CN103635021A - 高频电路模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种安装密度高的高频电路模块。高频电路模块(100)具有：进行高频信号的发送处理及接收处理的RFIC(160)；放大来自该RFIC(160)的发送信号的功率放大器IC(155)；和将从功率放大器IC(155)向天线输出的发送信号与从天线向RFIC(160)输入的接收信号分离的双工器(110、120)，RFIC(160)及功率放大器IC(155)的某一方或双方埋设在电路基板(200)内，并且，双工器(110、120)配置在RFIC(160)与功率放大器IC(155)之间。

Description

高频电路模块
技术领域
本发明涉及在电路基板上安装有高频IC、功率放大器IC、双工器(duplexer)的高频电路模块，尤其涉及各部件的配置构造。
背景技术
近年来，以所谓的称作智能手机的多功能移动电话为代表，实现了移动电话的多功能化及小型化。在这样的移动电话中，高频电路模块搭载在母板(mother board)上，该高频电路模块在电路基板上安装有收发高频信号所需要的各种部件(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的高频电路模块在电路基板上搭载有：进行高频信号的发送处理及接收处理的高频IC、将发送信号功率放大的功率放大器IC、发送滤波器、接收滤波器、高频开关等。功率放大器IC的输出信号按顺序经由发送用匹配(matching)电路、发送滤波器、高频开关而从天线发送。另一方面，来自天线的接收信号按顺序经由高频开关、接收滤波器、接收用匹配电路而输入到高频IC。在此，从高频IC至高频开关为止发送信号所通过的信号线和从高频开关至高频IC为止接收信号所通过的信号线以相互不交叉且不接近的方式形成在电路基板上。另外，在专利文献2中记载有如下多模式高频电路：通过在处理W-CDMA的RF发送信号的电路系统与处理W-CDMA的RF接收信号的接收电路的最短距离之间配置与W-CDMA的工作无关的电路即GSM方式的电路系统，能够减少W-CDMA的发送电路与接收电路的信号干涉。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-198051号公报
专利文献2：日本特开2006-340257号公报
发明内容
但是，在现有技术中，应对于近年来的更小型化、更高密度化的要求而存在极限。在专利文献1所记载的结构中，由于功率放大器IC紧邻高频IC配置，所以伴随着小型化、高密度化而导致接收信号用的信号线通过功率放大器IC附近。由此，存在功率放大器IC所产生的噪声或泄漏信号混入高频IC的接收电路的问题。在专利文献2所记载的结构中，当确认作为第1通信方式的W-CDMA的信息块时，虽然与功率放大器IC相当的W-PA-IC121远离高频IC310，但由于双工器100远离高频IC310，所以存在如下问题：在通过了双工器100的接收信号中，功率放大器IC所产生的噪声或泄漏信号等混入高频IC的接收电路。
本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的在于提供一种安装密度高的高频电路模块。
为了实现上述目的，本申请发明的高频电路模块的特征在于，具有：绝缘体层和导体层交替层叠而成的电路基板；安装于电路基板、进行高频信号的发送处理及接收处理的高频IC；安装于电路基板、放大来自高频IC的发送信号的功率放大器IC；和将从功率放大器IC向天线输出的发送信号与从天线向高频IC输入的接收信号分离的双工器，高频IC及功率放大器IC的某一方或双方埋设在电路基板内，并且，当从上表面透视观察电路基板时双工器配置在高频IC与功率放大器IC之间。
根据本发明，用于从双工器向高频IC输入接收信号的信号线不位于功率放大器IC附近。另外，能够缩短用于从双工器向高频IC输入接收信号的信号线的长度。由此，容易防止噪声向高频IC的接收电路的混入并容易实现小型化、高密度化。此外，从高频IC输出的发送信号通过双工器附近而输入到功率放大器IC。但是，由于该发送信号为功率放大前的信号，所以对双工器和其他电路等的影响极小。另一方面，由于功率放大器IC和双工器接近，所以能够缩短对功率放大后的发送信号进行传输的信号线的长度。也就是说，将通过功率放大器IC而放大的信号传输到双工器的信号线能够比对从高频IC输出的放大前的信号进行传输的信号线短。由此，能够减小功率损失和辐射噪声。此外，双工器可以安装在电路基板上也可以埋设在电路基板内。
作为本发明的优选方式的一例，能够列举具有以下特征的例子：在电路基板底面上形成有接地电极，功率放大器IC埋设在电路基板内，功率放大器IC的散热用电极经由过孔导体与电路基板底面的接地电极连接。根据本发明，由于能够缩小功率放大器IC的散热用电极与形成于电路基板底面的接地电极之间的距离，所以提高了散热效率。
另外，作为本发明的优选方式的一例，能够列举具有以下特征的例子：上述电路基板包含作为导体层的芯层，该芯层与其他导体层相比厚度大且发挥接地功能，上述高频IC及功率放大器IC的某一方或双方配置在形成于上述芯层的贯穿孔或凹部内。根据本发明，通过芯层提高了高频IC及功率放大器IC的密封性及散热性。
发明效果
如上所述，根据本发明，用于从双工器向高频IC输入接收信号的信号线不位于功率放大器IC附近。另外，能够缩短用于从双工器向高频IC输入接收信号的信号线的长度。由此，容易防止噪声向高频IC的接收电路的混入并容易实现小型化、高密度化。
附图说明
图1是高频电路模块的概略电路图。
图2是第1实施方式的高频电路模块的俯视图。
图3是第1实施方式的高频电路模块的仰视图。
图4是第1实施方式的高频电路模块的剖视图。
图5是第1实施方式的其他例子的高频电路模块的俯视图。
图6是第2实施方式的高频电路模块的俯视图。
图7是第2实施方式的高频电路模块的仰视图。
图8是第2实施方式的高频电路模块的剖视图。
附图标记说明
10...天线，100、300...高频电路模块，101...高频开关，110、120...双工器，112、122...发送滤波器，114、124...接收滤波器，155...功率放大器IC，160...RFIC，200、400...电路基板，201、401...接合区，205、405...端子电极，206、406...接地电极，210、410...芯层，211、411...贯穿孔，225、226、235...接地导体层，243、244、442、443...过孔导体
具体实施方式
(第1实施方式)
参照附图说明本发明的第1实施方式的高频电路模块。图1示出高频电路模块的概略电路图。此外，在本实施方式中，为了简化说明，仅主要说明与本发明的要旨相关的结构。
本实施方式的高频电路模块100使用于与两个频带对应的移动电话。如图1所示，高频电路模块100具有：高频开关101、第1～第2双工器110、120、发送用的高频功率放大器151、152、和RFIC(RadioFrequency Integrated Circuit：射频集成电路)160。此外，在实际的电路结构中，按频带具有匹配电路和发送信号用的带通滤波器等，但为了简化说明，在本实施方式中将其省略。
高频开关101用于切换第1～第2双工器110、120与一个外部天线10的连接。
各双工器110、120分别具有发送滤波器112、122和接收滤波器114、124。作为发送滤波器112、122及接收滤波器114、124，能够使用表面弹性波(SAW：Surface Acoustic Wave)滤波器和体弹性波(BAW：Bulk Acoustic Wave)滤波器等各种滤波器。在本实施方式中，使用SAW滤波器。发送滤波器112、122经由高频功率放大器151、152与RFIC160的发送端口连接。接收滤波器114、124与RFIC160的接收端口连接。高频功率放大器151和152封装在一个功率放大器IC155中。RFIC160进行高频信号的调制解调处理和多路复用处理等发送处理及接收处理。
接下来，参照图2至图4说明高频电路模块100的构造。图2是高频电路模块的俯视图，图3是高频电路模块的仰视图，图4是图2中的A线箭头方向剖视图。
如图2所示，高频电路模块100在电路基板200的上表面安装有RFIC160、第1双工器110、功率放大器IC155、和高频开关101。第1双工器110的第1发送滤波器112和第1接收滤波器114收纳在表面安装用的一个封装中。另一方面，第2双工器120埋设在电路基板200内。在此，第2双工器120的构成要素(发送滤波器、接收滤波器等)分别呈单独埋设在电路基板200内的形态。即，第2双工器120与第1双工器110不同，不为收纳于封装的形态。
电路基板200为将绝缘体层和导体层交替层叠而成的多层基板。如图4所示，电路基板200具有：导电性良好且比较厚的金属制的作为导体层的芯层210；在该芯层210的一个主面(上表面)上形成的多个绝缘体层221及导体层222；和在芯层210的另一主面(下表面)上形成的多个绝缘体层231及导体层232。绝缘体层221、231及导体层222、232通过积层法而形成在芯层210的两个主面上。在此，位于芯层210与电路基板200的一个主面(上表面)之间的导体层222中的两层、以及位于芯层210与电路基板200的另一主面(下表面)之间的导体层232中的一层，为被赋予基准电位(接地)的接地导体层225、226、235。接地导体层225、235为最接近芯层210的导体层222、232，分别经由过孔导体241与芯层210连接。因此，芯层210也作为接地导体而发挥功能。另外，在两个接地导体层225、226之间夹设有导体层222，能够使形成在该导体层222上的布线作为带状线(stripline)而发挥功能。在电路基板200的一个主面(上表面)上形成有安装部件用的导电性的接合区201和布线202。另外，在电路基板200的另一主面(下表面)的周缘部形成有多个端子电极205。另外，在电路基板200的主面(下表面)且在比上述端子电极205的形成区域靠内侧的区域，形成有面积比上述端子电极205大的多个接地电极206。在接合区201上锡焊有RFIC160、第1双工器110、功率放大器IC155。
在芯层210上形成有收纳部件用的贯穿孔211。在该贯穿孔211中配置有构成第2双工器120的第2发送滤波器122及第2接收滤波器124。因此，芯层210优选厚度大于所内置的部件的高度。在本实施方式中，通过金属板、更具体而言通过铜制或铜合金制的金属板来形成芯层210。在贯穿孔211内且在贯穿孔211与收纳部件的间隙中，与绝缘体层221或231一体地充填有树脂等绝缘体。在第2发送滤波器122及第2接收滤波器124的上表面形成有端子电极122a、124a。端子电极122a、124a经由过孔导体242与导体层222连接。
本发明的高频电路模块100的特征在于，如图2所示，第1双工器110及第2双工器120(即，第2发送滤波器122和第2接收滤波器124)配置在RFIC160与功率放大器IC155之间。由此，能够缩短对从第1双工器110及第2双工器120向RFIC160输入的接收信号进行传输的信号线170的长度，并且能够将噪声向该信号线170的混入抑制得极小。在图2的例子中，从第1双工器110输出的接收信号经由形成在电路基板200的上表面上的信号线170而输入到RFIC160。另一方面，从RFIC160输出的发送信号经由电路基板200的内层、更具体而言经由形成在夹设于两个接地导体层225、226之间的导体层222上的信号线180而输入到功率放大器IC155。从功率放大器IC输出的放大后的发送信号经由形成在电路基板200的上表面上的信号线185而输入到第1双工器110。在此，要注意以下方面：对通过功率放大器IC而放大的信号进行传输的信号线185比对从RFIC160输出的放大前的信号进行传输的信号线180短。此外，为了简化说明，在图2中省略了相对于第2双工器120进行输入输出的信号线。
另外，本发明的高频电路模块100的其他特征在于，如图2及图3所示，功率放大器IC155安装在电路基板200的周缘部。如图3所示，功率放大器IC155安装在功率放大器IC155的沿电路基板200的厚度方向投影而成的投影区域与上述端子电极205的形成区域重合的位置。另外，如图4所示，功率放大器IC155的接地端子155a安装在电路基板200的接合区201上，该接合区201经由多个散热用的过孔导体243与芯层210连接。另外，芯层210经由多个散热用的过孔导体244与下表面的接地电极206连接。通过这样的构造，功率放大器IC155所产生的热通过过孔导体243向电路基板200的厚度方向传导，并沿芯层210向左右方向传导。芯层210的热通过过孔导体244向接地电极206传导，从而向安装部位的母电路基板散热。
根据这样的高频电路模块100，由于双工器110、120配置在RFIC160与功率放大器IC155之间，所以用于从双工器110、120向RFIC160输入接收信号的信号线不位于功率放大器IC155附近。另外，能够缩短用于从双工器110、120向RFIC160输入接收信号的信号线的长度。由此，容易防止噪声向RFIC160的接收电路的混入并容易实现小型化、高密度化。此外，从RFIC160输出的发送信号通过双工器110、120附近而输入到功率放大器IC155。但是，由于该发送信号为功率放大前的信号，所以对双工器110、120和其他电路等的影响极小。另一方面，由于功率放大器IC155和双工器110、120相邻，所以能够缩短对功率放大后的发送信号进行传输的信号线的长度。由此，能够减小功率损失和辐射噪声。
另外，在本实施方式的高频电路模块100中，即使将功率放大器IC155配置在电路基板200的周缘部，也能够将该功率放大器IC所产生的热经由散热用的过孔导体243、244及芯层210向母电路基板散热。因此，能够将RFIC160配置在比电路基板的周缘部靠内侧的位置。由此，尤其容易进行RFIC160附近的部件配置和电路图案的设计，而且能够缩短布线长度，因此在高频特性方面也很优异。
此外，在上述第1实施方式中，从RFIC160输出的发送信号经由形成在电路基板200的内层中的信号线180而输入到功率放大器IC155，但如图5所示，也可以经由形成在电路基板200上的信号线181而输入到功率放大器IC155。
(第2实施方式)
参照附图说明本发明的第2实施方式的高频电路模块。本实施方式的高频电路模块与第1实施方式的不同点在于，RFIC及功率放大器IC的安装方式不同。由于其他方面例如高频电路模块的概略电路图与第1实施方式相同，所以在此主要详细说明不同点。
参照图6至图8说明第2实施方式的高频电路模块300的构造。图6是高频电路模块的俯视图，图7是高频电路模块的仰视图，图8是图6中的A线箭头方向剖视图。
如图6所示，高频电路模块300在电路基板400的上表面安装有高频开关101和第1双工器110。第1双工器110是其第1发送滤波器112和第1接收滤波器114收纳在一个封装中而成的独立部件。另一方面，第2双工器120、RFIC160和功率放大器IC155埋设在电路基板400内。在此，第2双工器120是其第2发送滤波器122和第2接收滤波器124收纳在表面安装用的一个封装中而成的独立部件。
电路基板400为将绝缘体层和导体层交替层叠而成的多层基板。如图8所示，电路基板400具有：导电性良好且比较厚的金属制的作为导体层的芯层410；在该芯层410的一个主面(上表面)上形成的多个绝缘体层421及导体层422；和在芯层410的另一主面(下表面)上形成的多个绝缘体层431及导体层432。绝缘体层421、431及导体层422、432通过积层法而形成在芯层410的两个主面上。在此，芯层410作为被赋予基准电位(接地)的接地导体而发挥功能。在电路基板400的一个主面(上表面)上形成有安装部件用的导电性的接合区401和布线402。另外，在电路基板400的另一主面(下表面)的周缘部形成有多个端子电极405。另外，在电路基板400的主面(下表面)且在比上述端子电极405的形成区域靠内侧的区域，形成有面积比上述端子电极405大的多个接地电极406。在接合区401上锡焊有高频开关101、第1双工器110。
在芯层410上形成有收纳部件用的贯穿孔411。在该贯穿孔411中配置有RFIC160、第2双工器120、功率放大器IC155。因此，芯层410优选厚度大于所内置的电子部件的高度且弯曲强度较大。另外，芯层410由导电性材料构成，在电方面被赋予基准电位(接地)。因此，广义地说，能够将芯层410理解成多层电路基板400的导体层。在本实施方式中，通过金属板、更具体而言通过铜制或铜合金制的金属板来形成芯层410。在贯穿孔411内且在贯穿孔411与收纳部件的间隙中，与绝缘体层421或431一体地填充有树脂等绝缘体。在RFIC160、第2双工器120、功率放大器IC155的下表面形成有端子电极160a、120a、155a。端子电极160a、120a、155a经由过孔导体442与导体层432连接。
与第1实施方式同样地，本发明的高频电路模块300的特征在于，如图6及图7所示，第1双工器110及第2双工器120配置在RFIC160与功率放大器IC155之间。由此，能够缩短对从第1双工器110及第2双工器120向RFIC160输入的接收信号进行传输的信号线170的长度，并且能够将噪声向该信号线170的混入抑制得极小。在图6的例子中，从第1双工器110输出的接收信号经由形成在电路基板400的内层中的信号线170而输入到RFIC160。另一方面，从RFIC160输出的发送信号经由形成在电路基板400的内层中的信号线180而输入到功率放大器IC155。从功率放大器IC155输出的放大后的发送信号经由形成在电路基板400的内层中的信号线185而输入到第1双工器110。在此，要注意以下方面：对通过功率放大器IC而放大的信号进行传输的信号线185比对从RFIC160输出的放大前的信号进行传输的信号线180短。此外，为了简化说明，在图6中省略了相对于第2双工器120进行输入输出的信号线。
另外，在本实施方式中，如图6及图7所示，RFIC160配置在RFIC160的至少一部分与将高频开关101沿电路基板400的厚度方向投影而成的区域重合这样的位置。另外，第1双工器110配置在第1双工器110的至少一部分与将第2双工器120沿电路基板400的厚度方向投影而成的区域重合这样的位置。像这样，由于以部件彼此重合的方式配置，所以在基板厚度方向的投影区域提高了安装密度，由此能够实现小型化。另外，由于能够缩短连接高频开关101、各双工器110、120、功率放大器IC155、RFIC160之间的各种信号线的距离，所以抑制了信号损失和噪声侵入等。
如图7所示，功率放大器IC155安装在功率放大器IC155的沿电路基板400的厚度方向投影而成的投影区域与上述接地电极406的形成区域重合的位置。另外，如图8所示，兼作功率放大器IC155的散热用电极的接地端子155b经由多个散热用的过孔导体443与电路基板400的下表面的接地电极406连接。通过这样的构造，功率放大器IC155所产生的热通过过孔导体443向接地电极406传导，从而向安装部位的母电路基板散热。
根据这样的高频电路模块300，由于双工器110、120配置在RFIC160与功率放大器IC155之间，所以用于从双工器110、120向RFIC160输入接收信号的信号线不位于功率放大器IC155附近。另外，能够缩短用于从双工器110、120向RFIC160输入接收信号的信号线的长度。由此，容易防止噪声向RFIC160的接收电路的混入并容易实现小型化、高密度化。此外，从RFIC160输出的发送信号通过双工器110、120附近而输入到功率放大器IC155。但是，由于该发送信号为功率放大前的信号，所以对双工器110、120和其他电路等的影响极小。另一方面，由于功率放大器IC155和双工器110、120相邻，所以能够缩短对功率放大后的发送信号进行传输的信号线的长度。由此，能够减小功率损失和辐射噪声。
另外，在本实施方式的高频电路模块300中，由于功率放大器IC155埋设在电路基板400中，所以能够缩小功率放大器IC155的散热用电极155b与电路基板400的接地电极406的距离。由此，提高了功率放大器IC155的散热效率。
以上详细说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于此。例如，在上述第1实施方式中，将RFIC160及功率放大器IC155双方安装在电路基板200上，在第2实施方式中，将RFIC160及功率放大器IC155双方埋设在电路基板400内，但是，也可以是将RFIC160安装在电路基板上并将功率放大器IC155埋设在电路基板内的方式，还可以是将RFIC160埋设在电路基板内并将功率放大器IC155安装在电路基板上的方式。此外，各方式中，将双工器110、120和高频开关101安装在电路基板上或埋设在电路基板内均可。
另外，上述各实施方式中的RFIC160、功率放大器IC155、双工器110、120之间的布线的安装构造只是示出本申请发明的一例，能够根据高频电路模块的规格等而任意地将布线形成在电路基板上或形成在内层。
另外，在上述第1实施方式中，作为将第2双工器120埋设于电路基板200的方式，分别埋设作为独立部件的滤波器122、124，另一方面，在第2实施方式中，第2双工器120作为滤波器122、124被封装而成的独立部件埋设于电路基板400，因此，双工器110、120的安装方式不限。
另外，在上述各实施方式中，使用一个内置有两个高频功率放大器151、152的功率放大器IC155，但不限定内置在功率放大器IC155中的放大器的电路数量和功率放大器IC155本身的个数。作为安装有图1的电路的其他例子，能够列举分别与高频功率放大器151、152对应地将两个功率放大器IC安装在电路基板200上的例子。该情况下，可以将这两个功率放大器IC安装在电路基板200的上表面，也可以将这两个功率放大器IC埋设在电路基板200内。而且，还可以将一方的功率放大器IC安装在电路基板200的上表面，并将另一方的功率放大器IC埋设在电路基板200内。
另外，在上述各实施方式中，在芯层210、410中形成贯穿孔211、411，并在该贯穿孔211、411中配置滤波器、RFIC、功率放大器IC等电子部件，但也可以在芯层210、410上形成凹部而不是贯穿孔211、411，并在该凹部中配置各电子部件。
另外，在上述各实施方式中，作为芯层210、410的材质例示了铜或铜合金，但也可以是其他金属或合金、树脂等材质。另外，芯层210、410有无导电性均可。而且，在上述实施方式中，作为电路基板200、400例示了具有比较厚的芯层210、410的电路基板，但也可以是不具有芯层210、410的多层电路基板。
另外，在上述各实施方式中，各种部件在安装状态下在电路基板200、400的上表面露出，但也可以以覆盖电路基板200、400的上表面的整面或一部分的方式安装壳体或通过树脂等进行封固。

Claims (6)

1.一种高频电路模块，其特征在于，具有：
绝缘体层和导体层交替层叠而成的电路基板；
安装于电路基板、进行高频信号的发送处理及接收处理的高频IC；
安装于电路基板、放大来自高频IC的发送信号的功率放大器IC；和
将从功率放大器IC向天线输出的发送信号与从天线向高频IC输入的接收信号分离的双工器，
高频IC及功率放大器IC的某一方或双方埋设在电路基板内，并且，当从上表面透视观察电路基板时双工器配置在高频IC与功率放大器IC之间。
2.如权利要求1所述的高频电路模块，其特征在于，
将通过功率放大器IC放大的发送信号传输到双工器的信号线的布线长度，短于将从高频IC输出的放大前的发送信号传输到功率放大器IC的信号线的布线长度。
3.如权利要求1或2所述的高频电路模块，其特征在于，
双工器安装在电路基板上。
4.如权利要求1或2所述的高频电路模块，其特征在于，
双工器埋设在电路基板内。
5.如权利要求1或2所述的高频电路模块，其特征在于，
在电路基板底面上形成有接地电极，
功率放大器IC埋设在电路基板内，功率放大器IC的散热用电极经由过孔导体与电路基板底面的接地电极连接。
6.如权利要求1或2所述的高频电路模块，其特征在于，
所述电路基板包含作为导体层的芯层，所述芯层与其他导体层相比厚度大且发挥接地功能，所述高频IC及功率放大器IC的某一方或双方配置在形成于所述芯层的贯穿孔或凹部内。
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