CN103973256B - 模块 - Google Patents

Abstract

模块。一种模块包括：双工器，该双工器包括天线端子；第一配线，该第一配线将天线端子连接到天线；第二配线，该第二配线不经由第一配线地与天线端子耦接；以及电感器，该电感器与第二配线耦接。

Description

模块

技术领域

本发明的特定方面涉及一种模块。

背景技术

安装在诸如移动电话的通信设备中的电子部件需要尺寸变小并且具有良好的频率特性。为了在高频处获得良好的频率特性，双工器形成有声波滤波器。例如，在日本专利申请公布No.2012-89996中，使用薄膜体声波谐振器（FBAR）的梯型滤波器用于双工器。可以使用表面声波（SAW）滤波器或者边界声波滤波器作为声波滤波器。为了提高频率特性，使双工器与天线之间的阻抗匹配很重要。使用诸如电感器的无源元件作为匹配元件。为了使电子部件小型化，可以将双工器和匹配元件安装在单个基板上。

然而，在传统技术中，由于基板中的配线，阻抗匹配可能很难。当为了阻抗匹配而连接很大的匹配元件时，尺寸减少很难。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种模块，该模块包括：双工器，所述双工器包括天线端子；第一配线，所述第一配线将所述天线端子连接到天线；第二配线，所述第二配线不经由所述第一配线地与所述天线端子耦接；以及电感器，所述电感器与所述第二配线耦接。

附图说明

图1是例示模块的电路图；

图2A是例示模块的顶视图，并且图2B是沿着图2A中的线A-A的截面图；

图3A是例示双工器的电路图，并且图3B是例示SAW谐振器的平面图；

图4A是例示双工器的等效电路的图，并且图4B是例示从天线端子观察到的双工器的阻抗的史密斯圆图；

图5A是例示双工器的框图，并且图5B是例示从天线端子观察到的双工器的阻抗的史密斯圆图；

图6A是例示与分路电感器耦接的双工器的框图，并且图6B是例示从天线端子观察到的双工器的阻抗的史密斯圆图；

图7A是例示在不经由阻抗部分的情况下将电感器连接到双工器的示例的框图，并且图7B是例示从天线端子观察到的双工器的阻抗的史密斯圆图；

图8是例示根据第一实施方式的模块的截面图；

图9A和图9B是例示多层基板的绝缘层的平面图；

图10A是例示绝缘层的平面图，并且图10B是透明地例示绝缘层的平面图；

图11A和图11B是例示比较例中的绝缘层的平面图；并且

图12A和图12B是例示绝缘层的平面图。

具体实施方式

首先将描述使用双工器的模块。图1是例示模块1000的电路图。如图1所示，模块1000包括天线10与20、开关12与22、四个滤波器16、四个双工器26、四个功率放大器（PA）30和IC（集成电路）32。双工器26包括接收滤波器26a和发送滤波器26b。IC32包括低噪声放大器（LNA）32a与32b。

滤波器16是接收滤波器。滤波器16的第一端通过输入端子14与开关12耦接，并且滤波器16的第二端通过输出端子18与LNA32a耦接。接收滤波器26a和发送滤波器26b的第一端与天线端子24共同连接，并且通过天线端子24与开关22耦接。接收滤波器26a的第二端通过接收端子28a与LNA32b耦接。发送滤波器26b的第二端通过发送端子28b与PA30耦接。

天线10与20接收并发送RF（射频）信号。开关12从四个滤波器16中选择一个滤波器，并且将该滤波器连接到天线10。滤波器16对天线10所接收到的接收信号进行滤波，并且LNA32a对该接收信号进行放大。IC32将接收信号下变频为基带信号。开关22从四个双工器26中选择一个双工器，并且将该双工器连接到天线20。接收滤波器26a对天线20所接收到的接收信号进行滤波。LNA32a对该接收信号进行放大。IC32将基带信号上变频为发送信号。PA30对发送信号进行放大，并且发送滤波器26b对发送信号进行滤波。天线20对发送信号进行发送。

双工器26的通带的频率与滤波器16的通带的频率不同。接收滤波器26a通带的频率与发送滤波器26b的通带的频率不同。

图2A是例示模块的100顶视图。图2B是沿着图2A中的线A-A的截面图。图2A透明地例示了盖42。

如图2A和图2B所示，双工器形成为封装（package），并且被安装在单个基板40上。盖42与双工器26的上表面接触。滤波器16可以与双工器26一起被夹在基板40与盖42之间。基板40可以是多层基板，稍后描述。盖42由诸如可伐（kovar）的金属或者诸如树脂的绝缘材料或者它们的复合材料形成。在下文中，将针对双工器26中的一个的结构和频率特性进行描述。

图3A是例示双工器26的电路图。如图3A所示，发送滤波器26b是包括串联谐振器S1～S3和并联谐振器P1与P2的梯型滤波器。串联谐振器S1～S3在天线端子24与发送端子28b之间串行连接。并联谐振器P1的第一端连接到S1与S2之间的节点，并且第二端接地。并联谐振器P2的第一端连接到S2与S3之间的节点，并且第二端接地。接收滤波器26a是包括的串联谐振器S4～S6和并联谐振器P3与P4的梯型滤波器。接收滤波器26a中的谐振器按照与发送滤波器26b相同的方式布置。

谐振器S1～S6和P1～P4（下文中称为谐振器）例如是表面声波（SAW）谐振器。图3B是例示SAW谐振器的平面图。如图3B所示，IDT（叉指换能器）46和反射器47位于压电基板45的上表面上。IDT46包括彼此面对的梳状电极46a与46b，并且激发表面声波。反射器47向着IDT46反射表面声波。压电基板45由诸如钽酸锂（LiTaO₃）或铌酸锂（LiNbO₃）的压电物质制成。IDT46和反射器47由诸如铝（Al）的金属形成。

图4A是例示双工器26的等效电路的图。每个谐振器包括电感器L1和电容器C1与C2。电感器L1和电容器C1串联连接。电容器C2与电感器L1和电容器C1并联连接。

为了获得良好的频率特性，需要阻抗匹配。例如，接收滤波器26a在发送滤波器26b的通带中优选地具有诸如无穷大的高阻抗，并且发送滤波器26b在接收滤波器26a的通带中优选地具有高阻抗。双工器26的阻抗从天线20观察优选地例如是50Ω。

对双工器26的阻抗进行仿真。接收滤波器26a的通带包括1960MHz，并且发送滤波器26b的通带包括1880MHz。图4B是例示从天线端子24观察到的双工器26的阻抗的史密斯圆图。50Ω的期望阻抗近似位于图4B中的史密斯圆图的中心。点划线所表示的圆圈A1代表通带中的阻抗。如圆圈A1所示，双工器26的阻抗背离50Ω。这是因为谐振器充当了电容并且从天线20观察到的双工器26的阻抗变成电容性的。

为了匹配电阻，可以在天线端子24与双工器26之间连接诸如电感器这样的匹配元件。然而，存在即使使用了匹配元件也没有恰当地匹配阻抗的情况。在下文中，将针对这种情况进行描述。

图5A是例示双工器26的框图。如图5A所示，阻抗部分21连接在天线端子24与双工器26之间。阻抗部分21由将双工器26连接到天线20的配线形成。例如，在假设长度为2mm的配线具有50Ω的阻抗的情况下进行仿真。图5B是例示从天线端子24观察到的双工器26的阻抗的史密斯圆图。如图5B的箭头所示，双工器26的阻抗从图4B中的圆圈A1的位置旋转到圆圈A2。这是由于阻抗部分21的连接引起的。

图6A是例示与分路电感器（shunt inductor）耦接的双工器26的框图。电感器L2的第一端连接在阻抗部分21a与阻抗部分21b之间。这种配置与电感器L2连接在在图5A中形成阻抗部分21的配线的中间的配置相对应。例如，阻抗部分21a与21b中的每一个均对应于长度为1mm的配线，并且具有50Ω的阻抗。电感器L2的第二端接地。电感器L2用作匹配天线端子24与双工26之间的阻抗的分路电感器。电感器L3的第一端连接到发送滤波器26b与发送端子28b之间的节点，并且该电感器L3的第二端接地。电感器L3匹配发送端28b处的阻抗。在假设电感器L2的电感值是3.5nH且电感器L3的电感值是26nH的情况下对阻抗进行仿真。

图6B是例示从天线端子24观察到的双工器26的阻抗的史密斯圆图。如图6B的圆圈A3所示，阻抗小于50Ω。即，5B的圆圈A2中的阻抗由于电感器L2而在箭头所示的方向上旋转，并且到达圆圈A3。如上所述，通过电感器L2难以将阻抗从位于圆圈A2中的阻抗改变为50Ω，并且所述阻抗背离圆圈A3所示的50Ω。

图7A是例示在不经由阻抗部分21的情况下将电感器L2连接到双工器26的示例的框图。如图7A所示，阻抗部分23的第一端连接到双工器26与阻抗部分21之间的节点。电感器L2的第一端与阻抗部分23的第二端耦接，并且电感器L2的第二端接地。阻抗部分23由将双工器26连接到电感器L2并且长度为2mm的配线形成，并且具有50Ω的阻抗。在假设电感器L2的电感值是2.6nH的情况下进行仿真。

图7B是例示从天线端子24观察到的双工器26的阻抗的史密斯圆图。如图7B的圆圈A4所示，阻抗近似位于史密斯圆图的中心，即，阻抗是50Ω。双工器26在不经由阻抗部分21的情况下与电感器L2连接。因此，图5B所示的阻抗的变化被抑制。即，位于4B的圆圈A1中的阻抗由于电感器L2而在箭头所示的方向上旋转。这使得能够匹配阻抗，如图7B所示。将基于前述知识给出实施方式的描述。

第一实施方式

第一实施方式使用基板50。图8是例示根据第一实施方式的模块100的截面图。图9A是例示基板50的绝缘层51的平面图。图9B是例示绝缘层52的平面图。图10A是例示绝缘层53的平面图。图10B是透明地例示绝缘层53的平面图。图1所示的双工器和滤波器被安装在基板50上。将针对双工器中的一个进行描述。

如图8所示，模块100包括基板50、双工器60和芯片部件62及64。基板50通过将多层基板50a与印刷基板50b接合在一起而形成。如图8至图10B所示，多层基板50a包括绝缘层51、52和53以及导电层54、55、56和57。绝缘层51～53按照51～53的顺序从顶部开始层叠。导电层54位于绝缘层51的上表面上，并且导电层55位于绝缘层51与52之间。导电层56位于绝缘层52与53之间，并且导电层57位于绝缘层53的下表面上。印刷基板50b接合至绝缘层53的下表面。如图8所示，导电层58位于印刷基板50b的下表面上。

如图8所示，导电层54包括天线焊盘54a、焊盘54b和54c以及接地焊盘54d，并且还包括没有例示的接收焊盘和发送焊盘。如图8和图9B所示，导电层55包括天线配线55a（第一配线）、发送配线55b和接收配线55c。如图8和图10A所示，导电层56包括配线56a（第二配线）。如图10B所示，导电层57是整体模（solid pattern），并且用作接地端子（groundingterminal）。

导电层通过贯通配线（via wiring）59电互连，该贯通配线59在厚度方向上穿透绝缘层。导电层54的天线焊盘54a通过贯通配线59与导电层55的天线配线55a和导电层56的配线56a耦接。天线配线55a通过开关与天线耦接。在图8至图10B中省略了对开关和天线的例示。配线56a通过贯通配线59与导电层54的焊盘54b耦接。焊盘54c通过发送配线55b与未例示的IC耦接。接收配线55c与IC耦接。接地焊盘54d与导电层57耦接。

如图8和图9A所示，双工器60形成为封装，并且以倒装法安装在基板50上。双工器60的接收滤波器和发送滤波器例如是SAW滤波器。在双工器60的下表面上，设置了天线焊盘60a、发送焊盘60b、接收焊盘60c以及六个接地焊盘60d。这些端子通过焊料块（solderbump）与导电层54电连接。天线焊盘60a与导电层54的天线焊盘54a耦接，并且发送焊盘60b与导电层54的发送焊盘耦接。接收焊盘60c与导电层54的接收焊盘耦接。接地焊盘60d与导电层54的接地焊盘54d耦接。天线焊盘60a对应于图1的天线端子24，并且发送焊盘60b对应于发送端子28b，并且接收焊盘60c对应于接收端子28a。

芯片部件62包括图7A所示的电感器L2，并且芯片部件64包括电感器L3。芯片部件62及64通过焊料63与导电层54连接。芯片部件62的第一端与焊盘54b耦接，并且第二端与接地焊盘54d耦接。芯片部件64的第一端与焊盘54c耦接，并且第二端与接地焊盘54d耦接。

两条配线（天线配线55a和配线56a）与天线焊盘54a耦接。配线56a通过贯通配线59与天线配线55a耦接，并且并不是从天线配线55a的中间叉开的配线。因此，双工器60不经由天线配线55a而与芯片部件62耦接。天线配线55a对应于图7A中的阻抗部分21，并且配线56a对应于阻抗部分23。即，模块100具有与图7A所示的结构相同的结构。因此，图7B中所示的阻抗匹配在第一实施方式中是可行的。

接下来将针对比较例进行描述。与图6A所示的模块相对应的模块形成有多层结构。图11A是例示比较例中的绝缘层52R的平面图。图11B是例示绝缘层53R的平面图。

如图11A所示，导电层55R包括天线配线55d和配线55e。配线55e与天线配线55d耦接，并且从天线配线55d叉开。如图11B所示，导电层56R不包括配线56a。双工器60的天线焊盘60a通过天线焊盘54a和贯通配线59与天线配线55d耦接。芯片部件62的第一端通过焊盘54b和贯通配线59与配线55e耦接。

天线配线55d对应于图6A中的阻抗部分21。从天线配线55d叉开的配线55e与芯片部件62耦接。即，双工器60通过天线配线55d的一部分与芯片部件62耦接。这种配置与通过图6A所示的阻抗部分21b连接电感器L2的配置相对应。因此，在模块100R中，阻抗匹配难以如图6B所述的那样。

模块100的天线配线55a和配线56a位于基板50的不同导电层中。天线配线55a和配线56a沿着基板50的厚度方向彼此交叠。因此，布置配线的区域可以减小，并且因此模块100的大小可减小。双工器60是被倒装安装，并且电感器L2和L3是芯片部件。因此，可以有效地减小模块100的大小。

绝缘层51～53由诸如低温共烧陶瓷（LTCC）的绝缘材料形成。导电层54～57和贯通配线59由诸如铜（Cu）的金属形成。例如，绝缘层51～53可以由诸如环氧玻璃树脂的树脂形成。盖可以位于如图2B所示的位置。

第二实施方式

第二实施方式将配线放置在同一导电层中。图12A是例示绝缘层52的平面图。图12B是例示绝缘层53的平面图。

如图12A所示，导电层55包括天线配线55a和配线55f。天线配线55a和配线55f通过贯通配线59的贯通配线59a与导电层54的天线焊盘54a耦接。即，天线配线55a和配线55f从贯通配线59a延伸。然而，配线55f不与天线配线55a相交。配线55f通过贯通配线59和焊盘54b与芯片部件62的第一端耦接。因此，双工器60在不经由天线配线55a的情况下与芯片部件62耦接。配线55f对应于图7A中的阻抗部分23。即，第二实施方式使得能够匹配阻抗。如图12B所示，导电层56不包括配线56a。

替代SAW滤波器，双工器60可以包括诸如边界声波滤波器、洛夫（Love）波滤波器、膜体声波（FBAR）滤波器的声波滤波器。如图4A所示，包括IDT的声波滤波器用作电容。因此，通过连接电感器L2来匹配阻抗是很重要的。

除了电感器，芯片部件62和64还可以包括诸如电容器或电阻器的其它无源元件。使用能够获得期望的阻抗的芯片部件。基板50中包括的绝缘层和导电层的数量可以改变。或者，可以使用单层基板。例如，天线配线55a和配线55f可以形成在单层基板的上表面上，如在第二实施方式中描述的那样。这简化了模块的结构，并且因此可以减少成本。双工器60可以嵌入在基板50内。

尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种改变、替换和变型。

Claims (5)

1.一种模块，该模块包括：

基板，天线焊盘位于所述基板的上表面上；

双工器，所述双工器以倒装法安装在所述基板的上表面上，天线端子通过块与所述天线焊盘耦接并且位于所述双工器的下表面上；

第一配线，所述第一配线位于所述基板中，所述第一配线的第一端与所述天线焊盘耦接并且所述第一配线的第二端与天线耦接；

第二配线，所述第二配线位于所述基板中，所述第二配线的第一端在不经由所述第一配线的情况下与所述天线焊盘耦接；以及

电感器，所述电感器的第一端与所述第二配线的第二端耦接，并且所述电感器的第二端与地耦接，

其中，所述第一配线在不经由所述第二配线的情况下与所述天线焊盘耦接。

2.根据权利要求1所述的模块，其中：

所述基板是包括层叠的多个导电层的多层基板，并且

所述第一配线和所述第二配线位于所述多个导电层中的同一导电层中。

3.根据权利要求1所述的模块，其中：

所述基板是包括层叠的多个导电层的多层基板，

所述第一配线和所述第二配线位于所述多个导电层中的不同导电层中，并且

贯通配线位于所述第一配线的第一端与所述第二配线的第一端之间的不同导电层连接之间。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块，其中：

所述双工器包括声波滤波器，并且

所述声波滤波器包括IDT。

5.根据权利要求1或3所述的模块，其中：

所述电感器被包括在安装在所述基板上的芯片部件中。