DE202021101940U1

DE202021101940U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE202021101940U1
Application number: DE202021101940.9U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2031-04-13
Also published as: KR102417485B1; KR20210127612A; US11563451B2; CN215186733U; JP2021170702A; US20210320677A1

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
einen Leistungsverstärker,
einen Induktor, der mit dem Leistungsverstärker verbunden ist,
einen ersten Außenanschluss, der über den Induktor mit dem Leistungsverstärker verbunden ist und zur Aufnahme einer Versorgungsspannung von außen dient, und
ein Modulsubstrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats,
wobei die Induktor und der erste Außenanschluss auf der zweiten Hauptfläche des Modulsubstrats angeordnet sind.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Modul und ein Kommunikationsgerät.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In mobilen Kommunikationsgeräten, wie z.B. Mobiltelefonen, wird die Anordnungskonfiguration von Schaltungselementen, die in Hochfrequenz-Frontend-Schaltungen enthalten sind, immer komplexer, insbesondere aufgrund der Entwicklung von Multiband-Technologien.
Die JP 2018-137522 A1 offenbart ein Hochfrequenzmodul, in dem viele elektronische Komponenten wie Leistungsverstärker, rauscharme Verstärker und Filter untergebracht sind. Dabei werden viele Komponenten integriert, um ein Modul zu verkleinern. Diese Integration reduziert die Isolationseigenschaften zwischen den Komponenten und zwischen den Leitungen, wodurch sich die elektrischen Eigenschaften (z.B. die Rauschzahl (kurz „NF“ genannt von „noise factor“) und Verstärkungseigenschaften) des Hochfrequenzmoduls verschlechtern können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät mit verbesserten elektrischen Eigenschaften anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Hochfrequenzmodul, das gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst: einen Leistungsverstärker, einen Induktor, der mit dem Leistungsverstärker verbunden ist, einen ersten nachfolgend Außenanschluss genannten Anschluss zum Herstellen von externen Verbindungen (Verbindungen mit anderen Modulen etc.), der mit dem Leistungsverstärker über den Induktor verbunden ist und zum Empfangen einer Energieversorgungsspannung von außen dient, und ein Modulsubstrat, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats umfasst. Der Induktor und der erste Außenanschluss sind auf der zweiten Hauptfläche angeordnet.
Hinsichtlich eines Kommunikationsgerätes wird die Aufgabe gelöst von einem Kommunikationsgerät, das ein solches Hochfrequenzmodul umfasst. Die Erfindung ermöglicht es, die elektrischen Eigenschaften eines Hochfrequenzmoduls einschließlich der Komponenten zu verbessern.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der fünf Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

1 zeigt eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Ausführungsform 1.
2 zeigt ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul gemäß Ausführungsform 1.
3 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls gemäß Ausführungsform 1.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer Ausführungsform 2.
5 ist eine Querschnittsansicht eines Hochfrequenzmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Man beachte, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein allgemeines oder spezifisches Beispiel zeigen. Die in der folgenden Beschreibung genannten Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente sowie, die Anordnung und Verbindung der Elemente usw. sind lediglich Beispiele und sollen die Erfindung nicht einschränken.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den Figuren um schematische Darstellungen handelt, in denen Betonungen, Auslassungen oder Verhältnisanpassungen vorgenommen wurden, wo dies zur Veranschaulichung der Erfindung erforderlich erschien. Die Figuren sind daher nicht notwendigerweise eine exakte Darstellung der Erfindung und können Formen, Positionsbeziehungen und Verhältnisse anders als die tatsächlichen darstellen. In den Figuren sind Elemente, die im Wesentlichen gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholte Beschreibung von Elementen wurde weitest möglich verzichtet.
In den Figuren sind die x-Achse und die y-Achse orthogonal zueinander in einer Ebene parallel zu einer Hauptfläche eines Modulsubstrats. Außerdem steht die z-Achse senkrecht zur Hauptfläche des Modulsubstrats, und eine positive Richtung der z-Achse zeigt eine obere Richtung und eine negative Richtung der z-Achse zeigt eine untere Richtung an.
Im Zusammenhang mit einer Schaltungsanordnung der Erfindung bedeutet der Ausdruck „verbunden“ nicht nur den Fall, dass Elemente direkt über einen Anschluss und/oder einen Verdrahtungsleiter verbunden sind, sondern auch den Fall, dass Elemente über ein anderes Schaltungselement elektrisch verbunden sind. Der Ausdruck „zwischen A und B geschaltet“ bedeutet sowohl mit A als auch mit B verbunden zwischen A und B.
Der Ausdruck „eine Draufsicht auf ein Modulsubstrat“ bedeutet bei einem Bauteillayout der Erfindung die Betrachtung eines Objekts von einer z-Achsen-positiven Seite durch orthogonale Projektion des Objekts auf die xy-Ebene. Der Ausdruck „A überlappt B in einer Draufsicht auf ein Modulsubstrat“ bedeutet, dass zumindest ein Teil eines Bereichs von A, der orthogonal auf die xy-Ebene projiziert wird, zumindest einen Teil eines Bereichs von B überlappt, der orthogonal auf die xy-Ebene projiziert wird. Darüber hinaus bedeutet der Ausdruck „ein Bauteil ist auf einem Substrat angeordnet“, sowohl, dass ein Bauteil direkt auf einem Substrat angeordnet ist und mit selbigem in Kontakt steht, als auch, dass ein Bauteil über einem Substrat ohne direkten Kontakt mit diesem angeordnet ist (dass also z.B. ein Bauteil auf einem anderen Bauteil, das auf einem Substrat angeordnet ist, gestapelt ist), und weiter, dass ein Bauteil teilweise oder ganz in ein Substrat eingebettet ist. Darüber hinaus bedeutet der Ausdruck „ein Bauteil ist auf einer Hauptfläche eines Substrats angeordnet“, sowohl, dass ein Bauteil auf einer Hauptfläche eines Substrats in Kontakt mit diesem angeordnet ist, als auch, dass ein Bauteil oberhalb einer Hauptfläche eines Substrats ohne Kontakt mit diesem angeordnet ist, und ferner, dass ein Teil oder das gesamte Bauteil in ein Substrat eingebettet ist. Außerdem bedeutet der Ausdruck „A ist zwischen B und C angeordnet“, dass mindestens eines der Liniensegmente, die einen beliebigen Punkt in B und einen beliebigen Punkt in C verbinden, durch A verläuft.
Im Folgenden sollen Begriffe, die eine Beziehung zwischen Elementen angeben, wie z.B. „parallel“ und „vertikal“, nicht nur im engsten Sinne verstanden werden, sondern auch im Wesentlichen denselben Bereich umfassen, z.B. Abweichungen von einigen Prozent und insbesondere Abweichungen, wie sie auf dem hier in Frage stehenden Gebiet schon aufgrund von Fertigungstoleranzen üblich sind.
Schaltungskonfigurationen des Hochfrequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 5 gemäß einer Ausführungsform 1 werden nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 zeigt eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 5 gemäß Ausführungsform 1.
Zunächst wird die Schaltungskonfiguration des Kommunikationsgeräts 5 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Kommunikationsgerät 5 gemäß dieser Ausführungsform das Hochfrequenzmodul 1, die Antenne 2, die nachfolgend kurz als „der RFIC“ bezeichnete Hochfrequenz-Signalverarbeitungsschaltung 3 und die nachfolgend kurz als „der BBIC“ bezeichnete Basisband-Signalverarbeitungsschaltung 4. Nachfolgend werden die einzelnen Elemente des Kommunikationsgeräts 5 der Reihe nach beschrieben.
Das Hochfrequenzmodul 1 überträgt ein Hochfrequenzsignal zwischen der Antenne 2 und dem RFIC 3. Der Schaltungsaufbau des Hochfrequenzmoduls 1 wird später beschrieben.
Die Antenne 2 ist mit dem Antennenanschluss 100 des Hochfrequenzmoduls 1 verbunden, empfängt ein Hochfrequenzsignal von außen und gibt das Hochfrequenzsignal an das Hochfrequenzmodul 1 aus.
Der RFIC 3 ist ein Beispiel für eine Signalverarbeitungsschaltung, die ein Hochfrequenzsignal verarbeitet. Insbesondere führt der RFIC 3 durch Abwärtskonvertierung usw. eine Signalverarbeitung an einem Hochfrequenz-Empfangssignal durch, das über einen Empfangspfad des Hochfrequenzmoduls 1 eingegeben wird, und gibt das durch die Signalverarbeitung erzeugte Empfangssignal an den BBIC 4 aus. Darüber hinaus enthält der RFIC 3 einen Controller, der Schalter, rauscharme Verstärker usw. des Hochfrequenzmoduls 1 steuert. Man beachte, dass ein Teil der oder die gesamte Funktionalität des Controllers vom RFIC 3 außerhalb von RFIC 3 implementiert sein kann. Zum Beispiel kann ein Teil der oder die gesamte Funktionalität im BBIC 4 oder im Hochfrequenzmodul 1 implementiert sein.
Der BBIC 4 ist eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung, die eine Signalverarbeitung unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes durchführt, das eine niedrigere Frequenz hat als ein vom Hochfrequenzmodul 1 übertragenes Hochfrequenzsignal. Ein von dem BBIC 4 verarbeitetes Signal wird z.B. als Bildsignal für die Bildanzeige und/oder als Tonsignal für die Kommunikation über einen Lautsprecher verwendet.
Man beachte, dass die Antenne 2 und der BBIC 4 keine wesentlichen Elemente des Kommunikationsgeräts 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind.
Als nächstes wird die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 den Leistungsverstärker 11, den Induktor 12, den Kondensator 13, den rauscharmen Verstärker 21, die Schalter 51 bis 54, die Duplexer 61 und 62, die Anpassungsschaltungen (MNs) 71 und 72, den Antennenanschluss 100, die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 111 und 112, den Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 und den Stromversorgungsanschluss 131.
Der Antennenanschluss 100 ist ein Beispiel für einen dritten Außenanschluss und wird mit der Antenne 2 verbunden.
Die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 111 und 112 sind jeweils ein Beispiel für einen dritten Außenanschluss und sind Anschlüsse zum Empfangen von Hochfrequenz-Sendesignalen von außerhalb des Hochfrequenzmoduls 1. Als von außen durch die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 111 und 112 empfangene Hochfrequenzsignale können z.B. Hochfrequenzsignale für gegenseitig unterschiedliche Kommunikationssysteme und/oder Hochfrequenzsignale in gegenseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern verwendet werden.
Unter einem Kommunikationssystem wird ein Kommunikationssystem, das unter Verwendung einer Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology - RAT) aufgebaut ist, verstanden. In der vorliegenden Ausführungsform können z.B. ein New Radio System der fünften Generation (5G-NR-System), ein Long-Term-Evolution-(LTE)-System, ein Wireless-Local-Area-Network-(WLAN)-System usw. als Kommunikationssysteme verwendet werden. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Ein Kommunikationsband ist ein von einer Standardisierungsorganisation (z.B. 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)) im Voraus definiertes Frequenzband für ein Kommunikationssystem.
Man beachte, dass die Anzahl der Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse nicht auf zwei beschränkt ist. Die Anzahl der Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse kann z.B. eins oder drei und mehr betragen.
Der Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 ist ein Beispiel für die dritte externe Anschlussklemme und ist eine Klemme zum Zuführen eines Hochfrequenz-Empfangssignals an die Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1. Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1 eine Vielzahl von Hochfrequenz-Ausgangsanschlüssen enthalten kann.
Der Stromversorgungsanschluss 131 ist ein Beispiel für einen ersten Außenanschluss und ist ein Anschluss zur Aufnahme der Stromversorgungsspannung von der Außenseite des Hochfrequenzmoduls 1. Die Stromversorgungsanschluss 131 ist über den Induktor 12 mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden.
Der Leistungsverstärker 11 ist in der Lage, Hochfrequenzsignale zu verstärken, die von den Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 111 und 112 empfangen werden. Insbesondere ist der Leistungsverstärker 11 in der Lage, Hochfrequenzsignale im Kommunikationsband A und/oder Kommunikationsband B zu verstärken, die von dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 111 und/oder der Hochfrequenz-Eingangsanschluss 112 über den Schalter 54 eingegeben werden.
Der Leistungsverstärker 11 kann zum Beispiel ein mehrstufiger Verstärker sein. Mit anderen Worten, der Leistungsverstärker 11 kann in Kaskade geschaltete Verstärkungselemente enthalten. In diesem Fall ist die Anzahl der Stufen des Leistungsverstärkers 11 nicht besonders begrenzt. Alternativ kann der Leistungsverstärker 11 auch eine einstufige Konfiguration aufweisen. Außerdem kann der Leistungsverstärker 11 ein Hochfrequenzsignal in ein Differenzsignal (d.h. ein komplementäres Signal) umwandeln und das Differenzsignal verstärken. Ein solcher Leistungsverstärker 11 kann als Differenzverstärker bezeichnet werden. In diesem Fall kann eine Ausgabe des Leistungsverstärkers 11 ein Differenzsignal sein. Man beachte, dass die Konfiguration des Leistungsverstärkers 11 nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
Der Induktor 12 ist zwischen den Stromversorgungsanschluss 131 und den Leistungsverstärker 11 geschaltet. Der Induktor 12 ist in der Lage, den Fluss eines Hochfrequenzsignals von einer Hochfrequenzsignalleitung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen zu einer Stromversorgungsleitung zur Bereitstellung der Versorgungsspannung zu verhindern, und ist ferner in der Lage, den Fluss von Stromversorgungsrauschen von der Stromversorgungsleitung zu der Hochfrequenzsignalleitung zu verhindern. Mit anderen Worten, der Induktor 12 dient als sogenannte Drosselspule.
Der Kondensator 13 ist zwischen eine Erdung und einen Pfad geschaltet, der den Stromversorgungsanschluss 131 und den Induktor 12 verbindet. Anders ausgedrückt: Der Kondensator 13 ist zwischen Erdung und einen Knoten zwischen dem Stromversorgungsanschluss 131 und dem Induktor 12 geschaltet. Der Kondensator 13 ist in der Lage, eine Schwankung der Stromversorgungsspannung zu reduzieren. Außerdem kann der Kondensator 13, wie der Induktor 12, verhindern, dass ein Hochfrequenzsignal von einer Hochfrequenzsignalleitung zu einer Stromversorgungsleitung fließt, und er kann verhindern, dass Stromversorgungsrauschen von der Stromversorgungsleitung zur Hochfrequenzsignalleitung fließt. Mit anderen Worten, der Kondensator 13 dient als sogenannter Bypass- oder Entkopplungskondensator.
Der rauscharme Verstärker 21 ist in der Lage, Hochfrequenzsignale zu verstärken, die von dem Antennenanschluss 100 empfangen werden. Insbesondere ist der rauscharme Verstärker 21 in der Lage, Hochfrequenzsignale in den Kommunikationsbändern A und B zu verstärken, die von dem Antennenanschluss 100 über den Schalter 53 und die Duplexer 61 und 62 eingegeben werden. Die vom rauscharmen Verstärker 21 verstärkten Hochfrequenzsignale werden an den Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 ausgegeben. Die Konfiguration des rauscharmen Verstärkers 21 ist nicht besonders begrenzt.
Der Duplexer 61 hat einen Durchlassbereich, der das Kommunikationsband A umfasst. Der Duplexer 61 überträgt Sendesignale und Empfangssignale im Kommunikationsband A unter Verwendung von Frequenzteilungsduplexing (FDD). Der Duplexer 61 enthält ein Sendefilter 61T und ein Empfangsfilter 61R.
Das Sendefilter 61T ist zwischen den Schalter 51 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 61T lässt von den durch den Leistungsverstärker 11 verstärkten Hochfrequenz-Sendesignalen die Signale in einer Übertragungsbandbreite des Kommunikationsbandes A durch.
Das Empfangsfilter 61R ist zwischen den Schalter 52 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 61R lässt von den Hochfrequenz-Empfangssignalen, die von der Antennenanschluss 100 eingespeist werden, die Signale in einer Empfangsbandbreite des Kommunikationsbandes A durch.
Der Duplexer 62 hat einen Durchlassbereich, der das Kommunikationsband B enthält, das sich vom Kommunikationsband A unterscheidet. Der Duplexer 62 überträgt Sendesignale und Empfangssignale im Kommunikationsband B unter Verwendung von FDD. Der Duplexer 62 enthält ein Sendefilter 62T und ein Empfangsfilter 62R.
Das Sendefilter 62T ist zwischen den Schalter 51 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 62T lässt unter den vom Leistungsverstärker 11 verstärkten Hochfrequenz-Sendesignalen Signale in einer Übertragungsbandbreite des Kommunikationsbandes B durch.
Das Empfangsfilter 61R ist zwischen den Schalter 52 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 62R lässt unter den von der Antennenanschluss 100 eingegebenen Hochfrequenz-Empfangssignalen die Signale in einer Empfangsbandbreite des Kommunikationsbandes B durch.
Man beachte, dass beispielsweise ein LTE-Band, ein 5G-NR-Band und ein WLAN-Band als Kommunikationsbänder A und B verwendet werden können. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Der Schalter 51 ist zwischen die Sendefilter 61T und 62T und den Leistungsverstärker 11 geschaltet. Konkret umfasst der Schalter 51 die Anschlüsse 511 bis 513. Der Anschluss 511 ist mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Die Anschlüsse 512 und 513 sind mit den Sendefiltern 61T bzw. 62T verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 51 in der Lage, einen der Anschlüsse 512 und 513 mit dem Anschluss 511 zu verbinden, z.B. basierend auf einem Steuersignal vom RFIC 3. Anders ausgedrückt, der Schalter 51 ist in der Lage, zwischen der Verbindung von Leistungsverstärker 11 und Sendefilter 61T und der Verbindung von Leistungsverstärker 11 und Sendefilter 62T umzuschalten. Der Schalter 51 ist z.B. als einpoliger Umschalter mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt), ausgeführt und wird als Bandwahlschalter bezeichnet.
Der Schalter 52 ist zwischen die Empfangsfiltern 61R und 62R und den rauscharmen Verstärker 21 geschaltet. Insbesondere umfasst der Schalter 52 die Anschlüsse 521 bis 523. Der Anschluss 521 ist mit dem Eingang des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden. Die Anschlüsse 522 und 523 sind mit den Empfangsfiltern 61R bzw. 62R verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 52 in der Lage, einen der Anschlüsse 522 und 523 mit dem Anschluss 521 zu verbinden, z.B. auf der Grundlage eines Steuersignals vom RFIC 3. Anders ausgedrückt, der Schalter 52 ist in der Lage, zwischen der Verbindung von rauscharmem Verstärker 21 und Empfangsfilter 61R und der Verbindung von rauscharmem Verstärker 21 und Empfangsfilter 62R umzuschalten. Der Schalter 52 ist z.B. aus einer SPDT-Schaltung aufgebaut und wird als LNA-IN-Schalter bezeichnet.
Der Schalter 53 ist zwischen den Antennenanschluss 100 und die Duplexer 61 und 62 geschaltet. Der Schalter 53 umfasst insbesondere die Anschlüsse 531 bis 533. Der Anschluss 531 ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden. Die Anschlüsse 532 und 533 sind mit den Duplexern 61 bzw. 62 verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 53 in der Lage, mindestens einen der Anschlüsse 532 und 533 mit dem Anschluss 531 zu verbinden, z.B. basierend auf einem Steuersignal vom RFIC 3. Mit anderen Worten, der Schalter 53 ist in der Lage, zwischen dem Verbinden und Trennen von Antenne 2 und Duplexer 61 und dem Verbinden und Trennen von Antenne 2 und Duplexer 62 umzuschalten. Der Schalter 53 ist z.B. als Mehrfachverbindungsschalter konfiguriert und wird als Antennenschalter bezeichnet.
Der Schalter 54 ist zwischen die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 111 und 112 und den Leistungsverstärker 11 geschaltet. Im Einzelnen umfasst der Schalter 54 die Anschlüsse 541 bis 543. Der Anschluss 541 ist mit dem Eingang des rauscharmen Verstärkers 11 verbunden. Die Anschlüsse 542 und 543 sind mit den Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 111 bzw. 112 verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 54 in der Lage, eine der Anschlüsse 542 und 543 mit dem Anschluss 541 zu verbinden, z.B. basierend auf einem Steuersignal vom RFIC 3. Mit anderen Worten, der Schalter 54 ist in der Lage, zwischen der Verbindung des Hochfrequenz-Eingangsanschlusses 111 mit dem Leistungsverstärker 11 und der Verbindung des Hochfrequenz-Eingangsanschlusses 112 mit dem Leistungsverstärker 11 umzuschalten. Der Schalter 54 ist z.B. aus einer SPDT-Schalterschaltung aufgebaut und wird als Sendeeingangsschalter bezeichnet.
Die Anpassungsschaltung 71 ist zwischen den Leistungsverstärker 11 und die Sendefilter 61T und 62T geschaltet. Insbesondere ist die Anpassungsschaltung 71 zwischen den Ausgang des Leistungsverstärkers 11 und den Anschluss 511 des Schalters 51 geschaltet. Die Anpassungsschaltung 71 ist in der Lage, eine Impedanzanpassung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und den Sendefiltern 61T und 62T durchzuführen.
Die Anpassungsschaltung 72 ist zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und die Empfangsfilter 61R und 62R geschaltet. Insbesondere ist die Anpassungsschaltung 72 zwischen dem Eingang des Leistungsverstärkers 21 und dem Anschluss 521 des Schalters 52 geschaltet. Die Anpassungsschaltung 72 ist in der Lage, eine Impedanzanpassung zwischen dem Leistungsverstärker 21 und den Empfangsfiltern 61R und 62R durchzuführen.
Man beachte, dass das Hochfrequenzmodul 1 einige der in 1 dargestellten Schaltungselemente nicht enthalten muss. Zum Beispiel kann das Hochfrequenzmodul 1 mindestens den Leistungsverstärker 11, den Induktor 12 und den Stromversorgungsanschluss 131 enthalten. Das Hochfrequenzmodul 1 braucht die anderen Schaltungselemente nicht zu enthalten.
Die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 ermöglicht es, Sende- und Empfangssignalen mittels FDD zu kommunizieren. Eine Schaltungskonfiguration eines Hochfrequenzmoduls gemäß der Erfindung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung eine Schaltungskonfiguration enthalten, die es ermöglicht, Sendesignale und Empfangssignale unter Verwendung von Zeitduplex (TDD) zu kommunizieren, oder kann eine Schaltungskonfiguration enthalten, die es ermöglicht, Sendesignale und Empfangssignale sowohl unter Verwendung von FDD als auch TDD zu kommunizieren.
Nachfolgend wird das Bauteil-Layout des wie oben konfigurierten Hochfrequenzmoduls 1 unter Bezugnahme auf die 2 und 3 detailliert beschrieben.
2 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul 1 gemäß Ausführungsform 1. In 2 zeigt (a) die Hauptfläche 91 a des Modulsubstrats 91 von der positiven Seite der z-Achse aus gesehen, und (b) zeigt die Hauptfläche 91b des Modulsubstrats 91 von der positiven Seite der z-Achse aus gesehen. In (a) in 2 zeigt die gestrichelte Linie den Induktor 12, der auf der Hauptfläche 91b des Modulsubstrats 91 angeordnet ist. 3 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1 gemäß Ausführungsform 1. Der Querschnitt des Hochfrequenzmoduls 1 in 3 ist ein Querschnitt entlang der Linie iii-iii in 2. Man beachte, dass 2 und 3 nur einen Teil der Leitungen und Leiterbahnen auf und innerhalb des Modulsubstrats 91 zeigen.
Wie in den 2 und 3 gezeigt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 zusätzlich zu den Schaltungskomponenten, die in der in 1 gezeigten Schaltung enthalten sind, das Modulsubstrat 91, die Harzkomponenten 94 und 95, die Abschirmelektrodenschicht 96 und die Stiftelektroden 150. Man beachte, dass die Harzkomponenten 94 und 95 und die Abschirmelektrodenschicht 96 in 2 weggelassen sind.
Das Modulsubstrat 91 umfasst eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91. Beispiele für das Modulsubstrat 91 sind ein LTCC-Substrat (Low Temperature Co-fired Ceramic) mit einer Schichtstruktur aus dielektrischen Schichten, ein HTCC-Substrat (High Temperature Co-fired Ceramic), ein in Komponenten eingebettetes Substrat, ein Substrat mit einer Umverteilungsschicht (RDL), ein gedrucktes Substrat oder ähnliches. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt. Das Modulsubstrat 91 enthält ein Erdungselektrodenmuster 92.
Die Hauptfläche 91a ist ein Beispiel für eine erste Hauptfläche und kann als obere Oberfläche oder als vordere Oberfläche bezeichnet werden. Wie in 2(a) und 3 dargestellt, sind der Leistungsverstärker 11, die Duplexer 61 und 62, die Anpassungsschaltungen 71 und 72 und die Harzkomponente 94 auf der Hauptfläche 91a angeordnet.
Jeder der Duplexer 61 und 62 kann z.B. ein akustisches Oberflächenwellenfilter, ein akustisches Wellenfilter mit akustischen Volumenwellen (BAWs), ein LC-Resonanzfilter oder ein dielektrisches Filter sein. Außerdem sind die Duplexer 61 und 62 nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die Anpassungsschaltungen 71 und 72 umfassen z.B. einen Induktor und/oder einen Kondensator und sind jeweils als oberflächenmontierte Bauteile (SMD) ausgeführt. Man beachte, dass die Anpassungsschaltungen 71 und 72 im Modulsubstrat 91 enthalten sein können und jeweils aus einem integrierten passiven Bauelement (IPD) bestehen können.
Die Harzkomponente 94 bedeckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91a. Die Harzkomponente 94 hat die Funktion, die Zuverlässigkeit wie mechanische Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Komponenten auf der Hauptfläche 91 a zu gewährleisten.
Die Hauptfläche 91b ist ein Beispiel für eine zweite Hauptfläche und kann als untere Oberfläche oder als hintere Oberfläche bezeichnet werden. Wie in 2(b) und 3 dargestellt, sind auf der Hauptfläche 91b der Induktor 12, der Kondensator 13, die Halbleiterbauelement 20 mit dem rauscharmen Verstärker 21 und den Schaltern 52 und 53, die Schalter 51 und 54, die Harzkomponente 95 und die Stiftelektroden 150 angeordnet.
Der Induktor 12 ist benachbart zu einer Stiftelektrode 150 angeordnet, die den Stromversorgungsanschluss 131 bildet, und ist über die Leitung 131L mit dem Stromversorgungsanschluss 131 verbunden. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem Induktor 12 und der Stiftelektrode 150, die den Stromversorgungsanschluss 131 bildet, kleiner oder gleich dem Abstand zwischen dem Induktor 12 und jeder der anderen Stiftelektroden 150. Außerdem ist der Induktor 12 näher an der Stiftelektrode 150, die den Stromversorgungsanschluss 131 bildet, angeordnet als an dem Halbleiterbauelement 20.
Wie in (a) von 2 dargestellt, überlappt der Induktor 12 den Leistungsverstärker 11 in einer Draufsicht auf das Modulsubstrat 91. Der Induktor 12 überlappt die Anpassungsschaltung 72 nicht.
Der Induktor 12 ist über einen im Modulsubstrat 91 angeordneten Durchgangsleiter 93 mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Der Durchgangsleiter 93 ist ein Leiter, der in einen im Modulsubstrat 91 vorgesehenen Durchgang gefüllt ist, und das Material des Durchgangsleiters 93 ist nicht besonders begrenzt. Man beachte, dass der Durchgangsleiter 93 einen in einen Durchgang gefüllten Leiter und in zwei Blind-Durchgänge gefüllte Leiter sowie ein Elektrodenmuster umfassen kann, das diese Leiter im Modulsubstrat 91 verbindet.
Das Erdungselektrodenmuster 92 ist zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72 angeordnet. Das Erdungselektrodenmuster 92 ist ein Beispiel für ein Elektrodenmuster und ist auf ein Erdungspotenzial eingestellt. Man beachte, dass ein Elektrodenmuster nicht zwangsläufig das Erdungselektrodenmuster 92 sein muss und auf ein anderes Potenzial als das Erdungspotenzial eingestellt sein kann.
Das Halbleiterbauelement 20 ist ein elektronisches Bauteil, bei dem elektronische Schaltungen auf der Oberfläche und im Inneren eines Halbleiterchips (auch als „Die“ bezeichnet) vorgesehen sind, und wird auch als integrierte Halbleiterschaltung bezeichnet. Das Halbleiterbauelement 20 kann z.B. aus einem komplementären Metall-Oxid-Halbleiter (CMOS) aufgebaut sein und kann insbesondere mit einer Silizium-auf-Isolator-Struktur (SOI) aufgebaut sein. Dadurch ist es möglich, das Halbleiterbauelement 20 kostengünstig herzustellen. Man beachte, dass das Halbleiterbauelement 20 mindestens eines von GaAs, SiGe oder GaN enthalten kann. Dadurch ist es möglich, ein hochwertiges Halbleiterbauelement 20 zu erreichen.
Die Harzkomponente 95 bedeckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91b. Die Harzkomponente 95 hat die Funktion, die Zuverlässigkeit wie mechanische Festigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit der Komponenten auf der Hauptfläche 91b zu gewährleisten.
Die Stiftelektroden 150 bilden Außenanschlüsse, einschließlich des Antennenanschlusses 100, der Hochfrequenzeingangsanschlüsse 111 und 112, des Hochfrequenzausgangsanschlusses 121, des Stromversorgungsanschlusses 131 und der Erdungsanschlüsse 141. Die Stiftelektroden 150 sind auf der Hauptfläche 91b des Modulsubstrats 91 angeordnet und erstrecken sich vertikal von der Hauptfläche 91b. Außerdem durchdringen die Stiftelektroden 150 die Harzkomponente 95, und die Enden der Stiftelektroden 150 sind von der Harzkomponente 95 freigelegt. Die Enden der Stiftelektroden 150, die aus der Harzkomponente 95 herausragen, sind z.B. mit Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und/oder Erdungselektroden auf einer Hauptplatine verbunden, die auf dem Hochfrequenzmodul 1 in negativer Richtung der z-Achse angeordnet ist.
Zwischen dem Induktor 12 und dem Halbleiterbauelement 20 sind Stiftelektroden 150 angeordnet, die Erdungsanschlüsse 141 bilden. Die Erdungsanschlüsse 141 sind jeweils ein Beispiel für einen zweiten externen Verbindungsanschluss und sind auf ein Erdungspotenzial eingestellt. Die Stiftelektroden 150, die die Erdungsanschlüsse 141 bilden, sind z.B. mit den Erdungselektroden auf der Hauptplatine verbunden.
Die Abschirmelektrodenschicht 96 ist ein Metallfilm, der z.B. durch Sputtern hergestellt wird und eine obere Fläche und eine Seitenfläche der Harzkomponente 94 sowie Seitenflächen des Modulsubstrats 91 und der Harzkomponente 95 bedeckt. Die Abschirmelektrodenschicht 96 ist auf ein Erdungspotenzial eingestellt und verhindert das Eindringen von externem Rauschen in die Schaltungskomponenten, die im Hochfrequenzmodul 1 enthalten sind.
Wie oben erwähnt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: einen Leistungsverstärker 11, einen Induktor 12, der mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden ist, einen Stromversorgungsanschluss 131, der ein erster Außenanschluss ist, der über den Induktor 12 mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden ist und dazu dient, eine Stromversorgungsspannung von außen zu empfangen, und ein Modulsubstrat 91, das eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91 umfasst. Der Induktor 12 und der Stromversorgungsanschluss 131 sind auf der Hauptfläche 91b angeordnet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Induktor 12 und den Stromversorgungsanschluss 131 auf der gleichen Hauptfläche anzuordnen und die Länge der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 leicht zu reduzieren. Damit kann verhindert werden, dass das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgehende Stromversorgungsrauschen andere Leitungen stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 können verbessert werden.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a gegenüber dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 anzuordnen. Damit kann verhindert werden, dass Stromversorgungsrauschen, das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgeht, den Leistungsverstärker 11 stört.
Außerdem überlappt z.B. im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsverstärker 11 den Induktor 12 in einer Draufsicht auf das Modulsubstrat 91. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Länge einer Leitung zwischen dem Leistungsverstärker 11 und dem Induktor 12 zu reduzieren. Damit ist es möglich, einen Fehlanpassungsverlust aufgrund eines Verdrahtungsverlusts oder einer Veränderung der Verdrahtung zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 weiter zu verbessern.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise ein Halbleiterbauelement 20 umfassen, das mindestens einen von einem rauscharmen Verstärker 21 und einem Schalter 53 enthält, der zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und den Antennenanschluss 100 geschaltet ist, und das Halbleiterbauelement 20 kann auf der Hauptfläche 91 b angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, das Halbleiterbauelement 20, dessen Höhe relativ leicht reduziert werden kann, auf der Hauptfläche 91b des Modulsubstrats 91 anzuordnen, die Länge des Stromversorgungsanschlusses 131 usw. zu reduzieren und die Höhe des gesamten Hochfrequenzmoduls 1 zu verringern.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise einen oder mehrere Erdungsanschlüsse 141 umfassen, bei dem/denen es sich um einen zweiten Außenanschluss handelt, der auf ein Erdungspotenzial gelegt ist, und der oder die Erdungsanschlüsse 141 können auf der Hauptfläche 91b zwischen dem Induktor 12 und dem Halbleiterbauelement 20 angeordnet sein. Bei dieser Konfiguration ermöglichen der oder die Erdungsanschlüsse 141 eine Reduzierung der Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12 und dem Halbleiterbauelement 20. Damit kann verhindert werden, dass das Rauschen der Stromversorgung das Halbleiterbauelement 20 stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 können verbessert werden.
Darüber hinaus kann beispielsweise im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Induktor 12 näher am Stromversorgungsanschluss 131 als am Halbleiterbauelement 20 angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Länge der Leitung 131L zwischen der Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 sicher zu reduzieren. Damit kann verhindert werden, dass das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgehende Stromversorgungsrauschen die anderen Leitungen stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 werden verbessert.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise eine Vielzahl von dritten Außenanschlüssen umfassen, die auf der Hauptfläche 91b angeordnet sind, und ein Abstand zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 kann kleiner als oder gleich einem Abstand zwischen dem Induktor 12 und jeder der Vielzahl von dritten Außenanschlüssen sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Länge der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 sicher zu reduzieren. Aus diesem Grund kann verhindert werden, dass das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgehende Stromversorgungsrauschen die anderen Leitungen stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 werden verbessert.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise auch einen Kondensator 13 enthalten, der zwischen Erdung und einen Pfad geschaltet ist, der den Induktor 12 und den Stromversorgungsanschluss 131 verbindet. Mit dieser Konfiguration ermöglicht es der Kondensator 13, eine Schwankung der Versorgungsspannung zu reduzieren, und es kann verhindert werden, dass Versorgungsrauschen in eine Hochfrequenzsignalleitung einfließt.
Darüber hinaus kann beispielsweise im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Induktor 12 auf einer der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet sein, und die Anpassungsschaltung 72 kann auf der anderen der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet sein. Da bei dieser Konfiguration die Komponenten auf beiden Seiten des Modulsubstrats 91 angeordnet werden können, ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Komponenten nur auf einer der Seiten des Modulsubstrats 91 angeordnet sind, zu verkleinern. Wenn durch die Verkleinerung des Hochfrequenzmoduls 1 der physikalische Abstand zwischen den Komponenten verringert wird, ist es außerdem möglich, den mit einem Übertragungspfad verbundenen Induktor 12 und die mit einem Empfangspfad verbundene Anpassungsschaltung 72 auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91 anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, die Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72 zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften (insbesondere die Empfangsleistung) des Hochfrequenzmoduls 1 zu verbessern.
Darüber hinaus können z.B. im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Induktor 12 und der Stromversorgungsanschluss 131 auf der Hauptfläche 91b und die Anpassungsschaltung 72 auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Induktor 12 und der Stromversorgungsanschluss 131 auf der gleichen Hauptfläche anzuordnen und die Länge der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 einfach zu reduzieren. Damit kann verhindert werden, dass das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgehende Stromversorgungsrauschen andere Leitungen stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 können verbessert werden.
Darüber hinaus kann das Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise auch ein Elektrodenmuster im Modulsubstrat 91 enthalten, und das Elektrodenmuster kann zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72 angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ermöglicht das zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72 angeordnete Elektrodenmuster eine Verringerung der Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72, und es ist möglich, die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 weiter zu verbessern.
Darüber hinaus kann es sich bei dem Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bei dem Elektrodenmuster um ein Erdungselektrodenmuster 92 handeln, das auf ein Erdungspotential gelegt ist. Mit dieser Konfiguration ermöglicht das zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72 angeordnete Erdungselektrodenmuster 92 eine Verringerung der Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12 und der Anpassungsschaltung 72, und es ist möglich, die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 weiter zu verbessern.
Darüber hinaus können z.B. im Hochfrequenzmodul 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a und der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 11 und den rauscharmen Verstärker 21 auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91 anzuordnen und so die Isolationseigenschaften zwischen Senden und Empfangen zu verbessern.
Das Kommunikationsgerät 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den RFIC 3, der ein Hochfrequenzsignal verarbeitet, und das Hochfrequenzmodul 1, das das Hochfrequenzsignal zwischen dem RFIC 3 und der Antenne 2 überträgt. Mit dieser Konfiguration kann das Kommunikationsgerät 5 die gleichen vorteilhaften Effekte erzielen wie das Hochfrequenzmodul 1.
Als nächstes wird eine Ausführungsform 2 beschrieben. Ausführungsform 2 unterscheidet sich von Ausführungsform 1 im Wesentlichen dadurch, dass der Induktor im Modulsubstrat angeordnet ist. Im Folgenden wird die vorliegende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden zur Ausführungsform 1 liegt.
Man beachte, dass, da eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gleiche ist wie die in Ausführungsform 1 beschriebene, mit Ausnahme der Einbeziehung des Induktors 12A anstelle des Induktors 12, die Abbildung und Beschreibung derselben weggelassen wird.
Die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Ausführungsform 2 wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Ausführungsform 2. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Induktor 12A im Modulsubstrat 91 angeordnet. In 4 ist der Induktor 12A auf der Seite der Hauptfläche 91b im Modulsubstrat 91 angeordnet. Mit anderen Worten, der Induktor 12A ist näher an der Hauptfläche 91b als an der Hauptfläche 91a des Modulsubstrats 91 angeordnet.
Der Induktor 12A wird z.B. durch ein Verdrahtungsmuster im Modulsubstrat 91 gebildet. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise kann der Induktor 12A aus einem IPD konfiguriert sein und in einen Hohlraum im Modulsubstrat 91 eingebettet sein.
Da die Anordnung der anderen Komponenten mit der in Ausführungsform 1 beschriebenen identisch ist, wird auf deren Beschreibung verzichtet.
Wie oben erwähnt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform: einen Leistungsverstärker 11, einen Induktor 12A, der mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden ist, einen Stromversorgungsanschluss 131, der ein Außenanschluss ist, der über den Induktor 12A mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden ist und dazu dient, eine Stromversorgungsspannung von außen zu empfangen, einen rauscharmen Verstärker 21, eine Anpassungsschaltung 72, die mit dem Eingang des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden ist, und ein Modulsubstrat 91, das eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 91b auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91 umfasst. Der Induktor 12A ist im Modulsubstrat 91 angeordnet, und die Anpassungsschaltung 72 ist auf einer der Hauptflächen 91 a und 91b angeordnet. Da es bei dieser Konfiguration möglich ist, Komponenten im Inneren und auf beiden Seiten des Modulsubstrats 91 anzuordnen, ist es möglich, das Hochfrequenzmodul 1 zu verkleinern, verglichen mit einem Fall, in dem Komponenten nur auf einer der Seiten des Modulsubstrats 91 angeordnet sind. Wenn die Verkleinerung des Hochfrequenzmoduls 1A den physischen Abstand zwischen den Komponenten reduziert, ist es außerdem möglich, den Induktor 12A, der mit einem Sendepfad im Modulsubstrat 91 verbunden ist, und die Anpassungsschaltung 72, die mit einem Empfangspfad verbunden ist, auf der Hauptfläche 91a oder 91b des Modulsubstrats 91 anzuordnen. Dementsprechend ist es möglich, die Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72 zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften (insbesondere die Empfangsleistung) des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern.
Darüber hinaus kann beispielsweise im Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Stromversorgungsanschluss 131 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein, der Induktor 12A kann auf einer Seite der Hauptfläche 91b im Modulsubstrat 91 angeordnet sein, und die Anpassungsschaltung 72 kann auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72 weiter zu reduzieren, indem der Induktor 12A auf einer Seite der Hauptfläche 91b im Modulsubstrat 91 angeordnet wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Länge der Leitung 131L zwischen dem Stromversorgungsanschluss 131, der auf der Hauptfläche 91b angeordnet ist, und dem Induktor 12A zu reduzieren. Damit ist es möglich, zu verhindern, dass Stromversorgungsrauschen, das von der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12A und dem Stromversorgungsanschluss 131 ausgeht, andere Leitungen stört, und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern.
Darüber hinaus kann beispielsweise das Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Elektrodenmuster im Modulsubstrat 91 enthalten, und das Elektrodenmuster kann zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72 angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ermöglicht das Elektrodenmuster, das zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72 angeordnet ist, eine Reduzierung der Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72, und es ist möglich, die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1A weiter zu verbessern.
Darüber hinaus kann es sich bei dem Elektrodenmuster des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform um das Erdungselektrodenmuster 92 handeln, das auf ein Erdungspotential gelegt ist. Mit dieser Konfiguration ermöglicht das Erdungselektrodenmuster 92 eine Reduzierung der Magnetfeldkopplung zwischen dem Induktor 12A und der Anpassungsschaltung 72, und es ist möglich, die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1A weiter zu verbessern.
Darüber hinaus kann z.B. im Hochfrequenzmodul 1A gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91a und der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, den Leistungsverstärker 11 und den rauscharmen Verstärker 21 auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats 91 anzuordnen und so die Isolationseigenschaften zwischen Senden und Empfangen zu verbessern.
Das Kommunikationsgerät 5 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den RFIC 3, der ein Hochfrequenzsignal verarbeitet, und das Hochfrequenzmodul 1A, das das Hochfrequenzsignal zwischen dem RFIC 3 und der Antenne 2 überträgt. Mit dieser Konfiguration kann das Kommunikationsgerät 5 die gleiche vorteilhafte Wirkung erzielen wie das Hochfrequenzmodul 1A.
Obwohl die Hochfrequenzmodule und die Kommunikationsgeräte gemäß der Erfindung auf der Grundlage der vorgenannten Ausführungsformen beschrieben wurden, sind die Hochfrequenzmodule und die Kommunikationsgeräte gemäß der Erfindung nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung umfasst andere Ausführungsformen, die durch die Kombination beliebiger Elemente in den vorgenannten Ausführungsformen erreicht werden, Variationen, die sich aus verschiedenen Modifikationen der vorgenannten Ausführungsformen ergeben, die von Fachleuten erdacht werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, sowie verschiedene Geräte, die die Hochfrequenzmodule und die Kommunikationsgeräte enthalten.
Beispielsweise kann in den Schaltungskonfigurationen des Hochfrequenzmoduls und des Kommunikationsgeräts gemäß jeder der vorgenannten Ausführungsformen ein beliebiges Schaltungselement, eine beliebige Leitung usw. in einen Pfad eingefügt werden, der die in den Figuren offenbarten Schaltungselemente und Signalpfade verbindet. Beispielsweise kann eine Anpassungsschaltung zwischen den Schalter 53 und den Duplexer 61 und/oder den Duplexer 62 geschaltet werden.
Man beachte, dass in den vorgenannten Ausführungsformen die Hochfrequenzmodule 1 und 1A jeweils einen rauscharmen Verstärker 21 und eine Anpassungsschaltung 72 enthalten. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Mit anderen Worten, das Hochfrequenzmodul 1 und/oder das Hochfrequenzmodul 1A müssen keinen rauscharmen Verstärker 21 und/oder keine Anpassungsschaltung 72 enthalten. Selbst in diesem Fall ist es möglich, die Länge der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und/oder dem Induktor 12A und dem Stromversorgungsanschluss 131 zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 und/oder des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern.
Man beachte, dass in den vorgenannten Ausführungsformen die Induktoren 12 und 12A den Leistungsverstärker 11 in einer Draufsicht auf das Modulsubstrat 91 überlappen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Auch wenn der Induktor 12 und/oder der Induktor 12A den Leistungsverstärker 11 nicht überlappen, ist es möglich, die Länge der Leitung 131L zwischen dem Induktor 12 und/oder dem Induktor 12A und dem Stromversorgungsanschluss 131 zu reduzieren und die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 und/oder des Hochfrequenzmoduls 1A zu verbessern.
Man beachte, dass die Anordnung des Leistungsverstärkers 11 und des rauscharmen Verstärkers 21 nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt ist. Zum Beispiel können der rauscharme Verstärker 21 auf der Hauptfläche 91 a und der Leistungsverstärker 11 auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Außenanschlüsse in den vorgenannten Ausführungsformen aus Stiftelektroden 150 bestehen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Zum Beispiel können die Außenanschlüsse aus Höckerelektroden bestehen.
5 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1B gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Hochfrequenzmodul 1B enthält Höckerelektroden 150B anstelle der Stiftelektroden 150. In diesem Fall muss das Hochfrequenzmodul 1B keine Harzkomponente 95 enthalten, die die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91b abdeckt.
Obwohl oben nur einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann leicht erkennen, dass viele Modifikationen in den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollen alle derartigen Modifikationen in den durch die Ansprüche definierten Schutzbereich der Erfindung einbezogen werden.
Die Erfindung kann vorteilhaft in Kommunikationsgeräten, wie z.B. einem Mobiltelefon, als ein in einem Front-End-Teil angeordnetes Hochfrequenzmodul verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B: Hochfrequenzmodul
2: Antenne
3: RFIC
4: BBIC
5: Kommunikationsgerät
11: Leistungsverstärker
12, 12A: Induktor
13: Kondensator
20: Halbleiterbauelement
21: rauscharmer Verstärker
51, 52, 53, 54: Schalter
61,62: Duplexer
61R, 62R: Empfangsfilter
61T, 62T: Sendefilter
71, 72: Anpassungsschaltung
91: Modulsubstrat
91a, 91b: Hauptfläche
92: Erdungselektrodenmuster
93: Durchgangsleiter
94, 95: Harzkomponente
96: Abschirmelektrodenschicht
100: Antennenanschluss
111, 112: Hochfrequenz-Eingangsanschluss
121: Hochfrequenz-Ausgangsanschluss
131: Stromversorgungsanschluss
131L: Leitung
141: Erdungsanschluss
150: Stiftelektrode
150B: Höckerelektrode
511,512,513,521,522: Anschluss
523, 531, 532, 533, 541: Anschluss
542, 543: Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018137522 A1 [0003]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: einen Leistungsverstärker, einen Induktor, der mit dem Leistungsverstärker verbunden ist, einen ersten Außenanschluss, der über den Induktor mit dem Leistungsverstärker verbunden ist und zur Aufnahme einer Versorgungsspannung von außen dient, und ein Modulsubstrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche auf gegenüberliegenden Seiten des Modulsubstrats, wobei die Induktor und der erste Außenanschluss auf der zweiten Hauptfläche des Modulsubstrats angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei der Leistungsverstärker auf der ersten Hauptfläche des Modulsubstrats angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2, wobei der Leistungsverstärker den Induktor in einer Draufsicht auf das Modulsubstrat überlappt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: ein Halbleiterbauelement, das mindestens einen von einem rauscharmen Verstärker und einem Schalter enthält, der zwischen den rauscharmen Verstärker und einen Antennenanschluss geschaltet ist, wobei das Halbleiterbauelement auf der zweiten Hauptfläche des Modulsubstrats angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen zweiten Außenanschluss, der auf ein Erdungspotential gelegt wird, wobei der zweite Außenanschluss auf der zweiten Hauptfläche des Modulsubstrats zwischen dem Induktor und dem Halbleiterbauelement angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei der Induktor näher an dem ersten Außenanschluss angeordnet ist als an dem Halbleiterbauelement.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: mehrere dritte Außenanschlüsse, die auf der zweiten Hauptfläche des Modulsubstrats angeordnet sind, wobei ein Abstand zwischen dem Induktor und dem ersten Außenanschluss kleiner als oder gleich einem Abstand zwischen dem Induktor und jedem der mehreren dritten Außenanschlüsse ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend: einen Kondensator, der zwischen eine Erdung und einen Pfad geschaltet ist, der den Induktor und den ersten Außenanschluss verbindet.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Signalverarbeitungsschaltung, die zur Verarbeitung eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, und das Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das dazu konfiguriert ist, das Hochfrequenzsignal zwischen der Signalverarbeitungsschaltung und einer Antenne zu übertragen.