DE10239888A1 - Elektronisches Modul und Kommunikationsmodul, das dasselbe verwendet - Google Patents

Elektronisches Modul und Kommunikationsmodul, das dasselbe verwendet

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DE10239888A1
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Mitsuo Ariif
Yutaka Ida
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

In einem elektronischen Modul sind ein Halbleiterelement und Filter auf einem Basissubstrat vorgesehen. Die Filter weisen eine Impedanzumwandlungsfunktion auf und die Filter können ohne Impedanzfehlanpassungsprobleme direkt mit dem Halbleiterelement verbunden werden, ohne die Hilfe einer Anpassungsschaltung. Da zwischen dem Halbleiterelement und den Filtern keine Anpassungsschaltung erforderlich ist, kann das elektronische Modul kleiner gemacht werden und ein Signalübertragungsverlust kann unterdrückt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Modul, bei dem Filter und ein Halbleiterelement eingebettet sind, und auf ein Kommunikationsmodul, das das elektronische Modul verwendet.
  • Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Verstärkers 30 zeigt. Der Verstärker 30 ist aus einem Halbleiterelement 31, das ein aktives Element ist, wie z. B. ein MES-FET usw., und aus Anpassungsschaltungen 32 und 33 aufgebaut. Bei diesem Beispiel ist der Verstärker 30 in einem Signalweg vorgesehen, um zwischen eine Antenne 34 und eine Signalverstärkungsschaltung (nicht gezeigt) eingefügt zu werden, und der Verstärker verstärkt ein Signal, das von der Signalverarbeitungsschaltung ausgegeben wird, und gibt das Signal zu der Antenne 34 aus. Filter 35 und 36 sind sowohl auf der Eingangs- als auch der Ausgangssignalseite des Verstärkers 30 vorgesehen, und ermöglichen es somit, daß nur ein Signal in einem eingestellten Frequenzband in den bzw. von dem Verstärker 30 ein- bzw. ausgegeben wird.
  • Aus der Sicht der Erweiterung der Anwendung eines solchen Verstärkers und der Leichtigkeit der Verwendung ist es sehr üblich, daß die Eingangs- und die Ausgangsimpedanz verschiedener Teile, die eine Schaltung bilden, entworfen sind, um einen gemeinsamen Wert aufzuweisen (beispielsweise 50 Ω), der im voraus bestimmt wird.
  • Die Eingangs- und die Ausgangsimpedanz des Halbleiterelements 31 variieren jedoch von Element zu Element, und die Eingangs- und die Ausgangsimpedanz von nur sehr wenigen der Halbleiterelemente 31 weisen den oben erwähnten gleichen Wert auf. Wenn die Allzweckfilter 35 und 36 (d. h. Filter, deren Eingangs- und Ausgangsimpedanzen nicht den oben beschriebenen gemeinsamen Wert aufweisen) direkt mit dem Halbleiterelement 31 verbunden sind, gibt es daher das Problem, daß sich der Einfügungsverlust aufgrund der Impedanzfehlanpassung erhöht.
  • Um ein solches Problem zu vermeiden, werden die Anpassungsschaltungen 32 und 33 auf der Eingangs- bzw. der Ausgangsseite des Halbleiterelements 31 vorgesehen, und daher werden die Eingangs- und die Ausgangsimpedanz des Halbleiterelements 31 durch Verwenden der Anpassungsschaltungen 32 und 33 zu dem obigen gemeinsamen Wert umgewandelt. Als Folge ist das Halbleiterelement 31 an die Filter 35 und 36 impedanzangepaßt.
  • Da jedoch die Anpassungsschaltungen 32 und 33 auf diese Weise auf der Eingangs- und der Ausgangsseite des Halbleiterelements 31 vorgesehen sind, gibt es das Problem, daß sich der Verstärker 30 vergrößert, und dementsprechend verhindert dies die Reduzierung der Größe eines Geräts (beispielsweise eines Kommunikationsgeräts), in das der Verstärker 30 eingesetzt wird. Da ferner aufgrund der Anpassungsschaltungen 32 und 33 ein Signalübertragungsverlust bewirkt wird, gibt es das Problem, daß sich der Übertragungsverlust des Signals erhöht.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Modul mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Modul gemäß Anspruch 1 oder 4 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um das obige Problem zu lösen, und es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß dieselbe ein elektronisches Modul liefert, das ein Halbleiterelement enthält, das es ermöglicht, die Größe eines Geräts zu reduzieren, in das das Modul eingebaut werden soll, und den Signalübertragungsverlust zu reduzieren und ein Kommunikationsmodul zu liefern, das das elektronische Modul verwendet.
  • Um den obigen Vorteil zu erhalten, umfaßt ein elektronisches Modul bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Basissubstrat, ein Halbleiterelement, das auf dem Basissubstrat befestigt ist, und Filter, die auf dem Basissubstrat befestigt sind. In dem elektronischen Modul ist jedes Filter ein Flachfilter mit einer Impedanz, die an das Halbleiterelement angepaßt ist, und jedes Filter ist direkt mit dem Halbleiterelement verbunden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt das Flachfilter eine Resonanzschaltung und ein dielektrisches Substrat, auf dem die Resonanzschaltung gebildet ist, und das dielektrische Substrat ist ein Substrat mit hoher Permeabilität, dessen Permeabilität höher ist als die des Halbleiters.
  • Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt das Basissubstrat ein Mehrschichtsubstrat und eine Mehrzahl von dielektrischen Substraten, die darin laminiert sind, und das Filter umfaßt eine Resonanzschaltungsstruktur, die in dem Mehrschichtsubstrat gebildet ist.
  • Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elektronisches Modul ein Basissubstrat, ein Halbleiterelement, das auf dem Basissubstrat befestigt ist, und Filter, die auf dem Basissubstrat befestigt sind. Das elektronische Modul umfaßt ferner ein Filter, das direkt mit einem Signaleingangsabschnitt des Halbleiterelements verbunden ist, und ein Filter, das direkt mit einem Signalausgangsabschnitt des Halbleiterelements verbunden ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung umfaßt das Basissubstrat ein Mehrschichtsubstrat und eine Mehrzahl von dielektrischen Substraten, die darin laminiert sind, und eine Vorspannungsschaltung, die in dem Mehrschichtsubstrat gebildet ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind auf dem Basissubstrat zwei Transistorelemente, die die Halbleiterelemente bilden, vorgesehen, und die Filter, die ein Eingangsseitenfilter, das mit dem Signaleingangsabschnitt jedes der Transistorelemente gemeinsam verbunden ist, und ein Ausgangsseitenfilter, das mit dem Signalausgangsabschnitt von jedem der Transistorelemente gemeinsam verbunden ist, umfassen, wobei das Eingangsseitenfilter ein Eingangswechselsignal in zwei Wechselsignale umwandelt, die zueinander entgegengesetzte Phasen und die gleiche Amplitude aufweisen, und jedes der Signale getrennt an die Transistorelemente anlegt, wobei das Ausgangsseitenfilter die beiden Wechselsignale mit zueinander entgegengesetzten Phasen und der gleichen Amplitude synthetisiert, die von jedem der Transistorelemente angelegt werden, um ein zusammengesetztes Signal auszugeben, wobei die beiden Transistorelemente, das Eingangsseitenfilter und das Ausgangsseitenfilter eine Gegentaktschaltung (bzw. Push-Pull-Schaltung) bilden.
  • Bei der vorliegenden Erfindung sind die beiden Transistorelemente in einen einzigen Chip integriert.
  • Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Abschirmabdeckung zum Bedecken des Halbleiterelements und der Filter mit einem Abstand zwischen der Abdeckung und dem Halbleiterelement und den Filtern vorgesehen.
  • Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kommunikationsmodul mit einem elektronischen Modul gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung weisen die Filter eine Impedanz auf, die an das Halbleiterelement angepaßt ist. Deswegen können die Filter ohne Impedanzfehlanpassungsprobleme direkt mit dem Halbleiterelement verbunden sein. Das heißt, zwischen den Filtern und dem Halbleiterelement ist keine Anpassungsschaltung erforderlich. Dementsprechend kann das elektronische Modul kleiner gemacht werden, im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Anpassungsschaltung vorgesehen ist, und es wird möglich, die Größe eines Geräts zu reduzieren, in das das elektronische Modul eingebaut ist. Ferner kann der Signalverlust entsprechend reduziert werden, da keine Anpassungsschaltung vorgesehen ist.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1A eine perspektivische Darstellung zum Beschreiben eines elektronischen Moduls eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 1B ein Blockdiagramm zum Beschreiben des elektronischen Moduls des ersten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 2 eine Schnittdarstellung des elektronischen Moduls des ersten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 3A bis 3G perspektivische Darstellungen zum Beschreiben von Beispielen von Flachfiltern, bei denen eine Resonanzschaltung auf einem dielektrischen Substrat gebildet ist;
  • Fig. 4A Reflexions- und Übertragungscharakteristika von impedanzangepaßten Filtern;
  • Fig. 4B Reflexions- und Übertragungscharakteristika von nicht-impedanzangepaßten Filtern;
  • Fig. 5A eine Schnittdarstellung zum Beschreiben eines elektronischen Moduls eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 5B ein Schaltbild zum Beschreiben des elektronischen Moduls des zweiten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 6A eine perspektivische Darstellung zum Beschreiben eines elektronischen Moduls eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 6B ein Blockdiagramm zum Beschreiben des elektronischen Moduls des dritten Ausführungsbeispiels;
  • Fig. 7A bis 7E perspektivische Darstellungen zum Beschreiben von Beispielen von Filtern mit einer Symmetrisch-zu- Unsymmetrisch-Umwandlungsfunktion;
  • Fig. 8A bis 8C Schnittdarstellungen zum Beschreiben von elektronischen Modulen von anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 9 ein Blockdiagramm, das einen Aufbau eines Verstärkers zeigt.
  • Hierin nachfolgend werden die Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • Fig. 1A ist eine perspektivische schematische Darstellung eines Hauptteils eines elektronischen Moduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 ist eine Schnittansicht des ersten Ausführungsbeispiels.
  • Ein elektronisches Modul 1 umfaßt ein Basissubstrat 2, ein Halbleiterelement 3 (beispielsweise ein aktives Element, wie z. B. einen MES-FET usw.), Filter 4 (4a und 4b) und eine Abschirmungsabdeckung 5. Das heißt, bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterelement 3 auf dem Basissubstrat 2 befestigt, und die Filter 4 (4a und 4b) sind vorgesehen, um das Halbleiterelement 3 zwischen sich anzuordnen, mit einem Abstand dazwischen.
  • Das erste Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß eines der Filter 4a und 4b (es wird hier angenommen, daß es das Filter 4a ist, um die Beschreibung zu erleichtern) aus einem nachfolgend beschriebenen Grund direkt mit der Eingangsseite des Halbleiterelements 3 verbunden ist, und das andere (das Filter 4b) direkt mit der Ausgangsseite des Halbleiterelements 3 verbunden ist, durch Verbindungsdrähte 7, ohne eine Anpassungsschaltung dazwischen zu verwenden, wie es in dem Schaltbild von Fig. 1B gezeigt ist.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Abschirmungsabdeckung 5 angeordnet, um das Halbleiterelement 3 und die Filter 4a und 4b abzudecken, wobei zwischen der Abschirmungskappe 5 und dem Halbleiterelement 3 und den Filtern 4a und 4b ein Abstand vorgesehen ist. Die Abschirmungsabdeckung 5 ist mit dem Basissubstrat 2 verbunden, um den Raum abzuschirmen, der das Halbleiterelement 3 und die Filter 4a und 4b enthält. Die Abschirmungskappe 5, die aus Metall besteht, schützt das Halbleiterelement 3, die Filter 4a und 4b usw., und ist mit einem Masseabschnitt des Basissubstrats 2 verbunden, um das Halbleiterelement 3, die Filter 4a und 4b usw. elektromagnetisch abzuschirmen.
  • Ein solches elektronisches Modul 1 ist auf einer Schaltungsplatine eines Kommunikationsgeräts oberflächenbefestigt, beispielsweise indem die Unteroberfläche des Basissubstrats zu einer Befestigungsoberfläche gemacht wird, und somit das elektronische Modul 1, wenn es in die Schaltung des Halbleitergeräts gesetzt wird, ein Kommunikationsmodul bildet, und beispielsweise als ein Verstärker wirkt.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind die Filter 4 (4a und 4b) als Flachfilter aufgebaut. Jedes Flachfilter ist aus einer Resonanzschaltung 11, die auf einem dielektrischen Substrat gebildet ist, aufgebaut, und kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden. Der Aufbau von verschiedenen Flachfiltern ist in Fig. 3A bis 3G gezeigt. Fig.3A zeigt ein TEM-Modus-λ/2-Resonanzfilter, Fig. 3B zeigt ein TM010-Modus-Resonanzfilter, Fig. 3C zeigt ein TE01δ- Modus-Resonanzfilter und Fig. 3D zeigt ein TEM-Modus-λ/4- Resonanzfilter. Beide Flachfilter in Fig. 3E und 3F sind TM010-Modus-Resonanzfilter, wobei beide Oberflächen derselben symmetrisch sind, und bei den Filtern in Fig. 3E und 3F unterscheiden sich die Strukturen bei den Resonanzschaltungen 11. Ferner ist das Flachfilter in Fig. 3G ein Mehrspiralenresonanzfilter, das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-244213 vorgeschlagen ist. Darüber hinaus bezeichnet das Bezugszeichen 12 in Fig. 3A bis 3G einen Signaleingangsabschnitt zum Liefern eines Signals zu der Resonanzschaltung 11, und das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Signalausgangsabschnitt zum Ausgeben eines Signals von der Resonanzschaltung 11.
  • Daher gibt es Flachfilter mit verschiedenem Aufbau, und hier kann ein Flachfilter mit jedem Aufbau angepaßt werden. Um das Filter jedoch bei dem ersten Ausführungsbeispiel kleiner zu machen, ist das dielektrische Substrat 10 aus einem Substrat hergestellt, dessen Permeabilität höher ist als diejenige des Halbleiters.
  • Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterelement 3 direkt mit den Filtern 4a und 4b verbunden, wie es oben beschrieben ist. Der Grund, weshalb ein solcher Aufbau möglich ist, ist, daß jedes der Filter 4a und 4b Impedanzcharakteristika aufweist, die für das erste Ausführungsbeispiel speziell sind.
  • Das heißt, angenommen, daß Z4Pa die Ausgangsimpedanz des Eingangsseitenfilters 4a ist, Z3Pa die Eingangsimpedanz des Halbleiterelements 3 ist, Z3Pb die Ausgangsimpedanz des Halbleiterelements 3 ist und Z4Pb die Eingangsimpedanz des Ausgangsseitenfilters 4b ist, bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn das elektronische Modul ein allgemeiner Verstärker ist, sind die Ausgangsimpedanz Z4PA (Impedanz auf der Halbleiterelement-3-Seite) des Eingangsseitenfilters 4a und die Eingangsimpedanz Z3Pa des Halbleiterelements 3 entworfen, um nahezu konjugiert zueinander zu sein. Ferner sind die Eingangsimpedanz Z4Pb des Filters 4b (Impedanz auf der Seite des Halbleiterelements 3) und die Ausgangsimpedanz Z3Pb des Halbleiterelements 3 entworfen, um nahezu konjugiert (komplex) zueinander zu sein.
  • Wenn das elektronische Modul ferner ein rauscharmer Verstärker ist, ist die Ausgangsimpedanz Z4PA des Filters 4a entworfen, um eine Impedanz zu sein, die das beinahe niedrigste Rauschen zeigt, und die Eingangsimpedanz Z4Pb und die Ausgangsimpedanz Z3Pb des Halbleiterelements 3 sind entworfen, um nahezu konjugiert zueinander zu sein.
  • Wenn darüber hinaus das elektronische Modul ein Leistungsverstärker ist, ist die Eingangsimpedanz Z4Pb des Filters 4b entworfen, um eine gewünschte Impedanz zu sein, wie z. B. eine Impedanz, die den maximalen Ausgang erzeugt, eine Impedanz, die die Leistungsversorgungseffizienz maximiert, usw.
  • Auf diese Weise sind die Impedanzen Z4Pa und Z4Pb in jedem der Filter 4a und 4b auf der Seite, wo das Halbleiterelement 3 verbunden ist, der Eingangsimpedanz Z3Pa (beispielsweise 10 (2) oder der Ausgangsimpedanz Z3Pb (beispielsweise 10 Ω) des Halbleiterelements 3 angepaßt, und dementsprechend gibt es keine Impedanzfehlanpassungsprobleme und die Filter 4a und 4b können beide direkt mit dem Halbleiterelement 3 verbunden werden.
  • Ferner ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel aus der Sicht der Erweiterung der Anwendung und der Verbesserung der Leichtigkeit der Verwendung jedes der Filter 4a und 4b entworfen, so daß die Impedanzen ZXa und ZXb auf der Seite, wo eine externe Schaltung verbunden ist, einen spezifischen Wert (beispielsweise 50 Ω) aufweisen können, der im voraus bestimmt wird. Darüber hinaus gibt es verschiedene Möglichkeiten zum Entwerfen der Filter, so daß die Impedanzen Z4Paund Z4Pb auf der Seite des Halbleiterelements 3 in den Filtern 4a und 4b an das Halbleiterelement 3 angepaßt sind, und daß die Impedanz ZXa und ZXb zu der Außenseite einen spezifischen Wert aufweisen, und bei diesem Ausführungsbeispiel kann jedes geeignete Entwurfsverfahren gemäß der Form der Filter 4 angepaßt werden, obwohl die Beschreibung derselben ausgelassen ist.
  • Da die Filter 4a und 4b gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sind, um Impedanzen aufzuweisen, die an das Halbleiterelement 3 angepaßt sind, gibt es keine Impedanzfehlanpassungsprobleme, und die Filter 4a und 4b sind direkt mit dem Halbleiterelement 3 verbunden.
  • Das heißt beispielsweise, falls die Filter 4a und 4b direkt mit dem Halbleiterelement verbunden sind, wenn die Filter 4a und 4b Impedanzen aufweisen, die nicht an das Halbleiterelement 3 angepaßt sind, daß die Filter 4a und 4b beispielsweise Reflexionscharakteristika aufweisen, die durch die durchgezogene Linie A gezeigt sind, und Übertragungscharakteristika, die durch die gepunktete Linie in Fig. 4B gezeigt sind, und aufgrund der Impedanzfehlanpassung wird der Einfügungsverlust in einem vorbestimmten Übertragungsfrequenzband F unerwünscht.
  • Da im Gegensatz dazu die Filter 4a und 4b bei dem ersten Ausführungsbeispiel Impedanzen aufweisen, die an das Halbleiterelement 3 angepaßt sind, wenn die Filter 4a und 4b direkt mit dem Halbleiterelement 3 verbunden sind, weisen die Filter 4a und 4b beispielsweise Reflexionscharakteristika (durchgezogene Linie A) und Übertragungscharakteristika (gestrichelte Linie B), die in Fig. 4A gezeigt sind, auf, und der Einfügungsverlust in einem vorbestimmten Übertragungsfrequenzband F wird annehmbar.
  • Auch wenn die Filter 4a und 4b direkt mit dem Halbleiterelement 3 verbunden sind, gibt es somit bei dem ersten Ausführungsbeispiel kein Problem, wie z. B., daß sich der Einfügungsverlust aufgrund von Impedanzfehlanpassung erhöht usw., und dementsprechend ist zwischen den Filtern 4a und 4b und den Halbleiterelementen 3 keine Anpassungsschaltung erforderlich. Da daher die Anpassungsschaltung nicht erforderlich ist, kann das elektronische Modul entsprechend kleiner gemacht werden. Da ferner die Anpassungsschaltung eliminiert werden kann, kann der Signalübertragungsverlust reduziert werden.
  • Da ferner bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Impedanzen ZXa und ZXb auf der Seite, wo die Filter 4a und 4b mit der Außenseite verbunden sind, auf einen spezifischen Wert eingestellt ist (beispielsweise 50 Ω), kann das elektronische Modul 1 direkt in die Schaltung, beispielsweise eines Kommunikationsgeräts, gesetzt werden, in das das Modul eingebaut werden soll. Dementsprechend ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel keine Anpassungsschaltung zum Anpassen des elektronischen Moduls 1 an die Schaltung, in die das elektronische Modul angepaßt werden soll, erforderlich. Diese Tatsache wird mit der Reduzierung bei der Größe des elektronischen Moduls 1 kombiniert, in dem zwischen der Halbleiterschaltung 3 und den Filtern 4a und 4b, wie es oben beschrieben ist, keine Anpassungsschaltung erforderlich ist, und als Ergebnis kann das Gerät, in das das Modul eingebaut werden soll, kleiner gemacht werden.
  • Da ferner bei dem ersten Ausführungsbeispiel ein Flachfilter, bei dem eine Resonanzschaltung 11 auf einem dielektrischen Substrat 10 mit hoher Permeabilität gebildet ist, für die Filter 4a und 4b verwendet wird, können die Filter 4a und 4b aufgrund der flachen Form und der hohen Permeabilität des dielektrischen Substrats 10 kleiner gemacht werden. Ferner kann das elektronische Modul 1 weiter in der Größe reduziert werden.
  • Hierin nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieses zweite Ausführungsbeispiel ist beinahe gleich wie das erste Ausführungsbeispiel, abgesehen von dem inneren Aufbau des Basissubstrats 2. Bei der Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels werden den gleichen Abschnitten die gleichen Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gegeben, und deren Beschreibung ist ausgelassen.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Basissubstrat 2, wie es in Fig. 5A gezeigt ist, ein Mehrschichtsubstrat, in das eine Mehrzahl von dielektrischen Substraten 15 laminiert ist. Eine Vorspannungsschaltung 18 ist in dem Basissubstrat 2 gebildet, um eine Vorspannung an das Halbleiterelement 3 anzulegen. Das heißt, innerhalb des Basissubstrats 2 ist ein Induktor 16 und ein Kondensator 17 gebildet, und gleichzeitig sind ein Durchgangsloch und eine Verdrahtungsstruktur gebildet, und eine Vorspannungsschaltung 18 ist, wie in Fig. 5B gezeigt, aufgebaut. Darüber hinaus zeigt das Bezugszeichen 20 in Fig. 5B einen Verbindungsabschnitt auf der Seite, die mit dem Halbleiterelement 3 verbunden werden soll, und das Bezugszeichen 21 zeigt einen Verbindungsabschnitt, der mit einer Gleichstromversorgung verbunden werden soll.
  • Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Induktor 16 aus einer Leiterstruktur aufgebaut, die auf der Oberfläche des Substrats 15 in dem Basissubstrat 2 gebildet ist. Es gibt verschiedene mögliche Strukturen für die Form der Leiterstruktur, die als Induktor funktioniert, wie z. B. eine Spiralstruktur, eine Mäanderstruktur usw., aber jede derselben kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel angepaßt werden; d. h. die Leiterstruktur ist nicht besonders beschränkt.
  • Ferner besteht der Kondensator 17 außerdem aus einer Leiterstruktur, die auf der Oberfläche des Substrats 15 auf die gleiche Weise wie der Induktor 16 gebildet ist, und ein Kondensator eines interdigitalen oder laminierten Typs ist gebildet.
  • Da gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Vorspannungsschaltung 18 in dem Basissubstrat 2 gebildet ist, gibt es keine Vorspannungsschaltung zum Anlegen einer Vorspannung an das Halbleiterelement 3 des elektronischen Moduls 1 in einem Gerät, wie z. B. einem Kommunikationsgerät usw., in das das elektronische Modul 1 eingebaut wird, und dementsprechend kann das Gerät kleiner gemacht werden.
  • Ferner ist eine Vorspannungsschaltung 18, die für das Halbleiterelement 3 geeignet ist, mit dem Halbleiterelement 3 verbunden, und da das elektronische Modul 1 nicht nachteilig durch Schwankungen beim Befestigen, Schwankungen von verwendeten Teilen usw. beeinträchtigt wird, wie es der Fall ist, wenn eine Vorspannungsschaltung außerhalb des elektronischen Moduls vorgesehen ist, sind ferner die Charakteristika des elektronischen Moduls 1 stabilisiert.
  • Hierin nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dieses dritte Ausführungsbeispiel ist gleich wie jedes der obigen Ausführungsbeispiele, außer daß eine Gegentaktschaltung durch Verwenden des Halbleiterelements 3 und der Filter 4 aufgebaut wird. Bei der Beschreibung des dritten Ausführungsbeispiels werden den gleichen Abschnitten die gleichen Bezugszeichen wie bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele gegeben, und ihre Beschreibung ist ausgelassen.
  • Das heißt, bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind Transistorelemente 3a und 3b auf der oberen Oberfläche des Basissubstrats 2 als das Halbleiterelement vorgesehen, wie es in Fig. 6A gezeigt ist. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind diese Transistorelemente 3a und 3b auf die gleiche Weise entworfen und integriert, um ein Paar von Transistoren als ein einziges Chipteil zu bilden.
  • Ferner sind die Filter 4a und 4b auf der oberen Oberfläche des Basissubstrats 2 vorgesehen, um die Transistorelemente 3a und 3b mit einem Abstand zwischen denselben zwischen sich anzuordnen.
  • Außerdem weisen die Filter 4a und 4b bei dem dritten Ausführungsbeispiel spezielle Impedanzcharakteristika auf, auf die gleiche Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen, und die Signaleingabeabschnitte der Transistorelemente 3a und 3b sind direkt durch Verbindungsdrähte 7 mit einem der Filter 4a und 4b gemeinsam verbunden (hier wird angenommen, daß das Filter das Filter 4a ist, um die Beschreibung zu erleichtern), wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Ferner sind die Signalausgangsabschnitte der Transistorelemente 3a und 3b direkt durch Verbindungsdrähte 7 mit dem anderen Filter (Filter 4b) gemeinsam verbunden.
  • Ferner funktioniert bei dem dritten Ausführungsbeispiel jedes der Filter 4a und 4b als ein Filter und gleichzeitig als ein Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandler, wie es nachfolgend gezeigt ist. Das heißt, in dem Filter 4a, das als ein Eingangsseitenfilter wirkt, wird ein Wechselsignaleingang von einem Eingangsabschnitt Xa in zwei Wechselsignale mit zueinander entgegengesetzten Phasen und der gleichen Amplitude umgewandelt, und die beiden Signale werden in die Transistorelemente 3a bzw. 3b eingegeben.
  • In dem Filter 4b, das als ein Ausgangsseitenfilter funktioniert, werden die beiden Wechselsignale, die zueinander entgegengesetzte Phasen und die gleiche Amplitude aufweisen und durch die Transistorelemente 3a und 3b angelegt werden, kombiniert, um von einem Ausgangsabschnitt Xb ein kombiniertes Signal auszugeben.
  • Die Filter 4a und 4b, die eine solche Symmetrisch- Unsymmetrisch-Wandlerfunktion aufweisen, können eine Vielzahl von Formen annehmen. Fig. 7A bis 7E zeigen jeweils eine Form der Filter 4a und 4b. Darüber hinaus bezeichnet das Bezugszeichen 24 in Fig. 7A bis 7E einen Ausgangsabschnitt, wo ein Signal ausgegeben wird, und das Bezugszeichen 25 bezeichnet einen Eingangsabschnitt, wo ein Signal eingegeben wird.
  • Das Filter in Fig. 7A ist ein TEM-Modus-λ/2-Resonator und das Filter in Fig. 7B ist ein TM010-Modus-Resonator. Wenn beispielsweise bei diesen Filtern 4 zwei Signale, die zueinander entgegengesetzte Phasen aufweisen, durch eine elektrische Feldkopplung in beide offenen Enden K1 und K2 eines λ/2-Resonators eingegeben werden, wird die Resonanzschaltung 11 auf der Basis der Signale erregt, um ein zusammengesetztes Signal der beiden Signale auszugeben. Wenn im Gegensatz dazu die Resonanzschaltung 11 auf der Basis eines Wechselsignals erregt wird, können zwei Signale, die zueinander entgegengesetzte Phasen und die gleiche Amplitude aufweisen, von beiden offenen Enden K1 und K2 des λ/2-Resonators ausgegeben werden.
  • Das Filter in Fig. 7C ist ein TEM-Modus-λ/2-Resonator und funktioniert beispielsweise so, daß eine Elektrodenstruktur 26 gebildet wird, um parallel zu der Struktur der Resonanzschaltung 11 zu sein, so daß zwei Wechselsignale mit zueinander entgegengesetzten Phasen und der gleichen Amplitude von beiden Enden der Elektrodenstruktur 26 eingegeben werden, und daß ein Signal von der Elektrodenstruktur 26 durch Magnetfeldkopplung zu der Resonanzschaltung 11 geliefert wird und es somit ermöglicht, daß ein zusammengesetztes Signal der beiden Wechselsignale auf gleiche Weise wie oben ausgegeben wird. Wenn ferner das Signal in der entgegengesetzten Richtung fließt, wird ein Wechselsignal in zwei Wechselsignale mit der gleichen Amplitude und zueinander entgegengesetzten Phasen umgewandelt, um die Signale auszugeben.
  • Obwohl das Filter in Fig. 7D ein TEM-Modus-λ/2-Resonator ist, werden bei diesem Beispiel, da eines der beiden Signale mit der gleichen Amplitude und zueinander entgegengesetzten Phasen durch eine elektrische Feldkopplung an die Resonanzschaltung 11 angelegt wird, und das andere Signal durch eine Magnetfeldkopplung an die Resonanzschaltung 11 angelegt wird, die beiden Wechselsignale kombiniert, um ein zusammengesetztes Signal der beiden Wechselsignale auszugeben, und das Filter ist hergestellt, um eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlerfunktion aufzuweisen.
  • Das Filter in Fig. 7E ist ein TE010-Modus-Resonantor, und da zwei Signale mit der gleichen Amplitude und zueinander entgegengesetzten Phasen elektromagnetisch gekoppelt sind und durch eine symmetrische Leitung 27 an die Resonanzschaltung 11 angelegt sind, kann das Filter hergestellt werden, um eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlerfunktion aufzuweisen.
  • Daher können die Filter mit einer Symmetrisch- Unsymmetrisch-Wandlerfunktion verschiedene Formen annehmen, und bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann jedes derselben verwendet werden.
  • Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird durch Verwenden der Filter 4a und 4b mit einer Symmetrisch-Unsymmetrisch- Wandlerfunktion und mit Transistorelementen 3a und 3b eine Gegentaktschaltung aufgebaut.
  • Wenn gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, auf die gleiche Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen, das elektronische Modul ein allgemeiner Verstärker ist, sind die Ausgangsimpedanz Z4Pa des Filters 4a und die Eingangsimpedanz Z3Pa des Halbleiterelements 3 entworfen, um nahezu konjugiert zueinander zu sein. Ferner ist die Eingangsimpedanz Z4Pb des Filters 4b und die Ausgangsimpedanz Z3Pb des Halbleiterelements 3 entworfen, um nahezu konjugiert zueinander zu sein.
  • Wenn ferner das elektronische Modul ein rauscharmer Verstärker ist, ist die Ausgangsimpedanz Z4Pa des Filters 4a entworfen, um eine Impedanz aufzuweisen, die beinahe das niedrigste Rauschen aufweist, und die Eingangsimpedanz Z4Pbdes Filters 4b und die Ausgangsimpedanz Z3Pb des Halbleiterelements 3 sind entworfen, um nahezu konjugiert zueinander zu sein.
  • Wenn darüber hinaus das elektronische Modul ein Leistungsverstärker ist, ist die Eingangsimpedanz Z4Pb des Filters 4b entworfen, um eine gewünschte Impedanz zu sein, wie z. B. eine Impedanz, die den maximalen Ausgang erzeugt, eine Impedanz, die die Leistungsversorgungseffizienz maximiert, usw.
  • Daher können die Transistorelemente 3a und 3b ohne Impedanzfehlanpassungsprobleme direkt mit den Filtern 4a und 4b verbunden werden. Auf diese Weise kann das elektronische Modul 1 so klein gemacht werden, daß zwischen den Transistorelementen 3a und 3b und den Filtern 4a und 4b keine Anpassungsschaltung erforderlich ist, und außerdem kann ein Gerät, in das das elektronische Modul 1 eingesetzt werden soll, kleiner gemacht werden, was vorteilhaft ist. Ferner kann der Übertragungsverlust eines Signals so klein gemacht werden, daß keine Anpassungsschaltung erforderlich ist.
  • Auf diese Weise weist das dritte Ausführungsbeispiel wesentliche Vorteile auf, auf die gleiche Weise wie die obigen Ausführungsbeispiele, und da außerdem die Transistorelemente 3a und 3b und die Filter 4a und 4b eine Gegentaktschaltung bilden, kann die Leistungszufuhreffizienz erhöht werden. Darüber hinaus werden Halbleiter, die in einer Gegentaktschaltung verwendet werden sollen, im allgemeinen als Klasse-B-Verstärker betrieben, aber sie können auch als Klasse-A-Verstärker oder Klasse-AB-Verstärker betrieben werden.
  • Da ferner bei dem dritten Ausführungsbeispiel eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlerfunktion in den Filtern 4a und 4b selbst enthalten ist, ist beispielsweise eine getrennte Signalverteilungsschaltung zum Erzeugen eines symmetrischen Signals, das in die Transistorelemente 3a und 3b eingegeben werden soll, und eine getrennte Synthesizerschaltung zum Synthetisieren symmetrischer Signale, die von den Transistorelementen 3a und 3b ausgegeben werden, nicht erforderlich. Es wird also verhindert, daß sich die Größe des elektronischen Moduls 1 erhöht, wobei eine Gegentaktschaltung aufgebaut werden kann. Als Ergebnis kann das elektronische Modul 1 kleiner gemacht werden.
  • Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt, und verschiedene Ausführungsbeispiele können realisiert werden. Obwohl zwei der Filter 4 in dem elektronischen Modul 1 vorgesehen sind, kann beispielsweise bei den obigen Ausführungsbeispielen die Anzahl der Filter 4 geeignet eingestellt werden, beispielsweise gemäß der Anwendung des elektronischen Moduls 1, und die Anzahl ist nicht auf zwei beschränkt. Beispielsweise kann nur das Eingangsseitenfilter vorgesehen sein oder nur das Ausgangsseitenfilter kann vorgesehen sein.
  • Obwohl ferner bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele nur eine Schaltung vorgesehen ist, in der die Filter 4 und das Halbleiterelement 3 verbunden sind, kann beispielsweise eine Mehrzahl von Schaltungen, in denen die Filter 4 und das Halbleiterelement 3 verbunden sind, in dem elektronischen Modul 1 vorgesehen sein. Wenn in diesem Fall beispielsweise das elektronische Modul 1 in die Schaltung eines Kommunikationsgeräts eingesetzt wird, das Übertragung und Empfang durchführt, auf solche Weise, daß eine Schaltung, die die Filter 4 und das Halbleiterelement 3 umfaßt, zwischen einer Antenne und einer Übertragungsschaltung vorgesehen ist, und eine andere Schaltung, die die Filter 4 und das Halbleiterelement 3 umfaßt, zwischen der Antenne und einer Empfangsschaltung vorgesehen ist, kann das elektronische Modul 1 in die Schaltung eines Kommunikationsgeräts eingesetzt werden, und das elektronische Modul 1 bildet einen gemeinsamen Teil für die Übertragungsseite und die Empfangsseite.
  • Wenn darüber hinaus die Wärmemenge, die durch das Halbleiterelement 3 erzeugt wird, hoch ist, kann beispielsweise ein thermisches Ableitungsloch in dem Basissubstrat 2 vorgesehen sein, zum Ableiten der Wärme des Halbleiterelements 3, wie es in dem Filter in Fig. 8A gezeigt ist.
  • Darüber hinaus ist es bei einigen Filtern 4 wünschenswert, einen Raum sowohl auf der oberen als auch der unteren Oberfläche zu bilden, und wenn solche Filter 4 Verwendet werden, werden konkave Abschnitte 23 in den Bereichen des Basissubstrats 2 gebildet, in denen die Filter gebildet werden, wie es in dem Filter in Fig. 8B gezeigt ist, und dementsprechend können die Filter aufgebaut werden, um einen Zwischenraum sowohl auf der Ober- als auch auf der Unteroberfläche des Filters aufzuweisen.
  • Obwohl das Filter 4 so gebildet ist, daß eine Resonanzschaltung 11 auf dem dielektrischen Substrat 10 gebildet ist, kann darüber hinaus bei jedem der obigen Ausführungsbeispiele, beispielsweise wenn das Basissubstrat 2 aus einem Mehrschichtsubstrat hergestellt ist, ein oder mehrere der Filter 4a und 4b als Flachfilter gebildet werden, wenn die Struktur der Resonanzschaltung 11 innerhalb des Basissubstrats 2 gebildet ist. Wenn auf diese Weise ein Flachfilter 4 innerhalb des Basissubstrats 2 gebildet ist, können beispielsweise die beiden Flachfilter 4a und 4b in der vertikalen Richtung angeordnet werden, anstatt dem Anordnen der Flachfilter 4a und 4b parallel in der horizontalen Richtung, und als Ergebnis kann das elektronische Modul 1 in der Größe weiter reduziert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Halbleiterelement und Filter auf einem gemeinsamen Basissubstrat befestigt, um ein elektronisches Modul zu bilden, und die Filter weisen eine Impedanz auf, die an das Halbleiterelement angepaßt ist. Dementsprechend können die Filter ohne Impedanzfehlanpassungsprobleme direkt mit dem Halbleiterelement verbunden werden, ohne die Hilfe einer Anpassungsschaltung.
  • Da keine Anpassungsschaltung erforderlich ist, kann das elektronische Modul auf diese Weise so viel kleiner gemacht werden. Da ferner das elektronische Modul in der Größe reduziert ist, kann ein Gerät (beispielsweise ein Kommunikationsmodul), in das das elektronische Modul eingesetzt werden soll, ebenfalls kleiner gemacht werden. Außerdem kann der Signalübertragungsverlust entsprechend reduziert werden, da keine Anpassungsschaltung vorgesehen ist.
  • Wenn darüber hinaus die Filter aus einem Flachfilter hergestellt sind, in dem eine Resonanzschaltung auf einem dielektrischen Substrat gebildet ist und das dielektrische Substrat aus einem Substrat mit hoher Permeabilität hergestellt ist, das eine höhere Permeabilität aufweist als die des Halbleiters, können die Filter aufgrund der hohen Permeabilität des dielektrischen Substrats ohne weiteres kleiner gemacht werden. Aufgrund der Reduzierung bei der Größe der Filter kann das elektronische Modul viel kleiner gemacht werden.
  • Wenn ferner das Basissubstrat aus einem Mehrschichtsubstrat besteht und die Filter so aufgebaut sind, daß die Struktur einer Resonanzschaltung in dem Mehrschichtsubstrat selbst gebildet ist, da die Filter in dem Basissubstrat eingebettet sind, kann das elektronische Modul entsprechend dünner gemacht werden, und im Vergleich zu den Filterteilen, die auf der Oberfläche des Basissubstrats befestigt sind, die Höhe der Filterteile reduziert ist.
  • Wenn das Basissubstrat aus einem Mehrschichtsubstrat hergestellt ist und eine Vorspannungsschaltung, die eine Vorspannung an den Halbleiter anlegt, in dem Basissubstrat eingebettet ist, können die Funktionen des elektronischen Moduls erhöht werden und außerdem können die Charakteristika des Halbleiterelements verbessert werden. Da ferner in einer Schaltung erforderlich ist, in die das elektronische Modul eingesetzt wird, keine Vorspannungsschaltung für das Halbleiterelement des elektronischen Moduls, kann ein Gerät, in das das elektronische Modul eingebettet wird, kleiner gemacht werden.
  • Bei einem elektronischen Modul, in dem eine Gegentaktschaltung durch zwei Transistorelemente, die als das Halbleiterelement dienen, und Filter aufgebaut ist, kann die Effizienz eines Verstärkers, der beispielsweise aus der Gegentaktschaltung aufgebaut ist, erhöht werden. Wenn die Filter eine Symmetrisch-Unsymmetrisch-Wandlerfunktion aufweisen, kann außerdem eine Verteilungsschaltung eines Signals zum Erzeugen eines symmetrischen Signals, das an jedes der Transistorelemente angelegt werden soll, und eine Synthesizerschaltung zum Synthetisieren der symmetrischen Signale, die von jedem der Transistorelemente ausgegeben werden, überflüssig werden, und dementsprechend kann das elektronische Modul kleiner gemacht werden. Da es ferner aufgrund dieser Verteilungsschaltung und Synthesizerschaltung keinen Signalübertragungsverlust gibt, kann der Signalübertragungsverlust unterdrückt werden.
  • Bei einem elektronischen Modul, bei dem eine Abschirmungsabdeckung vorgesehen ist, kann die Zuverlässigkeit des elektronischen Moduls verbessert werden, da das Halbleiterelement und die Filter durch die Abschirmungsabdeckung geschützt und abgeschirmt sind.

Claims (9)

1. Elektronisches Modul (1), das folgende Merkmale umfaßt:
ein Basissubstrat (2);
ein Halbleiterelement (3), das auf dem Basissubstrat (2) befestigt ist; und
Filter (4a, 4b), die auf dem Basissubstrat (2) befestigt sind, wobei jedes Filter (4a, 4b) ein Flachfilter mit einer Impedanz ist, die an das Halbleiterelement (3) angepaßt ist, und wobei jedes Filter (4a, 4b) direkt mit dem Halbleiterelement (3) verbunden ist.
2. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1, bei dem das Flachfilter eine Resonanzschaltung (11) und ein dielektrisches Substrat (10) umfaßt, auf dem die Resonanzschaltung (11) gebildet ist, und wobei das dielektrische Substrat (10) ein Substrat mit einer hohen Permeabilität ist, dessen Permeabilität höher ist als die des Halbleiters.
3. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Basissubstrat (2) ein Mehrschichtsubstrat umfaßt, wobei eine Mehrzahl von dielektrischen Substraten (15) darin laminiert sind, und wobei das Filter (4a, 4b) eine Resonanzschaltung umfaßt, die in dem Mehrschichtsubstrat gebildet ist.
4. Elektronisches Modul (1), das folgende Merkmale umfaßt:
ein Basissubstrat (2);
ein Halbleiterelement (3), das auf dem Basissubstrat (2) befestigt ist; und
Filter (4a, 4b), die auf dem Basissubstrat (2) befestigt sind, wobei die Filter (4a, 4b) ein Filter, das direkt mit einem Signaleingangsabschnitt des Halbleiterelements (3) verbunden ist, und ein Filter, das direkt mit einem Signalausgangsabschnitt des Halbleiterelements (3) verbunden ist, umfassen.
5. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 4, bei dem das Basissubstrat (2) ein Mehrschichtsubstrat, in dem eine Mehrzahl von dielektrischen Substraten (15) laminiert sind, umfaßt, und bei dem eine Vorspannungsschaltung (18) in dem Mehrschichtsubstrat gebildet ist.
6. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 4, bei dem an dem Basissubstrat (2) zwei Transistorelemente (3a, 3b), die die Halbleiterelemente (3) bilden, vorgesehen sind, wobei die Filter (4a, 4b) ein Eingangsseitenfilter, das mit dem Signaleingangsabschnitt von jedem der Transistorelemente (3a, 3b) gemeinsam verbunden ist, und ein Ausgangsseitenfilter, das mit dem Signalausgangsabschnitt von jedem der Transistorelemente (3a, 3b) gemeinsam verbunden ist, umfassen, wobei das Eingangsseitenfilter ein Eingangswechselsignal in zwei Wechselsignale mit zueinander entgegengesetzten Phasen und der gleichen Amplitude umwandelt, und jedes der Signale getrennt an die Transistorelemente (3a, 3b) anlegt, wobei das Ausgangsseitenfilter die beiden Wechselsignale mit zueinander entgegengesetzten Phasen und der gleichen Amplitude, die von jedem der Transistorelemente angelegt werden, synthetisiert, um ein zusammengesetztes Signal auszugeben, und wobei die beiden Transistorelemente (3a, 3b), das Eingangsseitenfilter und das Ausgangsseitenfilter eine Gegentaktschaltung bilden.
7. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 6, bei dem zwei Transistorelemente (3a, 3b) in einem einzigen Chip integriert sind.
8. Elektronisches Modul (1) gemäß Anspruch 1 oder 4, das ferner eine Abschirmabdeckung zum Abdecken des Halbleiterelements (3) und der Filter (4a, 4b) umfaßt, wobei ein Raum zwischen der Abdeckung und dem Halbleiterelement (3) und den Filtern (4a, 4b) vorgesehen ist.
9. Kommunikationsmodul, das mit einem elektronischen Modul (1) gemäß Anspruch 1 versehen ist.
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