DE202021101986U1

DE202021101986U1 - Hochfrequenzmodul und Kommunikationsgerät

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Publication number: DE202021101986U1
Application number: DE202021101986.7U
Authority: DE
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2020-04-17
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: JP2021170750A; US20210329778A1; KR102504973B1; KR20210128909A; CN215072396U; US11729903B2

Abstract

Hochfrequenzmodul, umfassend:
eine Modulplatine,
eine erste elektronische Komponente und eine zweite elektronische Komponente, die voneinander getrennt auf der Modulplatine angeordnet sind, und
eine dritte elektronische Komponente, die sowohl mit der ersten elektronischen Komponente als auch mit der zweiten elektronischen Komponente elektrisch verbunden ist und sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckend angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Die Erfindung bezieht sich auf Hochfrequenz-(HF-)Module und Kommunikationsgeräte.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In mobilen Kommunikationsgeräten wie z. B. Mobiltelefonen wird die Anordnung der Schaltungselemente, die in Hochfrequenz-Frontend-Schaltungen enthalten sind, immer komplexer, insbesondere aufgrund der Entwicklung von Multiband-Technologien.
Die JP 2018-137522 A1 offenbart ein HF-Modul, in dem mehrere elektronische Komponenten wie Leistungsverstärker, rauscharme Verstärker und Filter untergebracht sind.
Wenn jedoch mehrere elektronische Komponenten integriert werden, wird die Verbindung der Komponenten untereinander aufgrund der Miniaturisierung eines entsprechenden Moduls komplex. Insbesondere kann es zu sog. Fehlanpassungsverlusten aufgrund von Verdrahtungsverlusten, d.h. elektrischen Verlusten, die in der Verdrahtung auftreten, und Variationen in der Verdrahtung, z.B. unterschiedlichen Längen und Breiten der Verdrahtung, kommen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hochfrequenzmodul und ein Kommunikationsgerät anzugeben, die sowohl die Miniaturisierung des Moduls als auch die Verringerung von Fehlanpassungsverlusten aufgrund von Verdrahtungsverlusten und Variationen in der Verdrahtung erreichen können.
Die Aufgabe wird gelöst von einem Hochfrequenzmodul, dass gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst: eine Modulplatine, eine erste elektronische Komponente und eine zweite elektronische Komponente, die voneinander getrennt auf der Modulplatine angeordnet sind, und eine dritte elektronische Komponente, die sowohl mit der ersten elektronischen Komponente als auch mit der zweiten elektronischen Komponente elektrisch verbunden ist und sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckend angeordnet ist. Hinsichtlich eines Kommunikationsgerätes wird die Aufgabe gelöst von einem Kommunikationsgerätes, dass ein solches Hochfrequenzmodul umfasst.
Gemäß der Erfindung können sowohl die Miniaturisierung eines Hochfrequenzmoduls als auch die Verringerung der Fehlanpassungsverluste aufgrund von Verdrahtungsverlusten und Verdrahtungsvariationen erreicht werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der acht Figuren umfassenden Zeichnung.
Figurenliste

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

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Man beachte, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein allgemeines oder spezielles Beispiel zeigen. Dabei sind beispielsweise die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente sowie die Anordnung und Verbindung der Elemente lediglich Beispiele und sollen die Erfindung daher nicht einschränken.
Man beachte, dass es sich bei den Zeichnungen jeweils um schematische Darstellungen handelt, bei denen Betonungen, Auslassungen und/oder Verhältnisanpassungen vorgenommen wurden, um die Erfindung zu veranschaulichen, und die daher keine streng genauen Abbildungen darstellen. Formen, Lagebeziehungen und Verhältnisse in den Zeichnungen können daher von den tatsächlichen Formen, Lagebeziehungen und Verhältnissen abweichen.
In den Zeichnungen sind Elemente, die im Wesentlichen gleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und redundante Beschreibungen solcher Elemente wurden weggelassen oder vereinfacht.
In den Zeichnungen stehen die x-Achse und die y-Achse jeweils senkrecht zueinander in einer Ebene, die parallel zu den Hauptflächen der Modulplatine verläuft. Die z-Achse steht senkrecht zu den Hauptflächen der Modulplatine. Die positive Richtung und die negative Richtung der z-Achse geben eine Aufwärtsrichtung bzw. eine Abwärtsrichtung an.
Wenn in einer Schaltungskonfiguration gemäß der Erfindung ausgedrückt wird, dass ein Element mit einem anderen Element „verbunden ist“, schließt der Ausdruck nicht nur den Fall ein, dass das Element über einen Verbindungsanschluss und/oder einen Leitungsleiter direkt mit einem anderen Element verbunden ist, sondern auch den Fall, dass das Element über ein anderes Schaltungselement elektrisch mit dem anderen Element verbunden ist. Wenn ausgedrückt wird, dass ein Element „zwischen A und B geschaltet ist“, bedeutet der Ausdruck, dass das Element sowohl mit A und B verbunden als auch zwischen A und B geschaltet ist.
In der Anordnung von Komponenten gemäß der Erfindung bezieht sich der Ausdruck „eine Komponente ist auf einer Platine angeordnet“ nicht nur auf den Zustand, in dem die Komponente in (direktem) Kontakt mit der Platine angeordnet ist, sondern auch auf den Zustand, in dem die Komponente oberhalb der Platine angeordnet ist, ohne die Platine zu berühren (wenn z.B. die Komponente auf eine andere auf der Platine angeordnete Komponente gestapelt ist), und auf den Zustand, in dem ein Teil oder die gesamte Komponente in die Platine eingebettet ist. Der Ausdruck „eine Komponente ist auf einer Hauptfläche einer Platine angeordnet“ bezieht sich nicht nur auf den Zustand, in dem die Komponente auf der Hauptfläche in Kontakt mit der Hauptfläche angeordnet ist, sondern auch auf den Zustand, in dem die Komponente oberhalb der Hauptfläche angeordnet ist, ohne die Hauptfläche zu berühren, und auf den Zustand, in dem ein Teil der Komponente von der Seite der Hauptfläche in die Platine eingebettet ist.
Begriffe, die eine Beziehung zwischen Elementen angeben, wie z.B. „parallel“ und „senkrecht“, drücken nicht nur strenge Bedeutungen aus, sondern auch im Wesentlichen identische Bereiche, die jeweils eine Abweichung von z.B. einigen Prozent beinhalten. Insbesondere sollen solche Begriffe immer auch durch jeweils typische Fertigungstoleranzen bedingte Abweichungen umfassen.
Im Folgenden wird eine Schaltungskonfiguration des Frequenzmoduls 1 und des Kommunikationsgeräts 5 unter Bezugnahme auf 1 gemäße einer Ausführungsform 1 beschrieben. 1 zeigt die Schaltungskonfiguration von Frequenzmodul 1 und Kommunikationsgerät 5 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
Zunächst wird eine 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. Im Folgenden werden nacheinander die Bestandteile der Kommunikationsvorrichtung 5 beschrieben.
Das Hochfrequenzmodul 1 überträgt Hochfrequenzsignale 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 empfangene Hochfrequenzsignal an das Hochfrequenzmodul 1 aus.
Der RFIC 3 ist ein Beispiel für eine Signalverarbeitungsschaltung, die Hochfrequenzsignale verarbeitet. Insbesondere führt der RFIC 3 durch Abwärtskonvertierung u.dgl. eine Signalverarbeitung an einem Hochfrequenz-Empfangssignal durch, das über einen Empfangspfad des Hochfrequenzmoduls 1 eingegeben wird, und gibt ein durch die Signalverarbeitung erzeugtes Empfangssignal an den BBIC 4 aus. Der RFIC 3 enthält einen Controller, der die im Hochfrequenzmodul 1 enthaltenen Schalter und rauscharmen Verstärker steuert.
Man beachte, dass ein Teil oder alle Funktionen des RFIC 3 als Controller außerhalb des RFIC 3 und z. B. im BBIC 4 oder im Hochfrequenzmodul 1 vorgesehen sein können.
Der BBIC 4 ist eine Basisband-Signalverarbeitungsschaltung, die Signale unter Verwendung eines Zwischenfrequenzbandes verarbeitet, das niedriger ist als das Frequenzband eines Hochfrequenzsignals, das das Hochfrequenzmodul 1 überträgt. Ein von dem BBIC 4 verarbeitetes Signal wird z.B. als Bildsignal für die Bildanzeige und/oder als Audiosignal für die Kommunikation über einen Lautsprecher verwendet.
Man beachte, dass die Antenne 2 und der BBIC 4 keine wesentlichen Elemente des Kommunikationsgeräts 5 gemäß dieser Ausführungsform sind.
Als nächstes wird eine Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 die Leistungsverstärker 11 und 12, den rauscharmen Verstärker 21, die Schalter 51 bis 54, die Steuerschaltung 55, die Duplexer 61 bis 63, den Filter 64, die Anpassungsschaltungen (MN) 71 bis 73, den Antennenanschluss 100, die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110, den Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 und den Steueranschluss 131.
Der Antennenanschluss 100 ist ein Beispiel für einen sog. Außenanschluss zum Kommunizieren mit oder Anschließen von externen Komponenten, Geräten etc. und wird mit der Antenne 2 verbunden. Die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110 sind Beispiele für Außenanschlüssen und sind Anschlüsse zum Empfangen von Hochfrequenz-Sendesignalen von außerhalb des Hochfrequenzmoduls 1.
In der gezeigten Ausführungsform umfassen die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110 vier Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 111 bis 114.
Als von außerhalb des Hochfrequenzmoduls 1 empfangene Hochfrequenzsignale können z. B. Hochfrequenzsignale verwendet werden, für die gegenseitig unterschiedliche Kommunikationssysteme verwendet werden und/oder Hochfrequenzsignale von gegenseitig unterschiedlichen Kommunikationsbändern.
Der Ausdruck „Kommunikationssystem“ bezieht sich auf ein Kommunikationssystem, das unter Verwendung von Funkzugangstechnologie (Radio Access Technology - RAT) aufgebaut ist. In dieser Ausführungsform kann z. B. ein 5th-Generation-New-Radio (5GNR)-System, ein Long-Term-Evolution-(LTE-)System oder ein Wireless-Local-Area-Network-(WLAN-)System als ein solches Kommunikationssystem verwendet werden, aber das Kommunikationssystem gemäß der Erfindung ist nicht auf diese Systeme beschränkt.
Der Ausdruck „Kommunikationsband“ bezieht sich auf ein Frequenzband, das im Voraus für ein Kommunikationssystem z.B. von einer Standardisierungsorganisation (z.B. 3rd Generation Partnership Project (3GPP), Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) usw.) definiert wird.
Man beachte, dass die Anzahl der Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110 nicht auf vier beschränkt ist. Die Anzahl kann z. B. weniger als vier oder mehr als vier betragen.
Der Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 ist ein Beispiel für einen Außenanschluss und ist ein Anschluss zur Bereitstellung von externen Hochfrequenzsignalen für das Hochfrequenzmodul 1.
Der Steueranschluss 131 ist ein Beispiel für einen Außenanschluss und ist ein Anschluss zum Empfangen von Steuersignalen von außerhalb des Hochfrequenzmoduls 1. Als solche Steuersignale können z.B. Signale zur Steuerung der Leistungsverstärker 11 und 12 verwendet werden.
Der Leistungsverstärker 11 ist ein Beispiel für einen ersten Leistungsverstärker und ist in der Lage, Hochfrequenzsignale zu verstärken, die von Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 110 empfangen werden. In diesem Beispiel ist der Leistungsverstärker 11 in der Lage, ein oder mehrere Hochfrequenzsignale des Kommunikationsbandes A zu verstärken, die über den Schalter 54 von dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 111 und/oder dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 112 eingegeben werden.
Der Leistungsverstärker 12 ist ein Beispiel für einen zweiten Leistungsverstärker und ist in der Lage, Hochfrequenzsignale zu verstärken, die von den Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 110 empfangen werden. Insbesondere ist der Leistungsverstärker 12 in der Lage, ein oder mehrere Hochfrequenzsignale des Kommunikationsbandes B und/oder des Kommunikationsbandes C zu verstärken, die über den Schalter 54 von dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 113 und/oder dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 114 eingegeben werden.
Die Konfiguration jedes der Leistungsverstärker 11 und 12 ist nicht speziell begrenzt. Zum Beispiel können die Leistungsverstärker 11 und 12 jeweils ein mehrstufiger Verstärker sein. Mit anderen Worten, jeder der Leistungsverstärker 11 und 12 kann kaskadierte Verstärkerelemente enthalten. Man beachte, dass die Anzahl der Stufen in jedem der Leistungsverstärker 11 und 12 nicht auf zwei beschränkt ist und drei oder mehr betragen kann. Außerdem können der Leistungsverstärker 11 und/oder der Leistungsverstärker 12 eine einstufige Konfiguration aufweisen.
Der Leistungsverstärker 11 und/oder der Leistungsverstärker 12 können zudem ein Hochfrequenzsignal in ein Differenzsignal (d.h. komplementäres Signal) umwandeln und dann verstärken. Solche Leistungsverstärker 11 und Leistungsverstärker 12 können als Differenzverstärker bezeichnet werden. In diesem Fall kann der Leistungsverstärker 11 und/oder der Leistungsverstärker 12 ein Differenzsignal ausgeben.
Die Anpassungsschaltung 71 ist zwischen den Leistungsverstärker 11 und den Sendefilter 61T 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, die Impedanz des Leistungsverstärkers 11 an die Impedanz des Sendefilters 61T anzupassen.
Die Anpassungsschaltung 72 ist zwischen den Leistungsverstärker 12 und die Sendefiltern 62T und 63T geschaltet. Insbesondere ist die Anpassungsschaltung 72 zwischen den Ausgang des Leistungsverstärkers 12 und den Anschluss 512 des Schalters 51 geschaltet. Die Anpassungsschaltung 72 ist in der Lage, die Impedanz des Leistungsverstärkers 12 an die Impedanzen der Sendefilter 62T und 63T anzupassen.
Die Anpassungsschaltung 73 ist zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und die Empfangsfilter 61R bis 63R geschaltet. Insbesondere ist die Anpassungsschaltung 73 zwischen den Eingang des rauscharmen Verstärkers 21 und den Anschluss 521 des Schalters 52 geschaltet. Die Anpassungsschaltung 73 ist in der Lage, die Impedanz des rauscharmen Verstärkers 21 an die Impedanzen der Empfangsfilter 61R bis 63R anzupassen.
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 der Kommunikationsbänder A bis C zu verstärken, die von dem Antennenanschluss 100 über den Schalter 53, die Duplexer 61 bis 63 und den Schalter 52 eingegeben werden. Die vom rauscharmen Verstärker 21 verstärkten Hochfrequenzsignale werden an den Hochfrequenz-Ausgangsanschluss 121 ausgegeben. Die Konfiguration des rauscharmen Verstärkers 21 ist nicht speziell begrenzt.
Der Duplexer 61 ist ein Beispiel für ein erstes Filter oder ein viertes Filter und hat einen Durchlassbereich, der das Kommunikationsband A umfasst. Der Duplexer 61 überträgt Sendesignale und Empfangssignale des Kommunikationsbandes A unter Verwendung eines Frequenzteilungsduplexmodus (FDD). Der Duplexer 61 umfasst das Sendefilter 61T und das Empfangsfilter 61R.
Das Sendefilter 61T ist zwischen den Schalter 51 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 61T lässt von den vom Leistungsverstärker 11 verstärkten Hochfrequenz-Sendesignalen Signale des Sendebandes des Kommunikationsbandes A durch.
Das Empfangsfilter 61R ist zwischen den Schalter 52 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 61R lässt von den über den Antennenanschluss 100 eingegebenen Hochfrequenz-Empfangssignalen Signale des Empfangsbands des Kommunikationsbands A durch.
Der Duplexer 62 ist ein Beispiel für ein zweites Filter und hat einen Durchlassbereich, der das Kommunikationsband B umfasst, das sich vom Kommunikationsband A unterscheidet. Der Duplexer 62 überträgt Sendesignale und Empfangssignale des Kommunikationsbandes B unter Verwendung des FDD-Modus. Der Duplexer 62 umfasst das Sendefilter 62T und das Empfangsfilter 62R.
Das Sendefilter 62T ist zwischen den Schalter 51 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 62T lässt von den vom Leistungsverstärker 12 verstärkten Hochfrequenz-Sendesignalen Signale des Sendebandes des Kommunikationsbandes B durch.
Das Empfangsfilter 62R ist zwischen den Schalter 52 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 62R lässt von den über den Antennenanschluss 100 eingegebenen Hochfrequenz-Empfangssignalen Signale des Empfangsbandes des Kommunikationsbandes B durch.
Der Duplexer 63 überträgt Hochfrequenzsignale des Kommunikationsbandes C. Der Duplexer 63 überträgt Sende- und Empfangssignale des Kommunikationsbandes C unter Verwendung des FDD-Modus. Der Duplexer 63 enthält das Sendefilter 63T und das Empfangsfilter 63R.
Das Sendefilter 63T ist zwischen den Schalter 51 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Sendefilter 63T lässt von den vom Leistungsverstärker 12 verstärkten Hochfrequenz-Sendesignalen Signale des Sendebandes des Kommunikationsbandes C durch.
Das Empfangsfilter 63R ist zwischen den Schalter 52 und den Antennenanschluss 100 geschaltet. Das Empfangsfilter 63R lässt von den Hochfrequenz-Empfangssignalen, die über den Antennenanschluss 100 eingegeben werden, Signale des Empfangsbandes des Kommunikationsbandes C durch.
Das Filter 64 ist ein Beispiel für ein drittes Filter und ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden. Das Filter 64 umfasst einen Durchlassbereich, der die Kommunikationsbänder A, B und C enthält, und ist beispielsweise ein Tiefpassfilter.
Als Kommunikationsband A kann z.B. ein Kommunikationsband verwendet werden, das zu einer Hochbandgruppe gehört. Die Hochbandgruppe ist eine Frequenzbandgruppe, die mehrere Kommunikationsbänder umfasst, auf der höheren Frequenzseite als eine Mittelbandgruppe liegt und den Frequenzbereich von z.B. 2,4 GHz bis 2,8 GHz hat. Die Hochbandgruppe umfasst ein Kommunikationsband von z.B. Band B7 (Uplink: von 2.500 MHz bis 2.570 MHz, Downlink: von 2.620 MHz bis 2.690 MHz) für LTE.
Als Kommunikationsband B oder C kann beispielsweise ein Kommunikationsband, das zu einer Mittelbandgruppe gehört, verwendet werden. Die Mittelbandgruppe ist eine Frequenzbandgruppe, die mehrere Kommunikationsbänder umfasst, sich auf der niedrigeren Frequenzseite als die Hochbandgruppe befindet und den Frequenzbereich von z.B. 1,5 GHz bis 2,2 GHz hat. Die Mittelbandgruppe umfasst Kommunikationsbänder wie Band B1 (Uplink: von 1.920 MHz bis 19.80 MHz, Downlink: von 2.110 MHz bis 2.170 MHz), Band B39 (von 1.880 MHz bis 1.920 MHz) und Band B66 (Uplink: von 1.710 MHz bis 1.780 MHz, Downlink: von 2.110 MHz bis 2.200 MHz) für LTE.
Der Schalter 51 ist ein Beispiel für einen vierten Schalter und wird zwischen die Sendefilter 61T bis 63T und die Leistungsverstärker 11 und 12 geschaltet. Konkret hat der Schalter 51 die Anschlüsse 511 bis 515. Der Anschluss 511 ist mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Der Anschluss 512 ist mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 12 verbunden. Die Anschlüsse 513 bis 515 sind jeweils mit den Sendefiltern 61T bis 63T verbunden. In dieser Verbindungskonfiguration ist der Schalter 51 in der Lage, zwischen der Verbindung und Nichtverbindung von Anschluss 511 mit Anschluss 513 umzuschalten und entweder Anschluss 514 oder Anschluss 515 mit Anschluss 512 zu verbinden, z.B. basierend auf Steuersignalen von dem RFIC 3. Mit anderen Worten, der Schalter 51 schaltet zwischen der Verbindung und der Nichtverbindung des Leistungsverstärkers 11 mit dem Sendefilter 61T und schaltet zwischen Verbindung des Leistungsverstärkers 12 mit dem Sendefilter 62T und Verbindung des Leistungsverstärkers 12 mit dem Sendefilter 63T. Der Schalter 51 ist z.B. aus einem Mehrfachverbindungs-Schaltkreis aufgebaut und wird als Bandwahlschalter bezeichnet.
Der Schalter 52 ist zwischen den rauscharmen Verstärker 21 und die Empfangsfilter 61R bis 63R geschaltet. Insbesondere umfasst der Schalter 52 die Anschlüsse 521 bis 524. Der Anschluss 521 ist mit dem Eingang des rauscharmen Verstärkers 21 verbunden. Die Anschlüsse 522 bis 524 sind jeweils mit den Empfangsfiltern 61 R bis 63R verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 52 in der Lage, jeden der Anschlüsse 522 bis 524 mit dem Anschluss 521 zu verbinden, z.B. basierend auf einem Steuersignal von dem RFIC 3. Mit anderen Worten, der Schalter 52 ist in der Lage, zwischen der Verbindung des rauscharmen Verstärkers 21 mit dem Empfangsfilter 61R, der Verbindung des rauscharmen Verstärkers 21 mit dem Empfangsfilter 62R und der Verbindung des rauscharmen Verstärkers 21 mit dem Empfangsfilter 63R zu wechseln. Der Schalter 52 ist z.B. als ein einpoliger Dreifach-Umschalter ausgeführt (kurz SP3T genannt von „single-pole triple-throw“) und wird als LNA-In-Schalter bezeichnet.
Der Schalter 53 ist ein Beispiel für einen ersten Schalter oder einen zweiten Schalter, ist zwischen den Antennenanschluss 100 und die Duplexer 61 bis 63 geschaltet und ist zwischen das Filter 64 und die Duplexer 61 bis 63 geschaltet. Insbesondere umfasst der Schalter 53 die Anschlüsse 531 bis 534. Der Anschluss 531 ist mit dem Antennenanschluss 100 verbunden. Die Anschlüsse 532 bis 534 sind jeweils mit den Duplexern 61 bis 63 verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 53 in der Lage, mindestens einen der Anschlüsse 532, 533 oder 534 mit dem Anschluss 531 zu verbinden, z.B. auf der Grundlage eines Steuersignals von dem RFIC 3. Mit anderen Worten, der Schalter 53 ist in der Lage, zwischen der Verbindung und der Nichtverbindung der Antenne 2 mit dem Duplexer 61, der Verbindung und der Nichtverbindung der Antenne 2 mit dem Duplexer 62 und der Verbindung und der Nichtverbindung der Antenne 2 mit dem Duplexer 63 umzuschalten. Der Schalter 53 ist z.B. als Mehrfachverbindungsschalter ausgeführt und wird als Antennenschalter bezeichnet.
Der Schalter 54 ist ein Beispiel für einen dritten Schalter und ist zwischen die Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110 und die Leistungsverstärker 11 und 12 geschaltet. Im Einzelnen umfasst der Schalter 54 die Anschlüsse 541 bis 546. Der Anschluss 541 ist mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 11 verbunden. Die Anschlüsse 542 und 543 sind mit den Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 111 bzw. 112 verbunden. Der Anschluss 544 ist mit dem Eingang des Leistungsverstärkers 12 verbunden. Die Anschlüsse 545 und 546 sind mit den Hochfrequenz-Eingangsanschlüssen 113 bzw. 114 verbunden. In dieser Anschlusskonfiguration ist der Schalter 54 in der Lage, entweder den Anschluss 542 oder den Anschluss 543 mit dem Anschluss 541 zu verbinden und entweder den Anschluss 545 oder den Anschluss 546 mit dem Anschluss 544 zu verbinden, basierend auf Steuersignalen von dem RFIC 3, zum Beispiel. 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, und zwischen der Verbindung des Hochfrequenz-Eingangsanschlusses 113 mit dem Leistungsverstärker 12 und der Verbindung des Hochfrequenz-Eingangsanschlusses 114 mit dem Leistungsverstärker 12 umzuschalten. Der Schalter 54 ist z.B. als Mehrfachverbindungsschalter ausgeführt und wird als Sendeeingangsschalter bezeichnet.
Man beachte, dass die Konfiguration des Schalters 54 nicht auf das obige Beispiel beschränkt ist. Der Schalter 54 kann z.B. ein Schalter sein, der entweder den Leistungsverstärker 11 oder den Leistungsverstärker 12 mit dem Hochfrequenz-Eingangsanschluss 111 verbindet. In diesem Fall kann der Schalter 54 als einpoliger Umschalter mit Doppelauslösung (kurz SPDT für „single pole double throw“ genannt) konfiguriert sein.
Die Steuerschaltung 55 ist mit dem Steueranschluss 131 verbunden. Die Steuerschaltung 55 empfängt ein Steuersignal vom RFIC 3 über den Steueranschluss 131 und gibt das Steuersignal an die Leistungsverstärker 11 und 12 aus. Man beachte, dass die Steuerschaltung 55 das Steuersignal an eine andere Schaltungskomponente ausgeben kann.
Man beachte, dass einige der in 1 dargestellten Schaltungselemente nicht im Hochfrequenzmodul 1 enthalten sein müssen. Beispielsweise sollte das Hochfrequenzmodul 1 mindestens zwei elektronische Komponenten (z.B. die Leistungsverstärker 11 und 12, die Duplexer 61 und 62 oder den Duplexer 61 und das Filter 64) und eine elektronische Komponente (z.B. die Steuerschaltung 55 oder den Schalter 53) enthalten, die sich über die beiden elektronischen Komponenten erstreckt, muss aber die anderen Schaltungselemente nicht enthalten.
Obwohl die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1 die Kommunikation zur Übertragung von Sende- und Empfangssignalen unter Verwendung des FDD-Modus ermöglicht, ist die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls gemäß der Erfindung nicht auf die des Hochfrequenzmoduls 1 beschränkt. Beispielsweise kann das Hochfrequenzmodul gemäß der Erfindung eine Schaltungskonfiguration aufweisen, die eine Kommunikation zur Übertragung von Sendesignalen und Empfangssignalen unter Verwendung eines Zeitduplex-Modus (TDD) ermöglicht, oder eine Schaltungskonfiguration, die eine Kommunikation unter Verwendung sowohl des FDD-Modus als auch des TDD-Modus ermöglicht.
Als nächstes wird eine Anordnung von Komponenten im Hochfrequenzmodul 1, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, unter Bezugnahme auf 2 und 3 im Detail beschrieben.
2 ist eine Draufsicht auf das Hochfrequenzmodul 1 gemäß Ausführungsform 1. In 2 zeigt (a) eine Ansicht, wenn die Hauptfläche 91a der Modulplatine 91 von der Seite der positiven z-Achse aus betrachtet wird, und (b) eine Ansicht, wenn die Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 durchgesehen wird. Die 3 bis 5 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1 gemäß Ausführungsform 1. Die Querschnittsansichten des Hochfrequenzmoduls 1 in den 3 bis 5 sind Querschnitte, die entlang der Linie iii-iii, der Linie iv-iv bzw. der Linie v-v in 2 aufgenommen wurden.
Wie in den 2 bis 5 dargestellt, enthält das Hochfrequenzmodul 1 zusätzlich zu den Schaltungskomponenten, die in der in 1 dargestellten Schaltung enthalten sind, die Modulplatine 91, die Harzkomponenten 94 und 95, die Abschirmelektrodenschicht 96 und die Stiftelektroden 150. Man beachte, dass in 2 die Abbildungen der Abschirmelektrodenschicht 96 und der Harzkomponenten 94 und 95 weggelassen sind.
Die Modulplatine 91 enthält eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 91b, die auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 91 angeordnet sind. Als Modulplatine 91 kann z. B. eine LTCC-Platine (Low Temperature Co-fired Ceramics), eine HTCC-Platine (High Temperature Co-fired Ceramics), eine Platine mit eingebauten Komponenten, eine Platine mit einer Umverteilungsschicht (einer „redistribution layer“, kurz RDL), eine gedruckte Schaltung oder ähnliches verwendet werden, aber die Modulplatine gemäß der Erfindung ist nicht auf diese Platinen beschränkt. Ein Erdungselektrodenmuster 92 ist in der Modulplatine 91 ausgebildet.
Die Hauptfläche 91a ist ein Beispiel für eine erste Hauptfläche und kann als Oberseite oder Vorderseite bezeichnet werden. Auf der Hauptfläche 91a sind die Leistungsverstärker 11 und 12, der Schalter 53, die Steuerschaltung 55, die Duplexer 61 bis 63, das Filter 64, die Anpassungsschaltungen 71 bis 73 und die Harzkomponente 94 angeordnet, wie z.B. in (a) von 2 dargestellt.
Der Schalter 53 ist ein Beispiel für die dritte elektronische Komponente und ist über dem Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 angeordnet. In diesem Fall sind zwei beliebige von dem Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 Beispiele für die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente und sind getrennt voneinander angeordnet. Außerdem sind das Filter 64 und die Duplexer 61 und 62 zwischen der Modulplatine 91 und dem Schalter 53 angeordnet. Mit anderen Worten: Der Schalter 53 ist über dem Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 angeordnet und erstreckt sich über diese.
Der Schalter 53 ist teilweise auf das Filter 64 und die Duplexer 61 und 62 gestapelt und überbrückt das Filter 64 und die Duplexer 61 und 62. Anders ausgedrückt, ein erster Teil des Schalters 53 ist auf den Duplexer 61 gestapelt, ein zweiter Teil des Schalters 53 ist auf den Duplexer 62 gestapelt und ein dritter Teil des Schalters 53 ist auf das Filter 64 gestapelt. In diesem Fall befinden sich der erste, zweite und dritte Abschnitt des Schalters 53 auf derselben Ebene.
Außerdem ist der Schalter 53 über einen in der Komponente ausgebildeten Durchgangsleiter elektrisch mit einer unterhalb des Schalters 53 angeordneten Komponente verbunden. Konkret ist der Schalter 53 über einen im Duplexer 61 ausgebildeten Durchgangsleiter 61a mit dem Duplexer 61 elektrisch verbunden. Der Schalter 53 ist außerdem über einen im Duplexer 62 ausgebildeten Durchgangsleiter 62a elektrisch mit dem Duplexer 62 verbunden. Weiterhin ist der Schalter 53 über einen im Filter 64 ausgebildeten Durchgangsleiter 64a elektrisch mit dem Filter 64 verbunden.
Ein Durchgangseiter ist ein Leiter, der in einen in einer Komponente gebildete Durchgang gefüllt ist und dessen Material nicht speziell begrenzt ist. Man beachte, dass der Durchgangsleiter aus einem Leiter bestehen kann, der in ein Durchgangsloch gefüllt ist, oder aus: zwei Leitern, von denen jeder in ein Blindloch gefüllt ist; und einem planaren Elektrodenmuster, das die Leiter in einer Komponente verbindet.
Die Steuerschaltung 55 ist ein weiteres Beispiel für eine dritte elektronische Komponente und ist über den Leistungsverstärker 11 und den Leistungsverstärker 12 verlaufend angeordnet, wie in 2 dargestellt. In diesem Fall sind die Leistungsverstärker 11 und 12 Beispiele für die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente und sind getrennt voneinander angeordnet. Außerdem sind die Leistungsverstärker 11 und 12 zwischen der Modulplatine 91 und der Steuerschaltung 55 angeordnet. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung 55 ist über den Leistungsverstärkern 11 und 12 angeordnet und erstreckt sich über diese.
Insbesondere ist die Steuerschaltung 55 teilweise auf die Leistungsverstärker 11 und 12 gestapelt und überbrückt die Leistungsverstärker 11 und 12. Anders ausgedrückt: Ein erster Teil der Steuerschaltung 55 ist auf den Leistungsverstärker 11 gestapelt und ein zweiter Teil der Steuerschaltung 55 ist auf den Leistungsverstärker 12 gestapelt. In diesem Fall befinden sich der erste Teil und der zweite Teil der Steuerschaltung 55 auf der gleichen Ebene.
Außerdem ist die Steuerschaltung 55 über einen in der Komponente ausgebildeten Durchgangsleiter elektrisch mit einer unterhalb der Steuerschaltung 55 angeordneten Komponente verbunden. Insbesondere ist die Steuerschaltung 55 über einen im Leistungsverstärker 11 ausgebildeten Durchgangsleiter 11a elektrisch mit dem Leistungsverstärker 11 verbunden. Die Steuerschaltung 55 ist außerdem über einen im Leistungsverstärker 12 ausgebildeten Durchgangsleiter 12a elektrisch mit dem Leistungsverstärker 12 verbunden.
Die Duplexer 61 bis 63 und das Filter 64 können jeweils ein akustisches Oberflächenwellenfilter, ein akustisches Wellenfilter mit akustischen Volumenwellen (bulk acoustic waves - BAWs), ein LC-Resonanzfilter oder ein dielektrisches Filter sein und sind im Übrigen nicht auf diese Filter beschränkt.
Jede der Anpassungsschaltungen 71 bis 73 enthält z.B. einen Induktor und/oder einen Kondensator und ist aus oberflächenmontierten Komponenten (surface mounted devices - SMD) aufgebaut. Man beachte, dass die Anpassungsschaltungen 71 bis 73 in der Modulplatine 91 ausgebildet sein können oder aus einem integrierten passiven Bauelement (IPD) bestehen können.
Die Harzkomponente 94 deckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91a ab und hat die Funktion, die Zuverlässigkeit z.B. hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Feuchtigkeitsbeständigkeit der Komponenten auf der Hauptfläche 91a sicherzustellen.
Die Hauptfläche 91b ist ein Beispiel für eine zweite Hauptfläche und kann als Bodenfläche oder Rückfläche bezeichnet werden. Auf der Hauptfläche 91b sind die Halbleiterkomponente 20 mit dem rauscharmen Verstärker 21 und dem darin eingebauten Schalter 52, die Halbleiterkomponente 50 mit den darin eingebauten Schaltern 51 und 54, die Harzkomponente 95 und die Nachelektroden 150 angeordnet, wie z. B. in (b) von 2 dargestellt.
Jeder der Halbleiterkomponenten 20 und 50 ist eine elektronische Komponente, die eine elektronische Schaltung enthält, die auf der Oberfläche und im Inneren eines Halbleiterchips (auch als „Die“ bezeichnet) ausgebildet ist, und das auch als integrierte Halbleiterschaltung bezeichnet wird. Die Halbleiterkomponenten 20 und 50 können jeweils z. B. mit einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS) aufgebaut sein und insbesondere durch einen Silizium-auf-Isolator-Prozess (SOI) gebildet werden. Entsprechend können die Halbleiterkomponenten kostengünstig hergestellt werden. Man beachte, dass die Halbleiterkomponenten 20 und 50 jeweils mindestens eines von GaAs, SiGe oder GaN enthalten können. Dementsprechend ist es möglich, qualitativ hochwertige Halbleiterkomponenten zu erhalten.
Die Harzkomponente 95 bedeckt die Schaltungskomponenten auf der Hauptfläche 91b. Die Harzkomponente 95 hat die Funktion, die Zuverlässigkeit, z.B. die mechanische Festigkeit und die Feuchtigkeitsbeständigkeit der Komponenten auf der Hauptfläche 91b, zu gewährleisten.
Die Stiftelektroden 150 umfassen Außenanschlüsse einschließlich der Hochfrequenz-Eingangsanschlüsse 110, des Hochfrequenz-Ausgangsanschlusses 121 und des Steueranschlusses 131. Die Stiftelektroden 150 sind jeweils auf der Hauptfläche 91b der Modulplatine 91 angeordnet und erstrecken sich vertikal von der Hauptfläche 91b. Die Stiftelektroden 150 durchdringen jeweils die Harzkomponente 95 und ein Ende der Stiftelektroden 150 ist von der Harzkomponente 95 freigelegt. Die von der Harzkomponente 95 freiliegenden Enden der Stiftelektroden 150 sind beispielsweise mit Eingangs-/Ausgangsanschlüssen und/oder Erdungselektroden auf einer Hauptplatine verbunden, die in der positiven z-Achsenrichtung des Hochfrequenzmoduls 1 angeordnet ist.
Die Abschirmelektrodenschicht 96 ist ein metallischer Dünnfilm, der z.B. durch ein Sputterverfahren gebildet wird und die Oberseite und die Seitenflächen der Harzkomponente 94 sowie die Seitenflächen der Modulplatine 91 und der Harzkomponente 95 bedeckt. Das Potential der Abschirmelektrodenschicht 96 ist auf ein Erdungspotential eingestellt, wodurch verhindert wird, dass externe Störungen in die Schaltungskomponenten eindringen, die das Hochfrequenzmodul 1 bilden.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Modulplatine 91, eine erste elektronische Komponente und eine zweite elektronische Komponente, die voneinander getrennt auf der Modulplatine 91 angeordnet sind, und eine dritte elektronische Komponente, das sowohl mit der ersten elektronischen Komponente als auch mit der zweiten elektronischen Komponente elektrisch verbunden ist und sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckend angeordnet ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die dritte elektronische Komponente so anzuordnen, dass sie sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckt, was wiederum eine Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls 1 ermöglicht. Darüber hinaus ist es möglich, sowohl eine Verbindungslänge zwischen der ersten elektronischen Komponente und der dritten elektronischen Komponente als auch eine Verbindungslänge zwischen der zweiten elektronischen Komponente und der dritten elektronischen Komponente zu verkürzen. Dementsprechend ist es möglich, den Verdrahtungsverlust und/oder das von der Verdrahtung ausgehende Rauschen zu reduzieren, wodurch die elektrischen Eigenschaften (z.B. die Rauschzahl (engl. „noise factor“ oder kurz NF genannt), die Verstärkungseigenschaften usw.) des Hochfrequenzmoduls 1 verbessert werden.
Im Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform können beispielsweise die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente zwischen der Modulplatine 91 und der dritten elektronischen Komponente angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die dritte elektronische Komponente auf die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente zu stapeln, wodurch die dritte elektronische Komponente stabil fixiert wird.
In dem Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann zum Beispiel die erste elektronische Komponente der Duplexer 61 sein, der einen Durchlassbereich hat, der das Kommunikationsband A enthält, die zweite elektronische Komponente kann der Duplexer 62 sein, der einen Durchlassbereich hat, der das Kommunikationsband B enthält, das sich vom Kommunikationsband A unterscheidet, und die dritte elektronische Komponente kann der Schalter 53 sein, der zwischen (i) dem Antennenanschluss 100 und (ii) den Duplexern 61 und 62 geschaltet ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, sowohl eine Verbindungslänge zwischen Schalter 53 und Duplexer 61 als auch eine Verbindungslänge zwischen Schalter 53 und Duplexer 62 zu verkürzen. Dementsprechend ist es möglich, Fehlanpassungsverluste aufgrund von Verdrahtungsverlusten und Variationen in der Verdrahtung zu reduzieren, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 verbessert werden. Insbesondere bei gleichzeitiger Kommunikation unter Verwendung der Kommunikationsbänder A und B ermöglicht die Verkürzung der Verbindungslänge zwischen dem Schalter 53 und dem Duplexer 61 eine Verringerung der Fehlanpassungsverluste aufgrund der Verdrahtung, wodurch die Qualität der Signale des Kommunikationsbandes A verbessert wird. Andererseits ist es durch die Verkürzung der Verbindungslänge zwischen dem Schalter 53 und dem Duplexer 62 möglich, Fehlanpassungsverluste aufgrund der Verdrahtung zu verringern, wodurch die Qualität der Signale des Kommunikationsbandes B verbessert wird.
In dem Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann zum Beispiel kann die erste elektronische Komponente ein Filter 64 sein, das mit der Antennenanschluss 100 verbunden ist, die zweite elektronische Komponente kann ein Duplexer 61 sein, der über das Filter 64 mit dem Antennenanschluss 100 verbunden ist, und die dritte elektronische Komponente kann ein Schalter 53 sein, der zwischen dem Filter 64 und dem Duplexer 61 geschaltet ist. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, sowohl eine Verbindungslänge zwischen dem Schalter 53 und dem Filter 64 als auch eine Verbindungslänge zwischen dem Schalter 53 und dem Duplexer 61 zu verkürzen. Dementsprechend ist es möglich, Fehlanpassungsverluste aufgrund von Verdrahtungsverlusten und Variationen in der Verdrahtung zu reduzieren, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 verbessert werden.
In dem Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann zum Beispiel die erste elektronische Komponente der Leistungsverstärker 11, die zweite elektronische Komponente der Leistungsverstärker 12 und die dritte elektronische Komponente die Steuerschaltung 55 sein, die den Leistungsverstärker 11 und den Leistungsverstärker 12 steuert. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, sowohl eine Verbindungslänge zwischen Steuerschaltung 55 und Leistungsverstärker 11 als auch eine Verbindungslänge zwischen Steuerschaltung 55 und Leistungsverstärker 12 zu verkürzen. Dementsprechend ist es möglich, das von der Verdrahtung ausgehende Rauschen zu reduzieren und dadurch die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 zu verbessern. Insbesondere, wenn die Steuerschaltung 55 ein digitales Signal ausgibt, ist es möglich, das digitale Rauschen zu reduzieren und dadurch die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls 1 zu verbessern.
Das Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann auch eine vierte elektronische Komponente enthalten. Die Modulplatine 91 kann eine Hauptfläche 91a und eine Hauptfläche 91b umfassen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine 1 angeordnet sind, die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente und die dritte elektronische Komponente können auf einer der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet sein, und die vierte elektronische Komponente kann auf der anderen der Hauptflächen 91a und 91b angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, Komponenten auf beiden Seiten der Modulplatine 91 anzuordnen, wodurch eine weitere Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls 1 erreicht wird.
Das Hochfrequenzmodul 1 gemäß dieser Ausführungsform kann zum Beispiel kann auch Außenanschlüsse 150 enthalten. Die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente und die dritte elektronische Komponente können auf der Hauptfläche 91a angeordnet sein, und die vierte elektronische Komponente und die Außenanschlüsse 150 können auf der Hauptfläche 91b angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, auf der Hauptfläche 91a, die sich auf einer Seite befindet, die der Seite, auf der die Pfostenelektroden 150 vorgesehen sind, gegenüberliegt, die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente und die dritte elektronische Komponente anzuordnen, für die ein niedrigeres Profil aufgrund der Stapelung schwer zu erreichen ist.
Dementsprechend ist es möglich, eine Verkürzung der Stiftelektroden 150 und ein niedrigeres Profil des gesamten Hochfrequenzmoduls 1 zu erreichen.
Darüber hinaus umfasst das Kommunikationsgerät 5 gemäß dieser Ausführungsform einen RFIC 3, der ein Hochfrequenzsignal verarbeitet, und ein Hochfrequenzmodul 1, das das Hochfrequenzsignal zwischen RFIC 3 und Antenne 2 überträgt. Mit dieser Konfiguration können im Kommunikationsgerät 5 die gleichen Effekte wie mit dem Hochfrequenzmodul 1 erzielt werden.
Als nächstes wird eine Ausführungsform 2 beschrieben. Der Hauptunterschied zwischen dieser Ausführungsform und der obigen Ausführungsform 1 besteht darin, dass bei der Anordnung einer einzelnen elektronischen Komponente, die sich über zwei elektronische Komponenten erstreckt, die einzelne elektronische Komponente innerhalb eines Hohlraums in der Modulplatine und zwischen der Modulplatine und den elektronischen Komponenten angeordnet ist. Im Folgenden wird diese Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine der Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf dem Unterschied zu der obigen Ausführungsform 1 liegt. Da die Schaltungskonfiguration des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß dieser Ausführungsform die gleiche ist wie die des Hochfrequenzmoduls 1 gemäß der obigen Ausführungsform 1, wird auf die Abbildung und Beschreibung des Hochfrequenzmoduls 1A verzichtet.
Eine Anordnung von Komponenten im Hochfrequenzmodul 1A gemäß dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 6 im Detail beschrieben. 6 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1A gemäß Ausführungsform 2. In dieser Ausführungsform ist ein Hohlraum 97 in der Modulplatine 91A ausgebildet, wie in 6 dargestellt. Die Steuerschaltung 55 ist im Hohlraum 97 angeordnet. Man beachte, dass die gesamte oder nur ein Teil der Steuerschaltung 55 im Hohlraum 97 angeordnet sein kann.
Die Steuerschaltung 55 ist quer zu den Leistungsverstärkern 11 und 12 angeordnet. In diesem Fall ist die Steuerschaltung 55 zwischen der Modulplatine 91A und den Leistungsverstärkern 11 und 12 angeordnet. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung 55 ist unterhalb der Leistungsverstärker 11 und 12 angeordnet und erstreckt sich über diese.
Konkret ist der Leistungsverstärker 11 auf einen ersten Teil der Steuerschaltung 55 und der Leistungsverstärker 12 auf einen zweiten Teil der Steuerschaltung 55 gestapelt. In diesem Fall liegen der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt der Steuerschaltung 55 auf der gleichen Ebene.
Außerdem ist die Steuerschaltung 55 über einen in der Steuerschaltung 55 ausgebildeten Durchgangsleiter 55a mit dem Leistungsverstärker 11 elektrisch verbunden, wie in 6 dargestellt. Die Steuerschaltung 55 ist außerdem über einen in der Steuerschaltung 55 ausgebildeten Durchgangsleiter 55b elektrisch mit dem Leistungsverstärker 12 verbunden.
Wie oben beschrieben, umfasst das Hochfrequenzmodul 1A gemäß dieser Ausführungsform die Modulplatine 91A, die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente, die voneinander getrennt auf der Modulplatine 91A angeordnet sind, und die dritte elektronische Komponente, die sowohl mit der ersten elektronischen Komponente als auch mit der zweiten elektronischen Komponente elektrisch verbunden ist und sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckend angeordnet ist. In diesem Fall kann die dritte elektronische Komponente zwischen der Modulplatine 91A und der ersten und der zweiten elektronischen Komponente angeordnet sein.
Bei dieser Konfiguration ist es auch möglich, die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente auf die dritte elektronische Komponente zu stapeln.
Bei dem Hochfrequenzmodul 1A gemäß dieser Ausführungsform kann die Modulplatine 91A beispielsweise einen Hohlraum 97 enthalten, und mindestens ein Teil der dritten elektronischen Komponente kann in dem Hohlraum 97 angeordnet sein. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, ein niedrigeres Profil einer Gruppe von Komponenten zu erreichen, d.h. der ersten elektronischen Komponente, der zweiten elektronischen Komponente und der dritten elektronischen Komponente, die gestapelt sind. Außerdem ist es möglich, die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente, die über der dritten elektronischen Komponente angeordnet sind, näher an die Hauptfläche 91 a der Modulplatine 91A zu bringen, wodurch die Montage der ersten elektronischen Komponente und der zweiten elektronischen Komponente auf der Hauptfläche 91a der Modulplatine 91A erleichtert wird.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Komponentenanordnung der Steuerschaltung 55 und der Leistungsverstärker 11 und 12 beschrieben wurde, kann die gleiche Komponentenanordnung auch für den Schalter 53, die Duplexer 61 und 62 und den Filter 64 verwendet werden. Mit anderen Worten: Der Schalter 53 kann in einem Hohlraum und zwischen (i) der Modulplatine 91A und (ii) dem Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 angeordnet sein.
Als nächstes wird eine Variation von Ausführungsform 2 beschrieben. Der Hauptunterschied zwischen dieser Variante und der obigen Ausführungsform 2 besteht darin, dass bei der Anordnung einer einzelnen elektronischen Komponente, die sich über elektronische Komponenten erstreckt, die einzelne elektronische Komponente nicht in einem Hohlraum, sondern auf einer Hauptfläche der Modulplatte angeordnet ist. Im Folgenden wird diese Variante unter Bezugnahme auf eine der Zeichnungen beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf dem Unterschied zu der obigen Ausführungsform 2 liegt.
Eine Anordnung von Komponenten im Hochfrequenzmodul 1B gemäß dieser Variante wird unter Bezugnahme auf 7 detailliert beschrieben. 7 ist eine Querschnittsansicht des Hochfrequenzmoduls 1B gemäß der Variante von Ausführungsform 2.
Wie in 7 dargestellt, ist die Steuerschaltung 55 gemäß dieser Variante zwischen den Leistungsverstärkern 11 und 12 und zwischen der Modulplatine 91 und den Leistungsverstärkern 11 und 12 angeordnet, wie dies auch in Ausführungsform 2 beschrieben ist. Mit anderen Worten: Die Steuerschaltung 55 ist unterhalb der Leistungsverstärker 11 und 12 angeordnet und erstreckt sich über diese.
In dieser Variante ist jedoch die Steuerschaltung 55 auf der Hauptfläche 91 a der Modulplatine 91 angeordnet. Außerdem sind eine Stiftelektrode 98, die sich vom Leistungsverstärker 11 zur Modulplatine 91 erstreckt, und eine Stiftelektrode 99, die sich vom Leistungsverstärker 12 zur Modulplatine 91 erstreckt, vorgesehen.
Die Stiftelektrode 98 ist ein Beispiel für eine erste Elektrode. Die Stiftelektrode 98 erstreckt sich von der Unterseite des Leistungsverstärkers 11, die in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 die Steuerschaltung 55 nicht überlappt, zur Modulplatine 91. Das Potential der Stiftelektrode 98 ist z.B. auf Erdungspotential eingestellt und die Stiftelektrode 98 wird als Wärmeableitungselektrode für den Leistungsverstärker 11 verwendet. Außerdem kann die Stiftelektrode 98 als Elektrode zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet werden.
Die Stiftelektrode 99 ist ein Beispiel für eine zweite Elektrode. Die Stiftelektrode 99 erstreckt sich von der Unterseite des Leistungsverstärkers 12, die in der Draufsicht auf die Modulplatine 91 die Steuerschaltung 55 nicht überlappt, zur Modulplatine 91. Das Potential der Stiftelektrode 99 ist z.B. auf ein Erdungspotential eingestellt und die Elektrode 99 wird als Wärmeableitungselektrode für den Leistungsverstärker 12 verwendet. Außerdem kann die Stiftelektrode 99 als Elektrode zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen verwendet werden.
Wie oben beschrieben, kann das Hochfrequenzmodul 1B gemäß dieser Ausführungsform ferner eine Stiftelektrode 98, die sich von der ersten elektronischen Komponente zur Modulplatine 91 erstreckt, und eine Stiftelektrode 99, die sich von der zweiten elektronischen Komponente zur Modulplatine 91 erstreckt, umfassen. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente über die Stiftelektroden 98 und 99 mit der Modulplatine 91 zu verbinden, wodurch die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente stabil auf der Modulplatine 91 fixiert werden. Außerdem ist es möglich, die Stiftelektroden 98 und 99 als Wärmeableitungspfade wirken zu lassen, wenn die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente Wärme abstrahlen.
Obwohl in dieser Ausführungsform die Komponentenanordnung der Steuerschaltung 55 und der Leistungsverstärker 11 und 12 beschrieben wurde, kann die gleiche Komponentenanordnung auch für den Schalter 53, die Duplexer 61 und 62 und das Filter 64 verwendet werden. Mit anderen Worten: Der Schalter 53 kann zwischen (i) der Modulplatine 91 und (ii) dem Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 angeordnet sein, und es können Stiftelektroden vorgesehen sein, die sich vom Filter 64 und den Duplexern 61 und 62 zur Modulplatine 91 erstrecken.
Das Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät gemäß der Erfindung wurden oben anhand der Ausführungsformen und Varianten davon beschrieben, sind aber nicht auf die Ausführungsformen und Varianten beschränkt. Die Erfindung umfasst auch andere Ausführungsformen, die durch Kombination beliebiger Elemente in den Ausführungsformen und Variationen davon erreicht werden, Variationen, die sich aus verschiedenen Modifikationen der Ausführungsformen und Variationen davon ergeben, die von Fachleuten erdacht werden können, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, und verschiedene Geräte, die das oben beschriebene Hochfrequenzmodul und das Kommunikationsgerät enthalten.
In dem Hochfrequenzmodul und im Kommunikationsgerät gemäß den jeweiligen Ausführungsformen und Variationen davon kann z.B. ein anderes Schaltungselement oder eine andere Leitung in einen der in den Zeichnungen dargestellten Pfade zur Verbindung von Schaltungselementen und Signalpfaden eingefügt werden. Beispielsweise kann eine Anpassungsschaltung zwischen dem Schalter 53 und mindestens einem der Duplexer 61, 62 oder 63 geschaltet sein.
In den obigen Ausführungsformen sind Kombinationen aus der ersten elektronischen Komponente, der zweiten elektronischen Komponente und der dritten elektronischen Komponente, die sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstrecken, wie folgt beispielhaft dargestellt: eine Kombination aus Leistungsverstärkern 11 und 12 und Steuerschaltung 55, eine Kombination aus Duplexern 61 und 62 und Schalter 53, und eine Kombination aus Duplexer 61, Filter 64 und Schalter 53, wobei diese Kombinationen jedoch nicht beschränkt sind. Beispielsweise kann die erste elektronische Komponente der Leistungsverstärker 11, die zweite elektronische Komponente der Leistungsverstärker 12 und die dritte elektronische Komponente entweder der Schalter 51 oder der Schalter 54 sein. Auch in diesem Fall ist es möglich, sowohl eine Verbindungslänge zwischen dem Schalter 51 oder dem Schalter 54 und dem Leistungsverstärker 11 als auch eine Verbindungslänge zwischen dem Schalter 51 oder dem Schalter 54 und dem Leistungsverstärker 12 zu verkürzen, wodurch die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzmoduls verbessert werden.
In jeder der obigen Ausführungsformen werden elektrische Komponenten, die übereinander gestapelt sind, über einen in der unteren elektronischen Komponente ausgebildeten Durchgangsleiter miteinander verbunden, sind aber nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Beispielsweise können die gestapelten Komponenten über einen Bonddraht oder einen an der Seitenfläche der unteren elektronischen Komponente ausgebildeten Seitendraht miteinander verbunden sein. Auch in einem solchen Fall ist es möglich, eine Verbindungslänge zwischen den beiden elektronischen Komponenten zu verkürzen.
Man beachte, dass in jeder der obigen Ausführungsformen die Modulplatine als doppelseitige Platine beschrieben wird, aber nicht auf ein solches Beispiel beschränkt ist. Die Modulplatine kann z. B. eine einseitige Platine sein.
Man beachte, dass in jeder der oben genannten Ausführungsformen die Außenanschlüsse Stiftelektroden 150 umfassen, aber nicht auf ein solches Beispiel beschränkt sind. Die Außenanschlüsse können z.B. Höckerelektroden umfassen. 8 ist eine Querschnittsansicht eines Hochfrequenzmodul-ICs gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Hochfrequenzmodul-IC enthält Höckerelektroden 151 anstelle von Stiftelektroden 150. In diesem Fall muss der Hochfrequenzmodul-IC keine Harzkomponente 95 enthalten, 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 Anwendungsbereich der Erfindung einbezogen werden.
Die Erfindung kann in Kommunikationsgeräten, wie z.B. Mobiltelefonen, als Hochfrequenzmodul, das in einem Front-End-Bereich angeordnet ist, vielfältig eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C: Hochfrequenzmodul
2: Antenne
3: RFIC
4: BBIC
5: Kommunikationsgerät
11, 12: Leistungsverstärker
11a, 12a, 55a, 55b, 61a, 62a, 64a: Durchgangsleiter
20,50: Halbleiterkomponente
21: rauscharmer Verstärker
51, 52, 53, 54: Schalter
55: Steuerschaltun
61, 62, 63: Duplexer
61R, 62R, 63R: Empfangsfilter
61T, 62T, 63T: Sendefilter
64: Filter
71, 72, 73: Anpassungsschaltung
91, 91A: Modul-Platine
92: Erdungselektrodenmuster
94, 95: Harzkomponente
96: Abschirmelektrodenschicht
97: Hohlraum
98, 99: Stiftelektrode
100: Antennenanschluss
110, 111, 112, 113, 114: Hochfrequenz-Eingangsanschluss
121: Hochfrequenz-Ausgangsanschluss
131: Steueranschluss
151: Höckerelektrode
511, 512, 513, 514, 515, 521, 522: Anschluss
522, 523, 524, 531, 532, 533, 534: Anschluss
541, 542, 543, 544, 545, 546: Anschluss

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018137522 A1 [0003]

Claims

Hochfrequenzmodul, umfassend: eine Modulplatine, eine erste elektronische Komponente und eine zweite elektronische Komponente, die voneinander getrennt auf der Modulplatine angeordnet sind, und eine dritte elektronische Komponente, die sowohl mit der ersten elektronischen Komponente als auch mit der zweiten elektronischen Komponente elektrisch verbunden ist und sich über die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente erstreckend angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die erste elektronische Komponente und die zweite elektronische Komponente zwischen der Modulplatine und der dritten elektronischen Komponente angeordnet sind.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die dritte elektronische Komponente zwischen (i) der Modulplatine und (ii) der ersten elektronischen Komponente und der zweiten elektronischen Komponente angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, wobei die Modulplatine einen Hohlraum enthält und mindestens ein Teil der dritten elektronischen Komponente in dem Hohlraum angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine erste Elektrode, die sich von der ersten elektronischen Komponente zur Modulplatine erstreckt, und eine zweite Elektrode, die sich von der zweiten elektronischen Komponente zur Modulplatine erstreckt.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste elektronische Komponente ein erstes Filter mit einem ersten Durchlassbereich ist, die zweite elektronische Komponente ein zweites Filter mit einem zweiten Durchlassbereich ist, der sich von dem ersten Durchlassbereich unterscheidet, und die dritte elektronische Komponente ein erster Schalter ist, der zwischen (i) einen Antennenanschluss und (ii) das erste Filter und das zweite Filter geschaltet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste elektronische Komponente ein drittes Filter ist, das mit einem Antennenanschluss verbunden ist, die zweite elektronische Komponente ein viertes Filter ist, das über das dritte Filter mit dem Antennenanschluss verbunden ist, und die dritte elektronische Komponente ein zweiter Schalter ist, der zwischen das dritte Filter und das vierte Filter geschaltet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Leistungsverstärker ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Leistungsverstärker ist und die dritte elektronische Komponente eine Steuerschaltung ist, die zur Steuerung des ersten Leistungsverstärkers und des zweiten Leistungsverstärkers konfiguriert ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Leistungsverstärker ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Leistungsverstärker ist und die dritte elektronische Komponente ein dritter Schalter ist, der zwischen (i) mindestens einem Hochfrequenz-Eingangsanschluss und (ii) den ersten Leistungsverstärker und den zweiten Leistungsverstärker geschaltet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: ein erstes Filter mit einem ersten Durchlassbereich und ein zweites Filter mit einem zweiten Durchlassbereich, der sich von dem ersten Durchlassbereich unterscheidet, wobei die erste elektronische Komponente ein erster Leistungsverstärker ist, die zweite elektronische Komponente ein zweiter Leistungsverstärker ist und die dritte elektronische Komponente ein vierter Schalter ist, der zwischen (i) das erste Filter und das zweite Filter und (ii) den ersten Leistungsverstärker und den zweiten Leistungsverstärker geschaltet ist.
Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend: eine vierte elektronische Komponente, wobei die Modulplatine eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Modulplatine angeordnet sind, die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente und die dritte elektronische Komponente auf einer von der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche der Modulplatte angeordnet sind und die vierte elektronische Komponente auf der anderen von der ersten Hauptfläche und der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet ist.
Hochfrequenzmodul nach Anspruch 11, ferner umfassend: Außenanschlüsse, wobei die erste elektronische Komponente, die zweite elektronische Komponente und die dritte elektronische Komponente auf der ersten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet sind, und die vierte elektronische Komponente und die Außenanschlüsse auf der zweiten Hauptfläche der Modulplatine angeordnet sind.
Kommunikationsgerät, umfassend: eine Signalverarbeitungsschaltung, die zur Verarbeitung eines Hochfrequenzsignals konfiguriert ist, und ein Hochfrequenzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, das zur Übertragung des Hochfrequenzsignals zwischen der Signalverarbeitungsschaltung und einer Antenne konfiguriert ist.