WO2018168500A1 - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

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輝道 喜多
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency module and a communication device.
  • a chip component such as a matching element is mounted on one main surface of a substrate, and includes a switch unit including a plurality of switches and a plurality of amplifiers
  • a switch unit including a plurality of switches and a plurality of amplifiers
  • the isolation characteristics between the switch unit and the amplification unit may deteriorate depending on the positions where the switch unit and the amplification unit are provided in the semiconductor chip component. For example, when the output from the switch unit is input to the amplification unit and amplified, the isolation characteristic between the switch unit and the amplification unit deteriorates, so that the output of the amplification unit returns to the output of the switch unit. As a result, the signal may oscillate.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a high-frequency module and a communication device that can improve isolation characteristics.
  • a high-frequency module includes a filter unit having a plurality of filters and a switch that is connected to the filter unit and switches a filter that passes a high-frequency signal among the plurality of filters.
  • a switch unit an amplifying unit that amplifies a high-frequency signal that passes through the filter unit, a matching unit that is connected between the filter unit and the amplifying unit, and performs impedance matching of the amplifying unit, and the filter unit
  • the switch unit is provided on the one main surface or the inner layer different from the other main surface or the inner layer provided with the amplification unit.
  • the switch unit and the amplifying unit are provided on different layers or different main surfaces of the multilayer substrate, the distance between the switch unit and the amplifying unit is provided so as to be isolated from each other. Improvement characteristics.
  • At least a part of the switch part and at least a part of the amplifying part may overlap in a plan view of the multilayer substrate.
  • the planar view shape of the multilayer substrate is reduced, and the high-frequency module can be miniaturized.
  • the switch unit may include a first switch connected between the filter unit and the matching unit.
  • the high-frequency module further includes a second switch provided separately from the switch unit in the multilayer substrate, and the filter unit uses a frequency band included in the first frequency band group as a pass band.
  • the matching unit includes the first amplifier A first matching element connected between a switch and the first amplifier, and a second matching element connected between the second switch and the second amplifier, the first switch comprising: Plural Is connected between the first filter and the first matching element, the second switch may be connected between the plurality of second filter second matching element.
  • the high frequency signal of the frequency band included in the first frequency band group passes through the first path in which the first filter, the first switch, the first matching element, and the first amplifier are connected in this order
  • a high-frequency signal in a frequency band included in the second frequency band group passes through a second path in which the two filters, the second switch, the second matching element, and the second amplifier are connected in this order.
  • the first switch and the second switch are provided separately, the isolation characteristics between the first path and the second path can be improved.
  • the switch unit may include a third switch connected to the other input / output terminal different from the one input / output terminal in the filter unit to which the matching unit is connected.
  • the high-frequency module is further provided on the other main surface, the fourth switch that is provided separately from the switch unit in the multilayer substrate, and that switches between the transmission path and the reception path.
  • the fourth switch may be provided in a layer on the other main surface side of the plurality of layers constituting the multilayer substrate.
  • the fourth switch is provided on the other main surface side where the input / output terminal is provided, the wiring length of the wiring connecting the fourth switch and the input / output terminal can be shortened, and transmission loss can be suppressed. .
  • the filter unit may be provided on the one main surface
  • the switch unit may be provided on a layer on the one main surface side among a plurality of layers constituting the multilayer substrate.
  • the switch part is provided on the one main surface side where the filter part is provided, the wiring length of the wiring connecting the switch part and the filter part can be shortened, and transmission loss can be suppressed.
  • the high-frequency module includes a filter unit having a plurality of filters, a switch unit connected to the filter unit and having a switch that switches a filter that passes a high-frequency signal among the plurality of filters, An amplifying unit for amplifying a high-frequency signal passing through the filter unit; a matching unit connected between the filter unit and the amplifying unit for impedance matching of the amplifying unit; the filter unit; the switch unit; And a multilayer substrate provided with an amplifying unit and the matching unit, wherein the switch unit and the amplifying unit are formed of one semiconductor chip component having a first region and a second region partitioned by a ground.
  • the amplification unit is provided in the first region
  • the switch unit is provided in the second region
  • the matching unit is one of the multilayer substrates.
  • the one semiconductor chip component is provided on the other main surface or inner layer of the multilayer substrate.
  • a distance between the amplifying unit and the matching unit may be larger than a distance between the amplifying unit and the switch unit.
  • the amplifying unit and the matching unit are provided apart from the distance between the amplifying unit and the switch unit (in other words, the distance between the amplifying unit and the matching unit is separated), the amplifying unit and the matching unit Isolation characteristics can be improved.
  • a communication device includes an RF signal processing circuit that processes a high-frequency signal transmitted and received by an antenna element, and the high-frequency signal that is transmitted between the antenna element and the RF signal processing circuit. And a high-frequency module.
  • the high frequency module and communication device according to the present invention can improve isolation characteristics.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating an example of a high-frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of the high-frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of the high-frequency module according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of the high-frequency module according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a high-frequency module according to Embodiment 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of the high-frequency module according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a high-frequency module according to Embodiment 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a high-frequency module according to Embodiment 7.
  • FIG. 9A is a top view showing an example of a semiconductor chip component according to Embodiment 7.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor chip component according to Embodiment 7.
  • FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of a communication apparatus according to the eighth embodiment.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating an example of a high-frequency module 10 according to the first embodiment.
  • antenna elements ANT1 and ANT2 are shown.
  • the antenna elements ANT1 and ANT2 are multiband antennas that transmit and receive high-frequency signals and comply with communication standards such as LTE (Long Term Evolution).
  • the high-frequency module 10 is, for example, a module disposed in the front end portion of a multimode / multiband-compatible mobile phone.
  • the high-frequency module 10 is built in a mobile phone that supports multiband conforming to a communication standard such as LTE.
  • the high frequency module 10 includes a filter unit 20 having a plurality of filters, a switch unit 30 connected to the filter unit 20, an amplification unit 50 that amplifies a high frequency signal passing through the filter unit 20, and the filter unit 20 and the amplification unit 50. And a matching unit 40 that performs impedance matching of the amplifying unit 50.
  • the high-frequency module 10 includes a fourth switch 70 and a second switch 60. Although the details will be described later, the high-frequency module 10 includes a multilayer substrate 100, and the fourth switch 70, the switch unit 30, the filter unit 20, the second switch 60, the matching unit 40, and the amplification unit 50 include the multilayer substrate 100 ( 2).
  • the filter unit 20 includes a plurality of filters configured by a surface acoustic wave (SAW: Surface Acoustic Wave) resonator, a bulk acoustic wave (BAW: Bulk Acoustic Wave) resonator, an FBAR (Film Bulk Acoustic Resonator), or the like.
  • the filter unit 20 includes a plurality of first filters 21a and 21b and a plurality of second filters 22a to 22c as a plurality of filters.
  • the first filters 21a and 21b and the second filters 22a to 22c may be configured by an LC resonance circuit or the like.
  • the first filters 21a and 21b and the second filters 22a to 22c each include a substrate and an IDT (InterDigital Transducer) electrode in the case of a SAW filter composed of SAW resonators.
  • the substrate is a substrate having piezoelectricity at least on the surface.
  • the substrate may include, for example, a piezoelectric thin film on the surface, and a laminated body such as a film having a sound speed different from that of the piezoelectric thin film and a supporting substrate.
  • the substrate includes, for example, a laminate including a high sound speed support substrate and a piezoelectric thin film formed on the high sound speed support substrate, a high sound speed support substrate, a low sound speed film formed on the high sound speed support substrate, A laminate including a piezoelectric thin film formed on a sonic film, or a support substrate, a high sonic film formed on the support substrate, a low sonic film formed on the high sonic film, and a low sonic film It may be a laminate including a piezoelectric thin film formed on the substrate.
  • substrate may have piezoelectricity in the whole board
  • the first filters 21a and 21b and the second filters 22a to 22c are constituted by surface acoustic wave resonators.
  • the first filters 21a and 21b and the second filters 22a to 22c can be configured by IDT electrodes formed on a substrate having piezoelectricity on at least the surface, so that the small and highly steep pass characteristics can be achieved.
  • a low-profile filter unit 20 can be realized.
  • the first filters 21a and 21b are filters whose pass band is a frequency band included in the first frequency band group, and the second filters 22a to 22c are second frequency bands that are different from the first frequency band group. It is a filter having a frequency band included in the frequency band group as a pass band.
  • the first frequency band group and the second frequency band group are, for example, LB (Low Band), MB (Middle Band), and HB (High Band).
  • LB Low Band
  • MB Microband
  • HB High Band
  • the frequency band included in the LB is a frequency band such as LTE Band 8, 12, 13, 26, and the like.
  • the first filter 21a is a filter whose pass band is any one of Band8, 12, 13, 26, etc.
  • the first filter 21b is Band8, 12, This is a filter having any one of 13, 26, etc. as a pass band.
  • the switch unit 30 has a switch that is connected to the filter unit 20 and switches a filter that passes a high-frequency signal among the plurality of filters.
  • the switch unit 30 includes a first switch 31 and a third switch 32 as the switches.
  • the first switch 31 is connected between the filter unit 20 and the matching unit 40 (first matching element 41 to be described later) and passes through the filter unit 20 (routes that pass through the first filters 21a and 21b).
  • One of these and one path connected to the matching unit 40 are switchably connected.
  • the third switch 32 is connected to the other input / output end different from the one input / output end in the filter unit 20 to which the matching unit 40 is connected.
  • the third switch 32 includes one path connected to the antenna element ANT1 or ANT2 or the like via the fourth switch 70, and a plurality of paths (first filters 21a and 21b, and second filter passing through the filter unit 20). One of the paths passing through 22a to 22c) is switchably connected.
  • the second switch 60 is connected between the filter unit 20 and the matching unit 40 (second matching element 42 to be described later) and passes through the filter unit 20 (routes passing through the second filters 22a to 22c). And one path connected to the matching unit 40 are switchably connected.
  • the fourth switch 70 is a switch for switching between a transmission path and a reception path, and is connected to an input / output terminal (for example, an input / output terminal 120 shown in FIG. 6 described later) of the high-frequency module 10.
  • a path that passes through the high-frequency module 10 is a reception path.
  • the input / output terminals are connected to, for example, the antenna elements ANT1 and ANT2, a transmission (Tx) path, and the like.
  • the antenna element ANT1 is a transmission and reception antenna
  • the antenna element ANT2 is a reception antenna.
  • the fourth switch 70 connects the reception path (high-frequency module 10) to the antenna element ANT1 or the antenna element ANT2, and connects the transmission path to the antenna element ANT1.
  • the amplifying unit 50 includes a first amplifier 51 that amplifies high-frequency signals that pass through the first filters 21a and 21b, and a second amplifier 52 that amplifies high-frequency signals that pass through the second filters 22a to 22c. That is, the first amplifier 51 amplifies the high frequency signal in the frequency band included in the first frequency band group, and the second amplifier 52 amplifies the high frequency signal in the frequency band included in the second frequency band group.
  • the first amplifier 51 and the second amplifier 52 are low noise amplifiers that amplify the high frequency received signal.
  • the first amplifier 51 and the second amplifier 52 are not limited to a low noise amplifier, and may be a power amplifier that amplifies a high-frequency transmission signal, for example.
  • the matching unit 40 includes a first matching element 41 connected between the first switch 31 and the first amplifier 51, and a second matching element 42 connected between the second switch 60 and the second amplifier 52.
  • the first matching element 41 performs impedance matching between the first switch 31 and the first amplifier 51
  • the second matching element 42 performs impedance matching between the second switch 60 and the second amplifier 52.
  • the first matching element 41 and the second matching element 42 may be electronic components such as an inductor or a capacitor, and may be formed by wiring or the like.
  • the connections of the first switch 31, the second switch 60, the third switch 32, and the fourth switch 70 are switched by a control unit (not shown) or an RF signal processing circuit (RFIC) included in the high-frequency module 10.
  • the first switch 31, the second switch 60, the third switch 32, and the fourth switch 70 are, for example, FET (Field Effect Transistor) switches or diode switches made of GaAs or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).
  • the high-frequency module 10 may not include the second switch 60 and the fourth switch 70.
  • the filter unit 20 may not include the second filters 22a to 22c, and the matching unit 40 may not include the second matching element 42.
  • the amplifying unit 50 may not include the second amplifier 52.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 10 according to the first embodiment.
  • the second switch 60 and the fourth switch 70 are not shown.
  • the high-frequency module 10 includes a multilayer substrate 100, and the switch unit 30, the filter unit 20, the matching unit 40, and the amplification unit 50 are provided on the multilayer substrate 100.
  • the multilayer substrate 100 is, for example, a printed circuit board or a LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) board.
  • the multilayer substrate 100 has one main surface 101 and the other main surface 102, and is composed of inner layers 103 to 105 from the one main surface 101 side toward the other main surface 102 side. That is, of the plurality of layers constituting the multilayer substrate 100, the layer on the one main surface 101 side is, for example, the inner layer 103, and the layer on the other main surface 102 side is, for example, the inner layer 105.
  • the number of layers constituting the multilayer substrate 100 is not limited to three layers of the inner layers 103 to 105, but may be two layers or four or more layers.
  • Alignment portion 40 is provided on one main surface 101 of multilayer substrate 100.
  • the matching unit 40 may be mounted on the one main surface 101 of the multilayer substrate 100 as an electronic component, or may be formed on the one main surface 101 as a wiring.
  • the filter unit 20 is provided on the one main surface 101, for example.
  • the filter unit 20 and the matching unit 40 provided on the one main surface 101 of the multilayer substrate 100 are resin-sealed with a resin 110 (epoxy resin or the like).
  • the filter unit 20 and the matching unit 40 are protected by resin sealing with the resin 110, and the reliability of the filter unit 20 and the matching unit 40 can be improved.
  • the entire main surface 101 of the multilayer substrate 100 is covered with the resin 110.
  • only the filter portion 20 or only the matching portion 40 may be resin-sealed with a resin such as underfill.
  • a shield electrode may be formed on the resin 110.
  • the amplification unit 50 is provided on the other main surface 102 or the inner layer of the multilayer substrate 100. In the present embodiment, the amplification unit 50 is provided in the inner layer 105.
  • the amplifying unit 50 is composed of, for example, a chip component.
  • the switch unit 30 is provided on the one main surface 101 or the inner layer different from the other main surface 102 or the inner layer on which the amplification unit 50 is provided.
  • the switch unit 30 is provided on either the one main surface 101 or the inner layer of the multilayer substrate 100.
  • the switch unit 30 is provided in a layer different from the layer on which the one main surface 101 or the amplification unit 50 is provided.
  • the switch unit 30 is provided in the inner layer 104 that is a different layer from the inner layer 105 in which the amplification unit 50 is provided.
  • the switch unit 30 is constituted by a chip component, for example.
  • the switch unit 30 and the amplification unit 50 are each composed of different chip components and are provided in different layers in the multilayer substrate 100.
  • the distance between the amplification unit 50 and the matching unit 40 is greater than the distance t ⁇ b> 2 between the amplification unit 50 and the switch unit 30.
  • the matching unit 40 is provided on the multilayer substrate 100. Specifically, the matching unit 40 is provided on the one main surface 101 of the multilayer substrate 100, and the amplification unit 50 is a layer (inner layer 105) closer to the other main surface 102 than the inner layer 104 provided with the switch unit 30. Is provided. The reason is that, as shown in FIG. 1, the matching unit 40 is connected to the amplifying unit 50 side rather than the switch unit 30, and the feedback amount of the signal from the amplifying unit 50 to the matching unit 40 compared to the switch unit 30. This is because there can be many.
  • the switch unit 30 and the amplification unit 50 are provided in the separate layers or main surfaces of the multilayer substrate 100, respectively. Therefore, the isolation characteristic between the switch unit 30 and the amplification unit 50 can be improved.
  • the matching unit 40 is provided on the one main surface 101 of the multilayer substrate 100 and the amplification unit 50 is provided on the inner layer or the other main surface 102 of the multilayer substrate 100, so that the distance between the amplification unit 50 and the matching unit 40 is increased. Therefore, the isolation characteristic between the amplifying unit 50 and the matching unit 40 can be further improved, and the output of the amplifying unit 50 can be prevented from returning to the output of the matching unit 40 and oscillating.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 11 according to the second embodiment.
  • the second switch 60 and the fourth switch 70 are not shown.
  • the structure of the high-frequency module 11 according to the second embodiment is that in the first embodiment, at least a part of the switch unit 30 and at least a part of the amplifying unit 50 overlap in a plan view of the multilayer substrate 100. It differs from the structure of the high frequency module 10 concerned. The other points are the same as those of the high-frequency module 10 in the first embodiment.
  • the planar view shape of the switch unit 30 is larger than the planar view shape of the amplification unit 50, the amplification unit 50 may completely overlap the switch unit 30 in the planar view of the multilayer substrate 100. Further, when the planar view shape of the switch unit 30 is smaller than the planar view shape of the amplification unit 50, the switch unit 30 may completely overlap the amplification unit 50 in the planar view of the multilayer substrate 100.
  • the planar view shape of the multilayer substrate 100 is reduced, and the high-frequency module 11 can be downsized.
  • a ground layer is preferably provided between the inner layer 104 and the inner layer 105. Thereby, a signal leaking from the amplification unit 50 is blocked by the ground layer and hardly reaches the switch unit 30, so that the isolation characteristic between the switch unit 30 and the amplification unit 50 can be improved.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 12 according to the third embodiment.
  • the second switch 60 and the fourth switch 70 are not shown.
  • the structure of the high-frequency module 12 according to the third embodiment is that the switch unit 30 is provided in a layer (for example, the inner layer 103) on the one main surface 101 side among a plurality of layers constituting the multilayer substrate 100. 2 is different from the structure of the high-frequency module 11 according to FIG. The other points are the same as those of the high-frequency module 11 in the second embodiment.
  • the layer on the one main surface 101 side of the plurality of layers constituting the multilayer substrate 100 is a layer on the one main surface 101 side from the center in the thickness direction of the multilayer substrate 100.
  • the switch unit 30 since the switch unit 30 is provided on the one main surface 101 side where the filter unit 20 is provided, the switch unit 30 (the first switch 31 and the third switch 32) and the filter unit 20 are provided.
  • the wiring length of each wiring connecting (the first filters 21a and 21b and the second filters 22a to 22c) can be shortened, and transmission loss can be suppressed.
  • the fourth embodiment will be described with reference to FIG. Note that the circuit configuration of the high-frequency module 13 according to the fourth embodiment is the same as the circuit configuration of the high-frequency module 10 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 13 according to the fourth embodiment.
  • the fourth switch 70 is not shown.
  • the structure of the high-frequency module 13 according to the fourth embodiment is different from the structure of the high-frequency module 12 according to the third embodiment in that the second switch 60 is provided separately from the switch unit 30 in the multilayer substrate 100. .
  • the other points are the same as those of the high-frequency module 12 in the third embodiment.
  • the second switch 60 is configured with a chip component different from the switch unit 30.
  • the first filter 21a and 21b, the first switch 31, the first matching element 41, and the first amplifier 51 are connected in this order to the first frequency band included in the first frequency band group.
  • the second frequency band includes a second path in which the second filters 22a to 22c, the second switch 60, the second matching element 42, and the second amplifier 52 are connected in this order. High-frequency signal passes through.
  • the first switch 31 (switch unit 30) and the second switch 60 are provided separately, the isolation characteristics between the first path and the second path can be improved.
  • the second switch 60 is provided in a layer (for example, the inner layer 103) on the one main surface 101 side among a plurality of layers constituting the multilayer substrate 100. Accordingly, since the second switch 60 is provided on the one main surface 101 side where the filter unit 20 is provided, the wiring of each wiring that connects the second switch 60 and the filter unit 20 (second filters 22a to 22c). The length can be shortened and transmission loss can be suppressed.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 14 according to the fifth embodiment.
  • the fourth switch 70 is provided separately from the switch unit 30 in the multilayer substrate 100, and the input / output terminal 120 (for example, plated or plated) connected to the fourth switch 70 is used.
  • the structure of the high-frequency module 13 according to Embodiment 4 is different in that an electrode such as a copper paste or solder is provided on the other main surface 102.
  • the other points are the same as those of the high-frequency module 13 in the fourth embodiment.
  • the fourth switch 70 is configured with a chip component different from the switch unit 30.
  • the fourth switch 70 is provided in a layer (inner layer 105) on the other main surface 102 side among a plurality of layers constituting the multilayer substrate 100.
  • the layer on the other main surface 102 side of the plurality of layers constituting the multilayer substrate 100 is a layer located on the other main surface 102 side from the center in the thickness direction of the multilayer substrate 100. Accordingly, since the fourth switch 70 is provided on the other main surface 102 side where the input / output terminal 120 is provided, the wiring length of each wiring connecting the fourth switch 70 and the input / output terminal 120 can be shortened, and transmission is performed. Loss can be suppressed.
  • Embodiment 6 will be described with reference to FIG. Note that the circuit configuration of the high-frequency module 15 according to the sixth embodiment is the same as the circuit configuration of the high-frequency module 10 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 15 according to the sixth embodiment.
  • the structure of the high-frequency module 15 according to the sixth embodiment is that the fourth switch 70 and the amplifying unit 50 are provided on the other main surface 102 and are resin-sealed with a resin 110, according to the high-frequency module 14 according to the fifth embodiment.
  • the structure is different.
  • the input / output terminal 120 is, for example, a copper pin or a copper pillar, and is provided on one end side and the other end side of the multilayer substrate 100.
  • the other points are the same as those of the high-frequency module 14 in the fifth embodiment.
  • the fourth switch 70 and the amplification unit 50 are protected by resin sealing with the resin 110, and the reliability of the fourth switch 70 and the amplification unit 50 can be improved.
  • the entire other main surface 102 of the multilayer substrate 100 is covered with the resin 110.
  • only the fourth switch 70 or only the amplification unit 50 may be resin-sealed with a resin such as underfill. Good.
  • the resin 110, the input / output terminal 120, the fourth switch 70, and the amplification unit 50 may be polished. As a result, the height of the high-frequency module 15 can be further reduced.
  • a shield electrode may be formed on the resin 110. Thereby, the penetration
  • Embodiment 7 will be described with reference to FIGS. 8 to 9B.
  • the circuit configuration of the high-frequency module 16 according to the seventh embodiment is the same as the circuit configuration of the high-frequency module 10 according to the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the high-frequency module 16 according to the seventh embodiment.
  • the structure of the high-frequency module 16 according to the seventh embodiment is different from the structure of the high-frequency module 10 according to the first embodiment in that the switch unit 30 and the amplification unit 50 are formed by one semiconductor chip component 130.
  • the other points are the same as those of the high-frequency module 10 in the first embodiment.
  • the semiconductor chip component 130 is provided on the other main surface 102 or the inner layer of the multilayer substrate 100. In the present embodiment, the semiconductor chip component 130 is provided in the inner layer 105.
  • FIG. 9A is a top view showing an example of the semiconductor chip component 130 according to the seventh embodiment.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing an example of the semiconductor chip component 130 according to the seventh embodiment.
  • 9B is a cross-sectional view of the semiconductor chip component 130 taken along the line IXB-IXB in FIG. 9A.
  • the semiconductor chip component 130 has a first region 131 and a second region 132 that are partitioned by a ground 140, and the amplifying unit 50 is provided in the first region 131.
  • the unit 30 is provided in the second region 132.
  • 9A and 9B show circuit components 150 such as a power supply circuit and a logic circuit for controlling the switch unit 30 and the amplifier unit 50.
  • the circuit component 150 is provided in the second region 132 in which the switch unit 30 is provided.
  • the first region 131 and the second region 132 are separated by the ground 140, and a signal leaking from the amplification unit 50 provided in the first region 131 is blocked by the ground 140, and a switch provided in the second region 132. Since it becomes difficult to reach the unit 30, the isolation characteristic between the switch unit 30 and the amplification unit 50 can be improved.
  • the amplifying unit 50 and the matching unit 40 are arranged on the multilayer substrate 100 so that the distance between the amplifying unit 50 and the matching unit 40 is larger than the distance between the amplifying unit 50 and the switch unit 30. Is provided. Specifically, the distance between the amplification unit 50 provided in the semiconductor chip component 130 and the matching unit 40 provided on the one main surface 101 is greater than the distance between the amplification unit 50 and the switch unit 30 in the semiconductor chip component 130. In addition, the semiconductor chip component 130 and the matching portion 40 are provided on the multilayer substrate 100 so as to be larger. Thereby, the isolation characteristic of the amplification part 50 and the matching part 40 can further be improved, and it can suppress that the output of the amplification part 50 returns to the output of the matching part 40, and a signal oscillates.
  • FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of the communication apparatus 1 according to the eighth embodiment.
  • FIG. 10 shows the high-frequency module 10, the antenna elements ANT1 and ANT2, and the RF signal processing circuit (RFIC) 80.
  • the high frequency module 10 and the RFIC 80 constitute the communication device 1.
  • the antenna elements ANT1 and ANT2 may be built in the communication device 1.
  • the high-frequency module 10 is a circuit that transmits a high-frequency signal between the antenna elements ANT1 and ANT2 and the RFIC 80.
  • the RFIC 80 is an RF signal processing circuit that processes high-frequency signals transmitted and received by the antenna elements ANT1 and ANT2. Specifically, the RFIC 80 performs signal processing on the high-frequency signal input from the antenna elements ANT1 and ANT2 via the high-frequency module 10 by down-conversion or the like, and performs baseband signal processing on the reception signal generated by the signal processing. Output to a circuit (not shown).
  • the communication device 1 includes the high-frequency module 10, it is possible to provide the communication device 1 that can improve the isolation characteristics.
  • the communication device 1 includes the high-frequency module 10, but may include any of the high-frequency modules 11 to 16.
  • the switch unit 30 has both the first switch 31 and the third switch 32 as switches connected to the filter unit 20, but the first switch 31 and the third switch 32 are included. You may have only any one of these.
  • the matching unit 40 and the amplification unit 50 may include a matching element and an amplifier for each of the first filters 21a and 21b.
  • the switch unit 30 is provided in the inner layer of the multilayer substrate 100, but may be provided on the one main surface 101.
  • the filter unit 20 may be provided in the inner layer of the multilayer substrate 100.
  • the number of filters configuring the filter unit 20 the number of matching elements configuring the matching unit 40, and the number of amplifiers configuring the amplifying unit 50 illustrated in FIG. Not limited to.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as high-frequency modules and communication devices applicable to multiband systems.

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Abstract

高周波モジュール（１０）は、複数のフィルタを有するフィルタ部（２０）と、フィルタ部（２０）に接続され、複数のフィルタのうち高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有するスイッチ部（３０）と、フィルタ部（２０）を通過する高周波信号を増幅する増幅部（５０）と、フィルタ部（２０）と増幅部（５０）との間に接続され、増幅部（５０）のインピーダンス整合を行う整合部（４０）と、フィルタ部（２０）、スイッチ部（３０）、増幅部（５０）及び整合部（４０）が設けられた多層基板（１００）と、を備え、整合部（４０）は、多層基板（１００）の一方主面（１０１）に設けられ、増幅部（５０）は、多層基板（１００）の他方主面（１０２）又は内層に設けられ、スイッチ部（３０）は、増幅部（５０）が設けられた他方主面（１０２）又は内層とは異なる一方主面（１０１）又は内層に設けられる。

Description

高周波モジュール及び通信装置
　本発明は、高周波モジュール及び通信装置に関する。
　従来、移動体通信機等に搭載される高周波モジュールとして、例えば、整合素子等のチップ部品が基板の一方主面に実装され、複数のスイッチから構成されるスイッチ部及び複数の増幅器から構成される増幅部等が設けられた半導体チップ部品が基板の他方主面に実装されたモジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５７７３０８２号公報
　しかしながら、上記特許文献１では、半導体チップ部品においてスイッチ部及び増幅部が設けられた位置によっては、スイッチ部と増幅部とのアイソレーション特性が劣化してしまうことがある。例えば、スイッチ部からの出力が増幅部に入力されて増幅される場合に、スイッチ部と増幅部とのアイソレーション特性が劣化していることで、増幅部の出力がスイッチ部の出力に戻ってしまい、信号が発振してしまうことがある。
　そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、アイソレーション特性を改善できる高周波モジュール及び通信装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、複数のフィルタを有するフィルタ部と、前記フィルタ部に接続され、前記複数のフィルタのうち高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有するスイッチ部と、前記フィルタ部を通過する高周波信号を増幅する増幅部と、前記フィルタ部と前記増幅部との間に接続され、前記増幅部のインピーダンス整合を行う整合部と、前記フィルタ部、前記スイッチ部、前記増幅部及び前記整合部が設けられた多層基板と、を備え、前記整合部は、前記多層基板の一方主面に設けられ、前記増幅部は、前記多層基板の他方主面又は内層に設けられ、前記スイッチ部は、前記増幅部が設けられた前記他方主面又は内層とは異なる前記一方主面又は内層に設けられる。
　これによれば、スイッチ部と増幅部とがそれぞれ多層基板における別層又は別主面に設けられる分、スイッチ部と増幅部との距離が離れて設けられるため、スイッチ部と増幅部とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、前記スイッチ部の少なくとも一部と前記増幅部の少なくとも一部とは、前記多層基板の平面視において重複していてもよい。
　これによれば、多層基板の平面視形状が小さくなり、高周波モジュールを小型化できる。
　また、前記スイッチ部は、前記フィルタ部と前記整合部との間に接続された第１スイッチを有してもよい。
　これによれば、フィルタ部を通過する複数の経路と整合部に接続される１つの経路とを切り替え可能に接続できる。
　また、前記高周波モジュールは、さらに、前記多層基板において前記スイッチ部とは別体に設けられた第２スイッチを備え、前記フィルタ部は、第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とする複数の第１フィルタと、前記第１周波数帯域群とは異なる周波数帯域群である第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とする複数の第２フィルタとを有し、前記増幅部は、前記複数の第１フィルタを通過する高周波信号を増幅する第１増幅器と、前記複数の第２フィルタを通過する高周波信号を増幅する第２増幅器とを有し、前記整合部は、前記第１スイッチと前記第１増幅器との間に接続された第１整合素子と、前記第２スイッチと前記第２増幅器との間に接続された第２整合素子とを有し、前記第１スイッチは、前記複数の第１フィルタと前記第１整合素子との間に接続され、前記第２スイッチは、前記複数の第２フィルタと前記第２整合素子との間に接続されてもよい。
　これによれば、第１フィルタ、第１スイッチ、第１整合素子及び第１増幅器がこの順序で接続された第１経路を第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号が通過し、第２フィルタ、第２スイッチ、第２整合素子及び第２増幅器がこの順序で接続された第２経路を第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号が通過する。このとき、第１スイッチと第２スイッチとは、別体に設けられているため、第１経路と第２経路とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、前記スイッチ部は、前記整合部が接続された前記フィルタ部における一方入出力端とは異なる他方入出力端に接続される第３スイッチを有してもよい。
　これによれば、例えば、アンテナ素子等に接続される１つの経路とフィルタ部を通過する複数の経路とを切り替え可能に接続できる。
　また、前記高周波モジュールは、さらに、前記多層基板において前記スイッチ部とは別体に設けられた、送信経路と受信経路とを切り替える第４スイッチと、前記他方主面に設けられ、前記第４スイッチに接続された入出力端子と、を備え、前記第４スイッチは、前記多層基板を構成する複数の層のうちの前記他方主面側の層に設けられてもよい。
　これによれば、第４スイッチが、入出力端子が設けられた他方主面側に設けられるため、第４スイッチと入出力端子とを接続する配線の配線長を短くでき、伝送損失を抑制できる。
　また、前記フィルタ部は、前記一方主面に設けられ、前記スイッチ部は、前記多層基板を構成する複数の層のうちの前記一方主面側の層に設けられてもよい。
　これによれば、スイッチ部が、フィルタ部が設けられた一方主面側に設けられるため、スイッチ部とフィルタ部とを接続する配線の配線長を短くでき、伝送損失を抑制できる。
　また、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、複数のフィルタを有するフィルタ部と、前記フィルタ部に接続され、前記複数のフィルタのうち高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有するスイッチ部と、前記フィルタ部を通過する高周波信号を増幅する増幅部と、前記フィルタ部と前記増幅部との間に接続され、前記増幅部のインピーダンス整合を行う整合部と、前記フィルタ部、前記スイッチ部、前記増幅部及び前記整合部が設けられた多層基板と、を備え、前記スイッチ部と前記増幅部とは、グランドで仕切られた第１領域と第２領域とを有する１つの半導体チップ部品で形成され、前記増幅部は、前記第１領域に設けられ、前記スイッチ部は、前記第２領域に設けられ、前記整合部は、前記多層基板の一方主面に設けられ、前記１つの半導体チップ部品は、前記多層基板の他方主面又は内層に設けられる。
　これによれば、スイッチ部と増幅部とがそれぞれグランドで仕切られた領域に設けられるため、スイッチ部と増幅部とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、前記増幅部と前記整合部との距離は、前記増幅部と前記スイッチ部との距離よりも大きくてもよい。
　これによれば、増幅部と整合部とが、増幅部とスイッチ部との距離よりも離れて設けられる（言い換えると、増幅部と整合部との距離が離される）ため、増幅部と整合部とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、本発明の一態様に係る通信装置は、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、前記アンテナ素子と前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する上記の高周波モジュールと、を備える。
　これによれば、アイソレーション特性を改善できる通信装置を提供できる。
　本発明に係る高周波モジュール及び通信装置によれば、アイソレーション特性を改善できる。
図１は、実施の形態１に係る高周波モジュールの一例を示す回路構成図である。 図２は、実施の形態１に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図３は、実施の形態２に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図４は、実施の形態３に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図５は、実施の形態４に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図６は、実施の形態５に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図７は、実施の形態６に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図８は、実施の形態７に係る高周波モジュールの一例を示す断面図である。 図９Ａは、実施の形態７に係る半導体チップ部品の一例を示す上面図である。 図９Ｂは、実施の形態７に係る半導体チップ部品の一例を示す断面図である。 図１０は、実施の形態８に係る通信装置の一例を示す構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について、実施例及び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などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさは、必ずしも厳密ではない。また、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略化する場合がある。
　（実施の形態１）
　［１．高周波モジュールの回路構成］
　図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の一例を示す回路構成図である。図１では、高周波モジュール１０の他に、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２を示している。アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２は、高周波信号を送受信する、例えばＬＴＥ（Ｌｏｎｇ　Ｔｅｒｍ　Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の通信規格に準拠したマルチバンド対応のアンテナである。
　高周波モジュール１０は、例えば、マルチモード／マルチバンド対応の携帯電話のフロントエンド部に配置されるモジュールである。高周波モジュール１０は、例えばＬＴＥ等の通信規格に準拠したマルチバンド対応の携帯電話に内蔵される。
　高周波モジュール１０は、複数のフィルタを有するフィルタ部２０と、フィルタ部２０に接続されたスイッチ部３０と、フィルタ部２０を通過する高周波信号を増幅する増幅部５０と、フィルタ部２０と増幅部５０との間に接続され、増幅部５０のインピーダンス整合を行う整合部４０とを備える。また、高周波モジュール１０は、第４スイッチ７０と、第２スイッチ６０とを備える。なお、詳細は後述するが、高周波モジュール１０は、多層基板１００を備え、第４スイッチ７０、スイッチ部３０、フィルタ部２０、第２スイッチ６０、整合部４０及び増幅部５０は、多層基板１００（図２等参照）に設けられる。
　フィルタ部２０は、弾性表面波（ＳＡＷ：Ｓｕｒｆａｃｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）共振子、バルク弾性波（ＢＡＷ：Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｗａｖｅ）共振子又はＦＢＡＲ（Ｆｉｌｍ　Ｂｕｌｋ　Ａｃｏｕｓｔｉｃ　Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）等により構成された複数のフィルタを有する。フィルタ部２０は、複数のフィルタとして、複数の第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、複数の第２フィルタ２２ａ～２２ｃを有する。なお、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃは、ＬＣ共振回路等により構成されてもよい。第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃは、ＳＡＷ共振子により構成されたＳＡＷフィルタの場合、基板とＩＤＴ（ＩｎｔｅｒＤｉｇｉｔａｌ　Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）電極とを備えている。基板は、少なくとも表面に圧電性を有する基板である。基板は、例えば、表面に圧電薄膜を備え、当該圧電薄膜と音速の異なる膜、および支持基板などの積層体で構成されていてもよい。当該基板は、例えば、高音速支持基板と、高音速支持基板上に形成された圧電薄膜とを含む積層体、高音速支持基板と、高音速支持基板上に形成された低音速膜と、低音速膜上に形成された圧電薄膜とを含む積層体、または、支持基板と、支持基板上に形成された高音速膜と、高音速膜上に形成された低音速膜と、低音速膜上に形成された圧電薄膜とを含む積層体であってもよい。また、基板は、基板全体に圧電性を有していてもよい。ここでは、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃは弾性表面波共振子により構成されているとする。これにより、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃを、少なくとも表面に圧電性を有する基板上に形成されたＩＤＴ電極により構成できるので、急峻度の高い通過特性を有する小型かつ低背のフィルタ部２０を実現できる。
　第１フィルタ２１ａ及び２１ｂは、第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とするフィルタであり、第２フィルタ２２ａ～２２ｃは、第１周波数帯域群とは異なる周波数帯域群である第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とするフィルタである。第１周波数帯域群及び第２周波数帯域群は、例えば、ＬＢ（Ｌｏｗ　Ｂａｎｄ）、ＭＢ（Ｍｉｄｄｌｅ　Ｂａｎｄ）及びＨＢ（Ｈｉｇｈ　Ｂａｎｄ）等のことである。例えば、ＬＢに着目して説明すると、ＬＢに含まれる周波数帯域は、ＬＴＥのＢａｎｄ８、１２、１３、２６等の周波数帯域となる。例えば、第１周波数帯域群がＬＢの場合、第１フィルタ２１ａは、Ｂａｎｄ８、１２、１３、２６等のうちのいずれかを通過帯域とするフィルタであり、第１フィルタ２１ｂは、Ｂａｎｄ８、１２、１３、２６等のうちの他のいずれかを通過帯域とするフィルタである。
　スイッチ部３０は、フィルタ部２０に接続され、複数のフィルタのうちの高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有する。スイッチ部３０は、当該スイッチとして第１スイッチ３１及び第３スイッチ３２を有する。第１スイッチ３１は、フィルタ部２０と整合部４０（後述する第１整合素子４１）との間に接続され、フィルタ部２０を通過する複数の経路（第１フィルタ２１ａ及び２１ｂを通過する経路）のうちの１つと整合部４０に接続される１つの経路とを切り替え可能に接続する。第３スイッチ３２は、整合部４０が接続されたフィルタ部２０における一方入出力端とは異なる他方入出力端に接続される。第３スイッチ３２は、第４スイッチ７０を介してアンテナ素子ＡＮＴ１又はＡＮＴ２等に接続される１つの経路と、フィルタ部２０を通過する複数の経路（第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃを通過する経路）のうちの１つとを切り替え可能に接続する。
　第２スイッチ６０は、フィルタ部２０と整合部４０（後述する第２整合素子４２）との間に接続され、フィルタ部２０を通過する複数の経路（第２フィルタ２２ａ～２２ｃを通過する経路）と整合部４０に接続される１つの経路とを切り替え可能に接続する。
　第４スイッチ７０は、送信経路と受信経路とを切り替えるスイッチであり、高周波モジュール１０の入出力端子（例えば後述する図６に示す入出力端子１２０）に接続される。本実施の形態では、高周波モジュール１０を通過する経路を受信経路としている。当該入出力端子は、例えば、アンテナ素子ＡＮＴ１、ＡＮＴ２及び送信（Ｔｘ）経路等に接続される。例えば、アンテナ素子ＡＮＴ１は送信及び受信共用のアンテナであり、アンテナ素子ＡＮＴ２は受信用のアンテナである。第４スイッチ７０により、受信経路（高周波モジュール１０）がアンテナ素子ＡＮＴ１又はアンテナ素子ＡＮＴ２に接続されたり、送信経路がアンテナ素子ＡＮＴ１に接続されたりする。
　増幅部５０は、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂを通過する高周波信号を増幅する第１増幅器５１と、第２フィルタ２２ａ～２２ｃを通過する高周波信号を増幅する第２増幅器５２とを有する。つまり、第１増幅器５１は第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号を増幅し、第２増幅器５２は第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号を増幅する。本実施の形態では、第１増幅器５１及び第２増幅器５２は、高周波受信信号を増幅するローノイズアンプである。なお、第１増幅器５１及び第２増幅器５２は、ローノイズアンプに限らず、例えば、高周波送信信号を増幅するパワーアンプであってもよい。
　整合部４０は、第１スイッチ３１と第１増幅器５１との間に接続された第１整合素子４１と、第２スイッチ６０と第２増幅器５２との間に接続された第２整合素子４２とを有する。第１整合素子４１は第１スイッチ３１と第１増幅器５１とのインピーダンス整合を行い、第２整合素子４２は第２スイッチ６０と第２増幅器５２とのインピーダンス整合を行う。第１整合素子４１及び第２整合素子４２は、例えば、インダクタ又はキャパシタ等の電子部品であってもよく、また、配線等により形成されてもよい。
　なお、高周波モジュール１０が備える制御部（図示せず）又はＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）によって、第１スイッチ３１、第２スイッチ６０、第３スイッチ３２及び第４スイッチ７０のそれぞれの接続が切り替えられる。第１スイッチ３１、第２スイッチ６０、第３スイッチ３２及び第４スイッチ７０は、例えば、ＧａＡｓもしくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）からなるＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）スイッチ、又は、ダイオードスイッチである。
　なお、本実施の形態では、高周波モジュール１０は、第２スイッチ６０及び第４スイッチ７０を備えていなくてもよい。高周波モジュール１０が第２スイッチ６０を備えていない場合、フィルタ部２０は第２フィルタ２２ａ～２２ｃを有していなくてもよく、整合部４０は第２整合素子４２を有していなくてもよく、増幅部５０は第２増幅器５２を有していなくてもよい。
　［２．高周波モジュールの構造］
　次に、高周波モジュール１０の構造について図２を用いて説明する。
　図２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の一例を示す断面図である。なお、図２では、第２スイッチ６０及び第４スイッチ７０の図示を省略している。
　高周波モジュール１０は、多層基板１００を備え、スイッチ部３０、フィルタ部２０、整合部４０及び増幅部５０は、多層基板１００に設けられる。多層基板１００は、例えばプリント基板又はＬＴＣＣ（Ｌｏｗ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏ－ｆｉｒｅｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板等である。多層基板１００は、一方主面１０１及び他方主面１０２を有し、一方主面１０１側から他方主面１０２側に向けて内層１０３～１０５により構成されている。つまり、多層基板１００を構成する複数の層のうち一方主面１０１側の層は例えば内層１０３であり、他方主面１０２側の層は例えば内層１０５である。なお、多層基板１００を構成する層数は、内層１０３～１０５の３層に限らず２層又は４層以上であってもよい。
　整合部４０は、多層基板１００の一方主面１０１に設けられる。整合部４０は、電子部品として多層基板１００の一方主面１０１に実装されてもよいし、配線として一方主面１０１に形成されてもよい。フィルタ部２０は、例えば、一方主面１０１に設けられる。多層基板１００の一方主面１０１に設けられたフィルタ部２０及び整合部４０は、樹脂１１０（エポキシ樹脂等）により樹脂封止される。フィルタ部２０及び整合部４０は、樹脂１１０によって樹脂封止されることで保護され、フィルタ部２０及び整合部４０の信頼性を向上させることができる。なお、図２では、多層基板１００の一方主面１０１全体が樹脂１１０で覆われているが、例えば、アンダーフィル等の樹脂によりフィルタ部２０のみ又は整合部４０のみが樹脂封止されてもよい。さらに、樹脂１１０上にシールド電極が形成されてもよい。これにより、高周波モジュール１０への外部ノイズの侵入を抑制したり、高周波モジュール１０から放射されるノイズの拡散を抑制したりできる。
　増幅部５０は、多層基板１００の他方主面１０２又は内層に設けられる。本実施の形態では、増幅部５０は、内層１０５に設けられる。増幅部５０は、例えば、チップ部品で構成される。
　スイッチ部３０は、増幅部５０が設けられた他方主面１０２又は内層とは異なる一方主面１０１又は内層に設けられる。増幅部５０が他方主面１０２に設けられる場合、スイッチ部３０は、一方主面１０１又は多層基板１００の内層のいずれかに設けられる。増幅部５０が内層に設けられる場合、スイッチ部３０は、一方主面１０１又は増幅部５０が設けられた層とは別層に設けられる。本実施の形態では、スイッチ部３０は、増幅部５０が設けられた内層１０５とは異なる層である内層１０４に設けられる。スイッチ部３０は、例えば、チップ部品で構成される。
　このように、本実施の形態では、スイッチ部３０と増幅部５０とはそれぞれ、異なるチップ部品で構成され、多層基板１００における別層に設けられる。
　また、本実施の形態では、図２に示されるように、増幅部５０と整合部４０との距離ｔ１が、増幅部５０とスイッチ部３０との距離ｔ２よりも大きくなるように増幅部５０と整合部４０とが多層基板１００に設けられている。具体的には、整合部４０は、多層基板１００における一方主面１０１に設けられ、増幅部５０は、スイッチ部３０が設けられた内層１０４よりも、他方主面１０２側の層（内層１０５）に設けられている。理由は、図１に示されるように、整合部４０がスイッチ部３０よりも、増幅部５０側に接続されており、スイッチ部３０と比べて増幅部５０から整合部４０への信号の帰還量が多くなり得るためである。
　［３．効果等］
　以上説明したように、実施の形態１に係る高周波モジュール１０では、スイッチ部３０と増幅部５０とがそれぞれ多層基板１００における別層又は別主面に設けられる分、スイッチ部３０と増幅部５０との距離が離れて設けられるため、スイッチ部３０と増幅部５０とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、整合部４０が多層基板１００における一方主面１０１に設けられ、増幅部５０が多層基板１００における内層又は他方主面１０２に設けられる分、増幅部５０と整合部４０との距離が離れて設けられるため、増幅部５０と整合部４０とのアイソレーション特性をさらに改善でき、増幅部５０の出力が整合部４０の出力に戻って信号が発振してしまうことを抑制できる。
　（実施の形態２）
　実施の形態２について図３を用いて説明する。なお、実施の形態２に係る高周波モジュール１１の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図３は、実施の形態２に係る高周波モジュール１１の一例を示す断面図である。なお、図３では、第２スイッチ６０及び第４スイッチ７０の図示を省略している。実施の形態２に係る高周波モジュール１１の構造は、スイッチ部３０の少なくとも一部と増幅部５０の少なくとも一部とが、多層基板１００の平面視において重複している点が、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の構造と異なる。その他の点は、実施の形態１における高周波モジュール１０と同じである。なお、スイッチ部３０の平面視形状が増幅部５０の平面視形状よりも大きい場合に、多層基板１００の平面視において増幅部５０がスイッチ部３０に完全に重複していてもよい。また、スイッチ部３０の平面視形状が増幅部５０の平面視形状よりも小さい場合に、多層基板１００の平面視においてスイッチ部３０が増幅部５０に完全に重複していてもよい。
　本実施の形態の構成によれば、多層基板１００の平面視形状が小さくなり、高周波モジュール１１を小型化できる。
　なお、内層１０４と内層１０５との間には、グランド層が設けられていることが好ましい。これにより、増幅部５０から漏れる信号がグランド層によって遮断されスイッチ部３０に到達しにくくなるため、スイッチ部３０と増幅部５０とのアイソレーション特性を改善できる。
　（実施の形態３）
　実施の形態３について図４を用いて説明する。なお、実施の形態３に係る高周波モジュール１２の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図４は、実施の形態３に係る高周波モジュール１２の一例を示す断面図である。なお、図４では、第２スイッチ６０及び第４スイッチ７０の図示を省略している。実施の形態３に係る高周波モジュール１２の構造は、スイッチ部３０が多層基板１００を構成する複数の層のうちの一方主面１０１側の層（例えば内層１０３）に設けられる点が、実施の形態２に係る高周波モジュール１１の構造と異なる。その他の点は、実施の形態２における高周波モジュール１１と同じである。なお、多層基板１００を構成する複数の層のうちの一方主面１０１側の層とは、多層基板１００の厚み方向における中央よりも一方主面１０１側にある層のことである。
　本実施の形態の構成によれば、スイッチ部３０が、フィルタ部２０が設けられた一方主面１０１側に設けられるため、スイッチ部３０（第１スイッチ３１及び第３スイッチ３２）とフィルタ部２０（第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、並びに、第２フィルタ２２ａ～２２ｃ）とを接続する各配線の配線長を短くでき、伝送損失を抑制できる。
　（実施の形態４）
　実施の形態４について図５を用いて説明する。なお、実施の形態４に係る高周波モジュール１３の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図５は、実施の形態４に係る高周波モジュール１３の一例を示す断面図である。なお、図５は、第４スイッチ７０の図示を省略している。実施の形態４に係る高周波モジュール１３の構造は、第２スイッチ６０が多層基板１００においてスイッチ部３０とは別体に設けられている点が、実施の形態３に係る高周波モジュール１２の構造と異なる。その他の点は、実施の形態３における高周波モジュール１２と同じである。例えば、第２スイッチ６０は、スイッチ部３０とは異なるチップ部品で構成される。
　図１に示すように、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ、第１スイッチ３１、第１整合素子４１並びに第１増幅器５１がこの順序で接続された第１経路を第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号が通過し、第２フィルタ２２ａ～２２ｃ、第２スイッチ６０、第２整合素子４２及び第２増幅器５２がこの順序で接続された第２経路を第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域の高周波信号が通過する。このとき、第１スイッチ３１（スイッチ部３０）と第２スイッチ６０とは、別体に設けられているため、第１経路と第２経路とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、本実施の形態では、第２スイッチ６０が多層基板１００を構成する複数の層のうちの一方主面１０１側の層（例えば内層１０３）に設けられる。これにより、第２スイッチ６０が、フィルタ部２０が設けられた一方主面１０１側に設けられるため、第２スイッチ６０とフィルタ部２０（第２フィルタ２２ａ～２２ｃ）とを接続する各配線の配線長を短くでき、伝送損失を抑制できる。
　（実施の形態５）
　実施の形態５について図６を用いて説明する。なお、実施の形態５に係る高周波モジュール１４の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図６は、実施の形態５に係る高周波モジュール１４の一例を示す断面図である。実施の形態５に係る高周波モジュール１４の構造は、第４スイッチ７０が多層基板１００においてスイッチ部３０とは別体に設けられ、第４スイッチ７０に接続された入出力端子１２０（例えば、めっき若しくは銅ペースト等の電極又ははんだ等）が他方主面１０２に設けられている点が、実施の形態４に係る高周波モジュール１３の構造と異なる。その他の点は、実施の形態４における高周波モジュール１３と同じである。例えば、第４スイッチ７０は、スイッチ部３０とは異なるチップ部品で構成される。第４スイッチ７０は、多層基板１００を構成する複数の層のうちの他方主面１０２側の層（内層１０５）に設けられる。なお、多層基板１００を構成する複数の層のうちの他方主面１０２側の層とは、多層基板１００の厚み方向における中央よりも他方主面１０２側にある層のことである。これにより、第４スイッチ７０が、入出力端子１２０が設けられた他方主面１０２側に設けられるため、第４スイッチ７０と入出力端子１２０とを接続する各配線の配線長を短くでき、伝送損失を抑制できる。
　（実施の形態６）
　実施の形態６について図７を用いて説明する。なお、実施の形態６に係る高周波モジュール１５の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図７は、実施の形態６に係る高周波モジュール１５の一例を示す断面図である。実施の形態６に係る高周波モジュール１５の構造は、第４スイッチ７０及び増幅部５０が他方主面１０２に設けられ、樹脂１１０により樹脂封止されている点が実施の形態５に係る高周波モジュール１４の構造と異なる。また、入出力端子１２０は、本実施の形態では、例えば、銅ピン又は銅ピラー等であり、多層基板１００の一端側と他端側とに設けられる。その他の点は、実施の形態５における高周波モジュール１４と同じである。第４スイッチ７０及び増幅部５０は、樹脂１１０によって樹脂封止されることで保護され、第４スイッチ７０及び増幅部５０の信頼性を向上させることができる。なお、図７では、多層基板１００の他方主面１０２全体が樹脂１１０で覆われているが、例えば、アンダーフィル等の樹脂により第４スイッチ７０のみ又は増幅部５０のみが樹脂封止されてもよい。樹脂封止後、樹脂１１０、入出力端子１２０、第４スイッチ７０及び増幅部５０を研磨してもよい。これによって、高周波モジュール１５の更なる低背化が可能となる。さらに、樹脂１１０上にシールド電極が形成されてもよい。これにより、高周波モジュール１５への外部ノイズの侵入を抑制したり、高周波モジュール１５から放射されるノイズの拡散を抑制したりできる。
　（実施の形態７）
　実施の形態７について図８～図９Ｂを用いて説明する。なお、実施の形態７に係る高周波モジュール１６の回路構成は、実施の形態１に係る高周波モジュール１０の回路構成と同じであるため説明は省略する。
　図８は、実施の形態７に係る高周波モジュール１６の一例を示す断面図である。実施の形態７に係る高周波モジュール１６の構造は、スイッチ部３０と増幅部５０とが１つの半導体チップ部品１３０で形成されている点が実施の形態１に係る高周波モジュール１０の構造と異なる。その他の点は、実施の形態１における高周波モジュール１０と同じである。半導体チップ部品１３０は、多層基板１００の他方主面１０２又は内層に設けられる。本実施の形態では、半導体チップ部品１３０は、内層１０５に設けられる。
　図９Ａは、実施の形態７に係る半導体チップ部品１３０の一例を示す上面図である。図９Ｂは、実施の形態７に係る半導体チップ部品１３０の一例を示す断面図である。なお、図９Ｂは、図９Ａにおける半導体チップ部品１３０のＩＸＢ－ＩＸＢ断面図である。
　図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、半導体チップ部品１３０は、グランド１４０で仕切られた第１領域１３１と第２領域１３２とを有し、増幅部５０は第１領域１３１に設けられ、スイッチ部３０は第２領域１３２に設けられる。なお、図９Ａ及び図９Ｂには、スイッチ部３０及び増幅部５０の制御等のための電源回路及びロジック回路等の回路部品１５０を示している。回路部品１５０は、例えば、スイッチ部３０が設けられた第２領域１３２に設けられる。
　第１領域１３１と第２領域１３２とは、グランド１４０によって仕切られており、第１領域１３１に設けられた増幅部５０から漏れる信号がグランド１４０に遮断され、第２領域１３２に設けられたスイッチ部３０に到達しにくくなるため、スイッチ部３０と増幅部５０とのアイソレーション特性を改善できる。
　また、本実施の形態においても、増幅部５０と整合部４０との距離が、増幅部５０とスイッチ部３０との距離よりも大きくなるように増幅部５０と整合部４０とが多層基板１００に設けられている。具体的には、半導体チップ部品１３０に設けられた増幅部５０と、一方主面１０１に設けられた整合部４０との距離が、半導体チップ部品１３０における増幅部５０とスイッチ部３０との距離よりも大きくなるように半導体チップ部品１３０と整合部４０とが多層基板１００に設けられている。これにより、増幅部５０と整合部４０とのアイソレーション特性をさらに改善でき、増幅部５０の出力が整合部４０の出力に戻って信号が発振してしまうことを抑制できる。
　（実施の形態８）
　実施の形態８について図１０を用いて説明する。上記実施の形態で説明した高周波モジュールは、通信装置に適用できる。
　図１０は、実施の形態８に係る通信装置１の一例を示す構成図である。図１０には、高周波モジュール１０と、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２と、ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）８０とが示されている。高周波モジュール１０及びＲＦＩＣ８０は、通信装置１を構成している。なお、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２は、通信装置１に内蔵されていてもかまわない。
　高周波モジュール１０は、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２とＲＦＩＣ８０との間で高周波信号を伝達する回路である。ＲＦＩＣ８０は、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路である。具体的には、ＲＦＩＣ８０は、アンテナ素子ＡＮＴ１及びＡＮＴ２から高周波モジュール１０を介して入力された高周波信号を、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ベースバンド信号処理回路（図示せず）へ出力する。
　通信装置１は、高周波モジュール１０を備えるため、アイソレーション特性を改善できる通信装置１を提供できる。
　なお、通信装置１は、高周波モジュール１０を備えたが、高周波モジュール１１～１６のいずれを備えてもよい。
　（その他の実施の形態）
　以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュール及び通信装置について、上記実施の形態を挙げて説明したが、本発明は、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も本発明に含まれる。
　例えば、上記実施の形態では、スイッチ部３０は、フィルタ部２０に接続されるスイッチとして、第１スイッチ３１及び第３スイッチ３２の両方を有していたが、第１スイッチ３１及び第３スイッチ３２のいずれか一方のみを有していてもよい。スイッチ部３０が第１スイッチ３１を有していない場合には、整合部４０及び増幅部５０は、第１フィルタ２１ａ及び２１ｂ毎に整合素子及び増幅器を有していてもよい。
　また、例えば、上記実施の形態では、スイッチ部３０は、多層基板１００の内層に設けられたが、一方主面１０１に設けられてもよい。
　また、例えば、実施の形態１及び２では、フィルタ部２０は、多層基板１００の内層に設けられてもよい。
　また、例えば、図１に示した、フィルタ部２０を構成するフィルタの数、整合部４０を構成する整合素子の数、及び、増幅部５０を構成する増幅器の数は一例であり、これらの数に限らない。
　本発明は、マルチバンドシステムに適用できる高周波モジュール及び通信装置として、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
　１　通信装置
　１０～１６　高周波モジュール
　２０　フィルタ部
　２１ａ、２１ｂ　第１フィルタ
　２２ａ～２２ｃ　第２フィルタ
　３０　スイッチ部
　３１　第１スイッチ
　３２　第３スイッチ
　４０　整合部
　４１　第１整合素子
　４２　第２整合素子
　５０　増幅部
　５１　第１増幅器
　５２　第２増幅器
　６０　第２スイッチ
　７０　第４スイッチ
　８０　ＲＦ信号処理回路（ＲＦＩＣ）
　１００　多層基板
　１０１　一方主面
　１０２　他方主面
　１０３～１０５　内層
　１１０　樹脂
　１２０　入出力端子
　１３０　半導体チップ部品
　１３１　第１領域
　１３２　第２領域
　１４０　グランド
　１５０　回路部品
　ＡＮＴ１、ＡＮＴ２　アンテナ素子

Claims (10)

  1. 　複数のフィルタを有するフィルタ部と、
    　前記フィルタ部に接続され、前記複数のフィルタのうち高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有するスイッチ部と、
    　前記フィルタ部を通過する高周波信号を増幅する増幅部と、
    　前記フィルタ部と前記増幅部との間に接続され、前記増幅部のインピーダンス整合を行う整合部と、
    　前記フィルタ部、前記スイッチ部、前記増幅部及び前記整合部が設けられた多層基板と、を備え、
    　前記整合部は、前記多層基板の一方主面に設けられ、
    　前記増幅部は、前記多層基板の他方主面又は内層に設けられ、
    　前記スイッチ部は、前記増幅部が設けられた前記他方主面又は内層とは異なる前記一方主面又は内層に設けられる、
    　高周波モジュール。
  2. 　前記スイッチ部の少なくとも一部と前記増幅部の少なくとも一部とは、前記多層基板の平面視において重複している、
    　請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 　前記スイッチ部は、前記フィルタ部と前記整合部との間に接続された第１スイッチを有する、
    　請求項１又は２に記載の高周波モジュール。
  4. 　前記高周波モジュールは、さらに、前記多層基板において前記スイッチ部とは別体に設けられた第２スイッチを備え、
    　前記フィルタ部は、第１周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とする複数の第１フィルタと、前記第１周波数帯域群とは異なる周波数帯域群である第２周波数帯域群に含まれる周波数帯域を通過帯域とする複数の第２フィルタとを有し、
    　前記増幅部は、前記複数の第１フィルタを通過する高周波信号を増幅する第１増幅器と、前記複数の第２フィルタを通過する高周波信号を増幅する第２増幅器とを有し、
    　前記整合部は、前記第１スイッチと前記第１増幅器との間に接続された第１整合素子と、前記第２スイッチと前記第２増幅器との間に接続された第２整合素子とを有し、
    　前記第１スイッチは、前記複数の第１フィルタと前記第１整合素子との間に接続され、
    　前記第２スイッチは、前記複数の第２フィルタと前記第２整合素子との間に接続される、
    　請求項３に記載の高周波モジュール。
  5. 　前記スイッチ部は、前記整合部が接続された前記フィルタ部における一方入出力端とは異なる他方入出力端に接続される第３スイッチを有する、
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  6. 　前記高周波モジュールは、さらに、
    　　前記多層基板において前記スイッチ部とは別体に設けられた、送信経路と受信経路とを切り替える第４スイッチと、
    　　前記他方主面に設けられ、前記第４スイッチに接続された入出力端子と、を備え、
    　前記第４スイッチは、前記多層基板を構成する複数の層のうちの前記他方主面側の層に設けられる、
    　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. 　前記フィルタ部は、前記一方主面に設けられ、
    　前記スイッチ部は、前記多層基板を構成する複数の層のうちの前記一方主面側の層に設けられる、
    　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. 　複数のフィルタを有するフィルタ部と、
    　前記フィルタ部に接続され、前記複数のフィルタのうち高周波信号を通過させるフィルタを切り替えるスイッチを有するスイッチ部と、
    　前記フィルタ部を通過する高周波信号を増幅する増幅部と、
    　前記フィルタ部と前記増幅部との間に接続され、前記増幅部のインピーダンス整合を行う整合部と、
    　前記フィルタ部、前記スイッチ部、前記増幅部及び前記整合部が設けられた多層基板と、を備え、
    　前記スイッチ部と前記増幅部とは、グランドで仕切られた第１領域と第２領域とを有する１つの半導体チップ部品で形成され、
    　前記増幅部は、前記第１領域に設けられ、
    　前記スイッチ部は、前記第２領域に設けられ、
    　前記整合部は、前記多層基板の一方主面に設けられ、
    　前記１つの半導体チップ部品は、前記多層基板の他方主面又は内層に設けられる、
    　高周波モジュール。
  9. 　前記増幅部と前記整合部との距離は、前記増幅部と前記スイッチ部との距離よりも大きい、
    　請求項１～８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  10. 　アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するＲＦ信号処理回路と、
    　前記アンテナ素子と前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項１～９のいずれか１項に記載の高周波モジュールと、を備える、
    　通信装置。
PCT/JP2018/007822 2017-03-15 2018-03-01 高周波モジュール及び通信装置 WO2018168500A1 (ja)

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