KR102432605B1

KR102432605B1 - 고주파 모듈 및 통신 장치

Info

Publication number: KR102432605B1
Application number: KR1020200157350A
Authority: KR
Inventors: 모리오 타케우치; 모토지 츠다
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2022-08-16
Also published as: CN213937898U; DE202020106896U1; US20210175911A1; JP2021093607A; KR20210072693A; US11251817B2

Abstract

고주파 모듈(1A)은 서로 대향하는 주면(91a) 및 주면(91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111/112)에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(11)와, 고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(21)와, 송신 입력 단자(111/112)와 전력 증폭기(11) 사이에 접속된 스위치(54)와, 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 접속된 정합 회로(41)의 인덕터를 구비하고, 저잡음 증폭기(21) 및 인덕터 중 적어도 한쪽은 주면(91a)에 배치되고, 스위치(54)는 주면(91b)에 배치되어 있다.

Description

고주파 모듈 및 통신 장치{RADIO FREQUENCY MODULE AND COMMUNICATION DEVICE}

본 발명은 고주파 모듈 및 통신 장치에 관한 것이다.

휴대전화 등의 이동체 통신 기기에서는, 특히 멀티밴드화의 진전에 따라 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 회로 소자의 배치 구성이 복잡화되어 있다.

특허문헌 1에는 송신 신호를 각각 증폭하는 2개의 전력 증폭기를 갖는 프런트 엔드 회로의 구성이 개시되어 있다. 2개의 전력 증폭기의 입력측에는 2개의 트랜스시버 회로로부터의 송신 신호를 상기 2개의 전력 증폭기 중 어느 것에 입력할지를 스위칭하는 스위치가 배치되어 있다. 이것에 의하면 상기 2개의 트랜스시버 회로로부터 출력된 2개의 송신 신호는 상기 프런트 엔드 회로를 경유해서 2개의 안테나로부터 고아이솔레이션으로 송신하는 것이 가능해진다.

미국 특허출원 공개 제2018/0131501호 명세서

그러나 특허문헌 1에 개시된 프런트 엔드 회로를 소형의 프런트 엔드 회로로서 1개의 모듈로 구성할 경우, 상기 스위치와 수신 회로에 포함되는 고주파 부품이 전계 결합, 자계 결합 또는 전자계 결합하는 것이 상정된다. 이 경우 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성이 열화된다.

그래서 본 발명은 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성의 열화를 억제하면서 소형화를 도모할 수 있는 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공한다.

본 발명의 일실시형태에 의한 고주파 모듈은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기판과, 송신 입력 단자에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기와, 고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와, 상기 송신 입력 단자와 상기 전력 증폭기 사이에 접속된 스위치와, 상기 저잡음 증폭기의 입력 단자에 접속된 인덕터를 구비하고, 상기 저잡음 증폭기 및 상기 인덕터 중 적어도 한쪽은 상기 제 1 주면에 배치되고, 상기 스위치는 상기 제 2 주면에 배치되어 있다.

(발명의 효과)

본 발명의 일실시형태에 의한 고주파 모듈에 의하면 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성의 열화를 억제하면서 고주파 모듈의 소형화를 도모할 수 있다.

도 1은 실시형태에 의한 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 2는 실시형태에 의한 고주파 모듈의 평면도이다.
도 3은 실시형태에 의한 고주파 모듈의 단면도이다.
도 4는 실시형태의 변형예 1에 의한 고주파 모듈의 평면도이다.
도 5는 실시형태의 변형예 2에 의한 고주파 모듈의 단면도이다.
도 6은 실시형태의 변형예 3에 의한 통신 장치의 회로 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시형태 및 그 변형예에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시형태 및 그 변형예는 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 이하의 실시형태 및 그 변형예에 의해 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다.

또한, 각 도면은 본 발명을 나타내기 위해서 적당히 강조, 생략, 또는 비율의 조정을 행한 모식도이며, 반드시 엄밀하게 도시된 것은 아니고, 실제의 형상, 위치 관계, 및 비율은 상이한 경우가 있다. 각 도면에 있어서 실질적으로 동일 구성에 대해서는 동일 부호를 붙이고 있으며, 중복되는 설명은 생략 또는 간소화되는 경우가 있다.

이하의 각 도면에 있어서 X축 및 Y축은 모듈 기판의 주면과 평행인 평면 상에서 서로 직교하는 축이다. 또한, Z축은 모듈 기판의 주면에 수직인 축이며, 그 ＋방향은 상방향을 나타내고, 그 －방향은 하방향을 나타낸다.

또한, 본 발명에 있어서의 용어의 의미는 이하와 같다.

·「접속된다」란 접속 단자 및/또는 배선 도체에 의해 직접 접속되는 경우뿐만 아니라 다른 회로 소자를 통해 전기적으로 접속되는 경우도 포함한다.

·「직접 접속된다」란 다른 회로 소자를 통하지 않고 접속 단자 및/또는 배선 도체에 의해 직접 접속되는 것을 의미한다.

·「평행」 및 「수직」 등의 요소 간의 관계성을 나타내는 용어, 및 「직사각형」 등의 요소의 형상을 나타내는 용어, 및 수치 범위는 엄격한 의미만을 나타내는 것은 아니고, 실질적으로 동등한 범위, 예를 들면 수% 정도의 차이를 포함하는 것을 의미한다.

·「평면으로부터 볼 때」란 Z축 ＋측으로부터 XY 평면으로 물체를 정투영해서 보는 것을 의미한다.

·「기판의 평면으로부터 볼 때에 있어서 A와 B가 겹친다」란 상기 기판을 평면으로부터 본 경우에 투영되는 A의 영역과 B의 영역이 겹치는 것을 의미한다.

(실시형태)

실시형태에 대해서 도 1~도 3을 참조하면서 설명한다.

[1.1 고주파 모듈(1A) 및 통신 장치(5)의 회로 구성]

본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A) 및 통신 장치(5)의 회로 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A) 및 통신 장치(5)의 회로 구성도이다.

[1.1.1 통신 장치(5)의 회로 구성]

우선, 통신 장치(5)의 회로 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이 통신 장치(5)는 고주파 모듈(1A)과, 안테나(2)와, RFIC(3)와, BBIC(4)를 구비한다.

고주파 모듈(1A)은 안테나(2)와 RFIC(3) 사이에서 고주파 신호를 전송한다. 고주파 모듈(1A)의 상세한 회로 구성에 대해서는 후술한다.

안테나(2)는 고주파 모듈(1A)의 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 고주파 모듈(1A)로부터 출력된 고주파 신호를 방사하고, 또한 외부로부터의 고주파 신호를 수신해서 고주파 모듈(1A)로 출력한다.

RFIC(3)는 안테나(2)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 신호 처리 회로의 일례이다. 구체적으로는 RFIC(3)는 고주파 모듈(1A)의 수신 신호 경로를 통해 입력된 고주파 수신 신호를 다운 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 수신 신호를 BBIC(4)로 출력한다. 또한, RFIC(3)는 BBIC(4)로부터 입력된 송신 신호를 업 컨버트 등에 의해 신호 처리하고, 상기 신호 처리해서 생성된 고주파 송신 신호를 고주파 모듈(1A)의 송신 신호 경로에 출력한다.

BBIC(4)는 고주파 모듈(1A)이 전송하는 고주파 신호보다 저주파의 중간 주파수 대역을 사용해서 신호 처리하는 베이스 밴드 신호 처리 회로이다. BBIC(4)에서 처리된 신호는, 예를 들면 화상 표시를 위한 화상 신호로서 사용되거나 또는 스피커를 통한 통화를 위해서 음성 신호로서 사용된다.

또한, RFIC(3)는 사용되는 통신 밴드에 의거하여 고주파 모듈(1A)이 갖는 스위치(51~54)의 접속을 제어한다. 또한, RFIC(3)는 고주파 모듈(1A)의 전력 증폭기(11)의 이득 등을 조정하기 위한 제어 신호를 고주파 모듈(1A)에 전달한다.

또한, 본 실시형태에 의한 통신 장치(5)는 안테나(2) 및 BBIC(4)를 구비하지 않아도 좋다. 즉, 안테나(2) 및 BBIC(4)는 본 발명에 의한 통신 장치에 필수 구성 요소는 아니다.

[1.1.2 고주파 모듈(1A)의 회로 구성]

이어서, 고주파 모듈(1A)의 회로 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1A)은 전력 증폭기(11)와, 저잡음 증폭기(21)와, 정합 회로(31 및 41)와, 스위치(51~54)와, 듀플렉서(61 및 62)와, 안테나 접속 단자(100)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와, 수신 출력 단자(120)를 구비한다.

전력 증폭기(11)는 송신 입력 단자에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기의 일례이다. 여기에서는 전력 증폭기(11)는 송신 입력 단자(111 및/또는 112)로부터 스위치(54)를 통해 입력된 고주파 송신 신호를 증폭한다. 예를 들면, 전력 증폭기(11)는 통신 밴드(A) 및/또는 통신 밴드(B)의 고주파 송신 신호를 증폭한다.

저잡음 증폭기(21)는 고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기의 일례이다. 여기에서는 저잡음 증폭기(21)는 고주파 수신 신호를 증폭해서 수신 출력 단자(120)에 출력한다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(21)는 통신 밴드(A) 및/또는 통신 밴드(B)의 고주파 수신 신호를 저잡음으로 증폭한다.

듀플렉서(61)는 통신 밴드(A)의 고주파 신호를 통과시킨다. 듀플렉서(61)는 통신 밴드(A)의 송신 신호와 수신 신호를 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplex) 방식으로 전송한다. 듀플렉서(61)는 송신 필터(61T) 및 수신 필터(61R)를 포함한다.

송신 필터(61T)는 전력 증폭기(11)와 안테나 접속 단자(100) 사이에 접속된다. 송신 필터(61T)는 전력 증폭기(11)로 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(A)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.

수신 필터(61R)는 저잡음 증폭기(21)와 안테나 접속 단자(100) 사이에 접속된다. 수신 필터(61R)는 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(A)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.

듀플렉서(62)는 통신 밴드(B)의 고주파 신호를 통과시킨다. 듀플렉서(62)는 통신 밴드(B)의 송신 신호와 수신 신호를 FDD 방식으로 전송한다. 듀플렉서(62)는 송신 필터(62T) 및 수신 필터(62R)를 포함한다.

송신 필터(62T)는 전력 증폭기(11)와 안테나 접속 단자(100) 사이에 접속된다. 송신 필터(62T)는 전력 증폭기(11)로 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(B)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.

수신 필터(62R)는 저잡음 증폭기(21)와 안테나 접속 단자(100) 사이에 접속된다. 수신 필터(62R)는 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(B)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.

정합 회로(31)는 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T) 사이에 접속되고, 전력 증폭기(11)의 출력 단자에 직접 접속되어 있다. 정합 회로(31)는 전력 증폭기(11)와 송신 필터(61T 및 62T)의 임피던스 정합을 취한다.

정합 회로(41)는 저잡음 증폭기의 입력 단자에 접속된 인덕터의 일례이다. 여기에서는 정합 회로(41)는 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R) 사이에 접속되고, 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 직접 접속되어 있다. 정합 회로(41)는 저잡음 증폭기(21)와 수신 필터(61R 및 62R)의 임피던스 정합을 취한다.

스위치(51)는 송신 필터(61T 및 62T)와 전력 증폭기(11) 사이에 접속되어 있다. 구체적으로는 스위치(51)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(51)의 공통 단자는 정합 회로(31)를 통해 전력 증폭기(11)에 접속되어 있다. 스위치(51)의 2개의 선택 단자의 일방인 제 1 선택 단자는 송신 필터(61T)에 접속되고, 2개의 선택 단자의 타방인 제 2 선택 단자는 송신 필터(62T)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(51)는 공통 단자 및 제 1 선택 단자의 접속과, 공통 단자 및 제 2 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(51)는 전력 증폭기(11) 및 송신 필터(61T)의 접속과, 전력 증폭기(11) 및 송신 필터(62T)의 접속을 스위칭하는 밴드 셀렉트 스위치이다. 스위치(51)는, 예를 들면 SPDT(Single Pole Double Throw)형의 스위치 회로로 구성된다.

스위치(52)는 수신 필터(61R 및 62R)와 저잡음 증폭기(21) 사이에 접속되어 있다. 구체적으로는 스위치(52)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(52)의 공통 단자는 정합 회로(41)를 통해 저잡음 증폭기(21)에 접속되어 있다. 스위치(52)의 2개의 선택 단자의 일방인 제 1 선택 단자는 수신 필터(61R)에 접속되고, 2개의 선택 단자의 타방인 제 2 선택 단자는 수신 필터(62R)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(52)는 공통 단자 및 제 1 선택 단자의 접속과, 공통 단자 및 제 2 선택 단자의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(52)는 저잡음 증폭기(21) 및 수신 필터(61R)의 접속과, 저잡음 증폭기(21) 및 수신 필터(62R)의 접속을 스위칭하는 LNA 인 스위치이다. 스위치(52)는, 예를 들면 SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.

스위치(53)는 안테나 접속 단자(100)와 듀플렉서(61 및 62) 사이에 접속되어 있다. 구체적으로는 스위치(53)는 공통 단자 및 2 이상의 선택 단자를 갖는다. 스위치(53)의 공통 단자는 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 있다. 스위치(53)의 2 이상의 선택 단자 중 1개인 제 1 선택 단자는 듀플렉서(61)에 접속되고, 2 이상의 선택 단자 중 다른 1개인 제 2 선택 단자는 듀플렉서(62)에 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(53)는 공통 단자와 제 1 선택 단자의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 공통 단자와 제 2 선택 단자의 접속 및 비접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(53)는 안테나(2)와 듀플렉서(61)의 접속 및 비접속을 스위칭하고, 안테나(2)와 듀플렉서(62)의 접속 및 비접속을 스위칭하는 안테나 스위치이다. 스위치(53)는, 예를 들면 멀티 접속형의 스위치 회로로 구성된다.

스위치(54)는 송신 입력 단자와 전력 증폭기 사이에 접속된 스위치의 일례이다. 여기에서는 스위치(54)는 송신 입력 단자(111 및 112)와 전력 증폭기(11) 사이에 접속되어 있다. 구체적으로는 스위치(54)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(54)의 공통 단자는 전력 증폭기(11)에 접속되어 있다. 스위치(54)의 2개의 선택 단자는 2개의 송신 입력 단자(111 및 112)에 각각 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(54)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자의 일방의 접속과, 공통 단자 및 2개의 선택 단자의 타방의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(54)는 송신 입력 단자(111) 및 전력 증폭기(11)의 접속과, 송신 입력 단자(112) 및 전력 증폭기(11)의 접속을 스위칭하는 PA 인 스위치이다. 스위치(54)는, 예를 들면 SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.

송신 입력 단자(111 및 112)에는, 예를 들면 서로 상이한 통신 밴드(예를 들면, 통신 밴드(A) 및 통신 밴드(B))의 고주파 신호가 입력된다. 또한, 예를 들면 송신 입력 단자(111 및 112)에는 서로 상이한 통신 시스템의 고주파 신호가 입력되어도 좋다. 서로 상이한 통신 시스템으로서는, 예를 들면 제 4 세대 이동 통신 시스템(4G) 및 제 5 세대 이동 통신 시스템(5G)의 조합을 사용할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 4G 및 무선 LAN 통신 시스템(WLAN)의 조합 또는 5G 및 WLAN의 조합이 사용되어도 좋다.

또한, 도 1에 나타내어진 회로 소자의 몇 가지는 고주파 모듈(1A)에 포함되지 않아도 좋다. 예를 들면, 고주파 모듈(1A)은 적어도 전력 증폭기(11)와, 저잡음 증폭기(21)와, 스위치(54)와, 정합 회로(41)를 구비하면 좋고, 다른 회로 소자를 구비하지 않아도 좋다.

또한, 고주파 모듈(1A)의 회로 구성에서는 송신 신호 및 수신 신호를 FDD 방식으로 통신 가능하지만 본 발명에 의한 고주파 모듈의 회로 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 본 발명에 의한 고주파 모듈은 송신 신호 및 수신 신호를 시분할 복신(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 통신 가능한 회로 구성을 가져도 좋고, FDD 방식 및 TDD 방식 양쪽으로 통신 가능한 회로 구성을 가져도 좋다.

[1.2 고주파 모듈(1A)의 회로 부품의 배치]

이어서, 이상과 같이 구성된 고주파 모듈(1A)의 회로 부품의 배치에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 2는 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)의 평면도이다. 도 2에 있어서 도 2(a)는 Z축 ＋측으로부터 모듈 기판(91)의 주면(91a)을 본 도면을 나타내고, 도 2(b)는 Z축 ＋측으로부터 모듈 기판(91)의 주면(91b)을 투시한 도면을 나타낸다. 또한, 도 2(a)에 있어서 주면(91b)에 배치된 회로 부품 중 스위치(54)만이 파선으로 나타내어져 있다. 도 3은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)의 단면도이다. 도 3에 있어서의 고주파 모듈(1A)의 단면은 도 2의 iii-iii선에 있어서의 단면이다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1A)은 도 1에 나타내어진 회로 소자를 내장하는 회로 부품에 추가하여 모듈 기판(91)과, 수지 부재(92 및 93)와, 복수의 포스트 전극(150)을 더 구비한다. 또한, 도 2에서는 수지 부재(92 및 93)의 기재가 생략되어 있다.

모듈 기판(91)은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기판의 일례이다. 여기에서는 모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a) 및 주면(91b)을 갖는다. 모듈 기판(91)으로서는, 예를 들면 프린트 기판(Printed Circuit Board: PCB), 저온 동시 소성 세라믹스(Low Temperature Co-fired Ceramics: LTCC) 기판 또는 수지 다층 기판 등을 사용할 수 있지만 이것에 한정되지 않는다.

주면(91a)은 제 1 주면의 일례이며, 상면 또는 표면이라고 불리는 경우가 있다. 주면(91a)에는 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이 전력 증폭기(11)와, 정합 회로(31 및 41)와, 듀플렉서(61 및 62)가 배치되어 있다.

정합 회로(31 및 41) 각각은 1 이상의 인덕터를 포함하고, 또한 1 이상의 커패시터를 포함해도 좋다. 정합 회로(31 및 41) 각각은, 예를 들면 표면 실장 디바이스(SMD: Surface Mount Device) 또는 집적형 수동 디바이스(IPD: Integrated Passive Device)로 구성되어 있다.

듀플렉서(61 및 62) 각각은, 예를 들면 SAW(Surface Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, LC 공진 필터, 유전체 필터 또는 이들의 임의의 조합에 의해 실현되지만 이들에 한정되지 않는다.

주면(91b)은 제 2 주면의 일례이며, 하면 또는 이면이라고 불리는 경우가 있다. 주면(91b)에는 도 2의 (b)에 나타내는 바와 같이 저잡음 증폭기(21)와 스위치(51~54)가 배치되어 있다.

저잡음 증폭기(21)와 스위치(52 및 53)는 주면(91b) 상에 배치된 반도체 IC(Integrated Circuit)(20)에 내장되어 있다. 반도체 IC(20)는, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성되어 있으며, 구체적으로는 SOI(Silicon on Insulator) 프로세스에 의해 구성되어 있다. 이것에 의해 반도체 IC(20)를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 반도체 IC(20)는 GaAs, SiGe, 및 GaN 중 적어도 1개로 구성되어 있어도 좋다. 이것에 의해 고품질인 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.

스위치(51 및 54) 각각은 반도체 IC(20)에 내장되지 않고, 1개의 회로 부품으로서 주면(91b)에 실장되어 있다. 또한, 스위치(51) 및/또는 스위치(54)는 반도체 IC(20)에 내장되어도 좋다.

모듈 기판(91)의 평면으로부터 볼 때에 있어서 스위치(54)의 적어도 일부는 전력 증폭기(11)의 적어도 일부와 겹쳐 있다. 또한, 모듈 기판(91)의 평면으로부터 볼 때에 있어서 스위치(54)는 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 인덕터와 겹쳐 있지 않다.

모듈 기판(91) 내에는 그라운드 전극 패턴(93G)이 형성되어 있다. 그라운드 전극 패턴(93G)은 스위치(53)와 정합 회로(41) 사이에 배치되어 있다. 또한, 그라운드 전극 패턴(93G)의 배치는 이것에 한정되지 않는다.

복수의 포스트 전극(150)은 외부 접속 단자의 일례이다. 복수의 포스트 전극(150) 각각은 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되고, 주면(91b)으로부터 수직으로 연장되어 있다. 또한, 복수의 포스트 전극(150) 각각은 수지 부재(93)를 관통하고, 그 일단이 수지 부재(93)로부터 노출되어 있다. 수지 부재(93)로부터 노출된 복수의 포스트 전극(150)의 일단은 고주파 모듈(1A)의 Z축 －측에 배치된 마더 기판 상의 입출력 단자 및/또는 그라운드 전극 등에 접속된다.

수지 부재(92)는 모듈 기판(91)의 주면(91a) 상에 배치되어 주면(91a) 상의 회로 부품을 덮고 있다. 또한, 수지 부재(93)는 모듈 기판(91)의 주면(91b) 상에 배치되어 주면(91b) 상의 회로 부품을 덮고 있다. 수지 부재(92 및 93)는 주면(91a 및 91b) 상의 회로 부품의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖는다.

또한, 고주파 모듈(1A)은 수지 부재(92 및 93)를 구비하지 않아도 좋다. 즉, 수지 부재(92 및 93)는 본 발명에 의한 고주파 모듈에서 필수 구성 요소는 아니다.

또한, 고주파 모듈(1A)은 수지 부재(92)의 상표면 및 측표면을 덮도록 형성되는 실드 전극층을 구비해도 좋다. 실드 전극층은 그라운드 전위로 설정됨으로써 외래 노이즈가 고주파 모듈(1A)을 구성하는 회로 부품에 침입하는 것을 억제할 수 있다.

[1.3 효과 등]

이상과 같이 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)은 서로 대향하는 주면(91a) 및 주면(91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111 및/또는 112)에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(11)와, 고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(21)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와 전력 증폭기(11) 사이에 접속된 스위치(54)와, 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 접속된 정합 회로(41)를 구비하고, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41) 중 적어도 한쪽은 주면(91a)에 배치되고, 스위치(54)는 주면(91b)에 배치되어 있다.

또한, 본 실시형태에 의한 통신 장치(5)는 안테나(2)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RFIC(3)와, 안테나(2)와 RFIC(3) 사이에서 고주파 신호를 전송하는 고주파 모듈(1A)을 구비한다.

이것에 의하면 스위치(54), 저잡음 증폭기(21), 및 정합 회로(41)를 모듈 기판(91)의 양면에 나누어 배치할 수 있다. 따라서, 편면에 모든 회로 부품이 배치되는 경우보다 모듈 기판(91)의 면적을 축소할 수 있고, 고주파 모듈(1A)의 소형화를 실현할 수 있다. 또한, 고주파 송신 신호를 전송하는 스위치(54)와 고주파 수신 신호를 전송하는 저잡음 증폭기(21) 및/또는 정합 회로(41)를 서로 상이한 주면에 배치할 수 있다. 따라서, 스위치(54)와 저잡음 증폭기(21) 및/또는 정합 회로(41)의 자계 결합, 전계 결합, 또는 전자계 결합을 억제할 수 있고, 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)은 주면(91b)에 배치된 외부 접속 단자(포스트 전극(150))를 더 구비하고, 정합 회로(41)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 좋다.

이것에 의하면 외부 접속 단자가 배치된 주면(91b)에 스위치(54)를 배치할 수 있다. 따라서, RFIC(3)에 접속되는 외부 접속 단자와 스위치(54)의 배선 길이를 짧게 할 수 있고, 배선 로스 및 배선 불균일에 의한 부정합 손실을 저감해서 고주파 모듈(1A)의 전기 특성(예를 들면, 잡음 지수(NF), 게인 특성 등)을 개선할 수 있다. 또한, SMD로 구성된 인덕터를 정합 회로(41)에 사용할 경우에는 비교적 고배(高背)인 인덕터를 주면(91a)에 배치할 수 있다. 따라서, 인덕터가 주면(91b)에 배치되는 경우보다 외부 접속 단자의 높이를 저감해서 고주파 모듈(1A)의 저배(低背)화를 실현할 수 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)에 있어서 저잡음 증폭기(21)는 주면(91b)에 배치되어 있어도 좋다.

이것에 의하면 저잡음 증폭기(21)를 스위치(54)가 배치된 주면(91b)에 배치할 수 있고, 부품 배치의 자유도를 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)에 있어서 스위치(54) 및 저잡음 증폭기(21)는 1개의 반도체 IC(20)에 포함되어도 좋다.

이것에 의하면 스위치(54) 및 저잡음 증폭기(21)를 1칩화할 수 있고, 고주파 모듈(1A)의 부품 점수의 삭감 및 소형화를 실현할 수 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)에 있어서 전력 증폭기(11)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 좋다.

이것에 의하면 저잡음 증폭기(21) 및 외부 접속 단자가 배치된 주면(91b)과 반대측의 주면(91a)에 전력 증폭기(11)를 배치할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(11)와 저잡음 증폭기(21)를 서로 상이한 주면에 배치할 수 있다. 그 결과 전력 증폭기(11)와 저잡음 증폭기(21)의 자계 결합, 전계 결합, 또는 전자계 결합을 억제할 수 있고, 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 전력 증폭기(11)의 방열 성능을 향상시킬 수도 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 모듈 기판(91)의 평면으로부터 볼 때에 있어서 스위치(54)의 적어도 일부는 전력 증폭기(11)의 적어도 일부와 겹쳐 있어도 좋다.

이것에 의하면 스위치(54)와 전력 증폭기(11) 사이의 배선 길이를 짧게 할 수 있고, 배선 로스 및 배선 불균일에 의한 부정합 손실을 저감해서 고주파 모듈(1A)의 전기 특성을 개선할 수 있다.

또한, 예를 들면 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 모듈 기판(91)의 평면으로부터 볼 때에 있어서 스위치(54)는 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41) 각각과 겹쳐 있지 않아도 좋다.

이것에 의하면 스위치(54)와 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 자계 결합, 전계 결합, 또는 전자계 결합을 보다 억제할 수 있고, 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성을 더 향상시킬 수 있다.

(변형예 1)

이어서, 변형예 1에 대해서 설명한다. 본 변형예에서는 스위치(54)가 주면(91a)에 배치되고, 정합 회로(41)가 주면(91b)에 배치되는 점이 상기 실시형태와 주로 상이하다. 이하에 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1B)에 대해서 상기 실시형태와 상이한 점을 중심으로 도 4를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 4는 변형예 1에 의한 고주파 모듈(1B)의 평면도이다. 도 4에서는 도 2와 마찬가지로 수지 부재(92 및 93)의 기재가 생략되어 있다.

본 변형예에 의한 모듈 기판(91)은 상기 실시형태와 마찬가지로 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기판의 일례이다. 모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는다.

주면(91a)은 제 2 주면의 일례이다. 주면(91a)에는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이 전력 증폭기(11)와, 정합 회로(31)와, 스위치(54)와, 듀플렉서(61 및 62)가 배치되어 있다.

주면(91b)은 제 1 주면의 일례이다. 주면(91b)에는 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이 저잡음 증폭기(21)와, 정합 회로(41)와, 스위치(51~53)가 배치되어 있다.

정합 회로(41)는 상기 실시형태와 마찬가지로 1 이상의 인덕터를 포함하고, 또한 1 이상의 커패시터를 포함해도 좋다. 단, 본 변형예에 있어서의 정합 회로(41)는 IPD로 구성되어 있다.

이상과 같이 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1B)은 서로 대향하는 주면(91a) 및 주면(91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 송신 입력 단자(111 및/또는 112)에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(11)와, 고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(21)와, 송신 입력 단자(111 및 112)와 전력 증폭기(11) 사이에 접속된 스위치(54)와, 저잡음 증폭기(21)의 입력 단자에 접속된 정합 회로(41)와, 주면(91b)에 배치된 외부 접속 단자(포스트 전극(150))를 구비하고, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41) 각각은 주면(91b)에 배치되고, 스위치(54)는 주면(91a)에 배치되어 있다.

이것에 의하면 스위치(54)를 주면(91a)에 배치하고, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 양쪽을 스위치(54)가 배치된 주면(91a)과 반대측의 주면(91b)에 배치할 수 있다. 따라서, 스위치(54)와 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 자계 결합, 전계 결합, 또는 전자계 결합을 억제할 수 있고, 송신 회로 및 수신 회로 사이의 아이솔레이션 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 예를 들면 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1B)에 있어서 정합 회로(41)는 집적형 수동 디바이스로 구성되어 있어도 좋다.

이것에 의하면 SMD로 구성되는 경우보다 정합 회로(41)를 저배화할 수 있고, 외부 접속 단자가 배치된 주면(91b)에 정합 회로(41)가 배치됨으로써 고주파 모듈(1B)이 고배화되는 것을 억제할 수 있다.

(변형예 2)

이어서, 변형예 2에 대해서 설명한다. 본 변형예에서는 포스트 전극(150) 대신에 범프 전극(160)이 외부 접속 단자로서 사용되는 점이 상기 실시형태와 주로 상이하다. 이하에 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1C)에 대해서 상기 실시형태와 상이한 점을 중심으로 도 5를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 5는 변형예 2에 의한 고주파 모듈(1C)의 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1C)은 복수의 포스트 전극(150) 대신에 복수의 범프 전극(160)을 구비한다.

복수의 범프 전극(160)은 외부 접속 단자의 일례이다. 복수의 범프 전극(160) 각각은 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되고, 고주파 모듈(1C)의 Z축 －측에 배치된 마더 기판 상의 입출력 단자 및/또는 그라운드 전극 등에 접속된다.

또한, 본 변형예에서는 고주파 모듈(1C)의 주면(91b) 상의 회로 부품은 수지 부재로 덮여 있지 않다.

이상과 같이 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1C)은 포스트 전극(150) 대신에 범프 전극(160)을 외부 접속 단자로서 구비한다. 이와 같은 구성이어도 상기 실시형태와 마찬가지의 효과를 나타낼 수 있다.

(변형예 3)

이어서, 변형예 3에 대해서 설명한다. 본 변형예에서는 송신 입력 단자와 전력 증폭기 사이에 접속된 스위치의 접속 구성이 상기 실시형태와 주로 상이하다. 이하에 본 변형예에 의한 고주파 모듈(1D)에 대해서 상기 실시형태와 상이한 점을 중심으로 도 6을 참조하면서 구체적으로 설명한다.

도 6은 변형예 3에 의한 통신 장치(5D)의 회로 구성도이다. 통신 장치(5D)는 고주파 모듈(1D)과, 안테나(2)와, RFIC(3)와, BBIC(4)를 구비한다.

고주파 모듈(1D)은 전력 증폭기(12 및 13)와, 저잡음 증폭기(21)와, 정합 회로(32, 33, 및 41)와, 스위치(52, 53, 및 54D)와, 듀플렉서(61 및 62)와, 안테나 접속 단자(100)와, 송신 입력 단자(110)와, 수신 출력 단자(120)를 구비한다.

전력 증폭기(12 및 13) 각각은 송신 입력 단자에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기의 일례이다. 여기에서는 전력 증폭기(12 및 13) 각각은 송신 입력 단자(110)로부터 스위치(54D)를 통해 입력된 고주파 송신 신호를 증폭한다. 구체적으로는 전력 증폭기(12)는 통신 밴드(A)의 고주파 송신 신호를 증폭하고, 전력 증폭기(13)는 통신 밴드(B)의 고주파 송신 신호를 증폭한다.

정합 회로(32)는 전력 증폭기(12)와 송신 필터(61T) 사이에 접속되고, 전력 증폭기(12)의 출력 단자에 접속되어 있다. 정합 회로(32)는 전력 증폭기(12)와 송신 필터(61T)의 임피던스 정합을 취한다.

정합 회로(33)는 전력 증폭기(13)와 송신 필터(62T) 사이에 접속되고, 전력 증폭기(13)의 출력 단자에 접속되어 있다. 정합 회로(33)는 전력 증폭기(13)와 송신 필터(62T)의 임피던스 정합을 취한다.

스위치(54D)는 송신 입력 단자와 전력 증폭기 사이에 접속된 스위치의 일례이다. 여기에서는 스위치(54D)는 송신 입력 단자(110)와 전력 증폭기(12 및 13) 사이에 접속되어 있다. 구체적으로는 스위치(54D)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자를 갖는다. 스위치(54D)의 공통 단자는 송신 입력 단자(110)에 접속되어 있다. 스위치(54D)의 2개의 선택 단자는 2개의 전력 증폭기(12 및 13)에 각각 접속되어 있다. 이 접속 구성에 있어서 스위치(54D)는 공통 단자 및 2개의 선택 단자의 일방의 접속과, 공통 단자 및 2개의 선택 단자의 타방의 접속을 스위칭한다. 즉, 스위치(54D)는 송신 입력 단자(110) 및 전력 증폭기(12)의 접속과, 송신 입력 단자(110) 및 전력 증폭기(13)의 접속을 스위칭하는 PA 인 스위치이다. 스위치(54D)는, 예를 들면 SPDT형의 스위치 회로로 구성된다.

송신 입력 단자(110)에는, 예를 들면 서로 상이한 통신 밴드의 고주파 신호가 입력된다. 또한, 예를 들면 송신 입력 단자(110)에는 서로 상이한 통신 시스템의 고주파 신호가 입력되어도 좋다.

또한, 본 변형예에 있어서 스위치(54D), 저잡음 증폭기(21), 및 정합 회로(41)는 상기 실시형태 또는 변형예 1과 마찬가지의 위치 관계로 배치할 수 있으므로 도시 및 그 설명을 생략한다.

(다른 변형예)

이상, 본 발명의 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 대해서 실시형태 및 그 변형예를 들어 설명했지만 본 발명에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치는 상기 실시형태 및 그 변형예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태 및 그 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합해서 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태 및 그 변형예에 대해서 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 당업자가 생각해내는 각종 변형을 실시해서 얻어지는 변형예나, 상기 고주파 모듈 및 통신 장치를 내장한 각종 기기도 본 발명에 포함된다.

또한, 상기 실시형태에서는 스위치(54)가 주면(91b)에 배치되었을 경우에 저잡음 증폭기(21)가 주면(91b)에 배치되고, 정합 회로(41)가 주면(91a)에 배치되어 있었지만 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 양쪽이 주면(91a)에 배치되어도 좋다. 또한, 예를 들면 저잡음 증폭기(21)가 주면(91a)에 배치되고, 정합 회로(41)가 주면(91b)에 배치되어도 좋다.

또한, 상기 변형예 1에서는 스위치(54)가 주면(91a)에 배치되었을 경우에 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 양쪽이 주면(91b)에 배치되어 있었지만 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 배치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 일방이 주면(91b)에 배치되고, 저잡음 증폭기(21) 및 정합 회로(41)의 타방이 주면(91a)에 배치되어도 좋다.

또한, 상기 실시형태 및 변형예 3에서는 송신 입력 단자의 수 및 전력 증폭기의 수 중 어느 것인가 1개이었지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 송신 입력 단자의 수 및 전력 증폭기의 수의 양쪽이 2개이어도 좋다. 이 경우 스위치는 2개의 공통 단자와 2개의 선택 단자를 갖고, 2개의 송신 입력 단자와 2개의 전력 증폭기 사이의 도통 및 비도통을 스위칭해도 좋다. 또한, 송신 입력 단자의 수 및 전력 증폭기의 수 중 적어도 한쪽은 3 이상이어도 좋다.

본 발명은 프런트 엔드부에 배치되는 고주파 모듈로서 휴대전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.

1A, 1B, 1C, 1D: 고주파 모듈 2: 안테나
3: RFIC 4: BBIC
5, 5D: 통신 장치 11, 12, 13: 전력 증폭기
21: 저잡음 증폭기 31, 32, 33, 41: 정합 회로
51, 52, 53, 54, 54D: 스위치 61, 62: 듀플렉서
61R, 62R: 수신 필터 61T, 62T: 송신 필터
91: 모듈 기판 91a, 91b: 주면
92, 93: 수지 부재 93G: 그라운드 전극 패턴
100: 안테나 접속 단자 110, 111, 112: 송신 입력 단자
120: 수신 출력 단자 150: 포스트 전극
160: 범프 전극

Claims

서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 기판과,
송신 입력 단자에 입력된 고주파 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기와,
고주파 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기와,
상기 송신 입력 단자와 상기 전력 증폭기 사이에 접속된 스위치와,
상기 저잡음 증폭기의 입력 단자에 접속된 인덕터를 구비하고,
상기 저잡음 증폭기 및 상기 인덕터 중 적어도 한쪽은 상기 제 1 주면에 배치되고,
상기 스위치는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 고주파 모듈은 상기 제 2 주면에 배치된 외부 접속 단자를 더 구비하고,
상기 인덕터는 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 저잡음 증폭기는 상기 제 2 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 스위치 및 상기 저잡음 증폭기는 1개의 반도체 IC에 포함되는 고주파 모듈.
제 2 항에 있어서,
상기 전력 증폭기는 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
제 5 항에 있어서,
상기 기판의 평면으로부터 볼 때에 있어서 상기 스위치의 적어도 일부는 상기 전력 증폭기의 적어도 일부와 겹쳐 있는 고주파 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 고주파 모듈은 상기 제 1 주면에 배치된 외부 접속 단자를 더 구비하고,
상기 저잡음 증폭기 및 상기 인덕터 각각은 상기 제 1 주면에 배치되어 있는 고주파 모듈.
제 7 항에 있어서,
상기 인덕터는 집적형 수동 디바이스로 구성되어 있는 고주파 모듈.
제 1 항에 있어서,
상기 기판의 평면으로부터 볼 때에 있어서 상기 스위치는 상기 저잡음 증폭기 및 상기 인덕터 각각과 겹쳐 있지 않은 고주파 모듈.
안테나에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 신호 처리 회로와,
상기 안테나와 상기 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전송하는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 고주파 모듈을 구비하는 통신 장치.