JP2021150849A - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】実装基板の厚さ方向における低背化を図る。【解決手段】高周波モジュールは、実装基板9と、電子部品と、外部接続端子と、弾性波フィルタ2と、を備える。実装基板9は、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。パワーアンプは、実装基板9の第1主面91に配置されている。外部接続端子は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、ベアチップである。【選択図】図3

Description

本発明は、一般に高周波モジュール及び通信装置に関し、より詳細には、実装基板と弾性波フィルタとを備える高周波モジュール、及びそれを備える通信装置に関する。
従来、高周波モジュールとして、基板(実装基板)と、基板に設けられたフィルタ部と、基板に設けられたスイッチICと、増幅部と、を備えるフロントエンドモジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたフロントエンドモジュールの一例では、フィルタ部は、基板の一方主面に設けられ、スイッチICは、基板の他方主面に設けられている。
また、フロントエンドモジュールは、基板の他方主面に設けられた複数の電極(外部接続端子)を備える。
また、特許文献1には、アンテナ素子で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、フロントエンドモジュールと、を備える通信装置が開示されている。
国際公開第2018/110393号
高周波モジュールにおいては、実装基板の一方主面及び他方主面それぞれに部品を実装して実装基板の小型化を図る場合に、実装基板の厚さ方向における高周波モジュールの低背化が求められる場合がある。
本発明の目的は、実装基板の厚さ方向における低背化を図ることが可能な高周波モジュール及び通信装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、実装基板と、電子部品と、外部接続端子と、弾性波フィルタと、を備える。前記実装基板は、互いに対向する第1主面及び第2主面を有する。前記電子部品は、前記実装基板の前記第1主面に配置されている。前記外部接続端子は、前記実装基板の前記第2主面に配置されている。前記弾性波フィルタは、前記実装基板の前記第2主面に配置されている。前記弾性波フィルタは、ベアチップである。
本発明の一態様に係る通信装置は、前記高周波モジュールと、信号処理回路と、を備える。前記信号処理回路は、前記高周波モジュールの前記ベアチップの弾性波フィルタを通過する高周波信号を信号処理する。
本発明の上記態様に係る高周波モジュール及び通信装置は、実装基板の厚さ方向における低背化を図ることが可能となる。
図1は、実施形態1に係る高周波モジュール及びそれを備える通信装置の回路図である。 図2は、同上の高周波モジュールの断面図である。 図3は、同上の高周波モジュールの一部の断面図である。 図4は、実施形態1の変形例1に係る高周波モジュールの断面図である。 図5は、実施形態1の変形例2に係る高周波モジュールの断面図である。 図6は、実施形態1の変形例3に係る高周波モジュールの断面図である。 図7は、実施形態2に係る高周波モジュール及びそれを備える通信装置の回路図である。 図8は、同上の高周波モジュールの断面図である。 図9は、実施形態3に係る高周波モジュール及びそれを備える通信装置の回路図である。 図10は、同上の高周波モジュールの断面図である。 図11は、同上の高周波モジュールの一部の平面図である。 図12は、実施形態4に係る高周波モジュールの断面図である。 図13は、同上の高周波モジュールの一部の断面図である。
以下の実施形態等において参照する図2〜6、8及び10〜13は、いずれも模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。
(実施形態1)
以下、実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300について、図1〜3を参照して説明する。
(1)高周波モジュール及び通信装置
(1.1)高周波モジュール及び通信装置の概要
実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300の回路構成について、図1を参照して説明する。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、例えば、通信装置300に用いられる。通信装置300は、例えば、携帯電話(例えば、スマートフォン)であるが、これに限らず、例えば、ウェアラブル端末(例えば、スマートウォッチ)であってもよい。高周波モジュール1は、例えば、4G(第4世代移動通信)規格、5G(第5世代移動通信)規格に対応可能なモジュールである。4G規格は、例えば、3GPP LTE規格(LTE:Long Term Evolution)である。5G規格は、例えば、5G NR(New Radio)である。高周波モジュール1は、キャリアアグリゲーション及びデュアルコネクティビティに対応可能なモジュールである。
高周波モジュール1は、例えば、信号処理回路301から入力された送信信号(高周波信号)を増幅してアンテナ310に出力できるように構成されている。また、高周波モジュール1は、アンテナ310から入力された受信信号(高周波信号)を増幅して信号処理回路301に出力できるように構成されている。信号処理回路301は、高周波モジュール1の構成要素ではなく、高周波モジュール1を備える通信装置300の構成要素である。実施形態1に係る高周波モジュール1は、例えば、通信装置300の備える信号処理回路301によって制御される。通信装置300は、高周波モジュール1と、信号処理回路301と、を備える。通信装置300は、アンテナ310を更に備える。通信装置300は、高周波モジュール1が実装された回路基板を更に備える。回路基板は、例えば、プリント配線板である。回路基板は、グランド電位が与えられるグランド電極を有する。
信号処理回路301は、例えば、RF信号処理回路302と、ベースバンド信号処理回路303と、を含む。RF信号処理回路302は、例えばRFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)であり、高周波信号に対する信号処理を行う。RF信号処理回路302は、例えば、ベースバンド信号処理回路303から出力された高周波信号(送信信号)に対してアップコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号を出力する。また、RF信号処理回路302は、例えば、高周波モジュール1から出力された高周波信号(受信信号)に対してダウンコンバート等の信号処理を行い、信号処理が行われた高周波信号をベースバンド信号処理回路303へ出力する。ベースバンド信号処理回路303は、例えばBBIC(Baseband Integrated Circuit)である。ベースバンド信号処理回路303は、ベースバンド信号からI相信号及びQ相信号を生成する。ベースバンド信号は、例えば、外部から入力される音声信号、画像信号等である。ベースバンド信号処理回路303は、I相信号とQ相信号とを合成することでIQ変調処理を行って、送信信号を出力する。この際、送信信号は、所定周波数の搬送波信号を、当該搬送波信号の周期よりも長い周期で振幅変調した変調信号(IQ信号)として生成される。ベースバンド信号処理回路303で処理された受信信号は、例えば、画像信号として画像表示のために、又は、音声信号として通話のために使用される。高周波モジュール1は、アンテナ310と信号処理回路301のRF信号処理回路302との間で高周波信号(受信信号、送信信号)を伝達する。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、パワーアンプ11と、2つ以上(例えば、3つ)のフィルタ32A〜32Cと、第1スイッチ5と、第2スイッチ4と、アンテナ端子81と、を備える。パワーアンプ11は、信号処理回路301からの高周波信号を増幅して出力する。第1スイッチ5は、共通端子50及び複数(例えば、3つ)の選択端子51〜53を有し、共通端子50にパワーアンプ11が接続されている。3つのフィルタ32A〜32Cは、第1スイッチ5の3つの選択端子51〜53に接続されている。第2スイッチ4は、共通端子40及び複数(例えば、3つ)の選択端子41〜43を有し、3つの選択端子41〜43に3つのフィルタ32A〜32Cが接続されている。アンテナ端子81は、第2スイッチ4の共通端子40に接続されている。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、パワーアンプ11と第1スイッチ5の共通端子50との間に設けられている出力整合回路13を更に備える。また、高周波モジュール1は、3つのフィルタ32A〜32Cそれぞれと第2スイッチ4との間の各信号経路に1つずつ設けられている3つの整合回路14A〜14Cを更に備える。また、高周波モジュール1は、コントローラ15を更に備える。コントローラ15は、パワーアンプ11を制御する。高周波モジュール1は、パワーアンプ11の入力端子が接続されている複数(例えば、2つ)の信号入力端子82と、コントローラ15が接続されている制御端子84と、を更に備える。
高周波モジュール1では、3つのフィルタ32A〜32Cの各々がデュプレクサである。実施形態1に係る高周波モジュール1は、第3スイッチ6と、ローノイズアンプ21と、入力整合回路20と、を更に備える。第3スイッチ6は、共通端子60及び複数(例えば、3つ)の選択端子61〜63を有し、共通端子60にローノイズアンプ21が接続されている。入力整合回路20は、第3スイッチ6とローノイズアンプ21との間に設けられている。高周波モジュール1は、ローノイズアンプ21の出力端子が接続されている信号出力端子83を更に備える。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1は、ローパスフィルタ16と、第4スイッチ7と、を更に備える。ローパスフィルタ16は、アンテナ端子81と第2スイッチ4の共通端子40との間に接続されている。第4スイッチ7は、パワーアンプ11と2つの信号入力端子82との間に接続されている。第4スイッチ7は、共通端子40及び複数(例えば、2つ)の選択端子71〜72を有し、共通端子40にパワーアンプ11が接続され、2つの選択端子71〜72に2つの信号入力端子82が接続されている。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、図2及び3に示すように、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する実装基板9と、実装基板9の第1主面91に配置されている電子部品(例えば、パワーアンプ11、フィルタ32A,32C、出力整合回路13、整合回路14A〜14C、ローパスフィルタ16)と、外部接続端子8と、弾性波フィルタ2(フィルタ32B)と、を備える。外部接続端子8は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、ベアチップである。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の厚さ方向D1における低背化を図ることが可能となる。実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の第2主面92に配置する弾性波フィルタ2がベアチップなので、実装基板9の厚さ方向D1において実装基板9の第2主面92側の低背化を図れ、高周波モジュール1全体の低背化を図ることが可能となる。
(1.2)高周波モジュールの回路構成における各構成要素
(1.2.1)パワーアンプ
パワーアンプ11は、例えば、信号処理回路301からの送信信号(高周波信号)を増幅して出力する。パワーアンプ11は、入力された所定周波数帯域の送信信号を増幅して出力する。ここにおいて、所定周波数帯域は、例えば、第1通信バンドと第2通信バンドと第3通信バンドとを含む。第1通信バンドは、フィルタ32A(の送信フィルタ12A)を通る送信信号に対応する。第2通信バンドは、フィルタ32B(の送信フィルタ12B)を通る送信信号に対応する。第3通信バンドは、フィルタ32C(送信フィルタ12C)を通る送信信号に対応する。第1通信バンドは、送信フィルタ12Aを通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand1である。第2通信バンドは、送信フィルタ12Bを通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand3である。第3通信バンドは、送受信用フィルタ24を通る送信信号に対応し、例えば、3GPP LTE規格のBand41又は5G NR規格のn41である。
パワーアンプ11は、入力端子及び出力端子を有する。パワーアンプ11の入力端子は、2つの信号入力端子82に接続されている。より詳細には、パワーアンプ11の入力端子は、第4スイッチ7を介して2つの信号入力端子82に接続されている。パワーアンプ11の入力端子は、2つの信号入力端子82のいずれを介しても信号処理回路301と接続可能である。信号入力端子82は、外部回路(例えば、信号処理回路301)からの高周波信号(送信信号)を高周波モジュール1に入力するための端子である。パワーアンプ11の出力端子は、出力整合回路13に接続されている。
パワーアンプ11の入力端子は、信号入力端子82を介して信号処理回路301に接続される。パワーアンプ11の出力端子は、出力整合回路13を介して第1スイッチ5の共通端子50に接続されている。パワーアンプ11は、コントローラ15によって制御される。
(1.2.2)フィルタ
フィルタ32Aは、デュプレクサであり、送信フィルタ12Aと、受信フィルタ22Aと、を含む。フィルタ32Bは、デュプレクサであり、送信フィルタ12Bと、受信フィルタ22Bと、を含む。フィルタ32Cは、デュプレクサであり、送信フィルタ12Cと、受信フィルタ22Cと、を含む。
送信フィルタ12Aは、例えば、第1通信バンドの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。送信フィルタ12Bは、例えば、第2通信バンドの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。送信フィルタ12Cは、例えば、第3通信バンドの送信帯域を通過帯域とするフィルタである。
受信フィルタ22Aは、例えば、第1通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。受信フィルタ22Bは、例えば、第2通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。受信フィルタ22Cは、例えば、第3通信バンドの受信帯域を通過帯域とするフィルタである。
(1.2.3)第1スイッチ
第1スイッチ5は、共通端子50と、3つの選択端子51〜53と、を有する。共通端子50は、出力整合回路13を介してパワーアンプ11の出力端子に接続されている。選択端子51は、フィルタ32Aに接続されている。ここにおいて、選択端子51は、送信フィルタ12Aの入力端子(フィルタ32Aを構成するデュプレクサの送信端子)に接続されている。選択端子52は、フィルタ32Bに接続されている。ここにおいて、選択端子52は、送信フィルタ12Bの入力端子(フィルタ32Bを構成するデュプレクサの送信端子)に接続されている。選択端子53は、フィルタ32Cに接続されている。ここにおいて、選択端子53は、送信フィルタ12Cの入力端子(フィルタ32Cを構成するデュプレクサの送信端子)に接続されている。第1スイッチ5は、例えば、共通端子50に3つの選択端子51〜53のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第1スイッチ5は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。第1スイッチ5は、互いに通信バンドの異なる複数の送信信号用の信号経路を切り替える機能を有するスイッチであり、バンドセレクトスイッチとも称される。
第1スイッチ5は、高周波モジュール1の外部回路(例えば、信号処理回路301)によって制御される。第1スイッチ5は、例えば、MIPI(Mobile Industry Processor Interface)規格に対応している。第1スイッチ5は、例えば、信号処理回路301からの制御信号にしたがって、共通端子50と3つ選択端子51〜53との接続状態を切り替える。第1スイッチ5は、例えば、スイッチIC(Integrated Circuit)である。
(1.2.4)第2スイッチ
第2スイッチ4は、共通端子40と、3つの選択端子41〜43と、を有する。第2スイッチ4は、アンテナ端子81に接続されるスイッチであり、アンテナスイッチとも称される。第2スイッチ4では、共通端子40が、アンテナ端子81に接続されている。より詳細には、共通端子40は、ローパスフィルタ16を介してアンテナ端子81に接続されている。アンテナ端子81には、アンテナ310が接続される。選択端子41は、フィルタ32Aに接続されている。ここにおいて、選択端子41は、フィルタ32Aの送信フィルタ12A及び受信フィルタ22Aに接続されている。選択端子42は、フィルタ32Bに接続されている。ここにおいて、選択端子42は、送信フィルタ12B及び受信フィルタ22Bに接続されている。選択端子43は、フィルタ32Cに接続されている。ここにおいて、選択端子43は、送信フィルタ12C及び受信フィルタ22Cに接続されている。第2スイッチ4は、例えば、共通端子40に3つの選択端子41〜43のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第2スイッチ4は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
第2スイッチ4は、送信信号用の信号経路と受信信号用の信号経路との両方に設けられている。高周波モジュール1では、第2スイッチ4は、パワーアンプ11と出力整合回路13と第1スイッチ5と送信フィルタ12Aとの設けられている送信信号用の信号経路に設けられている。また、第2スイッチ4は、パワーアンプ11と出力整合回路13と第1スイッチ5と送信フィルタ12Bとの設けられている送信信号用の信号経路に設けられている。また、第2スイッチ4は、パワーアンプ11と出力整合回路13と第1スイッチ5と送信フィルタ12Cとの設けられている送信信号用の信号経路に設けられている。また、第2スイッチ4は、受信フィルタ22Aと第3スイッチ6とローノイズアンプ21との設けられている受信信号用の信号経路に設けられている。また、第2スイッチ4は、受信フィルタ22Bと第3スイッチ6とローノイズアンプ21との設けられている受信信号用の信号経路に設けられている。また、第2スイッチ4は、受信フィルタ22Cと第3スイッチ6とローノイズアンプ21との設けられている受信信号用の信号経路に設けられている。
第2スイッチ4は、高周波モジュール1の外部回路(例えば、信号処理回路301)によって制御される。第2スイッチ4は、例えば、MIPI規格に対応している。第2スイッチ4は、例えば、信号処理回路301からの制御信号にしたがって、共通端子40と3つ選択端子41〜43との接続状態を切り替える。第2スイッチ4は、例えば、スイッチICである。
(1.2.5)第3スイッチ
第3スイッチ6は、共通端子60と、3つの選択端子61〜63と、を有する。共通端子60は、ローノイズアンプ21の入力端子に接続されている。選択端子61は、フィルタ32Aに接続されている。ここにおいて、選択端子61は、受信フィルタ22Aの出力端子(フィルタ32Aを構成するデュプレクサの受信端子)に接続されている。選択端子62は、フィルタ32Bに接続されている。ここにおいて、選択端子62は、受信フィルタ22Bの出力端子(フィルタ32Bを構成するデュプレクサの受信端子)に接続されている。選択端子63は、フィルタ32Cに接続されている。ここにおいて、選択端子63は、受信フィルタ22Cの出力端子(フィルタ32Cを構成するデュプレクサの受信端子)に接続されている。第3スイッチ6は、例えば、共通端子60に3つの選択端子61〜63のうち少なくとも1つ以上を接続可能なスイッチである。ここで、第3スイッチ6は、例えば、一対一及び一対多の接続が可能なスイッチである。
第3スイッチ6は、高周波モジュール1の外部回路(例えば、信号処理回路301)によって制御される。第3スイッチ6は、例えば、MIPI規格に対応している。第3スイッチ6は、例えば、信号処理回路301からの制御信号にしたがって、共通端子60と3つ選択端子61〜63との接続状態を切り替える。
(1.2.6)第4スイッチ
第4スイッチ7は、パワーアンプ11と、2つの信号入力端子82との間に接続されており、パワーアンプ11と2つの信号入力端子82との接続状態を切り替える。第4スイッチ7は、高周波モジュール1の外部回路(例えば、信号処理回路301)によって制御される。第4スイッチ7は、例えば、MIPI規格に対応している。第4スイッチ7は、例えば、スイッチICである。
(1.2.7)出力整合回路
出力整合回路13は、パワーアンプ11の出力端子と第1スイッチ5の共通端子50との間の信号経路に設けられている。出力整合回路13は、パワーアンプ11とフィルタ32A〜32Cとのインピーダンス整合をとるための回路である。出力整合回路13は、例えば、1つのインダクタで構成されるが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含む場合もある。
(1.2.8)整合回路
3つの整合回路14A〜14Cの各々は、アンテナ端子81に接続されるアンテナ310及び第2スイッチ4と複数のフィルタ32A〜32Cのうち対応するフィルタとのインピーダンス整合をとるための回路である。整合回路14Aは、第2スイッチ4の選択端子41とフィルタ32Aとの間に接続されている。整合回路14Bは、第2スイッチ4の選択端子42とフィルタ32Bとの間に接続されている。整合回路14Cは、第2スイッチ4の選択端子43とフィルタ32Cとの間に接続されている。
3つ整合回路14A〜14Cの各々は、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含む場合もある。
(1.2.9)コントローラ
コントローラ15は、パワーアンプ11と接続されている。コントローラ15は、例えば、制御端子84を介して信号処理回路301に接続される。制御端子84は、外部回路(例えば、信号処理回路301)からの制御信号をコントローラ15に入力するための端子である。コントローラ15は、制御端子84から取得した制御信号に基づいてパワーアンプ11を制御する。コントローラ15は、例えば、MIPI規格に対応している。コントローラ15は、信号処理回路301のRF信号処理回路302からの制御信号にしたがってパワーアンプ11を制御する。
(1.2.10)ローノイズアンプ
ローノイズアンプ21は、入力端子及び出力端子を有する。ローノイズアンプ21は、受信信号用の信号経路に設けられている。ローノイズアンプ21は、入力端子に入力された上記所定周波数帯域の受信信号を増幅して出力端子から出力する。ローノイズアンプ21の入力端子は、第3スイッチ6の共通端子60に接続されている。ローノイズアンプ21の出力端子は、信号出力端子83に接続されている。ローノイズアンプ21の出力端子は、例えば、信号出力端子83を介して信号処理回路301に接続される。信号出力端子83は、ローノイズアンプ21からの高周波信号(受信信号)を外部回路(例えば、信号処理回路301)へ出力するための端子である。
(1.2.11)入力整合回路
入力整合回路20は、ローノイズアンプ21の入力端子と第3スイッチ6の共通端子60との間に接続されている。入力整合回路20は、ローノイズアンプ21と受信フィルタ22A〜22Cとのインピーダンス整合をとるための回路である。入力整合回路20は、例えば、1つのインダクタで構成されているが、これに限らず、例えば、複数のインダクタ及び複数のキャパシタを含む場合もある。
(1.2.12)ローパスフィルタ
ローパスフィルタ16は、アンテナ端子81と第2スイッチ4の共通端子40との間に接続されている。高周波モジュール1は、ローパスフィルタ16の代わりに、ローパスフィルタ16を含むマルチプレクサ(例えば、ダイプレクサ、トリプレクサ)を備えていてもよい。
(1.2.13)外部接続端子
高周波モジュール1は、複数の外部接続端子8を備えている。複数の外部接続端子8は、複数のグランド端子80(図2参照)と、アンテナ端子81と、信号入力端子82と、信号出力端子83と、制御端子84と、を含む。複数のグランド端子80は、通信装置300の備える上述の回路基板のグランド電極と電気的に接続されてグランド電位が与えられる端子である。
(1.3)高周波モジュールの構造
以下、高周波モジュール1の構造について図2を参照して説明する。
高周波モジュール1は、複数の回路素子と、複数の回路素子が実装される実装基板9と、を備える。複数の回路素子は、高周波モジュール1の回路構成要素である。複数の回路素子は、パワーアンプ11及び弾性波フィルタ(フィルタ32A)を含む。
実装基板9は、実装基板9の厚さ方向D1において互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する。実装基板9は、例えば、プリント配線板、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)基板、HTCC(High Temperature Co-fired Ceramics)基板、樹脂多層基板である。ここにおいて、実装基板9は、例えば、複数の誘電体層及び複数の導電層を含む多層基板である。複数の誘電体層及び複数の導電層は、実装基板9の厚さ方向D1において積層されている。複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。複数の導電層の各々は、実装基板9の厚さ方向D1に直交する一平面内において1つ又は複数の導体部を含む。各導電層の材料は、例えば、銅である。複数の導電層は、グランド層を含む。高周波モジュール1では、複数のグランド端子80とグランド層とが、実装基板9の有するビア導体等を介して電気的に接続されている。
実装基板9は、プリント配線板、LTCC基板に限らず、配線構造体であってもよい。配線構造体は、例えば、多層構造体である。多層構造体は、少なくとも1つの絶縁層と、少なくとも1つの導電層とを含む。絶縁層は、所定パターンに形成されている。絶縁層が複数の場合は、複数の絶縁層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、絶縁層の所定パターンとは異なる所定パターンに形成されている。導電層が複数の場合は、複数の導電層は、層ごとに定められた所定パターンに形成されている。導電層は、1つ又は複数の再配線部を含んでもよい。配線構造体では、多層構造体の厚さ方向において互いに対向する2つの面のうち第1面が実装基板9の第1主面91であり、第2面が実装基板9の第2主面92である。配線構造体は、例えば、インタポーザであってもよい。インタポーザは、シリコン基板を用いたインタポーザであってもよいし、多層で構成された基板であってもよい。
実装基板9の第1主面91及び第2主面92は、実装基板9の厚さ方向D1において離れており、実装基板9の厚さ方向D1に交差する。実装基板9における第1主面91は、例えば、実装基板9の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板9における第2主面92は、例えば、実装基板9の厚さ方向D1に直交しているが、例えば、厚さ方向D1に直交しない面として、導体部の側面等を含んでいてもよい。また、実装基板9の第1主面91及び第2主面92は、微細な凹凸又は凹部又は凸部が形成されていてもよい。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、実装基板9は、長方形状であるが、これに限らず、例えば、正方形状であってもよい。
高周波モジュール1は、複数の回路素子として、上述のパワーアンプ11と、第1スイッチ5と、第2スイッチ4と、コントローラ15と、ローノイズアンプ21と、3つのフィルタ32A〜32Cと、第3スイッチ6と、第4スイッチ7と、出力整合回路13と、入力整合回路20と、3つの整合回路14A〜14Cと、ローパスフィルタ16と、を備える。高周波モジュール1の複数の回路素子は、実装基板9に実装されている。ここにおいて、実装基板9に実装されているとは、回路素子が実装基板9に配置されていること(機械的に接続されていること)と、回路素子が実装基板9(の適宜の導体部)と電気的に接続されていることと、を含む。複数の回路素子は、実装基板9に実装される電子部品だけに限らず、実装基板9内に設けられる回路素子を含んでもよい。図2では、上述の実装基板9の導体部、ビア導体等により構成される複数の配線の図示を省略してある。
高周波モジュール1では、パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91に配置されている。
また、高周波モジュール1では、出力整合回路13、フィルタ32A、32C、3つの整合回路14A〜14Cは、実装基板9の第1主面91に実装されている。したがって、出力整合回路13、フィルタ32A、32C、3つの整合回路14A〜14Cは、実装基板9の第1主面91に配置されている。
また、高周波モジュール1では、第1スイッチ5、第2スイッチ4、コントローラ15、フィルタ32Bは、実装基板9の第2主面92に実装されている。したがって、高周波モジュール1では、第1スイッチ5、第2スイッチ4、コントローラ15、フィルタ32Bは、実装基板9の第2主面92に配置されている。また、高周波モジュール1では、ローノイズアンプ21と入力整合回路20とを含む1チップのICチップ10が、実装基板9の第2主面92に実装されている。したがって、ICチップ10は、実装基板9の第2主面92に配置されている。
パワーアンプ11は、例えば、バイポーラトランジスタとしてHBT(Heterojunction Bipolar Transistor)を含む電力増幅回路を有するGaAs系ICチップである。パワーアンプ11は、実装基板9にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、パワーアンプ11の外周形状は、四角形状である。パワーアンプ11は、GaAs系ICチップに限らず、例えば、電力増幅回路を有するSi系ICチップ又は電力増幅回路を有するSiGe系ICチップであってもよい。
第1スイッチ5を構成するスイッチICは、1チップのICチップである。第1スイッチ5は、共通端子50と3つの選択端子51〜53と複数のFET(Field Effect Transistor)とを含む。第1スイッチ5は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第1スイッチ5の外周形状は、四角形状である。
第2スイッチ4を構成するスイッチICは、1チップのICチップである。第2スイッチ4は、共通端子40と3つの選択端子41〜43と複数のFETとを含む。第2スイッチ4は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第2スイッチ4の外周形状は、四角形状である。
第3スイッチ6は、共通端子60と3つの選択端子61〜63と複数のFETとを含む。第3スイッチ6とローノイズアンプ21とを含むICチップ10は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ10の外周形状は、四角形状である。
第4スイッチ7を構成するスイッチICは、1チップのICチップである。第4スイッチ7は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、第4スイッチ7の外周形状は、四角形状である。
コントローラ15は、1チップのICチップである。コントローラ15は、実装基板9の第2主面92に配置されている。ここにおいて、コントローラ15は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、コントローラ15の外周形状は、四角形状である。
出力整合回路13を構成する回路素子は、例えば、インダクタを含む。出力整合回路13における回路素子は、例えば、実装基板9の第1主面91に配置されている。出力整合回路13に含まれるインダクタは、実装基板9の第1主面91に実装されている表面実装型インダクタである。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、回路素子の外周形状は、四角形状である。
入力整合回路20を構成する回路素子は、例えば、インダクタを含む。入力整合回路20における回路素子は、例えば、実装基板9の第1主面91に配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、回路素子の外周形状は、四角形状である。
3つの整合回路14A〜14Cの各々における回路素子は、例えば、インダクタを含む。3つの整合回路14A〜14Cの各々における回路素子は、例えば、実装基板9の第1主面91に配置されている。3つの整合回路14A〜14Cの各々に含まれるインダクタは、例えば、実装基板9の第1主面91に実装されている表面実装型インダクタである。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、回路素子の外周形状は、四角形状である。
ローノイズアンプ21を含むICチップ10は、実装基板9の第2主面92に配置されている。ここにおいて、ICチップ10は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ10は、パワーアンプ11と重ならないように配置されている。実装基板9の厚さ方向D1からの平面視で、ICチップ10の外周形状は、四角形状である。
ローパスフィルタ16は、実装基板9の第1主面91に配置されている。ここにおいて、ローパスフィルタ16は、実装基板9の第2主面92に実装されている。ローパスフィルタ16は、例えば、複数のインダクタ及びキャパシタを含む。ローパスフィルタ16は、IPD(Integrated Passive Device)であってもよい。
複数の外部接続端子8は、実装基板9の第2主面92に配置されている。複数の外部接続端子8の材料は、例えば、金属(例えば、銅、銅合金)である。複数の外部接続端子8の各々は、柱状電極である。ここにおいて、柱状電極は、例えば、円柱状の電極である。複数の外部接続端子8は、同じ形状であるが、異なる形状であってもよい。
複数の外部接続端子8は、上述のように、複数のグランド端子80、アンテナ端子81、信号入力端子82、信号出力端子83及び制御端子84を含んでいる。複数のグランド端子80は、上述のように実装基板9のグランド層と電気的に接続されている。グランド層は高周波モジュール1の回路グランドであり、高周波モジュール1の複数の回路素子は、グランド層と電気的に接続さている回路素子を含む。
実施形態1に係る高周波モジュール1では、フィルタ32Bが、ベアチップの弾性波フィルタ2であり、フィルタ32A及び32Cの各々が、パッケージ構造を有する弾性波フィルタ3である。以下では、説明の便宜上、弾性波フィルタ2を第1弾性波フィルタ2とも称し、弾性波フィルタ3を第2弾性波フィルタ3とも称する。
第1弾性波フィルタ2は、図3に示すように、圧電性基板200と、IDT(Interdigital Transducer)電極215と、複数のパッド電極216と、を有する。圧電性基板200は、互いに対向する第1主面211及び第2主面212を有する。また、圧電性基板200は、第1主面211と第2主面212とをつないでいる外周面213を有する。IDT電極215は、圧電性基板200の第1主面211上に設けられている。複数のパッド電極216は、圧電性基板200の第1主面211上に設けられている。第1弾性波フィルタ2は、その厚さ方向からの平面視で、長方形状であるが、これに限らず、例えば、正方形状であってもよい。
圧電性基板200は、例えば、支持基板201と、支持基板201上に設けられた低音速膜202と、低音速膜202上に設けられた圧電体層203と、を有する積層型基板である。
支持基板201は、互いに対向する第1主面2011及び第2主面2012を有する。低音速膜202は、支持基板201の第1主面2011上に設けられている。低音速膜202は、第1弾性波フィルタ2の厚さ方向からの平面視で、支持基板201の外周から離れて位置している。第1弾性波フィルタ2では、圧電性基板200の第1主面211は、支持基板201の第1主面2011のうち低音速膜202に覆われていない領域と、圧電体層203における支持基板201側とは反対側の主面と、を含む。
第1弾性波フィルタ2は、支持基板201の第1主面2011のうち低音速膜202に覆われていない領域を覆う絶縁層217を更に備える。絶縁層217は、電気絶縁性を有する。絶縁層217は、支持基板201の第1主面2011上において支持基板201の外周に沿って形成されている。絶縁層217は、複数のIDT電極215を囲んでいる。第1弾性波フィルタ2の厚さ方向からの平面視で、絶縁層217は、枠形状(例えば、矩形枠状)である。絶縁層217の一部は、第1弾性波フィルタ2の厚さ方向において圧電体層203の外周部に重なっている。圧電体層203の外周面及び低音速膜202の外周面は、絶縁層217により覆われている。絶縁層217の材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド等である。
複数のパッド電極216は、絶縁層217を介して圧電性基板200の第1主面211上に設けられている。
圧電体層203の材料は、例えば、リチウムタンタレート又はリチウムニオベイトである。低音速膜202は、圧電体層203を伝搬するバルク波の音速よりも、低音速膜202を伝搬するバルク波の音速が低速となる膜である。低音速膜202の材料は、例えば、酸化ケイ素である。低音速膜202の材料は、酸化ケイ素に限定されない。低音速膜202の材料は、例えば、酸化ケイ素、ガラス、酸窒化ケイ素、酸化タンタル、酸化ケイ素にフッ素、炭素、若しくはホウ素を加えた化合物、又は、上記各材料を主成分とする材料であってもよい。支持基板201では、圧電体層203を伝搬する弾性波の音速よりも、支持基板201を伝搬するバルク波の音速が高速である。ここにおいて、支持基板201を伝搬するバルク波は、支持基板201を伝搬する複数のバルク波のうち最も低音速なバルク波である。支持基板201の材料は、シリコン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、水晶、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、及びダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも1種の材料を含んでいればよい。
圧電性基板200は、支持基板201と低音速膜202との間に設けられている高音速膜を更に有していてもよい。高音速膜は、圧電体層203を伝搬する弾性波の音速よりも、高音速膜を伝搬するバルク波の音速が高速となる膜である。高音速膜の材料は、例えば、ダイヤモンドライクカーボン、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリコン、サファイア、圧電体(リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、又は水晶)、アルミナ、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、フォルステライト、マグネシア、及びダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも1種の材料である。高音速膜の材料は、上述したいずれかの材料を主成分とする材料、又は、上述したいずれかの材料を含む混合物を主成分とする材料であってもよい。
圧電性基板200は、積層型基板に限らず、圧電基板であってもよい。圧電基板の材料は、例えば、リチウムタンタレート又はリチウムニオベイトである。圧電性基板200が圧電基板の場合、複数のパッド電極216は、圧電性基板200の第1主面211上に直接形成されていてもよい。
第1弾性波フィルタ2は、IDT電極215を複数備えている。なお、図3では、複数のIDT電極215のうち2つのIDT電極215のみ模式的に図示してある。複数のIDT電極215の各々は、第1電極及び第2電極を有する。第1電極は、複数の第1電極指と、複数の第1電極指が接続されている第1バスバーと、を有する。第2電極は、複数の第2電極指と、複数の第2電極指が接続されている第2バスバーと、を有する。第1弾性波フィルタ2の特性は、例えば、IDT電極215の電極指ピッチ、IDT電極215の交差幅、圧電性基板200の材料等を適宜変えることによって変えることができる。IDT電極215の電極指ピッチは、複数の第1電極指のうち隣り合う2つの第1電極指の中心線間の距離、又は、複数の第2電極指のうち隣り合う2つの第2電極指の中心線間の距離で定義される。実施形態1に係る高周波モジュール1の第1弾性波フィルタ2では、例えば、送信フィルタ12B及び受信フィルタ22Bの各々が、複数の弾性波共振子(複数の直列腕共振子及び複数の並列腕共振子)を含むラダー型フィルタである。複数の弾性表面波共振子の各々が、IDT電極215と、圧電性基板200の一部と、を含んでいる。
第1弾性波フィルタ2では、圧電性基板200は、例えば低音速膜202と圧電体層203との間に介在する密着層を含んでいてもよい。密着層は、例えば、樹脂(エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂)からなる。また、第1弾性波フィルタ2では、圧電性基板200は、低音速膜202と圧電体層203との間、圧電体層203上、又は低音速膜202下のいずれかに誘電体膜を備えていてもよい。誘電体膜の材料は、例えば、酸化ケイ素である。また、第1弾性波フィルタ2は、圧電体層203上に設けられて複数のIDT電極215を覆っている保護膜を更に備えていてもよい。保護膜の材料は、例えば、酸化ケイ素である。
第1弾性波フィルタ2は、実装基板9の第2主面92に配置されている。第1弾性波フィルタ2では、圧電性基板200の第1主面211が実装基板9側に位置し、圧電性基板200の第2主面212が実装基板9側とは反対側に位置している。高周波モジュール1は、複数のバンプ17を更に備える。複数のバンプ17は、第1弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92との間に介在し第1弾性波フィルタ2と実装基板9とを接続している。複数のバンプ17の各々の形状は、略球状である。複数のバンプ17の各々は、例えば、はんだバンプである。複数のバンプ17の各々は、はんだバンプに限らず、例えば金バンプであってもよい。
複数のバンプ17は、複数のパッド電極216と実装基板9とに接合されている。複数のバンプ17は、複数のパッド電極216のうち実装基板9の厚さ方向D1において重なるパッド電極216に接合されている。高周波モジュール1では、実装基板9の厚さ方向D1において第1弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92との間に空間S1が形成されている。実施形態1に係る高周波モジュール1では、空間S1は、複数のパッド電極216と複数のバンプ17と圧電性基板200と実装基板9とによって圧電性基板200と実装基板9との間に形成される。複数のIDT電極215は、空間S1内に配置されている。
第2弾性波フィルタ3は、圧電性基板305と、IDT電極315と、複数の端子318と、を有する。圧電性基板305は、互いに対向する第1主面311及び第2主面312を有する。また、圧電性基板305は、第1主面311と第2主面312とをつないでいる外周面313を有する。IDT電極315は、圧電性基板305の第1主面311上に設けられている。圧電性基板305は、圧電基板である。圧電基板の材料は、例えば、リチウムタンタレート又はリチウムニオベイトである。圧電性基板305は、圧電基板に限らず、例えば、圧電性基板200と同様の積層型基板でもよい。第2弾性波フィルタ3は、IDT電極315を複数備えている。なお、図3では、複数のIDT電極315のうち2つのIDT電極315のみ模式的に図示してある。高周波モジュール1では、第2弾性波フィルタ3からなる第1フィルタ32Aの送信フィルタ12A及び受信フィルタ22Aの各々がラダー型フィルタである。また、高周波モジュール1では、第2弾性波フィルタ3からなる第2フィルタ32Cの送信フィルタ12C及び受信フィルタ22Cの各々がラダー型フィルタである。
また、第2弾性波フィルタ3は、パッケージ構造の構成要素として、スペーサ層314と、カバー部材316と、複数の端子318と、を有している。スペーサ層314及びカバー部材316は、圧電性基板305の第1主面311側に設けられる。スペーサ層314は、第2弾性波フィルタ3の厚さ方向からの平面視で、複数のIDT電極315を囲んでいる。第2弾性波フィルタ3の厚さ方向からの平面視で、スペーサ層314は、枠状(矩形枠状)である。スペーサ層314は、電気絶縁性を有する。スペーサ層314の材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド等である。カバー部材316は、平板状である。第2弾性波フィルタ3の厚さ方向からの平面視で、カバー部材316は、長方形状であるが、これに限らず、例えば、正方形状であってもよい。第2弾性波フィルタ3では、第2弾性波フィルタ3の厚さ方向からの平面視で、カバー部材316の外形サイズと、スペーサ層314の外形サイズと、圧電性基板305の外形サイズと、が略同じである。カバー部材316は、第2弾性波フィルタ3の厚さ方向において圧電性基板305に対向するようにスペーサ層314上に配置されている。カバー部材316は、第2弾性波フィルタ3の厚さ方向において複数のIDT電極315と重複し、かつ、第2弾性波フィルタ3の厚さ方向において複数のIDT電極315から離れている。カバー部材316は、電気絶縁性を有する。カバー部材316の材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド等である。第2弾性波フィルタ3は、圧電性基板305とスペーサ層314とカバー部材316とで囲まれた空間S2を有する。第2弾性波フィルタ3では、空間S2には、気体が入っている。気体は、空気、不活性ガス(例えば、窒素ガス)等である。第2弾性波フィルタ3における複数の端子318は、カバー部材316から露出している。複数の端子318の各々は、例えば、バンプである。各バンプは、例えば、はんだバンプである。各バンプは、はんだバンプに限らず、例えば金バンプであってもよい。
第1弾性波フィルタ2は、パッケージ構造を有していないベアチップであり、第2弾性波フィルタ3と比べて、厚さ方向の寸法が小さい。
実装基板9の厚さ方向D1において、第2弾性波フィルタ3の寸法は、例えば、出力整合回路13に含まれる表面実装型インダクタの寸法よりも小さい。また、実装基板9の厚さ方向D1において、第2弾性波フィルタ3の寸法は、例えば、3つの整合回路14A〜14Cの各々に含まれる表面実装型インダクタの寸法よりも小さい。
高周波モジュール1は、樹脂層101(以下、第1樹脂層101ともいう)を更に備える。第1樹脂層101は、実装基板9の第1主面91側において実装基板9の第1主面91に配置されている複数の回路素子を覆っている。ここにおいて、第1樹脂層101は、実装基板9の第1主面91に配置されている複数の回路素子を封止している。実装基板9の第1主面91に配置されている複数の回路素子は、パワーアンプ11、フィルタ32A、フィルタ32C、出力整合回路13、3つの整合回路14A〜14C及びローパスフィルタ16を含む。第1樹脂層101は、樹脂を含む。第1樹脂層101は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。
高周波モジュール1は、樹脂フィルム19を更に備える。樹脂フィルム19は、実装基板9の第2主面92に配置されている。実施形態1に係る高周波モジュール1では、樹脂フィルム19は、図3に示すように、圧電性基板200の第2主面212と外周面213とを覆っている。樹脂フィルム19は、圧電性基板200の第2主面212を覆っている第1部分191と、圧電性基板200の外周面213を覆っており実装基板9の第2主面92に接している第2部分192と、を含む。弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92との間の空間S1は、弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92と樹脂フィルム19とで囲まれている。樹脂フィルム19は、その外周部が全周にわたって実装基板9の第2主面92に接している。樹脂フィルム19の材料は、例えば、エポキシ樹脂を含む。空間S1には、気体が入っている。気体は、空気又は不活性ガス(例えば、窒素ガス)である。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、樹脂層102(以下、第2樹脂層102ともいう)を更に備える。第2樹脂層102は、実装基板9の第2主面92に配置されている。樹脂層102は、樹脂フィルム19を覆っている。また、高周波モジュール1では、第2樹脂層102は、実装基板9の第2主面92側において実装基板9の第2主面92に実装されている複数の回路素子と複数の外部接続端子8それぞれの一部とを覆っている。ここにおいて、複数の回路素子は、第1スイッチ5、第2スイッチ4、第4スイッチ7、コントローラ15、ICチップ10及びフィルタ32Bを含む。第2樹脂層102は、複数の外部接続端子8の各々における先端面を露出させるように形成されている。また、第2樹脂層102は、樹脂フィルム19を介してフィルタ32Bを覆っている。第2樹脂層102は、樹脂を含む。第2樹脂層102は、樹脂の他にフィラーを含んでいてもよい。第2樹脂層102の材料は、第1樹脂層101の材料と同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
また、高周波モジュール1は、シールド層103を更に備える。シールド層103の材料は、例えば、金属である。シールド層103は、第1樹脂層101の主面1011及び外周面1013と、実装基板9の外周面93と、第2樹脂層102の外周面1023と、を覆っている。シールド層103は、実装基板9の有するグランド層と接触している。これにより、高周波モジュール1では、シールド層103の電位をグランド層の電位と同じにすることができる。
(3)まとめ
(3.1)高周波モジュール
実施形態1に係る高周波モジュール1は、互いに対向する第1主面91及び第2主面92を有する実装基板9と、実装基板9の第1主面91に配置されている電子部品(例えば、パワーアンプ11、フィルタ32A,32C、出力整合回路13、整合回路14A〜14C、ローパスフィルタ16)と、外部接続端子8と、弾性波フィルタ2と、を備える。外部接続端子8は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、実装基板9の第2主面92に配置されている。弾性波フィルタ2は、ベアチップである。なお、実装基板9の第1主面91に配置される電子部品の数は1つでもよいし、複数でもよい。
実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の第2主面92に配置する弾性波フィルタ2がベアチップなので、実装基板9の厚さ方向D1において実装基板9の第2主面92側の低背化を図れ、高周波モジュール1全体の低背化を図ることが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、弾性波フィルタ2が、圧電性基板200と、IDT電極215と、複数のパッド電極216と、を有する。圧電性基板200は、互いに対向する第1主面211及び第2主面212を有する。IDT電極215は、圧電性基板200の第1主面211上に設けられている。複数のパッド電極216は、圧電性基板200の第1主面211上に設けられている。高周波モジュール1は、複数のバンプ17を更に備える。複数のバンプ17は、複数のパッド電極216と実装基板9とに接合されている。IDT電極215は、複数のパッド電極216と複数のバンプ17と圧電性基板200と実装基板9とによって圧電性基板200と実装基板9との間に形成される空間S1内に配置されている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1は、実装基板9の厚さ方向D1における低背化を図ることが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、空間S1が、弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92と樹脂フィルム19とで囲まれている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1では、空間S1に異物が入ることを抑制でき、特性劣化を抑制することが可能となる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、実装基板9の第2主面92に配置されている樹脂層102が、樹脂フィルム19を覆っている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1では、信頼性の向上を図れる。
また、実施形態1に係る高周波モジュール1では、弾性波フィルタ2(フィルタ32B)が、受信フィルタ22Bを含み、ローノイズアンプ21を含むICチップ10が、実装基板9の第2主面92に配置されている。これにより、実施形態1に係る高周波モジュール1では、受信フィルタ22Bとローノイズアンプ21との間の配線長を短くすることが可能となる。
(3.2)通信装置
実施形態1に係る通信装置300は、高周波モジュール1と、信号処理回路301と、を備える。信号処理回路301は、高周波モジュール1の弾性波フィルタ2を通過する高周波信号を信号処理する。
実施形態1に係る通信装置300は、高周波モジュール1を備えるので、実装基板9の厚さ方向D1における低背化を図ることが可能となる。信号処理回路301を構成する複数の電子部品は、例えば、上述の回路基板に実装されていてもよいし、高周波モジュール1が実装された回路基板(第1回路基板)とは別の回路基板(第2回路基板)に実装されていてもよい。
(4)高周波モジュールの変形例
(4.1)変形例1
実施形態1の変形例1に係る高周波モジュール1aについて、図4を参照して説明する。変形例1に係る高周波モジュール1aに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例1に係る高周波モジュール1aは、複数の外部接続端子8がボールバンプである点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。また、変形例1に係る高周波モジュール1aは、実施形態1に係る高周波モジュール1の第2樹脂層102を備えていない点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。変形例1に係る高周波モジュール1aは、第1スイッチ5、第2スイッチ4、第4スイッチ7、ICチップ10及びコントローラ15の各々と実装基板9の第2主面92との間の隙間に設けられたアンダーフィル部を備えていてもよい。
複数の外部接続端子8の各々を構成するボールバンプの材料は、例えば、金、銅、はんだ等である。
複数の外部接続端子8は、ボールバンプにより構成された外部接続端子8と、柱状電極により構成された外部接続端子8と、が混在してもよい。
変形例1に係る高周波モジュール1aでは、第1距離L1が、第2距離L2よりも短い。第1距離L1は、実装基板9の第2主面92と、フィルタ32Bにおける実装基板9側とは反対側の面との距離である。第2距離L2は、実装基板9の第2主面92と、ICチップ10における実装基板9側とは反対側の面との距離である。
変形例1に係る高周波モジュール1aでは、実装基板(9)の厚さ方向(D1)における低背化を図ることが可能となる。
(4.2)変形例2
実施形態1の変形例2に係る高周波モジュール1bについて、図5を参照して説明する。変形例2に係る高周波モジュール1bに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例2に係る高周波モジュール1bは、実装基板9の第2主面92に配置されている複数の回路素子の各々において実装基板9側とは反対側の面が露出している点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。ここにおいて、実装基板9の第2主面92に配置されている複数の回路素子は、第1スイッチ5、第2スイッチ4、第4スイッチ7、ICチップ10、コントローラ15及びフィルタ32Bを含む。ここにおいて、変形例2に係る高周波モジュール1bでは、複数の回路素子の各々において実装基板9側とは反対側の面と、第2樹脂層102の主面1021と、複数の外部接続端子8の各々の先端面と、が略面一である。フィルタ32Bにおいて実装基板9側とは反対側の面は、図3に示すように圧電性基板200の第2主面212である。変形例2に係る高周波モジュール1bでは、樹脂フィルム19の圧電性基板200の外周面213を全周に亘って覆っている。
変形例2に係る高周波モジュール1bは、実施形態1に係る高周波モジュール1と比べて、更なる低背化を図ることが可能となる。
(4.3)変形例3
実施形態1の変形例3に係る高周波モジュール1cについて、図6を参照して説明する。変形例3に係る高周波モジュール1cに関し、変形例2に係る高周波モジュール1bと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
変形例3に係る高周波モジュール1cでは、樹脂フィルム19が圧電性基板200の外周面213だけでなく第2主面212も覆っている点で、変形例2に係る高周波モジュール1bと相違する。
変形例3に係る高周波モジュール1cは、実施形態1の変形例2に係る高周波モジュール1bと比べて、樹脂フィルム19が剥がれにくくなる。また、変形例3に係る高周波モジュール1cは、変形例2に係る高周波モジュール1bと比べて、空間S1に異物が入りにくくなる。よって、変形例3に係る高周波モジュール1cは、変形例2に係る高周波モジュール1bと比べて、信頼性の向上を図ることが可能となる。
(実施形態2)
実施形態2に係る高周波モジュール1d及び通信装置300dについて、図7及び8を参照して説明する。実施形態2に係る高周波モジュール1d及び通信装置300dに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1及び通信装置300と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態2に係る高周波モジュール1dは、実施形態1に係る高周波モジュール1において送信フィルタ12Bと受信フィルタ22Bとを含むデュプレクサであるフィルタ32Bの代わりに、互いに異なる回路素子である送信フィルタ12Bと受信フィルタ22Bとを備える点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。また、実施形態2に係る高周波モジュール1dは、実施形態1に係る高周波モジュール1におけるフィルタ32Cを備えていない点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。
実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、図8に示すように、送信フィルタ12Bが、実装基板9の第1主面91に配置され、受信フィルタ22Bが、実装基板9の第2主面92に配置されている。これにより、実施形態2に係る高周波モジュール1dは、送信フィルタ12Bと受信フィルタ22Bとのアイソレーションを向上させることが可能となる。
実施形態2に係る高周波モジュール1dでは、送信フィルタ12Bが、弾性波フィルタ3(図3参照)と同様、パッケージ構造を有する弾性波フィルタであり、受信フィルタ22Bが、弾性波フィルタ2(図3参照)と同様、ベアチップの弾性波フィルタである。
実施形態2に係る高周波モジュール1dは、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様、実装基板9の第2主面92に配置する弾性波フィルタ(受信フィルタ22B)がベアチップなので、実装基板9の厚さ方向D1において実装基板9の第2主面92側の低背化を図れ、高周波モジュール1d全体の低背化を図ることが可能となる。
(実施形態3)
実施形態3に係る高周波モジュール1e及び通信装置300eについて、図9〜11を参照して説明する。実施形態3に係る高周波モジュール1e及び通信装置300eに関し、実施形態2に係る高周波モジュール1d及び通信装置300dと同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
実施形態3に係る高周波モジュール1eは、実施形態2に係る高周波モジュール1dにおいて送信フィルタ12Aと受信フィルタ22Aとを含むデュプレクサであるフィルタ32Aの代わりに、互いに異なる回路素子である送信フィルタ12Aと受信フィルタ22Aとを備える点で、実施形態2に係る高周波モジュール1dと相違する。
実施形態3に係る高周波モジュール1eは、図10に示すように、2つの送信フィルタ12A及び12Bが、実装基板9の第1主面91に配置され、2つの受信フィルタ22A及び22Bが、実装基板9の第2主面92に配置されている。これにより、実施形態3に係る高周波モジュール1eは、送信フィルタ12A及び送信フィルタ12Bの各々と2つの受信フィルタ22A及び22Bとのアイソレーションを向上させることが可能となる。また、実施形態3に係る高周波モジュール1eでは、実装基板9の厚さ方向D1からの平面視において、送信フィルタ12Aと受信フィルタ22Bとが重ならない。これにより、実施形態3に係る高周波モジュール1eでは、送信フィルタ12Aと受信フィルタ22Bとのアイソレーションを向上させることが可能となる。
実施形態3に係る高周波モジュール1eでは、2つの送信フィルタ12A及び12Bの各々が、弾性波フィルタ3(図3参照)と同様、パッケージ構造を有する弾性波フィルタであり、2つの受信フィルタ22A及び22Bの各々が、弾性波フィルタ2(図3参照)と同様、ベアチップの弾性波フィルタである。これにより、実施形態3に係る高周波モジュール1eは、実装基板9の厚さ方向D1において実装基板9の第2主面92側の低背化を図れ、高周波モジュール1e全体の低背化を図ることが可能となる。
(実施形態4)
実施形態4に係る高周波モジュール1fについて、図12及び13を参照して説明する。実施形態4に係る高周波モジュール1fに関し、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、実施形態4に係る高周波モジュール1fは、例えば、実施形態1に係る通信装置300の高周波モジュール1の代わりに用いられる。
実施形態4に係る高周波モジュール1fは、実施形態1に係る高周波モジュール1における樹脂フィルム19を備えていない点で、実施形態1に係る高周波モジュール1と相違する。実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、樹脂層102が、図3に示した圧電性基板200の外周面213を覆っている。実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、空間S1が、弾性波フィルタ2と実装基板9の第2主面92と樹脂層102とで囲まれている。
実施形態4に係る高周波モジュール1fは、実施形態1に係る高周波モジュール1と同様、実装基板9の第2主面92に配置する弾性波フィルタ2(図3参照)がベアチップなので、実装基板9の厚さ方向D1において実装基板9の第2主面92側の低背化を図れ、高周波モジュール1f全体の低背化を図ることが可能となる。
実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、樹脂層102が、圧電性基板200の外周面213を覆っている。これにより、実施形態4に係る高周波モジュール1fは、空間S1に異物が入ることを抑制でき、特性劣化を抑制することが可能となる。また、実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、樹脂層102が、圧電性基板200の第2主面212も覆っている。これにより、実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、信頼性の向上を図ることが可能となる。
実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、図13に示すように、実装基板9の厚さ方向D1におけるバンプ17の寸法H2が、実装基板9の厚さ方向D1における弾性波フィルタ3の端子318の寸法H1よりも小さい。これにより、実施形態4に係る高周波モジュール1fでは、その製造時において、実装基板9の第2主面92上に第2樹脂層102を形成する際に、第2樹脂層102の元になる樹脂が空間S1に入り込みにくくなる。
(その他の変形例)
上記の実施形態1〜4は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記の実施形態1〜4は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
例えば、実装基板9は、部品内蔵基板であってもよい。
また、パワーアンプ11は、実装基板9の第1主面91にフリップチップ実装される代わりに、ボンディングワイヤを利用した実装形態で実装されていてもよい。すなわち、パワーアンプ11は、ダイボンド材によって実装基板9の第1主面91に接合されることで実装基板9の第1主面91に配置され(機械的に接続され)、端子(パッド電極)がボンディングワイヤを介して実装基板9の第1主面91側の導体パターン層の導体部と電気的に接続されていてもよい。また、弾性波フィルタ2は、実装基板9の第2主面92にフリップチップ実装される代わりに、ボンディングワイヤを利用した実装形態で実装されていてもよい。
また、高周波モジュール1は、送信信号用の信号経路と受信信号用の信号経路とのうち送信信号用の信号経路のみを有してもよい。この場合、高周波モジュール1は、例えば、複数のフィルタ32A〜32Cをデュプレクサで構成する代わりに、複数の送信フィルタ12A〜12Cで構成されてもよい。
また、複数のフィルタ32A〜32Cは、弾性表面波を利用する弾性波フィルタであるが、これに限らず、例えば、弾性境界波、板波等を利用する弾性波フィルタであってもよい。
高周波モジュール1において、実装基板9の第1主面91に配置される2つのフィルタ32A及び32Cは、弾性表面波を利用する弾性波フィルタに限らず、例えば、BAW(Bulk Acoustic Wave)フィルタであってもよい。
(態様)
本明細書には、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、実装基板(9)と、電子部品と、外部接続端子(8)と、弾性波フィルタ(2)と、を備える。実装基板(9)は、互いに対向する第1主面(91)及び第2主面(92)を有する。電子部品は、実装基板(9)の第1主面(91)に配置されている。外部接続端子(8)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。弾性波フィルタ(2)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。弾性波フィルタ(2)は、ベアチップである。
第1の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、実装基板(9)の厚さ方向(D1)における低背化を図ることが可能となる。
第2の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、第1の態様において、ベアチップの弾性波フィルタ(2)は、圧電性基板(200)と、IDT電極(215)と、複数のパッド電極(216)と、を有する。圧電性基板(200)は、互いに対向する第1主面(211)及び第2主面(212)を有する。IDT電極(215)は、圧電性基板(200)の第1主面(211)上に設けられている。複数のパッド電極(216)は、圧電性基板(200)の第1主面(211)上に設けられている。高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、複数のバンプ(17)を更に備える。複数のバンプ(17)は、複数のパッド電極(216)と実装基板(9)とに接合されている。IDT電極(215)は、複数のパッド電極(216)と複数のバンプ(17)と圧電性基板(200)と実装基板(9)とによって圧電性基板(200)と実装基板(9)との間に形成される空間(S1)内に配置されている。
第2の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、実装基板(9)の厚さ方向(D1)における低背化を図ることが可能となる。
第3の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e)は、第2の態様において、樹脂フィルム(19)を更に備える。樹脂フィルム(19)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。樹脂フィルム(19)は、少なくとも圧電性基板(200)の外周面(213)を覆っている。空間(S1)は、ベアチップの弾性波フィルタ(2)と実装基板(9)の第2主面(92)と樹脂フィルム(19)とで囲まれている。
第3の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e)は、空間(S1)に異物が入ることを抑制でき、特性劣化を抑制することが可能となる。
第4の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1d;1e)では、第3の態様において、樹脂フィルム(19)は、圧電性基板(200)の第2主面(212)を覆っている。
第4の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1d;1e)では、信頼性の向上を図れる。
第5の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e)は、第3又は4の態様において、樹脂層(102)を更に備える。樹脂層(102)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。樹脂層(102)は、樹脂フィルム(19)の少なくとも一部を覆っている。
第5の態様に係る高周波モジュール(1d;1a;1b;1c;1d;1e)では、信頼性の向上を更に図れる。
第6の態様に係る高周波モジュール(1f)は、第2の態様において、樹脂層(102)を更に備える。樹脂層(102)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。樹脂層(102)は、圧電性基板(200)の外周面(213)を覆っている。空間(S1)は、ベアチップの弾性波フィルタ(2)と実装基板(9)の第2主面(92)と樹脂層(102)とで囲まれている。
第6の態様に係る高周波モジュール(1f)は、空間(S1)に異物が入ることを抑制でき、特性劣化を抑制することが可能となる。
第7の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)では、第1〜6の態様のいずれか一つにおいて、ベアチップの弾性波フィルタ(2)は、受信フィルタ(22B;22A,22B)を含む。高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)は、ICチップ(10)を更に備える。ICチップ(10)は、実装基板(9)の第2主面(92)に配置されている。ICチップ(10)は、ローノイズアンプ(21)を含む。ローノイズアンプ(21)は、受信フィルタ(22B;22A,22B)を通過した高周波信号を増幅する。
第7の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)では、受信フィルタ(22B;22A,22B)とローノイズアンプ(21)との間の配線長を短くすることが可能となる。
第8の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1d;1e;1f)では、第7の態様において、第1距離(L1)が、第2距離(L2)よりも短い。第1距離(L1)は、実装基板(9)の第2主面(92)と、ベアチップの弾性波フィルタ(2)における実装基板(9)側とは反対側の面との距離である。第2距離(L2)は、実装基板(9)の第2主面(92)と、ICチップ(10)における実装基板(9)側とは反対側の面との距離である。
第8の態様に係る高周波モジュール(1;1a;1d;1e;1f)では、実装基板(9)の厚さ方向(D1)における低背化を図ることが可能となる。
第9の態様に係る通信装置(300;300d;300e)は、第1〜8の態様のいずれか一つの高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)と、信号処理回路(301)と、を備える。信号処理回路(301)は、高周波モジュール(1;1a;1b;1c;1d;1e;1f)のベアチップの弾性波フィルタ(2)を通過する高周波信号を信号処理する。
第9の態様に係る通信装置(300;300d;300e)では、実装基板(9)の厚さ方向(D1)における低背化を図ることが可能となる。
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f 高周波モジュール
2 弾性波フィルタ(第1弾性波フィルタ)
200 圧電性基板
201 支持基板
2011 第1主面
2012 第2主面
211 第1主面
212 第2主面
213 外周面
215 IDT電極
216 パッド電極
217 絶縁層
3 弾性波フィルタ(第2弾性波フィルタ)
305 圧電性基板
311 第1主面
312 第2主面
313 外周面
314 スペーサ層
315 IDT電極
316 カバー部材
318 端子
4 第2スイッチ
40 共通端子
41〜43 選択端子
5 第1スイッチ
50 共通端子
51〜53 選択端子
6 第3スイッチ
60 共通端子
61〜63 選択端子
7 第4スイッチ
70 共通端子
71、72 選択端子
8 外部接続端子
80 グランド端子
81 アンテナ端子
82 信号入力端子
83 信号出力端子
84 制御端子
9 実装基板
91 第1主面
92 第2主面
93 外周面
10 ICチップ
11 パワーアンプ
12A、12B、12C 送信フィルタ
13 出力整合回路
14A、14B、14C 整合回路
15 コントローラ
16 ローパスフィルタ
17 バンプ
19 樹脂フィルム
191 第1部分
192 第2部分
20 入力整合回路
21 ローノイズアンプ
22A、22B、22C 受信フィルタ
32A、32B、32C フィルタ(デュプレクサ)
101 第1樹脂層
1011 主面
1013 外周面
102 第2樹脂層
1021 主面
1023 外周面
300、300d、300e 通信装置
301 信号処理回路
302 RF信号処理回路
303 ベースバンド信号処理回路
310 アンテナ
D1 厚さ方向
S1 空間
S2 空間

Claims (9)

  1. 互いに対向する第1主面及び第2主面を有する実装基板と、
    前記実装基板の前記第1主面に配置されている電子部品と、
    前記実装基板の前記第2主面に配置されている外部接続端子と、
    前記実装基板の前記第2主面に配置されているベアチップの弾性波フィルタと、を備える、
    高周波モジュール。
  2. 前記ベアチップの弾性波フィルタは、
    互いに対向する第1主面及び第2主面を有する圧電性基板と、
    前記圧電性基板の前記第1主面上に設けられているIDT電極と、
    前記圧電性基板の前記第1主面上に設けられている複数のパッド電極と、を有し、
    前記高周波モジュールは、前記複数のパッド電極と前記実装基板とに接合されている複数のバンプを更に備え、
    前記IDT電極は、前記複数のパッド電極と前記複数のバンプと前記圧電性基板と前記実装基板とによって前記圧電性基板と前記実装基板との間に形成される空間内に配置されている、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  3. 前記実装基板の前記第2主面に配置されており、少なくとも前記圧電性基板の外周面を覆っている樹脂フィルムを更に備え、
    前記空間は、前記ベアチップの弾性波フィルタと前記実装基板の前記第2主面と前記樹脂フィルムとで囲まれている、
    請求項2に記載の高周波モジュール。
  4. 前記樹脂フィルムは、前記圧電性基板の前記第2主面を覆っている、
    請求項3に記載の高周波モジュール。
  5. 前記実装基板の前記第2主面に配置されており、前記樹脂フィルムの少なくとも一部を覆っている樹脂層を更に備える、
    請求項3又は4に記載の高周波モジュール。
  6. 前記実装基板の前記第2主面に配置されており、前記圧電性基板の外周面を覆っている樹脂層を更に備え、
    前記空間は、前記ベアチップの弾性波フィルタと前記実装基板の前記第2主面と前記樹脂層とで囲まれている、
    請求項2に記載の高周波モジュール。
  7. 前記ベアチップの弾性波フィルタは、受信フィルタを含み、
    前記高周波モジュールは、
    前記実装基板の前記第2主面に配置されており、前記受信フィルタを通過した高周波信号を増幅するローノイズアンプを含むICチップを更に備える、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の高周波モジュール。
  8. 前記実装基板の前記第2主面と、前記ベアチップの弾性波フィルタにおける前記実装基板側とは反対側の面との第1距離が、前記実装基板の前記第2主面と、前記ICチップにおける前記実装基板側とは反対側の面との第2距離よりも短い、
    請求項7に記載の高周波モジュール。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の高周波モジュールと、
    前記高周波モジュールの前記ベアチップの弾性波フィルタを通過する高周波信号を信号処理する信号処理回路と、を備える、
    通信装置。
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