CN102460985B - 高频开关模块 - Google Patents

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Abstract

提供一种高频开关模块，其改善高频特性的劣化、尤其是通电时的高次谐波失真特性。高频开关模块(201)通过在多层基板(101)的上表面上装载高频开关(100)和SAW滤波器(F1～F4)来构成。低通滤波器(LPF1、LPF2)形成在多层基板(101)的内部。高频开关(100)的端子形成在上述半导体基板的下表面上。高频开关(100)包含高频电路用接地端子(Gnd0)和控制电路用接地端子(Gnd4)，在多层基板(101)内部具备与连接到高频电路用接地端子(Gnd0)的上表面连接电极相导通的接地电极，且以与接地电极绝缘的状态来配置与连接到控制电路用接地端子(Gnd4)的上表面连接电极相导通的布线电极。

Description

高频开关模块
技术领域
本发明涉及利用高频开关的模块，尤其涉及由具备输入输出共用端子的高频开关和由装载该高频开关的基板来构成的高频开关模块。
背景技术
在专利文献1中公开了便携式电话用的高频开关模块。
图1是在专利文献1中所记载的高频开关模块的立体图。在该高频开关模块1中，在多层基板5上不仅装载FET开关电路，还装载声表面滤波器(SAW滤波器)50、55、60、电容器C1、C2、C3、以及电感器L1。上述FET开关电路包括：发送信号端子、接收信号端子、以及天线端子。此外，还包括控制信号端子，该控制信号端子用于选择性地将天线端子和规定信号端子相连接。在专利文献1中记载了如下内容：为了防止发送信号或接收信号的一部分经由与控制信号端子相连接的控制信号用线路泄漏至控制端子、而在通带中的插入损耗特性劣化，从而用接地电极将控制用电路隔离开，由此来提高控制信号用线路与收发电路的隔离性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2008-271420号公报
发明内容
本发明要解决的问题
在专利文献1中，在多层基板内具备多个接地电极，将它们通过通孔相连接。FET开关不仅需要收发信号用线路以及与收发信号用线路相对应的接地用线路，还需要用于施加用来切换开关的控制信号的接地用线路。
如专利文献1那样在多个接地电极之间配置控制信号用线路，则虽然控制信号用线路与收发线路之间的直接干扰会降低，然而如果收发信号用接地电极和控制信号用接地电极是公共电极，则由于来自发送端子等的高输出功率信号经由其公共接地电极泄漏至逻辑电路部，逻辑电路不能正常动作，因此存在开关的高次谐波失真特性等高频特性劣化的问题。
因此，本发明的目的在于提供高频开关模块，这种高频开关模块改善高频特性的劣化、尤其是高次谐波失真特性。
用于解决问题的方法
为了解决上述问题，本发明采用如下结构。
(1)一种高频开关模块，包括：高频开关，该高频开关具备高频端子、控制端子、电源端子、以及接地端子，且使所述多个高频端子中的规定高频端子之间进行选择性导通；以及
矩形板状多层基板，该矩形板状多层基板是将绝缘体和电极交替层叠而成，
与所述高频开关的各端子相连接的上表面连接电极配置在所述多层基板的上表面上，与安装目标的电路基板上的电极相连接的下表面连接端子配置在所述多层基板的下表面上，将所述上表面连接电极和所述下表面连接端子之间进行导通的布线电极形成在所述多层基板内，所述高频开关模块的特征在于，
所述接地端子包括高频电路用接地端子和控制电路用接地端子，
在所述多层基板内部具备与连接到所述高频电路用接地端子的上表面连接电极相导通的接地电极，
与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的所述布线电极以与所述接地电极绝缘的状态来配置。
通过该结构，能对高频开关的控制电路接地路径与高频信号接地路径之间的干扰进行抑制，防止高频信号经由接地路径泄漏至高频开关，或者防止在高频开关的控制电路(逻辑电路部)中发生的噪声泄漏至高频信号的传送路径。
(2)所述布线电极中的、与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的布线电极(通孔)配置在俯视时不被所述接地电极所包围的位置。
通过该结构，能抑制在高频开关的控制电路用接地路径与多层基板内的接地电极之间产生不必要的电容，还能防止所述高频信号和噪声的泄漏。
(3)所述布线电极中的、与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的布线电极配置在与所述控制电路用接地端子相连接的上表面连接电极的正下方。
通过该结构，由于控制电路用接地端子与多层基板的下表面连接端子(控制电路用下表面接地端子)直接(不经由不必要的布线)连接，因此能防止高频开关的控制电路接地路径与传送收发信号的线路之间的干扰。
(4)所述下表面连接端子配置在与所述控制电路用接地端子相连接的上表面连接电极的正下方的、俯视时与所述上表面连接电极重合的位置。
通过该结构，由于控制电路用接地端子通过短的路径直接与多层基板的下表面连接端子(控制电路用下表面接地端子)相连接，因此能防止高频开关的控制电路接地路径与传送收发信号的线路之间的干扰。
(5)所述接地电极配置在俯视时与所述下表面连接端子中的、与所述控制电路用接地端子相导通的下表面连接端子不重合的位置。
通过该结构，能抑制在控制电路用接地电极和多层基板的下表面连接端子(控制电路用下表面接地端子)之间产生不必要的电容，还能防止所述高频信号和噪声的泄漏。
(6)所述高频端子包含发送信号输入端子，所述发送信号输入端子与低通滤波器相连接，所述低通滤波器由所述多层基板内的电极来构成，所述低通滤波器配置在所述多层基板内的形成于层叠方向上的相互不同的位置的所述接地电极之间。
通过该结构，能防止发送信号从所述低通滤波器泄漏，能降低高频开关的控制电路与发送电路之间的干扰。
发明的效果
利用本发明，能防止发送信号等高输出功率信号经由高频侧接地电极泄漏至高频开关的控制电路(逻辑电路部)。此外，能防止在高频开关的控制电路(逻辑电路部)中发生的噪声泄漏至高频信号的传送路径。通过这样，能构成改善了高频特性的劣化、尤其是高次谐波失真特性的高频开关模块。
附图说明
图1是在专利文献1中所记载的高频开关模块的立体图。
图2是第1实施方式所涉及的高频开关模块的电路图。
图3是第1实施方式所涉及的高频开关模块的俯视图。
图4是表示图2所示的高频开关100与多层基板101之间的连接关系的截面图。
图5是表示图3、图4所示的多层基板101的各层结构的图。
图6是图5后续的图，是表示多层基板101的各层结构的图。
图7是表示第2实施方式所涉及的高频开关模块的图。
具体实施方式
第1实施方式
参照图2～图6，对第1实施方式所涉及的高频开关模块进行说明。
图2是第1实施方式所涉及的高频开关模块201的电路图。该高频开关模块201包括：高频开关100；与该高频开关100相连接的低通滤波器LPF 1、LPF 2；SAW滤波器F1、F2、F3、F4；以及匹配电路L1、L2、L3、L4。
所述高频开关100包括：多个高频端子Tx1、Tx2、Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、U1、U2、U3；天线端子Ant；控制端子Vc1、Vc2、Vc3、Vc4；以及电源端子Vdd；和接地端子Gnd0～Gnd4。
所述高频端子中，端子Tx1为GSM 850/900的发送信号输入端子，Tx2为GSM 1800/1900的发送信号输入端子。此外，Rx1为GSM 850的接收信号输出端子，Rx2为GSM 900的接收信号输出端子，Rx3为GSM 1800的接收信号输出端子，Rx4为GSM 1900的接收信号输出端子。而且，U1为UMTS 1(例如800MHz频带的UMTS 800)的输入输出端子，U2为UMTS2(例如850MHz频带的UMTS 850)的输入输出端子，U3为UMTS 3(例如2100MHz频带的UMTS 2100)的输入输出端子。
此外，所述天线端子Ant与天线ANT相连接。
所述控制端子Vc1～Vc4输入控制电压信号VC1～VC4，并选择性将多个高频端子中的任意高频端子与天线端子Ant相导通。即，高频开关100为SP9T(单刀9掷：Single pole-9throw)开关，例如在输出GSM 850/900的发送信号的情况下，将天线端子Ant与Tx1相导通。
图3是第1实施方式所涉及的高频开关模块的俯视图。该高频开关模块201通过在多层基板101的上表面上装载高频开关100和SAW滤波器F1～F4来构成。图2所示的低通滤波器LPF1、LPF2由多层基板101内部的布线电极和/或装载到上表面的元器件来构成。多层基板101是将绝缘体(介电陶瓷)和布线电极交替层叠的陶瓷多层基板。高频开关100构成在矩形板状的半导体基板上。高频开关100的上述多个高频端子、控制端子、电源端子、以及接地端子形成在上述半导体基板的一个主面(下表面)上。另外，多层基板101还可由液晶聚合物等树脂来形成。
在多层基板101的上表面上，形成与高频开关100的各种端子相连接的上表面电极。此外，如图3中的虚线所示，在多层基板101的下表面上形成下表面连接端子，该下表面连接端子用来与作为高频开关模块201的安装目标的电路基板的电极相连接。
图4是表示图2所示的高频开关100与多层基板101之间的连接关系的截面图。但是，为了避免图面复杂化，省略了表示截面部分的阴影。
如图4所示，在多层基板101内部形成有布线电极E401～E414、E001～E004、E006～E013、接地电极G01、G02等。对于多层基板101内部的其它布线电极则省略图示。
形成在多层基板101的上表面上的上表面连接电极中的与控制电路用接地端子Gnd4相连接的控制电路用上表面连接电极Gnd4P、与多层基板101的下表面连接端子中的控制电路用下表面接地端子GND4经由上述布线电极E401～E414相连接。
另一方面，形成在多层基板101的上表面上的上表面连接电极中的与高频电路用接地端子Gnd0相连接的高频电路用上表面连接电极Gnd0P、与多层基板101的下表面连接端子中的高频电路用下表面接地端子GND0经由上述布线电极E001～E004、E006～E013相连接。此外，上述高频电路用上表面连接电极Gnd0P经由上述布线电极E001～E004、E006～E013与多层基板101内部的接地电极G01、G02相连接。如下所述，在这两个接地电极G01、G02之间配置低通滤波器LPF1、LPF2。
另外，本实施方式所涉及的高频开关100中的各端子由Au凸点或焊料凸点来形成，高频开关100通过将其电路形成面朝向多层基板101的上表面侧来面朝下地进行安装。
图5、图6是表示多层基板101的各层的结构的图。图5和图6是连续的。图5中的(A)为多层基板101的最上层，图6中的(H)为最下层。任何图都是从各层的下表面向上表面方向看过去的仰视图。因而，图5(A)的图成为观察装载在多层基板的上表面上的高频开关100、SAW滤波器F1～F4的下表面的图。
各层中的小圆圈图案是通孔，其它图案是在表面方向上延伸的线路、电感器形成用电极、以及电容器形成用电极。图5、图6中的标号与图2中所示的电路元件的标号相一致。由这些布线电极构成图2所示的低通滤波器LPF1、LPF2。
在图5中，如果着眼于高频开关100的控制电路用接地端子Gnd4，则利用E401→E402→E403→E404→E405→E406→E407→E408→E409→E410→E411→E412→E413→E414的路径经由布线电极(通孔)最终与控制电路用下表面接地端子GND4相导通。
另一方面，如果着眼于高频开关100的高频电路用接地端子Gnd0，则利用E001→E002→E003→E004→G01→E006→E007→E008→E009→E010→E011→E012→E013→G02的路径经由布线电极和接地电极最终与高频电路用下表面接地端子GND0相导通。
在多层基板101内部的接地电极G01、G02之间，由多个布线电极来形成电感器和电容器，且由这些电感器和电容器来构成图2所示的低通滤波器LPF1、LPF2。
通过这样，由于保持将高频开关100的控制电路用接地端子Gnd4和高频电路用接地端子Gnd0相分隔开的状态不变，使其分别与多层基板101的控制电路用下表面接地端子GND4和高频电路用下表面接地端子GND0相连接，因此能防止在发送电路等中发生的发送信号经由接地路径泄漏到高频开关的控制电路(逻辑电路部)。
此外，由于通过将与连接到控制电路用接地端子Gnd4的上表面连接电极相导通的布线电极E401～E414配置在与连接到控制电路用接地端子Gnd4的控制电路用上表面接地电极Gnd4P的正下方，并且通过将控制电路用下表面接地端子GND4配置在连接到控制电路用接地端子Gnd4的控制电路用上表面连接电极Gnd4P的正下方，使控制电路用接地端子Gnd4不经由不必要的布线与控制电路用下表面接地端子GND4相连接，因此能防止高频开关的控制电路的接地路径与传送收发信号的线路之间的干扰。
此外，由于将与高频开关100的发送信号输入端子Tx1、Tx2相连接的低通滤波器LPF1、LPF2配置在多层基板101内部的两个接地电极G01、G02之间，因此能防止发送信号从低通滤波器LPF1、LPF2泄漏，能降低高频开关的控制电路与发送电路之间的干扰。
第2实施方式
图7是表示第2实施方式所涉及的高频开关模块的图。图7中特别示出多层基板的各层中的3个层的结构。与第1实施方式的图5、图6所示的多层基板不同之处在于接地电极G01、G02的形状。其他结构与第1实施方式相同。
在第2实施方式中，布线电极(通孔)E405、E414等配置在当俯视时不被接地电极G01、G02包围的位置。布线电极E405、E414与连接到控制电路用接地端子Gnd4的控制电路用上表面连接电极Gnd4P相导通。换言之，将接地电极G01、G02形成为接地电极G01、G02的形成区域在俯视时不包围布线电极(通孔)E405、E414等的形成位置，其中布线电极(通孔)E405、E414等与控制电路用上表面连接电极Gnd4P相导通。
此外，上述接地电极G01、G02配置在当俯视时不与上述控制电路用下表面接地端子GND4相重合的位置。
通过该结构，能抑制在控制电路用接地电极和多层基板内的接地电极之间、以及控制电路用接地电极和控制电路用下表面接地端子之间产生不必要的电容，还能防止高频信号和噪声的泄漏。
另外，上述控制电路用下表面接地端子和上述高频电路用下表面接地端子还可沿上述多层基板的相互不同的一边来配置。由此，能减小在控制电路用下表面接地端子和高频电路用下表面接地端子之间产生的电容，还能防止上述高频信号和噪声的泄漏。
此外，还可将控制端子用接地端子GND4设置在远离UMTS端子、发送信号输入端子、天线端子等施加功率的端子的位置(不相邻的位置)。由此，能进一步降低泄漏至高频开关内的控制电路的高频信号。
标号说明
ANT…天线
Ant…天线端子
E401～E414、E001～E004、E006～E013…布线电极
F1、F2、F3、F4…SAW滤波器
G01、G02…接地电极
Gnd0～Gnd4…接地端子
GND0…高频电路用下表面接地端子
Gnd0…高频电路用接地端子
Gnd0P…高频电路用上表面连接电极
GND4…控制电路用下表面接地端子
Gnd4…控制电路用接地端子
Gnd4P…控制电路用上表面连接电极
L1、L2、L3、L4…匹配电路
LPF1、LPF2…低通滤波器
Tx1、Tx2…发送信号输入端子
100…高频开关
101…多层基板
201…高频开关模块

Claims (6)

1.一种高频开关模块，包括：
高频开关，该高频开关具备多个高频端子、控制端子、电源端子、以及接地端子，且使所述多个高频端子中的规定高频端子之间进行选择性导通；以及
矩形板状的多层基板，该矩形板状的多层基板是将绝缘体和电极交替层叠而成，
与所述高频开关的各端子相连接的上表面连接电极配置在所述多层基板的上表面上，与安装目标的电路基板上的电极相连接的下表面连接端子配置在所述多层基板的下表面上，将所述上表面连接电极和所述下表面连接端子之间进行导通的布线电极形成在所述多层基板内，所述高频开关模块的特征在于，
所述接地端子包含高频电路用接地端子和控制电路用接地端子，
在所述多层基板内部具备与连接到所述高频电路用接地端子的上表面连接电极相导通的接地电极，
与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的所述布线电极以与所述接地电极绝缘的状态来配置。
2.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，所述布线电极中的、与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的布线电极配置在俯视时不被所述接地电极所包围的位置。
3.如权利要求1或2所述的高频开关模块，其特征在于，所述布线电极中的、与连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极相导通的布线电极配置在连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极的正下方。
4.如权利要求3所述的高频开关模块，其特征在于，所述下表面连接端子配置在连接到所述控制电路用接地端子的上表面连接电极的正下方的、俯视时与所述上表面连接电极重合的位置。
5.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，所述接地电极配置在俯视时与所述下表面连接端子中的、与所述控制电路用接地端子相导通的下表面连接端子不重合的位置。
6.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，所述接地电极形成在所述多层基板内的相互不同的多个层中，
所述高频端子包含发送信号输入端子，由所述多层基板内的电极构成的低通滤波器与所述发送信号输入端子相连接，所述低通滤波器配置在所述多层基板内的形成于相互不同的层中的所述接地电极之间。
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