JP2018098677A - 送受信モジュール - Google Patents

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秀紀 松井
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Abstract

【課題】送受信モジュールのノイズの影響を低減する。【解決手段】送受信モジュール１０は、（i）面２０Ａ及びその裏面である面２０Ｂを有する配線基板２０と、（ii）信号端子３１及びグランド端子３２を有する低雑音増幅器３０であって、信号端子３１が面２０Ａに表面接続実装される、低雑音増幅器３０と、（iii）信号端子４１及びグランド端子４２を有する電力増幅器４０であって、信号端子４１及びグランド端子４２が面２０Ａに表面接続実装される、電力増幅器４０と、（iv）低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０を被覆する絶縁性樹脂５０と、（v）絶縁性樹脂５０の表面を被覆する導電性シールド６０を備える。グランド端子３２は、導電性シールド６０に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は送受信モジュールに関わる。
マイクロ波やミリ波などの高周波領域で使用される高周波用半導体素子と大規模集積回路等の半導体素子とを同一の配線基板に実装してなる高周波モジュールが知られている。この種の高周波モジュールとして、例えば、特開２００５−１３６２７２号公報には、半導体素子を実装する配線基板を導電性カバーで覆うとともに、半導体素子と導電性カバーとを接続する構造を有するものが提案されている。この構造は、半導体素子毎にグランドを分離せずに、グランドを共通化することにより、グランドの強化を図っている。
特開２００５−１３６２７２号公報
ところで、移動通信端末では、搭載部品の高集積化に伴い、送信信号を増幅する電力増幅器と、受信信号を低雑音増幅する低雑音増幅器とを同一の配線基板に表面実装してなる高周波モジュールを搭載することが進んでいる。この種の高周波モジュールでは、電力増幅器のグランドと低雑音増幅器のグランドとを共通化すると、共通化されたグランドを通じてノイズが回り込むことにより、特性が却って悪化することがある。特に、電力増幅器と低雑音増幅器とを同一の配線基板に近接して実装すると、ノイズの影響が問題となる。
そこで、本発明は、このような問題点を解消し、ノイズの影響を低減できる送受信モジュールを提案することを課題とする。
上述の課題を解決するため、本発明に係る送受信モジュールは、（i）第１の面及びその裏面である第２の面を有する配線基板と、（ii）第１の信号端子及び第１のグランド端子を有する低雑音増幅器であって、第１の信号端子が第１の面に表面接続実装される、低雑音増幅器と、（iii）第２の信号端子及び第２のグランド端子を有する電力増幅器であって、第２の信号端子及び第２のグランド端子が第１の面に表面接続実装される、電力増幅器と、（iv）低雑音増幅器及び電力増幅器を被覆する絶縁性樹脂と、（v）絶縁性樹脂の表面を被覆する導電性シールドと、を備え、第１のグランド端子は、導電性シールドに接続されている。
本発明に係る送受信モジュールによれば、ノイズの影響を低減できる。
本発明の実施形態１に係る送受信モジュールの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る送受信モジュールの概略構成を示す断面図である。 本発明の実施形態２に係る送受信モジュールの平面図である。 本発明の実施形態３に係る送受信モジュールの概略構成を示す断面図である。
以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。ここで、同一符号は同一の素子又は部材を示すものとし、重複する説明は省略する。
図１は、本発明の実施形態１に係る送受信モジュール１０の概略構成を示す断面図である。送受信モジュール１０は、携帯電話などの移動通信端末において、基地局との間で複数の周波数帯域のＲＦ（Radio Frequency）信号を送受信する処理を行うためのモジュールであり、高周波モジュールとも呼ばれる。送受信モジュール１０は、配線基板２０、低雑音増幅器３０、電力増幅器４０、絶縁性樹脂５０、及び導電性シールド６０を備えている。
配線基板２０は、実装基板とも呼ばれる基板であり、配線基板２０の二つの主面のそれぞれには、信号端子２１及びグランド端子２２が形成されている。配線基板２０の二つの主面のうち一方の主面を第１の面２０Ａと呼び、他方の主面を第２の面２０Ｂと呼ぶ。第２の面２０Ｂは、第１の面２０Ａの裏面である。配線基板２０の内部には、グランド層２４及びビア２５が形成されており、第１の面２０Ａに形成されているグランド端子２２と、第２の面２０Ｂに形成されているグランド端子２２は、グランド層２４及びビア２５を通じて接続されている。
低雑音増幅器３０は、アンテナから受信した受信信号としてのＲＦ信号を低雑音増幅してこれをＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）に供給するように設計された単一のＩＣ（Integrated Circuit）チップなどのディスクリート部品である。低雑音増幅器３０は、ＲＦ信号が流れる信号端子３１と、グランド端子３２とを有する。低雑音増幅器３０の信号端子３１は、バンプ７０を間に挟んで、第１の面２０Ａの信号端子２１に表面接続実装されている。
電力増幅器４０は、ＲＦＩＣから出力されるＲＦ信号を電力増幅してこれを送信信号としてアンテナに供給する単一のＩＣチップなどのディスクリート部品である。電力増幅器４０は、ＲＦ信号が流れる信号端子４１と、グランド端子４２とを有する。電力増幅器４０の信号端子４１は、バンプ７０を間に挟んで、第１の面２０Ａの信号端子２１に表面接続実装されている。同様に、電力増幅器４０のグランド端子４２は、バンプ７０を間に挟んで、第１の面２０Ａのグランド端子２２に表面接続実装されている。
低雑音増幅器３０と配線基板２０の第１の面２０Ａとの間の表面接続実装は、例えば、フリップチップ接続による実装が好ましい。同様に、電力増幅器４０と配線基板２０の第１の面２０Ａとの間の表面接続実装も、例えば、フリップチップ接続による実装が好ましい。
絶縁性樹脂５０は、低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０を被覆するように形成されている。絶縁性樹脂５０による低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０の被覆は、樹脂封止とも呼ばれており、絶縁性樹脂５０は、封止部材として機能する。絶縁性樹脂５０の材質は、例えば、エポキシ樹脂である。導電性シールド６０は、絶縁性樹脂５０の表面を被覆するように形成されている。導電性シールド６０の材質は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、ステンレスなどの金属である。
低雑音増幅器３０のグランド端子３２は、導電性シールド６０に接続されている。グランド端子３２は、例えば、突起状の金属端子である。このような突起状の金属端子は、例えば、ワイヤボンディングにより所定の長さに切断されたワイヤでもよい。
導電性シールド６０は、配線基板２０の側面において、グランド層２４に接続しており、低雑音増幅器３０のグランド端子３２は、導電性シールド６０を通じてグランド層２４に接続している。一方、電力増幅器４０のグランド端子４２は、配線基板２０の第１の面２０Ａのグランド端子２２との間の表面接続実装を通じてグランド層２４に接続している。配線基板２０の第２の面２０Ｂに形成されているグランド端子２２は、マザーボード基板のグランド端子に接続する。
実施形態１によれば、低雑音増幅器３０のグランド端子３２が配線基板２０の第１の面２０Ａに表面接続実装されている場合よりも、低雑音増幅器３０のグランド端子３２と電力増幅器４０のグランド端子４２との間の距離を長くすることができる。これにより、グランドを経由するノイズの回り込みによる、低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０の特性劣化を低減できる。また、低雑音増幅器３０のグランド端子３２は、配線基板２０の第１の面２０Ａに接続実装される必要がないため、配線基板２０の第１の面２０Ａに形成される各端子の設計の自由度が高まる。特に、配線基板２０のバンプ密度が減るため、端子間のアイソレーションを十分に確保することが可能となり、小型化にも有用である。また、電力増幅器４０は低雑音増幅器３０よりも発熱量が多いため、適度な放熱効果を得るためには、グランド端子４２を導電性シールド６０に接続するよりも、グランド端子４２を、配線基板２０を通じて、マザーボードのグランド端子に接続する方が好ましい。
但し、本発明は上述の例に限られるものではなく、例えば、低雑音増幅器３０のグランド端子３２を配線基板２０に表面接続実装し、電力増幅器４０のグランド端子４２を導電性シールド６０に接続してもよい。また、送受信モジュール１０は、低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０の他に、例えば、アンテナスイッチ、デュプレクサ、又は整合回路などを備えてもよい。
なお、低雑音増幅器３０のグランド端子３２と、電力増幅器４０のグランド端子４２とを区別する必要がある場合、前者を第１のグランド端子と呼び、後者を第２のグランド端子と呼ぶ。同様に、低雑音増幅器３０の信号端子３１と、電力増幅器４０の信号端子４１とを区別する必要がある場合、前者を第１の信号端子と呼び、後者を第２の信号端子と呼ぶ。
図２は、本発明の実施形態２に係る送受信モジュール８０の概略構成を示す断面図である。実施形態２に係る送受信モジュール８０は、その導電性シールド６０がグランド層２４に接続せずに、第２の面２０Ｂに形成されているグランド端子２３に接続している点において、実施形態１に係る送受信モジュール１０とは異なる。
図３に示すように、配線基板２０の第２の面２０Ｂには、信号端子２１及びグランド端子２２，２３が形成されている。ここで、グランド端子２２，２３は、互いに分離されているが、両者とも、マザーボード基板のグランド端子に接続する。図２に示すように、第２の面２０Ｂに形成されているグランド端子２２は、グランド層２４及びビア２５を通じて電力増幅器４０のグランド端子４２に接続している。また、第２の面２０Ｂに形成されているグランド端子２３は、ビア２７、グランド層２６、及び導電性シールド６０を通じて低雑音増幅器３０のグランド端子３２に接続している。ここで、グランド層２４，２６は、配線基板２０内で相互に分離している。このように、低雑音増幅器３０のグランド端子３２は、導電性シールド６０を通じて第２の面２０Ｂのグランド端子２３に接続している。また、電力増幅器４０のグランド端子４２は、配線基板２０の第１の面２０Ａとの間の表面接続実装を通じて第２の面２０Ｂのグランド端子２２に接続している。
実施形態２によれば、送受信モジュール８０内における、低雑音増幅器３０のグランドと、電力増幅器４０のグランドとを完全に分離することができる。これにより、グランドを経由するノイズの回り込みによる、低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０の特性劣化を一層低減できる。
なお、グランド端子２２，２３を区別する必要がある場合、グランド端子２３を第３のグランド端子と呼び、グランド端子２２を第４のグランド端子と呼ぶ。
図４は、本発明の実施形態３に係る送受信モジュール９０の概略構成を示す断面図である。実施形態３に係る送受信モジュール９０は、その低雑音増幅器３０が、導電性シールド６０に接続するグランド端子３２に加えて、配線基板２０に表面接続実装されるグランド端子３３を更に備えている点において、実施形態１に係る送受信モジュール１０とは異なる。低雑音増幅器３０のグランド端子３３は、バンプ７０を間に挟んで、配線基板２０の第１の面２０Ａのグランド端子２２に表面接続実装されている。
実施形態１では、低雑音増幅器３０及び電力増幅器４０を絶縁性樹脂５０で樹脂封止した後でなければ、グランド端子３２を形成できないため、低雑音増幅器３０の電気的特性を評価することもできない。これに対し、実施形態３によれば、低雑音増幅器３０のグランド端子３３は、配線基板２０に表面接続実装されているため、グランド端子３２の形成前に低雑音増幅器３０の電気的特性を評価することができる。
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１０…送受信モジュール ２０…配線基板 ２１…信号端子 ２２，２３…グランド端子 ２４…グランド層 ３０…低雑音増幅器 ３１…信号端子 ３２，３３…グランド端子 ４０…電力増幅器 ４１…信号端子 ４２…グランド端子 ５０…絶縁性樹脂 ６０…導電性シールド ７０…バンプ ８０…送受信モジュール ９０…送受信モジュール

Claims (3)

  1. 第１の面及びその裏面である第２の面を有する配線基板と、
    第１の信号端子及び第１のグランド端子を有する低雑音増幅器であって、前記第１の信号端子が前記第１の面に表面接続実装される、低雑音増幅器と、
    第２の信号端子及び第２のグランド端子を有する電力増幅器であって、前記第２の信号端子及び前記第２のグランド端子が前記第１の面に表面接続実装される、電力増幅器と、
    前記低雑音増幅器及び前記電力増幅器を被覆する絶縁性樹脂と、
    前記絶縁性樹脂の表面を被覆する導電性シールドと、を備え、
    前記第１のグランド端子は、前記導電性シールドに接続されている、送受信モジュール。
  2. 請求項１に記載の送受信モジュールであって、
    前記配線基板は、グランド層を有しており、
    前記第１のグランド端子は、前記導電性シールドを通じて前記グランド層に接続しており、
    前記第２のグランド端子は、前記第１の面との間の表面接続実装を通じて前記グランド層に接続している、送受信モジュール。
  3. 請求項１に記載の送受信モジュールであって、
    前記第２の面は、互いに分離された第３のグランド端子及び第４のグランド端子を有しており、
    前記第１のグランド端子は、前記導電性シールドを通じて前記第３のグランド端子に接続しており、
    前記第２のグランド端子は、前記第１の面との間の表面接続実装を通じて前記第４のグランド端子に接続している、送受信モジュール。
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