JP2006211144A - 高周波モジュール及び無線通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波スイッチの端子配置と、高周波モジュールの端子配置との位置関係を規定することにより、高アイソレーション化および低ロス化を実現する。
【解決手段】高周波スイッチ回路素子２４が誘電体多層基板２０の上面に搭載され、当該高周波スイッチ回路素子２４はその底面に、受信回路とつながる複数の受信信号端子を備え、前記誘電体多層基板２０の上面には、高周波スイッチ回路素子２４の受信信号端子および複数の外部接続用端子３５の双方と接続される電極パッド２２が設けられ、前記誘電体多層基板２０の電極パッド２２と外部接続用端子３５とを接続するために多層誘電体基板２０の上面や内部に形成された接続導体線２６、２６′などの接続配線が、前記多層基板２０の積層方向への透視において互いに交差しない。
【選択図】図７

Description

本発明は高周波モジュール及び無線通信機器に関し、特にマルチバンド用移動無線端末に好適な、高周波スイッチ回路素子、分波器などを一体構成した高周波モジュール、及びそれを搭載した携帯電話機などの無線通信機器に関するものである。

近年、携帯電話機の普及が進みつつあり、携帯電話機の機能、サービスの向上が図られている。このような携帯電話機では各送受信系の構成に必要な高周波回路をメイン基板に搭載する必要がある。
高周波回路の一般的構成では、アンテナから入力された受信信号とアンテナに給電する送信信号とを切り替える高周波スイッチが設けられている。

アンテナから入ってきた無線信号は、高周波スイッチに入力され、ここで受信信号が選択的に通過される。受信信号は、低雑音増幅器で増幅され、信号処理回路に供給される。
一方、送信信号は、所定の送信通過帯域内の送信信号を通過させる高周波フィルタを通ってノイズを落とされ、高周波電力増幅回路に伝送される。高周波電力増幅回路は、この送信信号を電力増幅して前記高周波スイッチに供給する。

一方、１台の携帯電話機内に、２つ以上の送受信系を搭載するマルチバンド方式を採用した携帯電話機が提案されている。マルチバンド方式の携帯電話機は、高周波分波器（以下単に「分波器」という）を用いて、地域性や使用目的等に合った送受信系を選択して送受信することができる利便性の高い機器として期待されているものである。
例えば、通信帯域の異なる複数の送受信系としてＧＳＭ／ＤＣＳの２方式を搭載したデュアルバンド方式の携帯電話機が利用されている。

マルチバンド方式の携帯電話機では、各送受信系の構成に必要な回路を小さなケース内に搭載する必要がある。それぞれ個別の専用部品を用いて回路を構成すれば、機器の大型化、高コスト化を招来することとなる。そこで、共通可能な回路部分は、可及的に共通化するようにして機器の小型化、低コスト化を有利に展開することが要請されている。
このような要請に対して、例えば、特許文献１，２には小型化を図るマルチバンド用高周波モジュールが開示されている。
特開平１１−２２５０８８号公報 特開２００１−２８５１１２号公報

このような高周波モジュールでは、高周波スイッチが多層基板の上面に搭載され、高周波スイッチと多層基板表面に形成されたワイヤボンディングパッドとがボンディングワイヤ等を介して接続され、ワイヤボンディングパッドが多層基板内部の接続配線を経由して多層基板下面の接続用端子と接続され、この接続用端子を通して外部と接続される構造をとっている。

また、高周波スイッチの実装には、バンプを介して多層基板表面の電極パッドに直接実装される、いわゆるフリップチップ実装のタイプもある。この場合、電極パッドは、多層基板内部の接続配線を経由して多層基板下面の接続用端子と接続される。
しかしながら、高周波スイッチの端子配置と高周波モジュールの接続用端子の配置は一般的には任意であり、配置の順番が相異なる。そのため、高周波スイッチの端子から前記接続用端子に至る経路中のいずれかの箇所で、複数の経路が交差、または、近接する可能性が生じる。

図１１に、従来の高周波モジュールの上面実装図（多層基板を積層方向の上面から見た図）を示す。多層基板２１０の上面にはダイパッド２５１が形成され、その上に高周波スイッチ２５２が搭載されている。また、多層基板２１０の上面には、ワイヤボンディングパッド２０１〜２０８が形成され、これらは多層基板２１０を上下に貫くビアホール導体を介して、多層基板下面に形成されたＬＧＡ端子などの外部接続用端子（図示せず）と電気的に接続されている。

この例においては、図示するように、高周波スイッチ２５２の上面に形成された各端子と、ボンディングパッド２０１〜２０８とを接続するために配線される各ボンディングワイヤ同士が、積層方向への透視図において一部で交差している。
また、図１２は、フリップチップ実装用の高周波モジュールの多層基板の平面図である。この多層基板３１０の上面には高周波スイッチ３５２をフリップチップ実装するための複数の電極パッド３２０が形成されており、この電極パッド３２０は、多層基板３１０内の内部配線３１２や表面配線３１３、上下に貫くビアホール導体３１４を介して、多層基板下面に形成されたＬＧＡ端子などの外部接続用端子３１６と電気的に接続されている。

この例においては、図示するように、電極パッド３２０と、外部接続用端子３１６とを接続するための内部配線３１２と表面配線３１３とが、積層方向への透視図において一部で交差している。
このように複数の経路が交差すると、両経路間のアイソレーションが劣化し、送受信系間のアイソレーション劣化、ロスの増大、ハーモニクスの劣化、等の不具合が生じる。

本発明は、高周波モジュールに搭載された高周波スイッチの端子配置および多層基板上面の電極パッドと、高周波モジュールの多層基板の下面の接続用端子の位置関係を規定することにより、高アイソレーション化を実現することのできる高周波モジュール及びそれを搭載した無線通信機器を提供することを目的とする。

本発明の高周波モジュールは、前記高周波スイッチを構成する高周波スイッチ回路素子がバンプを介して前記誘電体多層基板の上面に直接実装、搭載され、当該高周波スイッチ回路素子は、受信回路とつながる複数の受信信号端子を備え、前記誘電体多層基板の上面には、前記高周波スイッチ回路素子の受信信号端子と接続される複数の電極パッドを備え、且つ前記誘電体多層基板の下面には、前記電極パッドと接続される複数の接続用端子を備え、前記誘電体多層基板の上面の電極パッドと前記接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないように、前記誘電体多層基板の上面の電極パッドおよび前記接続用端子を配列したことを特徴とする。

このような高周波モジュールでは、高周波スイッチ回路素子から電極パッド、接続配線、接続用端子を経由して高周波モジュール外部の受信回路（例えば低雑音増幅器）に接続される２つ以上の経路間のアイソレーションが確保できるので、受信信号を低雑音かつ低損失の状態で受信回路に渡すことができる。
また、本発明の高周波モジュールは、前記高周波スイッチを構成する高周波スイッチ回路素子がバンプを介して前記誘電体多層基板の上面に直接実装、搭載され、当該高周波スイッチ回路素子は、切り替え状態を制御するための複数のバイアス印加用端子を備え、前記誘電体多層基板の上面には、前記高周波スイッチ回路素子のバイアス印加用端子と接続される複数の電極パッドを備え、且つ前記誘電体多層基板の下面には、前記電極パッドと接続される複数の接続用端子を備え、前記誘電体多層基板の上面の電極パッドと前記接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないように、前記誘電体多層基板の上面の電極パッドおよび前記接続用端子を配列したこと、を特徴とする。

この構成により、高周波スイッチのバイアス印加用端子から電極パッド、接続配線、接続用端子を経由して高周波モジュールの外部バイアス電源回路への接続用端子に至る２つ以上の経路間のアイソレーションが確保できるので、高周波スイッチの正確な動作が期待でき、送受信信号の品質を高めることができる。
また本発明は、上の２つの構成を組み合わせて、高周波スイッチ回路素子の受信信号端子及びバイアス印加用端子と接続される電極パッドと、前記誘電体多層基板の下面の接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないようにしてもよい。

また、接続配線の具体例として、前記電極パッドは、前記多層基板表面に形成された表面接続配線から、前記多層基板内部に形成されたビアホール導体を経由して前記外部接続端子と接続するか、または、前記電極パッドは、前記多層基板内部に形成されたビアホール導体、あるいはビアホール導体と内部接続配線を経由して前記外部接続端子と接続することができる。

以上の本発明の各構成は、通過帯域の異なる複数の送受信系を取り扱うマルチバンド対応の高周波モジュールにおいても有効である。送受信系の数が複数ある場合、高周波スイッチ回路素子は、複数の高周波スイッチにより構成されることが多い。この場合、高周波スイッチ回路素子の端子数は多くなり、端子配列はますます複雑になるので、経路の間のアイソレーションの確保が重要となるからである。

前記高周波スイッチ回路素子は、高周波半導体集積回路素子により構成されていてもよい。
また、本発明の無線通信機器は、前述した高周波モジュールを搭載することにより、小型化と通信性能を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、高周波モジュールＲＦＭ１０の構成例を示すブロック図である。高周波モジュールＲＦＭ１０は、ＧＳＭ８５０方式（８５０ＭＨｚ帯）、ＧＳＭ９００方式（９００ＭＨｚ帯）、ＤＣＳ方式（１８００ＭＨｚ帯）、ＰＣＳ方式（１９００ＭＨｚ帯）の４つの通過帯域の異なる送受信系を取り扱う。

高周波モジュールＲＦＭ１０は、１つの共通のアンテナ端子ＡＮＴと、そのアンテナ端子ＡＮＴに接続され、複数の送受信系をＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００とＤＣＳ／ＰＣＳとに分ける分波器ＤＩＰ１０と、各送受信系ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００とＤＣＳ／ＰＣＳとを、それぞれ送信系ＴＸと受信系ＲＸとに切替える高周波スイッチＳＷ１１０、ＳＷ１２０と、前記高周波スイッチの切替状態を制御するデコーダＤＥＣ１０と、高周波スイッチＳＷ１１０、ＳＷ１２０に接続されＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００、ＤＣＳ／ＰＣＳの各送信系の送信信号の高調波成分を減衰させる低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０とで構成されている。

前記高周波スイッチＳＷ１１０は、前記送受信系ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００の各送信系／受信系のうちアンテナ端子ＡＮＴに接続する系を切替えて選択する機能を持ち、前記高周波スイッチＳＷ１２０は、前記送受信系ＤＣＳ／ＰＣＳの各送信系／受信系のうちアンテナ端子ＡＮＴに接続する系を切替えて選択する機能を持つ。
図２は、図１に示す高周波モジュールＲＦＭ１０の詳細回路図である。高周波モジュールＲＦＭ１０のアンテナ端子ＡＮＴは、分波器ＤＩＰ１０を介して高周波スイッチＳＷ１１０、ＳＷ１２０に接続される。アンテナ端子ＡＮＴから受信されたＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００方式の受信信号は、分波器ＤＩＰ１０を経てＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の送受信系へ導かれ、ＤＣＳ／ＰＣＳ方式の受信信号は分波器ＤＩＰ１０を経てＤＣＳ／ＰＣＳ側の送受信系に導かれる。

高周波スイッチＳＷ１１０は、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００の送受信系において受信系ＲＸと送信系ＴＸとを切替えるものである。送受信の切替えには、例えば時分割方式が採用されている。高周波スイッチＳＷ１１０の送信系ＴＸ側には、高周波モジュールＲＦＭ１０の外部よりＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００＿ＴＸ端子を介して入力された送信信号の高調波成分を減衰する低域通過フィルタＬＰＦ３０が設けられている。

高周波スイッチＳＷ１２０は、ＤＣＳ／ＰＣＳの送受信系において受信系ＲＸと送信系ＴＸとを切替えるものである。送受信の切替えには、例えば時分割方式が採用されている。高周波スイッチＳＷ１２０の送信系ＴＸ側には、高周波モジュールＲＦＭ１０の外部よりＤＣＳ／ＰＣＳ＿ＴＸ端子を介して入力された送信信号の高調波成分を減衰する低域通過フィルタＬＰＦ４０が設けられている。

つぎに、前記各回路の詳細を説明する。
まず、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の回路について説明すると、分波器ＤＩＰ１０は、信号線に直列に挿入された分布定数線路ＳＬＡＧ１、並列コンデンサＣＡＧ１、低域通過フィルタＬＰＦ１０、高域通過フィルタＨＰＦ１０から構成されている。
低域通過フィルタＬＰＦ１０は、分布定数線路と、この分布定数線路に並列に配置されたコンデンサ、該分布定数線路とグランドとの間に形成されたコンデンサにより構成されている。この低域通過フィルタＬＰＦ１０は、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００＿ＴＸ端子を介して入力した送信信号の高調波成分を低減させるとともに、アンテナ端子からの受信信号の中から送受信系ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００の周波数帯の受信信号を選択する機能を有する。高域通過フィルタＨＰＦ１０は、ＡＮＴ端子に入力したＥＳＤなどのサージから高周波スイッチＳＷ１１０を保護する機能を有する。

高周波スイッチＳＷ１１０は、分波器ＤＩＰ１０、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００の送信系、ＧＳＭ８５０の受信系、ＧＳＭ９００の受信系に、それぞれ、Ａｎ１端子、Ｔｘ１端子、Ｒｘ１端子、Ｒｘ２端子を介して接続される。高周波スイッチＳＷ１１０の機能としては、送受信の切替えを行う機能と、送信時に送信信号が受信側に漏洩する信号を減衰させる機能を併せ持つ。高周波スイッチＳＷ１１０の状態は、デコーダＤＥＣ１０により制御されている。デコーダＤＥＣ１０には、バイアス端子Ｖｄｄ、Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３等を介して、モジュールの外部と接続されている。デコーダＤＥＣ１０は、バイアス端子Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３に印加される電圧に応じて高周波スイッチＳＷ１１０の切替を制御する。

低域通過フィルタＬＰＦ３０は、分布定数線路、この分布定数線路に並列に形成されたコンデンサ、前記分布定数線路の複数箇所とグランドとの間に備えられたコンデンサより構成される。この低域通過フィルタＬＰＦ３０によって、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００＿ＴＸ端子を介して入力する高調波不要信号を低減することができる。
つぎに、ＤＣＳ／ＰＣＳ側の回路について説明する。

分波器ＤＩＰ１０のＤＣＳ／ＰＣＳ側は、高域通過フィルタＨＰＦ２０で構成されている。高域通過フィルタＨＰＦ２０は、直列接続されたコンデンサ２個と、該コンデンサ間とグランドとの間に形成された分布定数線路により構成されている。この高域通過フィルタＨＰＦ２０は、送受信系ＤＣＳ／ＰＣＳの周波数帯の信号を選択して通過させる機能を有する。

高周波スイッチＳＷ１２０は、分波器ＤＩＰ１０、ＤＣＳ／ＰＣＳの送信系、ＤＣＳの受信系、ＰＣＳの受信系に、それぞれ、Ａｎ２端子、Ｔｘ２端子、Ｒｘ３端子、Ｒｘ４端子を介して接続される。高周波スイッチＳＷ１２０は、送受信の切替えを行う機能と、送信時に送信信号が受信側に漏洩する信号を減衰させる機能を併せ持つ。高周波スイッチＳＷ１２０は、デコーダＤＥＣ１０に接続されている。デコーダＤＥＣ１０は、そのバイアス端子Ｖｃ１、Ｖｃ２、Ｖｃ３に印加される電圧に応じて高周波スイッチＳＷ１２０を制御する機能を持つ。

低域通過フィルタＬＰＦ４０は分布定数線路、この分布定数線路に並列に形成されたコンデンサ、前記分布定数線路の複数箇所とグランドとの間に備えられたコンデンサより構成される。この低域通過フィルタＬＰＦ４０により、ＤＣＳ／ＰＣＳ＿ＴＸ端子を介して入力する高調波不要信号を低減することができる。
図３は、本発明の高周波モジュールＲＦＭ１０の基板構造を示すための一部切欠斜視図であり、図４は、その断面図である。

セラミックなどからなる同一寸法形状の誘電体層１１〜１７が積層されて、誘電体多層基板２０が構成されている。
また各誘電体層１１〜１７には、複数の層にわたって、回路を縦に接続するため必要なビアホール導体１８が縦方向に形成されている。
それぞれの誘電体層は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機系誘電体基板に対して、銅箔などの導体によって導体パターンを形成し、積層して熱硬化させたもの、又は、セラミック材料などの無機系誘電体層に種々の導体パターンを形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。

特に、セラミック材料を用いれば、セラミック誘電体の比誘電率は通常９から２５と、樹脂基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。
とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。また、ビアホール導体は、誘電体層に形成した貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして形成される。

この高周波モジュールＲＦＭ１０によれば、高周波スイッチＳＷ１１０、ＳＷ１２０、デコーダＤＥＣ１０を含む高周波スイッチＳＷ１００が、高周波半導体集積回路素子２４として実装されている。
この高周波半導体集積回路素子２４は、小型化、低ロス化を図るために、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）化合物を主成分とする基板上に回路パターンが形成されたものである。ＧａＡｓ Ｊ−ＦＥＴ構造を有する高周波モノリシック半導体集積回路素子で構成されている。

高周波モジュールＲＦＭ１０においては、前述した回路における分波器ＤＩＰ１０、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０を構成するコンデンサ、インダクタ等の一部が、チップ部品（集中定数素子）として該誘電体多層基板２０の上面に設けられるとともに、分波器ＤＩＰ１０、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０を構成するコンデンサ、インダクタ等の一部が、誘電体多層基板２０の上面または誘電体層１１〜１７内部に導体パターン２１として形成されている。

高周波半導体集積回路素子２４の下面には、信号端子または接地端子などの端子群２５が設けられており、この端子群２５は、フリップチップ法によって実装されている。具体的には、半田などのバンプ１９を介して誘電体多層基板２０の表面に形成された電極パッド２２に直接実装されている。
また、電極パッド２２のうち、アンテナに接続される端子や送信端子と接続する電極パッドは、誘電体多層基板２０の表面に形成された接続導体線２６や内部配線、ビアホール導体１８を経由して、分波器ＤＩＰ１０、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０などの基板内蔵素子２１を構成する導体パターンと接続されている。

なお、高周波スイッチＳＷ１１０、高周波スイッチＳＷ１２０、デコーダＤＥＣ１０は、すべてが高周波半導体集積回路素子２４のように１チップに集積されていることが望ましいが、デコーダＤＥＣ１０は高周波モジュールＲＦＭ１０の外部に別の電子部品として構成されていても良い。
なお、図４に示すように、この誘電体多層基板２０の上面に搭載された高周波半導体集積回路素子２４はエポキシ樹脂などの封止樹脂５５で封止される。

図５、図６に、本実施例の誘電体多層基板２０を積層方向から見た模式図を記載する。
図５は、誘電体多層基板２０の内層部分に内蔵された素子の配置、図６は、誘電体多層基板２０の上面に形成された半田を受ける電極パッド２２などの主要な導体パターンの配置をそれぞれ示す。
なお、誘電体多層基板２０の上面には、このほかに接続導体線２６や多くの端子類が形成されているが、この図６では省略している（詳しくは図７に示す）。

図５に示すように、誘電体多層基板２０における片側（上側）の内部領域には、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０が形成され、他方の片側（下側）の領域内部には、分波器ＤＩＰ１０が形成されている。
分波器ＤＩＰ１０は、ＳＬＡＧ１、ＣＡＧ１、ＬＰＦ１０、ＨＰＦ１０で構成されるＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の領域ＡとＨＰＦ２０で構成されるＤＣＳ／ＰＣＳ側の領域Ｂとの２つの部分よりなる。本実施例では、前記２つの領域Ａ，Ｂのうち、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の領域Ａは、前記高周波半導体集積回路２４の下側の領域（平面的にみて同一の領域）に形成され、ＤＣＳ／ＰＣＳ側の領域Ｂは、前記高周波半導体集積回路２４の下側の領域の左に形成されている。

２８，２９は、前述したに高周波半導体集積回路２４のグランド端子にバンプ１９を介して接続され、さらに誘電体層１１〜１７を縦方向に貫通する、ビアホール導体を示す。ビアホール導体２８、２９の下端は、誘電体多層基板２０の下面の接地用端子（後述）と接続されている。このビアホール導体２８、２９により高周波半導体集積回路２４を確実に接地するので、「高周波半導体集積回路の内部にアイソレーション改善用のキャパシタなどを形成している場合、そのキャパシタの接地側のグランドが弱くなり、アイソレーション特性が劣化または不安定になる」、という不具合を防止できる。

また、これらのビアホール導体２８、２９のうち、ビアホール導体２８は、前記分波器のＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の領域ＡとＤＣＳ／ＰＣＳ側の領域Ｂの間に形成されている。したがって、ビアホール導体２８は、分波器内部のＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の領域ＡとＤＣＳ／ＰＣＳ側の領域Ｂとの間の干渉を防止する役割を備える。そのため、誘電体多層基板２０の内部のパターン密度を向上することができ、高周波モジュールＲＦＭ１０の小型化を図ることができる。

また、２５は、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０の間を分割して、両フィルタの相互干渉を防ぐためのビアホール導体を示す。ビアホール導体２５は、誘電体多層基板２０下面に形成された接地用端子（後述）と接続されている。このビアホール導体２５により低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０間の電磁気的結合を低減することができ、高調波成分が電磁結合により他の回路へ漏れて適切なフィルタ回路を経由せずにアンテナ端子に放出されるのを防ぐことができる。

また、誘電体多層基板２０上面の実装状態を示す図６では、分波器ＤＩＰ１０が形成された領域のうち、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００側の領域Ａの上には高周波半導体集積回路素子２４がバンプ１９を介して取り付けられている。誘電体基板２０の表面には、高周波半導体集積回路２４がフリップチップ実装するための電極パッド２２が設けられており、この電極パッド２２の一部が、前述したビアホール導体２８，２９と接続されている。

そして誘電体多層基板２０上面の、低域通過フィルタＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０の間には、前記ビアホール導体２５に接続される干渉防止接地用パターン２７が形成されている。
図７に、本発明の高周波モジュールＲＦＭ１０の上面の詳細なパターン図を示す。また、図８は、バンプ１９を介して電極パッド２２にフリップチップ方式で実装される高周波半導体集積回路素子２４の裏面に形成された信号端子の配列図である。各信号端子は、小さな正方形で示され、各端子名"Ｖc2""Ｖdd"などが示されている。

誘電体多層基板２０の上面には、バンプ１９を受ける電極パッド２２（図４も参照）、接地用パターン２７が形成され、電極パッド２２の上には高周波半導体集積回路素子２４の各信号端子が電極パッド２２にフリップチップ実装される。また、誘電体多層基板２０の上面には、電極パッド２２と接続導体線２６を介して接続されるビアランド３０１〜３０８が形成されている。これらビアランド３０１〜３０８は、ビアホール導体１８を介して、誘電体多層基板２０の下面に設けられた外部接続端子３５と電気的に接続されている。

具体的には、ビアランド３０１は、基板下面のＧＳＭ８５０＿ＲＸ端子にビアホール導体を介して電気的に接続され、一方、ＧＳＭ８５０＿ＲＸの電極パッドと基板上面の接続導体線２６を介して接続されるビアランドである。３０２は、ＧＳＭ９００＿ＲＸ端子にビアホール導体を介して電気的に接続され、一方、ＧＳＭ９００＿ＲＸの電極パッドと基板上面の接続導体線２６を介して接続されるビアランドである。３０３は、ＤＣＳ＿ＲＸ端子にビアホール導体を介して電気的に接続され、一方、ＤＣＳ＿ＲＸの電極パッドと基板上面の接続導体線２６を介して接続されるビアランドである。３０４は、ＰＣＳ＿ＲＸ端子にビアホール導体を介して電気的に接続され、一方、ＰＣＳ＿ＲＸの電極パッドと基板上面の接続導体線２６を介して接続されるビアランドである。

ビアランド３０５は、ビアホール導体を介して端子３５（Ｖｃ１）に電気的に接続され、ビアランド３０６は、ビアホール導体を介して端子３５（Ｖｃ２）に電気的に接続され、ビアランド３０７は、ビアホール導体を介して端子３５（Ｖｃ３）に電気的に接続され、ビアランド３０８は、ビアホール導体を介して端子３５（Ｖｄｄ）に電気的に接続される。また、各ビアランド３０５〜３０８は、誘電体多層基板２０の表面に形成された接続導体線２６を介して各バイアス端子用の電極パッド２２と接続されている。

これらの多層基板下面に設けられた端子３５は、本高周波モジュールＲＦＭ１０を外部と接続するため設けられたもので、図７において、破線の四角形で示されている。"Ｖc2""Ｖdd"などといった端子名は、図２の回路に示されたものに対応している。
図９に、本実施例の高周波モジュールＲＦＭ１０の誘電体多層基板２０の下面図、即ち誘電体層１７の裏面図を示す。誘電体多層基板２０の下面周辺部には、外部接続端子として、信号用端子、バイアス用端子等の端子３５、及び接地用端子３６が形成されている。

また、誘電体多層基板２０の下面中央部には、少なくとも１つ以上（図では４つ）のＬＧＡ構造の接地用パターン３７が形成されており、これが前記誘電体多層基板２０の下面周辺部に形成された接地用端子３６と接続されている。
なお変形例として、多層基板の下面中央部に形成されたＬＧＡ構造の接地用パターン３７は、下面周辺部に形成された外部との接続のための信号用端子パターンおよびバイアス用端子パターン３５と電気的に接しないような１つの大きなパターンとして形成しても良い。このように接地用パターン３７を大きく形成した場合、この誘電体多層基板２０を実装するプリント配線基板との接続のための接地用パターン３７への半田印刷が不均一となり、プリント配線基板との接続に不良が発生する場合がある。このために、下面中央部に形成された接地用パターン３７上には、少なくとも１つ以上の接地用パターン３７が露出するようにオーバーコートガラス４１を塗布して形成している。図９の右上から左下への斜線を引いた部分がオーバーコートガラス４１塗布領域である。

本発明の実施の形態の特徴的なことは、高周波モジュールＲＦＭ１０において、高周波半導体集積回路素子２４の裏面に形成された信号端子の端子配置と、言い換えれば、信号端子と接続される電極パッド２２の配置と、誘電体多層基板２０の下面に設けられた外部接続用端子の配置の順番を一致させていることにより、誘電体多層基板２０の積層方向への透視図である図７において、前記接続導体線２６が互いに交差することがないことである。

したがって、近接する受信系ＧＳＭ８５０ＲＸ／ＧＳＭ９００ＲＸ／ＤＣＳＲＸ／ＰＣＳＲＸどうしの経路間において、アイソレーション特性が劣化する不具合を最大限抑制することが可能となる。換言すれば、アイソレーション特性に有利な分、素子密度を向上させることが可能となり、高周波モジュールＲＦＭ１０全体の小型化が可能となる。
また、上記の実施の形態においては、電極パッド２２と、誘電体多層基板２０の下面の外部接続端子３５とは、誘電体多層基板２０の表面に形成された接続導体線２６を介してビアランド３０１〜３０８と接続され、さらに前述した通り、ビアランド３０１〜３０８はそれぞれビアホール導体を経由して接続されている。

本発明は、かかる接続配線に限られることなく、例えば、図１０に示すように、電極パッド２２の直下にてビアホール導体１８に接続し、その後、誘電体多層基板２０内部に設けられた内部接続導体線２６′、さらにはビアホール導体１８を経由して外部接続端子３５と接続することも可能である。かかる構成においても、誘電体多層基板２０の積層方向への透視図である図１０において、前記内部接続導体線２６′が互いに交差することがないように内部接続導体線２６′を引き回すことが必要である。

また、接続配線としては、図７に示した表面の接続導体線２６のみ、図１０の内部の接続導体線２６′のみで形成する以外に、表面の接続導体線２６、内部の接続導体線２６′を組み合わせて接続配線を構成することもできる。その場合においても、表面の接続導体線２６や内部の接続導体線２６′が互いに交差しないようにそれぞれ引き回すことが重要である。

上記のように、内部の接続導体線２６′を用いる場合には、誘電体多層基板２０の表面が有効に利用でき、基板表面には他の電子部品などを搭載する領域として用いることができるために、小型化に有利である。
また、高周波モジュールＲＦＭ１０の小型化と高効率化のためには、本実施例では示していない回路または素子を、前記誘電体多層基板２０の内蔵素子または表面実装部品としてモジュール化してもよい。例えば、送信系として電力増幅回路、その整合回路、方向性結合器、自動電力制御回路、ＶＣＯ等を取りこんでモジュール化してもよいし、受信系として表面波フィルタなどの帯域通過フィルタ、ローノイズアンプ等を取りこんでモジュール化してもよい。

また、前記の例では、高周波スイッチＳＷ１００は、高周波半導体集積回路素子２４として形成されるものであったが、この高周波スイッチＳＷ１００は、高周波部品として、高周波半導体集積回路素子２４以外に、ＭＥＭＳ等のプロセス技術を用いて形成された機械的高周波スイッチを採用してもよい。多層基板の上面に実装する部品であることに関しては前記高周波モノリシック半導体集積回路素子と同等であるため、本発明の高周波モジュールＲＦＭ１０の特徴は損なわれない。特に、送信系とアンテナ端子間または送信系と受信系間に大きなアイソレーションが要求される場合は、機械的高周波スイッチを採用する方が望ましい。

また、この高周波モジュールを、メインボード基板の表面に搭載して携帯電話機などの無線通信機器に実装することにより、安価、小型で高性能の無線通信機器を実現することができる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、前記実施例における誘電体多層基板２０を７層の誘電体層からなる積層基板の例で説明したが、誘電体層の層数はこれに限定されない。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。

図１１に示した従来の、接続ラインが交差した高周波モジュールと、図７の本実施例の、接続ラインが平行に配線された高周波モジュールＲＦＭ１０との、ＤＣＳ／ＰＣＳ受信特性におけるインサーションロス、リターンロス、アイソレーションを、高周波電磁界／回路解析ソフトウェアを使って求めてみた。
入力端子、出力端子、その他の端子をそれぞれ、ポート１、ポート２、ポート３とした場合のインサーションロス、リターンロス、アイソレーションをそれぞれ算出した。インサーションロス、リターンロス、アイソレーションはそれぞれ、Ｓパラメータの絶対値、｜Ｓ２１｜、｜Ｓ１１｜、｜Ｓ３１｜に相当するものである。

表１に、本実施例の高周波モジュールＲＦＭ１０の数値結果を示し、表２に、比較例の高周波モジュールの数値結果を示す。
ここで、表１、表２における語彙の説明を行う。ＴＸ１、ＴＸ２は、それぞれ、ＧＳＭ８５０／９００−ＴＸ、ＤＣＳ／ＰＣＳ−ＴＸ端子を示す。ＲＸ１，ＲＸ２，ＲＸ３，ＲＸ４は、それぞれ、ＧＳＭ８５０−ＲＸ、ＧＳＭ９００−ＲＸ、ＤＣＳ−ＲＸ、ＰＣＳ−ＲＸ端子を示す。

上下の数字は、定義欄、インサーションロス欄、リターンロス・アイソレーション欄において、上同士、下同士で対応している。
また、リターンロス・アイソレーション欄の右の「ＩＬ換算」の欄に掲載された数値は、左欄の値をｘとして、−１０log[１−10^(-x/10)]として計算を行った数値である。「＾」はべき乗を意味する。すなわち、ＩＬ換算の数値は、アイソレーションが劣化したことによる本来の経路の挿入損失の増加分を意味する。

次に、表１、表２の数値について考察を行う。
比較例の高周波モジュール（表２）においては、ＡＮＴ端子とＲＸ３端子の間の経路がオンとなるモードにおけるＡＮＴ端子とＲＸ４端子の間のアイソレーション、ＡＮＴ端子とＲＸ４端子の間の経路がオンとなるモードにおけるＡＮＴ端子とＲＸ３端子の間のアイソ―レーションが、それぞれ、１４．２０ｄＢ、１４．７０ｄＢであり、ＩＬ換算値で０．１７ｄＢ、０．１５ｄＢとなっている。すなわち挿入損失の劣化に大きく寄与している。

一方、本実施例の高周波モジュールＲＦＭ１０（表１）においては、高周波スイッチの端子配置の変更を行って、ＲＸ３の経路とＲＸ４の経路間の干渉を最小限に抑えている。これに伴って、ＡＮＴ端子とＲＸ３端子の経路がオンとなるモードにおけるＡＮＴ端子とＲＸ４端子の間のアイソレーション、ＡＮＴ端子とＲＸ４端子の経路がオンとなるモードにおけるＡＮＴ端子とＲＸ３端子の間のアイソ―レーションは、それぞれ、１９．４０ｄＢ、１９．５０ｄＢまで改善され、ＩＬ換算値で０．０５ｄＢ、０．０５ｄＢとなっている。すなわち、本実施例では比較例に対して、前記２経路のロスにおいて、ＩＬ換算値で０．１２ｄＢ、０．１０ｄＢの改善効果が得られている。

本発明の高周波モジュールＲＦＭ１０のブロック図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の詳細な回路図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の構造の一例を示す一部切欠斜視図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の断面図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の多層基板の内部の回路配置を説明するための模式図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の多層基板の上面（表層）の回路配置を説明するための模式図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の多層基板の上面の実装状態を説明するための平面図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の多層基板の上面にフリップチップ実装された高周波半導体集積回路素子２４内の端子配置を示す模式図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の一例の多層基板の下面の端子配置を説明する図である。 高周波モジュールＲＦＭ１０の他の例の多層基板上面の実装状態を説明するための平面図である。 従来の高周波モジュールの上面実装図である。 従来の他の高周波モジュールの上面実装図である。

符号の説明

ＤＩＰ１０ 分波器
ＤＥＣ１０ デコーダ
ＨＰＦ１０、ＨＰＦ２０ 高域通過フィルタ
ＬＰＦ１０、ＬＰＦ３０、ＬＰＦ４０ 低域通過フィルタ
ＳＷ１００、ＳＷ１１０，ＳＷ１２０ 高周波スイッチ
１１〜１７ 誘電帯層
１８ ビアホール導体
１９ バンプ
２０ 多層基板
２１ ストリップラインやキャパシタ等の基板内蔵回路素子
２２ 電極パッド
２３ 接続線
２４ 高周波半導体集積回路素子
２７ 干渉防止接地用パターン
２８、２９ ダイパッドの接地用兼干渉防止用接地ビア導体
３５ 信号用端子パターン（外部接続用端子）
３６、３７ 接地用端子パターン
２６ 接続導体線
２６′内部接続導体線
２２ 電極パッド
１９ 半田バンプ
２５ 高周波半導体集積回路の下面の端子
３０１〜３０８ ビアランド
２１０ 多層基板
２５１ ダイパッド
２５２ 高周波半導体集積回路素子
２０１〜２０８ ワイヤボンディングパッド
３１０ 多層基板
３１２ 内部接続導体線
３１３ 接続導体線
３１４ ビアランド
３１６ 信号用端子パターン
３２０ 電極パッド
３５２ 高周波半導体集積回路素子

Claims (8)

1. アンテナ端子に直接又は分波器を通して接続され、送信系と受信系とを切り替える高周波スイッチを誘電体多層基板に実装してなる高周波モジュールにおいて、
   前記高周波スイッチを構成する高周波スイッチ回路素子がバンプを介して前記誘電体多層基板の上面に直接実装、搭載され、
   当該高周波スイッチ回路素子は、受信回路とつながる複数の受信信号端子を備え、
   前記誘電体多層基板の上面には、前記高周波スイッチ回路素子の受信信号端子と接続される複数の電極パッドを備え、且つ前記誘電体多層基板の下面には、前記電極パッドと接続される複数の外部接続用端子を備え、
   前記誘電体多層基板の上面の電極パッドと前記外部接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないように、前記誘電体多層基板の上面の電極パッド、接続配線および前記外部接続用端子を配列したことを特徴とする、高周波モジュール。
2. アンテナ端子に直接又は分波器を通して接続され、送信系と受信系とを切り替える高周波スイッチを誘電体多層基板に実装してなる高周波モジュールにおいて、
   前記高周波スイッチを構成する高周波スイッチ回路素子がバンプを介して前記誘電体多層基板の上面に直接実装、搭載され、
   当該高周波スイッチ回路素子は、切り替え状態を制御するための複数のバイアス印加用端子を備え、
   前記誘電体多層基板の上面には、前記高周波スイッチ回路素子のバイアス印加用端子と接続される複数の電極パッドを備え、且つ前記誘電体多層基板の下面には、前記電極パッドと接続される複数の外部接続用端子を備え、
   前記誘電体多層基板の上面の電極パッドと前記外部接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないように、前記誘電体多層基板の上面の電極パッド、接続配線および前記外部接続用端子を配列したこと、を特徴とする、高周波モジュール。
3. 前記高周波スイッチ回路素子は、切り替え状態を制御するための複数のバイアス印加用端子をさらに備え、
   前記誘電体多層基板の上面には、前記高周波スイッチ回路素子のバイアス印加用端子と接続される複数の第２の電極パッドを備え、且つ前記誘電体多層基板の下面には、前記第２の電極パッドと接続される複数の第２の接続用端子を備え、
   前記誘電体多層基板の上面の第２の電極パッドと、前記誘電体多層基板の下面の複数の第２の接続用端子とを結ぶ接続配線が、前記多層基板の積層方向への透視において互いに交差しないように、前記高周波スイッチ回路素子のバイアス印加用端子を配列したことを特徴とする、請求項１記載の高周波モジュール。
4. アンテナ端子に接続され通過帯域の異なる複数の送受信系を通過帯域ごとに分ける分波器を備え、
   前記高周波スイッチは、当該分波器に接続され、前記複数の送受信系を、それぞれ送信系と受信系とに切り替える複数の高周波スイッチからなり、
   前記高周波スイッチ回路素子は、これらの複数の高周波スイッチにより構成されるものである前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の高周波モジュール。
5. 前記電極パッドは、前記多層基板表面に形成された表面接続配線から、前記多層基板内部に形成されたビアホール導体を経由して前記外部接続端子と接続されてなる請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高周波モジュール。
6. 前記電極パッドは、前記多層基板内部に形成されたビアホール導体、あるいはビアホール導体と内部接続配線を経由して前記外部接続端子と接続されてなる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高周波モジュール。
7. 前記高周波スイッチ回路素子は、高周波半導体集積回路素子により構成されている請求項１〜請求項６のいずれかに記載の高周波モジュール。
8. 前記請求項１〜請求項７のいずれかに記載の高周波モジュールを搭載する無線通信機器。

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