JP5267913B2

JP5267913B2 - 高周波部品

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Publication number: JP5267913B2
Application number: JP2008127426A
Authority: JP
Inventors: 茂釼持; 貴弘山下
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2008-05-14
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2028-05-14
Also published as: JP2009277874A

Description

本発明は、電子電気機器間における無線伝送を行う無線通信装置などに用いられる、高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路を構成した高周波部品に関する。

現在、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に代表される無線ＬＡＮによるデータ通信が広く一般化している。例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、プリンタやハードディスク、ブロードバンドルーターなどのＰＣの周辺機器、ＦＡＸ、冷蔵庫、標準テレビ（ＳＤＴＶ）、高品位テレビ（ＨＤＴＶ）、カメラ、ビデオ、携帯電話等々の電子機器間、自動車内や航空機内での有線通信に代わる信号伝達手段として採用され、それぞれの電子機器間において無線データ伝送が行われている。また、一つの通信周波数帯を使用するシングルバンド通信に加えて、通信周波数帯が異なる二つの通信システムを扱うマルチバンド通信が普及している。

このような無線ＬＡＮを用いたマルチバンド通信装置に用いられる高周波回路は、例えば通信周波数帯が異なる二つの通信システム（ＩＥＥＥ８０２．１１ａとＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよび／またはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）で送受信が可能な１個のアンテナと、送信側回路、受信側回路との接続を切り替える高周波スイッチ回路を備える。かかる高周波スイッチ回路によって、二つの通信システムの送信側回路と受信側回路との切り替えを行う。無線装置の小型化・高機能化に伴い、前記高周波回路を具現した高周波部品にも、多くの機能部品を一体化しつつ、小型化を図ろうとする要求が強く、機能の集積化がいっそう進んでいる。

例えば、特許文献１には、スイッチ回路、パワーアンプ回路等を有し、二つの通信システムに共用可能な高周波回路を積層基板に一体化して構成した高周波部品が開示されている。特許文献１の図２１には、ボンディングワイヤーによって積層基板に電気的に接続されたスイッチ回路用等の半導体素子、チップコンデンサ等が搭載された積層基板が示されている。該高周波部品は、積層基板の内層電極パターンで構成された回路と、スイッチ回路用等の半導体素子など積層基板上面に搭載されたチップ素子とを用いて一体化することで小型化が図られている。特許文献１では、セラミック積層基板の状態で０.６ｍｍ、搭載したチップ部品を樹脂封止した状態で１.３ｍｍの低背の高周波部品が得られている。

ＷＯ２００７／１２９７１６号公報

しかしながら、携帯機器などの無線装置の小型化・薄型化・高機能化の要請は強く、高周波部品さらなる小型化・低背化が必要とされていた。これに対して、特許文献１に開示された構成では、セラミック積層基板によって大幅に小型化されているものの、チップ部品や樹脂封止などの積層基板上の構成に係る部分がそれ以上の高さ、体積を占めており、低背化の障害となっていた。

一般に高周波部品表面には製品情報をマーキングすることが多い。例えば樹脂封止した高周波部品の場合にはレーザーによってマーキングを施す。この場合、封止した実装部品の損傷を防ぐとともに、表面に凹凸がある樹脂に確実にマーキングするためには、樹脂の厚さに余裕を持たせる必要があった。そのため、樹脂の割合が増加し、高周波部品の低背化の妨げとなっていた。

そこで、本発明では、高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路が、導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板と、前記積層基板の表面に搭載されたチップ素子とによって構成された高周波部品を、積層基板上の構成に係る部分を通じて低背化を図ること目的とする。

本発明の高周波部品は、高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路が、導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板と、前記積層基板の表面に搭載されたチップ素子とによって構成された高周波部品であって、前記チップ素子として、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗のうち少なくとも一つの受動素子と、前記スイッチ回路を構成する半導体スイッチ素子とを有し、前記半導体スイッチ素子の端子は前記積層基板の表面に形成された電極パッドに半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーで接続され、前記積層基板の表面からの高さにおいて、前記受動素子のうち最も背の高い受動素子の高さと、前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さとが略等しいことを特徴とする。半導体スイッチ素子のワイヤーボンディングには所定のワイヤー高さが必要とされるが、かかるワイヤーの高さと最も背の高い受動素子の高さを略等しくすることで、実装素子に係る段差、すなわち高さ方向の空間の無駄を低減し、低背化が図られる。さらに、かかる構成によれば、樹脂封止する際に、樹脂厚を低減することができる。ワイヤーの高さと最も背の高い受動素子の高さが略等しいとは、それらの差が４０μｍ以内であることを意味する。

また、前記高周波部品において、前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分は、前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記半導体スイッチ素子上に配置されていることことが好ましい。樹脂封止する場合、積層基板の表面から垂直な方向から見て樹脂が厚いほど、樹脂の収縮などによる寸法誤差が生じ易い。半導体スイッチ素子は所定の厚さを有するため、半導体スイッチ素子上の部分は、半導体スイッチ素子が配置されていない部分に比べて、樹脂が薄くなるため、収縮も生じにくい。したがって、樹脂を薄くした場合であっても、ボンディングワイヤーの最も高い部分を半導体スイッチ素子上に配置することで、ボンディングワイヤーが露出しにくくなる。

さらに、前記高周波部品において、前記受動素子として少なくともチップコンデンサとチップインダクタとを有し、前記チップコンデンサとチップインダクタはすべて高さが略等しく、前記受動素子のうち最も背の高い受動素子を構成していることことが好ましい。比較的背の高いこれらの受動素子全ての高さを揃えることは、樹脂封止した積層基板表面における凹凸を抑制することに寄与する。

また、前記高周波部品において、前記受動素子は全て高さが略等しいことが好ましい。半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さと受動素子全ての高さを揃えることによって、実装素子に係る段差、すなわち高さ方向の空間の無駄をいっそう低減し、低背化が図られる。

さらに、前記高周波部品において、前記チップ素子として、高周波信号を増幅する半導体増幅素子を有し、前記半導体増幅素子の端子は前記積層基板の表面に形成された電極パッドに半導体増幅素子用のボンディングワイヤーで接続され、前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さと前記半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの高さとが略等しいことことが好ましい。

さらに、前記高周波部品において、前記半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分は、前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記半導体増幅素子上に配置されていることことが好ましい。

さらに、前記高周波部品において、前記最も背の高い受動素子を複数有するとともに、前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記積層基板および前記半導体スイッチ素子は矩形であり、前記積層基板の各辺と前記半導体スイッチ素子の間には、それぞれ前記最も背の高い受動素子が少なくとも一つ配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、樹脂封止をする場合に、樹脂封止した半導体素子周囲の高さを一定に保ち易いため、半導体スイッチ素子上で樹脂厚さが偏ることを抑制することができる。

さらに、前記高周波部品において、前記積層基板表面は前記チップ素子が覆われるように樹脂で封止され、前記樹脂の厚さが、前記積層基板の端辺と前記チップ素子との間隔の２倍以下であることを特徴とすることが好ましい。樹脂封止した集合基板からブレイキングによって個片化した高周波部品を得る場合に、割れ目の方向にばらつきが生じる場合がある。かかる場合にチップ素子が露出することを防ぐ上で前記構成は有効である。

さらに、前記高周波部品において、前記樹脂も含めた前記積層基板の厚さが１ｍｍ以下であるとともに、前記樹脂も含めた前記積層基板の厚さに対する前記樹脂の厚さが３５％以下であることが好ましい。かかる構成によれば、樹脂封止された集合基板からブレイキングによって個片化された高周波部品を得る場合に、ブレイキングが容易になる。

本発明によれば、高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路が、導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板と、前記積層基板の表面に搭載されたチップ素子とによって構成された高周波部品の、積層基板上の構成に係る部分を通じて低背化を図ることが出来る。

本発明に係る高周波部品は、高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路が、導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板と、前記積層基板の表面に搭載されたチップ素子とによって構成されている。高周波部品としては、例えば２.４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた無線ＬＡＮの、アンテナ端子と送信端子または受信端子間の切り換えを行う２.４ＧＨｚ帯または５ＧＨｚ帯を用いた無線ＬＡＮ用のフロントエンドモジュール、前記二つの帯域を用いたデュアルバンド無線ＬＡＮ用のフロントエンドモジュール、ＷｉＭＡＸ用のフロントエンドモジュールなどがある。また、それに構成されている高周波回路も、送受信の切り換えを行うスイッチ回路に加えて、送信信号の増幅回路や受信信号の増幅回路を備えてもよい。無線ＬＡＮ用の送受信切り換えを行うスイッチモジュールを例に図面を参照しつつ以下に詳細に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。

高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路の例を図５に示す。図５に示す回路ブロックは２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯を用いたデュアルバンド無線ＬＡＮ用のフロントエンドモジュールの一例である。図５に示すフロントエンドモジュールは、高周波回路として、アンテナ端子Ａｎｔと高周波信号の入力端子（送信端子）Ｔｘ２、Ｔｘ５または出力端子（受信端子）Ｒｘ２、Ｒｘ５との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＰＤＴと、入力端子（送信端子）Ｔｘ２、Ｔｘ５に接続された第１の分波回路Ｄｉｐ１と、出力端子（受信端子）Ｒｘ２、Ｒｘ５に接続された第２の分波回路Ｄｉｐ２を備えた、一送信一受信型のデュアルバンド無線ＬＡＮフロントエンドモジュールである。第１の分波回路Ｄｉｐ１および第２の分波回路Ｄｉｐ２はそれぞれ低周波側フィルタと高周波側フィルタにて構成され、スイッチ回路ＳＰＤＴの切り替え端子に接続された送信経路および受信経路をそれぞれ２.４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯の経路に分岐する。切り換え端子から送信端子Ｔｘ２の間の２．４ＧＨｚ帯送信経路には第１の低域通過フィルタＬＰＦ１が設けられ、切り換え端子から送信端子Ｔｘ５の間の５ＧＨｚ帯送信経路には第２の低域通過フィルタＬＰＦ２が設けられ、切り換え端子から受信端子Ｒｘ２の間の２．４ＧＨｚ帯受信経路には第１の帯域通過フィルタＢＰＦ１が設けられ、切り換え端子から受信端子Ｒｘ５の間の５ＧＨｚ帯受信経路には第２の帯域通過フィルタＢＰＦ２が設けられている。第１および第２の低域通過フィルタは、送信端子から入力される送信周波数の信号は通過させるが、高調波成分を減衰させる。第１および第２の帯域通過フィルタは、アンテナ端子Ａｎｔから入力される受信周波数の信号は通過させるが、それ以外の周波数のノイズ成分を減衰させる。これらのスイッチ回路、分波回路、低域通過フィルタ、帯域通過フィルタ等に用いられるキャパシタンス素子、インダクタンス素子、抵抗素子のうち、一部は導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板内に構成され、残部は積層基板の表面にチップ素子として搭載される。また、スイッチ回路ＳＰＤＴはＧａＡｓなどの電界効果トランジスタを用いた半導体スイッチ素子として、積層基板の表面に搭載される。

図１には本発明に係る高周波部品の第１の実施形態を示す。図１は、図５に示す回路ブロックを積層基板に構成した高周波部品の、積層基板の表面における各チップ素子等の高さ関係を示す側面模式図である。図１には、チップ素子として、スイッチ回路ＳＰＤＴを構成する半導体スイッチ素子２、チップコンデンサ３およびチップ抵抗４の高さ関係を示してある。半導体スイッチ素子２、チップコンデンサ３およびチップ抵抗４は導電性固着層８を介して積層基板１に実装されている。チップコンデンサ３およびチップ抵抗４の端子９は、導電性固着層８としてはんだを用いて積層基板上の電極パッドと接合されている。半導体スイッチ素子２に対しては導電性固着層８として導電性接着剤（銀ペースト）を用いている。半導体スイッチ素子２の端子５は積層基板１の表面に形成された電極パッド６に半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤー７で接続されている。

図１では、チップコンデンサ３の積層基板１の表面からの高さｈ２はチップ抵抗４の高さｈ３よりも大きく、受動素子のうち最も背の高い受動素子はチップコンデンサ３である。基板面の上に向かって凸の曲線状であるボンディングワイヤー７の最も高い部分における積層基板１の表面からの高さはｈ１である。図１に示す構成では、積層基板１の表面からの高さにおいて、受動素子のうち最も背の高い受動素子、すなわちチップコンデンサ３の高さとボンディングワイヤー７の高さとが略等しい。ボンディングワイヤーを有するチップ素子を表面実装する高周波部品の場合、その低背化を図るためには、チップ素子そのものの高さだけではなく、ボンディングワイヤーの高さを考慮することが重要となる。ボンディングワイヤーの高さと最も背の高い受動素子の高さとを略等しくすることで、実装素子に係る段差、すなわち高さ方向の空間の無駄が低減される。さらに、かかる構成は下記の効果ももたらす。図１に示す構成では、積層基板表面は各チップ素子を保護するために、それらが覆われるように樹脂１０で封止されている。実装素子に係る段差が低減されることによって、樹脂封止する際の樹脂厚を低減して低背化が図られるとともに、使用する樹脂量も減らすことができる。ここで、ボンディングワイヤーの高さと最も背の高い受動素子の高さが略等しいとは、それらの差が４０μｍ以内であることを意味する。０．２ｍｍ厚さの受動素子の寸法誤差は該厚さの１０％以内、すなわち±２０μｍ（レンジで４０μｍ）であるため、ワイヤー高さと受動素子の高さの差が４０μｍ以内であれば、封止樹脂表面の凸凹を少なくすることができる。受動素子が積層基板表面に対して傾いている場合や凹凸がある場合は、最高点をもって受動素子の高さとする。図１ではボンディングワイヤーは説明の便宜上二本しか図示されていないが、半導体スイッチ素子の入出力端子および制御端子およびグランド端子の端子数に対応したボンディングワイヤーのうち最も高いものの高さが、最も背の高い受動素子の高さと略等しくなるようにする。

ボンディングワイヤーは、コスト低減、形状・特性変動の抑制等の観点から必要以上に高くすることは好ましくない。低背の受動素子を用い、その高さに合わせてワイヤーボンディングすることが好ましい。図１の実施形態では、チップコンデンサ３の積層基板１の表面からの高さｈ２は０．２２ｍｍ、チップ抵抗４の高さｈ３は０．１５ｍｍであり、受動素子部の高さは全て０．２２ｍｍ以下である。半導体スイッチ素子２の高さは０．１２ｍｍ、ボンディングワイヤー７の最も高い部分（最高点）における積層基板１の表面からの高さはｈ１は０．２２ｍｍである。かかる構成によって、封止に係る樹脂の厚さを０．２５ｍｍとしても、樹脂へのレーザーマーキングが可能であった。なお、積層基板１の厚さは０．６５ｍｍであり、樹脂封止した積層基板全体の高さは０．９ｍｍとなり、製造ばらつきを考慮しても１．０ｍｍ以下が実現可能となった。なお、低背化のために薄くした樹脂に対応する観点からはレーザーマーキングの深さは１０μｍ以下が好ましい。図１の実施形態では５μｍとした。なお、従来の構成ではチップコンデンサ３の積層基板１の表面からの高さｈ２は０．３２ｍｍであり、封止に係る樹脂の厚さは０．４５ｍｍ必要であった。従来のレーザーマーキングの深さは最大１００μｍあり、マーキング用のレーザーがチップ素子やボンディングワイヤに接触する恐れがあり、それ以上樹脂の厚さを薄くすることができなかった。そのため樹脂封止した積層基板全体の高さは１．１ｍｍとなり、１．０ｍｍ以下の高さを得ることができなかった。

なお、高周波部品は樹脂封止する構成に限らない。例えば、積層基板表面をキャップで覆う構成を用いてもよい。また、チップ素子は図１の形態に限らない。高周波部品が、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗のうち少なくとも一つの受動素子と、前記スイッチ回路を構成する半導体スイッチ素子とを有し、これらを含む構成が前記高さ関係を満足すればよい。

図２には、本発明に係る高周波部品の第２の実施形態を示す。図２は図５に示す回路ブロックを積層基板に構成した高周波部品の、積層基板の表面における各チップ素子等の高さ関係の他の例を示す側面模式図である。図１に示す実施形態とはボンディングワイヤー１７に係る構成が異なる。それ以外の、積層基板１１、スイッチ回路ＳＰＤＴを構成する半導体スイッチ素子１２、チップコンデンサ１３、チップ抵抗１４、端子１５、電極パッド１６、導電性固着層１８、端子１９は、樹脂２０に係る構成は図1に示す実施形態の場合と同様であるので説明を省略する。図１に示す第１の実施形態では、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤー７の最も高い部分は半導体スイッチ素子上を外れて位置しているのに対して、図２に示す第２の実施形態では、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤー１７の最も高い部分は、積層基板の表面に垂直な方向から見て、半導体スイッチ素子１２上に配置されている。樹脂封止する場合、樹脂が薄いほど、樹脂の収縮などによる寸法誤差が生じにくい。例えば、ボンディングワイヤーの最も高い部分での樹脂の収縮量は、図１に示す実施形態よりも、図２に示す実施形態の方が小さくなる。したがって、仮にボンディングワイヤーの高さが同じであるとすれば、図２に示す実施形態の方がボンディングワイヤーが封止樹脂から露出しにくくなる。したがって、樹脂をより薄くすることが可能となり、高周波部品をいっそう低背にできる。

図１および図２では、受動素子のチップ素子としてチップ抵抗とチップコンデンサしか図示されていないが、受動素子として少なくともチップコンデンサとチップインダクタとを有し、これらのチップコンデンサとチップインダクタはすべて高さが略等しく、受動素子のうち最も背の高い受動素子を構成している実施形態も好ましい。チップコンデンサとチップインダクタは受動素子の中でも背が高い。これらの高さを全て揃えれば、樹脂封止した積層基板表面における凹凸を抑制することができる。図３には、かかる実施形態をさらに発展させた第３の実施形態を示す。図３は図５に示す回路ブロックを積層基板に構成した高周波部品の、積層基板の表面における各チップ素子等の高さ関係の他の例を示す側面模式図である。スイッチ回路ＳＰＤＴを構成する半導体スイッチ素子２２、積層基板２１、使用している受動素子の種類・個数等は第１、第２の実施形態と同様である。また、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤー２７の最も高い部分が、積層基板の表面から垂直な方向から見て、半導体スイッチ素子２２上に配置されている点は図２に示す第２の実施形態と同様である。図３に示す第３の実施形態では、チップコンデンサ２３の高さｈ２、チップ抵抗２４の高さｈ３およびチップインダクタ（図示せず）の高さが略等しい。したがって、表面実装された受動素子全ての高さと、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤー２７の高さｈ１とが略等しい。かかる構成によれば高周波部品を低背化するために、封止に必要な樹脂の厚みを低減することができる。

図３に示す第３の実施形態では、チップコンデンサ２３の積層基板２１の表面からの高さｈ２は０．１５ｍｍ、チップ抵抗２４の高さｈ３は０．１５ｍｍであり、チップインダクタの高さは０．１５ｍｍであり、受動素子部の高さは全て０．１５ｍｍ以下である。半導体スイッチ素子２２の高さは０．０９ｍｍ、ボンディングワイヤー２７の最も高い部分における積層基板２１の表面からの高さはｈ１は０．１５ｍｍである。かかる構成によって、封止に係る樹脂の厚さを０．１８ｍｍとしても、樹脂へのレーザーマーキングが可能であった。なお、積層基板２１の厚さは０．６５ｍｍであり、樹脂封止した積層基板全体の高さ０．８３ｍｍが実現可能となった。

高周波部品としては、ボンディングワイヤーが接続されたチップ素子として図１〜図３に示した半導体スイッチ素子を有する構成に限らず、高周波増幅器（ＰＡ）や低雑音増幅器（ＬＮＡ）などの、高周波信号を増幅する半導体増幅素子を有する構成を採用することもできる。この場合、半導体スイッチ素子のボンディングワイヤーと受動素子との高さ関係に係る上述の構成を、半導体増幅素子のボンディングワイヤーと受動素子との高さ関係が満足するようすればよい。すなわち、半導体増幅素子の端子が、積層基板の表面に形成された電極パッドに半導体増幅素子用のボンディングワイヤーで接続され、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さと半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの高さとが略等しくなるようにする。さらに、半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分は、積層基板の表面に垂直な方向から見て、半導体増幅素子上に配置されていることが好ましい。これらの構成による効果は、半導体スイッチ素子に係る効果と同様であるので説明を省略する。また、半導体増幅素子を含む場合は、該半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの高さと、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さと、表面実装された受動素子全ての高さとが略等しいことがより好ましい。該構成は半導体スイッチ素子と半導体増幅素子を備える高周波部品の低背化と、封止に必要な樹脂の低減に寄与する。

導体パターンを形成した複数の誘電体層を積層してなる積層基板に図６に示す高周波回路を構成した、半導体スイッチ素子と半導体増幅素子を備える高周波部品の例を図４に示す。図６に示す回路ブロックは２.４ＧＨｚ帯を用いたシングルバンド無線ＬＡＮ用のフロントエンドモジュールの一例である。なお、図５に示す回路ブロックと同じ機能を果たす回路素子については同じ符号を用いている。図６に示すフロントエンドモジュールは、高周波回路として、アンテナ端子Ａｎｔと高周波信号の入力端子（送信端子）Ｔｘ２または出力端子（受信端子）Ｒｘ２との接続を切り替えるスイッチ回路ＳＰＤＴと、高周波信号の入力端子Ｔｘ２に入力された送信信号を増幅する高周波増幅器回路ＰＡと、前記アンテナ端子Ａｎｔから入力された受信信号を増幅して出力端子Ｒｘ２に出力する低雑音増幅器回路ＬＮＡとを備えた、一送信一受信型のシングルバンド無線ＬＡＮフロントエンドモジュールである。なお、フロントエンドモジュールはシングルバンド通信に限らず、さらに多くの通信システムを扱うマルチバンド通信に対しても適用してもよい。

スイッチ回路ＳＰＤＴの送信経路側には低域通過フィルタＬＰＦ１が接続されている。さらに検波回路ＤＥＴを介して高周波増幅器回路ＰＡが接続されている。高周波増幅器回路ＰＡは第４の帯域帯域フィルタＢＰＦ４および第１の平衡−不平衡変換回路ＢＡＬ１を介して２.４ＧＨｚ帯の入力端子Ｔｘ２に接続されている。また、スイッチ回路ＳＰＤＴの受信経路側には帯域通過フィルタＢＰＦ１が接続されている。さらに低雑音増幅器回路ＬＮＡが接続され、低雑音増幅器回路ＬＮＡは、第３の帯域通過フィルタＢＰＦ３および第２の平衡−不平衡変換回路ＢＡＬ２を介して２.４ＧＨｚ帯の出力端子Ｒｘ２に接続されている。

図４に示すように、スイッチ回路ＳＰＤＴを構成する半導体スイッチ素子３２、高周波増幅器回路ＰＡを構成する半導体増幅素子３３および低雑音増幅器回路ＬＮＡを構成する半導体増幅素子３４が積層基板３１の表面に搭載されている。さらに、図６に示す高周波回路を構成する回路の受動素子の一部は誘電体層に形成した電極パターンによって積層基板内に構成され、残りの受動素子はチップ素子として積層基板上に搭載されている。積層基板表面にはこれらのチップ素子を搭載するためのパッド電極が形成され、積層基板の裏面には、高周波信号が入出力するアンテナ端子、送信端子および受信端子、半導体スイッチ素子および半導体増幅素子用の供給電圧端子および制御電圧端子、グランド端子等が形成されている。半導体スイッチ素子および半導体増幅素子用の供給電圧端子および制御電圧端子は、積層基板の内部に構成されたビア電極等のラインを介して積層基板表面の電極パッドに接続されている。図４に示す構成では、積層基板表面に搭載された複数の受動素子全ての高さと、半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分における高さと、半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分における高さとは略等しい。したがって、この場合、積層基板表面に搭載された全ての受動素子が、最も背の高い受動素子に該当する。なお、図４に示す構成では、積層基板表面は前記チップ素子が覆われるように樹脂で封止されているが、該樹脂の部分の図示は省略している。また、高周波部品は必ずしも樹脂封止した構成に限定されるものでもない。

積層基板３１の表面に垂直な方向から見て、積層基板３１および半導体スイッチ素子３２は矩形であり、これらは積層基板３１の一対の辺と半導体スイッチ素子３２の一対の辺が平行になるように配置されている。積層基板３１の各辺と半導体スイッチ素子３２の間には、それぞれ受動素子が少なくとも一つ配置されている。半導体スイッチ素子の周囲に、該半導体スイッチ素子よりも背が高い受動素子を配置することで、樹脂封止をする場合に、半導体スイッチ素子上で樹脂厚さが偏ることを抑制することができる。また、樹脂封止した積層基板の各辺での厚さを均等にしやすい。さらに、積層基板の表面に垂直な方向から見て矩形の半導体増幅素子と積層基板の各辺と半導体増幅素子の間にも、それぞれ受動素子が少なくとも一つ配置されていることがより好ましい。

さらに、樹脂封止する場合の樹脂の厚さは、積層基板の端辺とそれに最近接するチップ素子との間隔の２倍以下であることが好ましい。この場合の樹脂の厚さとは、積層基板上のチップ素子を配置していない部分での樹脂の厚さである。樹脂封止された集合基板からブレイキングによって個片化された高周波部品を得る場合に、割れ目の方向のばらつきによってチップ素子が露出することを防ぐ上で有効だからである。図４に示す構成では、樹脂封止する場合の樹脂の厚さは、積層基板３１の端辺とそれに最近接するチップ素子との間隔の１．５倍にしてある。さらに、樹脂も含めた積層基板の厚さが１ｍｍ以下であるとともに、樹脂も含めた積層基板の厚さに対する前記樹脂の厚さが３５％以下であることが好ましい。かかる構成によれば、樹脂封止された集合基板からブレイキングによって個片化された高周波部品を得る場合に、ブレイキングが容易になる。図４に示す構成では、樹脂も含めた積層基板の厚さを０．９ｍｍとするとともに、樹脂も含めた積層基板の厚さに対する樹脂の厚さを３３％としてブレイキング性の向上を図っている。

本発明の高周波部品に係る積層基板は、例えば１０００℃以下で低温焼結が可能なセラミック誘電体材料ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）からなり、厚さが１０μｍ〜２００μｍのグリーンシートに、低抵抗率のＡｇやＣｕ等の導電ペーストを印刷して所定の電極パターンを形成し、複数のグリーンシートを適宜一体的に積層し、焼結することにより製造することが出来る。前記誘電体材料としては、例えばＡｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分として、Ｔｉ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｋを副成分とする材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｓｒを主成分としてＣａ、Ｐｂ、Ｎａ、Ｋを複成分とする材料や、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｄを含む材料や、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｍｇを含む材料が用いられ、誘電率は５〜１５程度の材料を用いる。なお、セラミック誘電体材料の他に、樹脂積層基板や樹脂とセラミック誘電体粉末を混合してなる複合材料を用いてなる積層基板を用いることも可能である。前記セラミック基板をＨＴＣＣ（高温同時焼成セラミック）技術を用いて、誘電体材料をＡｌ_２Ｏ_３を主体とするものとし、伝送線路等をタングステンやモリブデン等の高温で焼結可能な金属導体として構成しても良い。また、樹脂封止する場合の樹脂封止方法はこれを特に限定するものではなく、印刷やモールド等の従来からの方法を採用することができる。

また、上述の高周波部品を用いることにより、薄型の通信装置を構成することが可能となり、該通信装置の低コスト化、薄型化にも寄与する。また、該高周波部品は、広く無線通信機能を備えた携帯機器やパーソナルコンピュータ等に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る高周波部品を示す図である。本発明の他の実施形態に係る高周波部品を示す図である。本発明の他の実施形態に係る高周波部品を示す図である。本発明の他の実施形態に係る高周波部品を示す図である。本発明の一実施形態に係る高周波部品の回路ブロックである。本発明の他の実施形態に係る高周波部品の回路ブロックである。

符号の説明

Ａｎｔ：アンテナ端子
Ｔｘ２、Ｔｘ５：入力端子
Ｒｘ２、Ｒｘ５：出力端子
ＤＥＴ：検波回路
Ｄｉｐ１、Ｄｉｐ２：分波回路
ＢＰＦ１〜４：帯域通過フィルタ回路
ＬＰＦ１、ＬＰＦ２：低域通過フィルタ回路
ＢＡＬ１、ＢＡＬ２：平衡−不平衡変換回路
ＰＡ：高周波増幅器回路
ＬＮＡ：低雑音増幅器回路
ＳＰＤＴ：スイッチ回路
１、１１、２１、３１：積層基板
２、１２、２２、３２：半導体スイッチ素子
３、１３、２３：チップコンデンサ
４、１４、２４：チップ抵抗
５、１５、２５：半導体スイッチ素子の端子
６、１６、２６：電極パッド
７、１７、２７：ボンディングワイヤー
８、１８、２８：導電性固着層
９、１９、２９：チップコンデンサおよびチップ抵抗の端子
１０、２０、３０：封止樹脂
３３：高周波増幅器回路を構成する半導体増幅素子
３４：低雑音増幅器回路を構成する半導体増幅素子

Claims

高周波信号の経路の切り替えを行うスイッチ回路を有する高周波回路が、導体パターンが形成された複数の誘電体層を積層してなる積層基板と、前記積層基板の表面に搭載されたチップ素子とによって構成された高周波部品であって、
前記チップ素子として、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗のうち少なくとも一つの受動素子と、前記スイッチ回路を構成する半導体スイッチ素子とを有し、
前記半導体スイッチ素子の端子は前記積層基板の表面に形成された電極パッドに半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーで接続され、
前記積層基板の表面からの高さにおいて、前記受動素子のうち最も背の高い受動素子の高さと、前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さとが略等しく、
前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分は、前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記半導体スイッチ素子上に配置されていることを特徴とする高周波部品。
前記受動素子として少なくともチップコンデンサとチップインダクタとを有し、
前記チップコンデンサとチップインダクタはすべて高さが略等しく、前記受動素子のうち最も背の高い受動素子を構成していることを特徴とする請求項１に記載の高周波部品。
前記受動素子は全て高さが略等しいことを特徴とする請求項１に記載の高周波部品。
前記チップ素子として、高周波信号を増幅する半導体増幅素子を有し、
前記半導体増幅素子の端子は前記積層基板の表面に形成された電極パッドに半導体増幅素子用のボンディングワイヤーで接続され、
前記半導体スイッチ素子用のボンディングワイヤーの高さと前記半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの高さとが略等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高周波部品。
前記半導体増幅素子用のボンディングワイヤーの最も高い部分は、前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記半導体増幅素子上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の高周波部品。
前記最も背の高い受動素子を複数有するとともに、
前記積層基板の表面に垂直な方向から見て、前記積層基板および前記半導体スイッチ素子は矩形であり、
前記積層基板の各辺と前記半導体スイッチ素子の間には、それぞれ前記最も背の高い受動素子が少なくとも一つ配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高周波部品。
前記積層基板表面は前記チップ素子が覆われるように樹脂で封止され、
前記樹脂の厚さが、前記積層基板の端辺と前記チップ素子との間隔の２倍以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高周波部品。
前記樹脂も含めた前記積層基板の厚さが１ｍｍ以下であるとともに、前記樹脂も含めた前記積層基板の厚さに対する前記樹脂の厚さが３５％以下であることを特徴とする請求項７に記載の高周波部品。