JP2007142812A - 複合ｒｆモジュールパッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】パワーアンプを搭載した複合ＲＦモジュールパッケージにおいて、ＳＡＷ素子の温度特性を向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明は、実装基板１と、この実装基板１上に配置したパワーアンプ２と、このパワーアンプ２と所定間隔をおいて前記実装基板上に配置したＳＡＷ素子（ＳＡＷデュプレクサ６）と、前記実装基板上において、前記パワーアンプ２とＳＡＷ素子とを被覆したモールド樹脂５とを備え、前記実装基板１上において前記パワーアンプ２とＳＡＷ素子との間に第１のリアクタンス素子３としてのコイル３ａを配置し、このコイル３ａはその下方の実装基板１に設けたビア１５に電気的に接続している複合ＲＦモジュールパッケージとしたことにより、ＳＡＷデュプレクサの温度特性を向上させ、パワーアンプ２を搭載した複合ＲＦモジュールパッケージにＳＡＷデュプレクサ６の信頼性を損なうことなく内包することが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明はＣＤＭＡ方式の携帯電話等に用いられる、複合ＲＦモジュールパッケージに関するものである。

ＣＤＭＡ方式の携帯電話におけるＲＦモジュールとしては、パワーアンプ、バンドパスフィルタ、ＳＡＷデュプレクサなどがあり、従来は、これらのＲＦモジュールを各々単品でパッケージ化し、実装基板上に実装していた。しかしそれぞれのモジュールを単品でパッケージ化すれば、機器の大型化、高コスト化を招来することとなる。そこで、近年は上記複数のＲＦモジュールを一体化した、複合ＲＦモジュールパッケージの開発が進んでいる。この複合ＲＦモジュールの先行例としては、図７に示すように、実装基板１と、この実装基板１上に配置したパワーアンプ２とリアクタンス素子３（コイル３ａおよびコンデンサ３ｂ）とバンドパスフィルタ４とからなるものがあり、この出願発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−１８４７７３号公報

しかしながら、前述の先行例に挙げた複合ＲＦモジュールパッケージでは、全体をモールド樹脂で封止した場合に、ＳＡＷデュプレクサ６（表面弾性波アンテナ共用器）やバンドパスフィルタ４などのＳＡＷ素子の温度特性が劣化するという問題があった。

それは、パワーアンプ２は高発熱体であるため、この熱がモールド樹脂５を介してＳＡＷ素子に伝わり、この熱によってＳＡＷ素子の周波数特性が変化するからである。

そこで本発明では、パワーアンプを搭載した複合ＲＦモジュールパッケージにおいて、ＳＡＷ素子の温度特性を向上させることを目的とする。

そしてこの目的を達成するために、本発明は、前記実装基板上において前記パワーアンプとＳＡＷ素子との間に第１のリアクタンス素子を配置し、この第１のリアクタンス素子はその下方の実装基板に設けた第１のビアに電気的に接続したものである。リアクタンス素子とは、コイルまたはコンデンサ等のことである。

上記構成によれば、パワーアンプが発熱した場合、モールド樹脂を介して熱がＳＡＷ素子方向へと伝わるが、ＳＡＷ素子の前方に位置し、しかもモールド樹脂より熱伝導のよいリアクタンス素子が熱を受け、その熱を、ビアを介して実装基板の外に放出するため、ＳＡＷ素子に伝わる熱を抑制することが出来る。

よって、パワーアンプを搭載した複合ＲＦモジュールパッケージにおいて、ＳＡＷ素子の温度特性を向上させることが出来るのである。

（実施の形態１）
本実施の形態はＣＤＭＡ方式の携帯電話に用いられる複合ＲＦモジュールパッケージであり、図１で示すように実装基板１と、この実装基板１上に配置したパワーアンプ２と、このパワーアンプ２と所定間隔をおいて前記実装基板１上に配置したＳＡＷデュプレクサ６およびバンドパスフィルタ４と、前記実装基板１上において、前記パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６とバンドパスフィルタ４とを被覆したモールド樹脂５とを備えている。またコイル３ａおよびコンデンサ３ｂを前記実装基板１上の隙間を埋めるように配置しているが、特に前記パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６との間にはコイル３ａを配置している。また、このコイル３ａは図３で示すように、その下方の実装基板１に設けたビア１５に電気的に接続している。

この複合ＲＦモジュールは、図２の回路図で示すように、送信端子７からの信号を、前記バンドパスフィルタ４を介して前記パワーアンプ２に伝送し、この送信信号を前記パワーアンプ２で増幅させ、ＳＡＷデュプレクサ６を介してアンテナ端子８へと伝えるものである。また、アンテナ端子８からの受信信号を、前記ＳＡＷデュプレクサ６を介して、受信端子９へと伝送するものである。

前記ＳＡＷデュプレクサ６は、図３で示すように、上面を保護膜１０で覆った圧電体基板１１と、この圧電体基板１１の下面に配置されているＩＤＴ（Ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｌ Ｔｒａｎｓｅｄｕｃｅｒ）電極１２と、前記圧電体基板１１の下面側を覆い、かつ前記ＩＤＴ電極１２と向かい合う部分に凹部１３を有する部品カバー１４とを有するものであり、図４で示すように前記外部端子１６としての前記送信端子１７、アンテナ端子１８、および受信端子１９を介して前記実装基板１上に配置されている。なお、前記部品カバー１４はシリコン製であり、前記圧電体基板１１の材料はＬｉＴａＯ₃あるいはＬｉＮｂＯ₃のいずれか一方とし、この圧電体基板１１と前記部品カバー１４とはＳｉＯ₂で原子間結合させている。また前記保護膜１０はエポキシ樹脂製とした。この保護膜１０および部品カバー１４は上記の材料以外でもよいが、出来るだけ熱伝導の少ないものが好ましい。それは、前記ＳＡＷデュプレクサ６の周波数特性が、後述のように温度により変化するため、前記ＩＤＴ電極１２へ熱が伝わるのを防ぐ必要があるからである。

以下に実施の形態１における複合ＲＦモジュールパッケージの製造方法を説明する。

はじめに、図３で示すように、複数の誘電体層を積層して実装基板１とし、この実装基板１を貫通するビア１５を複数個レーザーで形成し、このビア１５に導電性ペーストを充填する。

次に、前記ビア１５のそれぞれの上部に金属製の外部端子１６を設け、この外部端子１６上に、図４で示すように、前記ＳＡＷデュプレクサ６と、パワーアンプ２と、バンドパスフィルタ４とを実装する。また、残りの前記ビア１５上にリアクタンス素子３としてのコイル３ａおよびコンデンサ３ｂをはんだ付けして搭載する。

このとき、本実施の形態１では、図３で示すように、前記ＳＡＷデュプレクサ６とパワーアンプ２との間には前記コイル３ａを配置した。これは、前記パワーアンプ２からモールド樹脂５を介して前記ＳＡＷデュプレクサ６へ伝わる熱を、コイル３ａで吸収し、ビア１５を介して実装基板１外に放出するためである。なお、前記パワーアンプ２が発熱する理由は、このパワーアンプ２では、送信端子７からの電気信号を増幅させるため、大きなエネルギーを要するからであり、本実施の形態１における前記パワーアンプ２の温度を計測すると、約１２０℃であった。

上述のように前記ＳＡＷデュプレクサ６への熱伝導を抑制する理由の一つは、このＳＡＷデュプレクサ６を形成する前記圧電体基板１１が熱膨張や熱変形を起こし、この圧電体基板１１の表面を伝搬する弾性表面波が減衰することにより、前記ＳＡＷデュプレクサ６の周波数特性が変化してしまうのを防ぐためである。なお、図５は前記ＳＡＷデュプレクサ６についての、特定周波数における温度と送信信号の減衰量との関係を示したものである。送信信号の減衰量の測定は、前記ＳＡＷデュプレクサ６の温度が２５℃および８０℃の条件で行った。この結果、前記ＳＡＷデュプレクサ６の温度が２５℃から８０℃に上昇すると、例えば８４９ＭＨｚにおける送信信号の減衰量は０．３ｄＢ増大した。これにより、前記ＳＡＷデュプレクサ６の温度上昇を抑制しなければ、周波数特性を変化させてしまうことがわかる。

また前記ＳＡＷデュプレクサ６への熱伝導を抑制する理由の二つ目は、図３に示す前記ＳＡＷデュプレクサ６に配置されているＩＤＴ電極１２が、熱により劣化し、ＳＡＷデュプレクサ６の周波数特性が変化するのを防ぐためである。

一方、本実施の形態１では前述のように、図３で示すごとく前記ＳＡＷデュプレクサ６とパワーアンプ２の間にコイル３ａを介在させることによって、このコイル３ａが前記ＳＡＷデュプレクサ６への熱伝導を抑制し、このＳＡＷデュプレクサ６の温度特性を向上させ、結果として、この熱に弱いＳＡＷデュプレクサ６を、信頼性を損なうことなく、高発熱体であるパワーアンプ２を搭載したＲＦモジュールのパッケージに内包することができるのである。

なお、パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６の間に介在させるリアクタンス素子３としては、コイル３ａの他にコンデンサ３ｂを用いてもよいが、本実施の形態のようにコイル３ａの方がパワーアンプ２からの熱をより吸収することが出来る。これは、コンデンサ３ｂは、パラジウムなどの熱伝導のよい導体と、セラミックなどの熱伝導の悪い絶縁体とのサンドイッチ構造であるのに対し、コイル３ａは熱伝導のよい鉄芯と銅線などから形成されており、途中で絶縁体に断続されることなく前記実装基板１へと接続していることから、伝熱と放熱が共にしやすいためである。さらに、コイル３ａはインダクタンス値の低い方がより好ましい。コイル３ａの巻きは小さい方が、すぐに実装基板１上へと熱を伝えることが出来るからである。

また、前記パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６を別々に実装する場合、前記パワーアンプ２から前記ＳＡＷデュプレクサ６への配線距離が長くなり、抵抗損失が増大してしまう問題があった。しかし、本実施の形態では、パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６を一体化してパッケージ化しているため、その配線距離を短くしやすく、さらに前記パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６との間にリアクタンス素子３を介在させておけば、熱の伝導を考慮することなく両者を近づけることが可能となり、結果として前記パワーアンプ２とＳＡＷデュプレクサ６の距離を著しく短縮して抵抗損失を減らすことが出来る。

さらに、上述したように前記コイル３ａによって前記ＳＡＷデュプレクサ６への熱伝導を抑制しておけば、前記モールド樹脂５の熱伝導率を多少上げても、前記ＳＡＷデュプレクサ６の周波数特性にほとんど影響を及ぼさない。従って、前記モールド樹脂５に、熱伝導のよいフィラーを高含有率で添加することができ、モールド樹脂５の強度を増大させ、パッケージ全体の対外力強度を向上させることができる。

なお、前記複合ＲＦモジュールの全体を金属パッケージ、あるいはセラミックパッケージではなくモールド樹脂５で被覆する理由は、気密性がよく、さらに前記実装基板１上に複数の前記ＲＦモジュールを配置し、ダイシングして個片する場合に、その個片化が容易だからである。すなわち、金属パッケージやセラミックパッケージの場合は、その金属キャップやセラミックキャップを一つ一つ複合ＲＦモジュールにかぶせていく必要があるのに対し、モールド樹脂５で被覆する場合は、モールド樹脂５で被覆してからこのモールド樹脂５ごとダイシングして個片化することができるからである。

また、図４で示すように、前記ＳＡＷデュプレクサ６の配置方向は、前記ＳＡＷデュプレクサ６の送信端子１７からパワーアンプ２までの距離が、前記アンテナ端子１８または受信端子１９からパワーアンプ２までの距離よりも長くなるよう定めることが望ましい。さらに、前記送信端子１７はできるだけパッケージの周辺部寄りに配置することが望ましい。前記送信端子１７は、アンテナ端子１８や受信端子１９と異なり、前記パワーアンプ２から増幅されたハイパワーの信号を受けるため、前述の周波数特性の変化に加え、ＩＤＴ電極１２の劣化が起こりやすいことから、発熱体であるパワーアンプ２から遠ざけたり、放熱しやすい位置に配置したりすることで、前記ＳＡＷデュプレクサ６の温度特性を向上させることができるのである。

（実施の形態２）
本実施の形態２と実施の形態１の違いは、本実施の形態２では、図６で示すように、バンドパスフィルタ４と前記パワーアンプ２との間にリアクタンス素子３としてコイル３ａおよびコンデンサ３ｂを介在させていることにある。また、このコイル３ａおよびコンデンサ３ｂの下方の前記実装基板１には、ビア（図示せず）を配置している。

前記バンドパスフィルタ４は、前記ＳＡＷデュプレクサ６と同様に、圧電体基板１１の表面に弾性波を伝搬させるものであり、前記パワーアンプ２のすぐ近傍に置けば、モールド樹脂を介して熱が伝わり、この熱によって周波数特性が変化してしまう。また、長期間熱にさらされれば、前記バンドパスフィルタ４に含まれるＩＤＴ電極（図示せず）が劣化することによっても、前記バンドパスフィルタ４の周波数特性が変化してしまう。

そこで、本実施の形態２では、バンドパスフィルタ４とパワーアンプ２の間にコイル３ａおよびコンデンサ３ｂを配置し、これらに熱を吸収させ、また前記ビア（図示せず）を介して熱を前記実装基板１外に放出させ、前記バンドパスフィルタ４の温度特性を向上させたものである。

バンドパスフィルタ４とパワーアンプ２の間に介在させるのは、本実施の形態２のように、コイル３ａおよびコンデンサ３ｂの双方であってもよいし、コイル３ａだけでもよく、またコンデンサ３ｂだけでもよい。ただし、上述したように熱伝導率および、実装基板１への放熱のしやすさの観点から、コンデンサ３ｂよりコイル３ａのほうが好ましい。

なお、その他の構成については実施の形態１と同様であるため、説明を簡略する。

本発明にかかる複合ＲＦモジュールパッケージは、発熱体であるパワーアンプからの熱を、モールド樹脂より熱伝導率のよいリアクタンス素子が吸収し、その熱を、ビアを介して実装基板に放出するため、ＳＡＷ素子に伝わる熱を抑制することが出来る。

よって、ＳＡＷ素子の温度特性を向上させ、熱に弱いＳＡＷ素子も、パワーアンプを搭載した複合ＲＦモジュールパッケージに信頼性を損なうことなく収容することができるのである。

本発明における複合ＲＦモジュールパッケージの斜視図 本発明における複合ＲＦモジュールパッケージの回路図 本発明における複合ＲＦモジュールパッケージの断面図（図１のＡ−Ａ断面） 本実施の形態１における複合ＲＦモジュールの上面図 本実施の形態１におけるＳＡＷデュプレクサの周波数特性図 本実施の形態２における複合ＲＦモジュールの上面図 先行の複合ＲＦモジュールパッケージの斜視図

符号の説明

１ 実装基板
２ パワーアンプ
３ リアクタンス素子
３ａ コイル
３ｂ コンデンサ
４ バンドパスフィルタ
５ モールド樹脂
６ ＳＡＷデュプレクサ
７ 送信端子
８ アンテナ端子
９ 受信端子
１０ 保護膜
１１ 圧電体基板
１２ ＩＤＴ電極
１３ 凹部
１４ 部品カバー
１５ ビア
１６ 外部端子
１７ 送信端子
１８ アンテナ端子
１９ 受信端子

Claims (4)

1. 実装基板と、この実装基板上に配置したパワーアンプと、このパワーアンプと所定間隔をおいて前記実装基板上に配置したＳＡＷ素子と、前記実装基板上において、前記パワーアンプとＳＡＷ素子とを被覆したモールド樹脂とを備え、前記実装基板上において前記パワーアンプとＳＡＷ素子との間に第１のリアクタンス素子を配置し、この第１のリアクタンス素子はその下方の実装基板に設けた第１のビアに電気的に接続している複合ＲＦモジュールパッケージ。
2. 前記リアクタンス素子としてコイルを配置した請求項１に記載の複合ＲＦモジュールパッケージ。
3. 前記ＳＡＷ素子としてＳＡＷデュプレクサを配置した請求項１または２のいずれか一つに記載の複合ＲＦモジュールパッケージ。
4. 前記ＳＡＷ素子として、前記ＳＡＷデュプレクサとバンドパスフィルタを設け、このバンドパスフィルタと前記パワーアンプとの間に第２のリアクタンス素子を配置し、この第２のリアクタンス素子は、その下方の実装基板に設けた第２のビアに電気的に接続している請求項３に記載の複合ＲＦモジュールパッケージ。

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