JP2021170750A - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化と配線ロス及び配線ばらつきによる不整合損の低減とを実現することができる高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュール１は、モジュール基板９１と、モジュール基板９１に互いに離間して配置された第１電子部品及び第２電子部品と、第１電子部品及び第２電子部品の両方に電気的に接続され、第１電子部品及び第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、高周波モジュール及び通信装置に関する。

携帯電話などの移動体通信機器では、特に、マルチバンド化の進展に伴い、高周波フロントエンド回路を構成する回路素子の配置構成が複雑化されている。

特許文献１には、電力増幅器、低雑音増幅器及びフィルタ等の多くの電子部品がパッケージ化されたＲＦモジュールが開示されている。

特開２０１８−１３７５２２号公報

上記従来技術では、モジュールの小型化のために、多くの電子部品が集積され、部品間の配線が複雑になる。それにより、配線ロス及び配線ばらつきによる不整合損が増加する場合がある。

そこで、本発明は、小型化と配線ロス及び配線ばらつきによる不整合損の低減とを実現することができる高周波モジュール及び通信装置を提供する。

本発明の一態様に係る高周波モジュールは、モジュール基板と、互いに離間して前記モジュール基板に配置された第１電子部品及び第２電子部品と、前記第１電子部品及び前記第２電子部品の両方に電気的に接続され、前記第１電子部品及び前記第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品と、を備える。

本発明によれば、高周波モジュールの小型化と配線ロス及び配線ばらつきによる不整合損の低減とを実現することができる。

実施の形態１に係る高周波モジュールの回路構成図 実施の形態１に係る高周波モジュールの平面図 実施の形態１に係る高周波モジュールの断面図 実施の形態１に係る高周波モジュールの断面図 実施の形態１に係る高周波モジュールの断面図 実施の形態２に係る高周波モジュールの断面図 実施の形態２の変形例に係る高周波モジュールの断面図 他の実施の形態に係る高周波モジュールの断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。

なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、又は比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡素化される場合がある。

以下の各図において、ｘ軸及びｙ軸は、モジュール基板の主面と平行な平面上で互いに直交する軸である。また、ｚ軸は、モジュール基板の主面に垂直な軸であり、その正方向は上方向を示し、その負方向は下方向を示す。

本発明の回路構成において、「接続される」とは、接続端子及び／又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。「Ａ及びＢの間に接続される」とは、Ａ及びＢの間でＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。

本発明の部品配置において、「部品が基板に配置される」とは、部品が基板と接触した状態で基板上に配置されることに加えて、基板と接触せずに基板の上方に配置されること（例えば、部品が、基板上に配置された他の部品上に積層されること）、及び、部品の一部又は全部が基板内に埋め込まれて配置されることを含む。「部品が基板の主面に配置される」とは、部品が基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、及び、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。

「平行」及び「垂直」などの要素間の関係性を示す用語は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の誤差をも含むことを意味する。

（実施の形態１）
［１．１ 高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成］
本実施の形態に係る高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成図である。

［１．１．１ 通信装置５の回路構成］
まず、通信装置５の回路構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る通信装置５は、高周波モジュール１と、アンテナ２と、ＲＦＩＣ３と、ＢＢＩＣ４と、を備える。以下、通信装置５の各構成要素について順に説明する。

高周波モジュール１は、アンテナ２とＲＦＩＣ３との間で高周波信号を伝送する。高周波モジュール１の回路構成については後述する。

アンテナ２は、高周波モジュール１のアンテナ接続端子１００に接続され、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール１へ出力する。

ＲＦＩＣ３は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１の受信経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣ４へ出力する。また、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１が有するスイッチ及び低雑音増幅器等を制御する制御部を有する。なお、ＲＦＩＣ３の制御部としての機能の一部又は全部は、ＲＦＩＣ３の外部に実装されてもよく、例えば、ＢＢＩＣ４又は高周波モジュール１に実装されてもよい。

ＢＢＩＣ４は、高周波モジュール１が伝送する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理するベースバンド信号処理回路である。ＢＢＩＣ４で処理される信号としては、例えば、画像表示のための画像信号、及び／又は、スピーカを介した通話のために音声信号が用いられる。

なお、本実施の形態に係る通信装置５において、アンテナ２及びＢＢＩＣ４は、必須の構成要素ではない。

［１．１．２ 高周波モジュール１の回路構成］
次に、高周波モジュール１の回路構成について説明する。図１に示すように、高周波モジュール１は、電力増幅器１１及び１２と、低雑音増幅器２１と、スイッチ５１〜５４と、制御回路５５と、デュプレクサ６１〜６３と、フィルタ６４と、整合回路（ＭＮ）７１〜７３と、アンテナ接続端子１００と、複数の高周波入力端子１１０と、高周波出力端子１２１と、制御端子１３１と、を備える。

アンテナ接続端子１００は、外部接続端子の一例であり、アンテナ２に接続される。

複数の高周波入力端子１１０は、外部接続端子の一例であり、高周波モジュール１の外部から複数の高周波送信信号を受けるための端子である。本実施の形態では、複数の高周波入力端子１１０は、４つの高周波入力端子１１１〜１１４を含む。

複数の高周波入力端子１１０が外部から受ける複数の高周波信号としては、例えば、互いに異なる通信システムの高周波信号、及び／又は、互いに異なる通信バンドの高周波信号が用いられ得る。

通信システムとは、無線アクセス技術（ＲＡＴ：Radio Access Technology）を用いて構築される通信システムを意味する。本実施の形態では、通信システムとしては、例えば５ＧＮＲ（5th Generation New Radio）システム、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システム及びＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）システム等を用いることができるが、これらに限定されない。

通信バンドとは、通信システムのために標準化団体など（例えば３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）等）によって予め定義された周波数バンドを意味する。

なお、複数の高周波入力端子１１０の数は、４つに限定されない。例えば、複数の高周波入力端子１１０の数は、４つよりも少なくてもよく、４つよりも多くてもよい。

高周波出力端子１２１は、外部接続端子の一例であり、高周波モジュール１の外部に複数の高周波受信信号を提供するための端子である。なお、高周波モジュール１は、複数の高周波出力端子を備えてもよい。

制御端子１３１は、外部接続端子の一例であり、高周波モジュール１の外部から制御信号を受けるための端子である。制御信号としては、例えば電力増幅器１１及び１２を制御するための信号が用いられる。

電力増幅器１１は、第１電力増幅器の一例であり、複数の高周波入力端子１１０で受けた複数の高周波信号を増幅することができる。ここでは、電力増幅器１１は、高周波入力端子１１１及び／又は１１２からスイッチ５４を介して入力された通信バンドＡの高周波信号を増幅することができる。

電力増幅器１２は、第２電力増幅器の一例であり、複数の高周波入力端子１１０で受けた複数の高周波信号を増幅することができる。ここでは、電力増幅器１２は、高周波入力端子１１３及び／又は１１４からスイッチ５４を介して入力された通信バンドＢ及びＣの高周波信号を増幅することができる。

電力増幅器１１及び１２の各々の構成は、特に限定されない。例えば、電力増幅器１１及び１２の各々は、多段増幅器であってもよい、つまり、電力増幅器１１及び１２の各々は、カスケード接続された複数の増幅素子を有してもよい。なお、電力増幅器１１及び１２の各々の段数は、２段に限定されず、３段以上であってもよい。また、電力増幅器１１及び／又は１２は、単段構成であってもよい。

また、電力増幅器１１及び／又は１２は、高周波信号を差動信号（つまり相補信号）に変換して増幅してもよい。このような電力増幅器１１及び／又は１２は、差動増幅器と呼ばれる場合がある。この場合、電力増幅器１１及び／又は１２の出力は差動信号であってもよい。

整合回路７１は、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔとの間に接続されている。具体的には、整合回路７１は、電力増幅器１１の出力とスイッチ５１の端子５１１との間に接続されている。整合回路７１は、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔとのインピーダンス整合をとることができる。

整合回路７２は、電力増幅器１２と送信フィルタ６２Ｔ及び６３Ｔとの間に接続されている。具体的には、整合回路７２は、電力増幅器１２の出力とスイッチ５１の端子５１２との間に接続されている。整合回路７２は、電力増幅器１２と送信フィルタ６２Ｔ及び６３Ｔとのインピーダンス整合をとることができる。

整合回路７３は、低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒ〜６３Ｒとの間に接続されている。具体的には、整合回路７３は、低雑音増幅器２１の入力とスイッチ５２の端子５２１との間に接続されている。整合回路７３は、低雑音増幅器２１と受信フィルタ６１Ｒ〜６３Ｒとのインピーダンス整合をとることができる。

低雑音増幅器２１は、アンテナ接続端子１００で受けた複数の高周波信号を増幅することができる。ここでは、低雑音増幅器２１は、アンテナ接続端子１００からスイッチ５３、デュプレクサ６１〜６３、並びに、スイッチ５２を介して入力された通信バンドＡ〜Ｃの高周波信号を増幅することができる。低雑音増幅器２１で増幅された高周波信号は、高周波出力端子１２１に出力される。低雑音増幅器２１の構成は、特に限定されない。

デュプレクサ６１は、第１フィルタ及び第４フィルタの一例であり、通信バンドＡを含む通過帯域を有する。デュプレクサ６１は、通信バンドＡの送信信号と受信信号とを、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）方式で伝送する。デュプレクサ６１は、送信フィルタ６１Ｔ及び受信フィルタ６１Ｒを有する。

送信フィルタ６１Ｔは、スイッチ５１とアンテナ接続端子１００との間に接続される。送信フィルタ６１Ｔは、電力増幅器１１で増幅された高周波送信信号のうち、通信バンドＡの送信帯域の信号を通過させる。

受信フィルタ６１Ｒは、スイッチ５２とアンテナ接続端子１００との間に接続される。受信フィルタ６１Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波受信信号のうち、通信バンドＡの受信帯域の信号を通過させる。

デュプレクサ６２は、第２フィルタの一例であり、通信バンドＡと異なる通信バンドＢを含む通過帯域を有する。デュプレクサ６２は、通信バンドＢの送信信号と受信信号とを、ＦＤＤ方式で伝送する。デュプレクサ６２は、送信フィルタ６２Ｔ及び受信フィルタ６２Ｒを有する。

送信フィルタ６２Ｔは、スイッチ５１とアンテナ接続端子１００との間に接続される。送信フィルタ６２Ｔは、電力増幅器１１で増幅された高周波送信信号のうち、通信バンドＢの送信帯域の信号を通過させる。

受信フィルタ６２Ｒは、スイッチ５２とアンテナ接続端子１００との間に接続される。受信フィルタ６２Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波受信信号のうち、通信バンドＢの受信帯域の信号を通過させる。

デュプレクサ６３は、通信バンドＣの高周波信号を通過させる。デュプレクサ６３は、通信バンドＣの送信信号と受信信号とを、ＦＤＤ方式で伝送する。デュプレクサ６３は、送信フィルタ６３Ｔ及び受信フィルタ６３Ｒを含む。

送信フィルタ６３Ｔは、スイッチ５１とアンテナ接続端子１００との間に接続される。送信フィルタ６３Ｔは、電力増幅器１１で増幅された高周波送信信号のうち、通信バンドＣの送信帯域の信号を通過させる。

受信フィルタ６３Ｒは、スイッチ５２とアンテナ接続端子１００との間に接続される。受信フィルタ６３Ｒは、アンテナ接続端子１００から入力された高周波受信信号のうち、通信バンドＣの受信帯域の信号を通過させる。

フィルタ６４は、第３フィルタの一例であり、アンテナ接続端子１００に接続されている。フィルタ６４は、通信バンドＡ、Ｂ及びＣを含む通過帯域を有し、例えばローパスフィルタである。

通信バンドＡとしては、例えば、ハイバンド群に属する通信バンドを用いることができる。ハイバンド群は、複数の通信バンドで構成された周波数バンド群であり、ミドルバンド群よりも高周波数側に位置しており、例えば、２．４−２．８ＧＨｚの周波数範囲を有している。ハイバンド群は、例えば、ＬＴＥのためのバンドＢ７（アップリンク：２５００−２５７０ＭＨｚ、ダウンリンク：２６２０−２６９０ＭＨｚ）などの通信バンドで構成される。

通信バンドＢ及びＣとしては、例えば、ミドルバンド群に属する通信バンドを用いることができる。ミドルバンド群は、複数の通信バンドで構成された周波数バンド群であり、ハイバンド群よりも低周波数側に位置しており、例えば、１．５−２．２ＧＨｚの周波数範囲を有している。ミドルバンド群は、例えば、ＬＴＥのためのバンドＢ１（アップリンク：１９２０−１９８０ＭＨｚ、ダウンリンク：２１１０−２１７０ＭＨｚ）、バンドＢ３９（１８８０−１９２０ＭＨｚ）、及びバンドＢ６６（アップリンク：１７１０−１７８０ＭＨｚ、ダウンリンク：２１１０−２２００ＭＨｚ）等の通信バンドで構成される。

スイッチ５１は、第４スイッチの一例であり、送信フィルタ６１Ｔ〜６３Ｔと電力増幅器１１及び１２との間に接続されている。具体的には、スイッチ５１は、端子５１１〜５１５を有する。端子５１１は、電力増幅器１１の出力に接続されている。端子５１２は、電力増幅器１２の出力に接続されている。端子５１３〜５１５は、送信フィルタ６１Ｔ〜６３Ｔにそれぞれ接続されている。この接続構成において、スイッチ５１は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５１１及び５１３の接続及び非接続を切り替え、かつ、端子５１４及び５１５のいずれかを端子５１２に接続することができる。つまり、スイッチ５１は、電力増幅器１１と送信フィルタ６１Ｔとの接続及び非接続を切り替え、かつ、電力増幅器１２及び送信フィルタ６２Ｔの接続と電力増幅器１２及び送信フィルタ６３Ｔの接続とを切り替えることができる。スイッチ５１は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、バンドセレクトスイッチと呼ばれる。

スイッチ５２は、受信フィルタ６１Ｒ〜６３Ｒと低雑音増幅器２１との間に接続されている。具体的には、スイッチ５２は、端子５２１〜５２４を有する。端子５２１は、低雑音増幅器２１の入力に接続されている。端子５２２〜５２４は、受信フィルタ６１Ｒ〜６３Ｒにそれぞれ接続されている。この接続構成において、スイッチ５２は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５２２〜５２４のいずれかを端子５２１に接続することができる。つまり、スイッチ５２は、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６１Ｒの接続と、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６２Ｒの接続と、低雑音増幅器２１及び受信フィルタ６３Ｒの接続と、を切り替えることができる。スイッチ５２は、例えばＳＰ３Ｔ（Single-Pole Triple-Throw）型のスイッチ回路で構成され、ＬＮＡインスイッチと呼ばれる。

スイッチ５３は、第１スイッチ及び第２スイッチの一例であり、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ６１〜６３との間に接続され、フィルタ６４とデュプレクサ６１〜６３との間に接続されている。具体的には、スイッチ５３は、端子５３１〜５３４を有する。端子５３１は、アンテナ接続端子１００に接続されている。端子５３２〜５３４は、デュプレクサ６１〜６３にそれぞれ接続されている。この接続構成において、スイッチ５３は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５３２〜５３４の少なくとも１つを端子５３１に接続することができる。つまり、スイッチ５３は、アンテナ２とデュプレクサ６１との接続及び非接続を切り替え、アンテナ２とデュプレクサ６２との接続及び非接続を切り替え、アンテナ２とデュプレクサ６３との接続及び非接続を切り替えることができる。スイッチ５３は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、アンテナスイッチと呼ばれる。

スイッチ５４は、第３スイッチの一例であり、複数の高周波入力端子１１０と電力増幅器１１及び１２との間に接続されている。具体的には、スイッチ５４は、端子５４１〜５４６を有する。端子５４１は、電力増幅器１１の入力に接続されている。端子５４２及び５４３は、高周波入力端子１１１及び１１２にそれぞれ接続されている。端子５４４は、電力増幅器１２の入力に接続されている。端子５４５及び５４６は、高周波入力端子１１３及び１１４にそれぞれ接続されている。この接続構成において、スイッチ５４は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５４２及び５４３のいずれかを端子５４１に接続し、端子５４５及び５４６のいずれかを端子５４４に接続することができる。つまり、スイッチ５４は、高周波入力端子１１１及び電力増幅器１１の接続と高周波入力端子１１２及び電力増幅器１１の接続とを切り替え、かつ、高周波入力端子１１３及び電力増幅器１２の接続と高周波入力端子１１４及び電力増幅器１２の接続とを切り替えることができる。スイッチ５４は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、送信入力スイッチと呼ばれる。

なお、スイッチ５４の構成は、これに限定されない。例えば、スイッチ５４は、高周波入力端子１１１に電力増幅器１１及び１２のいずれかを接続するスイッチであってもよい。この場合、スイッチ５４は、ＳＰＤＴ（Single-Pole Double-Throw）型のスイッチ回路で構成されてもよい。

制御回路５５は、制御端子１３１に接続されている。制御回路５５は、制御端子１３１を介してＲＦＩＣ３から制御信号を受けて、電力増幅器１１及び１２に制御信号を出力する。なお、制御回路５５は、他の回路部品に制御信号を出力してもよい。

なお、図１に表された回路素子のいくつかは、高周波モジュール１に含まれなくてもよい。例えば、高周波モジュール１は、少なくとも、２つの電子部品（例えば電力増幅器１１及び１２、デュプレクサ６１及び６２、又は、デュプレクサ６１及びフィルタ６４等）と、当該２つの電子部品にまたがって配置された１つの電子部品（例えば制御回路５５又はスイッチ５３等）と、を備えればよく、他の回路素子を備えなくてもよい。

また、高周波モジュール１の回路構成では、送信信号及び受信信号をＦＤＤ方式で通信可能であるが、本発明に係る高周波モジュールの回路構成はこれに限定されない。例えば、本発明に係る高周波モジュールは、送信信号及び受信信号を時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）方式で通信可能な回路構成を有してもよいし、ＦＤＤ方式及びＴＤＤ方式の両方で通信可能な回路構成を有してもよい。

［１．２ 高周波モジュール１の部品配置］
次に、以上のように構成された高周波モジュール１の部品配置について、図２及び図３を参照しながら具体的に説明する。

図２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の平面図である。図２において、（ａ）はｚ軸正側からモジュール基板９１の主面９１ａを見た図を示し、（ｂ）は、ｚ軸正側からモジュール基板９１の主面９１ｂを透視した図を示す。図３〜図５は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の断面図である。図３〜図５における高周波モジュール１の断面は、それぞれ、図２のｉｉｉ−ｉｉｉ線、ｉｖ−ｉｖ線及びｖ−ｖ線における断面である。

図２〜図５に示すように、高周波モジュール１は、図１に示された回路を構成する回路部品に加えて、さらに、モジュール基板９１と、樹脂部材９４及び９５と、シールド電極層９６と、複数のポスト電極１５０と、を備える。なお、図２では、樹脂部材９４及び９５並びにシールド電極層９６の記載が省略されている。

モジュール基板９１は、互いに対向する主面９１ａ及び主面９１ｂを有する。モジュール基板９１としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）基板、高温同時焼成セラミックス（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramics）基板、部品内蔵基板、再配線層（ＲＤＬ：Redistribution Layer）を有する基板、又は、プリント基板等を用いることができるが、これらに限定されない。モジュール基板９１内には、グランド電極パターン９２が形成されている。

主面９１ａは、第１主面の一例であり、上面又は表面と呼ばれる場合がある。主面９１ａには、図２の（ａ）などに示すように、電力増幅器１１及び１２と、スイッチ５３と、制御回路５５と、デュプレクサ６１〜６３と、フィルタ６４と、整合回路７１〜７３と、樹脂部材９４と、が配置されている。

スイッチ５３は、第３電子部品の一例であり、図２に示すように、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４にまたがって配置されている。このとき、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４の任意の２つは、第２電子部品及び第３電子部品の一例であり、互いに離間して配置されている。さらに、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４は、モジュール基板９１とスイッチ５３との間に配置されている。つまり、スイッチ５３は、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４の上に、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４にまたがって配置されている。

具体的には、スイッチ５３は、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４の各々と部分的に積み重ねられ、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４の間で架け渡されている。言い換えると、スイッチ５３の第１部分は、デュプレクサ６１上に積み重ねられ、スイッチ５３の第２部分は、デュプレクサ６２上に積み重ねられ、スイッチ５３の第３部分は、フィルタ６４上に積み重ねられている。このとき、スイッチ５３の第１部分、第２部分及び第３部分は、同一面上に位置する。

また、スイッチ５３は、図３及び図５に示すように、下方に配置された部品内に形成されたビア導体を介して下方に配置された部品と電気的に接続されている。具体的には、スイッチ５３は、デュプレクサ６１内に形成されたビア導体６１ａを介してデュプレクサ６１と電気的に接続されている。また、スイッチ５３は、デュプレクサ６２内に形成されたビア導体６２ａを介してデュプレクサ６２と電気的に接続されている。さらに、スイッチ５３は、フィルタ６４内に形成されたビア導体６４ａを介してフィルタ６４と電気的に接続されている。

ビア導体とは、部品内に形成されたビアに充填された導体であり、材質などは特に限定されない。なお、ビア導体は、スルービアに充填された導体で構成されてもよく、２つのブラインドビア内に充填された導体と、それらを部品内で接続する平面電極パターンとで構成されてもよい。

制御回路５５は、第３部品の一例であり、図２に示すように、電力増幅器１１及び１２にまたがって配置されている。このとき、電力増幅器１１及び１２は、第１部品及び第２部品の一例であり、互いに離間して配置されている。さらに、電力増幅器１１及び１２は、モジュール基板９１と制御回路５５との間に配置されている。つまり、制御回路５５は、電力増幅器１１及び１２の上に、電力増幅器１１及び１２にまたがって配置されている。

具体的には、制御回路５５は、電力増幅器１１及び１２の各々と部分的に積み重ねられ、電力増幅器１１及び１２の一方から他方に架け渡されている。言い換えると、制御回路５５の第１部分は、電力増幅器１１上に積み重ねられ、制御回路５５の第２部分は、電力増幅器１２上に積み重ねられている。このとき、制御回路５５の第１部分及び第２部分は、同一面上に位置する。

また、制御回路５５は、図３及び図４に示すように、下方に配置された部品内に形成されたビア導体を介して下方に配置された部品と電気的に接続されている。具体的には、制御回路５５は、電力増幅器１１内に形成されたビア導体１１ａを介して電力増幅器１１と電気的に接続されている。また、制御回路５５は、電力増幅器１２内に形成されたビア導体１２ａを介して電力増幅器１２と電気的に接続されている。

デュプレクサ６１〜６３及びフィルタ６４の各々は、例えば、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷ（Bulk Acoustic Wave）を用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、及び誘電体フィルタのいずれであってもよく、さらには、これらには限定されない。

整合回路７１〜７３は、例えばインダクタ及び／又はキャパシタを含み、表面実装デバイス（ＳＭＤ：Surface Mount Device）で構成されている。なお、整合回路７１〜７３は、モジュール基板９１内に形成されてもよく、集積型受動デバイス（ＩＰＤ：Integrated Passive Device）で構成されてもよい。

樹脂部材９４は、主面９１ａ上の回路部品を覆っている。樹脂部材９４は、主面９１ａ上の部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。

主面９１ｂは、第２主面の一例であり、下面又は裏面と呼ばれる場合がある。主面９１ｂには、図２の（ｂ）などに示すように、低雑音増幅器２１及びスイッチ５２が内蔵された半導体部品２０と、スイッチ５１及び５４が内蔵された半導体部品５０と、樹脂部材９５と、複数のポスト電極１５０と、が配置されている。

半導体部品２０及び５０の各々は、半導体チップ（ダイとも呼ばれる）の表面及び内部に形成された電子回路を有する電子部品であり、半導体集積回路とも呼ばれる。半導体部品２０及び５０の各々は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成され、具体的にはＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスにより構成されてもよい。これにより、半導体部品を安価に製造することが可能となる。なお、半導体部品２０及び５０の各々は、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ及びＧａＮのうちの少なくとも１つで構成されてもよい。これにより、高品質な半導体部品を実現することができる。

樹脂部材９５は、主面９１ｂ上の回路部品を覆っている。樹脂部材９５は、主面９１ｂ上の部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。

複数のポスト電極１５０は、アンテナ接続端子１００、複数の高周波入力端子１１０、高周波出力端子１２１及び制御端子１３１を含む複数の外部接続端子を構成する。複数のポスト電極１５０の各々は、モジュール基板９１の主面９１ｂに配置され、主面９１ｂから垂直に延びている。また、複数のポスト電極１５０の各々は、樹脂部材９５を貫通し、その一端が樹脂部材９５から露出している。樹脂部材９５から露出した複数のポスト電極１５０の一端は、高周波モジュール１のｚ軸負方向に配置されたマザー基板上の入出力端子及び／又はグランド電極等に接続される。

シールド電極層９６は、例えばスパッタ法により形成された金属薄膜であり、樹脂部材９４の上表面及び側表面と、モジュール基板９１及び樹脂部材９５の側表面と、を覆うように形成されている。シールド電極層９６は、グランド電位に設定され、外来ノイズが高周波モジュール１を構成する回路部品に侵入することを抑制する。

［１．３ 効果等］
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、モジュール基板９１と、モジュール基板９１に互いに離間して配置された第１電子部品及び第２電子部品と、第１電子部品及び第２電子部品の両方に電気的に接続され、第１電子部品及び第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品と、を備える。

これによれば、第３電子部品を第１電子部品及び第２電子部品にまたがって配置することができるので、高周波モジュール１の小型化を実現することができる。さらに、第１電子部品と第３電子部品との間の配線長と、第２電子部品と第３電子部品との間の配線長との両方を短縮することができる。したがって、配線ロス及び／又は当該配線から放射されるノイズを低減して、高周波モジュール１の電気特性（例えば、雑音指数（ＮＦ）、ゲイン特性等）を向上させることができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１電子部品及び第２電子部品は、モジュール基板９１と第３電子部品との間に配置されてもよい。

これによれば、第３電子部品を第１電子部品及び第２電子部品の上に積み重ねることができ、第３電子部品を安定して固定することができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１電子部品は、通信バンドＡを含む通過帯域を有するデュプレクサ６１であり、第２電子部品は、通信バンドＡと異なる通信バンドＢを含む通過帯域を有するデュプレクサ６２であり、第３電子部品は、アンテナ接続端子１００と、デュプレクサ６１及び６２との間に接続されたスイッチ５３であってもよい。

これによれば、スイッチ５３とデュプレクサ６１との間の配線長と、スイッチ５３とデュプレクサ６２との間の配線長との両方を短縮することができる。したがって、配線ロス及び配線のばらつきによる不整合損を低減することができ、高周波モジュール１の電気特性を向上させることができる。特に、通信バンドＡ及びＢで同時通信が行われる場合に、スイッチ５３とデュプレクサ６１との間の配線長が短縮することで、当該配線による不整合損を低減することができ、通信バンドＢの信号の品質を向上させることができる。逆に、スイッチ５３とデュプレクサ６２との間の配線長が短縮することで、当該配線による不整合損を低減することができ、通信バンドＡの信号の品質を向上させることができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１電子部品は、アンテナ接続端子１００に接続されるフィルタ６４であり、第２電子部品は、フィルタ６４を介してアンテナ接続端子１００に接続されるデュプレクサ６１であり、第３電子部品は、フィルタ６４及びデュプレクサ６１の間に接続されたスイッチ５３であってもよい。

これによれば、スイッチ５３とフィルタ６４との間の配線長と、スイッチ５３とデュプレクサ６１との間の配線長との両方を短縮することができる。したがって、配線ロス及び配線のばらつきによる不整合損を低減することができ、高周波モジュール１の電気特性を向上させることができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１電子部品は、電力増幅器１１であり、第２電子部品は、電力増幅器１２であり、第３電子部品は、電力増幅器１１及び電力増幅器１２を制御する制御回路５５であってもよい。

これによれば、制御回路５５と電力増幅器１１との間の配線長と、制御回路５５と電力増幅器１２との間の配線長との両方を短縮することができる。したがって、当該配線から放射されるノイズを低減することができ、高周波モジュール１の電気特性を向上させることができる。特に、制御回路５５がデジタル信号を出力する場合に、デジタルノイズを低減することができ、高周波モジュール１の電気特性をより向上させることができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、さらに、第４電子部品を備えてもよく、モジュール基板９１は、互いに対向する主面９１ａ及び９１ｂを有し、第１電子部品、第２電子部品及び第３電子部品は、主面９１ａ及び９１ｂの一方に配置され、第４電子部品は、主面９１ａ及び９１ｂの他方に配置されてもよい。

これによれば、複数の部品をモジュール基板９１の両面に配置することができ、高周波モジュール１のさらなる小型化を実現することができる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、さらに、複数の外部接続端子として複数のポスト電極１５０を備え、第１電子部品、第２電子部品及び第３電子部品は、主面９１ａに配置され、第４電子部品及び複数のポスト電極１５０は、主面９１ｂに配置されてもよい。

これによれば、積み重ねられることで低背化が難しい第１電子部品、第２電子部品及び第３電子部品を複数のポスト電極１５０と反対側の主面９１ａに配置することができる。したがって、複数のポスト電極１５０の短縮及び高周波モジュール１全体の低背化を実現することができる。

また、本実施の形態に係る通信装置５は、高周波信号を処理するＲＦＩＣ３と、ＲＦＩＣ３とアンテナ２との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール１と、を備える。

これによれば、通信装置５において、高周波モジュール１と同様の効果を実現することができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、１つの電子部品が複数の電子部品にまたがって配置されるときに、当該１つの電子部品が、モジュール基板のキャビティ内に配置され、モジュール基板と複数の電子部品との間に配置される点が、上記実施の形態１と主として異なる。以下に、本実施の形態について、上記実施の形態１と異なる点を中心に図面を参照しながら説明する。

なお、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａの回路構成については、上記実施の形態１と同様であるので、図示及び説明を省略する。

［２．１ 高周波モジュール１Ａの部品配置］
本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａの部品配置について、図６を参照しながら具体的に説明する。図６は、実施の形態２に係る高周波モジュール１Ａの断面図である。

図６に示すように、本実施の形態では、モジュール基板９１Ａに、キャビティ９７が形成されている。そして、制御回路５５は、このキャビティ９７内に配置されている。なお、制御回路５５の全部がキャビティ９７内に配置されてもよいが、制御回路５５の一部のみがキャビティ９７内に配置されてもよい。

制御回路５５は、電力増幅器１１及び１２にまたがって配置されている。このとき、制御回路５５は、モジュール基板９１Ａと電力増幅器１１及び１２との間に配置されている。つまり、制御回路５５は、電力増幅器１１及び１２の下に電力増幅器１１及び１２にまたがって配置されている。

具体的には、電力増幅器１１は、制御回路５５の第１部分の上に積み重ねられ、電力増幅器１２は、制御回路５５の第２部分の上に積み重ねられている。このとき、制御回路５５の第１部分及び第２部分は、同一面上に位置する。

また、制御回路５５は、図６に示すように、制御回路５５内に形成されたビア導体５５ａを介して電力増幅器１１と電気的に接続されている。また、制御回路５５は、制御回路５５内に形成されたビア導体５５ｂを介して電力増幅器１２と電気的に接続されている。

［２．２ 効果等］
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａは、モジュール基板９１Ａと、モジュール基板９１Ａに互いに離間して配置された第１電子部品及び第２電子部品と、第１電子部品及び第２電子部品の両方に電気的に接続され、第１電子部品及び第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品と、を備える。このとき、第３電子部品は、モジュール基板９１Ａと第１電子部品及び第２電子部品との間に配置されてもよい。

これによれば、第１電子部品及び第２電子部品を第３電子部品の上に積み重ねることも可能となる。

また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａにおいて、モジュール基板９１Ａには、キャビティ９７が形成されており、第３電子部品の少なくとも一部は、キャビティ９７内に配置されてもよい。

これによれば、積み重ねられる第１電子部品、第２電子部品及び第３電子部品の部品群の低背化を実現することができ、高周波モジュール１Ａ全体の低背化を実現することができる。さらに、第３電子部品の上方に配置される第１電子部品及び第２電子部品をモジュール基板９１Ａの主面９１ａに近付けることができ、モジュール基板９１Ａの主面９１ａへの第１電子部品及び第２電子部品の実装を容易化することができる。

なお、本実施の形態では、制御回路５５と電力増幅器１１及び１２との部品配置について説明したが、スイッチ５３とデュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４とに対しても同様の部品配置を適用することができる。つまり、スイッチ５３は、キャビティ内に配置されてもよく、モジュール基板９１Ａとデュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４との間に配置されてもよい。

（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例について説明する。本変形例では、１つの電子部品が複数の電子部品にまたがって配置されるときに、当該１つの電子部品がモジュール基板のキャビティではなく主面上に配置される点が上記実施の形態２と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態２と異なる点を中心に図面を参照しながら説明する。

［３．１ 高周波モジュール１Ｂの部品配置］
本変形例に係る高周波モジュール１Ｂの部品配置について、図７を参照しながら具体的に説明する。図７は、実施の形態２の変形例に係る高周波モジュール１Ｂの断面図である。

図７に示すように、本変形例に係る制御回路５５は、実施の形態２と同様に、電力増幅器１１及び１２にまたがって配置され、かつ、モジュール基板９１と電力増幅器１１及び１２との間に配置されている。つまり、制御回路５５は、電力増幅器１１及び１２の下に電力増幅器１１及び１２にまたがって配置されている。

ただし、本変形例では、制御回路５５は、モジュール基板９１の主面９１ａ上に配置されている。そして、電力増幅器１１からモジュール基板９１に延びるポスト電極９８と、電力増幅器１２からモジュール基板９１に延びるポスト電極９９とが設置されている。

ポスト電極９８は、第１電極の一例である。ポスト電極９８は、モジュール基板９１の平面視において制御回路５５と重なっていない電力増幅器１１の下面からモジュール基板９１に延びている。ポスト電極９８は、例えばグランド電位に設定され、電力増幅器１１の放熱電極として用いられる。また、ポスト電極９８は、高周波信号を伝送する電極として用いることもできる。

ポスト電極９９は、第２電極の一例である。ポスト電極９９は、モジュール基板９１の平面視において制御回路５５と重なっていない電力増幅器１２の下面からモジュール基板９１に延びている。ポスト電極９９は、例えばグランド電位に設定され、電力増幅器１２の放熱電極として用いられる。また、ポスト電極９９は、高周波信号を伝送する電極として用いることもできる。

［３．２ 効果等］
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ｂは、さらに、第１電子部品からモジュール基板９１に延びるポスト電極９８と、第２電子部品からモジュール基板９１に延びるポスト電極９９と、を備えてもよい。

これによれば、ポスト電極９８及び９９を介して第１電子部品及び第２電子部品をモジュール基板９１に接合することができ、第１電子部品及び第２電子部品をモジュール基板９１に安定して固定することができる。さらに、第１電子部品及び第２電子部品が熱を発する場合に、ポスト電極９８及び９９を放熱経路として機能させることもできる。

なお、本実施の形態では、制御回路５５と電力増幅器１１及び１２との部品配置について説明したが、スイッチ５３とデュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４とに対しても同様の部品配置を適用することができる。つまり、スイッチ５３は、モジュール基板９１とデュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４との間に配置されてもよく、デュプレクサ６１及び６２並びにフィルタ６４の各々からモジュール基板９１に延びるポスト電極が設置されてもよい。

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置について、実施の形態及びその変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。上記実施の形態及びその変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態、上記実施の形態及びその変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例、並びに、上記高周波モジュール及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、上記各実施の形態及びその変形例に係る高周波モジュール及び通信装置において、図面に開示された各回路素子及び信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子及び配線などが挿入されてもよい。例えば、スイッチ５３とデュプレクサ６１〜６３の少なくとも１つとの間に整合回路が接続されてもよい。

なお、上記各実施の形態では、第１電子部品及び第２電子部品、並びに、第１電子部品及び第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品の組み合わせとして、電力増幅器１１及び１２並びに制御回路５５の組み合わせと、デュプレクサ６１及び６２並びにスイッチ５３の組み合わせと、デュプレクサ６１、フィルタ６４及びスイッチ５３の組み合わせとが例示されていたが、これに限定されない。例えば、第１電子部品は、電力増幅器１１であり、第２電子部品は、電力増幅器１２であり、第３電子部品は、スイッチ５１又は５４であってもよい。この場合であっても、スイッチ５１又は５４と電力増幅器１１との間の配線長と、スイッチ５１又は５４と電力増幅器１２との間の配線長との両方を短縮することができ、高周波モジュールの電気特性を向上させることができる。

なお、上記各実施の形態では、積み重ねられた電子部品は、下方の電子部品内に形成されたビア導体を介して互いに接続されていたが、これに限定されない。例えば、積み重ねられた電子部品は、下方の電子部品の側表面に形成された側面配線又はボンディングワイヤを介して互いに接続されてもよい。このような場合であっても、２つの電子部品間の配線長を短縮することができる。

なお、上記各実施の形態では、モジュール基板は、両面基板であったが、これに限定されない。例えば、モジュール基板は、片面基板であってもよい。

なお、上記各実施の形態では、複数の外部接続端子は、複数のポスト電極１５０で構成されていたが、これに限定されない。例えば、複数の外部接続端子は、複数のバンプ電極で構成されてもよい。図８は、他の実施の形態に係る高周波モジュール１Ｃの断面図である。高周波モジュール１Ｃは、複数のポスト電極１５０の代わりに、複数のバンプ電極１５１を備える。この場合、高周波モジュール１Ｃは、主面９１ｂ上の回路部品を覆う樹脂部材９５を備えなくてもよい。

本発明は、フロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 高周波モジュール
２ アンテナ
３ ＲＦＩＣ
４ ＢＢＩＣ
５ 通信装置
１１、１２ 電力増幅器
１１ａ、１２ａ、５５ａ、５５ｂ、６１ａ、６２ａ、６４ａ ビア導体
２０、５０ 半導体部品
２１ 低雑音増幅器
５１、５２、５３、５４ スイッチ
５５ 制御回路
６１、６２、６３ デュプレクサ
６１Ｒ、６２Ｒ、６３Ｒ 受信フィルタ
６１Ｔ、６２Ｔ、６３Ｔ 送信フィルタ
６４ フィルタ
７１、７２、７３ 整合回路
９１、９１Ａ モジュール基板
９１ａ、９１ｂ 主面
９２ グランド電極パターン
９４、９５ 樹脂部材
９６ シールド電極層
９７ キャビティ
９８、９９、１５０ ポスト電極
１００ アンテナ接続端子
１１０、１１１、１１２、１１３、１１４ 高周波入力端子
１２１ 高周波出力端子
１３１ 制御端子
１５１ バンプ電極
５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５２１、５２２、５２３、５２４、５３１、５３２、５３３、５３４、５４１、５４２、５４３、５４４、５４５、５４６ 端子

Claims (13)

1. モジュール基板と、
   互いに離間して前記モジュール基板に配置された第１電子部品及び第２電子部品と、
   前記第１電子部品及び前記第２電子部品の両方に電気的に接続され、前記第１電子部品及び前記第２電子部品にまたがって配置された第３電子部品と、を備える、
   高周波モジュール。
2. 前記第１電子部品及び前記第２電子部品は、前記モジュール基板と前記第３電子部品との間に配置されている、
   請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記第３電子部品は、前記モジュール基板と前記第１電子部品及び前記第２電子部品との間に配置されている、
   請求項１に記載の高周波モジュール。
4. 前記モジュール基板には、キャビティが形成されており、
   前記第３電子部品の少なくとも一部は、前記キャビティ内に配置されている、
   請求項３に記載の高周波モジュール。
5. さらに、
   前記第１電子部品から前記モジュール基板に延びる第１電極と、
   前記第２電子部品から前記モジュール基板に延びる第２電極と、を備える、
   請求項３に記載の高周波モジュール。
6. 前記第１電子部品は、第１通過帯域を有する第１フィルタであり、
   前記第２電子部品は、前記第１通過帯域と異なる第２通過帯域を有する第２フィルタであり、
   前記第３電子部品は、アンテナ接続端子と、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタとの間に接続された第１スイッチである、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
7. 前記第１電子部品は、アンテナ接続端子に接続される第３フィルタであり、
   前記第２電子部品は、前記第３フィルタを介して前記アンテナ接続端子に接続される第４フィルタであり、
   前記第３電子部品は、前記第３フィルタ及び前記第４フィルタの間に接続された第２スイッチである、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
8. 前記第１電子部品は、第１電力増幅器であり、
   前記第２電子部品は、第２電力増幅器であり、
   前記第３電子部品は、前記第１電力増幅器及び前記第２電力増幅器を制御する制御回路である、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
9. 前記第１電子部品は、第１電力増幅器であり、
   前記第２電子部品は、第２電力増幅器であり、
   前記第３電子部品は、少なくとも１つの高周波入力端子と、前記第１電力増幅器及び前記第２電力増幅器との間に接続された第３スイッチである、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
10. さらに、
    第１通過帯域を有する第１フィルタと、
    前記第１通過帯域と異なる第２通過帯域を有する第２フィルタと、を備え、
    前記第１電子部品は、第１電力増幅器であり、
    前記第２電子部品は、第２電力増幅器であり、
    前記第３電子部品は、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタと、前記第１電力増幅器及び前記第２電力増幅器との間に接続された第４スイッチである、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
11. さらに、第４電子部品を備え、
    前記モジュール基板は、互いに対向する第１主面及び第２主面を有し、
    前記第１電子部品、前記第２電子部品及び前記第３電子部品は、前記第１主面及び前記第２主面の一方に配置され、
    前記第４電子部品は、前記第１主面及び前記第２主面の他方に配置されている、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
12. さらに、複数の外部接続端子を備え、
    前記第１電子部品、前記第２電子部品及び前記第３電子部品は、前記第１主面に配置され、
    前記第４電子部品及び前記複数の外部接続端子は、前記第２主面に配置されている、
    請求項１１に記載の高周波モジュール。
13. 高周波信号を処理する信号処理回路と、
    前記信号処理回路とアンテナとの間で高周波信号を伝送する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の高周波モジュールと、を備える、
    通信装置。

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