DE112020003286T5

DE112020003286T5 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE112020003286T5
Application number: DE112020003286.8T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Shinozaki; Shigeru Tsuchida
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-04-21
Also published as: KR102599294B1; KR20220010016A; WO2021006021A1; US20220094308A1; CN114080757A; CN114080757B; KR102584100B1; DE112020003287T5; CN114080756A; WO2021006020A1; CN114080756B; US20220094373A1; KR20220016946A

Abstract

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Leistungsverstärker stabiler gesteuert. Ein Hochfrequenzmodul (1) umfasst ein Montagesubstrat (9), mehrere Anschlüsse (80) für externe Verbindungen, einen Leistungsverstärker (1) und eine Steuereinheit (14) versehen. Das Montagesubstrat hat eine erste Hauptoberfläche (91) und eine zweite Hauptoberfläche (92), die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse (80) für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche (92) des Montagesubstrats (9) angeordnet. Der Leistungsverstärker (11) ist auf der ersten Hauptoberfläche (91) oder der zweiten Hauptoberfläche Hauptoberfläche (92) des Montagesubstrats (9) angeordnet. Die Steuereinheit (14) ist auf der zweiten Hauptoberfläche (92) des Montagesubstrats (9) angeordnet. Zu den mehreren Anschlüssen (80) für externe Verbindungen gehört ein Steueranschluss (84). Die Steuereinheit (14) steuert den Leistungsverstärker (11) auf der Grundlage eines über den Steueranschluss (84) erhaltenen Steuersignals.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät, insbesondere auf ein Hochfrequenzmodul mit einem Leistungsverstärker und auf ein Kommunikationsgerät mit dem Hochfrequenzmodul.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Bisher ist ein Leistungsverstärkermodul bekannt, das einen Treiberstufenverstärker (Leistungsverstärker), einen Ausgangsstufenverstärker (Leistungsverstärker), einen Eingangsschalter, einen Ausgangsschalter, eine Eingangsanpassungsschaltung, eine Zwischenstufenanpassungsschaltung, eine Ausgangsanpassungsschaltung und eine Steuerschaltung (Steuereinheit) umfasst (siehe zum Beispiel die japanische ungeprüfte Patentanmeldungspublikation Nr. 2018-181943). Das Leistungsverstärkermodul ist ein Hochfrequenzmodul, das in einem mobilen Kommunikationsendgerät, wie z.B. einem Mobiltelefon, verwendet wird, um die Leistung eines Eingangssignals auf einen Pegel zu verstärken, der hoch genug ist, um an eine Basisstation übertragen zu werden.
Die Steuerschaltung steuert den Betrieb des Eingangsschalters, des Ausgangsschalters, des Treiberstufenverstärkers und des Ausgangsstufenverstärkers.
Komponenten, die das Leistungsverstärkermodul bilden, wie der Treiberstufenverstärker, der Ausgangsstufenverstärker, der Eingangsschalter, der Ausgangsschalter, die Eingangsanpassungsschaltung, die Zwischenstufenanpassungsschaltung, die Ausgangsanpassungsschaltung und die Steuerschaltung, sind auf der Montagefläche eines Montagesubstrats angeordnet. Der Eingangsschalter, der Ausgangsschalter und die Steuerschaltung sind in einem einzigen integrierten Schaltkreis-Chip (IC-Chip) integriert. Der Treiberstufenverstärker und der Ausgangsstufenverstärker sind ebenfalls in einem einzigen IC-Chip integriert.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Hochfrequenzmodul kann ein Signal, das durch das Montagesubstrat hindurchgeht, je nach der Position einer auf einem Montagesubstrat angeordneten Steuereinheit ein Steuersignal stören. Dadurch kann der Steuerbetrieb der Steuereinheit für einen Leistungsverstärker instabil werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Leistungsverstärker stabiler zu steuern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Hochfrequenzmodul bereitgestellt, das ein Montagesubstrat, mehrere Anschlüsse für externe Verbindungen, einen Leistungsverstärker und eine Steuereinheit umfasst. Das Montagesubstrat hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet. Der Leistungsverstärker ist auf einer von der ersten und zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet. Die Steuereinheit ist auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet. Die mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen umfassen einen Steueranschluss. Die Steuereinheit steuert den Leistungsverstärker auf Basis eines über den Steueranschluss empfangenen Steuersignals.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikationsgerät bereitgestellt, das das Hochfrequenzmodul gemäß dem oben beschriebenen Aspekt und eine Signalverarbeitungsschaltung enthält. Die Signalverarbeitungsschaltung ist mit dem Hochfrequenzmodul verbunden.
Das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß den oben beschriebenen Aspekten sind in der Lage, einen Leistungsverstärker stabiler zu steuern.
Weitere Merkmale, Elemente, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einer ersten Ausführungsform.
2 ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls der ersten Ausführungsform entlang der Linie A-A in 1.
3 ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls der ersten Ausführungsform entlang der Linie B-B in 1.
4 ist ein Schaltplan eines Kommunikationsgeräts, das das Hochfrequenzmodul der ersten Ausführungsform enthält.
5 ist eine Schnittdarstellung eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
6 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
7 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem dritten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
8 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem vierten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
9 ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls des vierten modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform entlang der Linie A-A in 8.
10 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem fünften modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
11 ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls des fünften modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform entlang der Linie A-A in 10.
12 ist eine Ansicht von unten auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform.
13 ist ein Schaltplan eines Kommunikationsgeräts mit einem Hochfrequenzmodul einer zweiten Ausführungsform.
14 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der zweiten Ausführungsform.
15 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der zweiten Ausführungsform, wenn eine zweite Hauptoberfläche eines Montagesubstrats und elektronische Komponenten und mehrere externe Verbindungsanschlüsse, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind, von einer ersten Hauptoberfläche des Montagesubstrats aus gesehen werden.
16A ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der zweiten Ausführungsform mit den elektronischen Komponenten und mehreren Anschlüssen für externe Verbindungen, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind und durch die gestrichelten Linien angedeutet werden.
16B ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls der zweiten Ausführungsform entlang der Linie A-A in 16A.
17 ist eine Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform.
18 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul des modifizierten Beispiels der zweiten Ausführungsform, wenn eine zweite Hauptoberfläche eines Montagesubstrats und elektronische Komponenten und mehrere externe Verbindungsanschlüsse, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind, von einer ersten Hauptoberfläche des Montagesubstrats aus gesehen werden.
19 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul des modifizierten Beispiels der zweiten Ausführungsform mit den elektronischen Komponenten und mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind und durch die gestrichelten Linien angedeutet werden.
20 ist ein Schaltplan eines Kommunikationsgeräts mit einem Hochfrequenzmodul einer dritten Ausführungsform.
21 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der dritten Ausführungsform.
22 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der dritten Ausführungsform, wenn eine zweite Hauptoberfläche eines Montagesubstrats und elektronische Komponenten und mehrere externe Verbindungsanschlüsse, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind, von einer ersten Hauptoberfläche des Montagesubstrats aus gesehen werden.
23A ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul der dritten Ausführungsform mit den elektronischen Komponenten und mehreren Anschlüssen für externe Verbindungen, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind und durch die gestrichelten Linien angedeutet werden.
23B ist eine Schnittdarstellung des Hochfrequenzmoduls der dritten Ausführungsform entlang der Linie A-A in 23A.
24 ist eine Draufsicht auf ein Hochfrequenzmodul gemäß einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform.
25 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul des modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform, wenn eine zweite Hauptoberfläche eines Montagesubstrats und elektronische Komponenten und mehrere externe Verbindungsanschlüsse, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind, von einer ersten Hauptoberfläche des Montagesubstrats aus gesehen werden.
26 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul des modifizierten Beispiels der dritten Ausführungsform mit den elektronischen Komponenten und mehreren Anschlüssen für externe Verbindungen, die auf der zweiten Hauptoberfläche angeordnet sind, was durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den 1 bis 3, 5 bis 12, 14 bis 19 und 21 bis 26, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, sind Elemente nur schematisch dargestellt, und die Größen- und Dickenverhältnisse zwischen den Elementen entsprechen nicht unbedingt den tatsächlichen Größenverhältnissen zwischen den Elementen.
(Erste Ausführungsform)
Ein Hochfrequenzmodul 1 und ein Kommunikationsgerät 300 gemäß einer ersten Ausführungsform werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben.
(1.1) Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät
(1.1.1) Schaltungsaufbau von Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät
Der schaltungstechnische Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1 und der Kommunikationseinrichtung 300 gemäß der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Das Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform wird z.B. im Kommunikationsgerät 300 verwendet. Das Kommunikationsgerät 300 ist ein Mobiltelefon, wie z.B. ein Smartphone, oder kann ein anderes Gerät sein, wie z.B. ein tragbares Endgerät (z.B. eine Smartwatch). Das Hochfrequenzmodul 1 unterstützt Kommunikationsstandards wie die vierte Generation (4G) und die fünfte Generation (5G). 4G ist zum Beispiel Third Generation Partnership Project (3GPP) Long Term Evolution (LTE). 5G ist z.B. 5G New Radio (NR). Das Funkfrequenzmodul 1 unterstützt auch Trägeraggregation und duale Konnektivität.
Das Hochfrequenzmodul 1 kann ein von einer Signalverarbeitungsschaltung 301 empfangenes Sendesignal verstärken und das verstärkte Signal an eine Antenne 310 des Kommunikationsgeräts 300 ausgeben. Das Hochfrequenzmodul 1 kann auch ein von der Antenne 310 empfangenes Signal verstärken und das verstärkte Signal an die Signalverarbeitungsschaltung 301 ausgeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist keine Komponente des Hochfrequenzmoduls 1, sondern eine Komponente des Kommunikationsgeräts 300, das das Hochfrequenzmodul 1 enthält. Das Hochfrequenzmodul 1 wird von der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert. Die Kommunikationsvorrichtung 300 umfasst das Hochfrequenzmodul 1 und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Kommunikationsvorrichtung 300 umfasst auch die Antenne 310 und ein Schaltungssubstrat, auf dem das Hochfrequenzmodul 1 montiert ist. Das Schaltungssubstrat ist beispielsweise eine gedruckte Leiterplatte und enthält eine Erdungselektrode, an die ein Erdungspotential angelegt wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung 301 umfasst eine Hochfrequenz-(HF)-Signalverarbeitungsschaltung 302 und eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303. Die HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 ist z.B. eine integrierte Hochfrequenzschaltung (RFIC) und führt eine Signalverarbeitung eines Hochfrequenzsignals durch. Genauer gesagt, führt die HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 eine Signalverarbeitung, wie z.B. eine Aufwärtskonvertierung, an einem von der Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 ausgegebenen Hochfrequenzsignal (Sendesignal) durch und gibt das der Signalverarbeitung unterzogene Sendesignal aus. Die HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 führt auch eine Signalverarbeitung, wie z.B. eine Abwärtskonvertierung, an einem vom Hochfrequenzmodul 1 ausgegebenen Hochfrequenzsignal (Empfangssignal) durch und gibt das der Signalverarbeitung unterzogene Empfangssignal an die Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 aus. Die Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 ist z.B. eine integrierte Basisbandschaltung (BBIC) und führt bestimmte Signalverarbeitungen an einem von außerhalb der Signalverarbeitungsschaltung 301 empfangenen Sendesignal durch. Die Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 führt auch bestimmte Signalverarbeitungen an einem empfangenen Signal durch, das von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 ausgegeben wird. Das von der Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 verarbeitete Empfangssignal wird als Bildsignal zur Anzeige eines Bildes oder als Audiosignal zur Kommunikation verwendet. Das Hochfrequenzmodul 1 überträgt Hochfrequenzsignale (Sendesignale und Empfangssignale) zwischen der Antenne 310 und der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 der Signalverarbeitungsschaltung 301. In der Kommunikationsvorrichtung 300 kann auf die Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303 verzichtet werden.
Das Hochfrequenzmodul 1 umfasst einen Leistungsverstärker 11 und eine Steuereinheit 14. Das Hochfrequenzmodul 1 umfasst auch einen rauscharmen Verstärker 21 und drei Duplexer 32A, 32B und 32C. Der Duplexer 32A umfasst ein Sendefilter 12A und ein Empfangsfilter 22A. Der Duplexer 32B umfasst ein Sendefilter 12B und ein Empfangsfilter 22B. Der Duplexer 32C umfasst ein Sendefilter 12C und ein Empfangsfilter 22C. Das Hochfrequenzmodul 1 enthält außerdem einen ersten Schalter 4, einen zweiten Schalter 5, eine Ausgangsanpassungsschaltung 13, eine Eingangsanpassungsschaltung 23 und drei Anpassungsschaltungen 71A, 71B und 71C.
Das Hochfrequenzmodul 1 umfasst mehrere Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, wie einen Antennenanschluss 81, einen Signaleingangsanschluss 82, einen Signalausgangsanschluss 83, mehrere Steueranschlüsse 84 und mehrere Erdungsanschlüsse 85 (siehe 1 und 3). Die mehreren Erdungsanschlüsse 85 sind elektrisch mit der Erdungselektrode des oben beschriebenen Schaltungssubstrats der Kommunikationsvorrichtung 300 verbunden und erhalten ein Erdungspotential.
Der Leistungsverstärker 11 hat einen Eingangsanschluss 111 und einen Ausgangsanschluss 112. Der Leistungsverstärker 11 verstärkt ein Sendesignal eines vorbestimmten Frequenzbandes, das in den Eingangsanschluss 111 eingegeben wird, und gibt das verstärkte Sendesignal am Ausgangsanschluss 112 aus. Das vorbestimmte Frequenzband umfasst ein erstes, zweites und drittes Kommunikationsband. Das erste Kommunikationsband entspricht einem Sendesignal, das das Sendefilter 12A durchläuft, und ist beispielsweise das 3GPP LTE Band 11. Das zweite Kommunikationsband entspricht einem Sendesignal, das das Sendefilter 12B passiert, und ist beispielsweise das 3GPP LTE-Band 22. Das dritte Kommunikationsband entspricht einem Sendesignal, das das Sendefilter 12C passiert, und ist beispielsweise das 3GPP LTE Band 42 oder 48 oder 5G NR n77. Der Eingangsanschluss 111 des Leistungsverstärkers 11 ist mit dem Signaleingangsanschluss 82 verbunden. Der Eingangsanschluss 111 ist über den Signaleingangsanschluss 82 mit der Signalverarbeitungsschaltung 301 verbunden. Der Signaleingangsanschluss 82 ist ein Anschluss, über den ein Hochfrequenzsignal (Sendesignal) von einer externen Schaltung, wie der Signalverarbeitungsschaltung 301, in das Hochfrequenzmodul 1 eingegeben wird. Der Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 ist über die Ausgangsanpassungsschaltung 13 mit einem gemeinsamen Anschluss 50A des zweiten Schalters 5 verbunden. Der Leistungsverstärker 11 wird von der Steuereinheit 14 gesteuert.
Die Steuereinheit 14 ist mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Die Steuereinheit 14 ist über die mehreren (z.B. vier) Steueranschlüsse 84 mit der Signalverarbeitungsschaltung 301 verbunden. Die mehreren Steueranschlüsse 84 sind Anschlüsse, über die ein Steuersignal von einer externen Schaltung, wie z.B. der Signalverarbeitungsschaltung 301, in die Steuereinheit 14 eingegeben wird. Die Steuereinheit 14 steuert den Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage des über die mehreren Steueranschlüsse 84 eingegebenen Steuersignals. Die mehreren Steueranschlüsse 84 unterstützen z.B. den MIPI-Standard (Mobile Industry Processor Interface). Als Eingangsabschnitt für den Empfang eines Steuersignals verfügt die Steuereinheit 14 über mehrere Anschlüsse 148, die den mehreren Steueranschlüssen 84 entsprechen. Die mehreren Anschlüsse 148 unterstützen z.B. den MIPI-Standard. Bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform ist die Steuereinheit 14 mit einem Eingangsabschnitt 118 des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Die Steuereinheit 14 steuert den Leistungsverstärker 11 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302. Die Steuereinheit 14 empfängt das Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 über die mehreren Anschlüsse 148 und liefert dem Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage des Steuersignals einen Vorspannungsstrom. Die Steuereinheit 14 ist auch mit einem Eingangsabschnitt 48 des ersten Schalters 4 und einem Eingangsabschnitt 58 des zweiten Schalters 5 verbunden und steuert den ersten und zweiten Schalter 4 und 5 auf der Grundlage des Steuersignals.
Der rauscharme Verstärker 21 hat einen Eingangsanschluss 211 und einen Ausgangsanschluss 212. Der rauscharme Verstärker 21 verstärkt ein empfangenes Signal des oben beschriebenen vorbestimmten Frequenzbandes, das in den Eingangsanschluss 211 eingegeben wird, und gibt das verstärkte empfangene Signal über den Ausgangsanschluss 212 aus. Der Eingangsanschluss 211 des rauscharmen Verstärkers 21 ist über die Eingangsanpassungsschaltung 23 mit einem gemeinsamen Anschluss 50B des zweiten Schalters 5 verbunden. Der Ausgangsanschluss 212 des rauscharmen Verstärkers 21 ist mit dem Signalausgangsanschluss 83 verbunden. Der Ausgangsanschluss 212 ist z.B. über den Signalausgangsanschluss 83 mit der Signalverarbeitungsschaltung 301 verbunden. Der Signalausgangsanschluss 83 ist ein Anschluss, über den ein Hochfrequenzsignal (empfangenes Signal) vom rauscharmen Verstärker 21 an eine externe Schaltung, wie die Signalverarbeitungsschaltung 301, ausgegeben wird.
Das Sendefilter 12A ist ein Filter, das das Sendefrequenzband des ersten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet. Das Sendefilter 12B ist ein Filter, das das Sendefrequenzband des zweiten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet. Das Sendefilter 12C ist ein Filter, das das Sendefrequenzband des dritten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet. Das Empfangsfilter 22A ist ein Filter, das das Empfangsfrequenzband des ersten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet. Das Empfangsfilter 22B ist ein Filter, das das Empfangsfrequenzband des zweiten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet. Das Empfangsfilter 22C ist ein Filter, das das Empfangsfrequenzband des dritten Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet.
Der erste Schalter 4 hat einen gemeinsamen Anschluss 40 und drei Auswahlanschlüsse 41 bis 43. Der gemeinsame Anschluss 40 ist mit dem Antennenanschluss 81 verbunden. Die Antenne 310 ist mit dem Antennenanschluss 81 verbunden. Der Auswahlanschluss 41 ist mit einem Knoten zwischen dem Ausgangsanschluss des Sendefilters 12A und dem Eingangsanschluss des Empfangsfilters 22A verbunden. Der Auswahlanschluss 42 ist mit einem Knoten zwischen dem Ausgangsanschluss des Sendefilters 12B und dem Eingangsanschluss des Empfangsfilters 22B verbunden. Der Auswahlanschluss 43 ist mit einem Knoten zwischen dem Ausgangsanschluss des Sendefilters 12C und dem Eingangsanschluss des Empfangsfilters 22C verbunden. Der erste Schalter 4 kann mindestens einen der drei Auswahlanschlüsse 41 bis 43 mit dem gemeinsamen Anschluss 40 verbinden. Das heißt, der erste Schalter 4 erreicht eine Eins-zu-Eins-Verbindung und eine Eins-zu-Viel-Verbindung.
Der erste Schalter 4 ist z.B. ein Schalter-IC und wird von der Steuereinheit 14 gesteuert. Beispielsweise ändert der erste Schalter 4 den Verbindungszustand zwischen dem gemeinsamen Anschluss 40 und den drei Auswahlanschlüssen 41 bis 43 auf der Grundlage eines Steuersignals von der Steuerung 14.
Der zweite Schalter 5 hat zwei gemeinsame Anschlüsse 50A und 50B, drei Auswahlanschlüsse 51A, 52A und 53A und drei Auswahlanschlüsse 51B, 52B und 53B. Der gemeinsame Anschluss 50A ist über die Ausgangsanpassungsschaltung 13 mit dem Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Der Auswahlanschluss 51A ist mit dem Eingangsanschluss des Sendefilters 12A (Sendeanschluss des Duplexers 32A) verbunden. Der Auswahlanschluss 52A ist mit dem Eingangsanschluss des Sendefilters 12B (Sendeanschluss des Duplexers 32B) verbunden. Der Auswahlanschluss 53A ist mit dem Eingangsanschluss des Sendefilters 12C (Sendeanschluss des Duplexers 32C) verbunden. Der gemeinsame Anschluss 50B ist über die Eingangsanpassungsschaltung 23 mit dem Eingangsanschluss 211 des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden. Der Auswahlanschluss 51B ist mit dem Ausgangsanschluss des Empfangsfilters 22A (Empfangsanschluss des Duplexers 32A) verbunden. Der Auswahlanschluss 52B ist mit dem Ausgangsanschluss des Empfangsfilters 22B (Empfangsanschluss des Duplexers 32B) verbunden. Der Auswahlanschluss 53B ist mit dem Ausgangsanschluss des Empfangsfilters 22C (Empfangsanschluss des Duplexers 32C) verbunden.
Der zweite Schalter 5 kann mindestens einer der drei Auswahlanschlüsse 51A bis 53A mit dem gemeinsamen Anschluss 50A verbinden. Der zweite Schalter 5 kann auch mindestens einen der drei Auswahlanschlüsse 51B bis 53B mit dem gemeinsamen Anschluss 50B verbinden. Das heißt, der zweite Schalter 5 erreicht eine Eins-zu-Eins-Verbindung und eine Eins-zu-Viel-Verbindung für jeden der beiden gemeinsamen Anschlüsse 50A und 50B.
Der zweite Schalter 5 ist z.B. ein Schalter-IC und wird von der Steuerung 14 gesteuert. Zum Beispiel ändert der zweite Schalter 5 den Verbindungszustand zwischen dem gemeinsamen Anschluss 50A und den drei Auswahlanschlüssen 51A bis 53A und zwischen dem gemeinsamen Anschluss 50B und den drei Auswahlanschlüssen 51B bis 53B auf der Grundlage eines Steuersignals von der Steuerung 14.
Die Ausgangsanpassungsschaltung 13 ist in einem Signalweg zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 und dem gemeinsamen Anschluss 50A des zweiten Schalters 5 angeordnet. Die Ausgangsanpassungsschaltung 13 sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und den Sendefiltern 12A, 12B und 12C. Die Ausgangsanpassungsschaltung 13 besteht z.B. aus einer Induktivität 131 (siehe 2) oder kann mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren umfassen.
Die Eingangsanpassungsschaltung 23 ist in einem Signalweg zwischen dem Eingangsanschluss 211 des rauscharmen Verstärkers 21 und dem gemeinsamen Anschluss 50B des zweiten Schalters 5 angeordnet. Die Eingangsanpassungsschaltung 23 sorgt für eine Impedanzanpassung zwischen dem rauscharmen Verstärker 21 und den Empfangsfiltern 22A, 22B und 22C. Die Eingangsanpassungsschaltung 23 besteht z.B. aus einer Induktivität oder kann mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren umfassen.
Die Anpassungsschaltung 71A sorgt für eine Impedanzanpassung zwischen dem Duplexer 32A und jeder der mit dem Antennenanschluss 81 und dem ersten Schalter 4 verbundenen Antennen 310. Die Anpassungsschaltung 71A ist in einem Signalweg zwischen dem Auswahlanschluss 41 des ersten Schalters 4 und dem antennenseitigen Anschluss des Duplexers 32A angeordnet. Die Anpassungsschaltung 71A besteht z.B. aus einer Induktivität oder kann mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren enthalten.
Die Anpassungsschaltung 71B sorgt für eine Impedanzanpassung zwischen dem Duplexer 32B und jeder der mit dem Antennenanschluss 81 und dem ersten Schalter 4 verbundenen Antennen 310. Die Anpassungsschaltung 71B ist in einem Signalweg zwischen dem Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4 und dem antennenseitigen Anschluss des Duplexers 32B angeordnet. Die Anpassungsschaltung 71B besteht z.B. aus einer Induktivität oder kann mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren enthalten.
Die Anpassungsschaltung 71C sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem Duplexer 32C und jeder der mit dem Antennenanschluss 81 und dem ersten Schalter 4 verbundenen Antennen 310. Die Anpassungsschaltung 71C ist in einem Signalweg zwischen dem Auswahlanschluss 43 des ersten Schalters 4 und dem antennenseitigen Anschluss des Duplexers 32C angeordnet. Die Anpassungsschaltung 71C besteht z.B. aus einer Induktivität oder kann mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren enthalten.
(1.1.2) Aufbau des Hochfrequenzmoduls
Der Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1 wird im Folgenden anhand der 1 bis 3 erläutert.
Das Hochfrequenzmodul 1 umfasst ein Montagesubstrat 9, mehrere Schaltungselemente und mehrere Anschlüsse 80 für externe Verbindungen.
Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die sich in einer Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegen. Das Montagesubstrat 9 ist z.B. eine Leiterplatte oder ein LTCC-Substrat (Low Temperature Co-fired Ceramics). Das Montagesubstrat 9 ist ein Mehrschichtsubstrat mit mehreren dielektrischen Schichten und mehreren leitfähigen Musterschichten, die in der Dickenrichtung D1 übereinander gestapelt sind. Die mehreren leitfähigen Musterschichten sind jeweils in einem vorbestimmten Muster ausgebildet und enthalten jeweils einen oder mehrere Leiter in einer Ebene senkrecht zur Dickenrichtung D1. Die mehreren leitenden Musterschichten bestehen zum Beispiel aus Kupfer und enthalten Erdungsschichten. Im Hochfrequenzmodul 1 sind die mehreren Erdungsanschlüsse 85 und die Erdungsschichten elektrisch miteinander verbunden, indem beispielsweise Durchgangsleiter in das Montagesubstrat 9 integriert sind.
Die ersten und zweiten Hauptoberflächen 91 und 92 des Montagesubstrats 9 sind in Dickenrichtung D1 voneinander getrennt und schneiden sich mit der Dickenrichtung D1. Die erste Hauptoberfläche 91 steht senkrecht zur Dickenrichtung D1, kann jedoch eine Oberfläche umfassen, die nicht senkrecht zur Dickenrichtung D1 steht, wie z.B. eine Seitenfläche eines Leiters. Die zweite Hauptoberfläche 92 steht senkrecht zur Dickenrichtung D1, kann aber eine Oberfläche umfassen, die nicht senkrecht zur Dickenrichtung D1 steht, wie z.B. eine Seitenfläche eines Leiters. Auf der ersten und zweiten Hauptoberfläche 91 und 92 können sehr kleine Unebenheiten, Vertiefungen oder Vorsprünge gebildet sein.
Als die mehreren Schaltungselemente umfasst das Hochfrequenzmodul 1 den oben beschriebenen Leistungsverstärker 11, die Steuereinheit 14, den rauscharmen Verstärker 21, drei Duplexer 32A, 32B und 32C, den ersten Schalter 4, den zweiten Schalter 5, die Ausgangsanpassungsschaltung 13, die Eingangsanpassungsschaltung 23 und drei Anpassungsschaltungen 71A, 71B und 71C. Die Schaltungselemente des Hochfrequenzmoduls 1 sind auf dem Montagesubstrat 9 montiert. „Auf dem Montagesubstrat 9 montiert“ bedeutet, dass die Schaltungselemente auf dem Montagesubstrat 9 angeordnet (mechanisch mit diesem verbunden) sind und dass die Schaltungselemente mit bestimmten Leitern in oder auf dem Montagesubstrat 9 elektrisch verbunden sind. Zu den mehreren Schaltungselementen können nicht nur elektronische Komponenten gehören, die auf dem Montagesubstrat 9 montiert sind, sondern auch Schaltungselemente, die sich im Inneren des Montagesubstrats 9 befinden. In 1 sind unter den mehreren Schaltungselementen andere Schaltungselemente als der Leistungsverstärker 11, die Steuereinheit 14, der rauscharme Verstärker 21 und die ersten und zweiten Schalter 4 und 5 nicht dargestellt. In dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform ist der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet, während die Steuereinheit 14, der rauscharme Verstärker 21 und der erste und zweite Schalter 4 und 5 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist sowohl für Signalwege für Sendesignale als auch für solche für Empfangssignale vorgesehen. Dies wird im Folgenden näher erläutert. Der erste Schalter 4 ist für den Signalweg für Sendesignale vorgesehen, auf dem der Leistungsverstärker 11, die Ausgangsanpassungsschaltung 13, der zweite Schalter 5 und das Sendefilter 12A angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist auch für den Signalpfad für Sendesignale vorgesehen, auf dem der Leistungsverstärker 11, die Ausgangsanpassungsschaltung 13, der zweite Schalter 5 und das Sendefilter 12B angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist auch für den Signalpfad für Sendesignale vorgesehen, auf dem der Leistungsverstärker 11, die Ausgangsanpassungsschaltung 13, der zweite Schalter 5 und das Sendefilter 12C angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist auch für den Signalpfad für empfangene Signale vorgesehen, auf dem das Empfangsfilter 22A, der zweite Schalter 5, die Eingangsanpassungsschaltung 23 und der rauscharme Verstärker 21 angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist auch für den Signalpfad für empfangene Signale vorgesehen, auf dem das Empfangsfilter 22B, der zweite Schalter 5, die Eingangsanpassungsschaltung 23 und der rauscharme Verstärker 21 angeordnet sind. Der erste Schalter 4 ist auch für den Signalpfad für empfangene Signale vorgesehen, auf dem das Empfangsfilter 22C, der zweite Schalter 5, die Eingangsanpassungsschaltung 23 und der rauscharme Verstärker 21 angeordnet sind.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 ist der Leistungsverstärker 11 ein IC-Chip mit einem Substrat, das eine erste und eine zweite Hauptoberfläche aufweist, die einander gegenüberliegen, und einem IC mit mindestens einem Transistor, der auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildet ist. Das Substrat ist z.B. ein Galliumarsenid-(GaAs)-Substrat. Der IC hat die Aufgabe, ein in den Eingangsanschluss 111 des Leistungsverstärkers 11 eingegebenes Sendesignal zu verstärken. Der Transistor des IC ist z.B. ein Heteroübergang-Bipolartransistor (HBT). Der Leistungsverstärker 11 kann einen Gleichstromkondensator enthalten. Der IC-Chip, der den Leistungsverstärker 11 bildet, ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 als Flip-Chip montiert, so dass die erste Hauptoberfläche des Substrats des Leistungsverstärkers 11 der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegt. Die äußere Form des Leistungsverstärkers 11 ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9.
Im Hochfrequenzmodul 1 ist die Steuereinheit 14 ein IC-Chip, der ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen, und einen auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildeten IC enthält. Das Substrat ist z.B. ein Siliziumsubstrat. Der IC hat die Aufgabe, den Leistungsverstärker 11 zu steuern. Der IC hat auch die Funktion, den ersten Schalter 4 und den zweiten Schalter 5 zu steuern. Der IC-Chip, der die Steuereinheit 14 bildet, ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 als Flip-Chip montiert, so dass die erste Hauptoberfläche des Substrats der Steuereinheit 14 der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegt. Die äußere Form der Steuereinheit 14 ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9.
Der rauscharme Verstärker 21 ist ein einzelner IC-Chip, der ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen, und einen auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildeten IC enthält. Das Substrat ist z.B. ein Siliziumsubstrat. Der IC hat die Aufgabe, ein empfangenes Signal zu verstärken, das in den Eingangsanschluss 211 des rauscharmen Verstärkers 21 eingegeben wird. Der rauscharme Verstärker 21 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 als Flip-Chip montiert, so dass die erste Hauptoberfläche des Substrats des rauscharmen Verstärkers 21 der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegt. Die äußere Form des rauscharmen Verstärkers 21 ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9.
Die drei Duplexer 32A, 32B und 32C sind z.B. Bare-Chip-Duplexer. Wie oben beschrieben, enthält der Duplexer 32A das Sendefilter 12A und das Empfangsfilter 22A, der Duplexer 32B enthält das Sendefilter 12B und das Empfangsfilter 22B, und der Duplexer 32C enthält das Sendefilter 12C und das Empfangsfilter 22C.
Jedes der drei Sendefilter 12A, 12B und 12C und jedes der drei Empfangsfilter 22A, 22B und 22C ist ein Leiterfilter und umfasst mehrere (z.B. vier) Reihenarmresonatoren und mehrere (z.B. drei) Parallelarmresonatoren. Jedes der drei Sendefilter 12A, 12B und 12C und jedes der drei Empfangsfilter 22A, 22B und 22C ist z.B. ein Schallwellenfilter, und die mehreren Reihenarmresonatoren und die mehreren Parallelarmresonatoren werden jeweils durch einen Schallwellenresonator gebildet. Ein Beispiel für ein Schallwellenfilter ist ein Filter für Oberflächenschallwellen (OSW), das OSW verwendet.
Jeder der mehreren Reihenarmresonatoren und der mehreren Parallelarmresonatoren, die ein OSW-Filter bilden, ist ein OSW-Resonator.
Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C umfasst ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche, eine erste Schaltung, die als Sendefilter (das entsprechende der Sendefilter 12A, 12B und 12C) dient und auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildet ist, und eine zweite Schaltung, die als Empfangsfilter (das entsprechende der Empfangsfilter 22A, 22B und 22C) dient und auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildet ist. Das Substrat kann ein piezoelektrisches Substrat sein, z.B. ein Lithiumtantalat- oder ein Lithiumniobatsubstrat. Jeder der ersten und zweiten Schaltkreise verfügt über mehrere Interdigitalwandler-Elektroden (IDT), die den Serienarmresonatoren auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zugeordnet sind, und über mehrere IDT-Elektroden, die den Parallelarmresonatoren auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zugeordnet sind.
Die drei Duplexer 32A, 32B und 32C sind auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angebracht. Die drei Duplexer 32A, 32B und 32C sind so angeordnet, dass die ersten Hauptoberflächen ihrer Substrate dem Montagesubstrat 9 zugewandt sind. Die äußere Form jedes der drei Duplexer 32A, 32B und 32C ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9.
Bei jedem der drei Duplexer 32A, 32B und 32C ist das Substrat nicht auf ein piezoelektrisches Substrat beschränkt und kann beispielsweise ein Siliziumsubstrat sein. Wenn ein Siliziumsubstrat verwendet wird, enthält jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C eine auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats gebildete Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit und eine auf der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit gebildete piezoelektrische Schicht. Die mehreren IDT-Elektroden sind auf der piezoelektrischen Schicht angeordnet. Die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist direkt oder indirekt auf dem Substrat angeordnet. Die piezoelektrische Schicht ist direkt oder indirekt auf der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet. Die Schallgeschwindigkeit von Volumenwellen, die sich durch die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreiten, ist geringer als die von Volumenwellen durch die piezoelektrische Schicht. Das Material für die piezoelektrische Schicht ist z.B. Lithiumtantalat. Das Material für die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist z.B. Siliziumoxid. Die Dicke der piezoelektrischen Schicht beträgt z.B. 3,5 λ oder weniger, und die Dicke der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit beträgt z.B. 2,0 λ oder weniger, wobei λ die Wellenlänge der Schallwellen durch die Periode der Elektrodenfinger der IDT-Elektroden bestimmt wird.
Die piezoelektrische Schicht kann aus Lithiumtantalat, Lithiumniobat, Zinkoxid, Aluminiumnitrid und Bleizirkonattitanat (PZT) hergestellt werden. Die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit enthält mindestens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumoxid, Glas, Siliziumoxynitrid, Tantaloxid und einer Verbindung besteht, die durch Hinzufügen von Fluor, Kohlenstoff oder Bor zu Siliziumoxid erhalten wird. Das Substrat enthält mindestens ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silizium, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Saphir, Lithiumtantalat, Lithiumniobat, Quarz, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Cordierit, Mullit, Steatit, Forsterit, Magnesia und Diamant besteht.
Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C kann eine Kontaktschicht enthalten, die sich zwischen der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit und der piezoelektrischen Schicht befindet. Die Kontaktschicht kann aus einem Harz, z.B. einem Epoxidharz oder einem Polyimidharz, bestehen. Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C kann eine dielektrische Schicht zwischen der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit und der piezoelektrischen Schicht oder auf der piezoelektrischen Schicht oder unter der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit aufweisen.
Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C kann eine Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit enthalten, die sich zwischen dem Substrat und der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit befindet. Die Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit ist direkt oder indirekt auf dem Substrat angeordnet. Die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit ist direkt oder indirekt auf der Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit angeordnet. Die piezoelektrische Schicht ist direkt oder indirekt auf der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit angeordnet. Die Schallgeschwindigkeit von Volumenwellen, die sich durch die Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit ausbreiten, ist höher als die von Schallwellen durch die piezoelektrische Schicht. Die Schallgeschwindigkeit von Volumenwellen, die sich durch die Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit ausbreiten, ist geringer als die von Volumenwellen durch die piezoelektrische Schicht.
Als Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit können verschiedene piezoelektrische Materialien wie diamantartiger Kohlenstoff, Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Silizium, Saphir, Lithiumtantalat, Lithiumniobat und Quarz, verschiedene keramische Materialien wie Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid, Cordierit, Mullit, Steatit und Forsterit, Magnesia und Diamant verwendet werden. Alternativ kann ein Medium verwendet werden, das aus einem der oben beschriebenen Materialien als Hauptbestandteil besteht, oder ein Medium, das aus einer Mischung der oben beschriebenen Materialien als Hauptbestandteil besteht.
Was die Dicke der Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit betrifft, so ist eine dickere Schicht wünschenswert, da die Schicht mit hoher Schallgeschwindigkeit die Funktion hat, Schallwellen innerhalb der piezoelektrischen Schicht und der Schicht mit niedriger Schallgeschwindigkeit einzufangen.
Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C kann auch eine Abstandsschicht und ein Abdeckelement enthalten. Die Abstandsschicht und das Abdeckelement sind auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats angeordnet. Die Abstandsschicht hat eine rahmenartige, rechteckige Form und umgibt die mehreren IDT-Elektroden, gesehen in Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9. Die Abstandsschicht hat elektrische Isolationseigenschaften und besteht aus einem Kunstharz, z.B. einem Epoxidharz oder einem Polyimid. Das Abdeckelement hat eine ebene Form. Von der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 aus gesehen, ist das Abdeckelement im Wesentlichen rechteckig oder quadratisch. Bei jedem der drei Duplexer 32A, 32B und 32C sind die Außenabmessungen des Abdeckungselements und die der Abstandsschicht, von der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 aus gesehen, im Wesentlichen gleich. Das Abdeckelement ist auf der Abstandsschicht so angeordnet, dass es dem Substrat in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegt. Das Abdeckelement überlappt die IDT-Elektroden und ist auch in Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 von den IDT-Elektroden getrennt. Das Abdeckelement hat elektrische Isolationseigenschaften und besteht aus einem Kunstharz, z.B. einem Epoxidharz oder einem Polyimid. Jeder der drei Duplexer 32A, 32B und 32C hat einen Raum, der von dem Substrat, der Abstandsschicht und dem Abdeckelement umgeben ist. Der Raum ist mit einem Gas, z.B. Luft oder einem Inertgas (z.B. Stickstoffgas), gefüllt. Die mehreren Anschlüsse jedes der drei Duplexer 32A, 32B und 32C sind auf dem Abdeckelement nach außen hin offen. Jeder der mehreren Anschlüsse ist ein Höcker, z.B. ein Lötzinnhöcker. Jeder Höcker kann alternativ auch ein Goldhöcker sein.
Jeder der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 ist ein Schalt-IC. Genauer gesagt ist jeder der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 ein einzelner IC-Chip, der ein Substrat mit einer ersten und zweiten Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen, und einen IC mit einem Feldeffekttransistor (FET), der auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats ausgebildet ist, umfasst. Das Substrat ist z.B. ein Siliziumsubstrat. Der IC ist ein Funktionselement, das dazu dient, den Verbindungszustand zu schalten. Jeder der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 ist als Flip-Chip auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 montiert, so dass die erste Hauptoberfläche des Substrats jedes der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 gegenüberliegt. Die äußere Form des IC-Chips, der sowohl den ersten als auch den zweiten Schalter 4 und 5 bildet, ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9.
Die Induktivität 131 (siehe 2) der Ausgangsanpassungsschaltung 13 ist z.B. eine Chip-Induktivität. Die Induktivität 131 ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert, aber dies ist nur ein Beispiel. Die äußere Form der Induktivität 131 ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9.
Eine Induktivität der Eingangsanpassungsschaltung 23 ist zum Beispiel eine Chip-Induktivität. Die Induktivität der Eingangsanpassungsschaltung 23 ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert, aber dies ist nur ein Beispiel. Die äußere Form der Induktivität ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9.
Eine Induktivität jeder der drei Anpassungsschaltungen 71A, 71B und 71C ist zum Beispiel eine Chip-Induktivität. Die Induktivität jeder der drei Anpassungsschaltungen 71A, 71B und 71C ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert, aber dies ist nur ein Beispiel. Die äußere Form der Induktivität ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9.
Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Das Material für die Anschlüsse 80 für externe Verbindungen ist ein Metall, wie Kupfer oder eine Kupferlegierung. Jeder der Anschlüsse 80 für externe Verbindungen ist eine säulenförmige Elektrode, wie z.B. eine zylindrische Elektrode.
Wie oben beschrieben, umfassen die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen den Antennenanschluss 81, den Signaleingangsanschluss 82, den Signalausgangsanschluss 83, die mehreren Steueranschlüsse 84 und die mehreren Erdungsanschlüsse 85. Die Erdungsanschlüsse 85 sind, wie oben erwähnt, elektrisch mit den Erdungsschichten des Montagesubstrats 9 verbunden. Die Erdungsschichten sind Schaltungserdungen des Hochfrequenzmoduls 1, und einige der mehreren Schaltungselemente des Hochfrequenzmoduls 1 sind elektrisch mit den Erdungsschichten verbunden. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen umfassen einen Stromversorgungsanschluss zur Versorgung einiger Schaltungselemente, wie z.B. des Leistungsverstärkers 11, mit einer Spannung aus einer externen Quelle.
Das Hochfrequenzmodul 1 enthält auch eine erste Harzschicht 101, die auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 so angeordnet ist, dass sie mehrere Schaltungselemente (Leistungsverstärker 11, drei Duplexer 32A, 32B und 32C, Induktor 131 der Ausgangsanpassungsschaltung 13, Induktor der Eingangsanpassungsschaltung 23 und Induktoren der Anpassungsschaltungen 71A, 71B und 71C) bedeckt, die auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert sind. Die erste Harzschicht 101 enthält ein Harz und kann auch einen Füllstoff enthalten.
Das Hochfrequenzmodul 1 enthält auch eine zweite Harzschicht 102, die auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet ist, um einen Teil jedes von mehreren Schaltungselementen (Steuereinheit 14, rauscharmer Verstärker 21 und erster und zweiter Schalter 4 und 5) zu bedecken, die auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 montiert sind. Die zweite Harzschicht 102 ist so ausgebildet, dass sie die zweiten Hauptoberflächen der Substrate der Steuereinheit 14, des rauscharmen Verstärkers 21 und der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 freilegt. Die zweite Harzschicht 102 enthält ein Harz und kann auch einen Füllstoff enthalten. Das Material der zweiten Harzschicht 102 und das der ersten Harzschicht 101 können gleich oder unterschiedlich sein.
Das Hochfrequenzmodul 1 enthält auch eine Abschirmschicht. Das Material für die Abschirmschicht ist z.B. ein Metall. Die Abschirmschicht bedeckt eine Hauptoberfläche 1011 und eine äußere Umfangsfläche 1013 der ersten Harzschicht 101, eine äußere Umfangsfläche 93 des Montagesubstrats 9 und eine äußere Umfangsfläche 1023 der zweiten Harzschicht 102. Die Abschirmschicht berührt die Erdungsschichten des Montagesubstrats 9. Dadurch kann die Abschirmungsschicht auf demselben Potenzial liegen wie die Erdungsschichten.
(1.2) Herstellungsverfahren für das Hochfrequenzmodul
Ein Beispiel für das Herstellungsverfahren des Hochfrequenzmoduls 1 ist wie folgt. In einem ersten Schritt werden mehrere Schaltungselemente auf dem Montagesubstrat 9 montiert. Im ersten Schritt werden auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 auch mehrere leitende Säulen angeordnet, die die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen bilden.
Nach dem ersten Schritt wird ein zweiter Schritt durchgeführt. Im zweiten Schritt wird die erste Harzschicht 101 gebildet, um die mehreren Schaltungselemente zu bedecken, die auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet sind. Im zweiten Schritt wird auch eine Harzschicht, die als zweite Harzschicht 102 dient, gebildet, um die mehreren Schaltungselemente und die mehreren leitenden Säulen zu bedecken, die auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet sind.
Nach dem zweiten Schritt wird ein dritter Schritt durchgeführt. In diesem dritten Schritt wird die im zweiten Schritt gebildete Harzschicht geschliffen. Genauer gesagt wird die Oberfläche, die der dem Montagesubstrat 9 zugewandten Seite der Harzschicht gegenüberliegt, geschliffen, um die zweite Harzschicht 102 zu bilden. Im dritten Schritt wird die Harzschicht, auch nachdem sie so weit geschliffen wurde, dass die zweite Hauptoberfläche des Substrats von mindestens einem der Schaltungselemente freigelegt ist, weiter geschliffen, um die Substrate der mehreren Schaltungselemente dünner zu machen. Im dritten Schritt werden als Ergebnis des Schleifens der leitenden Säulen die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen gebildet.
Nach dem dritten Schritt wird ein vierter Schritt durchgeführt. Im vierten Schritt wird die Abschirmschicht gebildet. In den ersten bis dritten Schritten kann anstelle eines einzelnen Montagesubstrats 9 auch eine Sammelplatte verwendet werden. In diesem Fall wird die Sammelplatine am Ende des dritten Schritts in einzelne Montagesubstrate 9 aufgeteilt, und dann wird der vierte Schritt durchgeführt.
(1.3) Schlussfolgerungen
(1.3.1) Hochfrequenzmodul
Das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst das Montagesubstrat 9, die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, den Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14. Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Der Leistungsverstärker 11 ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die Steuereinheit 14 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Zu den mehreren Anschlüssen 80 für externe Verbindungen gehört ein Steueranschluss 84. Die Steuereinheit 14 steuert den Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über den Steueranschluss 84 empfangenen Steuersignals. Der Leistungsverstärker 11 ist in einem Signalweg für ein Sendesignal angeordnet.
Das Hochfrequenzmodul 1 ist in der Lage, den Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass es zu einer Verschlechterung des Nachbarkanal-Leckverhältnisses (ACLR) und eines Sendesignals kommt, was durch unerwünschte Abstrahlung eines Steuersignals (digitales Signal von mehreren bis mehreren Dutzend Megahertz) verursacht würde, das von einer externen Schaltung, wie der Signalverarbeitungsschaltung 301, gesendet wird.
Im Gegensatz zum Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform ist in einem Hochfrequenzmodul eines bestimmten Vergleichsbeispiels eine Steuereinheit auf einer ersten Hauptoberfläche eines Montagesubstrats angeordnet, und mehrere Anschlüsse für externe Verbindungen einschließlich Steueranschlüssen sind auf einer zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet. In einem solchen Hochfrequenzmodul wird ein Steuersignal durch das Montagesubstrat geführt, um von den Steueranschlüssen an die Steuereinheit ausgegeben zu werden. In diesem Fall stört ein anderes Signal, das durch das Montagesubstrat läuft, das Steuersignal, was den Steuerbetrieb der Steuereinheit für einen Leistungsverstärker instabil machen kann. Im Gegensatz dazu sind bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform sowohl die Steuereinheit 14 als auch die Steueranschlüsse 84 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet, wie oben beschrieben. Bei dieser Anordnung kann unter den mehreren leitenden Musterschichten der Leiter, der in der leitenden Musterschicht enthalten ist, die in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 am nächsten an der zweiten Hauptoberfläche 92 positioniert ist, verwendet werden, um eine Verdrahtung zu bilden, die die Steueranschlüsse 84 und die Steuereinheit 14 verbindet. Dadurch ist das Steuersignal weniger anfällig für die Störung durch andere Signale (z.B. ein Sendesignal) als in der Konfiguration, in der die Verdrahtung zwischen den Steueranschlüssen 84 und der Steuereinheit 14 entlang der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 ausgebildet ist. Dadurch wird die Isolierung zwischen dem Steuersignal und anderen Signalen verbessert. Infolgedessen kann das Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform den Leistungsverstärker 11 stabiler steuern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 montiert. Dies erhöht die Flexibilität des Layouts von Schaltungselementen, die auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 zu montieren sind, im Vergleich zu der Konfiguration, in der die Steuereinheit 14 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert ist. Die Größe des Hochfrequenzmoduls 1 kann ebenfalls reduziert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 umfassen die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen die mehreren Steueranschlüsse 84, die den MIPI-Standard unterstützen. Die Steuereinheit 14 unterstützt ebenfalls den MIPI-Standard und verfügt über mehrere Anschlüsse 148, die mit den Steueranschlüssen 84 verbunden sind. Ein auf dem MIPI-Standard basierendes Steuersignal ist daher weniger anfällig für Störungen durch andere Signale.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 ist der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Dadurch kann das Hochfrequenzmodul 1 die im Leistungsverstärker 11 erzeugte Wärme leicht abführen.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 ist der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 als Flip-Chip montiert. Das Montagesubstrat 9 enthält auch eine Durchgangselektrode 95. Die Durchgangselektrode 95 ist entlang der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 ausgebildet und mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Dadurch wird die Ableitung der im Leistungsverstärker 11 erzeugten Wärme erleichtert.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 überlappen sich der Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14 in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen nicht. Dadurch wird die Isolierung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und der Steuereinheit 14 weiter verbessert und dementsprechend die Isolierung zwischen einem Sendesignal und einem Steuersignal verbessert.
Das Hochfrequenzmodul 1 umfasst auch den rauscharmen Verstärker 21. Der rauscharme Verstärker 21 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 montiert und in einem Signalweg für empfangene Signale angeordnet. Der Leistungsverstärker 11 und der rauscharme Verstärker 21 überlappen sich, in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9 gesehen, nicht.
Dadurch wird die Isolierung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und dem rauscharmen Verstärker 21 verbessert.
(1.3.2) Kommunikationsgerät
Das Kommunikationsgerät 300 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst das Hochfrequenzmodul 1 und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist mit dem Hochfrequenzmodul 1 verbunden und verarbeitet ein Sendesignal, das an die Antenne 310 gesendet werden soll. Das Hochfrequenzmodul 1 überträgt ein Sendesignal zwischen der Antenne 310 und der Signalverarbeitungsschaltung 301.
Das Kommunikationsgerät 300 der ersten Ausführungsform enthält das Hochfrequenzmodul 1 und kann so den Leistungsverstärker 11 stabiler steuern. Mehrere elektronische Komponenten, die die Signalverarbeitungsschaltung 301 bilden, können auf dem oben beschriebenen Schaltungssubstrat (erstes Schaltungssubstrat) montiert werden, auf dem das Hochfrequenzmodul 1 montiert ist, oder auf einem anderen Schaltungssubstrat (zweites Schaltungssubstrat).
(1.4) Geänderte Beispiele von Hochfrequenzmodulen
(1.4.1) Erstes modifiziertes Beispiel
Ein Hochfrequenzmodul 1a gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1a des ersten modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
Das Hochfrequenzmodul 1a unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 dadurch, dass die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen Kugelstümpfe sind und die zweite Harzschicht 102 nicht vorhanden ist. Das Hochfrequenzmodul 1a kann eine Unterfüllung in einem Spalt zwischen der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 und jedem der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 und der Steuereinheit 14 enthalten.
Das Material für die Kugelbuckel, die die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen bilden, ist z.B. Gold, Kupfer oder ein Lot.
Als Anschlüsse 80 für externe Verbindungen können sowohl kugelförmige als auch säulenförmige Anschlüsse 80 für externe Verbindungen vorgesehen werden.
(1.4.2) Zweites modifiziertes Beispiel
Ein Hochfrequenzmodul 1b gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1b des zweiten modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung dazu wird weggelassen.
Das Hochfrequenzmodul 1b unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 dadurch, dass der zweite Schalter 5 und die Steuereinheit 14 in einem Chip ausgebildet sind. Das Hochfrequenzmodul 1b enthält einen IC-Chip 7, der die Steuereinheit 14 und den zweiten Schalter 5 integriert und somit die Anzahl der Bauteile (IC-Chips) reduzieren kann. Dies kann die Flexibilität des Layouts der auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 zu montierenden Schaltungselemente erhöhen. Bei dem Hochfrequenzmodul 1b können mehr Erdungsanschlüsse 85 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet werden.
(1.4.3) Drittes modifiziertes Beispiel
Ein Hochfrequenzmodul 1c gemäß einem dritten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
Elemente des Hochfrequenzmoduls 1c des dritten modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
Das Hochfrequenzmodul 1c unterscheidet sich vom Hochfrequenzmodul 1 dadurch, dass der zweite Schalter 5 (siehe 1) auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 statt auf der zweiten Hauptoberfläche 92 montiert ist.
(1.4.4.) Viertes modifiziertes Beispiel
Ein Hochfrequenzmodul 1d gemäß einem vierten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1d des vierten modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
Das Hochfrequenzmodul 1d unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 dadurch, dass der erste Schalter 4 und die Steuereinheit 14 in einem Chip ausgebildet sind. Das Hochfrequenzmodul 1d enthält einen IC-Chip 3, in dem die Steuerung 14 und der erste Schalter 4 integriert sind, und kann so die Anzahl der Bauteile (IC-Chips) reduzieren. Dies kann die Flexibilität des Layouts der auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 zu montierenden Schaltungselemente erhöhen. Bei dem Hochfrequenzmodul 1d können mehr Erdungsanschlüsse 85 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet werden.
Das Hochfrequenzmodul 1d unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 auch dadurch, dass der zweite Schalter 5 (siehe 1) auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 und nicht auf der zweiten Hauptoberfläche 92 montiert ist. Dies kann die Flexibilität des Layouts der auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 zu montierenden Schaltungselemente weiter erhöhen.
(1.4.5) Fünftes modifiziertes Beispiel
Ein Hochfrequenzmodul 1e gemäß einem fünften modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1e des fünften modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird weggelassen.
Das Hochfrequenzmodul 1e unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 dadurch, dass der erste und zweite Schalter 4 und 5 (siehe 1) und der rauscharme Verstärker 21 (siehe 1) auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 statt auf der zweiten Hauptoberfläche 92 montiert sind. Dies kann die Flexibilität des Layouts der auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 zu montierenden Schaltungselemente weiter erhöhen.
(1.5) Andere modifizierte Beispiele
Die oben beschriebene erste Ausführungsform und modifizierte Beispiele sind nur Beispiele für die Erfindung. An der ersten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen können in Abhängigkeit von bestimmten Faktoren, wie z. B. dem Design, verschiedene Änderungen vorgenommen werden, solange der Zweck der Erfindung erreichbar ist.
Das Montagesubstrat 9 ist beispielsweise nicht auf eine Leiterplatte oder ein LTCC-Substrat beschränkt, sondern kann auch eine andere Art von Substrat sein, wie z.B. ein HTCC-Substrat (High Temperature Co-fired Ceramics) oder ein in Komponenten eingebettetes Substrat.
Das Montagesubstrat 9 kann eine Verdrahtungsstruktur sein. Die Verdrahtungsstruktur ist z.B. eine Mehrschichtstruktur. Die Mehrschichtstruktur umfasst mindestens eine isolierende Schicht und mindestens eine leitende Schicht. Die Isolierschicht ist in einem vorgegebenen Muster ausgebildet. Wenn mehrere isolierende Schichten vorhanden sind, wird jede isolierende Schicht in einem vorbestimmten Muster ausgebildet. Die leitende Schicht wird in einem vorbestimmten Muster ausgebildet, das sich von dem Muster der isolierenden Schicht unterscheidet. Wenn mehrere leitende Schichten vorhanden sind, wird jede leitende Schicht in einem vorbestimmten Muster ausgebildet. Die leitende Schicht kann einen oder mehrere Umverdrahtungsabschnitte enthalten. Die Verdrahtungsstruktur hat eine erste und eine zweite Oberfläche, die sich in ihrer Dickenrichtung gegenüberliegen. Die erste Oberfläche entspricht der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9, während die zweite Oberfläche der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 entspricht. Bei der Verdrahtungsstruktur kann es sich um ein Zwischenelement handeln, z.B. ein Zwischenelement mit einem Siliziumsubstrat oder einem Mehrschichtsubstrat.
Obwohl der Leistungsverstärker 11 in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform und den modifizierten Beispielen auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet ist, kann er alternativ auch auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet sein, wie in 12 gezeigt. Der Leistungsverstärker 11 muss nicht notwendigerweise auf der ersten Hauptoberfläche 91 als Flip-Chip montiert sein, sondern kann auch mit Bonddrähten montiert werden. Genauer gesagt kann der Leistungsverstärker 11 mit der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 unter Verwendung eines Die-Bonding-Materials verbunden werden, so dass die zweite Hauptoberfläche des Substrats des Leistungsverstärkers 11 der ersten Hauptoberfläche 91 zugewandt ist, und Anschlüsse (Padelektroden) auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats des Leistungsverstärkers 11 können über Bonddrähte elektrisch mit den Leitern der leitfähigen Musterschicht in der Nähe der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 verbunden werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform können die zweiten Hauptoberflächen der Substrate mehrerer Schaltungselemente, wie z.B. der Steuereinheit 14, des rauscharmen Verstärkers 21 und der ersten und zweiten Schalter 4 und 5, die auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 montiert sind, von der zweiten Harzschicht 102 bedeckt sein.
Die Anzahl der Auswahlanschlüsse jedes der ersten und zweiten Schalter 4 und 5 ist nicht auf die oben beschriebene Anzahl beschränkt, und es kann eine beliebige Anzahl von Auswahlanschlüssen vorgesehen werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform kann anstelle des zweiten Schalters 5 ein Schalter-IC mit dem gemeinsamen Anschluss 50A und den Auswahlanschlüssen 51A bis 53A und ein Schalter-IC mit dem gemeinsamen Anschluss 50B und den Auswahlanschlüssen 51B bis 53B verwendet werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform können der erste und der zweite Schalter 4 und 5 und die Steuereinheit 14 in einem einzigen IC-Chip ausgebildet sein. Das heißt, das Hochfrequenzmodul 1 kann einen IC-Chip enthalten, der die ersten und zweiten Schalter 4 und 5 und die Steuereinheit 14 integriert.
Anstatt durch die Steuereinheit 14 gesteuert zu werden, können der erste und der zweite Schalter 4 und 5 beispielsweise durch ein Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert werden.
Das Substrat des Leistungsverstärkers 11 ist nicht auf ein GaAs-Substrat beschränkt und kann auch ein Siliziumsubstrat sein. In diesem Fall ist der Transistor des Leistungsverstärkers 11 ein Bipolartransistor oder ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) anstelle eines HBTs.
Jedes der Sendefilter 12A, 12B und 12C und der Empfangsfilter 22A, 22B und 22C ist nicht auf ein Leiterfilter beschränkt, sondern kann auch ein anderer Typ von Filter sein, wie z.B. ein längsgekoppeltes Resonator-OSW-Filter.
Der oben beschriebene Filter ist ein Schallwellenfilter, der OSW verwendet, kann aber auch ein Schallwellenfilter sein, der Grenzschallwellen oder Plattenwellen verwendet.
Jeder der mehreren Resonatoren mit seriellem Arm und der mehreren Resonatoren mit parallelem Arm, die das Schallwellenfilter bilden, ist nicht auf einen OSW-Resonator beschränkt, sondern kann auch ein anderer Typ von Resonator sein, z.B. ein Resonator für Volumenschallwellen (VSW).
Das Filter kann ein LC-Filter sein. Die Dämpfungseigenschaften eines Schallwellenfilters im und nahe dem Durchlassbereich sind jedoch höher als die eines LC-Filters, und der Reflexionskoeffizient (Γ) eines Schallwellenfilters im Mittelband ist größer als der eines LC-Filters.
Die Ausgangsanpassungsschaltung 13 kann ein einzelner IC-Chip sein, der ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen, und einen IC mit mehreren Induktoren und mehreren Kondensatoren, die auf der ersten Hauptoberfläche dieses Substrats ausgebildet sind, umfasst. In diesem Fall kann der IC-Chip ein integriertes passives Bauelement (IPD) sein. Das Substrat ist z.B. ein Siliziumsubstrat. Wenn die Ausgangsanpassungsschaltung 13 ein IPD ist, wird sie als Flip-Chip auf die erste Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 montiert, so dass die erste Hauptoberfläche des Substrats der Ausgangsanpassungsschaltung 13 der ersten Hauptoberfläche 91 gegenüberliegt.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform kann der Endabschnitt jedes der Anschlüsse 80 für externe Verbindungen beispielsweise eine vergoldete Schicht aufweisen.
Die Schaltungskonfiguration jedes der Hochfrequenzmodule 1 bis 1e ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt. Die Hochfrequenzmodule 1 bis 1e können eine Hochfrequenz-Front-End-Schaltung enthalten, die MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) unterstützt.
Das Kommunikationsgerät 300 der ersten Ausführungsform kann anstelle des Hochfrequenzmoduls 1 eines der Hochfrequenzmodule 1a bis 1e enthalten.
(Zweite Ausführungsform)
Ein Hochfrequenzmodul 1f und ein Kommunikationsgerät 300f gemäß einer zweiten Ausführungsform werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 13 bis 16B beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1f und des Kommunikationsgeräts 300f der zweiten Ausführungsform, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 und dem Kommunikationsgerät 300 der ersten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird entsprechend weggelassen.
(2.1) Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät
(2.1.1) Schaltungskonfiguration von Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät
Der schaltungstechnische Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1f und der Kommunikationseinrichtung 300f gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Das Hochfrequenzmodul 1f wird in einem Multimode-/Multiband-unterstützenden Kommunikationsgerät, wie z.B. dem Kommunikationsgerät 300f, verwendet. Das Kommunikationsgerät 300f ist ein Mobiltelefon, wie z.B. ein Smartphone, oder kann ein anderes Gerät sein, wie z.B. ein tragbares Endgerät (z.B. eine Smartwatch). Das Hochfrequenzmodul 1f unterstützt Kommunikationsstandards wie 4G und 5G.
Das Hochfrequenzmodul 1f kann ein von einer Signalverarbeitungsschaltung 301 empfangenes Hochfrequenzsignal (Sendesignal) verstärken und das verstärkte Signal an eine Antenne 310 der Kommunikationsvorrichtung 300f ausgeben. Das Hochfrequenzmodul 1f kann auch ein von der Antenne 310 eingegebenes Hochfrequenzsignal (Empfangssignal) verstärken und das verstärkte Signal an die Signalverarbeitungsschaltung 301 ausgeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist kein Bestandteil des Hochfrequenzmoduls 1f, sondern ein Bestandteil des Kommunikationsgeräts 300f einschließlich des Hochfrequenzmoduls 1f. Das Hochfrequenzmodul 1f wird von der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert.
Die Kommunikationseinrichtung 300f umfasst das Hochfrequenzmodul 1f und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Kommunikationsvorrichtung 300f umfasst auch die Antenne 310.
Die Signalverarbeitungsschaltung 301 umfasst eine HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 und eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303.
Das Hochfrequenzmodul 1f umfasst mehrere (im Beispiel in 13 zwei) Leistungsverstärker 11 und eine Steuereinheit 14. Das Hochfrequenzmodul 1f umfasst auch einen Multiplexer 10, mehrere (zwei im Beispiel in 13) erste Schalter 4, einen Schalter 6, mehrere (zwei im Beispiel in 13) Ausgangsanpassungsschaltungen 13, mehrere (zwei im Beispiel in 13) rauscharme Verstärker 21 und mehrere (zwei im Beispiel in 13) Eingangsanpassungsschaltungen 23.
Das Hochfrequenzmodul 1f umfasst mehrere Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, wie einen Antennenanschluss 81, einen Signaleingangsanschluss 82, mehrere (zwei im Beispiel in 13) Signalausgangsanschlüsse 83, mehrere (vier im Beispiel in 13) Steueranschlüsse 84 und mehrere Erdungsanschlüsse 85 (siehe 15). Die mehreren Erdungsanschlüsse 85 sind elektrisch mit einer Erdungselektrode eines Schaltungssubstrats der Kommunikationsvorrichtung 300f verbunden und erhalten ein Erdungspotential.
Das Hochfrequenzmodul 1f unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1 der ersten Ausführungsform in den folgenden Punkten. Das Hochfrequenzmodul 1f umfasst die mehreren (zwei) Leistungsverstärker 11, die beiden Ausgangsanpassungsschaltungen 13, die mehreren (zwei) rauscharmen Verstärker 21, die beiden Eingangsanpassungsschaltungen 23 und die mehreren (zwei) ersten Schalter 4. Das Hochfrequenzmodul 1f enthält auch den Multiplexer 10 anstelle der Duplexer 32A bis 32C des Hochfrequenzmoduls 1.
Im Folgenden können die folgenden Elemente der Beschreibung halber auch wie folgt bezeichnet werden. Einer der beiden Leistungsverstärker 11 kann als erster Leistungsverstärker 11A bezeichnet werden, und der andere der Leistungsverstärker 11 kann als zweiter Leistungsverstärker 11B bezeichnet werden. Eine der beiden Ausgangsanpassungsschaltungen 13 kann als erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A bezeichnet werden, und die andere der Ausgangsanpassungsschaltungen 13 kann als zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B bezeichnet werden. Einer der beiden rauscharmen Verstärker 21 kann als erster rauscharmer Verstärker 21A bezeichnet werden und der andere der rauscharmen Verstärker 21 kann als zweiter rauscharmer Verstärker 21B bezeichnet werden. Eine der beiden Eingangsanpassungsschaltungen 23 kann als erste Eingangsanpassungsschaltung 23A bezeichnet werden, und die andere der Eingangsanpassungsschaltungen 23 kann als zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B bezeichnet werden. Einer der beiden ersten Schalter 4 kann als erster Schalter 4A bezeichnet werden, und der andere der ersten Schalter 4 kann als erster Schalter 4B bezeichnet werden.
Der Multiplexer 10 umfasst mehrere (z.B. zwei) Filter, einen gemeinsamen Anschluss 105 und mehrere (im Beispiel in 13 zwei) Anschlüsse 106 und 107. Die Filter haben jeweils erste und zweite Eingangs-/Ausgangsanschlüsse. Bei dem Multiplexer 10 sind die ersten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Filter mit dem gemeinsamen Anschluss 105 verbunden, und die zweiten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Filter sind mit den Anschlüssen 106 und 107 auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung verbunden. Der gemeinsame Anschluss 105 ist mit dem Antennenanschluss 81 verbunden. Der Antennenanschluss 81 ist mit der Antenne 310 verbunden.
Bei dem Multiplexer 10 sind die Durchlassbereiche der mehreren Filter unterschiedlich voneinander. Im Folgenden wird zum Zwecke der Beschreibung das zwischen den gemeinsamen Anschluss 105 und den Anschluss 106 geschaltete Filter auch als erstes Filter bezeichnet, während das zwischen den gemeinsamen Anschluss 105 und den Anschluss 107 geschaltete Filter auch als zweites Filter bezeichnet wird.
Bei dem Multiplexer 10 umfasst das Durchlassband des ersten Filters das 5G-NRn77-Band, während das des zweiten Filters das 5G-NR-n79-Band umfasst. Das Durchlassband des ersten Filters und dasjenige des zweiten Filters sind jedoch nicht auf die oben beschriebene Kombination von Bändern beschränkt. Beispielsweise kann das Durchlassband des ersten Filters das 2,4-GHz-Band von Wi-Fi (eingetragene Marke) und das des zweiten Filters das 5-GHz-Band von Wi-Fi (eingetragene Marke) umfassen.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1f sind die beiden Leistungsverstärker 11 mit dem Multiplexer 10 verbunden. Genauer gesagt ist der erste Leistungsverstärker 11A über den ersten Schalter 4A mit dem Anschluss 106 des Multiplexers 10 verbunden, während der zweite Leistungsverstärker 11B über den ersten Schalter 4B mit dem Anschluss 107 des Multiplexers 10 verbunden ist.
Der erste Schalter 4A hat einen gemeinsamen Anschluss 40 und mehrere (im Beispiel in 13 zwei) Auswahlanschlüsse 41 und 42. Der gemeinsame Anschluss 40 des ersten Schalters 4A ist mit dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss des ersten Filters des Multiplexers 10 verbunden. Der Auswahlanschluss 41 des ersten Schalters 4A ist mit einem Ausgangsanschluss 112 des ersten Leistungsverstärkers 11A über die erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A verbunden. Der Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4A ist über die erste Eingangsanpassungsschaltung 23A mit einem Eingangsanschluss 211 des ersten rauscharmen Verstärkers 21A verbunden.
Der erste Schalter 4B hat einen gemeinsamen Anschluss 40 und mehrere (im Beispiel in 13 zwei) Auswahlanschlüsse 41 und 42. Der gemeinsame Anschluss 40 des ersten Schalters 4B ist mit dem zweiten Eingangs-/Ausgangsanschluss des zweiten Filters des Multiplexers 10 verbunden. Der Auswahlanschluss 41 des ersten Schalters 4B ist über die zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B mit einem Ausgangsanschluss 112 des zweiten Leistungsverstärkers 11B verbunden. Der Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4B ist über die zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B mit einem Eingangsanschluss 211 des zweiten rauscharmen Verstärkers 21B verbunden.
Jeder der beiden ersten Schalter 4 kann mindestens einen der mehreren Auswahlanschlüsse 41 und 42 mit dem gemeinsamen Anschluss 40 verbinden.
Die beiden ersten Schalter 4 werden z.B. von der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert und unterstützen z.B. den MIPI-Standard. Die ersten Schalter 4 ändern jeweils den Verbindungszustand zwischen dem gemeinsamen Anschluss 40 und den mehreren Auswahlanschlüssen 41 und 42 auf der Grundlage eines Steuersignals von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 der Signalverarbeitungsschaltung 301, zum Beispiel. Bei den beiden ersten Schaltern 4 handelt es sich z.B. um Schalt-ICs.
Die beiden Leistungsverstärker 11 sind über den Schalter 6 mit dem Signaleingangsanschluss 82 verbunden. Der Schalter 6 umfasst einen gemeinsamen Anschluss 60 und mehrere (im Beispiel in 13 zwei) Auswahlanschlüsse 61 und 62. Der gemeinsame Anschluss 60 ist mit dem Signaleingangsanschluss 82 verbunden. Der Auswahlanschluss 61 ist mit einem Eingangsanschluss 111 des ersten Leistungsverstärkers 11A verbunden, während der Auswahlanschluss 62 mit einem Eingangsanschluss 111 des zweiten Leistungsverstärkers 11B verbunden ist. Der Schalter 6 wird z.B. von der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert und unterstützt den MIPI-Standard. Der Schalter 6 ändert den Verbindungszustand zwischen dem gemeinsamen Anschluss 60 und den Auswahlanschlüssen 61 und 62 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 der Signalverarbeitungsschaltung 301, zum Beispiel. Der Schalter 6 ist z.B. ein Schalter-IC.
Die beiden Leistungsverstärker 11 verstärken jeweils ein Hochfrequenzsignal (Sendesignal) von der Signalverarbeitungsschaltung 301 und geben das verstärkte Signal aus. Das Frequenzband eines Sendesignals, das von einem Leistungsverstärker 11 verstärkt wird, unterscheidet sich von dem des anderen Leistungsverstärkers 11. Die beiden Leistungsverstärker 11 werden durch die Steuereinheit 14 gesteuert. Die Steuereinheit 14 ist mit den beiden Leistungsverstärkern 11 verbunden. Die Steuereinheit 14 ist über die mehreren (z.B. vier) Steueranschlüsse 84 auch mit der Signalverarbeitungsschaltung 301 verbunden. Die mehreren Steueranschlüsse 84 sind Anschlüsse, über die ein Steuersignal von einer externen Schaltung, wie z.B. der Signalverarbeitungsschaltung 301, in die Steuereinheit 14 eingegeben wird. Die Steuereinheit 14 steuert die beiden Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über die mehreren Steueranschlüsse 84 eingegebenen Steuersignals. Die mehreren Steueranschlüsse 84 unterstützen z.B. den MIPI-Standard. Als Eingangsabschnitt für den Empfang eines Steuersignals verfügt die Steuereinheit 14 über mehrere Anschlüsse 148, die den mehreren Steueranschlüssen 84 entsprechen. Die mehreren Anschlüsse 148 unterstützen z.B. den MIPI-Standard. Bei dem Hochfrequenzmodul 1f der zweiten Ausführungsform ist die Steuereinheit 14 mit den Eingangsabschnitten 118 der beiden jeweiligen Leistungsverstärker 11 verbunden. Die Steuereinheit 14 steuert die beiden Leistungsverstärker 11 in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302. Die Steuereinheit 14 empfängt das Steuersignal von der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 über die mehreren Anschlüsse 148 und versorgt die Leistungsverstärker 11 auf Basis des Steuersignals mit einem Vorspannungsstrom. Die Steuereinheit 14 kann auch die beiden ersten Schalter 4 und den Schalter 6 sowie die beiden Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage des Steuersignals steuern.
Die erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem ersten Leistungsverstärker 11A und dem ersten Schalter 4A. Die zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem zweiten Leistungsverstärker 11B und dem ersten Schalter 4B.
Der Eingangsanschluss 211 des ersten rauscharmen Verstärkers 21A ist mit dem Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4A über die erste Eingangsanpassungsschaltung 23A verbunden. Der Eingangsanschluss 211 des zweiten rauscharmen Verstärkers 21B ist über die zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B mit dem Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4B verbunden. Der erste rauscharme Verstärker 21A verstärkt ein empfangenes Signal, das in den Eingangsanschluss 211 eingegeben wird, und gibt das verstärkte empfangene Signal an einem Ausgangsanschluss 212 aus. Der zweite rauscharme Verstärker 21B verstärkt ein in den Eingangsanschluss 211 eingegebenes Empfangssignal und gibt das verstärkte Empfangssignal an einem Ausgangsanschluss 212 aus. Im Hochfrequenzmodul 1f umfassen die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen die beiden Signalausgangsanschlüsse 83, die mit den Ausgangsanschlüssen 212 der beiden rauscharmen Verstärker 21 auf der Grundlage einer Eins-zu-eins-Entsprechung verbunden sind. Die beiden Signalausgangsanschlüsse 83 sind mit der Signalverarbeitungsschaltung 301 verbunden und werden zur Ausgabe von Hochfrequenzsignalen (empfangenen Signalen) von den entsprechenden rauscharmen Verstärkern 21 an eine externe Schaltung, wie die Signalverarbeitungsschaltung 301, verwendet.
Die erste Eingangsanpassungsschaltung 23A sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem ersten Schalter 4A und dem ersten rauscharmen Verstärker 21A. Die zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B sorgt für die Impedanzanpassung zwischen dem ersten Schalter 4B und dem zweiten rauscharmen Verstärker 21B. Das Hochfrequenzmodul 1f enthält die mehreren Erdungsanschlüsse 85 (siehe 15). Die mehreren Erdungsanschlüsse 85 sind elektrisch mit der Erdungselektrode des oben beschriebenen Schaltungssubstrats der Kommunikationsvorrichtung 300f verbunden und erhalten ein Erdungspotential.
(2.1.2) Aufbau des Hochfrequenzmoduls
Der Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1f wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 14 bis 16B erläutert.
Bei dem in den 14, 16A und 16B gezeigten Hochfrequenzmodul 1f sind der Multiplexer 10, die ersten Schalter 4A und 4B und die beiden Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die ersten Schalter 4A und 4B sind als ein Chip ausgebildet, können aber auch als verschiedene Chips ausgebildet sein. Im Hochfrequenzmodul 1f sind Elemente (Schaltungselemente), die die erste und zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13A und 13B und die erste und zweite Eingangsanpassungsschaltung 23A und 23B bilden, ebenfalls auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet.
Bei dem in den 15, 16A und 16B gezeigten Hochfrequenzmodul 1f sind die Steuereinheit 14, der Schalter 6 und die beiden rauscharmen Verstärker 21 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet.
(2.2) Schlussfolgerungen
(2.2.1) Hochfrequenzmodul
Das Hochfrequenzmodul 1f gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst das Montagesubstrat 9, die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, die beiden Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14. Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die beiden Leistungsverstärker 11 sind auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die Steuereinheit ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Zu den mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen gehört ein Steueranschluss 84. Die Steuereinheit 14 steuert die beiden Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über den Steueranschluss 84 erhaltenen Steuersignals.
Das Hochfrequenzmodul 1f ist in der Lage, die beiden Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1f sind die beiden Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Substrats 9 angeordnet. Dadurch kann die in den Leistungsverstärkern 11 erzeugte Wärme leicht abgeführt werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1f ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Dies macht es weniger wahrscheinlich, eine Verschlechterung der ACLR und ein Sendesignal hervorzurufen, das durch unerwünschte Strahlung eines Steuersignals (digitales Signal von mehreren bis mehrere Dutzend Megahertz) von einer externen Schaltung, wie der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesendet werden würde.
Bei dem in den 16A und 16B gezeigten Hochfrequenzmodul 1f überlappen sich die beiden Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14 nicht in der Dickenrichtung D1 des Substrats 9. Die Steuereinheit 14 ist daher weniger anfällig für die von den beiden Leistungsverstärkern 11 ausgehende Wärme.
Außerdem liegen der erste Leistungsverstärker 11A und die erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A in Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen nebeneinander. Das bedeutet, dass der erste Leistungsverstärker 11A und die erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 nebeneinander liegen, ohne dass ein anderes Schaltungselement als die erste Ausgangsanpassungsschaltung 13A auf einer geraden Linie liegt, die den ersten Leistungsverstärker 11A und das Schaltungselement der ersten Ausgangsanpassungsschaltung 13A, das am nächsten zum ersten Leistungsverstärker 11A liegt, verbindet. Mit dieser Anordnung kann die Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des ersten Leistungsverstärkers 11A und der ersten Ausgangsanpassungsschaltung 13A kurz gehalten werden. Dadurch können unerwünschte parasitäre Kapazitäten reduziert und die Übertragungseigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1f entsprechend verbessert werden. Die kurze Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des ersten Leistungsverstärkers 11A und der ersten Ausgangsanpassungsschaltung 13A kann auch die Einfügedämpfung verringern.
Außerdem liegen der zweite Leistungsverstärker 11B und die zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B in Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen nebeneinander. Das bedeutet, dass der zweite Leistungsverstärker 11B und die zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 nebeneinander liegen, ohne dass ein anderes Schaltungselement als die zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13B auf einer geraden Linie liegt, die den zweiten Leistungsverstärker 11B und das Schaltungselement der zweiten Ausgangsanpassungsschaltung 13B, das dem zweiten Leistungsverstärker 11B am nächsten liegt, verbindet. Mit dieser Anordnung kann die Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des zweiten Leistungsverstärkers 11B und der zweiten Ausgangsanpassungsschaltung 13B kurz gehalten werden. Dadurch können unerwünschte parasitäre Kapazitäten reduziert und die Übertragungseigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1f entsprechend verbessert werden. Die kurze Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des zweiten Leistungsverstärkers 11B und der zweiten Ausgangsanpassungsschaltung 13B kann auch die Einfügedämpfung verringern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1f ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet, während die Leistungsverstärker 11 und die Ausgangsanpassungsschaltungen 13 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet sind. Dadurch wird die Isolierung zwischen der Steuereinheit 14 und jedem der Leistungsverstärker 11 und den Ausgangsanpassungsschaltungen 13 verbessert. Es ist auch möglich, ein auf dem MIPI-Standard basierendes Steuersignal und ein Sendesignal durch das Montagesubstrat 9 voneinander zu trennen.
(2.2.2) Kommunikationsgerät
Das Kommunikationsgerät 300f gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst das Hochfrequenzmodul 1f und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist mit dem Hochfrequenzmodul 1f verbunden. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 verarbeitet ein an die Antenne 310 zu sendendes Sendesignal und verarbeitet auch ein von der Antenne 310 gesendetes Empfangssignal. Das Hochfrequenzmodul 1f überträgt ein Sendesignal und ein Empfangssignal zwischen der Antenne 310 und der Signalverarbeitungsschaltung 301.
Das Kommunikationsgerät 300f der zweiten Ausführungsform enthält das Hochfrequenzmodul 1f und kann so die mehreren Leistungsverstärker 11 stabiler steuern.
(2.3) Modifiziertes Beispiel eines Hochfrequenzmoduls
Ein Hochfrequenzmodul 1h gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1h des modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1f der zweiten Ausführungsform ähneln, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung dazu entfällt.
Bei dem in den 17 und 19 gezeigten Hochfrequenzmodul 1h sind die ersten Schalter 4A und 4B, die beiden Leistungsverstärker 11 und der Schalter 6 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die ersten Schalter 4A und 4B sind als ein Chip ausgebildet, können aber auch als verschiedene Chips ausgebildet sein. Im Hochfrequenzmodul 1h sind Elemente (Schaltungselemente), die die erste und zweite Ausgangsanpassungsschaltung 13A und 13B und die erste und zweite Eingangsanpassungsschaltung 23A und 23B bilden, ebenfalls auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet.
Bei dem in den 18 und 19 gezeigten Hochfrequenzmodul 1h sind der Multiplexer 10, die Steuereinheit 14 und die beiden rauscharmen Verstärker 21 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Substrats 9 angeordnet.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1h unterscheiden sich die Positionen des Multiplexers 10 und des Schalters 6 von denen des Hochfrequenzmoduls 1f der zweiten Ausführungsform.
Das Hochfrequenzmodul 1h gemäß dem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform umfasst das Montagesubstrat 9, die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, die beiden Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14. Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die beiden Leistungsverstärker 11 sind auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Substrats 9 angeordnet. Die Steuereinheit 14 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Zu den mehreren Anschlüssen 80 für externe Verbindungen gehört ein Steueranschluss 84. Die Steuereinheit 14 steuert die beiden Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über den Steueranschluss 4 erhaltenen Steuersignals.
Das Hochfrequenzmodul 1h des modifizierten Beispiels ist in der Lage, die beiden Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1h des geänderten Beispiels ist der Multiplexer 10 von den mehreren Erdungsanschlüssen 85 umgeben, gesehen in der Dickenrichtung D1 des Befestigungssubstrats 9. Die Eigenschaften des Multiplexers 10 werden dadurch weniger beeinträchtigt.
(Dritte Ausführungsform)
Ein Hochfrequenzmodul 1i und ein Kommunikationsgerät 300i gemäß einer dritten Ausführungsform werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 20 bis 23B beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1i und des Kommunikationsgeräts 300i der dritten Ausführungsform, die denen des Hochfrequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 300 der ersten Ausführungsform ähneln, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben wird entsprechend weggelassen.
(3.1) Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät
(3.1.1) Übersicht über das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät
Der schaltungstechnische Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1i und der Kommunikationseinrichtung 300i gemäß der dritten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 20 beschrieben.
Das Hochfrequenzmodul 1i wird z.B. im Kommunikationsgerät 300i verwendet. Das Kommunikationsgerät 300i ist ein Mobiltelefon, wie z. B. ein Smartphone, oder kann ein anderes Gerät sein, wie z. B. ein tragbares Gerät (z.B. eine Smartwatch). Das Hochfrequenzmodul 1i unterstützt Kommunikationsstandards, wie 4G und 5G. 4G ist z.B. 3GPP LTE. 5G ist z.B. 5G NR. Das Hochfrequenzmodul 1i unterstützt auch Carrier Aggregation und Dual Connectivity.
Das Hochfrequenzmodul 1i kann ein von einer Signalverarbeitungsschaltung 301 empfangenes Hochfrequenzsignal (Sendesignal) verstärken und das verstärkte Signal an eine Antenne 310 der Kommunikationsvorrichtung 300i ausgeben. Das Hochfrequenzmodul 1i kann auch ein von der Antenne 310 eingegebenes Hochfrequenzsignal (Empfangssignal) verstärken und das verstärkte Signal an die Signalverarbeitungsschaltung 301 ausgeben. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist keine Komponente des Hochfrequenzmoduls 1i, sondern eine Komponente des Kommunikationsgeräts 300i, das das Hochfrequenzmodul 1i enthält. Das Hochfrequenzmodul 1i wird von der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesteuert. Die Kommunikationsvorrichtung 300i umfasst das Hochfrequenzmodul 1i und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Kommunikationsvorrichtung 300i umfasst auch die Antenne 310 und ein Schaltungssubstrat, auf dem das Hochfrequenzmodul 1i montiert ist. Bei dem Schaltungssubstrat handelt es sich beispielsweise um eine gedruckte Leiterplatte, die eine Erdungselektrode enthält, an die ein Erdungspotential angelegt wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung 301 umfasst eine HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 und eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 303. Das Hochfrequenzmodul 1i überträgt Hochfrequenzsignale (Sendesignale und Empfangssignale) zwischen der Antenne 310 und der HF-Signalverarbeitungsschaltung 302 der Signalverarbeitungsschaltung 301.
Das Hochfrequenzmodul 1i umfasst einen Leistungsverstärker 11 und eine Steuereinheit 14. Das Hochfrequenzmodul 1i umfasst ferner einen Multiplexer 10, mehrere (zwei im Bespiel der 20 erste Schalter 4, mehrere (zwei im Bespiel der 20) Duplexer 32A und 32B, eine Ausgabeanpassungsschaltung 13, einen Schalter 6, mehrere (zwei im Bespiel der 20) rauscharme Verstärker 21, mehrere (zwei im Bespiel der 20) Eingangsanpassungsschaltungen 23, mehrere mehrere (zwei im Bespiel der 20) Empfangsfilter 22D und 22E, mehrere (drei im Bespiel der 20) zweite Schalter 5 und mehrere (vier im Bespiel der 20) Anpassungsschaltungen 71A, 71B, 71D und 71E.
Nachfolgend werden die folgenden Elemente zum Zwecke der Beschreibung auch wie folgt bezeichnet. Einer der beiden rauscharmen Verstärker 21 wird als erster rauscharmer Verstärker 21A bezeichnet, und der andere der rauscharmen Verstärker 21 wird als zweiter rauscharmer Verstärker 21B bezeichnet. Eine der beiden Eingangsanpassungsschaltungen 23 wird als erste Eingangsanpassungsschaltung 23A bezeichnet, und die andere der Eingangsanpassungsschaltungen 23 wird als zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B bezeichnet. Einer der beiden ersten Schalter 4 wird als erster Schalter 4A bezeichnet, und der andere der ersten Schalter 4 wird als erster Schalter 4B bezeichnet werden. Von den drei zweiten Schaltern 5 wird der zweite Schalter 5, der mit der Ausgangsanpassungsschaltung 13 verbunden ist, als zweiter Schalter 5A bezeichnet, der zweite Schalter 5, der mit der ersten Eingangsanpassungsschaltung 23A verbunden ist, wird als zweiter Schalter 5B bezeichnet, und der zweite Schalter 5, der mit der zweiten Eingangsanpassungsschaltung 23B verbunden ist, wird als zweiter Schalter 5C bezeichnet.
Der Multiplexer 10 umfasst mehrere (z.B. zwei) Filter, einen gemeinsamen Anschluss 105 und mehrere (im Beispiel in 20 zwei) Anschlüsse 106 und 107. Die Filter haben jeweils erste und zweite Eingangs-/Ausgangsanschlüsse. Im Multiplexer 10 sind die ersten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Filter mit dem gemeinsamen Anschluss 105 verbunden, und die zweiten Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Filter sind mit den Anschlüssen 106 und 107 auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung verbunden. Der gemeinsame Anschluss 105 ist mit dem Antennenanschluss 81 verbunden. Der Antennenanschluss 81 ist mit der Antenne 310 verbunden. Der Anschluss 106 des Multiplexers 10 ist mit einem gemeinsamen Anschluss 40 des ersten Schalters 4A verbunden, während der Anschluss 107 des Multiplexers 10 mit einem gemeinsamen Anschluss 40 des ersten Schalters 4B verbunden ist.
Bei dem Multiplexer 10 sind die Durchlassbereiche der mehreren Filter unterschiedlich voneinander. Im Folgenden wird zum Zwecke der Beschreibung das zwischen dem gemeinsamen Anschluss 105 und dem Anschluss 106 geschaltete Filter auch als erstes Filter bezeichnet werden, während das zwischen dem gemeinsamen Anschluss 105 und dem Anschluss 107 geschaltete Filter auch als zweites Filter bezeichnet werden kann.
Bei dem Multiplexer 10 ist der Durchlassbereich des zweiten Filters beispielsweise niedriger als der des ersten Filters. Das erste Filter ist ein Mittel-/Hochbandfilter, während das zweite Filter ein Niederbandfilter ist. Das Durchlassband des ersten Filters umfasst z.B. Band 1, Band 3, Band 4, Band 11, Band 25, Band 70, Band 34, Band 39, Band 7, Band 30, Band 40, Band 41, Band 53, n75 und n76. Das Durchlassband des zweiten Filters umfasst z.B. Band 71, Band 28A, Band 28B, Band 12, Band 13, Band 14, Band 20, Band 26 und Band 8. Das Hochfrequenzmodul 1i der dritten Ausführungsform ist ein Diversity-Modul, das den Empfang von Empfangssignalen im mittleren/hohen Frequenzband und von Empfangssignalen im niedrigen Frequenzband ermöglicht.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i haben die ersten Schalter 4A und 4B jeweils den gemeinsamen Anschluss 40 und die Auswahlanschlüsse 41 und 42. Der Auswahlanschluss 41 des ersten Schalters 4A ist über die Anpassungsschaltung 71A mit dem Duplexer 32A verbunden, während der Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4A über die Anpassungsschaltung 71B mit dem Duplexer 32B verbunden ist. Der Duplexer 32A umfasst ein Sendefilter 12A und ein Empfangsfilter 22A. Der Duplexer 32B umfasst ein Sendefilter 12B und ein Empfangsfilter 22B.
Ein Eingangsanschluss 111 des Leistungsverstärkers 11 ist über den Schalter 6 mit mehreren (im Beispiel in 20 zwei) Signaleingangsanschlüssen 82 verbunden. Der Schalter 6 hat einen gemeinsamen Anschluss 60 und mehrere (im Beispiel in 20 zwei) Auswahlanschlüsse 61 und 62. Der gemeinsame Anschluss 60 ist mit dem Eingangsanschluss 111 des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Die mehreren Auswahlanschlüsse 61 und 62 des Schalters 6 sind mit den Signaleingangsanschlüssen 82 auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Zuordnung verbunden.
Der Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 ist über die Ausgangsanpassungsschaltung 13 und den zweiten Schalter 5A mit den beiden Duplexern 32A und 32B verbunden. Der zweite Schalter 5A hat einen gemeinsamen Anschluss 50A und zwei Auswahlanschlüsse 51A und 52A. Der gemeinsame Anschluss 50A ist mit der Ausgangsanpassungsschaltung 13 verbunden. Der Auswahlanschluss 51A ist mit dem Sendefilter 12A des Duplexers 32A verbunden, während der Auswahlanschluss 52A mit dem Sendefilter 12B des Duplexers 32B verbunden ist.
Ein Eingangsanschluss 211 des ersten rauscharmen Verstärkers 21A ist über die erste Eingangsanpassungsschaltung 23A und den zweiten Schalter 5B mit den beiden Duplexern 32A und 32B verbunden. Der zweite Schalter 5B hat einen gemeinsamen Anschluss 50B und zwei Auswahlanschlüsse 51B und 52B. Der gemeinsame Anschluss 50B ist mit der ersten Eingangsanpassungsschaltung 23A verbunden. Der Auswahlanschluss 51B ist mit dem Empfangsfilter 22A des Duplexers 32A verbunden, während der Auswahlanschluss 52B mit dem Empfangsfilter 22B des Duplexers 32B verbunden ist.
Ein Ausgangsanschluss 212 des ersten rauscharmen Verstärkers 21A ist mit einem Signalausgangsanschluss 83A verbunden, der bei den mehreren Anschlüssen 80 für externe Verbindungen enthalten ist.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i ist der Auswahlanschluss 41 des ersten Schalters 4B über die Anpassungsschaltung 71D mit dem Empfangsfilter 22D verbunden, während der Auswahlanschluss 42 des ersten Schalters 4B über die Anpassungsschaltung 71E mit dem Empfangsfilter 22E verbunden ist.
Ein Eingangsanschluss 211 des zweiten rauscharmen Verstärkers 21B ist über die zweite Eingangsanpassungsschaltung 23B und den zweiten Schalter 5C mit den beiden Empfangsfiltern 22D und 22E verbunden. Der zweite Schalter 5C hat einen gemeinsamen Anschluss 50C und zwei Auswahlanschlüsse 51C und 52C. Der gemeinsame Anschluss 50C ist mit der zweiten Eingangsanpassungsschaltung 23B verbunden. Der Auswahlanschluss 51C ist mit dem Empfangsfilter 22D verbunden, während der Auswahlanschluss 52C mit dem Empfangsfilter 22E verbunden ist.
Ein Ausgangsanschluss 212 des zweiten rauscharmen Verstärkers 21B ist mit einem Signalausgangsanschluss 83B verbunden, der bei den mehreren externen Verbindungsanschlüssen 80 enthalten ist.
Die beiden Anpassungsschaltungen 71D und 71E bestehen z.B. aus je einer Induktivität oder können mehrere Induktivitäten und mehrere Kondensatoren enthalten.
(3.1.2) Aufbau des Hochfrequenzmoduls
Der Aufbau des Hochfrequenzmoduls 1i wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 21 bis 23B erläutert.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i sind, wie in den 21, 23A und 23B gezeigt, der Multiplexer 10, die ersten Schalter 4A und 4B, der Schalter 6 und der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die ersten Schalter 4A und 4B sind in einem Chip ausgebildet, können aber auch als unterschiedliche Chips ausgebildet sein. Bei dem Hochfrequenzmodul 1i sind Elemente (Schaltungselemente), die die vier Anpassungsschaltungen 71A, 71B, 71D und 71E, die Ausgangsanpassungsschaltung 13 und die erste und zweite Eingangsanpassungsschaltung 23A und 23B bilden, ebenfalls auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die beiden Duplexer 32A und 32B und die beiden Empfangsfilter 22D und 22E sind ebenfalls auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Jedes der beiden Empfangsfilter 22D und 22E ist ein Schallwellenfilter und besteht aus mehreren Reihenarmresonatoren und mehreren Parallelarmresonatoren, von denen jeder ein Schallwellenresonator ist. Ein Beispiel für ein Schallwellenfilter ist ein OSW-Filter. Jeder der mehreren Reihenarmresonatoren und der mehreren Parallelarmresonatoren, die ein OSW-Filter bilden, ist ein OSW-Resonator.
Jedes der beiden Empfangsfilter 22D und 22E umfasst ein Substrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche und einer auf der ersten Hauptoberfläche dieses Substrats ausgebildeten Schaltung. Das Substrat kann ein piezoelektrisches Substrat sein, z.B. ein Lithiumtantalat- oder ein Lithiumniobatsubstrat. Die Schaltung umfasst mehrere IDT-Elektroden, die den Serienarmresonatoren auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zugeordnet sind, und mehrere IDT-Elektroden, die den Parallelarmresonatoren auf der Grundlage einer Eins-zu-Eins-Entsprechung zugeordnet sind. Die beiden Empfangsfilter 22D und 22E sind auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 so angeordnet, dass die ersten Hauptoberflächen der Substrate der Empfangsfilter 22D und 22E dem Montagesubstrat 9 gegenüberliegen. Die äußere Form jedes der beiden Aufnahmefilter 22D und 22E ist im Wesentlichen viereckig, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9.
Wie in den 22, 23A und 23B gezeigt, sind die Steuereinheit 14, die drei zweiten Schalter 5A, 5B und 5C und die beiden rauscharmen Verstärker 21 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Bei dem Hochfrequenzmodul 1i sind der erste rauscharme Verstärker 21A und der zweite Schalter 5B in einem Chip ausgebildet, können aber auch als unterschiedliche Chips ausgebildet sein. Ebenso sind der zweite rauscharme Verstärker 21B und der zweite Schalter 5C in einem Chip ausgebildet, können aber auch als unterschiedliche Chips ausgebildet sein.
(3.2) Schlussfolgerungen
(3.2.1) Hochfrequenzmodul
Das Hochfrequenzmodul 1i gemäß der dritten Ausführungsform umfasst das Montagesubstrat 9, die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, den Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14. Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Der Leistungsverstärker 11 ist auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die Steuereinheit 14 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Zu den mehreren Anschlüssen 80 für externe Verbindungen gehört ein Steueranschluss 84. Die Steuereinheit 14 steuert den Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über den Steueranschluss 84 erhaltenen Steuersignals.
Das Hochfrequenzmodul 1i ist in der Lage, den Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i ist der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Substrats 9 angeordnet. Dadurch kann die im Leistungsverstärker 11 erzeugte Wärme leicht abgeführt werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Dies macht es weniger wahrscheinlich, eine Verschlechterung der ACLR und ein Sendesignal hervorzurufen, das durch unerwünschte Strahlung eines Steuersignals (digitales Signal von mehreren bis mehrere Dutzend Megahertz) von einer externen Schaltung, wie der Signalverarbeitungsschaltung 301 gesendet werden würde.
Bei dem in den 23A und 23B gezeigten Hochfrequenzmodul 1i überlappen sich der Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14 teilweise in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9. Dadurch ist es möglich, die Länge der Verdrahtung zwischen der Steuereinheit 14 und dem Leistungsverstärker 11 zu reduzieren und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit einer Wärmeübertragung vom Leistungsverstärker 11 zu der Steuereinheit 14 zu verringern.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i sind ferner der Leistungsverstärker 11 und die Ausgangsanpassungsschaltung 13 in Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen nebeneinander angeordnet. Das bedeutet, dass der Leistungsverstärker 11 und die Ausgangsanpassungsschaltung 13 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 nebeneinander liegen, ohne dass ein anderes Schaltungselement als die Ausgangsanpassungsschaltung 13 auf einer geraden Linie liegt, die den Leistungsverstärker 11 und das Schaltungselement der Ausgangsanpassungsschaltung 13, das am nächsten zum Leistungsverstärker 11 liegt, verbindet. Mit dieser Anordnung kann die Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 und der Ausgangsanpassungsschaltung 13 kurz gehalten werden. Dadurch können unerwünschte parasitäre Kapazitäten reduziert und die Übertragungseigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1i entsprechend verbessert werden. Die kurze Verdrahtung zwischen dem Ausgangsanschluss 112 des Leistungsverstärkers 11 und der Ausgangsanpassungsschaltung 13 kann auch die Einfügedämpfung verringern.
Außerdem überlappt der Leistungsverstärker 11 bei dem Hochfrequenzmodul 1i, gesehen in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9, die beiden rauscharmen Verstärker 21 nicht. Dadurch kann die Isolierung zwischen dem Verstärker 11 und den beiden rauscharmen Verstärkern 21 verbessert werden. Bei dem Hochfrequenzmodul 1i ist das Montagesubstrat 9 in Richtung der Dicke D1 des Montagesubstrats 9 gesehen im Wesentlichen rechteckig. In Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen, befindet sich der Leistungsverstärker 11 an einem Ende des Montagesubstrats 9 in Längsrichtung, während sich die beiden rauscharmen Verstärker 21 am anderen Ende des Montagesubstrats 9 in Längsrichtung befinden. In der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen, befindet sich der Leistungsverstärker 11 entlang einer der beiden kurzen Seiten (auch als erste kurze Seite bezeichnet) des Montagesubstrats 9, während sich die beiden rauscharmen Verstärker 21 entlang der anderen kurzen Seite (auch als zweite kurze Seite bezeichnet) des Montagesubstrats 9 befinden. In Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen, ist der Abstand zwischen dem Leistungsverstärker 11 und jedem der rauscharmen Verstärker 21 in Längsrichtung des Montagesubstrats 9 größer als ein erster Abstand zwischen dem Leistungsverstärker 11 und der ersten kurzen Seite des Montagesubstrats 9 und ein zweiter Abstand zwischen den beiden rauscharmen Verstärkern 21 und der zweiten kurzen Seite des Montagesubstrats 9. Dadurch kann die Isolierung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und den beiden rauscharmen Verstärkern 21 weiter verbessert werden.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1i ist die Steuereinheit 14 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Substrats 9 angeordnet, während der Leistungsverstärker 11 und die Ausgangsanpassungsschaltung 13 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Substrats 9 angeordnet sind. Dadurch wird die Isolierung zwischen der Steuereinheit 14 und dem Leistungsverstärker 11 sowie der Ausgangsanpassungsschaltung 13 verbessert. Es ist auch möglich, ein auf dem MIPI-Standard basierendes Steuersignal und ein Sendesignal durch das Montagesubstrat 9 voneinander zu trennen.
(3.2.2) Kommunikationsgerät
Das Kommunikationsgerät 300i gemäß der dritten Ausführungsform umfasst das Hochfrequenzmodul 1i und die Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist mit dem Hochfrequenzmodul 1i verbunden. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 verarbeitet ein Sendesignal, das an die Antenne 310 gesendet wird. Das Hochfrequenzmodul 1i überträgt ein Sendesignal zwischen der Antenne 310 und der Signalverarbeitungsschaltung 301.
Das Kommunikationsgerät 300i der dritten Ausführungsform enthält das Hochfrequenzmodul 1i und kann so den Leistungsverstärker 11 stabiler steuern.
(3.3) Modifiziertes Beispiel für ein Hochfrequenzmodul
Ein Hochfrequenzmodul 1j gemäß einem modifizierten Beispiel der dritten Ausführungsform wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 24 bis 26 beschrieben. Elemente des Hochfrequenzmoduls 1j des modifizierten Beispiels, die denen des Hochfrequenzmoduls 1i der dritten Ausführungsform ähnlich sind, werden mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung dazu entfällt.
Das Hochfrequenzmodul 1j des modifizierten Beispiels unterscheidet sich von dem Hochfrequenzmodul 1i der dritten Ausführungsform dadurch, dass der Multiplexer 10 auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 statt auf der ersten Hauptoberfläche 91 angeordnet ist.
Das Hochfrequenzmodul 1j ist ebenso wie das Hochfrequenzmodul 1i in der Lage, den Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
(Aspekte)
Die Spezifikation offenbart die folgenden Aspekte.
Gemäß einem ersten Aspekt umfasst ein Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j ein Montagesubstrat 9, mehrere Anschlüsse 80 für externe Verbindungen, einen Leistungsverstärker 11 und eine Steuereinheit 14. Das Montagesubstrat 9 hat eine erste und eine zweite Hauptoberfläche 91 und 92, die einander gegenüberliegen. Die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen sind auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Der Leistungsverstärker 11 ist auf einer von ersten und der zweiten Hauptoberfläche 91 und 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die Steuereinheit 14 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Die Anschlüsse 80 für externe Verbindungen umfassen einen Steueranschluss 84. Die Steuereinheit 14 steuert den Leistungsverstärker 11 auf der Grundlage eines über den Steueranschluss 84 erhaltenen Steuersignals.
Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem ersten Aspekt ist in der Lage, den Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern. Gemäß einem zweiten Aspekt umfassen bei dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem ersten Aspekt die mehreren Anschlüsse 80 für externe Verbindungen mehrere Steueranschlüsse 84. Die mehreren Steueranschlüsse 84 unterstützen den MIPI-Standard. Die Steuereinheit 14 unterstützt den MIPI-Standard und verfügt über mehrere Anschlüsse 148, die mit den mehreren Steueranschlüssen 84 verbunden sind.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem zweiten Aspekt ist ein auf dem MIPI-Standard basierendes Steuersignal weniger anfällig für die Störung durch andere Signale.
Gemäß einem dritten Aspekt ist bei dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt der Leistungsverstärker 11 auf der ersten Hauptoberfläche 91 des Montagesubstrats 9 angeordnet.
Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem dritten Aspekt kann die im Leistungsverstärker 11 erzeugte Wärme leichter abführen.
Gemäß einem vierten Aspekt umfasst das Montagesubstrat 9 in dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem dritten Aspekt auch eine Durchgangselektrode 95. Die Durchgangselektrode 95 ist entlang einer Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 ausgebildet und mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden.
Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i, oder 1j gemäß dem vierten Aspekt kann die im Leistungsverstärker 11 erzeugte Wärme leichter abführen.
Gemäß einem fünften Aspekt überlappen sich bei dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f oder 1h gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte der Leistungsverstärker 11 und die Steuereinheit 14 in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 gesehen nicht.
Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f oder 1h gemäß dem fünften Aspekt ist in der Lage, die Isolierung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und der Steuereinheit 14 zu verbessern.
Gemäß einem sechsten Aspekt umfasst das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1i oder 1j gemäß einem der ersten bis fünften Aspekte ferner mehrere Sendefilter 12A, 12B und 12C und einen Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5). Jedes der mehreren Sendefilter 12A, 12B und 12C verwendet das Sendefrequenzband eines Kommunikationsbandes als Durchlassband. Das von jedem der mehreren Sendefilter 12A, 12B und 12C verwendete Kommunikationsband unterscheidet sich von dem, das von einem anderen der mehreren Sendefilter 12A, 12B und 12C verwendet wird. Der Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5) ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet und ist zwischen dem Leistungsverstärker 11 und den mehreren Sendefiltern 12A, 12B und 12C angeschlossen. Die Steuereinheit 14 steuert den Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5). Der Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5) schaltet zwischen mehreren Signalpfaden um, deren Kommunikationsbänder voneinander verschieden sind.
Gemäß einem siebten Aspekt umfasst das Hochfrequenzmodul 1b gemäß dem sechsten Aspekt ferner einen IC-Chip 7, der die Steuereinheit 14 und den Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5) integriert.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1b gemäß dem siebten Aspekt sind weniger Bauteile erforderlich als in der Konfiguration, in der die Steuereinheit 14 und der Bandwahlschalter (zweiter Schalter 5) als unterschiedliche IC-Chips ausgebildet sind.
Gemäß einem achten Aspekt umfassen bei dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß einem der ersten bis siebten Aspekte die mehreren externen Verbindungsanschlüsse 80 einen Antennenanschluss 81. Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, oder 1e umfasst ferner einen Antennenschalter (erster Schalter 4). Der Antennenschalter (erster Schalter 4) ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet und mit dem Antennenanschluss 81 verbunden. Die Steuereinheit 14 steuert den Antennenschalter (erster Schalter 4). Der Antennenschalter (erster Schalter 4) ist ein Schalter, der mit dem Antennenanschluss 81 verbunden ist und zwischen Signalpfaden umschaltet.
Gemäß einem neunten Aspekt umfasst das Hochfrequenzmodul 1d gemäß dem achten Aspekt ferner einen IC-Chip 3, der die Steuereinheit 14 und den Antennenschalter (erster Schalter 4) integriert.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1d nach dem neunten Aspekt sind weniger Bauteile erforderlich als bei der Konfiguration, bei der die Steuereinheit 14 und der Antennenschalter (erster Schalter 4) als unterschiedliche IC-Chips ausgebildet sind.
Gemäß einem zehnten Aspekt umfasst das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß einem der ersten bis neunten Aspekte außerdem einen rauscharmen Verstärker 21. Der rauscharme Verstärker 21 ist auf der zweiten Hauptoberfläche 92 des Montagesubstrats 9 angeordnet. Der Leistungsverstärker 11 und der rauscharme Verstärker 21 überlappen sich nicht, wenn man sie in der Dickenrichtung D1 des Montagesubstrats 9 betrachtet. Der rauscharme Verstärker 21 ist in einem Signalweg für empfangene Signale angeordnet.
Das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß dem zehnten Aspekt ist in der Lage, die Isolierung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und dem rauscharmen Verstärker 21 zu verbessern.
Gemäß einem elften Aspekt umfasst eine Kommunikationsvorrichtung 300, 300f oder 300i das Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i oder 1j gemäß einem der ersten bis zehnten Aspekte und eine Signalverarbeitungsschaltung 301. Die Signalverarbeitungsschaltung 301 ist mit dem Hochfrequenzmodul 1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1h, 1i, oder 1j verbunden.
Die Kommunikationsvorrichtung 300, 300f oder 300i gemäß dem elften Aspekt ist in der Lage, den Leistungsverstärker 11 stabiler zu steuern.
Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben wurden, versteht es sich von selbst, dass Variationen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sind, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der Erfindung wird daher ausschließlich durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
ÜBERSETZUNG DES TEXTES IN DEN ZEICHNUNGEN

Controller	Steuereinheit
Matching Circuit	Anpassungsschaltung
Input Matching Circuit	Eingangsanpassungsschaltung
Output Matching Circuit	Ausgangsanpassungsschaltung
Communication Device	Kommunikationsgerät
Radio Frequency Module	Hochfrequenzmodul
Multiplexer	Multiplexer

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend ein Montagesubstrat mit einer ersten und einer zweiten Hauptoberfläche, die einander gegenüberliegen, mehrere Anschlüsse für externe Verbindungen, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet sind, einen Leistungsverstärker, der auf einer von der ersten und zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet ist, und eine Steuereinheit, die auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet sind, wobei zu den mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen ein Steueranschluss gehört und die Steuereinheit den Leistungsverstärker auf Basis eines über den Steueranschluss empfangenen Steuersignals steuert.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei: die mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen mehrere der Steueranschlüsse umfassen, die mehreren Steueranschlüsse einen Schnittstellenstandard für mobile Industrieprozessoren unterstützen und die Steuereinheit den Schnittstellenstandard für mobile Industrieprozessoren unterstützt und mehrere Anschlüsse aufweist, die mit den mehreren Steueranschlüssen verbunden sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leistungsverstärker auf der ersten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, wobei das Montagesubstrat ferner eine Durchgangselektrode aufweist, die entlang einer Dickenrichtung des Montagesubstrats ausgebildet und mit dem Leistungsverstärker verbunden ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich der Leistungsverstärker und die Steuereinheit in Richtung der Dicke des Montagesubstrats gesehen nicht überlappen.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: mehrere Sendefilter, von denen jedes ein Sendefrequenzband eines Kommunikationsbandes als Durchlassband verwendet, wobei ein von jedem der mehreren Sendefilter verwendetes Kommunikationsband sich von einem Kommunikationsband unterscheidet, das von einem anderen der mehreren Sendefilter verwendet wird, und einen Bandwahlschalter, der auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet ist und zwischen den Leistungsverstärker und die mehreren Sendefilter geschaltet ist, wobei die Steuereinheit den Bandwahlschalter steuert.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen integrierten Schaltkreis-Chip, der die Steuereinheit und den Bandwahlschalter enthält.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehreren Anschlüsse für externe Verbindungen einen Antennenanschluss umfassen und das Hochfrequenzmodul ferner umfasst: einen Antennenschalter, der auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet und mit dem Antennenanschluss verbunden ist, wobei die Steuereinheit den Antennenschalter steuert.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 8, ferner umfassend: einen integrierten Schaltkreis-Chip, der die Steuereinheit und den Antennenschalter umfasst.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend: einen rauscharmen Verstärker, der auf der zweiten Hauptoberfläche des Montagesubstrats angeordnet ist, wobei sich der Leistungsverstärker und der rauscharme Verstärker in Richtung der Dicke des Montagesubstrats gesehen nicht überlappen.
Kommunikationsgerät umfassend ein Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Signalverarbeitungsschaltung, die mit dem Hochfrequenzmodul verbunden ist.