KR102543348B1 - 고주파 모듈 및 통신 장치 - Google Patents

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KR102543348B1
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유키야 야마구치
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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

고주파 모듈(1)은 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 주면(91a)에 배치되고, 전력 증폭기(10A 및 20A)와, 주면(91b)에 배치된 복수의 외부 접속 단자(150)와, 주면(91a 및 91b)을 잇는 비아 도체(95V 및 96V)를 구비하고, 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)는 모듈 기판(91) 내에서 이간되어 있으며, 비아 도체(95V)의 일단은 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)과 접속되고, 비아 도체(95V)의 타단은 외부 접속 단자(150g1)와 접속되고, 비아 도체(96V)의 일단은 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)과 접속되고, 비아 도체(96V)의 타단은 외부 접속 단자(150g2)와 접속되고, 비아 도체(95V 및 96V)는 모듈 기판(91)을 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통한다.

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 장치에서는, 특히 멀티밴드화의 진전에 따라 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 회로 소자수가 증가한다.
특허문헌 1에는 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 전자 부품이 회로 기판의 양면에 실장된 고주파 모듈(전자 부품 모듈)이 개시되어 있다. 회로 기판에 실장된 전자 부품은 밀봉 수지층으로 덮이고, 상기 밀봉 수지층의 표면에는 외부 기판과 접속하기 위한 접속 단자(패드 전극)가 형성되어 있다.
국제공개 제2012/33885호
특허문헌 1에 개시된 고주파 모듈을 멀티밴드화된 고주파 프런트 엔드 회로에 적용했을 경우 각 통신 밴드의 신호를 전송하는 신호 경로에 대응해서 회로 기판에 실장되는 전자 부품의 발열을 방열하는 수단을 확보할 필요가 있다.
그러나 전자 부품으로부터의 발열이 클 경우 상기 전자 부품의 발열이 회로 기판을 통해 반대측의 면에 실장된 전자 부품에 전해지고, 또한 각 통신 밴드에 대응한 전자 부품 간에서 열전도되어 고주파 모듈의 특성을 열화시켜 버린다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 방열성이 향상된 멀티밴드 대응의 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시형태에 의한 고주파 모듈은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과, 상기 제 1 주면에 배치되고, 제 1 주파수 대역의 송신 신호를 증폭 가능한 제 1 전력 증폭기와, 상기 제 1 주면에 배치되고, 상기 제 1 주파수 대역과 상이한 제 2 주파수 대역의 송신 신호를 증폭 가능한 제 2 전력 증폭기와, 상기 제 2 주면에 배치된 복수의 외부 접속 단자와, 상기 모듈 기판 내에 형성되고, 상기 제 1 주면 및 상기 제 2 주면을 잇는 제 1 비아 도체와, 상기 모듈 기판 내에 형성되고, 상기 제 1 주면 및 상기 제 2 주면을 잇는 제 2 비아 도체를 구비하고, 상기 제 1 비아 도체와 상기 제 2 비아 도체는 상기 모듈 기판 내에서 이간되어 있으며, 상기 제 1 비아 도체의 일단은 상기 제 1 주면에 있어서 상기 제 1 전력 증폭기의 제 1 그라운드 전극과 접속되고, 상기 제 1 비아 도체의 타단은 상기 제 2 주면에 있어서 상기 복수의 외부 접속 단자 중 그라운드 전위로 설정된 제 1 외부 접속 단자와 접속되고, 상기 제 2 비아 도체의 일단은 상기 제 1 주면에 있어서 상기 제 2 전력 증폭기의 제 2 그라운드 전극과 접속되고, 상기 제 2 비아 도체의 타단은 상기 제 2 주면에 있어서 상기 복수의 외부 접속 단자 중 그라운드 전위로 설정된 제 2 외부 접속 단자와 접속되고, 상기 제 1 비아 도체 및 상기 제 2 비아 도체는 각각 상기 모듈 기판을 상기 제 1 주면의 법선 방향으로 관통한다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 방열성이 향상된 멀티밴드 대응의 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 2는 송신 증폭 회로의 회로 구성도이다.
도 3a는 실시예에 의한 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 3b는 실시예에 의한 고주파 모듈의 제 1 단면 구성 개략도이다.
도 3c는 실시예에 의한 고주파 모듈의 제 2 단면 구성 개략도이다.
도 4는 변형예 1에 의한 고주파 모듈의 방열 비아의 단면 구성 개략도이다.
도 5는 변형예 2에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시형태는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 이하의 실시예 및 변형예에 있어서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내어지는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지는 않다. 각 도면에 있어서 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
또한, 이하에 있어서 평행 및 수직 등의 요소 간의 관계성을 나타내는 용어, 및 직사각형상 등의 요소의 형상을 나타내는 용어, 및 수치 범위는 엄격한 의미만을 나타내는 것은 아니고, 실질적으로 동등한 범위, 예를 들면 수% 정도의 차이도 포함하는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서 기판에 실장된 A, B, 및 C에 있어서 「기판(또는 기판의 주면)의 평면으로부터 볼 때에 있어서 A와 B 사이에 C가 배치되어 있다」란 기판의 평면으로부터 볼 때에 있어서 A 내의 임의의 점과 B 내의 임의의 점을 연결하는 복수의 선분 중 적어도 1개가 C의 영역을 통과하는 것을 의미한다. 또한, 기판의 평면으로부터 볼 때란 기판 및 기판에 실장된 회로 소자를 기판의 주면에 평행한 평면에 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, 「송수신 경로」란 고주파 송신 신호 및 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.
(실시형태)
[1. 고주파 모듈(1) 및 통신 장치(5)의 회로 구성]
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1) 및 통신 장치(5)의 회로 구성도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 통신 장치(5)는 고주파 모듈(1)과, 안테나(2)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(3)와, 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)(4)를 구비한다.
RFIC(3)는 안테나(2)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는 RFIC(3)는 고주파 모듈(1)의 수신 경로를 통해 입력된 수신 신호를 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 BBIC(4)로 출력한다. 또한, RFIC(3)는 BBIC(4)로부터 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 송신 신호를 고주파 모듈(1)의 송신 경로에 출력한다.
BBIC(4)는 고주파 모듈(1)을 전송하는 고주파 신호보다 저주파의 중간 주파수 대역을 사용해서 신호 처리하는 회로이다. BBIC(4)에서 처리된 신호는, 예를 들면 화상 표시를 위한 화상 신호로서 사용되거나 또는 스피커를 통한 통화를 위해서 음성 신호로서 사용된다.
또한, RFIC(3)는 사용되는 통신 밴드(주파수 대역)에 의거하여 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(41, 42, 43, 및 44)의 접속을 제어하는 제어부로서의 기능도 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 제어 신호(도시하지 않음)에 의해 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(41~44)의 접속을 스위칭한다. 구체적으로는 RFIC(3)는 스위치(41~44)를 제어하기 위한 디지털 제어 신호를 PA 제어 회로(80)에 출력한다. 고주파 모듈(1)의 PA 제어 회로(80)는 RFIC(3)로부터 입력된 디지털 제어 신호에 의해 스위치(41~44)에 디지털 제어 신호를 출력함으로써 스위치(41~44)의 접속 및 비접속을 제어한다.
또한, RFIC(3)는 고주파 모듈(1)이 갖는 송신 증폭 회로(10 및 20)의 이득, 송신 증폭 회로(10 및 20)에 공급되는 전원 전압(Vcc) 및 바이어스 전압(Vbias)을 제어하는 제어부로서의 기능도 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 MIPI 및 GPIO 등의 디지털 제어 신호를 고주파 모듈(1)의 제어 신호 단자(140)에 출력한다. 고주파 모듈(1)의 PA 제어 회로(80)는 제어 신호 단자(140)를 통해 입력된 디지털 제어 신호에 의해 송신 증폭 회로(10 및 20)에 제어 신호, 전원 전압(Vcc) 또는 바이어스 전압(Vbias)을 출력함으로써 송신 증폭 회로(10 및 20)의 이득을 조정한다. 또한, 송신 증폭 회로(10 및 20)의 이득을 제어하는 디지털 제어 신호를 RFIC(3)로부터 받는 제어 신호 단자와, 송신 증폭 회로(10 및 20)에 공급되는 전원 전압(Vcc) 및 바이어스 전압(Vbias)을 제어하는 디지털 제어 신호를 RFIC(3)로부터 받는 제어 신호 단자는 상이해도 좋다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 BBIC(4)에 형성되어 있어도 좋다.
안테나(2)는 고주파 모듈(1)의 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 고주파 모듈(1)로부터 출력된 고주파 신호를 방사하고, 또한 외부로부터의 고주파 신호를 수신해서 고주파 모듈(1)로 출력한다.
또한, 본 실시형태에 의한 통신 장치(5)에 있어서 안테나(2) 및 BBIC(4)는 필수 구성 요소는 아니다.
이어서, 고주파 모듈(1)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1)은 안테나 접속 단자(100)와, 송신 증폭 회로(10 및 20)와, 저잡음 증폭기(30)와, 송신 필터(61T, 62T, 및 63T)와, 수신 필터(61R, 62R, 및 63R)와, PA 제어 회로(80)와, 정합 회로(51, 52, 53, 및 54)와, 스위치(41, 42, 43, 및 44)를 구비한다.
안테나 접속 단자(100)는 안테나(2)에 접속되는 안테나 공통 단자이다.
송신 증폭 회로(10)는 송신 입력 단자(111 및 112)로부터 입력된 통신 밴드 A 및 통신 밴드 B의 송신 신호를 증폭하는 차동 증폭형의 증폭 회로이다. 또한, 고주파 모듈(1)은 송신 증폭 회로(10) 대신에 통신 밴드 A의 고주파 신호를 증폭하는 제 1 송신 증폭 회로와 통신 밴드 B의 고주파 신호를 증폭하는 제 2 송신 증폭 회로를 구비해도 좋다.
송신 증폭 회로(20)는 송신 입력 단자(121 및 122)로부터 입력된 통신 밴드 C의 송신 신호를 증폭하는 차동 증폭형의 증폭 회로이다.
PA 제어 회로(80)는 제어 신호 단자(140)를 통해 입력된 디지털 제어 신호 MIPI 및 GPIO 등에 의해 송신 증폭 회로(10 및 20)가 갖는 증폭 소자의 이득을 조정한다. PA 제어 회로(80)는 반도체 IC(Integrated Ciruit)로 형성되어 있어도 좋다. 반도체 IC는, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 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 좋다. 이것에 의해 고품질인 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.
저잡음 증폭기(30)는 통신 밴드 A, B, 및 C의 고주파 신호를 저잡음으로 증폭하고, 수신 출력 단자(130)로 출력하는 증폭기이다. 또한, 고주파 모듈(1)은 복수의 저잡음 증폭기를 구비하고 있어도 좋다. 예를 들면, 고주파 모듈(1)은 통신 밴드 A 및 B의 고주파 신호를 증폭하는 제 1 저잡음 증폭기와 통신 밴드 C의 고주파 신호를 증폭하는 제 2 저잡음 증폭기를 구비해도 좋다.
또한, 본 실시형태에 있어서 통신 밴드 A 및 B는 통신 밴드 C보다 저주파수측에 위치하고 있으며, 통신 밴드 A 및 B는, 예를 들면 미들 밴드군(1.45-2.2㎓)에 속하는 통신 밴드이며, 통신 밴드 C는, 예를 들면 하이 밴드군(2.3-2.7㎓)에 속하는 통신 밴드이다. 단, 통신 밴드 A 및 B와 통신 밴드 C의 주파수의 고저 관계는 상기 예에 한정되지 않고, 통신 밴드 A 및 B가 통신 밴드 C보다 고주파수측에 위치하고 있어도 좋다. 또한, 미들 밴드군은 제 1 주파수 대역의 일례이며, 통신 밴드 C는 제 1 주파수 대역과 상이한 제 2 주파수 대역의 일례이다.
송신 필터(61T)는 송신 입력 단자(111 및 112)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로(AT)에 배치되고, 송신 증폭 회로(10)에서 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드 A의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(62T)는 송신 입력 단자(111 및 112)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로(BT)에 배치되고, 송신 증폭 회로(10)에서 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드 B의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다. 또한, 송신 필터(63T)는 송신 입력 단자(121 및 122)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로(CT)에 배치되고, 송신 증폭 회로(20)에서 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드 C의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.
수신 필터(61R)는 수신 출력 단자(130)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로(AR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드 A의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(62R)는 수신 출력 단자(130)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로(BR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드 B의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다. 또한, 수신 필터(63R)는 수신 출력 단자(130)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로(CR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드 C의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.
송신 필터(61T) 및 수신 필터(61R)는 통신 밴드 A를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(61)를 구성하고 있다. 듀플렉서(61)는 통신 밴드 A의 송신 신호와 수신 신호를 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplex) 방식으로 전송한다. 또한, 송신 필터(62T) 및 수신 필터(62R)는 통신 밴드 B를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(62)를 구성하고 있다. 듀플렉서(62)는 통신 밴드 B의 송신 신호와 수신 신호를 FDD 방식으로 전송한다. 또한, 송신 필터(63T) 및 수신 필터(63R)는 통신 밴드 C를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(63)를 구성하고 있다. 듀플렉서(63)는 통신 밴드 C의 송신 신호와 수신 신호를 FDD 방식으로 전송한다.
또한, 듀플렉서(61~63) 각각은 복수의 송신 필터만으로 구성된 멀티플렉서, 복수의 수신 필터만으로 구성된 멀티플렉서, 복수의 듀플렉서로 구성된 멀티플렉서이어도 좋다. 또한, 송신 필터(61T) 및 수신 필터(61R)는 듀플렉서(61)를 구성하고 있지 않아도 좋고, 시 분할 복신(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 전송하는 1개의 필터이어도 좋다. 이 경우에는 상기 1개의 필터의 전단 및 후단 중 적어도 일방에 송신 및 수신을 스위칭하는 스위치가 배치된다. 또한, 마찬가지로 송신 필터(62T) 및 수신 필터(62R)는 듀플렉서(62)를 구성하고 있지 않아도 좋고, TDD 방식으로 전송하는 1개의 필터이어도 좋다. 또한, 마찬가지로 송신 필터(63T) 및 수신 필터(63R)는 듀플렉서(63)를 구성하고 있지 않아도 좋고, TDD 방식으로 전송하는 1개의 필터이어도 좋다.
정합 회로(51)는 스위치(44)와 듀플렉서(61)를 연결하는 경로에 배치되고, 스위치(44) 및 안테나(2)와 듀플렉서(61)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(52)는 스위치(44)와 듀플렉서(62)를 연결하는 경로에 배치되고, 스위치(44) 및 안테나(2)와 듀플렉서(62)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(53)는 스위치(44)와 듀플렉서(63)를 연결하는 경로에 배치되고, 스위치(44) 및 안테나(2)와 듀플렉서(63)의 임피던스 정합을 취한다.
정합 회로(54)는 저잡음 증폭기(30)와 스위치(43)를 연결하는 수신 경로에 배치되고, 저잡음 증폭기(30)와 스위치(43) 및 듀플렉서(61~63)의 임피던스 정합을 취한다.
스위치(41)는 공통 단자(41a, 41b), 선택 단자(41c, 41d, 41e, 및 41f)를 갖는다. 공통 단자(41a)는 송신 증폭 회로(10)의 입력 단자(115)에 접속되어 있다. 공통 단자(41b)는 송신 증폭 회로(20)의 입력 단자(125)에 접속되어 있다. 선택 단자(41c)는 송신 입력 단자(111)에 접속되고, 선택 단자(41d)는 송신 입력 단자(112)에 접속되고, 선택 단자(41e)는 송신 입력 단자(121)에 접속되고, 선택 단자(41f)는 송신 입력 단자(122)에 접속되어 있다. 스위치(41)는 송신 증폭 회로(10 및 20)의 입력 단자측에 배치된 스위치이다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(41)는 송신 증폭 회로(10)와 송신 입력 단자(111)의 접속 및 송신 증폭 회로(10)와 송신 입력 단자(112)의 접속을 스위칭하고, 또한 송신 증폭 회로(20)와 송신 입력 단자(121)의 접속 및 송신 증폭 회로(20)와 송신 입력 단자(122)의 접속을 스위칭한다. 스위치(41)는, 예를 들면 DP4T(Double Pole 4 Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.
또한, 스위치(41)는 공통 단자(41a), 선택 단자(41c 및 41d)를 갖는 SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치와 공통 단자(41b), 선택 단자(41e 및 41f)를 갖는 SPDT형의 스위치로 구성되어 있어도 좋다.
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(121 및 122)로부터는, 예를 들면 통신 밴드 C의 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. 또한, 송신 입력 단자(121)로부터는, 예를 들면 4G에 있어서의 통신 밴드 C의 송신 신호가 입력되고, 송신 입력 단자(122)로부터는, 예를 들면 5G에 있어서의 통신 밴드 C의 송신 신호가 입력되어도 좋다.
또한, 스위치(41)는 공통 단자가 송신 입력 단자(111, 112, 121, 및 122) 중 어느 하나의 송신 입력 단자(제 1 송신 입력 단자라고 한다)에 접속되고, 일방의 선택 단자가 송신 증폭 회로(10)의 입력 단자(115)에 접속되고, 타방의 선택 단자가 송신 증폭 회로(20)의 입력 단자(125)에 접속된 SPDT형의 스위치 회로이어도 좋다.
이 경우에는 제 1 송신 입력 단자로부터는, 예를 들면 통신 밴드 A, 통신 밴드 B, 및 통신 밴드 C 중 어느 1개의 송신 신호가 선택적으로 입력되고, 스위치(41)는 입력된 송신 신호에 따라 제 1 송신 입력 단자와 송신 증폭 회로(10)의 접속 및 제 1 송신 입력 단자와 송신 증폭 회로(20)의 접속을 스위칭한다. 또한, 제 1 송신 입력 단자로부터는, 예를 들면 4G의 송신 신호와 5G의 송신 신호가 입력되고, 스위치(41)는 입력된 송신 신호에 따라 제 1 송신 입력 단자와 송신 증폭 회로(10)의 접속 및 제 1 송신 입력 단자와 송신 증폭 회로(20)의 접속을 스위칭해도 좋다.
또한, 스위치(41)는 2개의 공통 단자와 2개의 선택 단자를 갖는 DPDT(Double Pole Double Throw)형의 스위치 회로로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에는 제 1 송신 입력 단자가 일방의 공통 단자와 접속되고, 제 2 송신 입력 단자가 타방의 공통 단자와 접속된다. 또한, 일방의 선택 단자가 송신 증폭 회로(10)에 접속되고, 타방의 선택 단자가 송신 증폭 회로(20)에 접속된다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(41)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.
이 경우에는, 예를 들면 제 1 송신 입력 단자로부터 통신 밴드 A 또는 B의 송신 신호가 입력되고, 제 2 송신 입력 단자로부터 통신 밴드 C의 송신 신호가 입력된다. 또한, 예를 들면 제 1 송신 입력 단자로부터 4G의 송신 신호가 입력되고, 제 2 송신 입력 단자로부터 5G의 송신 신호가 입력되어도 좋다.
스위치(42)는 공통 단자(42a, 42b), 선택 단자(42c, 42d, 및 42e)를 갖는다. 공통 단자(42a)는 송신 증폭 회로(10)의 출력 단자(116)에 접속되고, 공통 단자(42b)는 송신 증폭 회로(20)의 출력 단자(126)에 접속되어 있다. 선택 단자(42c)는 송신 필터(61T)에 접속되고, 선택 단자(42d)는 송신 필터(62T)에 접속되고, 선택 단자(42e)는 송신 필터(63T)에 접속되어 있다. 스위치(42)는 송신 증폭 회로(10 및 20)의 출력 단자측에 배치된 스위치이다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(42)는 송신 증폭 회로(10)와 송신 필터(61T)의 접속 및 송신 증폭 회로(10)와 송신 필터(62T)의 접속을 스위칭하고, 또한 송신 증폭 회로(20)와 송신 필터(63T)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(42)는, 예를 들면 DP3T(Double Pole 3 Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.
또한, 스위치(42)는 공통 단자(42a), 선택 단자(42c 및 42d)를 갖는 SPDT형의 스위치와 공통 단자(42b) 및 선택 단자(42e)를 갖는 SPST(Single Pole Single Throw)형의 스위치로 구성되어 있어도 좋다.
스위치(43)는 공통 단자(43a) 및 선택 단자(43b, 43c, 및 43d)를 갖는다. 공통 단자(43a)는 정합 회로(54)를 통해 저잡음 증폭기(30)의 입력 단자에 접속되어 있다. 선택 단자(43b)는 수신 필터(61R)에 접속되고, 선택 단자(43c)는 수신 필터(62R)에 접속되고, 선택 단자(43d)는 수신 필터(63R)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(43)는 저잡음 증폭기(30)와 수신 필터(61R)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 저잡음 증폭기(30)와 수신 필터(62R)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 및 저잡음 증폭기(30)와 수신 필터(63R)의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 스위치(43)는, 예를 들면 SP3T(Single Pole 3 Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.
스위치(44)는 안테나 스위치의 일례이며, 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, (1) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(AT) 및 수신 경로(AR)의 접속, (2) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(BT) 및 수신 경로(BR)의 접속, 및 (3) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(CT) 및 수신 경로(CR)의 접속을 스위칭한다. 또한, 스위치(44)는 상기 (1)~(3) 중 적어도 2개를 동시에 행하는 것이 가능한 멀티 접속형의 스위치 회로로 구성된다.
또한, 상기 송신 필터(61T~63T) 및 수신 필터(61R~63R)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 좋고, 또한 이들에는 한정되지 않는다.
또한, 정합 회로(51~54)는 본 발명에 의한 고주파 모듈에 필수 구성 요소는 아니다.
또한, 송신 증폭 회로(10)와 스위치(42) 사이 및 송신 증폭 회로(20)와 스위치(42) 사이에 정합 회로가 배치되어 있어도 좋다. 또한, 안테나 접속 단자(100)와 스위치(44) 사이에 다이플렉서 및 커플러 등이 배치되어도 좋다.
고주파 모듈(1)의 구성에 있어서 송신 증폭 회로(10), 스위치(42), 송신 필터(61T), 정합 회로(51), 및 스위치(44)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 A의 송신 신호를 전송하는 제 1 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(44), 정합 회로(51), 수신 필터(61R), 스위치(43), 정합 회로(54), 및 저잡음 증폭기(30)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드 A의 수신 신호를 전송하는 제 1 수신 회로를 구성한다.
또한, 송신 증폭 회로(10), 스위치(42), 송신 필터(62T), 정합 회로(52), 및 스위치(44)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 B의 송신 신호를 전송하는 제 2 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(44), 정합 회로(52), 수신 필터(62R), 스위치(43), 정합 회로(54), 및 저잡음 증폭기(30)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드 B의 수신 신호를 전송하는 제 2 수신 회로를 구성한다.
또한, 송신 증폭 회로(20), 스위치(42), 송신 필터(63T), 정합 회로(53), 및 스위치(44)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드 C의 송신 신호를 전송하는 제 3 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(44), 정합 회로(53), 수신 필터(63R), 스위치(43), 정합 회로(54), 및 저잡음 증폭기(30)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드 C의 수신 신호를 전송하는 제 3 수신 회로를 구성한다.
상기 회로 구성에 의하면 고주파 모듈(1)은 통신 밴드 A, 통신 밴드 B, 및 통신 밴드 C 중 어느 하나의 고주파 신호를 송신, 수신, 및 송수신 중 적어도 어느 하나로 실행하는 것이 가능하다. 또한, 고주파 모듈(1)은 통신 밴드 A, 통신 밴드 B, 및 통신 밴드 C의 고주파 신호를 동시 송신, 동시 수신, 및 동시 송수신 중 적어도 어느 하나로 실행하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈에서는 상기 3개의 송신 회로 및 상기 3개의 수신 회로가 스위치(44)를 통해 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 있지 않아도 좋고, 상기 3개의 송신 회로 및 상기 3개의 수신 회로가 상이한 단자를 통해 안테나(2)에 접속되어 있어도 좋다. 또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈은 PA 제어 회로(80)와, 제 1 송신 회로 및 제 3 송신 회로를 갖고 있으면 좋다.
또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈에 있어서 제 1 송신 회로는 송신 증폭 회로(10)를 갖고 있으면 좋다. 또한, 제 3 송신 회로는 송신 증폭 회로(20)를 갖고 있으면 좋다.
또한, 저잡음 증폭기(30)와 스위치(41~44) 중 적어도 1개는 1개의 반도체 IC에 형성되어 있어도 좋다. 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 좋다. 이것에 의해 고품질인 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.
도 2는 실시형태에 의한 송신 증폭 회로(10)의 회로 구성도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 송신 증폭 회로(10)는 입력 단자(115) 및 출력 단자(116)와, 증폭 소자(12)(제 3 증폭 소자) 및 증폭 소자(13)(제 4 증폭 소자)와, 증폭 소자(11)(전단 증폭 소자)와, 단간 트랜스(변압기)(14)와, 커패시터(16)와, 출력 트랜스(발룬: 비평형-평형 변환 소자)(15)를 갖고 있다. 증폭 소자(11~13)와, 단간 트랜스(14)와, 커패시터(16)는 전력 증폭기(10A)를 구성하고 있다. 전력 증폭기(10A)는 제 1 전력 증폭기의 일례이다.
단간 트랜스(14)는 1차측 코일(14a)과 2차측 코일(14b)로 구성되어 있다.
증폭 소자(11)의 입력 단자는 입력 단자(115)에 접속되고, 증폭 소자(11)의 출력 단자는 단간 트랜스(14)의 비평형 단자에 접속되어 있다. 단간 트랜스(14)의 일방의 평형 단자는 증폭 소자(12)의 입력 단자에 접속되어 있으며, 단간 트랜스(14)의 타방의 평형 단자는 증폭 소자(13)의 입력 단자에 접속되어 있다.
입력 단자(115)로부터 입력된 고주파 신호는 증폭 소자(11)에 바이어스 전압(Vcc1)이 인가된 상태로 증폭 소자(11)에 의해 증폭된다. 증폭된 고주파 신호는 단간 트랜스(14)에 의해 비평형-평형 변환된다. 이때 단간 트랜스(14)의 일방의 평형 단자로부터 비반전 입력 신호가 출력되고, 단간 트랜스(14)의 타방의 평형 단자로부터 반전 입력 신호가 출력된다.
출력 트랜스(15)는 제 1 출력 트랜스의 일례이며, 1차측 코일(제 1 코일)(15a)과 2차측 코일(제 2 코일)(15b)로 구성되어 있다. 1차측 코일(15a)의 일단은 증폭 소자(12)의 출력 단자에 접속되어 있으며, 1차측 코일(15a)의 타단은 증폭 소자(13)의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 1차측 코일(15a)의 중점에는 바이어스 전압(Vcc2)이 공급된다. 2차측 코일(15b)의 일단은 출력 단자(116)에 접속되고, 2차측 코일(15b)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 출력 트랜스(15)는 증폭 소자(12)의 출력 단자 및 증폭 소자(13)의 출력 단자와, 출력 단자(116) 사이에 접속되어 있다.
커패시터(16)는 증폭 소자(12)의 출력 단자와 증폭 소자(13)의 출력 단자 사이에 접속되어 있다.
증폭 소자(12)에 의해 증폭된 비반전 입력 신호와 증폭 소자(13)에 의해 증폭된 반전 입력 신호는 역위상을 유지한 채 출력 트랜스(15) 및 커패시터(16)에 의해 임피던스 변환된다. 즉, 출력 단자(116)에 있어서의 전력 증폭기(10A)의 출력 임피던스는 출력 트랜스(15) 및 커패시터(16)에 의해 도 1에 나타내어진 스위치(42), 송신 필터(61T 및 62T)의 입력 임피던스와 임피던스 정합된다. 또한, 출력 단자(116)와 2차측 코일(15b)을 연결하는 경로와 그라운드 사이에 접속된 용량 소자도 상기 임피던스 정합에 기여하고 있다. 또한, 상기 용량 소자는 출력 단자(116)와 2차측 코일(15b)을 연결하는 경로에 직렬 배치되어 있어도 좋고, 또한 상기 용량 소자는 없어도 좋다.
여기에서 증폭 소자(11~13), 단간 트랜스(14), 및 커패시터(16)는 전력 증폭기(10A)를 형성하고 있다. 특히, 증폭 소자(11~13) 및 단간 트랜스(14)는 1칩화 또는 동일 기판 상에 실장 등 일체 형성될 경우가 많다. 이에 대해서 출력 트랜스(15)는 고출력의 송신 신호에 대응하여 높은 Q값을 필요로 하기 때문에 증폭 소자(11~13) 및 단간 트랜스(14) 등과는 일체 형성되지 않는다. 즉, 송신 증폭 회로(10)를 구성하는 회로 부품 중 출력 트랜스(15)를 제외하는 회로 부품이 전력 증폭기(10A)를 구성하고 있다.
또한, 증폭 소자(11) 및 커패시터(16)는 전력 증폭기(10A)에 포함되지 않아도 좋다.
송신 증폭 회로(10)의 회로 구성에 의하면 증폭 소자(12 및 13)가 반전 위상에 의해 동작한다. 이때 증폭 소자(12 및 13)의 기본파에서의 전류가 반전 위상, 즉 역방향으로 흐르기 때문에 증폭 소자(12 및 13)로부터 대략 등거리에 배치된 그라운드 배선 및 전원 배선으로는 기본파의 전류는 흐르지 않게 된다. 이 때문에 상기 배선으로의 불필요한 전류의 유입을 무시할 수 있으므로 종래의 송신 증폭 회로에 보이는 전력 이득(파워 게인)의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 증폭 소자(12 및 13)에서 증폭된 비반전 신호와 반전 신호가 합성되므로 양 신호에 마찬가지로 중첩된 노이즈 성분을 상쇄할 수 있고, 예를 들면 고조파 성분 등의 불필요파를 저감할 수 있다.
또한, 증폭 소자(11)는 송신 증폭 회로(10)에 필수 구성 요소는 아니다. 또한, 비평형 입력 신호를 비반전 입력 신호 및 반전 입력 신호로 변환하는 수단은 단간 트랜스(14)에 한정되지 않는다. 또한, 커패시터(16)는 임피던스 정합에 있어서 필수 구성 요소는 아니다.
또한, 도시하고 있지 않지만 송신 증폭 회로(20)는 도 2에 나타내어진 송신 증폭 회로(10)와 마찬가지의 회로 구성을 갖고 있다. 즉, 송신 증폭 회로(20)는 입력 단자(125) 및 출력 단자(126)와, 증폭 소자(22)(제 5 증폭 소자) 및 증폭 소자(23)(제 6 증폭 소자)와, 증폭 소자(21)(전단 증폭 소자)와, 단간 트랜스(변압기)(24)와, 커패시터(26)와, 출력 트랜스(발룬: 비평형-평형 변환 소자)(25)를 갖고 있다. 증폭 소자(21~23)와, 단간 트랜스(24)와, 커패시터(26)는 전력 증폭기(20A)를 구성하고 있다. 전력 증폭기(20A)는 제 2 전력 증폭기의 일례이다.
단간 트랜스(24)는 1차측 코일(24a)과 2차측 코일(24b)로 구성되어 있다.
증폭 소자(21)의 입력 단자는 입력 단자(125)에 접속되고, 증폭 소자(21)의 출력 단자는 단간 트랜스(24)의 비평형 단자에 접속되어 있다. 단간 트랜스(24)의 일방의 평형 단자는 증폭 소자(22)의 입력 단자에 접속되어 있으며, 단간 트랜스(24)의 타방의 평형 단자는 증폭 소자(23)의 입력 단자에 접속되어 있다.
출력 트랜스(25)는 제 2 출력 트랜스의 일례이며, 1차측 코일(제 3 코일)(25a)과 2차측 코일(제 4 코일)(25b)로 구성되어 있다. 1차측 코일(25a)의 일단은 증폭 소자(22)의 출력 단자에 접속되어 있으며, 1차측 코일(25a)의 타단은 증폭 소자(23)의 출력 단자에 접속되어 있다. 또한, 1차측 코일(25a)의 중점에는 바이어스 전압(Vcc2)이 공급된다. 2차측 코일(25b)의 일단은 출력 단자(126)에 접속되고, 2차측 코일(25b)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 바꿔 말하면, 출력 트랜스(25)는 증폭 소자(22)의 출력 단자 및 증폭 소자(23)의 출력 단자와 출력 단자(126) 사이에 접속되어 있다.
커패시터(26)는 증폭 소자(22)의 출력 단자와 증폭 소자(23)의 출력 단자 사이에 접속되어 있다.
여기에서 증폭 소자(21~23), 단간 트랜스(24), 및 커패시터(26)는 전력 증폭기(20A)를 형성하고 있다. 특히, 증폭 소자(21~23) 및 단간 트랜스(14)는 1칩화 또는 동일 기판 상에 실장 등 일체 형성될 경우가 많다. 이에 대해서 출력 트랜스(25)는 증폭 소자(21~23) 및 단간 트랜스(24) 등과는 일체 형성되지 않는다.
또한, 증폭 소자(21) 및 커패시터(26)는 전력 증폭기(20A)에 포함되지 않아도 좋다.
송신 증폭 회로(20)의 회로 구성에 의하면 종래의 송신 증폭 회로에 보이는 전력 이득(파워 게인)의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 증폭 소자(22 및 23)에서 증폭된 비반전 신호와 반전 신호가 합성되므로 양 신호에 마찬가지로 중첩된 노이즈 성분을 상쇄할 수 있고, 예를 들면 고조파 성분 등의 불필요파를 저감할 수 있다.
또한, 증폭 소자(21)는 송신 증폭 회로(20)에 필수 구성 요소는 아니다. 또한, 비평형 입력 신호를 비반전 입력 신호 및 반전 입력 신호로 변환하는 수단은 단간 트랜스(24)에 한정되지 않는다. 또한, 커패시터(26)는 임피던스 정합에 있어서 필수 구성 요소는 아니다.
또한, 증폭 소자(11~13, 21~23) 및 저잡음 증폭기(30)는, 예를 들면 Si계의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 GaAs를 재료로 한 전계 효과형 트랜지스터(FET) 또는 헤테로 바이폴러 트랜지스터(HBT) 등으로 구성되어 있다.
또한, 송신 증폭 회로(10)는 차동 증폭형의 전력 증폭기(10A)로 구성되지 않고, 비평형 신호를 입력 신호로 하고, 비평형 신호를 출력 신호로 하는, 소위 싱글 엔드형의 증폭 소자로 구성된 증폭기이어도 좋다. 또한, 송신 증폭 회로(20)는 차동 증폭형의 전력 증폭기(20A)로 구성되지 않고, 비평형 신호를 입력 신호로 하고, 비평형 신호를 출력 신호로 하는, 소위 싱글 엔드형의 증폭 소자로 구성된 증폭기이어도 좋다.
여기에서 고주파 모듈(1)에 있어서 송신 증폭 회로(10)는 통신 밴드 A 및 B의 송신 신호를 증폭하고, 송신 증폭 회로(20)는 통신 밴드 C의 송신 신호를 증폭한다. 즉, 송신 증폭 회로(10 및 20)는 특정 주파수 대역(통신 밴드)에서 증폭 성능이 최적화되기 때문에 고주파 모듈(1)에는 각 주파수 대역(통신 밴드)에 대응한 복수의 송신 증폭 회로가 필요해진다. 송신 증폭 회로를 구성하는 전력 증폭기는 고주파 모듈(1)을 구성하는 전자 부품 중에서 발열량이 큰 부품이다. 따라서, 멀티밴드화가 진전되어 고주파 모듈이 갖는 전력 증폭기의 배치 수가 증가하면 발열량이 커지고, 고주파 모듈의 성능이 열화되는 것이 우려된다.
이에 대해서 이하에서는 방열성이 향상된 소형이며, 또한 멀티밴드 대응의 고주파 모듈(1)의 구성에 대해서 설명한다.
[2. 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)의 회로 소자 배치 구성]
도 3a는 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 3b는 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)의 제 1 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 3a의 IIIB-IIIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3c는 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)의 제 2 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 3a의 IIIC-IIIC선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 ＋방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 3a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 ＋방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 도 1에 나타내어진 회로 구성에 추가하여 모듈 기판(91)과, 수지 부재(92 및 93)와, 외부 접속 단자(150)를 더 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 있으며, 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 있으며, 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 의한 고주파 모듈에 필수 구성 요소는 아니다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 전력 증폭기(10A 및 20A), 출력 트랜스(15 및 25), 듀플렉서(61, 62, 및 63), 및 정합 회로(51, 52, 53, 및 54)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)(제 1 주면)에 배치되어 있다. 한편, PA 제어 회로(80), 저잡음 증폭기(30), 스위치(41, 42, 43, 및 44)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)(제 2 주면)에 배치되어 있다.
또한, 도 3a에는 도시하고 있지 않지만 도 1에 나타내어진 송신 경로(AT, BT, 및 CT) 및 수신 경로(AR, BR, 및 CR)를 구성하는 배선은 모듈 기판(91)의 내부, 주면(91a 및 91b)에 형성되어 있다. 또한, 상기 배선은 양단이 주면(91a, 91b) 및 고주파 모듈(1A)을 구성하는 회로 소자 중 어느 하나에 접합된 본딩 와이어이어도 좋고, 또한 고주파 모듈(1A)을 구성하는 회로 소자의 표면에 형성된 단자, 전극 또는 배선이어도 좋다.
본 실시예에서는 전력 증폭기(10A 및 20A)는 주면(91a)(제 1 주면)에 배치되어 있다. 또한, 전력 증폭기(10A)는 통신 밴드 A 및 B를 포함하는 제 1 주파수 대역의 송신 신호를 증폭하는 제 1 전력 증폭기의 일례이며, 전력 증폭기(20A)는 통신 밴드 C를 포함하는 제 2 주파수 대역의 송신 신호를 증폭하는 제 2 전력 증폭기의 일례이다. 본 실시예에서는 제 1 주파수 대역(통신 밴드 A 및 B)은 제 2 주파수 대역(통신 밴드 C)보다 저주파수측에 위치하고 있어도 좋고, 또한 제 1 주파수 대역(통신 밴드 A 및 B)은 제 2 주파수 대역(통신 밴드 C)보다 고주파수측에 위치하고 있어도 좋다.
또한, 복수의 외부 접속 단자(150)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)(제 2 주면)측에 배치되어 있다. 고주파 모듈(1A)은 고주파 모듈(1A)의 z축 －방향측에 배치되는 외부 기판과 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유해서 전기 신호의 교환을 행한다. 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이 복수의 외부 접속 단자에는 안테나 접속 단자(100), 송신 입력 단자(111, 112, 121, 및 122), 수신 출력 단자(130), 및 제어 신호 단자(140)가 포함된다. 또한, 복수의 외부 접속 단자(150)의 몇 가지는 외부 기판의 그라운드 전위로 설정된다.
또한, 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1A)은 비아 도체(95V 및 96V)를 더 구비한다. 비아 도체(95V)는 제 1 비아 도체의 일례이며, 모듈 기판(91) 내에 형성되고, 주면(91a) 및 주면(91b)을 잇도록 배치되어 있다. 비아 도체(96V)는 제 2 비아 도체의 일례이며, 모듈 기판(91) 내에 형성되고, 주면(91a) 및 주면(91b)을 잇도록 배치되어 있다.
도 3a에 나타내는 바와 같이 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)는 모듈 기판(91) 내에서 이간되어 있다.
도 3b에 나타내는 바와 같이 비아 도체(95V)의 일단은 주면(91a)에 있어서 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)(제 1 그라운드 전극)과 접속되고, 비아 도체(95V)의 타단은 주면(91b)에 있어서 복수의 외부 접속 단자(150) 중 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g1)(제 1 외부 접속 단자)와 접속되어 있다.
또한, 도 3c에 나타내는 바와 같이 비아 도체(96V)의 일단은 주면(91a)에 있어서 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)(제 2 그라운드 전극)과 접속되고, 비아 도체(96V)의 타단은 주면(91b)에 있어서 복수의 외부 접속 단자(150) 중 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g2)(제 2 외부 접속 단자)와 접속되어 있다.
비아 도체(95V 및 96V)는 각각 모듈 기판(91)을 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통하도록 형성되어 있다.
전력 증폭기(10A 및 20A)는 고주파 모듈(1A)이 갖는 회로 부품 중에서 발열량이 큰 부품이다. 고주파 모듈(1A)의 방열성을 향상시키기 위해서는 전력 증폭기(10A 및 20A)의 발열을 작은 열저항을 갖는 방열 경로로 외부 기판에 방열하는 것이 중요하다. 만약 전력 증폭기(10A 및 20A)를 주면(91b)에 실장했을 경우 전력 증폭기(10A 및 20A)에 접속되는 전극 배선은 주면(91b) 상에 배치된다. 이 때문에 방열 경로로서는 주면(91b) 상의(xy 평면 방향을 따르는) 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 포함하게 된다. 상기 평면 배선 패턴은 금속 박막으로 형성되기 때문에 열저항이 크다. 이 때문에 전력 증폭기(10A 및 20A)를 주면(91b) 상에 배치했을 경우에는 방열성이 저하되어 버린다.
이에 대해서 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 도 3b에 나타내는 바와 같이 주면(91a)에서 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)에 접속되고, 주면(91a)으로부터 주면(91b)에 도달하는 방열용의 비아 도체(95V)를 더 구비한다. 또한, 도 3c에 나타내는 바와 같이 주면(91a)에서 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)에 접속되고, 주면(91a)으로부터 주면(91b)에 도달하는 방열용의 비아 도체(96V)를 더 구비한다. 또한, 비아 도체(95V)는 주면(91b)에서 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g1)와 접속되고, 비아 도체(96V)는 주면(91b)에서 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g2)와 접속되어 있다.
이것에 의하면 방열용의 비아 도체(95V)를 통해 전력 증폭기(10A)와 외부 접속 단자(150g1)를 접속할 수 있고, 방열용의 비아 도체(96V)를 통해 전력 증폭기(20A)와 외부 접속 단자(150g2)를 접속할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 또한, 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)는 모듈 기판(91) 내에서 이간되어 있으므로 전력 증폭기(10A)와 전력 증폭기(20A) 사이에서 열의 수수를 하는 것을 억제할 수 있다. 만약 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)가 모듈 기판(91) 내에서 접합되어 있을 경우 비아 도체(95V 및 96V)를 경유하고, 발열량이 큰 쪽의 전력 증폭기로부터 발열량이 작은 쪽의 전력 증폭기로 열유입되어 버린다. 이것에 의해 발열량이 작은 쪽의 전력 증폭기의 증폭 성능이 열화되는 것이 우려된다. 또한, 비아 도체(95V 및 96V)는 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통하도록 형성되어 있는 점에서 열저항이 매우 낮으므로 전력 증폭기(10A)로부터의 발열과 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 독립된 방열 경로에 의해 고주파 모듈(1A)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다. 따라서, 모듈 내에서의 전력 증폭기 간의 전열을 억제하면서 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 있어서 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통하도록 형성된 비아 도체란 비아 도체(95V 및 96V) 각각이 상기 법선 방향을 따라 형성된 1개의 원기둥형상 또는 각기둥형상의 도체를 가리킬 뿐만 아니라 이하와 같은 형상을 갖는 비아 도체이어도 좋다.
도 4는 변형예 1에 의한 고주파 모듈의 비아 도체(95V)의 단면 구성 개략도이다. 동 도면에는 변형예 1에 의한 고주파 모듈이 갖는 전력 증폭기(10A)와 모듈 기판(91)의 일부가 나타내어져 있다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 본 변형예에 의한 비아 도체(95V)는 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 연신하는 복수의 기둥형상 도체(95V1, 95V2, 및 95V3)가 상기 법선 방향으로 종속 접속된 구성을 갖는다. 여기에서 본 변형예에 의한 비아 도체(95V)는 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 복수의 기둥형상 도체(95V1, 95V2, 및 95V3)에 걸쳐 겹치는 영역(Ac)을 갖는다. 즉, 상기 영역(Ac)을 갖는 비아 도체(95V)도 상기 법선 방향으로 관통하도록 형성된 비아 도체에 포함된다.
상기 변형예에 의한 비아 도체(95V)도 영역(Ac)을 가짐으로써 열저항을 매우 낮게 할 수 있으므로 전력 증폭기(10A)로부터의 발열을 고주파 모듈(1A)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다.
또한, 본 변형예에 의한 비아 도체(95V)를 구성하는 기둥형상 도체의 수는 1 이상이면 좋다.
또한, 전력 증폭기(20A)에 접속되는 비아 도체(96V)가 변형예 1에 의한 비아 도체(95V)와 마찬가지의 구성을 갖고 있어도 좋다.
또한, 제 1 주파수 대역(통신 밴드 A 및 B)이 제 2 주파수 대역(통신 밴드 C)보다 저주파수측에 위치하고 있을 경우 제 2 주파수 대역(통신 밴드 C)의 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(20A)의 쪽이 제 1 주파수 대역(통신 밴드 A 및 B)의 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(10A)보다 발열량이 커질 경향이 있다. 이 경우에는 전력 증폭기(20A)에 접속되는 비아 도체(96V)는 주면(91a 및 91b)의 법선 방향을 따라 형성된 1개의 원기둥형상 또는 각기둥형상의 도체이며, 전력 증폭기(10A)에 접속되는 비아 도체(95V)는 변형예 1에 의한 비아 도체(95V)이어도 좋다.
이것에 의하면 발열량이 커질 경향이 있는 전력 증폭기(20A)의 방열 경로의 열저항을 보다 낮게 할 수 있으므로 2개의 전력 증폭기(10A 및 20A) 사이에서 방열 밸런스가 잡힌 효율이 좋은 방열을 실현할 수 있다.
또한, 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에 있어서 도 3a의 (a)에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 주면(91a)에 있어서 그라운드 전극(10g)의 형성 영역은 비아 도체(95V)의 형성 영역을 포함하고, 주면(91a)에 있어서 그라운드 전극(20g)의 형성 영역은 비아 도체(96V)의 형성 영역을 포함하고 있어도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)과 비아 도체(95V)의 접촉 면적을 최대로 할 수 있으므로 상기 접속 계면에 있어서의 열저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)과 비아 도체(96V)의 접촉 면적을 최대로 할 수 있으므로 상기 접속 계면에 있어서의 열저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 외부 기판으로의 높은 방열성을 유지할 수 있다.
또한, 전력 증폭기(10A)와 전력 증폭기(20A)는 1개의 제 1 반도체 IC에 포함되어 있어도 좋다. 이것에 의하면 송신 증폭 회로를 소형화하면서 전력 증폭기(10A)로부터의 발열과 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 독립된 방열 경로에 의해 고주파 모듈(1A)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다.
또한, 전력 증폭기(10A)는 서로 종속 접속된 복수의 제 1 증폭 소자로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에는 비아 도체(95V)와 접속되는 그라운드 전극(10g)은 상기 복수의 제 1 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 1 증폭 소자에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면 상기 복수의 제 1 증폭 소자 중 가장 발열량이 큰 최후단의 제 1 증폭 소자에 비아 도체(95V)가 접속되므로 전력 증폭기(10A)로부터의 발열을 효과적으로 고주파 모듈(1A)의 외부로 방열할 수 있다.
또한, 전력 증폭기(20A)는 서로 종속 접속된 복수의 제 2 증폭 소자로 구성되어 있어도 좋다. 이 경우에는 비아 도체(96V)와 접속되는 그라운드 전극(20g)은 상기 복수의 제 2 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 2 증폭 소자에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면 상기 복수의 제 2 증폭 소자 중 가장 발열량이 큰 최후단의 제 2 증폭 소자에 비아 도체(96V)가 접속되므로 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 효과적으로 고주파 모듈(1A)의 외부로 방열할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 PA 제어 회로(80)는 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와 전력 증폭기(10A 및 20A)를 제어하는 PA 제어 회로(80)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 디지털 제어 신호를 입출력하는 PA 제어 회로(80)와 전력 증폭기(10A 및 20A)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되므로 전력 증폭기(10A 및 20A)가 디지털 노이즈를 받는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 스위치(42)는 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와 전력 증폭기(10A 및 20A)의 출력 신호가 통과하는 스위치(42)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 비접속의 공통 단자와 선택 단자 사이에서 오프 용량을 갖는 스위치(42)와 전력 증폭기(10A 및 20A)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치된다. 이것에 의해 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 송신 신호가 상기 오프 용량을 통해 비접속의 송신 경로 또는 수신 경로에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 스위치(41)는 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와 전력 증폭기(10A 및 20A)로의 입력 신호가 통과하는 스위치(41)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 비접속의 공통 단자와 선택 단자 사이에서 오프 용량을 갖는 스위치(41)와 전력 증폭기(10A 및 20A)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치된다. 이것에 의해 송신 입력 단자로부터 입력된 송신 신호가 상기 오프 용량을 통해 비접속의 전력 증폭기에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 PA 제어 회로(80), 스위치(41 및 42)는 1개의 반도체 IC(70)에 포함되어 있으며, 반도체 IC(70)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의해 송신 증폭 회로(10 및 20)에 접속되는 PA 제어 회로(80), 스위치(41 및 42)가 근접하므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, PA 제어 회로(80)와 스위치(41)를 연결하는 제어 배선 및 PA 제어 회로(80)와 스위치(42)를 연결하는 제어 배선을 짧게 할 수 있으므로 상기 제어 배선으로부터의 노이즈의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 반도체 IC(70)는 스위치(41 및 42) 중 적어도 일방을 포함하지 않아도 좋다.
또한, 도 3a에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 전력 증폭기(10A 및 20A)와 반도체 IC(70)는 겹쳐있지 않은 것이 바람직하다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)의 방열 경로에 상당하는 주면(91b)의 영역에 반도체 IC(70)가 배치되지 않으므로 PA 제어 회로(80), 스위치(41 및 42)가 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터의 발열에 의해 특성 열화되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 저잡음 증폭기(30)는 주면(91b)(제 2 주면)에 배치되어 있다. 여기에서 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 반도체 IC(70)와 저잡음 증폭기(30) 사이에 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있다.
이것에 의하면 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 저잡음 증폭기(30)와 디지털 제어 신호를 입출력하는 PA 제어 회로(80) 사이에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로 디지털 노이즈에 의한 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(10A 및 20A)와 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(30)가 양면에 나누어 배치되므로 송수신 간의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 저잡음 증폭기(30), 스위치(43 및 44)는 1개의 반도체 IC(75)에 포함되어 있으며, 반도체 IC(75)는 주면(91b)에 배치되어 있다. 이것에 의해 수신 경로에 배치되는 저잡음 증폭기(30), 스위치(43 및 44)가 근접하므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(75)는 스위치(43 및 44) 중 적어도 일방을 포함하지 않아도 좋다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 출력 트랜스(15, 25), 듀플렉서(61~63), 및 정합 회로(51~54)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있지만 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있어도 좋다. 또한, PA 제어 회로(80), 저잡음 증폭기(30), 및 스위치(41~44)는 주면(91b)(제 2 주면)에 실장되어 있지만 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있어도 좋다.
또한, 모듈 기판(91)은 복수의 유전체층이 적층된 다층 구조를 갖고, 상기 복수의 유전체층 중 적어도 1개에는 그라운드 전극 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이것에 의해 모듈 기판(91)의 전자계 차폐 기능이 향상된다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 출력 트랜스(15 및 25)는 주면(91a)에 배치되어 있지만 출력 트랜스(15 및 25)는 주면(91b)에 배치되어도 좋고, 또한 모듈 기판(91)에 내장되어 있어도 좋다. 출력 트랜스(15 및 25)가 모듈 기판(91)에 내장되어 있을 경우에는 출력 트랜스(15 및 25)를 구성하는 인덕터는, 예를 들면 모듈 기판(91)의 도전 패턴으로 형성된 평면 코일이다. 이와 같은 출력 트랜스(15 및 25)의 배치 구성에 있어서 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우 전력 증폭기(10A 및 20A) 각각은 출력 트랜스(15 및 25)와 겹치지 않는 것이 바람직하다.
출력 트랜스(15 및 25)는 고출력의 송신 신호에 대응하여 높은 Q값을 필요로 하기 때문에 전력 증폭기(10A 및 20A)가 근접함으로써 출력 트랜스(15 및 25)에 의해 형성되는 자계가 변화되지 않는 것이 바람직하다. 상기 영역에 전력 증폭기(10A 및 20A)가 이루어져 있지 않음으로써 출력 트랜스(15 및 25)를 구성하는 인덕터의 높은 Q값을 유지할 수 있다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 도 3a~도 3c에 나타내는 바와 같이 수지 부재(93)를 z축 방향으로 관통하는 기둥형상 전극이어도 좋고, 또한 도 5에 나타내어진 변형예 2에 의한 고주파 모듈(1B)과 같이 외부 접속 단자(150)는 주면(91b) 상에 형성된 범프 전극(160)이어도 좋다. 이 경우에는 주면(91b)측의 수지 부재(93)는 없어도 좋다.
[3. 효과 등]
이상, 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 주면(91a)에 배치되고, 제 1 주파수 대역의 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(10A)와, 주면(91a)에 배치되고, 제 1 주파수 대역과 상이한 제 2 주파수 대역의 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(20A)와, 주면(91b)에 배치된 복수의 외부 접속 단자(150)와, 모듈 기판(91) 내에 형성되고, 주면(91a 및 91b)을 잇는 비아 도체(95V 및 96V)를 구비하고, 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)는 모듈 기판(91) 내에서 이간되어 있으며, 비아 도체(95V)의 일단은 주면(91a)에 있어서 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)과 접속되고, 비아 도체(95V)의 타단은 주면(91b)에 있어서 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g1)와 접속되고, 비아 도체(96V)의 일단은 주면(91a)에 있어서 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)과 접속되고, 비아 도체(96V)의 타단은 주면(91b)에 있어서 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150g2)와 접속되고, 비아 도체(95V 및 96V)는 각각 모듈 기판(91)을 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통한다.
이것에 의하면 비아 도체(95V)를 통해 전력 증폭기(10A)와 외부 접속 단자(150g1)를 접속할 수 있고, 비아 도체(96V)를 통해 전력 증폭기(20A)와 외부 접속 단자(150g2)를 접속할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 또한, 비아 도체(95V)와 비아 도체(96V)는 모듈 기판(91) 내에서 이간되어 있으므로 전력 증폭기(10A)와 전력 증폭기(20A) 사이에서 열의 수수를 하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 비아 도체(95V 및 96V)는 주면(91a 및 91b)의 법선 방향으로 관통하도록 형성되어 있는 점에서 열저항이 매우 낮으므로 전력 증폭기(10A)로부터의 발열과 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 독립된 방열 경로에 의해 고주파 모듈(1)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 외부 기판으로의 방열성이 향상된 소형의 고주파 모듈(1)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 비아 도체(95V 및 96V) 중 적어도 일방은 주면(91a)의 법선 방향으로 연신하는 복수의 기둥형상 도체가 상기 법선 방향으로 종속 접속된 구성을 갖고, 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 상기 복수의 기둥형상 도체에 걸쳐 겹치는 영역을 가져도 좋다.
이것에 의하면 비아 도체(95V 및 96V) 중 적어도 일방은 열저항이 매우 낮으므로 전력 증폭기(10A 또는 20A)로부터의 발열을 고주파 모듈(1)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 주면(91a)에 있어서 그라운드 전극(10g)의 형성 영역은 비아 도체(95V)의 형성 영역을 포함하고, 그라운드 전극(20g)의 형성 영역은 비아 도체(96V)의 형성 영역을 포함해도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A)의 그라운드 전극(10g)과 비아 도체(95V)의 접촉 면적을 최대로 할 수 있으므로 상기 접속 계면에 있어서의 열저항을 낮게 할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(20A)의 그라운드 전극(20g)과 비아 도체(96V)의 접촉 면적을 최대로 할 수 있으므로 상기 접속 계면에 있어서의 열저항을 낮게 할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 외부 기판으로의 높은 방열성을 유지할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 전력 증폭기(10A)와 전력 증폭기(20A)는 1개의 제 1 반도체 IC에 포함되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 송신 증폭 회로를 소형화하면서 전력 증폭기(10A)로부터의 발열과 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 독립된 방열 경로에 의해 고주파 모듈(1)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 전력 증폭기(10A)는 서로 종속 접속된 복수의 제 1 증폭 소자를 갖고, 전력 증폭기(20A)는 서로 종속 접속된 복수의 제 2 증폭 소자를 갖고, 그라운드 전극(10g)은 복수의 제 1 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 1 증폭 소자에 접속되어 있으며, 그라운드 전극(20g)은 복수의 제 2 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 2 증폭 소자에 접속되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 상기 복수의 제 1 증폭 소자 중 가장 발열량이 큰 최후단의 제 1 증폭 소자에 비아 도체(95V)가 접속되므로 전력 증폭기(10A)로부터의 발열을 효과적으로 고주파 모듈(1)의 외부로 방열할 수 있다. 또한, 상기 복수의 제 2 증폭 소자 중 가장 발열량이 큰 최후단의 제 2 증폭 소자에 비아 도체(96V)가 접속되므로 전력 증폭기(20A)로부터의 발열을 효과적으로 고주파 모듈(1)의 외부로 방열할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 전력 증폭기(10A)는 증폭 소자(12 및 13)를 갖고, 전력 증폭기(20A)는 증폭 소자(22 및 23)를 갖고, 고주파 모듈(1)은 1차측 코일(15a) 및 2차측 코일(15b)을 갖는 출력 트랜스(15)와, 1차측 코일(25a) 및 2차측 코일(25b)을 갖는 출력 트랜스(25)를 더 구비하고, 1차측 코일(15a)의 일단은 증폭 소자(12)의 출력 단자에 접속되고, 1차측 코일(15a)의 타단은 증폭 소자(13)의 출력 단자에 접속되고, 2차측 코일(15b)의 일단은 송신 증폭 회로(10)의 출력 단자(116)에 접속되어 있으며, 1차측 코일(25a)의 일단은 증폭 소자(22)의 출력 단자에 접속되고, 1차측 코일(25a)의 타단은 증폭 소자(23)의 출력 단자에 접속되고, 2차측 코일(25b)의 일단은 송신 증폭 회로(20)의 출력 단자(126)에 접속되어 있으며, 전력 증폭기(10A) 및 출력 트랜스(15)는 송신 증폭 회로(10)를 구성하고 있으며, 전력 증폭기(20A) 및 출력 트랜스(25)는 송신 증폭 회로(20)를 구성하고 있으며, 그라운드 전극(10g)은 증폭 소자(12 및 13)에 접속되어 있으며, 그라운드 전극(20g)은 증폭 소자(22 및 23)에 접속되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 증폭 소자(12 및 13)가 반전 위상에 의해 동작하므로 송신 증폭 회로(10)의 전력 이득(파워 게인)의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 증폭 소자(22 및 23)가 반전 위상에 의해 동작하므로 송신 증폭 회로(20)의 전력 이득의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 증폭 소자(12 및 13)에서 증폭된 비반전 신호와 반전 신호가 합성되고, 증폭 소자(22 및 23)에서 증폭된 비반전 신호와 반전 신호가 합성되므로 고주파 모듈(1)에 있어서의 고조파 성분 등의 불필요파를 저감할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)은 전력 증폭기(10A 및 20A)를 제어하는 PA 제어 회로(80)를 더 구비하고, PA 제어 회로(80)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와, 전력 증폭기(10A 및 20A)를 제어하는 PA 제어 회로(80)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1)을 소형화할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(10A 및 20A)가 디지털 노이즈를 받는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)은 전력 증폭기(10A)의 출력 단자 및 전력 증폭기(20A)의 출력 단자에 접속된 스위치(42)를 더 구비하고, 스위치(42)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와 전력 증폭기(10A 및 20A)의 출력 신호가 통과하는 스위치(42)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1)을 소형화할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 송신 신호가 스위치(42)의 오프 용량을 통해 비접속의 송신 경로 또는 수신 경로에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)은 전력 증폭기(10A)의 입력 단자 및 전력 증폭기(20A)의 입력 단자에 접속된 스위치(41)를 더 구비하고, 스위치(41)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)와 전력 증폭기(10A 및 20A)로의 입력 신호가 통과하는 스위치(41)가 양면 실장되므로 고주파 모듈(1)을 소형화할 수 있다. 또한, 송신 입력 단자로부터 입력된 송신 신호가 스위치(41)의 오프 용량을 통해 비접속의 전력 증폭기에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터 출력되는 고주파 신호의 신호 품질의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 PA 제어 회로(80), 스위치(41), 및 스위치(42)는 1개의 반도체 IC(70)에 포함되어 있어도 좋다.
이것에 의해 PA 제어 회로(80), 스위치(41 및 42)가 근접하므로 고주파 모듈(1)을 소형화할 수 있다. 또한, PA 제어 회로(80)와 스위치(41)를 연결하는 제어 배선 및 PA 제어 회로(80)와 스위치(42)를 연결하는 제어 배선을 짧게 할 수 있으므로 상기 제어 배선으로부터의 노이즈의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 전력 증폭기(10A 및 20A)와 반도체 IC(70)는 겹쳐있지 않아도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10A 및 20A)의 방열 경로에 상당하는 주면(91b)의 영역에 반도체 IC(70)가 배치되지 않으므로 PA 제어 회로(80), 스위치(41 및 42)가 전력 증폭기(10A 및 20A)로부터의 발열에 의해 특성 열화되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)은 주면(91b)에 배치된 저잡음 증폭기(30)를 더 구비하고, 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 반도체 IC(70)와 저잡음 증폭기(30) 사이에 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자(150)가 배치되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 저잡음 증폭기(30)와 디지털 제어 신호를 입출력하는 PA 제어 회로(80) 사이에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 배치되므로 디지털 노이즈에 의한 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(10A 및 20A)와 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(30)가 양면에 나누어 배치되므로 송수신 간의 아이솔레이션을 향상시킬 수 있다.
또한, 통신 장치(5)는 안테나(2)와, 안테나(2)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RFIC(3)와, 안테나(2)와 RFIC(3) 사이에서 고주파 신호를 전송하는 고주파 모듈(1)을 구비한다.
이것에 의해 방열성이 향상된 멀티밴드 대응의 통신 장치(5)를 제공하는 것이 가능해진다.
(그 외의 실시형태 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 대해서 실시형태, 실시예, 및 변형예를 들어서 설명했지만 본 발명에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치는 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합해서 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태, 실시예 및 변형예에 대해서 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각하는 각종 변형을 실시해서 얻어지는 변형예나, 상기 고주파 모듈 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.
예를 들면, 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 의한 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 좋다.
본 발명은 멀티밴드 대응의 프런트 엔드부에 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,
    상기 제 1 주면에 배치되고, 제 1 주파수 대역의 송신 신호를 증폭 가능한 제 1 전력 증폭기와,
    상기 제 1 주면에 배치되고, 상기 제 1 주파수 대역과 상이한 제 2 주파수 대역의 송신 신호를 증폭 가능한 제 2 전력 증폭기와,
    상기 제 2 주면에 배치된 복수의 외부 접속 단자와,
    상기 모듈 기판 내에 형성되고, 상기 제 1 주면 및 상기 제 2 주면을 잇는 제 1 비아 도체와,
    상기 모듈 기판 내에 형성되고, 상기 제 1 주면 및 상기 제 2 주면을 잇는 제 2 비아 도체를 구비하고,
    상기 제 1 비아 도체와 상기 제 2 비아 도체는 상기 모듈 기판 내에서 이간되어 있으며,
    상기 제 1 비아 도체의 일단은 상기 제 1 주면에 있어서 상기 제 1 전력 증폭기의 제 1 그라운드 전극과 접속되고, 상기 제 1 비아 도체의 타단은 상기 제 2 주면에 있어서 상기 복수의 외부 접속 단자 중 그라운드 전위로 설정된 제 1 외부 접속 단자와 접속되고,
    상기 제 2 비아 도체의 일단은 상기 제 1 주면에 있어서 상기 제 2 전력 증폭기의 제 2 그라운드 전극과 접속되고, 상기 제 2 비아 도체의 타단은 상기 제 2 주면에 있어서 상기 복수의 외부 접속 단자 중 그라운드 전위로 설정된 제 2 외부 접속 단자와 접속되고,
    상기 제 1 비아 도체 및 상기 제 2 비아 도체는 각각 상기 모듈 기판을 상기 제 1 주면의 법선 방향으로 관통하고,
    상기 제 1 전력 증폭기는,
    서로 종속 접속된 복수의 제 1 증폭 소자를 갖고,
    상기 제 2 전력 증폭기는,
    서로 종속 접속된 복수의 제 2 증폭 소자를 갖고,
    상기 제 1 그라운드 전극은 상기 복수의 제 1 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 1 증폭 소자에 접속되어 있으며,
    상기 제 2 그라운드 전극은 상기 복수의 제 2 증폭 소자의 최후단에 배치된 제 2 증폭 소자에 접속되어 있는 고주파 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비아 도체 및 상기 제 2 비아 도체 중 적어도 일방은,
    상기 제 1 주면의 법선 방향으로 연신하는 복수의 기둥형상 도체가 상기 법선 방향으로 종속 접속된 구성을 갖고, 상기 모듈 기판을 평면으로부터 보았을 경우에 상기 복수의 기둥형상 도체에 걸쳐 겹치는 영역을 갖는 고주파 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모듈 기판을 평면으로부터 보았을 경우에,
    상기 제 1 주면에 있어서 상기 제 1 그라운드 전극의 형성 영역은 상기 제 1 비아 도체의 형성 영역을 포함하고, 상기 제 2 그라운드 전극의 형성 영역은 상기 제 2 비아 도체의 형성 영역을 포함하는 고주파 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기와 상기 제 2 전력 증폭기는 1개의 제 1 반도체 IC에 포함되어 있는 고주파 모듈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기는 제 3 증폭 소자 및 제 4 증폭 소자를 갖고,
    상기 제 2 전력 증폭기는 제 5 증폭 소자 및 제 6 증폭 소자를 갖고,
    상기 고주파 모듈은,
    제 1 코일 및 제 2 코일을 갖는 제 1 출력 트랜스와,
    제 3 코일 및 제 4 코일을 갖는 제 2 출력 트랜스를 더 구비하고,
    상기 제 1 전력 증폭기 및 상기 제 1 출력 트랜스는 제 1 송신 증폭 회로를 구성하고 있으며,
    상기 제 2 전력 증폭기 및 상기 제 2 출력 트랜스는 제 2 송신 증폭 회로를 구성하고 있으며,
    상기 제 1 코일의 일단은 상기 제 3 증폭 소자의 출력 단자에 접속되고, 상기 제 1 코일의 타단은 상기 제 4 증폭 소자의 출력 단자에 접속되고, 상기 제 2 코일의 일단은 상기 제 1 송신 증폭 회로의 출력 단자에 접속되어 있으며,
    상기 제 3 코일의 일단은 상기 제 5 증폭 소자의 출력 단자에 접속되고, 상기 제 3 코일의 타단은 상기 제 6 증폭 소자의 출력 단자에 접속되고, 상기 제 4 코일의 일단은 상기 제 2 송신 증폭 회로의 출력 단자에 접속되어 있으며,
    상기 제 1 그라운드 전극은 상기 제 3 증폭 소자 및 상기 제 4 증폭 소자에 접속되어 있으며,
    상기 제 2 그라운드 전극은 상기 제 5 증폭 소자 및 상기 제 6 증폭 소자에 접속되어 있는 고주파 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기 및 상기 제 2 전력 증폭기를 제어하는 제어 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기의 출력 단자 및 상기 제 2 전력 증폭기의 출력 단자에 접속된 제 1 스위치를 더 구비하고,
    상기 제 1 스위치는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기의 입력 단자 및 상기 제 2 전력 증폭기의 입력 단자에 접속된 제 2 스위치를 더 구비하고,
    상기 제 2 스위치는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 증폭기 및 상기 제 2 전력 증폭기를 제어하는 제어 회로와,
    상기 제 1 전력 증폭기의 출력 단자 및 상기 제 2 전력 증폭기의 출력 단자에 접속된 제 1 스위치와,
    상기 제 1 전력 증폭기의 입력 단자 및 상기 제 2 전력 증폭기의 입력 단자에 접속된 제 2 스위치를 더 구비하고,
    상기 제어 회로, 상기 제 1 스위치, 및 상기 제 2 스위치는 1개의 제 2 반도체 IC에 포함되어 있으며,
    상기 제 2 반도체 IC는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 모듈 기판을 평면으로부터 보았을 경우에,
    상기 제 1 전력 증폭기 및 상기 제 2 전력 증폭기와 상기 제 2 반도체 IC는 겹쳐 있지 않은 고주파 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 주면에 배치된 수신 신호를 증폭 가능한 저잡음 증폭기를 더 구비하고,
    상기 모듈 기판을 평면으로부터 보았을 경우에 상기 제 2 반도체 IC와 상기 저잡음 증폭기 사이에 상기 복수의 외부 접속 단자 중 그라운드 전위로 설정된 외부 접속 단자가 배치되어 있는 고주파 모듈.
  13. 안테나와,
    상기 안테나에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전송하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고주파 모듈을 구비하는 통신 장치.
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