CN102684730B - 高频模块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供高频模块，该高频模块即使在模块完成后也能检查出高频IC是否按照设计那样的特性来进行动作。高频模块(10)由层叠体和开关元件(11)进行一体成形而形成，其中层叠体具有形成有电极图案的多个介质层，开关元件(11)具有输出对开关元件(11)施加的负电压的测试端子PT，且安装在层叠体表面上。在层叠体的背面上设置有外部连接用的测试外部端子PTest，该测试外部端子PTest向外部输出信号。层叠体具有将测试端子PT和测试外部端子Ptest进行电连接的电压传输路径。
Description
技术领域
本发明涉及高频模块，该高频模块用于例如便携式电话机等信息通信设备。
背景技术
以往，已设计出各种利用一个天线来收发利用不同频带的多个高频信号的高频模块。这种高频模块一般包括：在高频信号之间进行切换或对各高频信号的收发进行切换等的开关模块；发送侧的功率放大器模块；以及接收侧的SAW(表面声波：Surface Acoustic Wave)滤波器模块等。而且，形成最终对各模块整体进行封装的一体型的模块。
例如，专利文献1所记载的高频模块包括由具有规定电极图案的层叠体所构成的模块基板，在该模块基板的主面上安装SAW滤波器等来形成。
此外，开关模块装载有高频集成电路(以下，称作高频IC：IntegratedCircuit)，一般而言，该高频IC大多具有PLL(锁相环：Phase Locked Loop)电路等(例如，参照专利文献2)。而且，PLL电路大多使用电荷泵电路作为电源电路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国专利特开2006-319512号公报
专利文献2：日本国专利特开2006-33108号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，将专利文献2中记载的装载有电荷泵电路的高频IC作为如专利文献1所记载的一体型的高频模块的情况下，进行模块化的结果有可能会发生高频IC进行误动作或不进行动作等问题。
此外，如专利文献1所记载那样进行模块化的情况下，已知采用如下方式：所安装的高频IC具有与基板的电极相连接的连接端子，且将高频IC(集成电路：Integrated Circuit)装载到基板上并进行树脂模压。在该情况下，即使在模块化之前进行特性组合的调节，但由于在模块化工序中产生的静电等的因素，高频IC的特性也发生变化，其结果存在高频模块的特性偏离于设计标准之外的问题。
此外，作为高频IC的特性变化因素之一，已知有：高频IC的电源电路部发生故障，不能向规定的功能电路施加必要的电压。例如，在执行对多个端口之间的连接进行切换的开关动作的高频IC中，如果其电源电路部发生故障，则会发生如下问题：将不希望的端口彼此之间相连接，或开关动作本身不能进行动作。
此时，由于模块化后不能分别确认高频IC的特性，因此难以辨别高频模块的特性偏离于设计标准之外的原因是由高频IC的特性变化所造成，还是由模块基板部的信号路径的断路等缺陷所造成。因此，一旦高频模块的特性发生了缺陷，则为了确定该缺陷的原因、改善高频模块的特性，就需要大量时间和精力。
因此，本发明的目的在于提供一种高频模块，该高频模块即使在模块完成后，也能检查出模块中所产生的缺陷是否为高频IC的电源电路部。
发明内容
本发明所涉及的高频模块包括：层叠体，该层叠体具有形成有电极图案的多个介质层；以及高频集成电路，该高频集成电路具备输出用于本身进行动作的电压的电源电路部，且安装在所述层叠体的表面上，所述高频集成电路具有测试端子，该测试端子与所述电源电路部相连接，且对所述电源电路部的电压进行检查，所述层叠体具有外部端子，该外部端子设置在背面上，且向外部输出信号，所述测试端子与所述外部端子经由用所述电极图案所构成的电压传输路径相连接。
在该结构中，对安装到高频模块的层叠体上的高频集成电路设置测试端子，在层叠体上形成其传输路径，从而不用分解高频模块，就能检测出来自高频集成电路的输出电压的波形。由此，可容易检测出高频集成电路是否正常进行动作，或在高频模块中发生误动作等时，可容易从检测结果确定是高频集成电路的电源电路部中存在缺陷还是模块基板中存在缺陷。
优选本发明所涉及的高频模块还包括电容器，该电容器的一端与所述电压传输路径相连接，另一端接地。
在该结构中，表示具备作为旁路电容器的电容器的具体例子。通过设置电容器，从高频集成电路来看测试电极侧时，使测试电极侧成为高频开路状态，并且能减小高频噪声对高频集成电路的影响。
优选本发明所涉及的高频模块还包括电感器，该电感器串联连接在所述电压传输路径上。
在该结构中，示出为了减小高频噪声对高频集成电路的影响而具备了电感器的具体例子。通过设置电感器，从高频集成电路来看测试电极侧时，使测试电极侧成为高频开路状态。
在本发明所涉及的高频模块中，所述高频集成电路包括：至少一个共用端子和多个独立端子，且所述高频集成电路是对连接所述共用端子和独立端子的路径进行切换的开关元件，所述层叠体具有多个通信信号路径，该通信信号路径经由形成在成为所述层叠体本身的表面的最上层上的电极，将所述通信信号输出端子与形成在成为所述层叠体本身的背面的最下层的电极进行电连接，且该通信信号路径形成为在层叠方向上与所述电压传输路径不重合。
在该结构中，通过使电压传输路径和通信信号路径在层叠体的层叠方向上不重合，能抑制沿层叠方向的电压传输路径和通信信号路径之间的耦合(电磁场耦合或静电耦合等)，能减少流过电压传输路径的电流对通信信号路径产生影响，从而减少高频模块发生误动作。
在本发明所涉及的高频模块中，所述高频集成电路包括至少一个共用端子和多个独立端子，所述高频集成电路是对连接所述共用端子和独立端子的路径进行切换的开关元件，所述层叠体具有形成有接地电极的介质层以及多个通信信号路径，该通信信号路径经由形成在成为所述层叠体本身的表面的最上层上的电极，将所述通信信号输出端子与形成在成为所述层叠体本身的背面的最下层的电极进行电连接，该通信信号路径的至少一部分形成为在层叠方向上和所述电压传输路径夹着所述接地电极。
在该结构中，即使电压传输路径和通信信号路径在层叠体的层叠方向上重合，也能通过将接地电极介于其间来抑制耦合，能减少流过电压传输路径的电流对通信信号路径产生影响，从而减少高频模块发生误动作。
发明效果
根据本发明，即使在模块化后，也能确认高频集成电路是否如设计那样进行动作。此外，当高频模块发生误动作的情况下，能容易确定其原因在于高频集成电路的电源电路部还是在于模块基板。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的高频模块的电路结构的框图。
图2是表示检测出的电压波形的示意图。
图3是用于说明实施方式所涉及的高频模块的结构的图。
图4是高频模块的层叠图。
图5是层叠体的一部分层的放大俯视图。
图6是表示设置有电感器的情况下的高频模块10的电路结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所涉及的高频模块的优选实施方式进行说明。
以下进行说明的实施方式中，对进行收发GSM(全球移动通信系统：Global System for Mobile Communications)850通信信号、GSM 900通信信号、GSM 1800通信信号、GSM 1900通信信号、以及进行收发W-CDMA(宽带码分多址：Wideband Code Division Multiple Access)通信系统等的通信信号的高频模块进行说明。
但是，通信信号的数量不限于上述例子。此外，尽管在下文中表示了包括2种通信信号的收发电路的例子，然而只要根据通信信号的数量来设定这些通信信号的收发电路即可。
图1是表示本实施方式所涉及的高频模块的电路结构的框图。
高频模块10包括开关元件(高频集成电路)11。开关元件11包括用于与地进行连接的接地用端子PGND。接地用端子GPND与高频模块10的外部连接用接地端口电极PMGND相连接。
开关元件11包括驱动电压施加用端子PICVdd。驱动电压施加用端子PICVdd与高频模块10的外部连接用电源系统端口电极PMVdd相连接。通过从驱动电压施加用端子PICVdd施加电压来驱动开关元件11。
开关元件11包括多个控制电压施加用端子PICVc1、PICVc2、PICVc3、PICVc4。此外，开关元件11包括：单个共用端子PIC0和8个独立端子PIC11～PIC18。
控制电压施加用端子PICVc1、PICVc2、PICVc3、PICVc4分别与高频模块10的外部连接用电源系统端口电极PMVc1、PMVc2、PMVc3、PMVc4相连接。开关元件11利用对多个控制电压施加用端子PICVc1、PICVc2、PICVc3、PICVc4分别施加的控制电压Vc1、Vc2、Vc3、Vc4的组合(例如，对控制电压Vc1、Vc2、Vc3、Vc4分别施加正电压、负电压、负电压、负电压等)，将共用端子PIC0和8个独立端子PIC11～PIC18的任一个相连接。
共用端子PIC0经由兼用作ESD(静电放电：ElectrostaticDischarge)电路的天线侧匹配电路12与高频模块10的天线连接用外部端子PMan相连接。天线连接用外部端子PMan与外部的天线100相连接。
天线侧匹配电路12包括串联连接在高频模块10的天线连接用外部端子PMan与共用端子PIC0之间的电感器L2。电感器L2的天线连接用外部端子PMan侧的端部经由电容器C1接地。电感器L2的共用端子PIC0侧的端部经由主要起到ESD元件作用的电感器L1接地。
独立端子PIC11经由发送侧滤波器13A与高频模块10的独立外部端子PMtL相连接。独立外部端子PMtL是从外部输入GSM 850或GSM 900的发送信号的端子。
发送侧滤波器13A包括串联连接在独立端子PIC11和独立外部端子PMtL之间的电感器GLt1、GLt2。从独立端子PIC11侧按照电感器GLt1、电感器GLt2的顺序来连接电感器GLt1、GLt2。电感器GLt1的独立端子PIC11侧的端部经由电容器GCu1接地。电感器GLt1、GLt2的连接点经由电容器GCu2接地。电感器GLt2的独立外部端子PMtL侧的端部经由电容器GCu3接地。
电感器GLt1与电容器GCc1并联连接。通过使该并联谐振电路的元件值成为规定值，能实现如下特性：使得从独立外部端子PMtL输入的发送信号、即GSM 850或GSM 900的发送信号的二次谐波大大衰减。
电感器GLt2与电容器GCc2并联连接。通过使该并联谐振电路的元件值成为规定值，能实现如下特性：使得从独立外部端子PMtL输入的发送信号、即GSM 850或GSM 900的发送信号的三次谐波大大衰减。
即，通过使得构成发送侧滤波器13A的各电感器和电容器的元件值成为规定值，能实现如下滤波器：将GSM 850或GSM 900的发送信号的使用频带作为通带，将GSM 850或GSM 900的发送信号的高频带作为衰减带。
独立端子PIC12经由发送侧滤波器13B与高频模块10的独立外部端子PMtH相连接。独立外部端子PMtH是从外部输入GSM 1800或GSM 1900的发送信号的端子。
发送侧滤波器13B包括串联连接在独立端子PIC12和独立外部端子PMtH之间的电感器DLt1、DLt2。从独立端子PIC12侧按照电感器DLt1、电感器DLt2的顺序来连接电感器DLt1、DLt2。电感器DLt1、DLt2的连接点经由电容器DCu1接地。电感器DLt2的独立外部端子PMtH侧的端部经由电容器DCu2接地。
电感器DLt1与电容器DCc1并联连接。通过使该并联谐振电路的元件值成为规定值，能实现如下特性：使得从独立外部端子PMtH输入的发送信号、即GSM 1800或GSM 1900的发送信号的二次谐波大大衰减。通过使电感器DLt2的元件值成为规定值，能实现如下特性：使得从独立外部端子PMtH输入的发送信号、即GSM 1800或GSM 1900的发送信号的三次谐波大大衰减。
此外，通过使得构成发送侧滤波器13B的各电感器和电容器的元件值成为规定值，能实现如下滤波器：将GSM 1800或GSM 1900的发送信号的使用频带作为通带，将GSM 1800或GSM 1900的发送信号的包含二次谐波和三次谐波的高频带作为衰减带。
独立端子PIC13与SAW双工器DUPL的SAW滤波器SAW1L的不平衡端子相连接。SAW滤波器SAW1L是将GSM 850的接收信号的频带作为通带的滤波器，具有平衡-不平衡转换功能。SAW滤波器SAW1L的平衡端子与高频模块10的独立外部端子PMrL1相连接。独立外部端子PMrL1是输出GSM 850的接收信号的端子。
独立端子PIC14与SAW双工器DUPL的SAW滤波器SAW2L的不平衡端子相连接。在连接了独立端子PIC14和SAW滤波器SAW2L的传输线路与接地电位之间，连接有匹配用电感器L3。SAW滤波器SAW2L是将GSM 900的接收信号的频带作为通带的滤波器，具有平衡-不平衡转换功能。SAW滤波器SAW2L的平衡端子与高频模块10的独立外部端子PMrL2相连接。独立外部端子PMrL2是输出GSM 900的接收信号的端子。
独立端子PIC15与SAW双工器DUPH的SAW滤波器SAW1H的不平衡端子相连接。在连接了独立端子PIC15和SAW滤波器SAW1H的传输线路与接地电位之间，连接有匹配用电感器L4。SAW滤波器SAW1H是将GSM 1800的接收信号的频带作为通带的滤波器，具有平衡-不平衡转换功能。SAW滤波器SAW1H的平衡端子与高频模块10的独立外部端子PMrH1相连接。独立外部端子PMrH1是输出GSM 1800的接收信号的端子。
独立端子PIC16与SAW双工器DUPH的SAW滤波器SAW2H的不平衡端子相连接。在连接了独立端子PIC16和SAW滤波器SAW2H的传输线路与接地电位之间，连接有匹配用电感器L5。SAW滤波器SAW2H是将GSM 1900的接收信号的频带作为通带的滤波器，具有平衡-不平衡转换功能。SAW滤波器SAW2H的平衡端子与高频模块10的独立外部端子PMrH2相连接。独立外部端子PMrH2是输出GSM 1900的接收信号的端子。
独立端子PIC17与高频模块10的独立外部端子PMu1相连接。独立外部端子PMu1是用于输入输出第一W-CDMA通信信号的端子。独立端子PIC18与高频模块10的独立外部端子PMu2相连接。独立外部端子PMu2是用于输入输出第二W-CDMA通信信号的端子。
测试端子PT与高频模块10的外部连接用测试外部端子PTest相连接。测试端子PT与开关元件11的电源电路(例如，未图示的电荷泵电路的输出)相连接，是用于输出电源电路的输出电压的端子。当确认高频模块10的动作是否正常时、或调查进行误动作的原因时，测试外部端子PTest与未图示的电压测定器相连接。
通过利用电压测定器检测来自高频模块10的测试端子PTest的输出电压，能够检测出开关元件11的电源电路部的电压波形。图2是表示检测出的电压波形的示意图。图2(a)和图2(b)分别表示正常的电压波形和异常的电压波形。此外，图2的纵轴表示对开关元件11的供给电压，横轴表示电压供给的经历时间。
当开关元件11正常的情况下，如图2(a)所示，正电压和负电压的电位差与经历时间无关而大致恒定，与此相反，当开关元件11异常的情况下，如图2(b)中作为不稳定区域所表示，电压会暂时剧增。因此，可根据电压波形的检测结果，确认高频模块10的动作是否正常，尤其还能确定高频模块10的误动作的原因在于开关元件11的电源电路、还是另有其它原因。
例如，高频模块10发生误动作的情况下，当检测波形正常时，检查员能掌握开关元件11的电源电路部正正常进行动作。
在测试端子PT和测试外部端子PTest的传输路径与接地电位之间，连接有作为保护元件的电容器Ct。电容器Ct起到作为除去包含高频分量的噪声的旁路电容器的作用。电容器Ct以低损耗向所连接的电压测定器传输来自测试端子PT的输出信号，阻止通信信号等高频信号或高频噪声被送往电压测定器。
此外，电容器Ct是防止来自外部的高频噪声经由测试外部端子PTest送往开关元件11的元件。
这样，通过对高频模块10设置电容器Ct，能减少高频噪声对开关元件11和电压测定器产生的影响。
另外，尽管将电容器Ct作为旁路电容器安装在层叠体900上，然而也可不使用安装型的电容器，而利用形成在层叠体900的2个层上的电极、以及被该2个层夹着的介质层来实现电容器Ct。
图3是对本实施方式所涉及的高频模块10的结构进行说明的图。图3(A)表示外观立体图，图3(B)表示顶面安装图。图4是高频模块10的层叠图。
高频模块10包括层叠体900。在层叠体900的顶面上，安装有SAW双工器DUPL、DUPH、以及开关元件11。此外，在层叠体900的顶面上，安装有电容器Ct。
层叠体900层叠有规定数量的介质层，利用形成在介质层上的内层电极图案，来实现高频模块10中的除上述安装型的各电路元件之外的部分。此外，尽管本实施方式中未图示详细的配置图案，但在层叠体900的底面上，按规定排列分别形成有上述外部连接用端口电极。
如图4所示，层叠体900层叠有14层的介质层，各介质层上形成有用于构成高频模块10的规定电极图案，并且形成有在各层之间进行连接的通孔电极。在图4的各层中用圆形图标来表示通孔电极。另外，在以下，将成为层叠体900的顶面的最上层作为第一层PL1，越往下层侧数值越大，将最下层作为第十四层PL14，这样来进行说明。
在作为最上层的第一层PL1的顶面、即层叠体900的顶面上，形成有用于安装SAW双工器DUPL、DUPH、开关元件11和电容器Ct的元件安装用电极。
在第二层PL2和第三层PL3上，形成有走线图案电极。在第三层PL3上，形成有将开关元件11的测试端子PT和电容器Ct相连接的走线图案电极。在第四层PL4的几乎整个面上，形成有内层接地电极GND。
电容器Ct的一端子与第三层PL3的图案电极相连接，另一端子与第四层PL4的接地电极GND相连接。
在第五层PL5上，形成有电容器GCu1、GCu3的一相对电极。这些电容器GCu1、GCu3的另一相对电极是第四层PL4的接地电极GND。
在第六层PL6上，形成有分别构成电感器GLt1、GLt2、DLt1、DLt2、L2、L4、L5的线状电极图案。
在第七层PL7和第八层PL8上，也形成有分别构成电感器GLt1、GLt2、DLt1、DLt2、L2、L4、L5的线状电极图案。
在第九层PL9上，形成有分别构成电感器GLt1、GLt2、L2、L4、L5的线状电极图案。
在第十层PL10和第十一层PL11上，形成有电容器GCc1、GCc2、DCc1的一相对电极。
在第十二层PL12上，形成有电容器GCu2、DCc1、DCu2、Ct、C1的一相对电极。另外，电容器GCu2的一相对电极也起到作为电容器GCc1、GCc2的另一相对电极的作用。
在第十三层PL13的几乎整个面上，形成有内层接地电极GND。该接地电极GND也起到作为电容器GCu2、DCc1、DCu2、C1的另一相对电极的作用。
在作为最下层的第十四层PL14的底面、即层叠体900的底面上，排列形成有：构成独立外部端子PMtL至独立外部端子PMu2的电极、构成测试外部端子PTest的电极、构成天线连接用外部端子PMan的电极、以及外部连接用接地电极。排列形成这些电极，以便与上述各层的电极图案一起来实现图1所示的电路。
在这种结构中，通过如下所示的具体结构来实现利用内层电极图案的开关元件11的测试端子PT、以及电容器Ct5。图5是层叠体900的一部分层的放大俯视图。
如图5所示，开关元件11的测试端子PT从第一层PL1的通孔电极经由第三层PL3的通孔电极，与形成在第十二层PL12上的电极相连接。进一步地，从第十二层PL12与第十四层PL14的构成测试外部端子PTest的电极相连接。
电容器Ct的一电极与形成在第三层PL3上的线状电极图案相连接。该线状电极图案与开关元件11的测试端子PT相连接。此外，电容器Ct的另一电极经由各层的通孔电极，与第四层PL4的接地电极GND相连接。
由此，开关元件11的测试端子PT构成为：与高频模块10的测试外部端子PTest相连接，并且经由电容器Ct接地。
另外，形成在第二层PL2上的线状电极图案包含从开关元件11直接引出的电极图案。这些电极图案与开关元件11相接近。因此，优选第三层PL3的电极图案形成为不与这些电极图案相重合。由此，能防止不需要的信号经由第三层PL3的电极图案而影响第二层PL2的电极图案，其结果能防止开关元件11进行误动作。
尤其是，由于第六层PL6～第八层PL8的电感器GLt1、GLt2、DLt1、DLt2中流过大功率发送信号，因此优选第三层PL3的电极图案形成为不与第六层PL6～第八层PL8的电极图案相重合。在重合的情况下，则在它们之间设置GND(接地)。通过采用这种结构，能防止大功率信号经由第三层PL3的电极图案绕回至开关元件11，防止开关元件11进行误动作。
如上所述，本实施方式所涉及的高频模块10的结构为：对装载到高频模块10的开关元件11设置输出施加了的负电压的测试端子PT，将测试端子PT与测试外部端子PTest相连接。
由此，能经由测试外部端子PTest来检测出施加到开关元件11的负电压的波形，从而在高频模块形成后不分解高频模块10就能确定高频模块10的误动作原因。例如，当从外部测试端子PTest检测出的电压波形异常的情况下，能确定高频模块误动作的原因在于开关元件11。另一方面，当从外部测试端子PTest检测出的电压波形正常的情况下，能确定高频模块误动作的原因在于开关元件以外的结构(例如，模块基板内的电极图案的断路等)。由此，由于能容易确定成为缺陷起因的结构，因此容易改善缺陷。
此外，通过设置电容器Ct作为旁路电容器，能减少高频噪声从外部测试端子Ptest绕回，减少对开关元件11的影响。
另外，还可代替电容器Ct，在开关元件11的测试端子PT和高频模块10的测试外部端子PTest之间设置电感器，减少高频噪声产生的影响。
图6是表示设置有电感器的情况下的高频模块10的电路结构的框图。在开关元件11的测试端子PT和高频模块10的测试外部端子PTest之间，串联连接电感器Lt。在该情况下，利用电感器Lt来进行阻止，以使例如从电容器Ct发生的高频噪声不绕回至开关元件11。此外，与利用电容器Ct的情况相比，由于不经由GND，因此不存在来自GND的信号绕回。
可对以上所说明的高频模块10和开关元件11的具体结构等进行适当的设计变更，在上述实施方式中所记载的作用和效果仅仅是列举了根据本发明所产生的最优选的作用和效果，本发明的作用和效果不限于上述实施方式所记载的作用和效果。
标号说明
10-高频模块
11-开关元件
PT-测试端子
PTest-测试外部端子
Ct-电容器
Lt-电感器
Claims (4)
1.一种高频模块，其特征在于，包括：
层叠体，该层叠体具有形成有电极图案的多个介质层；以及
高频集成电路，该高频集成电路具备输出用于本身进行动作的电压的电源电路部，且安装在所述层叠体的表面上，
所述高频集成电路具有测试端子、至少一个共用端子、和多个独立端子，所述测试端子与所述电源电路部相连接，且对所述电源电路部的电压进行检查，
所述高频集成电路是对连接所述共用端子和独立端子的路径进行切换的开关元件，
所述层叠体具有外部端子，该外部端子设置在背面上，且向外部输出信号，
所述测试端子与所述外部端子经由用所述电极图案所构成的电压传输路径相连接，
所述层叠体具有多个通信信号路径，该通信信号路径经由形成在成为所述层叠体本身的表面的最上层上的电极，将作为所述多个独立端子的一部分的通信信号输出端子、与形成在成为所述层叠体本身的背面的最下层的电极进行电连接，且将流过有发送信号的该通信信号路径形成为在层叠方向上不与所述电压传输路径相重合。
2.如权利要求1所述的高频模块，其特征在于，还包括电容器，该电容器的一端与所述电压传输路径相连接，另一端接地。
3.如权利要求1所述的高频模块，其特征在于，还包括电感器，该电感器串联连接在所述电压传输路径上。
4.如权利要求1至3的任一项所述的高频模块，其特征在于，所述层叠体具有形成有接地电极的介质层，
该通信信号路径的至少一部分形成为在层叠方向上和所述电压传输路径夹着所述接地电极。
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