본 경우에 있어서 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)의 거리를 크게 확보할 수 있으므로, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)의 아이솔레이션을 향상할 수 있다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
[7. 실시예 5에 따른 고주파 모듈(1B)의 회로 소자 배치 구성]
도 5는 실시예 5에 따른 고주파 모듈(1B)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도5의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 5의 (b)에는 주면(91b)을 z축 정방향측으로부터 본 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 5에 따른 고주파 모듈(1B)은 도 1b에 나타내어진 실시형태의 변형예에 따른 고주파 모듈(1B)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)은 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)과 비교하여 2개의 송신 전력 증폭기(12 및 13) 및 2개의 정합 회로(31 및 32)가 모듈 기판(91)에 실장되어 있는 점이 다르다. 이하, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에 대해서, 실시예 1에 따른 고주파 모듈(1A)과 같은 점은 설명을 생략하고, 다른 점을 중심으로 설명한다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 1 주면) 및 주면(91b)(제 2 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는 예를 들면, 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 LTCC 기판, HTCC 기판, 부품 내장 기판, RDL을 갖는 기판 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에서는 송신 전력 증폭기(12, 13), 스위치(55), 듀플렉서(61, 62), 정합 회로(31, 32 및 41)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 표면 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15), 수신 저잡음 증폭기(21), 스위치(52 및 53)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 표면 실장되어 있다.
본 실시예에서는 스위치(55)는 주면(91a)에 실장되어 있다. 한편, PA 제어 회로(15)는 주면(91b)에 실장되어 있다. 즉, PA 제어 회로(15)와 스위치(55)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있다. 이것에 의해, 송신 전력 증폭기(12)와 스위치(55)를 연결하는 고주파 송신 경로(12r) 및 송신 전력 증폭기(12)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(12c)를, 각각 모듈 기판(91)의 주면(91a)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)측에 분배해서 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(12c)와 고주파 송신 경로(12r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(12c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(12)의 입력측의 고주파 송신 경로(12r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(12)로 증폭되는 통신 밴드 A의 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다. 또한, 송신 전력 증폭기(13)와 스위치(55)를 연결하는 고주파 송신 경로(13r) 및 송신 전력 증폭기(13)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(13c)를 각각 모듈 기판(91)의 주면(91a)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)측에 분배하여 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(13c)와 고주파 송신 경로(13r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(13c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(13)의 입력측의 고주파 송신 경로(13r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(13)로 증폭되는 통신 밴드 B의 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)은 주면(91a)과 주면(91b) 사이에 형성된 그라운드 평면 전극(93G)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 여기서, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 그라운드 평면 전극(93G)과 스위치(55)는 적어도 일부 중복하고 있고, 그라운드 평면 전극(93G)과 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 그라운드 평면 전극(93G)의 전자계 차폐 기능에 의해, 제어 신호 경로(12c)와 고주파 송신 경로(12r) 사이의 아이솔레이션 및 제어 신호 경로(13c)와 고주파 송신 경로(13r) 사이의 아이솔레이션이 보다 한층 향상한다. 따라서, 송신 전력 증폭기(12)로 증폭되는 통신 밴드 A의 고주파 송신 신호 및 송신 전력 증폭기(13)로 증폭되는 통신 밴드 B의 고주파 송신 신호의 품질 열화를, 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 스위치(55)와 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면, 제어 신호 경로(12c)와 고주파 송신 경로(12r)가 그라운드 평면 전극(93G)을 사이에 두고 배치되는 것이 된다. 또한, 제어 신호 경로(13c)와 고주파 송신 경로(13r)가 그라운드 평면 전극(93G)을 사이에 두고 배치되는 것이 된다. 따라서, 제어 신호 경로(12c)와 고주파 송신 경로(12r) 사이의 아이솔레이션 및 제어 신호 경로(13c)와 고주파 송신 경로(13r) 사이의 아이솔레이션이 더욱 향상한다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에 있어서, 스위치(55)와 PA 제어 회로(15)가, 모듈 기판(91)의 주면(91a 및 91b)에 분배되어 배치되어 있으면 되고,기타의 회로 부품은 주면(91a 및 91b) 중 어느 하나에 배치되어 있어도 되고, 또는 모듈 기판(91)에 내장되어 있어도 된다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에서는 모듈 기판(91)의 주면(91b) (제 2 주면)측에, 복수의 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다. 고주파 모듈(1B)은 고주파 모듈(1B)의 z축 부방향측에 배치되는 외부 기판과, 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유하여 전기 신호의 주고받기를 행한다. 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 복수의 외부 접속 단자(150)는 주면(91b)의 외부 가장자리 영역에 배치되어 있어도 된다. 복수의 외부 접속 단자(150)의 몇몇은 외부 기판의 그라운드 전위로 설정된다. 또한, 외부 접속 단자(150RF)는 도 1b에 있어서의 송신 입력 단자(110)에 상당하고, 외부 접속 단자(150DC)는 도 1b에 있어서의 제어 신호 단자(113 또는 114)에 상당한다. 외부 접속 단자(150RF)는 모듈 기판(91) 내에 형성된 비아 도체 등을 통해서 주면(91a)에 배치된 스위치(55)와 접속되어 있다. 또한, 외부 접속 단자(150DC)는 주면(91b) 내에 형성된 배선 등을 통해서, 주면(91b)에 배치된 PA 제어 회로(15)와 접속되어 있다. 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 외부 접속 단자(150RF)와 외부 접속 단자(150DC) 사이에는 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150)가 개재하고 있다. 이것에 의해, 외부 접속 단자(150DC)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 외부 접속 단자(150RF)에 유입하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
외부 접속 단자(150)의 상기 배치 구성에 의하면, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈를 발생하는 PA 제어 회로(15)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로, 그 밖의 회로 소자로의 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈의 유입을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에서는 송신 전력 증폭기(12 및 13)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있다. 송신 전력 증폭기(12 및 13)를 주면(91a)에 실장한 경우, 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 전극을 통하여, 송신 전력 증폭기(12 또는 13)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(12 및 13)의 방열 경로로서, 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(12 및 13)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1B)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에서는 주면(91a)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(12 및 13)와 스위치(55)는 인접하고 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(12)와 스위치(55)를 연결하는 고주파 송신 경로(12r) 및 송신 전력 증폭기(13)와 스위치(55)를 연결하는 고주파 송신 경로(13r)를 짧게 할 수 있으므로, 통신 밴드 A 및 B의 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 고주파 모듈(1B)에서는 수신 저잡음 증폭기(21)는 주면(91b)(제 2 주면)에 배치되어 있다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(12 및 13)와 수신 저잡음 증폭기(21)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로, 송수신 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
[8. 효과 등]
이상, 본 실시형태에 따른 고주파 모듈(1A)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111 및 112)와, 송신 입력 단자(111 및 112)로부터 입력된 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기(11)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와 송신 전력 증폭기(11)의 접속 및 비접속을 스위칭하는 스위치(54)와, 송신 전력 증폭기(11)를 디지털 제어 신호로 제어하는 PA 제어 회로(15)를 구비하고, 스위치(54)는 주면(91a)에 배치되어 있고, PA 제어 회로(15)는 주면(91b)에 배치되어 있다.
이것에 의하면, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치된다. 이것에 의해, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 연결하는 고주파 송신 경로(11r) 및 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(11c)를, 각각 모듈 기판(91)의 주면(91a)측 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)측에 분배하여 형성할 수 있다. 이 때문에, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)은 주면(91a)과 주면(91b) 사이에 형성된 그라운드 평면 전극(93G)을 갖고, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 그라운드 평면 전극(93G)과 스위치(54)는 적어도 일부 중복하고 있고, 그라운드 평면 전극(93G)과 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있어도 된다.
이것에 의하면, 그라운드 평면 전극(93G)의 전자계 차폐 기능에 의해, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 보다 한층 향상한다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를, 보다 한층 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1A)에 있어서, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 스위치(54)와 PA 제어 회로(15)는 적어도 일부 중복하고 있어도 된다.
이것에 의하면, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r)가 그라운드 평면 전극(93G)을 사이에 두고 배치되는 것이 된다. 따라서, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션이 더욱 향상한다.
또한, 고주파 모듈(1A)는 외부 접속 단자(150)를 더 구비하고, 외부 접속 단자(150)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 된다.
이것에 의하면, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈를 발생하는 PA 제어 회로(15)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치될 수 있으므로, 그 밖의 회로 소자로의 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈의 유입을 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1A)에 있어서, 송신 전력 증폭기(11)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)를 주면(91a)에 실장한 경우, 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 전극을 통하여 송신 전력 증폭기(11)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)의 방열 경로로서, 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상한 소형의 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1A)에 있어서, 주면(91a)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)는 인접하고 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 연결하는 고주파 송신 경로(11r)를 짧게 할 수 있으므로, 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1D)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111 및 112)와, 송신 입력 단자(111 및 112)로부터 입력된 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기(11)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와 송신 전력 증폭기(11)의 접속 및 비접속을 스위칭하는 스위치(54)와, 송신 전력 증폭기(11)를 디지털 제어 신호로 제어하는 PA 제어 회로(15)를 구비하고, 스위치(54)는 주면(91b)에 배치되어 있고, PA 제어 회로(15)는 주면(91a)에 배치되어 있고, 외부 접속 단자(150)는 주면(91b)에 배치되어 있다.
이것에 의하면, PA 제어 회로(15)와 스위치(54)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치된다. 이것에 의해, 제어 신호 경로(11c)와 고주파 송신 경로(11r) 사이의 아이솔레이션을 확보할 수 있으므로, PA 제어 회로(15)로부터 출력되어서 제어 신호 경로(11c)를 전송하는 디지털 제어 신호 및 전원 신호가, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈로서 송신 전력 증폭기(11)의 입력측의 고주파 송신 경로(11r)에 유입하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭된 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1D)에 있어서, 송신 전력 증폭기(11)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1D)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1D)에 있어서, 주면(91a)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)는 인접하고 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 PA 제어 회로(15)를 연결하는 제어 신호 경로(11c)를 짧게 할 수 있으므로, 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1E)에 있어서, 모듈 기판(91)을 평면으로 본 경우에, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)는 적어도 일부 중복하고 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)를 모듈 기판(91) 내에 주면(91a 및 91b)에 수직한 방향(z축 방향)을 따라 형성된 비아 도체를 통해서 접속할 수 있다. 따라서, 송신 전력 증폭기(11)와 스위치(54)의 접속 배선을 짧게 할 수 있으므로, 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1A, 1D 및 1E)은 수신 신호를 증폭하는 수신 저잡음 증폭기(21)를 더 구비하고, 수신 저잡음 증폭기(21)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 된다.
이것에 의하면, 송신 전력 증폭기(11)와 수신 저잡음 증폭기(21)가, 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로, 송수신 간의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1D 및 1E)에 있어서, 주면(91b)에는 저배화가 곤란한 송신 전력 증폭기(11)가 배치되지 않고, 저배화가 용이한 수신 저잡음 증폭기(21) 및 스위치(52, 53 및 54)가 배치되어 있으므로, 고주파 모듈 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 수신 저잡음 증폭기(21)의 주위에, 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로, 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1D 및 1E)에 있어서, 스위치(54)와 수신 저잡음 증폭기(21)는 1개의 반도체 IC(20)에 포함되어 있어도 된다.
이것에 의해, 주면(91b)측의 z축 방향의 높이를 저감할 수 있고, 또 주면(91b)의 부품 실장 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 고주파 모듈을 소형화할 수 있다.
또한, 통신 장치(5A)는 안테나(2)와, 안테나(2)로 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RFIC(3)와, 안테나(2)와 RFIC(3) 사이에서 고주파 신호를 전송하는 고주파 모듈(1A)을 구비한다.
이것에 의해, 송신 전력 증폭기(11)로 증폭되는 고주파 송신 신호의 품질 열화를 억제할 수 있다.
(그 밖의 실시형태 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 따른 고주파 모듈 및 통신 장치에 대해서, 실시형태, 변형예 및 실시예를 들어서 설명했지만, 본 발명에 따른 고주파 모듈 및 통신 장치는 상기 실시형태, 변형예 및 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태, 변형예 및 실시예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합시켜서 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태, 변형예 및 실시예에 대하여 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 고안해 낸 각종 변형을 실시하여 얻어지는 변형예나, 상기 고주파 모듈 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태, 변형예 및 실시예에 따른 고주파 모듈 및 통신 장치에 있어서, 도면에 개시된 각 회로 소자 및 신호 경로를 접속하는 경로 사이에, 다른 회로 소자 및 배선 등이 삽입되어 있어도 된다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명은 멀티밴드 대응의 프런트엔드부에 배치되는 고주파 모듈로서, 휴대전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과,
    송신 입력 단자와,
    상기 송신 입력 단자로부터 입력된 송신 신호를 증폭하는 송신 전력 증폭기와,
    상기 송신 입력 단자와 상기 송신 전력 증폭기의 접속 및 비접속을 스위칭하는 스위치와,
    상기 송신 전력 증폭기를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로를 구비하고,
    상기 스위치는 상기 제 1 주면에 배치되어 있고,
    상기 제어 회로는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈 기판은,
    상기 제 1 주면과 상기 제 2 주면 사이에 형성된 그라운드 평면 전극을 갖고,
    상기 모듈 기판을 평면으로 본 경우에,
    상기 그라운드 평면 전극과 상기 스위치는 적어도 일부 중복하고 있고,
    상기 그라운드 평면 전극과 상기 제어 회로는 적어도 일부 중복하고 있는 고주파 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 모듈 기판을 평면으로 본 경우에,
    상기 스위치와 상기 제어 회로는 적어도 일부 중복하는 고주파 모듈.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 접속 단자를 더 구비하고,
    상기 외부 접속 단자는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신 전력 증폭기는 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 주면을 평면으로 본 경우에,
    상기 송신 전력 증폭기와 상기 스위치는 인접하고 있는 고주파 모듈.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외부 접속 단자를 더 구비하고,
    상기 외부 접속 단자는 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 송신 전력 증폭기는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 주면을 평면으로 본 경우에,
    상기 송신 전력 증폭기와 상기 제어 회로는 인접하고 있는 고주파 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모듈 기판을 평면으로 본 경우에,
    상기 송신 전력 증폭기와 상기 스위치는 적어도 일부 중복하고 있는 고주파 모듈.
  11. 제 7 항에 있어서,
    수신 신호를 증폭하는 수신 저잡음 증폭기를 더 구비하고,
    상기 수신 저잡음 증폭기는 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스위치와 상기 수신 저잡음 증폭기는 1개의 반도체 IC에 포함되어 있는 고주파 모듈.
  13. 안테나와,
    상기 안테나로 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전송하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고주파 모듈을 구비하는 통신 장치.
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