JP2004282727A - アンテナスイッチモジュール、一体型通信モジュール、通信機器およびアンテナスイッチモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高サージ耐圧とともに、およびＦＥＴスイッチ回路におけるシャントＦＥＴとグランド間の低インピーダンスによる高周波特性の向上を実現する。
【解決手段】 アンテナと送信部および／または受信部との信号の送受信を切り替え、シャント回路を有するスイッチ回路を備えたアンテナスイッチモジュールにおいて、スイッチ回路のシャント回路が有するコンデンサ１７は誘電体積層体３１に設けられ、前記スイッチ回路の残る要素は前記誘電体積層体の上に実装された半導体チップ３２，３３に設けられている、アンテナスイッチモジュール３０。
【選択図】 図３

Description

本発明はアンテナスイッチモジュール、一体型通信モジュール、通信機器およびアンテナスイッチモジュールの製造方法に関する。例えば、高周波、大電力信号用のアンテナスイッチモジュールに関する。

近年、携帯電話などの移動体通信の利用者の拡大やそのシステムのグローバル化などから、複数の方式を利用することができるマルチバンドに対応した携帯電話が望まれている。たとえば、欧州を中心として用いられているＥＧＳＭ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ−Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）方式、携帯電話の利用者の拡大とともに利用されるようになってきたＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）方式、米国を中心として用いられているＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）方式、の周波数帯の異なる３種の通信方式を利用するトリプルバンド対応携帯電話が望まれている。あるいは、さらにこれらに次世代の高速通信を実現するＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）を加えたクワッドバンド対応携帯電話が望まれている。

そのため、マルチバンド化に対して容易に対応できるＧａＡｓ−電界効果型トランジスタ（以下、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ））などによるＦＥＴスイッチを用いたアンテナスイッチの開発が進められている。

図１９に示すように、従来のアンテナスイッチ４０は半導体チップ４６が誘電体積層体４５の表面に実装され、半導体チップ４６は誘電体積層体４５の上面に形成されたダイスボンド用ランド電極パターンに実装されている（例えば、特許文献１参照）。なお、図１９の誘電体積層体４５の上部の一点鎖線で示す部分は樹脂封じされる部分であり、図１９では、この樹脂４４の部分を透視して見た図としている。また、半導体チップ４６は一個の半導体チップからなるものとしたが、スイッチ部とロジック部とで別個の２つ以上の半導体チップからなる構成としてもよい。

図７は、アンテナスイッチ回路の最も基本となるＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）のＦＥＴスイッチの等価回路図である。図７の一点鎖線で囲む範囲で示すＦＥＴスイッチ１０において、シャント回路のＦＥＴ１６はコンデンサ１７を介してグランドと接続される。従来のＦＥＴスイッチ１０では、コンデンサ１７として半導体チップ内に形成されるＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）キャパシタが用いられていた。

ＭＩＭキャパシタを用いてコンデンサ１７を半導体チップ内に形成するようにしたのは、以下の理由による。即ち、アンテナスイッチ回路におけるシャントのＦＥＴとグランドとの間のインピーダンスが大きくなると、動作時のシャントのＦＥＴのグランド電位が高くなり、高周波特性が悪化する。そこで、図７に示すように、インピーダンスが大きくなるのを防ぐため、インピーダンスに寄与する、ＦＥＴとグランドとの配線Ｌｓに起因する寄生インダクタンスを小さくするため、ＦＥＴ１６とコンデンサ１７との間の配線Ｌｓ１をなるべく小さく取るようにしている。誘電体積層体４５の上面にコンデンサ１７を実装する場合は、誘電体積層体４５上に引き回す配線が長くなってしまうため、距離Ｌ１を短くとることができない。そのために、ＦＥＴが形成された半導体チップ内にコンデンサ１７を形成して、配線Ｌｓ１の最短化、ひいては配線Ｌの最短化を図っていた。
特開２００１−２８５１１２号公報（例えば、第３、４頁、第１図、第４図）

上述したような従来のアンテナスイッチでは、シャント回路のＦＥＴとグランドとを接続するコンデンサとして半導体チップ内に形成されるＭＩＭキャパシタを使用しているが、そのＭＩＭキャパシタは、一般に０．２〜０．３μｍ厚のＳｉＯ₂ 、あるいはＳｉＮなどの絶縁体をＡｕなどの導電体で挟む平行平板型のコンデンサであった。従って、３００Ｖ程度の静電サージが外部から入り込むと、シャント回路のＦＥＴに接続されたコンデンサが破壊され、スイッチとして機能しなくなるという問題があった。

本発明は上記従来の課題を解消するもので、静電サージなどの大電圧の信号が流れ込んだ場合にもコンデンサが破壊されず、かつ高周波特性が劣化しない、アンテナスイッチモジュール、一体型通信モジュール、通信機器およびアンテナスイッチモジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の本発明は、アンテナと送信部および／または受信部との信号の送受信を切り替え、シャント回路を有するスイッチ回路を備えたアンテナスイッチモジュールにおいて、
前記スイッチ回路のシャント回路が有するコンデンサは誘電体積層体に設けられ、前記スイッチ回路の残る要素は前記誘電体積層体の上に実装された半導体チップに設けられている、アンテナスイッチモジュールである。

また、第２の本発明は、前記半導体チップは、前記誘電体積層体の上面にフェイスダウン実装されている、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第３の本発明は、前記半導体チップと前記誘電体積層体との電気的接続は、前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、前記半導体チップの面内にてなされている、第２の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第４の本発明は、前記半導体チップはワイヤーボンド実装されている、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第５の本発明は、前記誘電体積層体は、グランドと接続された第１の電極パターンが形成された第１の誘電体シートと、前記第１の電極パターンに対向して配置された第２の電極パターンが形成された第２の誘電体シートとを含む複数の誘電体シートを有し、
前記コンデンサは、前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンとの間に形成されたものである、第２または第４の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第６の本発明は、前記誘電体積層体内において、前記第１の電極パターンは、前記第２の電極パターンよりも前記半導体チップ寄りに設けられている、第５の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第７の本発明は、前記誘電体積層体内において、前記第２の電極パターンは、前記第１の電極パターンよりも前記半導体チップ寄りに設けられている、第５の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第８の本発明は、前記第１の誘電体シートは、前記誘電体積層体の最上層以外に配置され、
前記第１の電極パターンは、前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、少なくとも前記半導体チップの外形を全て包含する形状を有している、第２または４の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第９の本発明は、前記誘電体積層体は、
上面から投影的に見て、前記第１の電極パターンと重なる、前記第１の誘電体シートの上に配置された第３の誘電体シートに形成された、第３の電極パターンと、
前記第１の誘電体シートの下に配置された第４の誘電体シートに形成された、第４の電極パターンとが、前記第１の電極パターンに形成された開口部を通じて、グランドとショートしないように接続される、第８の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１０の本発明は、前記第３の電極パターンは、前記半導体チップの任意の端子と接続され、
前記第４の電極パターンは、前記第２の電極パターンと同一である、第７の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１１の本発明は、前記スイッチ回路は、第１の電界効果型トランジスタと第２の電界効果型トランジスタの、一または複数の対を有し、
前記各対において、前記第１の電界効果型トランジスタのドレイン端子は前記第２の電界効果型トランジスタのソース端子に接続され、前記第２の電界効果型トランジスタのドレイン端子は前記コンデンサを介してグランドと接続されている、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１２の本発明は、前記スイッチ回路は、第１の電界効果型トランジスタと第２の電界効果型トランジスタの、一または複数の対を有し、
前記各対において、前記第１の電界効果型トランジスタのソース端子は前記第２の電界効果型トランジスタのドレイン端子に接続され、前記第２の電界効果型トランジスタのソース端子は前記コンデンサを介してグランドと接続されている、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１３の本発明は、前記誘電体積層体を形成している前記複数の誘電体シートのうち、一部の誘電体シートの電極パターンの組み合わせが一または複数の高周波フィルタを形成している、第５の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１４の本発明は、前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、前記第１の電極パターンは、前記高周波フィルタを形成する前記一部の誘電体シートの電極パターンを全て包含する形状を有する、第１３の本発明のアンテナスイッチモジュールである。

また、第１５の本発明は、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールと、
前記誘電体積層体内に設けられた、前記送信部のローパスフィルタと、
前記誘電体積層体上に設けられた、前記ローパスフィルタに送信信号を供給するパワーアンプとを備えた、一体型通信モジュールである。

また、第１６の本発明は、前記誘電体積層体内に設けられた、前記受信部のバンドパスフィルタと、
前記誘電体積層体上に設けられた、前記送信側の、前記パワーアンプに送信信号を供給する電圧制御発振器とをさらに備えた、第１５の本発明の一体型通信モジュールである。

また、第１７の本発明は、第１の本発明のアンテナスイッチモジュールと、
前記アンテナスイッチモジュールと接続されたアンテナと、前記アンテナスイッチモジュールへ送信信号を供給する送信部と、受信部とを備えた、通信機器である。

また、第１８の本発明は、第１５または第１６の本発明の一体型通信モジュールと、
前記ローパスフィルタおよび／または前記バンドパスフィルタと接続されたアンテナとを備えた、通信機器である。

また、第１９の本発明は、アンテナと送信部または受信部との信号の送受信を切り替え、シャント回路を有するスイッチ回路を備えたアンテナスイッチモジュールの製造方法であって、
前記スイッチ回路のシャント回路が有するコンデンサを誘電体積層体に配置するステップと、
前記スイッチ回路の残る要素を前記誘電体積層体の上に実装された半導体チップに配置するステップとを備えた、アンテナスイッチモジュールの製造方法である。

また、第２０の本発明は、前記半導体チップを、前記誘電体積層体の上面にフェイスダウン実装する、第１９の本発明のアンテナスイッチモジュールの製造方法である。

また、第２１の本発明は、前記誘電体積層体を、グランドと接続された第１の電極パターンが形成された第１の誘電体シートと、前記第１の電極パターンに対向して配置された第２の電極パターンが形成された第２の誘電体シートとを含む複数の誘電体シートを積層することにより製造し、
前記コンデンサを、前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンとの間に形成する、第１９または第２０の本発明のアンテナスイッチモジュールの製造方法である。

以上の説明から明らかなように、本発明は、静電サージなどの大電圧の信号が流れ込んだ場合にもコンデンサが破壊されず、かつ高周波特性が劣化しない、という効果を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０の斜視図である。

本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０は、複数の誘電体層を積層し一体焼成して得られる誘電体積層体３１と、その誘電体積層体３１の上面に実装された、スイッチ半導体チップ３２およびロジック半導体チップ３３から構成される。誘電体積層体３１の上面、下面および内部にはそれぞれ電極パターンが形成されている。なお、図１の誘電体積層体３１の上部の一点鎖線で示す部分は樹脂封じされる部分であり、図１では、この樹脂３４の部分を透視して見た図としている。

図２は、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０の、ＳＰ６Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ ６−Ｔｈｒｏｗ）アンテナスイッチのブロック構成図である。図２のＳＰ６Ｔアンテナスイッチは、２種類の送信信号および４種類の受信信号からアンテナ１１への経路を切り替える機能を有している。Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３の電圧の組み合わせにより、６つのスイッチの状態を切り替えるようになっている。例えば、ＳＰ６Ｔアンテナスイッチは、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）８５０およびＧＳＭ９００帯域の送信信号、ＧＳＭ８５０帯域の受信信号、ＧＳＭ９００帯域の受信信号、ＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）帯域およびＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ）帯域の送信信号、ＤＣＳ帯域の受信信号、ＰＣＳ帯域の受信信号の、６つの経路を切り替えることができる。図１で、アンテナスイッチモジュール３０は、スイッチ半導体チップ３２、ロジック半導体チップ３３、スイッチ半導体チップ３２とグランドとを接続するコンデンサを内蔵した誘電体積層体３１、および樹脂封じのための樹脂３４により構成されている。

ここで、誘電体積層体３１の製造方法の一例について説明する。ここではＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｇｄ−Ｏ系の誘電体材料を用いて誘電体積層体を作製する。まず、当該セラミック粉体に有機バインダおよび有機溶媒を混合して得られたスラリーを成型したグリーンシートに、メカニカルパンチングあるいはレーザ加工を用いて複数のビアホールを穿孔する。次に、各グリーンシートに形成される配線パターンを層間接続するためのビアホール内にＡｇ（あるいはＡｕやＣｕなどの低抵抗である導電体）を主成分とする導電性ペーストを充填するとともに、グリーンシート上にスクリーン印刷法などにより配線パターンを形成し、ストリップライン電極パターンおよびコンデンサ電極パターンを形成させる。

次に、上記のようにして得られた複数のグリーンシートを正確に位置合わせして、グリーンシートを順に積層し、所定の条件下において加温および加圧することによって、一体化された誘電体積層体が得られる。この誘電体積層体を乾燥した後、酸化雰囲気中の焼成炉にて４００〜５００℃で焼成してグリーンシート内の有機バインダをバーンアウトする。次に、導電体の主成分としてＡｕやＡｇの粉体を用いた場合は通常の空気中で、Ｃｕの粉体を用いた場合は不活性ガスあるいは還元性雰囲気中で、この誘電体積層体を約８５０〜９５０℃の温度範囲において焼成することにより、最終的な誘電体積層体３１が得られる。

次に、各誘電体層に形成される電極パターンについて説明する。

図３は、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの具体的な構成を示す分解斜視図である。誘電体積層体３１は、本発明の複数の誘電体シートの一例である、誘電体層Ｌ１〜Ｌ５の５つの誘電体層により形成されている。図３で、誘電体層Ｌ１〜Ｌ４は上面から見た図であり、誘電体層Ｌ５については上面と下面の図を示している。図３の誘電体層Ｌ５の下面の図の電極パターンは、上面から透視して見た位置を示している。

図４は、誘電体積層体３１を形成する１番上の電極層である誘電体層Ｌ１および上から２番目の電極層である誘電体層Ｌ２を示す分解斜視図である。

図４において、誘電体層Ｌ１の上面には、スイッチ半導体チップ３２およびロジック半導体チップ３３を搭載するためのダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１、およびワイヤーボンド用ランド電極パターンとビアランド電極を備えたストリップライン電極パターンＬｐ１〜Ｌｐ１７が形成されている。なお、ダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１およびストリップライン電極パターンＬｐ１〜Ｌｐ１７の形成は、前述したような導電性ペーストを印刷、パターニングすることにより行われる。

ストリップライン電極パターンＬｐ１〜Ｌｐ１７およびダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１には、ビアホール電極がそれぞれ穿孔されている。誘電体層Ｌ２の上面には、誘電体層Ｌ１の上面に形成されたダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１よりも広い面積を有する接地電極パターンＧｐ１が印刷により形成されている。接地電極パターンＧｐ１には、その電極面内に接地電極パターンＧｐ１とショートしないビアホール電極を穿孔するためのスペーサパターンＳｐ１〜Ｓｐ７が形成されている。また、誘電体層Ｌ１のダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１は複数のビアホール電極を介して、誘電体層Ｌ２の接地電極パターンＧｐ１と接続される。

図５は、誘電体積層体３１を形成する上から２番目の電極層である誘電体層Ｌ２、および上から３番目の電極層である誘電体層Ｌ３を示す分解斜視図である。

図５において、誘電体層Ｌ３の上面には、コンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ６、および誘電体層Ｌ１の上面に形成されたストリップライン電極パターンと後述する下面電極パターンＴ１とを接続するために必要な配線電極パターンＷｐ１〜Ｗｐ３が印刷により形成されている。コンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ６はビアホール電極により、それぞれ誘電体層Ｌ１の上面に形成されたストリップライン電極パターンＬｐ１、Ｌｐ３、Ｌｐ１０、Ｌｐ１２、Ｌｐ１４、Ｌｐ１６と接続される。

たとえば、ストリップライン電極パターンＬｐ１２とコンデンサ電極パターンＣｐ４の接続について、図４および図５を用いて説明する。ストリップライン電極パターンＬｐ１２は半径１２５μｍのビアランド電極パターンＶ１１を含み、コンデンサ電極パターンＣｐ４は半径１２５μｍのビアランド電極パターンＶ１２を含んでいる。そして、接地電極パターンＧｐ１に形成されたスペーサパターンＳｐ１には、ビア径１５０μｍのビアホール電極Ｖ１が穿孔されている。ビアランド電極パターンＶ１１が、ビアホール電極パターンＶ１を介してビアランド電極パターンＶ１２に接続されることにより、ストリップライン電極パターンＬｐ１２はコンデンサ電極パターンＣｐ４と接続される。

また、スペーサパターンＳｐ１は、ビアランド電極パターンを中心とした半径３００μｍの円状のスペーサパターンが連なった形状をしている。コンデンサ電極パターンＣｐ４は、スペーサパターンＳｐ１と投影的に重なる領域を除いて接地電極パターンＧｐ１と対向して配置されている。これにより、コンデンサ電極パターンＣｐ４と接地電極パターンＧｐ１とで、コンデンサＣ４が形成される。同様に、コンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ６と、対向する接地電極パターンＧｐ１とで、それぞれコンデンサＣ１〜Ｃ６が形成される。

ここで、誘電体層Ｌ２は、本発明の第１の誘電体シートの一例であり、誘電体層Ｌ２に形成される接地電極パターンＧｐ１は、本発明の第１の電極パターンの一例である。また、誘電体層Ｌ３は、本発明の第２の誘電体シートの一例であり、誘電体層Ｌ３に形成されるコンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ６は、本発明の第２の電極パターンの一例である。そして、コンデンサＣ１〜Ｃ６は、本発明の誘電体積層体に設けられたシャント回路の有するコンデンサの一例である。また、スペーサパターンＳｐ１〜Ｓｐ７は、本発明の、第１の電極パターンに形成された開口部の一例である。

図６は、誘電体積層体３１を形成する１番下の電極層である誘電体層Ｌ５、および上から４番目の電極層である誘電体層Ｌ４を示す分解斜視図である。誘電体層Ｌ５は、両面に電極パターンを有する電極層であり、誘電体層Ｌ５については上面と下面の図を示している。図６の誘電体層Ｌ５の下面の図の電極パターンは、上面から透視して見た位置を示している。

図６において、誘電体層Ｌ５の上面には、接地電極パターンＧｐ２が形成されており、誘電体層Ｌ５の下面には、誘電体積層体３１をメイン基板に表面実装するための複数の下面電極パターンで構成されるＴ１が印刷により形成されている。下面電極パターンＴ１は、複数の下面接地電極パターンＴＧ、ＲＦ信号下面電極パターンＴＲ、および制御信号下面電極パターンＴＳで構成されている。

誘電体層Ｌ４の上面には、誘電体層Ｌ１の上面に形成された電極パターンと、下面電極パターンＴ１とを接続するために必要な配線電極パターンが印刷により形成されている。接地電極パターンＧｐ２には、ビアホール電極が穿孔されており、ビアホール電極はそれぞれ下面接地電極パターンＴＧと接続される。また、接地電極パターンＧｐ２は、複数のビアホール電極を介して誘電体層Ｌ２の上面に形成された接地電極パターンＧｐ１と接続される。

ＲＦ信号下面電極パターンＴＲのそれぞれは、ビアホール電極および誘電体積層体３１を構成する各誘電体層に形成された配線電極パターンを介して、誘電体層Ｌ１の上面に形成されたストリップラインＬｐ２、Ｌｐ４、Ｌｐ９、Ｌｐ１１、Ｌｐ１３、Ｌｐ１５、Ｌｐ１７とそれぞれ接続される。そして、制御信号下面電極パターンＴＳのそれぞれは、ビアホール電極および誘電体積層体３１を構成する各誘電体層に形成された配線電極パターンを介して、誘電体層Ｌ１の上面に形成されたストリップライン電極パターンＬｐ５〜Ｌｐ８とそれぞれ接続される。

図７の一点鎖線で囲んだ部分の回路は、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０を構成する上で、最も基本となるスイッチ回路であるＳＰＳＴ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐｏｌｅ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｔｈｒｏｗ）スイッチ１０の等価回路である。図７を参照しながら、携帯電話機などの電子機器がアンテナから信号を受信する場合を例にして、その基本的なアンテナスイッチ回路の構成およびその動作について説明する。

ＳＰＳＴスイッチ回路は、ＳＰＳＴスイッチ１０と、ＳＰＳＴスイッチ１０の外部に接続された第２のＤＣカットコンデンサ１８と、第３のＤＣカットコンデンサ１９により構成される。そして、ＳＰＳＴスイッチ１０の第１の高周波信号入出力端子Ｐ１は、第２のＤＣカットコンデンサ１８を介してアンテナ１３と接続され、第２の高周波信号入出力端子Ｐ２は第３のＤＣカットコンデンサ１９を介して受信部２０と接続され、第３の高周波信号入出力端子Ｐ３はグランドと接続されている。

ＳＰＳＴスイッチ１０において、第１の高周波信号入出力端子Ｐ１は第１のＦＥＴ１５のドレイン端子と接続され、第１のＦＥＴ１５のソース端子は第２の高周波信号入出力端子Ｐ２と接続されている。また、第１のＦＥＴ１５のソース端子は第２のＦＥＴ１６のドレイン端子に接続され、第２のＦＥＴ１６のソース端子は第１のＤＣカットコンデンサ１７を介して第３の高周波信号入出力端子Ｐ３に接続されている。ここで、第２のＦＥＴ１６、第１のＤＣカットコンデンサ１７、およびこれらに接続される第２の高周波信号入出力端子Ｐ２、第３の高周波信号入出力端子Ｐ３、ゲート端子Ｇ１２は、ＳＰＳＴスイッチ１０のシャント回路を形成している。

以上のように構成されたＳＰＳＴスイッチ１０について、その動作を以下に説明する。

第１のＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ１１と第２のＦＥＴ１６のゲート端子Ｇ１２に、グランドに対して＋Ｖ_G［Ｖ］、０［Ｖ］のバイアス電圧をそれぞれ印加する。このとき、第１のＦＥＴ１５のソース端子におけるグランドに対する電位（以下、Ｖ_S1とする）と第２のＦＥＴ１６のドレイン端子におけるグランドに対する電位（以下、Ｖ_D2とする）は同じであるから、これらの端子における電位の関係は数１となる。ここで、Ｖ_G1及びＶ_G2はそれぞれ第１のＦＥＴ１５、第２のＦＥＴ１６のゲート端子におけるグランドに対する電位である。

（数１）
＋Ｖ_G＝Ｖ_G1＞Ｖ_S1＝Ｖ_D2＞Ｖ_G2＝０［Ｖ］
このようなバイアス条件において第１のＦＥＴ１５を見たとき、ゲート−ソース端子間においては順方向バイアスとなり、第２のＦＥＴ１６を見たとき、ドレイン−ゲート端子間においては逆方向バイアスとなる。第２の高周波信号入出力端子Ｐ２には第３のＤＣカットコンデンサ１９が接続されているため、これらの順方向電流と逆方向電流は同じであると考えられ、第１のＦＥＴ１５におけるゲート−ソース端子間の電位差Ｖ_G1−Ｖ_S1と第２のＦＥＴ１６におけるドレイン−ゲート端子間の電位差Ｖ_D2−Ｖ_G2の関係は数２となる。

（数２）
Ｖ_G1−Ｖ_S1≪Ｖ_D2−Ｖ_G2
また、第２のＦＥＴ１６においてドレイン−ゲート端子間は逆方向バイアスであるため、流れる電流は極めて微小である。従って、第１のＦＥＴ１５のソース端子の電位Ｖ_S1と第２のＦＥＴ１６のドレイン端子の電位Ｖ_D2は数３であることから、数４の関係となる。

（数３）
Ｖ_S1＝Ｖ_D2
（数４）
Ｖ_D2≒Ｖ_G
この結果、第１のＦＥＴ１５はＯＮ状態、第２のＦＥＴ１６はＯＦＦ状態になるため、アンテナ１３から入力した信号は受信部２０に出力される。

同様に、第１のＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ１１と第２のＦＥＴ１６のゲート端子Ｇ１２に、０［Ｖ］、＋Ｖ_G［Ｖ］のバイアス電圧をそれぞれ印加した場合、第１のＦＥＴ１５はＯＦＦ状態になり、第２のＦＥＴ１６はＯＮ状態となる。従って、アンテナ１３から入力した信号は第１のＦＥＴ１５においてその大部分が減衰し、かつわずかに通過する信号も第２のＦＥＴ１６を介してグランドに流れるため、アンテナ１３から受信部２０へは信号が流れない。

従って、上記のように、第１のＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ１１の電位Ｖ_G1及び第２のＦＥＴ１６のゲート端子Ｇ１２の電位Ｖ_G2を制御することによってＳＰＳＴスイッチ１０をアンテナスイッチとして機能させることができる。

ＳＰＳＴスイッチ１０における第１のＤＣカットコンデンサ１７は、静電サージなどの大電圧の信号が外部からアンテナ１３などを介して流れ込んだ場合、サージ吸収コンデンサとしての役割を果たし、ＳＰＳＴスイッチ１０を保護する。

上記のアンテナスイッチ回路の構成およびその動作の説明は、電子機器がアンテナから信号を受信する場合を例にして説明したが、アンテナから信号を送信する電子機器についても、アンテナスイッチ回路の構成およびその動作は同様である。アンテナから信号を送信する場合には、図７では、第２の高周波信号入出力端子Ｐ２が第３のＤＣカットコンデンサ１９を介して接続されるのが受信部２０ではなく送信部となる。また、送信部および受信部の両方から入出力を受ける、２重化した構成としてもよい。

本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０は、図８の一点鎖線で囲んだ部分であり、第１の高周波信号入出力端子Ｐ１を共通として６個のＳＰＳＴスイッチ１０を並列に接続した回路構成である。各ＳＰＳＴスイッチ１０の、図７のシャント回路を構成するＤＣカット用コンデンサ１７は、いずれも誘電体積層体３１内に形成されている。

そして、各ＳＰＳＴスイッチ１０の残る要素である、ＤＣカット用コンデンサ１７以外の第１のＦＥＴ１５、第２のＦＥＴ１６等の回路部分は、全てスイッチ半導体チップ３２およびロジック半導体チップ３３に設けられた構成になっている。また、第２の高周波信号入出力端子Ｐ２が第３のＤＣカットコンデンサ１９を経由したあとの端子Ｐ４は、それぞれ異なる受信部または送信部に接続される。

それぞれの経路について、ＳＰＳＴスイッチ１０の第１のＦＥＴ１５のゲート端子Ｇ１１および第２のＦＥＴ１６のゲート端子Ｇ１２に印加するバイアス電位を制御することによって、アンテナ１３と接続する受信部または送信部への経路を切り替え、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０をＳＰ６Ｔアンテナスイッチモジュールとして機能させることができる。

誘電体積層体３１内部に形成されたコンデンサＣ１〜Ｃ６は、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０のシャント回路を構成する第１のＤＣカットコンデンサ１７として機能する。

誘電体積層体３１の内部に形成されるコンデンサＣ１〜Ｃ６の誘電体膜厚は１２．５μｍ程度であり、従来のＧａＡｓ系の半導体材料を用いて作製された半導体チップ内部に形成されるコンデンサの誘電体膜厚０．３μｍ程度よりも厚い。従って、従来のアンテナスイッチモジュールと比較して静電サージ耐圧を２〜３倍以上に向上するという実験結果が得られている。このとき、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０における静電サージ耐圧は、従来のようなコンデンサの耐圧ではなく、ＦＥＴの耐圧により定まることになる。

一方、本実施の形態においては、ＳＰＳＴスイッチのＦＥＴと、コンデンサとの間は、ビアホール電極を用いて誘電体積層体の厚み方向を利用して電気的に接続した構成を有する。このような構成としたことにより、図７に示す配線Ｌｓ１は、従来のＭＩＭキャパシタを用いたものよりもわずかに長くなるが、ストリップライン電極パターンＬｐ１〜Ｌｐ１７以降の配線は、従来の誘電体積層体３１の上面に引き回した場合よりも十分短くとることができる。そのため、ＦＥＴとグランドとの間の寄生インダクタンス成分を抑え、インピーダンスの低減を実現でき、高周波特性を十分に維持させることができる。

また、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０では、面積が広い接地電極パターンＧｐ１が、誘電体積層体３１の上から２番目の電極層である誘電体層Ｌ２に形成されている。そして、第１のＤＣカットコンデンサ１７は、誘電体積層体３１内部に、その面積が広い接地電極パターンＧｐ１を含んで形成されている。

さらに、本実施の形態のＳＰＳＴスイッチのようなＳＰｎＴ（ｎ：任意の自然数）スイッチの場合は、シャント回路に用いるコンデンサの数もｎ個必要となるが、上記構成をとることにより、接地電極パターンＧｐ１およびＧｐ２の２枚のグランド電極でコンデンサを挟み込む構成をとることができ、電極面積を小さく取ることができる。すなわち、誘電体積層体３１において、第１の誘電体層Ｌ１は、強度を保つために膜厚が他の層より厚く設定されるため、グランド電極およびダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１等でとでコンデンサを形成するよりも、第１の誘電体層Ｌ１のグランド電極と第３の誘電体層Ｌ３のグランド電極との間にコンデンサ電極を形成した方が小面積化においては有利となる。

さらに、ダイスボンド電極はその周囲にワイヤーボンド電極を配置しなければならないため、第１の誘電体層Ｌ１のグランド電極より面積上の制限を受ける。

したがって、第１の誘電体層Ｌ１のグランド電極を用いてコンデンサを形成するようにしたほうが、大面積かつ多数のコンデンサを形成して、必要な容量を得ることが容易になる。

さらに、接地電極パターンＧｐ１は複数のビアホール電極により複数の下面接地電極パターンＴＧと接続されているので、ＦＥＴスイッチの第２のＦＥＴ１６とグランドとの間の寄生インダクタンス成分を抑えることができる。従って、スイッチ動作時のＦＥＴスイッチの第２のＦＥＴ１６とグランド間におけるインピーダンスの低減を実現でき、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０は高周波特性を向上させることができる。

また、接地電極パターンＧｐ１の内部に形成されるスペーサパターンＳｐ１〜Ｓｐ７に設けられたビアホール電極を介して、誘電体層Ｌ１上のストリップライン電極パターンと、誘電体層Ｌ３上のコンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ６等の電極パターンとが接続される。これにより、従来の、接地電極パターンの外側に設けられたビアホール電極を介して接続する場合に比べ、線路長を短くできるので、インピーダンスを低減できる。つまり、この構成からも、スイッチ動作時のＦＥＴスイッチの第２のＦＥＴ１６とグランド間におけるインピーダンスの低減の効果が得られ、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０は、さらに高周波特性を向上させることができる。

このように、本実施の形態１のアンテナスイッチモジュールは、静電サージなどの大電圧の信号が流れ込んだ場合にもコンデンサが破壊されず、さらにスイッチ動作時にシャント回路のＦＥＴにおけるグランド電位が高くなることを抑制できるので、高周波特性に優れたアンテナスイッチモジュールを提供することができる。

また、スイッチ半導体チップ３２およびロジック半導体チップ３３が誘電体積層体の上面にダイスボンド実装され、かつダイスボンド用ランド電極パターンＤｐ１より広い接地電極パターンＧｐ１を有することにより、スイッチ半導体チップ３２およびロジック半導体チップ３３のグランド電位が安定する。従って、スイッチ動作の安定したアンテナスイッチモジュールを提供することができる。

また、図１９の、第１のＤＣカットコンデンサ１７を半導体チップ４６の内部に含む従来のＦＥＴスイッチでは、第１のＤＣカットコンデンサ１７として機能するＭＩＭキャパシタの大きさは１００μｍ角程度である。本実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０を使用する場合、従来の半導体チップ内からＭＩＭキャパシタを取り除くことができ、半導体チップサイズの縮小が可能となる。従来、ＭＩＭキャパシタが配置されていたスイッチ半導体チップはＧａＡｓなどの高価な半導体を用いていることから、チップサイズを小さくすることで１ウェハから作製できる半導体チップの数を増やすことができるので、半導体チップの低コスト化を可能にする。

なお、本実施の形態１では誘電体積層体の材料としてＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｇｄ−Ｏ系の誘電体材料を用いることとしたが、より大きな誘電率を有する他の誘電体材料を用いても同様の効果が得られる。この場合、誘電体積層体内部に配置されるコンデンサが占める面積を縮小することができるため、アンテナスイッチモジュールの小型化が実現できる。

また、第１のＦＥＴ１５および第２のＦＥＴ１６におけるドレイン端子とソース端子を、本実施の形態１とは逆に接続した場合においても、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態１では、誘電体積層体３１は誘電体層Ｌ１〜Ｌ５の５層から形成されることとしたが、誘電体積層体を形成する誘電体層の数に制限は無く、５層より少なくてもよいし、また５層より多くてもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態２のアンテナスイッチモジュールについて、図面を参照しつつ説明を行う。

図９は本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０の斜視図であり、部分的に断面図も示している。本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０は、実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０と同様にして作製されている。誘電体積層体５１は、実施の形態１の誘電体積層体３１と同様に、本発明の誘電体シートとしての、複数の誘電体層により構成されている。

誘電体積層体５１は、接地電極パターンＧｐ５およびコンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６の下方に、印刷により形成された内部電極パターン３５とビアホール電極３６とから形成される高周波フィルタ３７を有している。ここでいう高周波フィルタ３７は、たとえば、アンテナスイッチと送信部との間に接続される低域通過型フィルタである。接地電極パターンＧｐ５およびコンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６により、ＦＥＴスイッチ回路のシャントに接続されるコンデンサＣ１１〜Ｃ１６を実現している。

そして、誘電体積層体５１の上面には、ＦＥＴスイッチの機能を有する、スイッチ半導体チップ５２およびロジック半導体チップ５３がフェイスダウン実装されている。このとき、スイッチ半導体チップ５２およびロジック半導体チップ５３と、誘電体積層体５１との電気的接続は、誘電体積層体５１の上面から投影的に見て、各半導体チップの面内にて、バンプを用いたフリップチップ実装が行われている。

図１０は、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０を構成する誘電体積層体５１の、図１１に示す上から２番目の誘電体層Ｌ１０２および上から３番目の誘電体層Ｌ１０３の電極パターンのみを示した上面透視図である。図１０の斜線部分が誘電体層Ｌ１０２に形成されている電極パターンを、塗りつぶし部分が誘電体層Ｌ１０３に形成されている電極パターンを示している。また、誘電体層Ｌ１０３よりも下の誘電体層の組み合わせで高周波フィルタ３７が形成されるが、その高周波フィルタ３７を形成する電極パターンが配置される範囲を高周波フィルタ領域５５として、点線で囲んで示している。

誘電体層Ｌ１０２の接地電極パターンＧｐ５が印刷によって形成されている。そして、誘電体層Ｌ１０３より下の誘電体層の電極パターンの組み合わせにより形成されているインダクタ電極、コンデンサ電極、ストリップライン電極等の電極パターンが高周波フィルタ３７を構成する。その高周波フィルタを構成する電極パターンが形成される高周波フィルタ領域５５を覆うように、接地電極パターンＧｐ５の領域は十分に広い。

図１１は、誘電体積層体５１を形成する複数の誘電体層のうちの最上層からの３つの層である、誘電体層Ｌ１０１〜Ｌ１０３を示す分解斜視図である。誘電体積層体５１は、これらの３つの誘電体層と、Ｌ１０３よりも下の複数の誘電体層から形成される。

誘電体層Ｌ１０２に形成された接地電極パターンＧｐ５の電極面内には、接地電極パターンＧｐ５とショートしないビアホール電極を穿孔するためのスペーサパターンが形成されている。誘電体層Ｌ１０１の上面には、スイッチ半導体チップ５２およびロジック半導体チップ５３を実装する電極パターンと、ビアランド電極を備えたストリップライン電極パターンが形成されている。

これらのストリップライン電極パターンは、誘電体層Ｌ１０３に形成されるコンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６、および誘電体層Ｌ１０３以下の誘電体層に配置される高周波フィルタ３７などを形成する内部電極パターン３５、あるいは誘電体積層体５１の下面に形成される下面電極パターンと接続される。また、誘電体層Ｌ１０１に形成されたストリップライン電極パターンと誘電体積層体１０２より下層に形成される電極パターンとを接続するビアホール電極が、誘電体層Ｌ１０２の接地電極パターンＧｐ５の電極面内に形成されたスペーサパターンに穿孔されている。

たとえば、ストリップライン電極パターンＬｐ２０とコンデンサ電極パターンＣｐ１１の接続について、図１１を用いて説明する。ストリップライン電極パターンＬｐ２０は半径１２５μｍのビアランド電極パターンＶ２１を含み、コンデンサ電極パターンＣｐ１１は半径１２５μｍのビアランド電極パターンＶ２２を含んでいる。そして、接地電極パターンＧｐ５に形成されたスペーサパターンＳｐ１０には、ビア径１５０μｍのビアホール電極パターンＶ２が穿孔されている。ビアランド電極パターンＶ２１が、ビアホール電極パターンＶ２を介してビアランド電極パターンＶ２２に接続されることにより、ストリップライン電極パターンＬｐ２０はコンデンサ電極パターンＣｐ１１と接続される。

また、スペーサパターンＳｐ１０は、ビアランド電極パターンを中心とした半径３００μｍの円状のスペーサパターンが連なった形状をしている。コンデンサ電極パターンＣｐ１１は、スペーサパターンＳｐ１０と投影的に重なる領域を除いて接地電極パターンＧｐ５と対向して配置されている。これにより、コンデンサ電極パターンＣｐ１１と接地電極パターンＧｐ５とで、コンデンサＣ１１が形成される。同様に、コンデンサ電極パターンＣｐ１２〜Ｃｐ１６と、対向する接地電極パターンＧｐ５とで、それぞれコンデンサＣ１２〜Ｃ１６が形成される。

図１２の一点鎖線で囲んだ部分の回路は、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュールを構成する上で、最も基本となるスイッチ回路であるＳＰＳＴスイッチ２２の等価回路である。図１２を参照しながら、携帯電話機などの電子機器に利用される、アンテナから信号を受信する基本的なアンテナスイッチ回路の構成について説明する。

ＳＰＳＴスイッチ回路は、ＳＰＳＴスイッチ２２と、ＳＰＳＴスイッチ２２の外部に接続された第２のＤＣカットコンデンサ４８と、第３のＤＣカットコンデンサ４９により構成される。そして、ＳＰＳＴスイッチ２２の第１の高周波信号入出力端子Ｐ１１は、第２のＤＣカットコンデンサ４８を介してアンテナ２３と接続され、第２の高周波信号入出力端子Ｐ１２は第３のＤＣカットコンデンサ４９を介して受信部２１と接続され、第３の高周波信号入出力端子Ｐ１３はグランドと接続されている。ＳＰＳＴスイッチ２２は、４段に並列接続されたＦＥＴ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄからなる第１のＦＥＴ群２４と、同様に４段に並列接続されたＦＥＴ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄからなる第２のＦＥＴ群２５と、第１のＤＣカットコンデンサ４７から構成される。

第１の高周波信号入出力端子Ｐ１１は第１のＦＥＴ群２４の１段目のＦＥＴ２４ａのドレイン端子と接続され、第１のＦＥＴ群の１段目のＦＥＴ２４ａのソース端子は第１のＦＥＴ群２４の第２段目のＦＥＴ２４ｂのドレイン端子と接続され、第１のＦＥＴ群２４の第２段目のＦＥＴ２４ｂのソース端子は第１のＦＥＴ群２４の第３段目のＦＥＴ２４ｃのドレイン端子と接続され、第１のＦＥＴ群２４の第３段目のＦＥＴ２４ｃのソース端子は第１のＦＥＴ群２４の第４段目のＦＥＴ２４ｄのドレイン端子と接続され、第１のＦＥＴ群２４の第４段目のＦＥＴ２４ｄのソース端子は第２の高周波信号入出力端子Ｐ１２と接続される。また、第１のＦＥＴ群２４の第４段目のＦＥＴ２４ｄのソース端子には第２のＦＥＴ群２５の第１段目のＦＥＴ２５ａのドレイン端子が接続される。第２のＦＥＴ群２５は第１のＦＥＴ群２４と同様に並列接続され、第２のＦＥＴ群２５の第４段目のＦＥＴ２５ｄのソース端子は、第１のＤＣカットコンデンサ４７を介して第３の高周波信号入出力端子Ｐ１３に接続されている。

以上のように構成されたＳＰＳＴスイッチ２２について、その動作を以下に説明する。

第１のＦＥＴ群２４を形成するＦＥＴ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄのゲート端子同士は接続されており、同様に第２のＦＥＴ群２５を形成するＦＥＴ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのゲート端子同士も接続されている。つまり、第１のＦＥＴ群２４を形成するＦＥＴ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄのゲート端子には全て同じバイアス電圧が印加され、同様に第２のＦＥＴ２５群を形成するＦＥＴ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのゲート端子にも全て同じバイアス電位が印加されることになる。従って、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの動作は、図７で示す実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの第１のＦＥＴ１５および第２のＦＥＴ１６を、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの第１のＦＥＴ群２４および第２のＦＥＴ群２５にそれぞれ置き換えたものと考えることができる。

第１のＦＥＴ群２４のゲート端子Ｇ２１と第２のＦＥＴ群２５のゲート端子Ｇ２２に、グランドに対して、＋Ｖ_G［Ｖ］、０［Ｖ］のバイアス電圧をそれぞれ印加した場合、第１のＦＥＴ群２４はＯＮ状態になり、第２のＦＥＴ群２５はＯＦＦ状態となる。従って、アンテナ２３から入力された信号は受信部２１に出力されることになる。

逆に、第１のＦＥＴ群２４のゲート端子Ｇ２１と第２のＦＥＴ群２５のゲート端子Ｇ２２に、０［Ｖ］、＋Ｖ_G［Ｖ］のバイアス電圧をそれぞれ印加した場合、第１のＦＥＴ群２４はＯＦＦ状態になり、第２のＦＥＴ群はＯＮ状態となる。従って、アンテナ２３から入力した信号は、第１のＦＥＴ群２４においてその大部分が減衰し、かつわずかに通過する信号も第２のＦＥＴ群２５を介してグランドへ流れるため、アンテナ２３から受信部２１へは信号が流れない。

第１のＤＣカットコンデンサ４７は、アンテナ２３を介して静電サージなどの大電圧の信号が外部から流れ込んだ場合、サージ吸収コンデンサとしての役割を果たし、ＳＰＳＴスイッチ２２を保護する。

上記のアンテナスイッチ回路の構成およびその動作の説明は、電子機器がアンテナから信号を受信する場合を例にして説明したが、アンテナから信号を送信する電子機器についても、アンテナスイッチ回路の構成およびその動作は同様である。アンテナから信号を送信する場合には、図１２では、第２の高周波信号入出力端子Ｐ１２が第３のＤＣカットコンデンサ４９を介して接続されるのが受信部２１ではなく送信部となる。

本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０は、図１２に示すＳＰＳＴスイッチ２２を第１の高周波信号入出力端子Ｐ１１を共通として並列に６個接続したアンテナスイッチモジュールであり、図１３の一点鎖線で囲んだ部分である。各ＦＥＴ群のゲート端子Ｇ２１、Ｇ２２に印加するバイアス電位を制御することによって、アンテナ２３と接続する受信部または送信部への経路を切り替え、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０をＳＰ６Ｔアンテナスイッチモジュールとして機能させることができる。

誘電体積層体５１の内部に形成されたコンデンサＣ１１〜Ｃ１６は、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０の第１のＤＣカットコンデンサ４７として機能する。実施の形態１のアンテナスイッチモジュール３０と同様に、誘電体積層体５１の内部に形成されたコンデンサＣ１１〜Ｃ１６を、第１のＤＣカットコンデンサ４７として用いることにより、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０も、従来のアンテナスイッチモジュールと比較して静電サージ耐圧を２〜３倍以上に向上させることができる。

図９に示すように、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０は、スイッチ半導体チップ５２およびロジック半導体チップ５３がフェイスダウン実装により誘電体積層体５１の上面に搭載されており、各半導体チップの面内にて、バンプを用いたフリップチップ実装により、第２のＦＥＴ群２５と、第１のＤＣカットコンデンサ４７を形成するコンデンサＣ１１〜Ｃ１６との間の距離、すなわち図７に示す配線Ｌｓ１を実施の形態１より更に短くとることができる。また図１１に示すように、誘電体積層体５１の上から２番目の電極層である誘電体層Ｌ１０２は、誘電体層Ｌ１０２の面積に対して十分に広い接地電極パターンＧｐ５を有している。そして、コンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６が、誘電体層Ｌ１０２の下層に形成され、かつ接地電極パターンＧｐ５の電極面内のスペーサパターンに穿孔されたビアホール電極を介してスイッチ半導体チップ５２のシャントのＦＥＴと接続されており、接地電極パターンＧｐ５との間に第１のＤＣカットコンデンサ４７を形成している。さらに、接地電極パターンＧｐ５が複数のビアホール電極を介して誘電体積層体５１の下面の電極パターンと接続されている。

従って、ＦＥＴスイッチにおける第２のＦＥＴ群２５とグランドとを接続する線路長において、寄生インダクタンス成分を抑制することができるため、スイッチ動作時のＦＥＴスイッチの第２のＦＥＴ群２５とグランド間におけるインピーダンスを低減し、高周波特性の向上を実現することができる。

このように、本実施の形態２のアンテナスイッチモジュール５０では、静電サージなどの大電圧の信号が流れ込んだ場合にもコンデンサが破壊されず、スイッチとして機能し、さらにスイッチ動作時にシャントのＦＥＴにおけるグランド電位が高くなることを抑制し、高周波特性に優れたアンテナスイッチモジュールを提供することができる。

また、図１０に示すように、誘電体層Ｌ１０３の上面に形成されるコンデンサ電極パターンＣｐ１２は、接地電極パターンＧｐ５に形成されるスペーサパターンを全て覆う配置になっており、ここに形成されるシャントのコンデンサＣ１２の容量値は誘電体積層体５１の作製時に生じる積層ずれの影響を全く受けず、所望の容量値を有するシャントのコンデンサを提供することができる。同様に、誘電体層Ｌ１０３の上面に形成される他のコンデンサ電極パターンについても、接地電極パターンＧｐ５に形成されるスペーサパターンを全て覆う配置にすることにより、所望の容量値を有するシャントのコンデンサを提供することができる。

さらに、積層ずれによりコンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６が接地電極パターンＧｐ５の覆う領域からはみ出さないように、図１０に示すようにコンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６は、接地電極パターンＧｐ５の面位置から５０μｍ程度内側に配置されている。

また、接地電極パターンＧｐ５により、スイッチ半導体チップ５２と高周波フィルタ３７が発生する電磁波をシールドすることができるため、スイッチ半導体チップ５２および高周波フィルタ３７から所望の高周波特性を得ることを可能にする。

また、コンデンサ電極パターンＣｐ１１〜Ｃｐ１６を挟んで、接地電極パターンＧｐ５よりも下層の誘電体層の組み合わせで高周波フィルタ３７が形成されることにより、接地電極パターンＧｐ５と高周波フィルタ３７、特にインダクタを実現するストリップライン電極パターンとの間に発生する浮遊容量を低減することができる。従って、高周波フィルタ３７においては高周波特性の向上を可能にする。

また、接地電極パターンＧｐ５の内部に形成されるスペーサパターンに設けられたビアホール電極を介して、誘電体層Ｌ１０１上のストリップライン電極パターンと、誘電体層Ｌ１０３以下の層の上電極パターンが接続されるため、誘電体層Ｌ１０１の上面のストリップライン電極の線路長を短くすることが可能である。誘電体層Ｌ１０１の上面のストリップライン電極の線路長を短くすれば、それに伴ってＦＥＴスイッチ回路のシャントのＦＥＴとグランドとの間のインピーダンスを低減することができるため、高周波特性をより向上させることができる。

なお、本実施の形態２では、誘電体積層体５１内に形成させる高周波フィルタ３７は低域通過型フィルタに限らず、高域通過型フィルタ等であっても同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態２では、ＦＥＴスイッチはシャントにＦＥＴを有し、そのＦＥＴとグランドとの間にコンデンサを有する回路構成であれば、ゲート端子に抵抗が接続されているなどのその他の回路構成に影響されることなく、同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態２では、１つのＦＥＴ群が４段に並列接続されたＦＥＴから構成されるＦＥＴスイッチであることとしたが、１つのＦＥＴ群を構成するＦＥＴは４段に限らず、ＦＥＴ群を構成するＦＥＴが何段であっても同様の特性が得られる。

また、第１のＦＥＴ群２４および第２のＦＥＴ群２５の各ＦＥＴにおけるドレイン端子とソース端子を、それぞれ本実施の形態２とは逆に接続した場合においても、同様の効果が得られる。

また、各実施の形態ともに、アンテナスイッチモジュールがＳＰ６Ｔスイッチの構成であることとしたが、他のＳＰＳＴ、ＳＰＤＴ、ＳＰ４Ｔ、ＳＰ７Ｔ等の構成であっても同様の効果が得られる。

また、本実施の形態２では、スイッチ半導体チップ５２およびロジック半導体チップ５３と、誘電体積層体５１との電気的接続は、誘電体積層体５１の上面から投影的に見て、各半導体チップの面内にて行うものとしたが、図１４に示すように、各半導体チップの面からはみ出しようなプリント配線パターン５６を設けて、このプリント配線パターンの両端部端部にバンプおよびビアホールを電気的に接続するようにしてもよい。この場合、図７に示す配線Ｌｓ１は図９に示す例よりも長くなるが、回路設計の自由度を高めることができる。また、必要に応じて、各半導体チップの面内で誘電体積層体５１と電気的接続するもの、面からはみ出して誘電体積層体５１との電気的接続するものとと混在させてもよい。

また、アンテナスイッチモジュールを構成するスイッチ半導体チップはＧａＡｓによる半導体チップに限らない。また、スイッチ半導体チップの動作を制御するロジック半導体チップはＳｉによる半導体チップに限らない。また、各実施の形態に示すような、複数の半導体チップの構成によるものではなく、単一半導体チップによるアンテナスイッチモジュールであっても、同様の効果が得られる。

なお、本発明のアンテナスイッチモジュールは、各実施の形態の動作説明の例でも説明したように、複数の受信部または送信部を備えた通信機器に利用できるものである。

ここで図１５に、本発明の通信機器の一例としての、シングルバンド携帯電話のＲＦブロック図を示す。図に示すように、シングルバンド携帯電話１４０は、アンテナ１４１と、アンテナを介して入出力する送信信号、受信信号を切り替えるアンテナスイッチ１４２と、送信側として、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１４３、ローパスフィルタ１４３に送信信号を供給するパワーアンプ（ＰＡ）１４４、パワーアンプ１４４に増幅される高周波信号を供給する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１４５と、受信側としてバンドバスフィルタ（ＢＰＦ）１４６を備え、送受信部で共有される、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１４７ａ、ミキサ１４７ｂ等を一体化したＲＦＩＣ１４７，およびベースバンド部（ＢＢ）１４８とを備えている。このうち、アンテナスイッチ１４２を上記各実施の形態のアンテナスイッチモジュールで実現することにより、小型化、高耐圧のアンテナスイッチを備えた携帯電話が得られる。また、アンテナスイッチモジュールの誘電体積層体内に、ＬＰＦ１４３や、ＢＰＦ１４６を設けた構成としてもよい。

さらに、図１６に示すように、アンテナスイッチモジュールに、ＬＰＦ１４３に加えてパワーアンプ１４４を一体化したＴｘモジュール１５０として、上記各実施の形態のアンテナスイッチモジュールを実現してもよい。このとき、パワーアンプ１４４は、図１７に示すように、誘電体積層体３１の、ロジック半導体チップ３３およびスイッチ半導体チップ３２が配置されたのと同一面上に実装し、図示しないが、ＬＰＦ１４３は誘電体積層体３１内に設けるようにする。

さらに、図１８に示すように、さらに受信側のＢＰＦ１４６，及び送信側の電圧制御発振器１４５も一体化したフロントエンドモジュール１７０として、上記各実施の形態のアンテナスイッチモジュールを実現してもよい。このとき、ＶＣＯ１４５はロジック半導体チップ３３、スイッチ半導体チップ３２およびＰＡ１４４が配置されたのと同一面上に実装し、ＢＰＦ１４６はＬＰＦ１４３と同様に、誘電体積層体３１内に設けるようにすればよい。さらに、これらＴｘモジュール１５０，フロントエンドモジュール１７０を搭載した携帯電話は、本発明の通信機器に含まれる。上記の説明においては、シングルバンド携帯電話を例としたが、マルチバンド型の携帯電話でもよい。なお、上記の説明において、Ｔｘモジュール１５０およびフロントエンドモジュール１７０は、本発明の一体型通信モジュールに相当する。

本発明にかかるアンテナスイッチモジュール、一体型通信モジュール、通信機器およびアンテナスイッチモジュールの製造方法は、静電サージなどの大電圧の信号が流れ込んだ場合にもコンデンサが破壊されず、かつ高周波特性が劣化しないという効果を有し、例えば、高周波、大電力信号用のアンテナスイッチモジュールおよびその応用品等として有用である。

本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの斜視図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールのブロック構成図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの分解斜視図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの誘電体層Ｌ１、Ｌ２を示す図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの誘電体層Ｌ２、Ｌ３を示す図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの誘電体層Ｌ４、Ｌ５を示す図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの基本となるＳＰＳＴスイッチの等価回路図 本発明の実施の形態１のアンテナスイッチモジュールの等価回路図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの斜視図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの上面透視図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの誘電体層Ｌ１０１〜Ｌ１０３を示す図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの基本となるＳＰＳＴスイッチの等価回路図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの等価回路図 本発明の実施の形態２のアンテナスイッチモジュールの他の構成例の斜視図 シングルバンド携帯電話のＲＦブロック図 本発明の実施の形態のＴｘモジュールを含むシングルバンド携帯電話のＲＦブロック図 本発明の実施の形態のＴｘモジュールの斜視図 本発明の実施の形態のフロントエンドモジュールを含むシングルバンド携帯電話のＲＦブロック図 従来のアンテナスイッチモジュールの斜視図

符号の説明

１０、２２ スイッチ回路
１３、２３ アンテナ
１５、１６、２４ａ〜２４ｄ、２５ａ〜２５ｄ ＦＥＴ
１７、１８、１９、４７、４８、４９ ＤＣカットコンデンサ
２０、２１ 受信部
２４、２５ ＦＥＴ群
３０、４０、５０ アンテナスイッチモジュール
３１、４５、５１ 誘電体積層体
３２、３３、４６、５２、５３ 半導体チップ
３４、４４ 樹脂
３５ 電極パターン
３６、Ｖ１、Ｖ２ ビアホール電極パターン
３７ 高周波フィルタ
Ｄｐ１ ダイスボンド用ランド電極パターン
Ｃｐ１〜Ｃｐ６、Ｃｐ１１〜Ｃｐ１６ コンデンサ電極パターン
Ｇｐ１、Ｇｐ２、Ｇｐ５ 接地電極パターン
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２ ゲート端子
Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１０１〜Ｌ１０３ 誘電体層
Ｌｐ１〜Ｌｐ１７、Ｌｐ２０ ストリップライン電極パターン
Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ１１〜Ｐ１３ 高周波信号入出力端子
Ｓｐ１〜Ｓｐ７、Ｓｐ１０ スペーサパターン
Ｔ１、ＴＧ、ＴＳ、ＴＲ 下面電極パターン

Claims (21)

1. アンテナと送信部および／または受信部との信号の送受信を切り替え、シャント回路を有するスイッチ回路を備えたアンテナスイッチモジュールにおいて、
   前記スイッチ回路のシャント回路が有するコンデンサは誘電体積層体に設けられ、前記スイッチ回路の残る要素は前記誘電体積層体の上に実装された半導体チップに設けられている、アンテナスイッチモジュール。
2. 前記半導体チップは、前記誘電体積層体の上面にフェイスダウン実装されている、請求項１に記載のアンテナスイッチモジュール。
3. 前記半導体チップと前記誘電体積層体との電気的接続は、前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、前記半導体チップの面内にてなされている、請求項２に記載のアンテナスイッチモジュール。
4. 前記半導体チップはワイヤーボンド実装されている、請求項１に記載のアンテナスイッチモジュール。
5. 前記誘電体積層体は、グランドと接続された第１の電極パターンが形成された第１の誘電体シートと、前記第１の電極パターンに対向して配置された第２の電極パターンが形成された第２の誘電体シートとを含む複数の誘電体シートを有し、
   前記コンデンサは、前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンとの間に形成されたものである、請求項２または４に記載のアンテナスイッチモジュール。
6. 前記誘電体積層体内において、前記第１の電極パターンは、前記第２の電極パターンよりも前記半導体チップ寄りに設けられている、請求項５に記載のアンテナスイッチモジュール。
7. 前記誘電体積層体内において、前記第２の電極パターンは、前記第１の電極パターンよりも前記半導体チップ寄りに設けられている、請求項５に記載のアンテナスイッチモジュール。
8. 前記第１の誘電体シートは、前記誘電体積層体の最上層以外に配置され、
   前記第１の電極パターンは、前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、少なくとも前記半導体チップの外形を全て包含する形状を有している、請求項２または４に記載のアンテナスイッチモジュール。
9. 前記誘電体積層体は、
   上面から投影的に見て、前記第１の電極パターンと重なる、前記第１の誘電体シートの上に配置された第３の誘電体シートに形成された、第３の電極パターンと、
   前記第１の誘電体シートの下に配置された第４の誘電体シートに形成された、第４の電極パターンとが、前記第１の電極パターンに形成された開口部を通じて、グランドとショートしないように接続される、請求項８に記載のアンテナスイッチモジュール。
10. 前記第３の電極パターンは、前記半導体チップの任意の端子と接続され、
    前記第４の電極パターンは、前記第２の電極パターンと同一である、請求項７に記載のアンテナスイッチモジュール。
11. 前記スイッチ回路は、第１の電界効果型トランジスタと第２の電界効果型トランジスタの、一または複数の対を有し、
    前記各対において、前記第１の電界効果型トランジスタのドレイン端子は前記第２の電界効果型トランジスタのソース端子に接続され、前記第２の電界効果型トランジスタのドレイン端子は前記コンデンサを介してグランドと接続されている、請求項１に記載のアンテナスイッチモジュール。
12. 前記スイッチ回路は、第１の電界効果型トランジスタと第２の電界効果型トランジスタの、一または複数の対を有し、
    前記各対において、前記第１の電界効果型トランジスタのソース端子は前記第２の電界効果型トランジスタのドレイン端子に接続され、前記第２の電界効果型トランジスタのソース端子は前記コンデンサを介してグランドと接続されている、請求項１に記載のアンテナスイッチモジュール。
13. 前記誘電体積層体を形成している前記複数の誘電体シートのうち、一部の誘電体シートの電極パターンの組み合わせが一または複数の高周波フィルタを形成している、請求項５に記載のアンテナスイッチモジュール。
14. 前記誘電体積層体の上面から投影的に見て、前記第１の電極パターンは、前記高周波フィルタを形成する前記一部の誘電体シートの電極パターンを全て包含する形状を有する、請求項１３に記載のアンテナスイッチモジュール。
15. 請求項１に記載のアンテナスイッチモジュールと、
    前記誘電体積層体内に設けられた、前記送信部のローパスフィルタと、
    前記誘電体積層体上に設けられた、前記ローパスフィルタに送信信号を供給するパワーアンプとを備えた、一体型通信モジュール。
16. 前記誘電体積層体内に設けられた、前記受信部のバンドパスフィルタと、
    前記誘電体積層体上に設けられた、前記送信側の、前記パワーアンプに送信信号を供給する電圧制御発振器とをさらに備えた、請求項１５に記載の一体型通信モジュール。
17. 請求項１に記載のアンテナスイッチモジュールと、
    前記アンテナスイッチモジュールと接続されたアンテナと、前記アンテナスイッチモジュールへ送信信号を供給する送信部と、受信部とを備えた、通信機器。
18. 請求項１５または１６に記載の一体型通信モジュールと、
    前記ローパスフィルタおよび／または前記バンドパスフィルタと接続されたアンテナとを備えた、通信機器。
19. アンテナと送信部または受信部との信号の送受信を切り替え、シャント回路を有するスイッチ回路を備えたアンテナスイッチモジュールの製造方法であって、
    前記スイッチ回路のシャント回路が有するコンデンサを誘電体積層体に配置するステップと、
    前記スイッチ回路の残る要素を前記誘電体積層体の上に実装された半導体チップに配置するステップとを備えた、アンテナスイッチモジュールの製造方法。
20. 前記半導体チップを、前記誘電体積層体の上面にフェイスダウン実装する、請求項１９に記載のアンテナスイッチモジュールの製造方法。
21. 前記誘電体積層体を、グランドと接続された第１の電極パターンが形成された第１の誘電体シートと、前記第１の電極パターンに対向して配置された第２の電極パターンが形成された第２の誘電体シートとを含む複数の誘電体シートを積層することにより製造し、
    前記コンデンサを、前記第１の電極パターンと前記第２の電極パターンとの間に形成する、請求項１９または２０に記載のアンテナスイッチモジュールの製造方法。

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