JP4067760B2

JP4067760B2 - High frequency electronic circuit module and multilayer board for module

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Publication number: JP4067760B2
Application number: JP2000355671A
Authority: JP
Inventors: 文男内木場; 智之五井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2020-11-22
Also published as: JP2002158449A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層基板とこの多層基板に搭載された弾性表面波素子とを備えた高周波電子回路モジュール、および弾性表面波素子が搭載されて高周波電子回路モジュールを構成するモジュール用多層基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器においては、市場の要求の一つとして、常に、小型化、軽量化が要求される。そのため、電子機器に使用される部品についても小型化、軽量化が要求される。携帯電話に代表される高周波機器においてはこの傾向が著しく、それに使用される部品においても、特にこの傾向が顕著に見られる。高周波機器においては、部品の小型化のみならず、部品の搭載方法に関しても高密度化が進み、これらにより、機器の小型化、軽量化の要求に対応してきている。高周波機器においては、このような小型化、軽量化の要求に対応するために、部品を搭載する基板として、導体層が単層の基板に代わって、多層基板が主に用いられている。
【０００３】
多層基板としては、例えばセラミック多層基板が用いられる。セラミック多層基板は、複数の絶縁層を電気的に絶縁体となるセラミックで形成し、導体層を銀等で形成したものである。このセラミック多層基板は、一般的な樹脂多層基板に比べて、高周波での損失が少なく、熱伝導がよく、寸法精度がよく、信頼性に優れる等の特徴を併せ持つ。
【０００４】
また、セラミック多層基板においては、内導体をコイル形状にすることによって内部にインダクタを形成したり、２つの内導体を平行に対向させることによって内部にキャパシタを形成することが可能である。更に、セラミック多層基板においては、低損失の素子を寸法精度よく形成することができる。従って、セラミック多層基板を用いることにより、Ｑが大きく、公差の小さい素子を内部に形成することが可能になる。
【０００５】
こうしたセラミック多層基板の特徴は、特に携帯電話等の高周波機器において、一定の機能を有するように複数の素子や部品を組み合わせて構成されたモジュールに活かされている。すなわち、セラミック多層基板の表面に様々な部品を搭載することによって、上記高周波機器に適した、高特性且つ小型のモジュールを実現することができる。
【０００６】
高周波機器においては、機能毎に回路の一部がまとめられたモジュールを組み合わせて機器の回路を構成することにより、従来のディスクリート部品を一つ一つ基板に搭載して回路を構成していく場合に比べて、機器の構造が簡単になり、且つ信頼性および特性に優れた機器を提供できるようになる。
【０００７】
また、従来のディスクリート部品を用いて機器の回路を構成する場合には、各部品毎の特性を組み合わせて所定の機能を果たすように回路を構成していくため、回路の設計が複雑になる。これに対し、モジュールを組み合わせて機器の回路を構成する場合には、モジュール毎に特性の仕様が決まっているため、モジュール単位での特性を組み合わせて回路を構築することが可能になり、回路設計の短期間化および省力化が可能になる。
【０００８】
携帯電話の高周波回路では、いくつかの機能について回路のモジュール化が行われている。ここで、全世界で最も端末数の多いＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式のデュアルバンド型携帯電話におけるアンテナスイッチ部のモジュールの一例を図１０に示す。
【０００９】
図１０に示したモジュールは、セラミック多層基板１０１と、このセラミック多層基板１０１の表面に搭載された複数のチップ１０２と、これらのチップ１０２を覆うシールドケース１０３とを備えている。チップ１０２はダイオードや抵抗等である。セラミック多層基板１０１は、セラミックで形成された複数の絶縁層１１１と、隣接する絶縁層１１１の間および表層の絶縁層１１１の表面に形成された導体層１１２と、複数の絶縁層を貫通して、複数の導体層１１２間を接続するビアホール１１３と、側面に形成された端子電極１１４とを含んでいる。また、セラミック多層基板１０１内には、導体層１１２によってインダクタ１１５やキャパシタ１１６が形成されている。
【００１０】
現在、携帯電話の高周波回路では、パワーアンプ、アンテナスイッチ部等の単機能でモジュール化が実現されているが、より広範の機能がモジュール化されれば、更にモジュール化の利点が引き出されることになる。
【００１１】
ところで、携帯電話の高周波回路にはバンドパスフィルタが含まれている。このバンドパスフィルタとしては弾性表面波素子がよく用いられている。そのため、弾性表面波素子を含むモジュール化も重要となる。
【００１２】
従来、弾性表面波素子としては、いわゆるパッケージ品が用いられていた。ここで、図１１を参照して、弾性表面波素子のパッケージ品の構造の一例について説明する。図１１に示したパッケージ品では、基台１２１に対して弾性表面波素子のチップ１２２がフリップチップボンディングによって搭載されている。この例では、チップ１２２に設けられた金等からなる接続電極（バンプ）１２３が、基台１２１に形成された金等からなる導体パターン１２４に対して溶着されている。図示しないが、チップ１２２は樹脂等によって封止されて、パッケージが形成される。なお、基台に対して弾性表面波素子のチップをフリップチップボンディングによって搭載する技術は、例えば特開平１０−７９６３８号公報に示されている。
【００１３】
もちろん、多層基板上に弾性表面波素子のパッケージ品を搭載してモジュール化を行うことも可能であるが、弾性表面波素子のチップを多層基板に直接搭載すれば、より小型化、低背化、低コスト化が可能となる。
【００１４】
セラミック多層基板は、インダクタやキャパシタを内蔵できるため、モジュールの小型化ができることが特徴になるが、反面、多層基板ゆえに低背化が困難になるという不具合がある。そのため、多層基板に更にパッケージ品を搭載する一般的なモジュールでは、今後更に進む低背化の要求に十分に応えることができない。
【００１５】
また、パッケージ品は、元々のチップに比べて大きな占有面積を必要とする。携帯電話に使用される部品の中で、弾性表面波素子は最も高背のものの一つで、また、占有面積も大きい。こうした状況では、弾性表面波素子のチップを、パッケージを用いずに、何らかの形で直接、セラミック多層基板に搭載することが望まれている。
【００１６】
一方、弾性表面波素子のパッケージ品の製造においては、チップを作成する工程と、チップをパッケージに搭載し、密閉する工程とがあり、各々のコストが同程度かかっている。仮に、弾性表面波素子のチップをセラミック多層基板に直接搭載することが可能ならば、チップをパッケージに搭載し、密閉する工程が不要になるため、安価なモジュールを作成することもできる。
【００１７】
以上説明したように、弾性表面波素子を含む高周波電子回路モジュールにおいては、他の部品をはんだ付け等で搭載するセラミック多層基板に対して、弾性表面波素子をチップのまま直接搭載することが望ましい。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、弾性表面波素子のチップを、セラミック多層基板等の多層基板に搭載する場合には、パッケージ品を多層基板に搭載する場合とは異なり、次のような２つの問題点がある。
【００１９】
第１の問題点は、弾性表面波素子と、多層基板に内蔵された素子との間で相互干渉が起こることである。第２の問題点は、弾性表面波素子において、所望の帯域外での減衰が十分に取れなくなることである。
【００２０】
ここで、第１の問題点の原因について説明する。弾性表面波素子のチップを、例えばフリップチップボンディングによって多層基板に搭載する場合を考えると、フリップチップボンディング用のチップの構造から必然的に、チップと多層基板の表面との間の距離は約１０〜５０μｍになる。弾性表面波素子のチップの場合には、チップの表面に形成された櫛形電極が、多層基板の表面に対向するように配置されることになる。そのため、チップと多層基板の表面との間の距離が上述のように短いと、多層基板の表面に信号線がある場合には弾性表面波素子と信号線との間で容易に相互干渉が生じ、また、多層基板内部において弾性表面波素子の直下に他の素子が存在する場合には弾性表面波素子と他の素子との間で容易に相互干渉が生じる。そのため、従来は、弾性表面波素子のチップを、例えばフリップチップボンディングによって多層基板に搭載する場合には、多層基板内部において弾性表面波素子の直下に他の素子を配置することができず、結局、モジュールの小型化が困難になっていた。
【００２１】
なお、図１１に示したような弾性表面波素子のパッケージ品を多層基板に搭載する場合には、パッケージ品の基台１２１が０．３ｍｍ程度の厚みを有するため、弾性表面波素子と多層基板に内蔵された素子との間で干渉は生じない。
【００２２】
次に、第２の問題点の原因について説明する。弾性表面波素子には、複数の接地用端子があり、全ての接地用端子を確実に接地する必要がある。しかしながら、多層基板では、小型化を追及する観点から、十分に均一で安定な接地導体層を任意の場所に設けることが難しい。そのため、各接地用端子と接地導体層との接続関係が均一ではなくなり、回路図上では接地されている複数の部分が、実際には等電位とは言い難い場合もよくある。このように、弾性表面波素子のチップを多層基板に搭載する場合には、全ての接地端子を等電位に保つことができず、その結果、所望の帯域外での減衰が十分に取れなくなる場合がある。
【００２３】
なお、パッケージ品においては、パッケージ内部でチップの全ての接地用端子をとりまとめて一つの端子に接続し、この端子をマザーボード上の安定した接地導体層につなぐことは比較的容易に行うことができる。
【００２４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、多層基板とこの多層基板に搭載された弾性表面波素子とを備えた高周波電子回路モジュールであって、特性の劣化を防ぎながら小型化を可能にした高周波電子回路モジュールを提供することにある。
【００２５】
本発明の第２の目的は、弾性表面波素子が搭載されて高周波電子回路モジュールを構成するモジュール用多層基板であって、モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュールの小型化を可能にするモジュール用多層基板を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波電子回路モジュールは、多層基板と、この多層基板の表面にフリップチップボンディングによって搭載された弾性表面波素子とを備え、
弾性表面波素子は、多層基板の表面に対向する面に形成された接地用端子を有し、
多層基板は、その表面において弾性表面波素子に対向する領域に配置され、弾性表面波素子の接地用端子に接続された接地導体層を有し、
多層基板は、更に、その内部において弾性表面波素子に対向する領域に配置された他の素子を有するものである。
【００２７】
本発明の高周波電子回路モジュールでは、弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素子とが電磁気的に分離される。また、弾性表面波素子の接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子に対向する領域に配置された接地導体層に対してほぼ最短の距離で接続され、接地用端子と接地導体層との接続関係が均一化される。
【００２８】
本発明の高周波電子回路モジュールにおいて、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率は、５０％以上８０％以下であってもよい。
【００２９】
また、本発明の高周波電子回路モジュールにおいて、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率は、７０％以上８０％以下であってもよい。
【００３０】
また、本発明の高周波電子回路モジュールにおいて、多層基板は、セラミックで形成された複数の絶縁層を有するセラミック多層基板であってもよい。
【００３１】
本発明のモジュール用多層基板は、弾性表面波素子が搭載されて高周波電子回路モジュールを構成するものであって、
弾性表面波素子がフリップチップボンディングによって搭載される表面において弾性表面波素子に対向する領域に配置され、弾性表面波素子の接地用端子に接続される接地導体層と、
内部において弾性表面波素子に対向する領域に配置された他の素子とを有するものである。
【００３２】
本発明のモジュール用多層基板では、弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素子とが電磁気的に分離される。また、弾性表面波素子の接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子に対向する領域に配置された接地導体層に対してほぼ最短の距離で接続され、接地用端子と接地導体層との接続関係が均一化される。
【００３３】
本発明のモジュール用多層基板において、表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率は、５０％以上８０％以下であってもよい。
【００３４】
また、本発明のモジュール用多層基板において、表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率は、７０％以上８０％以下であってもよい。
【００３５】
また、本発明のモジュール用多層基板は、セラミックで形成された複数の絶縁層を有していてもよい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図３を参照して、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールおよびモジュール用多層基板が適用される高周波電子回路の一例として、デュアルバンド型携帯電話における高周波回路の構成の一例について説明する。図３に示した高周波回路は、第１ないし第３のポートを有し、第１のポートがアンテナ３０に接続されたダイプレクサ３１を備えている。このダイプレクサ３１は、第２のポートと第３のポートに入力される送信信号を第１のポートより出力すると共に、第１のポートに入力される受信信号をその周波数に応じて第２のポートまたは第３のポートより出力するようになっている。第２のポートは欧州における携帯電話方式であるＧＳＭ方式の信号を入出力するようになっている。第３のポートは欧州における携帯電話方式であるＤＣＳ（Digital Cellular System）方式の信号を入出力するようになっている。
【００３７】
図３に示した高周波回路は、更に、ＧＳＭ方式の送信と受信を切り換えるためのアンテナスイッチ３２と、ＤＣＳ方式の送信と受信を切り換えるためのアンテナスイッチ３３とを備えている。アンテナスイッチ３２の可動接点はダイプレクサ３１の第２のポートに接続され、一方の固定接点はローパスフィルタ（図ではＬＰＦと記す。）３４の出力端に接続され、他方の固定接点はバンドパスフィルタ（図ではＢＰＦと記す。）３５の入力端に接続されている。アンテナスイッチ３３の可動接点はダイプレクサ３１の第３のポートに接続され、一方の固定接点はローパスフィルタ３６の出力端に接続され、他方の固定接点はバンドパスフィルタ３７の入力端に接続されている。
【００３８】
図３に示した高周波回路は、更に、同相成分信号（以下、Ｉ信号と記す。）と直交成分信号（以下、Ｑ信号と記す。）からなる入力信号の入力端より順に設けられた直交変調器４１、位相検出器４２、ミキサ４３およびバラン４４を備えている。バラン４４の出力端には、ＧＳＭ方式の送信信号用のパワーアンプ（図ではＰＡと記す。）４５の入力端と、ＤＣＳ方式用の送信信号用のパワーアンプ４８の入力端とが接続されている。パワーアンプ４５の出力端はカプラ４６を介してローパスフィルタ３４の入力端に接続されている。カプラ４６は出力の一部を抽出して自動出力制御回路（図ではＡＰＣと記す。）４７に送るようになっている。パワーアンプ４５は、自動出力制御回路４７の出力に基づいて、出力利得が一定になるように制御されるようになっている。同様に、パワーアンプ４８の出力端はカプラ４９を介してローパスフィルタ３６の入力端に接続されている。カプラ４９は出力の一部を抽出して自動出力制御回路５０に送るようになっている。パワーアンプ４８は、自動出力制御回路５０の出力に基づいて、出力利得が一定になるように制御されるようになっている。
【００３９】
図３に示した高周波回路は、更に、バンドパスフィルタ３５の後段に順に設けられたローノイズアンプ（図ではＬＮＡと記す。）５１およびバラン５２と、バンドパスフィルタ３７の後段に順に設けられたローノイズアンプ５３およびバラン５４を備えている。バラン５２，５４の出力端はミキサ５５の入力端に接続されている。高周波回路は、更に、ミキサ５５の後段に順に設けられた中間周波バンドパスフィルタ（図ではＩＦＢＰＦと記す。）５６、アンプ５７、ミキサ５８、自動利得制御アンプ５９および直交復調器６０を備えている。直交復調器６０は、復調されたＩ信号とＱ信号を出力するようになっている。
【００４０】
図３に示した高周波回路は、更に、以下のようなシンセサイザ構成の高周波発振器を備えている。すなわち、この発振器は、ＧＳＭ方式用の電圧制御発振器（図ではＧＳＭＶＣＯと記す。）６１と、ＤＣＳ方式用の電圧制御発振器（図ではＤＣＳＶＣＯと記す。）６２と、これらの電圧制御発振器６１，６２に接続された位相同期化ループ回路（図ではＲＦＰＬＬと記す。）６３とを有している。なお、位相検出器４２によって得られる位相検出信号は、ローパスフィルタ６４を介して電圧制御発振器６１に与えられると共に、ローパスフィルタ６５を介して電圧制御発振器６２に与えられるようになっている。電圧制御発振器６１，６２の出力は、ミキサ４３とミキサ５５に与えられるようになっている。
【００４１】
図３に示した高周波回路は、更に、以下のようなシンセサイザ構成の中間周波発振器を備えている。すなわち、この発振器は、電圧制御発振器（図ではＩＦＶＣＯと記す。）７１と、この電圧制御発振器７１に接続された位相同期化ループ回路（図ではＩＦＰＬＬと記す。）７２とを有している。電圧制御発振器７１の出力はミキサ５８に与えられるようになっている。
【００４２】
図３に示した高周波回路は、更に、電圧制御発振器７１の出力を分周する分周器７３，７５と、分周器７３の出力を９０°移相して、位相が９０°異なる２つの信号を生成し、直交変調器４１に与える９０°移相器７４と、分周器７５の出力を９０°移相して、位相が９０°異なる２つの信号を生成し、直交復調器６０に与える９０°移相器７６とを備えている。
【００４３】
本実施の形態では、図３に示した高周波回路において、ダイプレクサ３１、アンテナスイッチ３２，３３、ローパスフィルタ３４，３６およびバンドパスフィルタ３５，３７からなるアンテナスイッチモジュール４０を構成する。
【００４４】
本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールは、例えば、図３におけるアンテナスイッチモジュール４０に適用される。
【００４５】
図４は、図３におけるアンテナスイッチモジュール４０の回路構成の一例を示す回路図である。図４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、ダイプレクサ３１は次のように構成されている。すなわち、ダイプレクサ３１は、各一端がアンテナ３０に接続されたヘリカルインダクタ１３１、キャパシタ１３２およびキャパシタ１３３と、各一端がキャパシタ１３３の他端に接続されたキャパシタ１３４およびヘリカルインダクタ１３５と、一端がヘリカルインダクタ１３５の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１３６とを有している。ヘリカルインダクタ１３１とキャパシタ１３２の各他端は、互いに接続されアンテナスイッチ３２に接続されている。キャパシタ１３４の他端はアンテナスイッチ３３に接続されている。
【００４６】
図４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、アンテナスイッチ３２は次のように構成されている。すなわち、アンテナスイッチ３２は、カソードがヘリカルインダクタ１３１とキャパシタ１３２の接続点に接続されたＰＩＮダイオード１４１と、一端がダイオード１４１のアノードに接続されたヘリカルインダクタ１４２と、一端がヘリカルインダクタ１４２の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４３と、ヘリカルインダクタ１４２とキャパシタ１４３の接続点に設けられ、送信と受信とを切り換える制御信号が印加される制御端１４４と、一端がダイオード１４１のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１４５とを有している。
【００４７】
アンテナスイッチ３２は、更に、一端がダイオード１４１のカソードに接続されたヘリカルインダクタ１４６と、一端がヘリカルインダクタ１４６の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４７と、アノードがヘリカルインダクタ１４６の他端に接続されたＰＩＮダイオード１４８と、一端がダイオード１４８のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１４９と、一端がダイオード１４８のカソードに接続され、他端が接地された抵抗１５０と、一端がヘリカルインダクタ１４６の他端に接続され、他端がバンドパスフィルタ３５の入力端に接続されたキャパシタ１５１とを有している。
【００４８】
図４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、ローパスフィルタ３４は次のように構成されている。すなわち、ローパスフィルタ３４は、一端がダイオード１４１のアノードに接続され、他端がＧＳＭ方式の送信信号の入力端１５８に接続されたヘリカルインダクタ１５４と、一端がダイオード１４１のアノードに接続され、他端が入力端１５８に接続されたキャパシタ１５５と、一端がキャパシタ１５５の一端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１５６と、一端がキャパシタ１５５の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１５７とを有している。
【００４９】
図４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、アンテナスイッチ３３は次のように構成されている。すなわち、アンテナスイッチ３３は、カソードがキャパシタ１３４の他端に接続されたＰＩＮダイオード１６１と、一端がダイオード１６１のアノードに接続されたヘリカルインダクタ１６２と、一端がヘリカルインダクタ１６２の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１６３と、ヘリカルインダクタ１６２とキャパシタ１６３の接続点に設けられ、送信と受信とを切り換える制御信号が印加される制御端１６４と、一端がダイオード１６１のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１６５とを有している。
【００５０】
アンテナスイッチ３３は、更に、一端がダイオード１６１のカソードに接続されたヘリカルインダクタ１６６と、一端がヘリカルインダクタ１６６の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１６７と、アノードがヘリカルインダクタ１６６の他端に接続されたＰＩＮダイオード１６８と、一端がダイオード１６８のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１６９と、一端がダイオード１６８のカソードに接続され、他端が接地された抵抗１７０と、一端がヘリカルインダクタ１６６の他端に接続され、他端がバンドパスフィルタ３７の入力端に接続されたキャパシタ１７１とを有している。アンテナスイッチ３３は、更に、一端がダイオード１６１のカソードに接続されたヘリカルインダクタ１７２と、一端がヘリカルインダクタ１７２の他端に接続され、他端がダイオード１６１のアノードに接続されたキャパシタ１７３とを有している。
【００５１】
図４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、ローパスフィルタ３６は次のように構成されている。すなわち、ローパスフィルタ３６は、一端がダイオード１６１のアノードに接続され、他端がＤＣＳＭ方式の送信信号の入力端１７８に接続されたヘリカルインダクタ１７４と、一端がダイオード１６１のアノードに接続され、他端が入力端１７８に接続されたキャパシタ１７５と、一端がキャパシタ１７５の一端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１７６と、一端がキャパシタ１７５の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ１７７とを有している。
【００５２】
図４におけるアンテナスイッチ３２では、制御端１４４に印加される制御信号がハイレベルのときには、２つのＰＩＮダイオード１４１，１４８が共にオン状態となり、ダイプレクサ３１に送信側のローパスフィルタ３４が接続される。一方、制御端１４４に印加される制御信号がローレベルのときには、２つのＰＩＮダイオード１４１，１４８が共にオフ状態となり、ダイプレクサ３１に受信側のバンドパスフィルタ３５が接続される。アンテナスイッチ３３の動作も、アンテナスイッチ３２と同様である。
【００５３】
図４に示したアンテナスイッチモジュール４０において、バンドパスフィルタ３５，３７は、弾性表面波素子によって構成されている。
【００５４】
次に、図１を参照して、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールについて説明する。図１は、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示している。図１において、ハッチングを施した部分が導体層を表している。本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールは、図１に示したように、本実施の形態に係るモジュール用多層基板としてのセラミック多層基板１と、このセラミック多層基板１の表面にフリップチップボンディングによって搭載された２つのベアチップの弾性表面波素子２０とを備えている。２つの弾性表面波素子２０は、図３および図４におけるバンドパスフィルタ３５，３７を構成する。セラミック多層基板１の表面には、更に、４つのダイオード１１と、２つの抵抗１２と、１つのインダクタ１３が搭載されている。
【００５５】
セラミック多層基板１の構成は、図１０に示したセラミック多層基板１０１と同様である。すなわち、セラミック多層基板１は、セラミックで形成された複数の絶縁層１１１と、隣接する絶縁層１１１の間および表層の絶縁層１１１の表面に形成された導体層１１２と、複数の絶縁層を貫通して、複数の導体層１１２間を接続するビアホール１１３と、側面に形成された端子電極１１４とを含んでいる。また、セラミック多層基板１０１内には、導体層１１２によってインダクタ１１５やキャパシタ１１６が形成されている。
【００５６】
図２は、セラミック多層基板１の表面に対向する弾性表面波素子２０の面の構造の一例を示している。図２に示したように、弾性表面波素子２０は、圧電基板２１と、この圧電基板２１の一方の面に形成された櫛形電極２２および導体パターン２３と、導体パターン２３の端部に形成された端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇとを有している。端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇは、金等よりなる突起状の接続電極（バンプ）で構成されている。端子２４Ａは入力端子であり、端子２４Ｂは出力端子であり、４つの端子２４Ｇは接地用端子である。導体パターン２３は櫛形電極２２に接続されている。弾性表面波素子２０は、櫛形電極２２によって発生される弾性表面波を基本動作に使用する素子であり、本実施の形態ではバンドパスフィルタとしての機能を有する。
【００５７】
図１に示したように、セラミック多層基板１の表面には、この表面に搭載される各素子に接続される導体層２，２Ｇが形成されている。導体層２Ｇは、弾性表面波素子２０の接地用端子２４Ｇに接続される接地導体層であり、導体層２はその他の導体層である。接地導体層２Ｇは、セラミック多層基板１のビアホール１１３あるいは側面の端子電極１１４を経由して、マーザーボード上の接地導体層に接続されるようになっている。
【００５８】
本実施の形態では、接地導体層２Ｇは、弾性表面波素子２０の直下の領域すなわち弾性表面波素子２０に対向する領域を含む範囲に配置されている。１つの接地導体層２Ｇは、１つの弾性表面波素子２０における４つの接地用端子２４Ｇに接続されている。また、セラミック多層基板１の内部において、弾性表面波素子２０の直下の領域すなわち弾性表面波素子２０に対向する領域には、インダクタ１１５やキャパシタ１１６等の他の素子が設けられている。
【００５９】
セラミック多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域における接地導体層２Ｇの占有率は、５０％以上８０％以下であることが好ましく、７０％以上８０％以下であることが更に好ましい。その理由については、後で詳しく説明する。図１には、上記占有率を８０％とした例を示している。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールおよびモジュール用多層基板の作用および効果について説明する。
【００６１】
始めに、２つの比較例の高周波電子回路モジュールを作製してその特性を測定した実験結果について説明する。第１の比較例のモジュールは、セラミック多層基板の表面に弾性表面波素子のパッケージ品を搭載したものである。第２の比較例のモジュールは、セラミック多層基板の表面に、フリップチップボンディングによってベアチップの弾性表面波素子を搭載したものである。いずれの比較例のモジュールとも、回路構成は本実施の形態に係るモジュールと同様である。
【００６２】
図５は、第１の比較例の高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示している。図５において、ハッチングを施した部分が導体層を表している。第１の比較例の高周波電子回路モジュールは、セラミック多層基板２０１と、このセラミック多層基板２０１の表面に搭載された２つの弾性表面波素子のパッケージ品２２０とを備えている。セラミック多層基板２０１の表面には、この表面に搭載される各素子に接続される導体層２０２，２０２Ｇが形成されている。導体層２０２Ｇは、パッケージ品２２０の接地用端子に接続される接地導体層であり、導体層２０２はその他の導体層である。導体層２０２Ｇは、パッケージ品２２０の接地用端子毎に設けられている。図５に示したモジュールのその他の構成は、図１に示したモジュールと同様である。
【００６３】
図６は、第２の比較例の高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示している。図６において、ハッチングを施した部分が導体層を表している。第２の比較例の高周波電子回路モジュールは、セラミック多層基板３０１と、このセラミック多層基板３０１の表面に搭載された２つのベアチップの弾性表面波素子２０とを備えている。セラミック多層基板３０１の表面には、この表面に搭載される各素子に接続される導体層３０２，３０２Ｇが形成されている。導体層３０２Ｇは、弾性表面波素子２０の接地用端子に接続される接地導体層であり、導体層３０２はその他の導体層である。導体層３０２Ｇは、弾性表面波素子２０の接地用端子毎に設けられている。また、導体層３０２Ｇは、弾性表面波素子２０に対向する領域内では、弾性表面波素子２０の接地用端子に接続するための最低限の部分にのみ配置され、大部分は弾性表面波素子２０に対向する領域外に配置されている。図６に示したモジュールのその他の構成は、図１に示したモジュールと同様である。
【００６４】
各比較例において、セラミック多層基板２０１，３０１には、アルミナガラス複合セラミックを絶縁層とし、内導体層を１５層有するものを用いた。また、セラミック多層基板２０１，３０１の外形は、図５および図６における左右方向の長さが約８ｍｍ、図５および図６における上下方向の長さが約５ｍｍ、厚みが０．８ｍｍである。パッケージ品２２０の外形は、図５における左右方向の長さが２．５ｍｍ、図５における上下方向の長さが２．０ｍｍ、厚みが１ｍｍである。ベアチップの弾性表面波素子２０の外形は、図６における左右方向の長さが１．３ｍｍ、図６における上下方向の長さが０．８ｍｍ、厚みが０．３５ｍｍである。また、セラミック多層基板２０１の内部には、各パッケージ品２２０に対向する領域に、それぞれインダクタとキャパシタを配置した。同様に、セラミック多層基板３０１の内部には、各弾性表面波素子２０に対向する領域に、それぞれインダクタとキャパシタを配置した。第１の比較例と第２の比較例とでは、弾性表面波素子の形態と、セラミック多層基板２０１，３０１の表面における導体層のパターンが異なる他は、極力同じになるようにした。
【００６５】
セラミック多層基板２０１，３０１の表面における導体層は、以下のようにして形成した。すなわち、絶縁層上に銀をスクリーン印刷し、その表面をプレスして平坦化した後、焼結処理して、銀の焼結導体よりなる最下層を形成した。次に、この最下層の上に、ニッケルめっきと、金めっきを順に施して、３層構造の導体層を形成した。
【００６６】
セラミック多層基板２０１，３０１の表面における導体層と、ベアチップの弾性表面波素子２０以外の素子との接合は、以下のようにして行った。すなわち、導体層における素子との接合部に、はんだペーストを塗布し、その上に各素子を搭載した。次に、素子が搭載されたセラミック多層基板２０１，３０１をリフロー炉に通して、はんだの固着を行った。次に、セラミック多層基板２０１，３０１および素子に対してプラズマ洗浄を行った。
【００６７】
一方、セラミック多層基板３０１の表面における導体層とベアチップの弾性表面波素子２０との接合は、以下のようにして行った。すなわち、弾性表面波素子２０には、予め、図２に示したように、金スタッドバンプによって端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇを形成した。この弾性表面波素子２０を、端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇが導体層における接合部に接触するように、基板３０１の表面上に配置し、弾性表面波素子２０側から適当な荷重を掛けながら超音波を印加して、弾性表面波素子２０の金バンプと基板３０１の導体層の表面の金との接合を行った。
【００６８】
次に、図７を参照して、第１の比較例と第２の比較例について、弾性表面波素子を用いたバンドパスフィルタの通過帯域特性を測定した結果について説明する。図７には、最も相互干渉の影響の出やすいＤＣＳ方式の信号受信側のバンドパスフィルタ３７の周波数と挿入損失との関係を示している。図７において、点線は弾性表面波素子のパッケージ品２２０を用いた第１の比較例の場合の特性を示し、実線はベアチップの弾性表面波素子２０を用いた第２の比較例の場合の特性を示している。図７から分かるように、第２の比較例の場合には通過帯域付近にスプリアスが認められる。このスプリアスは、パッケージ品２２０を用いた場合や、弾性表面波素子の直下に素子を内蔵しない場合には認められない。従って、このスプリアスは、ベアチップの弾性表面波素子２０とその直下に内蔵された素子との間で、相互干渉が生じた結果現れたものと考えられる。
【００６９】
また、図７から、第２の比較例の場合には、帯域外における減衰が小さいことが分かる。これは、多層基板３０１の内部で電位が複雑に分布して、弾性表面波素子２０の接地が完全に行われていないことを示す。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールおよびモジュール用多層基板において、セラミック多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域における接地導体層２Ｇの占有率の好ましい範囲を求めるために行った実験の結果について説明する。図８は、この実験で用いた高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示している。図８において、ハッチングを施した部分が導体層を表している。この実験では、図８に示したように、セラミック多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域に配置された接地導体層２Ｇのうち、弾性表面波素子２０の端子との接続部を除いた部分の幅Ｗを変えることによって、上記占有率が４０％、５０％、６０％、７０％、８０％の５種類となるモジュールを作製して、それらの特性を比較した。なお、この実験で用いたモジュールの作製方法は、第２の比較例と同様である。
【００７１】
図９は、上記の５種類のモジュールについて、ＤＣＳ方式の信号受信側のバンドパスフィルタ３７の通過帯域特性、すなわち周波数と挿入損失との関係を求めた結果を示している。図９には、これらとの比較のために、符号ＰＫＧで示した線によって、第１の比較例の特性も示している。
【００７２】
図９から、占有率が５０％に満たないと、スプリアスが著しく増大し、また、帯域外の減衰が著しく阻害されることが分かる。また、占有率が７０％以上になると、第１の比較例に比べて帯域外の減衰が大きくなることが分かる。一方、占有率を８０％よりも大きく取ろうとすると、多層基板１の表面の導電層と弾性表面波素子２０の端子との接続部を著しく小さくすることになり、金−金の接合部が不安定になる。従って、占有率の上限は８０％となった。これらのことから、占有率は、５０％以上８０％以下であることが好ましく、７０％以上８０％以下であることが更に好ましい。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態では、セラミック多層基板１は、その表面において弾性表面波素子２０に対向する領域に配置され、弾性表面波素子２０の接地用端子２４Ｇに接続された接地導体層２Ｇを有している。セラミック多層基板１は、更に、その内部において弾性表面波素子２０に対向する領域に配置された他の素子を有している。従って、本実施の形態によれば、弾性表面波素子２０とセラミック多層基板１内の素子との間に配置された接地導体層２Ｇによって、弾性表面波素子２０とセラミック多層基板１内の素子とを電磁気的に分離でき、これにより弾性表面波素子２０とセラミック多層基板１内の素子との間における相互干渉を抑制することができる。従って、本実施の形態によれば、ベアチップの弾性表面波素子２０をセラミック多層基板１に対してフリップチップボンディングによって搭載することによりモジュールの低背化および小型化が可能になると共に、セラミック多層基板１の内部において弾性表面波素子２０に対向する領域にも他の素子を配置することができることからセラミック多層基板１の小型化が可能になる。その結果、本実施の形態によれば、モジュールの低背化および小型化が可能になる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、弾性表面波素子２０の４つの接地用端子２４Ｇは、セラミック多層基板１の表面において弾性表面波素子２０に対向する領域内に配置された接地導体層２Ｇに対してほぼ最短の距離で接続されるので、接地用端子２４Ｇと接地導体層２Ｇとの接続関係が均一化され、これにより弾性表面波素子２０において所望の帯域外の減衰を大きくすることができる。
【００７５】
これらのことから、本実施の形態によれば、モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュールの小型化が可能になる。
【００７６】
また、本実施の形態において、セラミック多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域における接地導体層２Ｇの占有率を、５０％以上８０％以下、好ましくは７０％以上８０％以下とした場合には、モジュールの特性の劣化をより確実に防止することができる。
【００７７】
また、本実施の形態では、多層基板としてセラミック多層基板１を用いたので、多層基板内に、低損失の素子を寸法精度よく形成することができる。
【００７８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、本発明を携帯電話のアンテナスイッチモジュールに適用した例を示したが、本発明は、多層基板と弾性表面波素子を含むものであれば、他のモジュールにも適用することができる。また、多層基板はセラミック多層基板に限らず、絶縁層に他の材料を用いた多層基板でもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし４のいずれかに記載の高周波電子回路モジュールによれば、弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素子とを電磁気的に分離でき、これにより弾性表面波素子と多層基板内の素子との間における相互干渉を抑制することができる。また、本発明によれば、弾性表面波素子の接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子に対向する領域内に配置された接地導体層に対してほぼ最短の距離で接続されるので、接地用端子と接地導体層との接続関係が均一化され、これにより弾性表面波素子において所望の帯域外の減衰を大きくすることができる。これらのことから、本発明によれば、モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュールの小型化が可能になるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項２記載の高周波電子回路モジュールによれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率を、５０％以上８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、請求項３記載の高周波電子回路モジュールによれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率を、７０％以上８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００８２】
また、請求項４記載の高周波電子回路モジュールによれば、多層基板を、セラミックで形成された複数の絶縁層を有するセラミック多層基板としたので、多層基板内に、低損失の素子を寸法精度よく形成することができるという効果を奏する。
【００８３】
また、請求項５ないし８のいずれかに記載のモジュール用多層基板によれば、弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素子とを電磁気的に分離でき、これにより弾性表面波素子と多層基板内の素子との間における相互干渉を抑制することができる。また、本発明によれば、弾性表面波素子の接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子に対向する領域内に配置された接地導体層に対してほぼ最短の距離で接続されるので、接地用端子と接地導体層との接続関係が均一化され、これにより弾性表面波素子において所望の帯域外の減衰を大きくすることができる。これらのことから、本発明によれば、モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュールの小型化が可能になるという効果を奏する。
【００８４】
また、請求項６記載のモジュール用多層基板によれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率を、５０％以上８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００８５】
また、請求項７記載のモジュール用多層基板によれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体層の占有率を、７０％以上８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実に防止することができるという効果を奏する。
【００８６】
また、請求項８記載のモジュール用多層基板によれば、セラミックで形成された複数の絶縁層を有するので、多層基板内に、低損失の素子を寸法精度よく形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素子の配置とを示す説明図である。
【図２】図１に示したセラミック多層基板の表面に対向する弾性表面波素子の面の構造の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態が適用されるデュアルバンド型携帯電話における高周波回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図３におけるアンテナスイッチモジュールの回路構成の一例を示す回路図である。
【図５】第１の比較例の高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素子の配置とを示す説明図である。
【図６】第２の比較例の高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素子の配置とを示す説明図である。
【図７】第１の比較例と第２の比較例におけるバンドパスフィルタの通過帯域特性を示す特性図である。
【図８】本実施の形態における接地導体層の占有率の好ましい範囲を求めるための実験で用いた高周波電子回路モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素子の配置とを示す説明図である。
【図９】図８に示した高周波電子回路モジュールにおけるバンドパスフィルタの通過帯域特性を示す特性図である。
【図１０】携帯電話におけるアンテナスイッチ部のモジュールの一例を示す断面図である。
【図１１】弾性表面波素子のパッケージ品の構造の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…セラミック多層基板、２…導体層、２Ｇ…接地導体層、２０…弾性表面波素子、２１…圧電基板、２２…櫛形電極、２３…導体パターン、２４Ａ…入力端子、２４Ｂ…出力端子、２４Ｇ…接地用端子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-frequency electronic circuit module including a multilayer substrate and a surface acoustic wave element mounted on the multilayer substrate, and a module multilayer substrate on which the surface acoustic wave element is mounted to constitute a high-frequency electronic circuit module.
[0002]
[Prior art]
In electronic equipment, one of the market demands is always to reduce the size and weight. For this reason, parts used in electronic devices are also required to be smaller and lighter. This tendency is remarkable in a high-frequency device typified by a mobile phone, and this tendency is particularly noticeable also in parts used for the device. In high-frequency equipment, not only miniaturization of parts but also high density of parts mounting methods have been advanced, and these are meeting demands for miniaturization and weight reduction of equipment. In high-frequency devices, in order to meet such demands for miniaturization and weight reduction, a multilayer substrate is mainly used as a substrate on which components are mounted, instead of a substrate having a single conductor layer.
[0003]
For example, a ceramic multilayer substrate is used as the multilayer substrate. In the ceramic multilayer substrate, a plurality of insulating layers are formed of ceramic as an electrical insulator, and a conductor layer is formed of silver or the like. This ceramic multilayer substrate has characteristics such as less loss at high frequencies, good heat conduction, good dimensional accuracy, and excellent reliability as compared with a general resin multilayer substrate.
[0004]
Further, in the ceramic multilayer substrate, it is possible to form an inductor inside by making the inner conductor into a coil shape, or to form a capacitor inside by facing two inner conductors in parallel. Furthermore, in a ceramic multilayer substrate, a low-loss element can be formed with high dimensional accuracy. Therefore, by using a ceramic multilayer substrate, an element having a large Q and a small tolerance can be formed inside.
[0005]
Such characteristics of the ceramic multilayer substrate are utilized in a module configured by combining a plurality of elements and components so as to have a certain function, particularly in a high-frequency device such as a mobile phone. That is, by mounting various components on the surface of the ceramic multilayer substrate, a high-performance and small-sized module suitable for the high-frequency device can be realized.
[0006]
In a high-frequency device, a circuit is configured by combining conventional discrete components on a board one by one by combining the modules in which a part of the circuit is combined for each function to configure the device circuit. As compared with the above, the structure of the device is simplified, and a device having excellent reliability and characteristics can be provided.
[0007]
In addition, when a circuit of a device is configured using conventional discrete components, the circuit is configured to perform a predetermined function by combining the characteristics of each component, which makes circuit design complicated. On the other hand, when a device circuit is configured by combining modules, the specification of the characteristics is determined for each module, so it is possible to construct a circuit by combining the characteristics in units of modules. Can be shortened and labor saving.
[0008]
In a high-frequency circuit of a mobile phone, a circuit is modularized for several functions. Here, FIG. 10 shows an example of an antenna switch module in a GSM (Global System for Mobile Communications) type dual-band mobile phone having the largest number of terminals in the world.
[0009]
The module shown in FIG. 10 includes a ceramic multilayer substrate 101, a plurality of chips 102 mounted on the surface of the ceramic multilayer substrate 101, and a shield case 103 that covers these chips 102. The chip 102 is a diode or a resistor. The ceramic multilayer substrate 101 includes a plurality of insulating layers 111 made of ceramic, a conductor layer 112 formed between adjacent insulating layers 111 and on the surface of the surface insulating layer 111, and a plurality of insulating layers. , Via holes 113 connecting between the plurality of conductor layers 112 and terminal electrodes 114 formed on the side surfaces are included. In addition, an inductor 115 and a capacitor 116 are formed by the conductor layer 112 in the ceramic multilayer substrate 101.
[0010]
Currently, high-frequency circuits of mobile phones are modularized with a single function such as a power amplifier and antenna switch, but if a wider range of functions is modularized, the benefits of modularization will be further extracted. Become.
[0011]
Incidentally, a high-frequency circuit of a mobile phone includes a band pass filter. As this band-pass filter, a surface acoustic wave element is often used. Therefore, modularization including a surface acoustic wave element is also important.
[0012]
Conventionally, so-called packaged products have been used as surface acoustic wave elements. Here, an example of the structure of the surface acoustic wave device package will be described with reference to FIG. In the package product shown in FIG. 11, a surface acoustic wave element chip 122 is mounted on a base 121 by flip chip bonding. In this example, connection electrodes (bumps) 123 made of gold or the like provided on the chip 122 are welded to a conductor pattern 124 made of gold or the like formed on the base 121. Although not shown, the chip 122 is sealed with a resin or the like to form a package. A technique for mounting a surface acoustic wave element chip on a base by flip chip bonding is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-79638.
[0013]
Of course, it is possible to mount a surface acoustic wave device package on a multi-layer substrate to make a module, but if the surface acoustic wave device chip is directly mounted on the multi-layer substrate, the size and height will be reduced. Cost reduction is possible.
[0014]
A ceramic multilayer substrate is characterized in that an inductor and a capacitor can be built in, so that the module can be miniaturized. However, there is a problem that it is difficult to reduce the height due to the multilayer substrate. Therefore, a general module in which a package product is further mounted on a multilayer substrate cannot sufficiently meet the demand for further reduction in profile in the future.
[0015]
Further, the package product requires a large occupied area compared to the original chip. Among the components used in mobile phones, the surface acoustic wave element is one of the tallest and has a large occupation area. In such a situation, it is desired to directly mount the surface acoustic wave device chip on the ceramic multilayer substrate in some form without using a package.
[0016]
On the other hand, in the manufacture of a surface acoustic wave device package, there are a step of producing a chip and a step of mounting and sealing the chip on the package, and the costs are about the same. If the surface acoustic wave element chip can be directly mounted on the ceramic multilayer substrate, the process of mounting the chip on the package and sealing it becomes unnecessary, and therefore an inexpensive module can be produced.
[0017]
As described above, in a high-frequency electronic circuit module including a surface acoustic wave element, it is desirable to directly mount the surface acoustic wave element as a chip on a ceramic multilayer substrate on which other components are mounted by soldering or the like. .
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a surface acoustic wave element chip is mounted on a multilayer substrate such as a ceramic multilayer substrate, there are the following two problems, unlike when a packaged product is mounted on a multilayer substrate.
[0019]
The first problem is that mutual interference occurs between the surface acoustic wave element and the element built in the multilayer substrate. The second problem is that the surface acoustic wave element cannot sufficiently attenuate outside the desired band.
[0020]
Here, the cause of the first problem will be described. Considering the case where a chip of a surface acoustic wave element is mounted on a multilayer substrate by flip chip bonding, for example, the distance between the chip and the surface of the multilayer substrate is inevitably about 10 from the structure of the chip for flip chip bonding. ~ 50 μm. In the case of a surface acoustic wave element chip, the comb-shaped electrodes formed on the surface of the chip are arranged so as to face the surface of the multilayer substrate. Therefore, if the distance between the chip and the surface of the multilayer substrate is short as described above, if there is a signal line on the surface of the multilayer substrate, mutual interference easily occurs between the surface acoustic wave element and the signal line. In addition, when another element exists immediately below the surface acoustic wave element in the multilayer substrate, mutual interference easily occurs between the surface acoustic wave element and the other element. Therefore, conventionally, when a surface acoustic wave element chip is mounted on a multilayer substrate by, for example, flip chip bonding, other elements cannot be arranged directly below the surface acoustic wave element inside the multilayer substrate. It has become difficult to reduce the size of the module.
[0021]
When the surface acoustic wave device package as shown in FIG. 11 is mounted on a multilayer substrate, the surface 121 of the package product has a thickness of about 0.3 mm. Interference does not occur between the elements incorporated in the.
[0022]
Next, the cause of the second problem will be described. The surface acoustic wave element has a plurality of grounding terminals, and it is necessary to securely ground all the grounding terminals. However, in a multilayer substrate, it is difficult to provide a sufficiently uniform and stable ground conductor layer at an arbitrary place from the viewpoint of downsizing. For this reason, the connection relationship between each grounding terminal and the grounding conductor layer is not uniform, and it is often difficult to say that a plurality of grounded parts are actually equipotential on the circuit diagram. As described above, when the surface acoustic wave element chip is mounted on the multilayer substrate, all the ground terminals cannot be kept at the same potential, and as a result, the attenuation outside the desired band cannot be sufficiently obtained. There is.
[0023]
In a package product, it is relatively easy to collect all the grounding terminals of the chip inside the package and connect them to one terminal and connect this terminal to a stable grounding conductor layer on the motherboard. .
[0024]
The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is a high-frequency electronic circuit module including a multilayer substrate and a surface acoustic wave element mounted on the multilayer substrate, and the deterioration of the characteristics. An object of the present invention is to provide a high-frequency electronic circuit module that can be miniaturized while preventing the above-described problem.
[0025]
A second object of the present invention is a multi-layer substrate for a module that constitutes a high-frequency electronic circuit module on which a surface acoustic wave element is mounted, and for a module that enables downsizing of the module while preventing deterioration of the module characteristics. It is to provide a multilayer substrate.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
The high frequency electronic circuit module of the present invention comprises a multilayer substrate and a surface acoustic wave element mounted on the surface of the multilayer substrate by flip chip bonding,
The surface acoustic wave element has a grounding terminal formed on the surface facing the surface of the multilayer substrate,
The multilayer substrate is disposed in a region facing the surface acoustic wave element on the surface thereof, and has a ground conductor layer connected to a grounding terminal of the surface acoustic wave element,
The multilayer substrate further includes another element disposed in a region facing the surface acoustic wave element therein.
[0027]
In the high-frequency electronic circuit module of the present invention, the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate are electromagnetically separated by the ground conductor layer disposed between the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate. The grounding terminal of the surface acoustic wave element is connected to the grounding conductor layer disposed in a region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate at a shortest distance, and the grounding terminal and the grounding conductor layer The connection relationship with is made uniform.
[0028]
In the high-frequency electronic circuit module of the present invention, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate may be 50% or more and 80% or less.
[0029]
In the high-frequency electronic circuit module of the present invention, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate may be 70% or more and 80% or less.
[0030]
In the high frequency electronic circuit module of the present invention, the multilayer substrate may be a ceramic multilayer substrate having a plurality of insulating layers formed of ceramic.
[0031]
The multilayer substrate for a module of the present invention is a high-frequency electronic circuit module on which a surface acoustic wave element is mounted,
A grounding conductor layer disposed in a region facing the surface acoustic wave element on the surface where the surface acoustic wave element is mounted by flip chip bonding, and connected to a grounding terminal of the surface acoustic wave element;
And another element disposed in a region facing the surface acoustic wave element.
[0032]
In the multilayer substrate for modules of the present invention, the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate are electromagnetically separated by the ground conductor layer disposed between the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate. The grounding terminal of the surface acoustic wave element is connected to the grounding conductor layer disposed in a region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate at a shortest distance, and the grounding terminal and the grounding conductor layer The connection relationship with is made uniform.
[0033]
In the module multilayer substrate of the present invention, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface may be 50% or more and 80% or less.
[0034]
In the module multilayer board of the present invention, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface may be 70% or more and 80% or less.
[0035]
Moreover, the multilayer substrate for modules of the present invention may have a plurality of insulating layers formed of ceramic.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 3, an example of a configuration of a high-frequency circuit in a dual-band mobile phone will be described as an example of a high-frequency electronic circuit to which the high-frequency electronic circuit module and the module multilayer substrate according to this embodiment are applied. To do. The high-frequency circuit shown in FIG. 3 includes a diplexer 31 that has first to third ports, and the first port is connected to the antenna 30. The diplexer 31 outputs a transmission signal input to the second port and the third port from the first port, and receives a reception signal input to the first port according to the frequency of the second port. Alternatively, it is output from the third port. The second port is adapted to input and output signals of the GSM system, which is a mobile phone system in Europe. The third port inputs and outputs DCS (Digital Cellular System) system signals, which are cellular telephone systems in Europe.
[0037]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes an antenna switch 32 for switching between GSM transmission and reception, and an antenna switch 33 for switching between DCS transmission and reception. The movable contact of the antenna switch 32 is connected to the second port of the diplexer 31, one fixed contact is connected to the output end of a low-pass filter (referred to as LPF in the figure) 34, and the other fixed contact is a band-pass filter ( In the figure, it is referred to as BPF). The movable contact of the antenna switch 33 is connected to the third port of the diplexer 31, one fixed contact is connected to the output end of the low pass filter 36, and the other fixed contact is connected to the input end of the band pass filter 37. .
[0038]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes quadrature modulation provided in order from the input end of an input signal composed of an in-phase component signal (hereinafter referred to as I signal) and a quadrature component signal (hereinafter referred to as Q signal). 41, a phase detector 42, a mixer 43 and a balun 44. The output terminal of the balun 44 is connected to an input terminal of a power amplifier (referred to as PA) 45 for a GSM transmission signal and an input terminal of a power amplifier 48 for a DCS transmission signal. Yes. The output terminal of the power amplifier 45 is connected to the input terminal of the low-pass filter 34 via the coupler 46. The coupler 46 extracts a part of the output and sends it to an automatic output control circuit 47 (denoted as APC in the figure). The power amplifier 45 is controlled so that the output gain is constant based on the output of the automatic output control circuit 47. Similarly, the output terminal of the power amplifier 48 is connected to the input terminal of the low-pass filter 36 via the coupler 49. The coupler 49 extracts a part of the output and sends it to the automatic output control circuit 50. The power amplifier 48 is controlled so that the output gain is constant based on the output of the automatic output control circuit 50.
[0039]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes a low-noise amplifier (indicated by LNA in the figure) 51 and a balun 52 that are sequentially provided downstream of the band-pass filter 35, and a low-noise that is sequentially provided downstream of the band-pass filter 37. An amplifier 53 and a balun 54 are provided. The output ends of the baluns 52 and 54 are connected to the input end of the mixer 55. The high frequency circuit further includes an intermediate frequency bandpass filter (indicated as IFBPF in the figure) 56, an amplifier 57, a mixer 58, an automatic gain control amplifier 59, and a quadrature demodulator 60 that are sequentially provided after the mixer 55. . The quadrature demodulator 60 outputs the demodulated I signal and Q signal.
[0040]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes a high-frequency oscillator having the following synthesizer configuration. That is, this oscillator includes a GSM voltage controlled oscillator (referred to as GSMVCO in the figure) 61, a DCS voltage controlled oscillator (referred to as DCSVCO in the figure) 62, and these voltage controlled oscillators 61, 62. A phase-locked loop circuit (denoted as RFPLL in the figure) 63 connected to the. The phase detection signal obtained by the phase detector 42 is supplied to the voltage controlled oscillator 61 via the low pass filter 64 and also supplied to the voltage controlled oscillator 62 via the low pass filter 65. The outputs of the voltage controlled oscillators 61 and 62 are supplied to the mixer 43 and the mixer 55.
[0041]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes an intermediate frequency oscillator having the following synthesizer configuration. That is, this oscillator has a voltage controlled oscillator (denoted as IFVCO in the figure) 71 and a phase-locked loop circuit (denoted as IFPLL in the figure) 72 connected to the voltage controlled oscillator 71. The output of the voltage controlled oscillator 71 is supplied to the mixer 58.
[0042]
The high-frequency circuit shown in FIG. 3 further includes two dividers 73 and 75 that divide the output of the voltage controlled oscillator 71, and two outputs that are 90 ° out of phase by shifting the output of the divider 73 by 90 °. A 90 ° phase shifter 74 that generates a signal and applies it to the quadrature modulator 41 and a 90 ° phase shift of the output of the frequency divider 75 to generate two signals that are 90 ° out of phase. 90 ° phase shifter 76 is provided.
[0043]
In the present embodiment, an antenna switch module 40 including a diplexer 31, antenna switches 32 and 33, low pass filters 34 and 36, and band pass filters 35 and 37 is configured in the high frequency circuit shown in FIG.
[0044]
The high frequency electronic circuit module according to the present embodiment is applied to, for example, the antenna switch module 40 in FIG.
[0045]
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the circuit configuration of the antenna switch module 40 in FIG. In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the diplexer 31 is configured as follows. That is, the diplexer 31 includes a helical inductor 131, a capacitor 132, and a capacitor 133 each having one end connected to the antenna 30, a capacitor 134 and a helical inductor 135 each having one end connected to the other end of the capacitor 133, and one end having a helical inductor. 135, and a capacitor 136 connected to the other end of the 135 and grounded at the other end. The other ends of the helical inductor 131 and the capacitor 132 are connected to each other and to the antenna switch 32. The other end of the capacitor 134 is connected to the antenna switch 33.
[0046]
In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the antenna switch 32 is configured as follows. That is, the antenna switch 32 includes a PIN diode 141 whose cathode is connected to the connection point of the helical inductor 131 and the capacitor 132, a helical inductor 142 whose one end is connected to the anode of the diode 141, and one end which is the other end of the helical inductor 142. And a control terminal 144 to which a control signal for switching between transmission and reception is applied, and one end of which is a cathode of a diode 141. And a capacitor 145 having the other end grounded.
[0047]
The antenna switch 32 further includes a helical inductor 146 having one end connected to the cathode of the diode 141, a capacitor 147 having one end connected to the other end of the helical inductor 146 and the other end grounded, and an anode having the helical inductor 146. A PIN diode 148 connected to the other end, a capacitor 149 having one end connected to the cathode of the diode 148 and the other end grounded, and a resistor 150 having one end connected to the cathode of the diode 148 and the other end grounded The capacitor 151 has one end connected to the other end of the helical inductor 146 and the other end connected to the input end of the bandpass filter 35.
[0048]
In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the low-pass filter 34 is configured as follows. That is, the low-pass filter 34 has one end connected to the anode of the diode 141 and the other end connected to the input end 158 of the GSM transmission signal, and one end connected to the anode of the diode 141 and the other end. Is connected to the input terminal 158, one end is connected to one end of the capacitor 155, the other end is grounded, and one end is connected to the other end of the capacitor 155, and the other end is grounded. 157.
[0049]
In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the antenna switch 33 is configured as follows. That is, the antenna switch 33 includes a PIN diode 161 whose cathode is connected to the other end of the capacitor 134, a helical inductor 162 connected to the anode of the diode 161, and one end connected to the other end of the helical inductor 162. A capacitor 163 having the other end grounded, a control end 164 provided at a connection point between the helical inductor 162 and the capacitor 163, to which a control signal for switching between transmission and reception is applied, and one end connected to the cathode of the diode 161; And a capacitor 165 whose other end is grounded.
[0050]
The antenna switch 33 further includes a helical inductor 166 having one end connected to the cathode of the diode 161, a capacitor 167 having one end connected to the other end of the helical inductor 166 and the other end grounded, and an anode having the helical inductor 166. A PIN diode 168 connected to the other end, a capacitor 169 having one end connected to the cathode of the diode 168 and the other end grounded, and a resistor 170 having one end connected to the cathode of the diode 168 and the other end grounded The capacitor 171 has one end connected to the other end of the helical inductor 166 and the other end connected to the input end of the band-pass filter 37. The antenna switch 33 further includes a helical inductor 172 having one end connected to the cathode of the diode 161 and a capacitor 173 having one end connected to the other end of the helical inductor 172 and the other end connected to the anode of the diode 161. is doing.
[0051]
In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the low-pass filter 36 is configured as follows. That is, the low-pass filter 36 has one end connected to the anode of the diode 161 and the other end connected to the DCSM transmission signal input end 178, and one end connected to the anode of the diode 161 and the other end. Is connected to the input terminal 178, one end is connected to one end of the capacitor 175, the other end is grounded, and the other end is connected to the other end of the capacitor 175, and the other end is grounded. 177.
[0052]
In the antenna switch 32 in FIG. 4, when the control signal applied to the control terminal 144 is at a high level, the two PIN diodes 141 and 148 are both turned on, and the transmission-side low pass filter 34 is connected to the diplexer 31. On the other hand, when the control signal applied to the control terminal 144 is at a low level, the two PIN diodes 141 and 148 are both turned off, and the band pass filter 35 on the receiving side is connected to the diplexer 31. The operation of the antenna switch 33 is the same as that of the antenna switch 32.
[0053]
In the antenna switch module 40 shown in FIG. 4, the band-pass filters 35 and 37 are constituted by surface acoustic wave elements.
[0054]
Next, the high frequency electronic circuit module according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows the pattern of the conductor layer on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module according to the present embodiment and the arrangement of elements mounted on this surface. In FIG. 1, the hatched portion represents the conductor layer. As shown in FIG. 1, the high-frequency electronic circuit module according to the present embodiment includes a ceramic multilayer substrate 1 as a module multilayer substrate according to the present embodiment and flip chip bonding to the surface of the ceramic multilayer substrate 1. And two bare chip surface acoustic wave elements 20 mounted thereon. The two surface acoustic wave elements 20 constitute bandpass filters 35 and 37 in FIGS. 3 and 4. Four diodes 11, two resistors 12, and one inductor 13 are further mounted on the surface of the ceramic multilayer substrate 1.
[0055]
The structure of the ceramic multilayer substrate 1 is the same as that of the ceramic multilayer substrate 101 shown in FIG. That is, the ceramic multilayer substrate 1 penetrates the plurality of insulating layers 111 made of ceramic, the conductor layer 112 formed between the adjacent insulating layers 111 and on the surface of the surface insulating layer 111, and the plurality of insulating layers. Thus, a via hole 113 connecting the plurality of conductor layers 112 and a terminal electrode 114 formed on the side surface are included. In addition, an inductor 115 and a capacitor 116 are formed by the conductor layer 112 in the ceramic multilayer substrate 101.
[0056]
FIG. 2 shows an example of the structure of the surface of the surface acoustic wave element 20 that faces the surface of the ceramic multilayer substrate 1. As shown in FIG. 2, the surface acoustic wave element 20 is formed on the piezoelectric substrate 21, the comb-shaped electrode 22 and the conductor pattern 23 formed on one surface of the piezoelectric substrate 21, and the end of the conductor pattern 23. Terminals 24A, 24B, and 24G. The terminals 24A, 24B, and 24G are constituted by protruding connection electrodes (bumps) made of gold or the like. The terminal 24A is an input terminal, the terminal 24B is an output terminal, and the four terminals 24G are grounding terminals. The conductor pattern 23 is connected to the comb-shaped electrode 22. The surface acoustic wave element 20 is an element that uses the surface acoustic wave generated by the comb-shaped electrode 22 for basic operation, and has a function as a band-pass filter in the present embodiment.
[0057]
As shown in FIG. 1, conductor layers 2 and 2G connected to each element mounted on the surface of the ceramic multilayer substrate 1 are formed. The conductor layer 2G is a ground conductor layer connected to the grounding terminal 24G of the surface acoustic wave element 20, and the conductor layer 2 is another conductor layer. The ground conductor layer 2G is connected to the ground conductor layer on the mother board via the via hole 113 of the ceramic multilayer substrate 1 or the terminal electrode 114 on the side surface.
[0058]
In the present embodiment, the ground conductor layer 2 </ b> G is disposed in a range including a region directly below the surface acoustic wave element 20, that is, a region facing the surface acoustic wave element 20. One grounding conductor layer 2G is connected to four grounding terminals 24G in one surface acoustic wave element 20. In the ceramic multilayer substrate 1, other elements such as an inductor 115 and a capacitor 116 are provided in a region immediately below the surface acoustic wave element 20, that is, a region facing the surface acoustic wave element 20.
[0059]
The occupation ratio of the ground conductor layer 2G in the region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface of the ceramic multilayer substrate 1 is preferably 50% or more and 80% or less, and more preferably 70% or more and 80% or less. . The reason will be described in detail later. FIG. 1 shows an example in which the occupation ratio is 80%.
[0060]
Next, the operation and effect of the high-frequency electronic circuit module and module multilayer substrate according to the present embodiment will be described.
[0061]
First, experimental results of fabricating two high-frequency electronic circuit modules of comparative examples and measuring their characteristics will be described. The module of the first comparative example is obtained by mounting a surface acoustic wave device package on the surface of a ceramic multilayer substrate. In the module of the second comparative example, a bare chip surface acoustic wave element is mounted on the surface of a ceramic multilayer substrate by flip chip bonding. The circuit configuration of any of the comparative examples is the same as that of the module according to the present embodiment.
[0062]
FIG. 5 shows the pattern of the conductor layer on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module of the first comparative example and the arrangement of elements mounted on this surface. In FIG. 5, the hatched portion represents the conductor layer. The high-frequency electronic circuit module of the first comparative example includes a ceramic multilayer substrate 201 and two surface acoustic wave element package products 220 mounted on the surface of the ceramic multilayer substrate 201. On the surface of the ceramic multilayer substrate 201, conductor layers 202 and 202G connected to each element mounted on the surface are formed. The conductor layer 202G is a ground conductor layer connected to the ground terminal of the package product 220, and the conductor layer 202 is another conductor layer. The conductor layer 202G is provided for each grounding terminal of the package product 220. Other configurations of the module shown in FIG. 5 are the same as those of the module shown in FIG.
[0063]
FIG. 6 shows the pattern of the conductor layer on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module of the second comparative example and the arrangement of elements mounted on this surface. In FIG. 6, the hatched portion represents the conductor layer. The high-frequency electronic circuit module of the second comparative example includes a ceramic multilayer substrate 301 and two bare chip surface acoustic wave elements 20 mounted on the surface of the ceramic multilayer substrate 301. Conductive layers 302 and 302G connected to each element mounted on the surface are formed on the surface of the ceramic multilayer substrate 301. The conductor layer 302G is a ground conductor layer connected to the grounding terminal of the surface acoustic wave element 20, and the conductor layer 302 is another conductor layer. The conductor layer 302G is provided for each grounding terminal of the surface acoustic wave element 20. The conductor layer 302G is disposed only in a minimum part for connecting to the grounding terminal of the surface acoustic wave element 20 in a region facing the surface acoustic wave element 20, and most of the conductor layer 302G is disposed. It is arranged outside the area facing the. The other configuration of the module shown in FIG. 6 is the same as that of the module shown in FIG.
[0064]
In each comparative example, the ceramic multilayer substrates 201 and 301 were made of alumina glass composite ceramic as an insulating layer and having 15 inner conductor layers. The outer dimensions of the ceramic multilayer substrates 201 and 301 are about 8 mm in the horizontal direction in FIGS. 5 and 6, about 5 mm in the vertical direction in FIGS. 5 and 6, and 0.8 mm in thickness. The outer shape of the package product 220 is 2.5 mm in the left-right direction in FIG. 5, 2.0 mm in the vertical direction in FIG. 5, and 1 mm in thickness. The external shape of the bare chip surface acoustic wave element 20 is 1.3 mm in the horizontal direction in FIG. 6, 0.8 mm in the vertical direction in FIG. 6, and 0.35 mm in thickness. Further, in the ceramic multilayer substrate 201, an inductor and a capacitor are arranged in a region facing each package product 220, respectively. Similarly, an inductor and a capacitor are disposed in the ceramic multilayer substrate 301 in a region facing each surface acoustic wave element 20. The first comparative example and the second comparative example were made the same as much as possible except that the surface acoustic wave element configuration and the pattern of the conductor layers on the surfaces of the ceramic multilayer substrates 201 and 301 were different.
[0065]
The conductor layers on the surfaces of the ceramic multilayer substrates 201 and 301 were formed as follows. That is, silver was screen-printed on the insulating layer, the surface was pressed and flattened, and then sintered to form a lowermost layer made of a sintered silver conductor. Next, nickel plating and gold plating were sequentially applied on the lowermost layer to form a conductor layer having a three-layer structure.
[0066]
The conductor layers on the surfaces of the ceramic multilayer substrates 201 and 301 were joined to elements other than the bare chip surface acoustic wave element 20 as follows. That is, a solder paste was applied to the joint portion of the conductor layer with the element, and each element was mounted thereon. Next, the ceramic multilayer substrates 201 and 301 on which the elements were mounted were passed through a reflow furnace to fix the solder. Next, plasma cleaning was performed on the ceramic multilayer substrates 201 and 301 and the element.
[0067]
On the other hand, the conductor layer on the surface of the ceramic multilayer substrate 301 was bonded to the bare chip surface acoustic wave element 20 as follows. That is, terminals 24A, 24B, and 24G were previously formed on the surface acoustic wave element 20 by gold stud bumps as shown in FIG. The surface acoustic wave element 20 is disposed on the surface of the substrate 301 so that the terminals 24A, 24B, and 24G are in contact with the joints in the conductor layer, and ultrasonic waves are applied while applying an appropriate load from the surface acoustic wave element 20 side. Was applied to bond the gold bumps of the surface acoustic wave element 20 and the gold on the surface of the conductor layer of the substrate 301.
[0068]
Next, with reference to FIG. 7, the result of having measured the pass-band characteristic of the band pass filter using the surface acoustic wave element is demonstrated about a 1st comparative example and a 2nd comparative example. FIG. 7 shows the relationship between the frequency and the insertion loss of the band-pass filter 37 on the DCS signal receiving side that is most susceptible to mutual interference. In FIG. 7, the dotted line shows the characteristic in the case of the first comparative example using the packaged product 220 of the surface acoustic wave element, and the solid line shows the characteristic in the case of the second comparative example using the bare chip surface acoustic wave element 20. Is shown. As can be seen from FIG. 7, in the case of the second comparative example, spurious is observed near the passband. This spurious is not recognized when the package product 220 is used or when the element is not built directly under the surface acoustic wave element. Therefore, it is considered that this spurious appears as a result of mutual interference between the bare chip surface acoustic wave element 20 and the element incorporated immediately below.
[0069]
FIG. 7 also shows that the attenuation outside the band is small in the case of the second comparative example. This indicates that the potential is distributed in a complicated manner inside the multilayer substrate 301 and the surface acoustic wave element 20 is not completely grounded.
[0070]
Next, in the high-frequency electronic circuit module and module multilayer substrate according to the present embodiment, a preferable range of the occupation ratio of the ground conductor layer 2G in the region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface of the ceramic multilayer substrate 1 is obtained. The results of the experiment conducted in the above will be described. FIG. 8 shows the pattern of the conductor layer on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module used in this experiment and the arrangement of elements mounted on this surface. In FIG. 8, the hatched portion represents the conductor layer. In this experiment, as shown in FIG. 8, in the ground conductor layer 2 </ b> G disposed in the region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface of the ceramic multilayer substrate 1, the connection portion with the terminal of the surface acoustic wave element 20. By changing the width W of the portion excluding the part, modules having the above occupation ratios of 40%, 50%, 60%, 70%, and 80% were produced, and their characteristics were compared. The module manufacturing method used in this experiment is the same as that of the second comparative example.
[0071]
FIG. 9 shows the results of obtaining the passband characteristics of the band-pass filter 37 on the DCS signal reception side, that is, the relationship between the frequency and the insertion loss, for the above five types of modules. In FIG. 9, for comparison with these, the characteristics of the first comparative example are also shown by the line indicated by the symbol PKG.
[0072]
From FIG. 9, it can be seen that when the occupation ratio is less than 50%, the spurious is remarkably increased, and the out-of-band attenuation is significantly inhibited. It can also be seen that when the occupation ratio is 70% or more, the out-of-band attenuation increases as compared with the first comparative example. On the other hand, if the occupation ratio is set to be larger than 80%, the connection portion between the conductive layer on the surface of the multilayer substrate 1 and the terminal of the surface acoustic wave element 20 is remarkably reduced, and the gold-gold joint portion is not satisfactory. Become stable. Therefore, the upper limit of the occupation ratio is 80%. From these facts, the occupation ratio is preferably 50% or more and 80% or less, and more preferably 70% or more and 80% or less.
[0073]
As described above, in the present embodiment, the ceramic multilayer substrate 1 is disposed in a region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface thereof, and is connected to the grounding terminal 24G of the surface acoustic wave element 20. It has the layer 2G. The ceramic multilayer substrate 1 further has other elements arranged in a region facing the surface acoustic wave element 20 inside thereof. Therefore, according to the present embodiment, the surface acoustic wave element 20 and the elements in the ceramic multilayer substrate 1 are separated by the ground conductor layer 2G disposed between the surface acoustic wave element 20 and the elements in the ceramic multilayer substrate 1. Can be separated electromagnetically, whereby mutual interference between the surface acoustic wave element 20 and the elements in the ceramic multilayer substrate 1 can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, by mounting the bare chip surface acoustic wave element 20 on the ceramic multilayer substrate 1 by flip chip bonding, the module can be reduced in height and size, and the ceramic multilayer substrate can be realized. Since other elements can be arranged in a region facing the surface acoustic wave element 20 inside the ceramic substrate 1, the ceramic multilayer substrate 1 can be downsized. As a result, according to the present embodiment, it is possible to reduce the height and size of the module.
[0074]
In addition, according to the present embodiment, the four grounding terminals 24G of the surface acoustic wave element 20 are connected to the ground conductor layer 2G disposed in a region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface of the ceramic multilayer substrate 1. As a result, the ground terminal 24G and the ground conductor layer 2G are connected to each other at almost the shortest distance, so that the desired out-of-band attenuation can be increased in the surface acoustic wave device 20. .
[0075]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size of the module while preventing the deterioration of the module characteristics.
[0076]
In the present embodiment, the occupation ratio of the ground conductor layer 2G in the region facing the surface acoustic wave element 20 on the surface of the ceramic multilayer substrate 1 is 50% to 80%, preferably 70% to 80%. In this case, it is possible to more reliably prevent the deterioration of the module characteristics.
[0077]
In this embodiment, since the ceramic multilayer substrate 1 is used as the multilayer substrate, a low-loss element can be formed in the multilayer substrate with high dimensional accuracy.
[0078]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the embodiment, an example in which the present invention is applied to an antenna switch module of a cellular phone has been described. However, the present invention is also applied to other modules as long as it includes a multilayer substrate and a surface acoustic wave element. be able to. The multilayer substrate is not limited to a ceramic multilayer substrate, and may be a multilayer substrate using other materials for the insulating layer.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the high-frequency electronic circuit module according to any one of claims 1 to 4, the surface acoustic wave element is provided by the ground conductor layer disposed between the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate. And the elements in the multilayer substrate can be electromagnetically separated, whereby mutual interference between the surface acoustic wave element and the elements in the multilayer substrate can be suppressed. Further, according to the present invention, the grounding terminal of the surface acoustic wave element is connected to the ground conductor layer disposed in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate at a substantially shortest distance. As a result, the connection relationship between the grounding terminal and the grounding conductor layer is made uniform, whereby the desired out-of-band attenuation can be increased in the surface acoustic wave device. Therefore, according to the present invention, there is an effect that the module can be downsized while preventing the deterioration of the characteristics of the module.
[0080]
According to the high frequency electronic circuit module of the second aspect, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is set to 50% or more and 80% or less. There is an effect that it is possible to more reliably prevent the deterioration of the.
[0081]
According to the high frequency electronic circuit module of the third aspect, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is set to 70% or more and 80% or less. There is an effect that it is possible to more reliably prevent the deterioration of the.
[0082]
According to the high frequency electronic circuit module of the fourth aspect, since the multilayer substrate is a ceramic multilayer substrate having a plurality of insulating layers formed of ceramic, a low-loss element is placed in the multilayer substrate with high dimensional accuracy. There is an effect that it can be formed.
[0083]
According to the multilayer substrate for a module according to any one of claims 5 to 8, the surface acoustic wave element and the multilayer substrate are provided by the ground conductor layer disposed between the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate. It is possible to electromagnetically separate the inner element from each other, thereby suppressing mutual interference between the surface acoustic wave element and the element in the multilayer substrate. Further, according to the present invention, the grounding terminal of the surface acoustic wave element is connected to the ground conductor layer disposed in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate at a substantially shortest distance. As a result, the connection relationship between the grounding terminal and the grounding conductor layer is made uniform, whereby the desired out-of-band attenuation can be increased in the surface acoustic wave device. Therefore, according to the present invention, there is an effect that the module can be downsized while preventing the deterioration of the characteristics of the module.
[0084]
According to the multilayer substrate for a module according to claim 6, since the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is 50% or more and 80% or less, the characteristics of the module There is an effect that it is possible to more reliably prevent the deterioration of the.
[0085]
According to the multilayer substrate for a module according to claim 7, the occupation ratio of the ground conductor layer in the region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is set to 70% or more and 80% or less. There is an effect that it is possible to more reliably prevent the deterioration of the.
[0086]
According to the multilayer substrate for a module according to claim 8, since the plurality of insulating layers formed of ceramic are provided, an effect of being able to form a low-loss element with high dimensional accuracy in the multilayer substrate is achieved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a pattern of a conductor layer and an arrangement of elements on the surface of a ceramic multilayer substrate of a high-frequency electronic circuit module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the structure of the surface of the surface acoustic wave element facing the surface of the ceramic multilayer substrate shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a high-frequency circuit in a dual-band mobile phone to which an embodiment of the present invention is applied.
4 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of the antenna switch module in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a pattern of conductor layers and an arrangement of elements on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module of the first comparative example.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a pattern of conductor layers and an arrangement of elements on the surface of a ceramic multilayer substrate of a high-frequency electronic circuit module of a second comparative example.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing passband characteristics of bandpass filters in the first comparative example and the second comparative example.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the pattern of the conductor layer and the arrangement of elements on the surface of the ceramic multilayer substrate of the high-frequency electronic circuit module used in the experiment for obtaining a preferable range of the occupation ratio of the ground conductor layer in the present embodiment. It is.
9 is a characteristic diagram showing pass band characteristics of a band pass filter in the high frequency electronic circuit module shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating an example of a module of an antenna switch unit in a mobile phone.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of the structure of a package product of a surface acoustic wave element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic multilayer substrate, 2 ... Conductor layer, 2G ... Grounding conductor layer, 20 ... Surface acoustic wave element, 21 ... Piezoelectric substrate, 22 ... Comb electrode, 23 ... Conductor pattern, 24A ... Input terminal, 24B ... Output terminal, 24G ... grounding terminal.

Claims

A high-frequency electronic circuit module comprising a multilayer substrate , a low-pass filter including an inductor and a capacitor formed in the multilayer substrate, and two surface acoustic wave elements mounted on the surface of the multilayer substrate by flip chip bonding. And
The two surface acoustic wave elements, respectively, an input terminal formed on the surface opposite to the surface of the multilayer substrate, an output terminal and the ground terminal,
The multilayer substrate is disposed in the region opposed to the surface acoustic wave element in the surface connected to a ground conductor layer to the grounding terminal, the conductor layers connected to the connected conductor layer and the output terminal to the input terminal 2 sets so as to correspond to each surface acoustic wave element ,
In each set, the ground conductor layer does not surround the periphery of the conductor layer connected to the input terminal and the conductor layer connected to the output terminal,
The high-frequency electronic circuit module according to claim 1, wherein the multilayer substrate further includes another element disposed in a region facing the surface acoustic wave element.

2. The high frequency electronic circuit module according to claim 1, wherein an occupancy ratio of the ground conductor layer in a region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is 50% or more and 80% or less.

2. The high-frequency electronic circuit module according to claim 1, wherein an occupation ratio of the ground conductor layer in a region facing the surface acoustic wave element on the surface of the multilayer substrate is 70% or more and 80% or less.

4. The high-frequency electronic circuit module according to claim 1, wherein the multilayer substrate is a ceramic multilayer substrate having a plurality of insulating layers formed of ceramic.

A multi-layer substrate for a module , in which an inductor and a capacitor constituting a low-pass filter are formed inside, and two surface acoustic wave elements are mounted to constitute a high-frequency electronic circuit module,
Each of the two surface acoustic wave elements has an input terminal, an output terminal, and a grounding terminal formed on a surface facing the surface of the multilayer substrate.
The module multi-layer substrate includes a ground conductor layer connected to a grounding terminal disposed in a region facing the surface acoustic wave element on a surface on which the two surface acoustic wave elements are mounted by flip-chip bonding , an input Two sets of conductor layers connected to the terminals and conductor layers connected to the output terminals are provided so as to correspond to the respective surface acoustic wave elements,
In each set, the ground conductor layer does not surround the periphery of the conductor layer connected to the input terminal and the conductor layer connected to the output terminal,
The multilayer substrate module further multilayer substrate module and having other elements arranged in a region opposed to the surface acoustic wave element in its interior.

6. The module multilayer board according to claim 5, wherein an occupancy ratio of the ground conductor layer in a region of the surface facing the surface acoustic wave element is 50% or more and 80% or less.

6. The module multilayer board according to claim 5, wherein an occupancy ratio of the ground conductor layer in a region of the surface facing the surface acoustic wave element is 70% or more and 80% or less.

The module multilayer substrate according to claim 5, further comprising a plurality of insulating layers made of ceramic.