KR20210084265A - 고주파 모듈 및 통신 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
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Abstract

고주파 모듈(1A)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 서로 대향하는 주면(70a 및 70b)을 갖는 반도체 IC(70)와, 주면(91b)에 배치된 외부 접속 단자(150)를 구비하고, 주면(70a)은 주면(91b)과 대향하고, 주면(70b)보다 주면(91b)에 가까이 배치되어 있으며, 반도체 IC(70)는 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 PA 제어 회로(60), 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(20), 및 스위치(50) 중 적어도 하나와, 주면(70b)에 형성되고, 고주파 신호 및 제어 신호 중 적어도 하나를 반도체 IC(70)에 입출력시키는 신호 전극(100A, 120A, 및 160A)을 갖는다.

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 장치에서는, 특히 멀티밴드화의 진전에 따라 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 회로 소자 수가 증가된다.
특허문헌 1에는 고주파 프런트 엔드 회로를 구성하는 회로 소자가 실장 기판의 양면에 실장된 전자 부품(회로 모듈)이 개시되어 있다. 양면 실장형의 코어 기판의 서로 배향하는 2개의 실장면 중 외부 단자 전극이 배치되어 있는 측의 제 1 실장면에는 수동 칩 부품이 실장되고, 상기 제 1 실장면과 반대측의 제 2 실장면에는 능동 칩 부품이 실장되어 있다. 상기 구성에 의하면 편면 실장형의 기판에 회로 소자가 형성된 회로 모듈과 비교해서 고밀도화 및 소형화된 회로 모듈을 제공할 수 있다.
국제공개 제2005/078796호
특허문헌 1에 개시된 회로 모듈을 고주파 프런트 엔드 회로에 적용했을 경우 증폭기, 제어 회로, 및 스위치 중 적어도 하나를 내장한 반도체 IC(Integrated Circuit)가 적용되는 것이 상정된다. 이 경우 반도체 IC는 저배(低背)화가 가능하기 때문에 외부 기판과 대향하는 제 1 실장면에 배치된다.
그러나 특허문헌 1에 개시된 회로 모듈에 있어서 반도체 IC가 제 1 실장면에 배치되면 반도체 IC로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로로서 반도체 IC, 코어 기판의 제 1 실장면에 평행인 평면 배선 패턴 및 외부 단자 전극을 경유한 신호 배선이 필요해진다. 그러나 이 경우 상기 신호 배선에는 상기 평면 배선 패턴만을 경유하는 고저항인 배선 경로가 포함되기 때문에 고주파 신호의 전송 손실이 증가함으로써 신호 품질이 저하된다. 또한, 상기 신호 배선이 제어 신호를 전달할 경우에는 상기 배선 경로로부터 발생하는 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈에 의해 고주파 신호의 S/N비 등의 신호 품질이 열화된다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 반도체 IC를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일실시형태에 의한 고주파 모듈은 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과, 서로 대향하는 제 3 주면 및 제 4 주면을 갖는 반도체 IC와, 상기 제 2 주면에 배치된 외부 접속 단자를 구비하고, 상기 제 3 주면은 상기 제 2 주면과 대향하고, 상기 제 4 주면보다 상기 제 2 주면에 가까이 배치되어 있으며, 상기 반도체 IC는 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 제어 회로, 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기, 및 스위치 중 적어도 하나와, 상기 제 4 주면에 형성되어 고주파 신호 및 상기 제어 신호 중 적어도 하나를 상기 반도체 IC에 입력 또는 상기 반도체 IC로부터 출력하는 신호 전극을 갖는다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면 반도체 IC를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 고주파 모듈 및 통신 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치의 회로 구성도이다.
도 2a는 실시예 1에 의한 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 2b는 실시예 1에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 2c는 변형예에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 3a는 실시예 2에 의한 고주파 모듈의 평면 구성 개략도이다.
도 3b는 실시예 2에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
도 4a는 실시예 3에 의한 고주파 모듈의 회로 구성의 일부를 나타내는 회로 도이다.
도 4b는 실시예 3에 의한 고주파 모듈의 단면 구성 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서 설명하는 실시형태는 포괄적 또는 구체적인 예를 나타내는 것이다. 또한, 이하의 실시형태, 실시예, 및 변형예에 의해 나타내어지는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치, 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 주지는 아니다. 또한, 이하의 실시예 및 변형예에 있어서의 구성 요소 중 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대해서는 임의의 구성 요소로서 설명된다. 또한, 도면에 나타내어지는 구성 요소의 크기 또는 크기의 비는 반드시 엄밀하지는 않다. 각 도면에 있어서 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다.
또한, 이하에 있어서 평행 및 수직 등의 요소 간의 관계성을 나타내는 용어, 및 직사각형상 등의 요소의 형상을 나타내는 용어, 및 수치 범위는 엄격한 의미만을 나타내는 것은 아니고, 실질적으로 동등한 범위, 예를 들면 수% 정도의 차이를 포함하는 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서 「송신 경로」란 고주파 송신 신호가 전파되는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다. 또한, 「수신 경로」란 고주파 수신 신호가 전파되는 배선, 상기 배선에 직접 접속된 전극, 및 상기 배선 또는 상기 전극에 직접 접속된 단자 등으로 구성된 전송 선로인 것을 의미한다.
또한, 이하에 있어서 「A와 B가 접속되어 있다」란 A와 B가 물리적으로 접속되어 있을 경우에 적용될 뿐만 아니라 A와 B가 전기적으로 접속되어 있을 경우에도 적용된다.
(실시형태)
[1. 고주파 모듈(1) 및 통신 장치(5)의 회로 구성]
도 1은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1) 및 통신 장치(5)의 회로 구성도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 통신 장치(5)는 고주파 모듈(1)과, 안테나(2)와, RF 신호 처리 회로(RFIC)(3)와, 베이스 밴드 신호 처리 회로(BBIC)(4)를 구비한다.
RFIC(3)는 안테나(2)에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로이다. 구체적으로는 RFIC(3)는 고주파 모듈(1)의 수신 경로를 통해 입력된 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 신호에 의거하여 처리된 고주파 송신 신호를 고주파 모듈(1)의 송신 경로에 출력한다.
BBIC(4)는 고주파 모듈(1)을 전송하는 고주파 신호보다 낮은 주파수의 신호를 사용해서 데이터 처리하는 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 밴드(주파수 대역)에 의거하여 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(50)의 접속을 제어하는 제어부로서의 기능을 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 제어 신호(도시하지 않음)에 의해 고주파 모듈(1)이 갖는 스위치(50)의 접속을 스위칭한다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 고주파 모듈(1)에 형성되어 있어도 좋다.
또한, RFIC(3)는 고주파 모듈(1)이 갖는 전력 증폭기(10)의 이득을 제어하는 제어부로서의 기능도 갖는다. 구체적으로는 RFIC(3)는 MIPI 등의 디지털 제어 신호를 제어 신호 단자(160)를 통해 고주파 모듈(1)에 출력한다. 또한, RFIC(3)는 전력 증폭기(10)에 공급되는 전원 전압(Vcc) 및 바이어스 전압(Vbias)을 위한 직류 전압 신호(VDC)를 제어 신호 단자(160)를 통해 고주파 모듈(1)에 출력한다. 고주파 모듈(1)의 PA 제어 회로(60)는 제어 신호 단자(160)를 통해 입력된 디지털 제어 신호 및 직류 전압 신호에 의해 전력 증폭기(10)의 이득을 조정한다. 또한, 직류 전압 신호(VDC)는 제어 신호 단자(160)와 상이한 단자로부터 입력되어도 좋다. 또한, 제어부는 RFIC(3)의 외부에 형성되어 있어도 좋고, 예를 들면 BBIC(4)에 형성되어 있어도 좋다.
안테나(2)는 고주파 모듈(1)의 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 고주파 모듈(1)로부터 출력된 고주파 신호를 방사하고, 또한 외부로부터의 고주파 신호를 수신해서 고주파 모듈(1)로 출력한다.
또한, 본 실시형태에 의한 통신 장치(5)에 있어서 안테나(2) 및 BBIC(4)는 필수 구성 요소는 아니다.
이어서, 고주파 모듈(1)의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1)은 안테나 접속 단자(100)와, 송신 입력 단자(110)와, 수신 출력 단자(120)와, 전력 증폭기(10)와, 제어 신호 단자(160)와, PA 제어 회로(60)와, 저잡음 증폭기(20)와, 송신 필터(40T)와, 수신 필터(40R)와, 정합 회로(31 및 32)와, 스위치(50)를 구비한다.
안테나 접속 단자(100)는 안테나(2)에 접속된다.
전력 증폭기(10)는 송신 입력 단자(110)로부터 입력된 통신 밴드(A)의 송신 신호를 증폭하는 증폭기이다. 전력 증폭기(10)의 입력 단자는 송신 입력 단자(110)에 접속되고, 출력 단자는 정합 회로(31)에 접속되어 있다.
PA 제어 회로(60)는 전력 증폭기(10)를 디지털 제어 신호로 제어하는 제어 회로의 일례이며, 제어 신호 단자(160)를 통해 입력된 디지털 제어 신호(MIPI) 및 직류 전압 신호(VDC)에 의해 전력 증폭기(10)의 이득을 조정한다.
저잡음 증폭기(20)는 통신 밴드(A)의 수신 신호를 저잡음으로 증폭하고, 수신 출력 단자(120)로 출력하는 증폭기이다.
송신 필터(40T)는 전력 증폭기(10)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 송신 경로(AT)에 배치되고, 전력 증폭기(10)에서 증폭된 송신 신호 중 통신 밴드(A)의 송신 대역의 송신 신호를 통과시킨다.
수신 필터(40R)는 저잡음 증폭기(20)와 안테나 접속 단자(100)를 연결하는 수신 경로(AR)에 배치되고, 안테나 접속 단자(100)로부터 입력된 수신 신호 중 통신 밴드(A)의 수신 대역의 수신 신호를 통과시킨다.
또한, 송신 필터(40T) 및 수신 필터(40R)는, 예를 들면 SAW(Surface Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, BAW(Bulk Acoustic Wave)를 사용한 탄성파 필터, LC 공진 필터, 및 유전체 필터 중 어느 것이어도 좋고, 또한 이들에는 한정되지 않는다.
송신 필터(40T) 및 수신 필터(40R)는 통신 밴드(A)를 통과 대역으로 하는 듀플렉서(40)를 구성하고 있다.
정합 회로(31)는 제 1 임피던스 정합 회로의 일례이며, 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 접속되어 전력 증폭기(10)와 송신 필터(40T)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(31)는 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나를 갖고 있다.
정합 회로(32)는 제 2 임피던스 정합 회로의 일례이며, 저잡음 증폭기(20)의 입력 단자에 접속되어 저잡음 증폭기(20)와 수신 필터(40R)의 임피던스 정합을 취한다. 정합 회로(32)는 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나를 갖고 있다.
스위치(50)는 안테나 스위치의 일례이며, 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 (1) 안테나 접속 단자(100)와 송신 경로(AT) 및 수신 경로(AR)의 접속 및 (2) 안테나 접속 단자(100)와 다른 송신 경로 및 수신 경로의 접속을 스위칭한다. 또한, 스위치(50)는 상기 (1) 및 (2)를 동시에 행하는 것이 가능한 멀티 접속형의 스위치 회로로 구성되어도 좋다.
또한, 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 신호 경로 상에 임피던스 정합 회로, 필터, 및 스위치 등이 더 배치되어 있어도 좋다.
고주파 모듈(1)의 상기 구성에 있어서 전력 증폭기(10), 정합 회로(31), 송신 필터(40T), 및 스위치(50)는 안테나 접속 단자(100)를 향해서 통신 밴드(A)의 송신 신호를 전송하는 송신 회로를 구성한다. 또한, 스위치(50), 수신 필터(40R), 정합 회로(32), 및 저잡음 증폭기(20)는 안테나(2)로부터 안테나 접속 단자(100)를 통해 통신 밴드(A)의 수신 신호를 전송하는 수신 회로를 구성한다.
상기 회로 구성에 의하면 고주파 모듈(1)은 통신 밴드(A)의 고주파 신호를 송신, 수신, 및 송수신 중 적어도 어느 것으로 실행하는 것이 가능하다.
또한, 고주파 모듈(1)은 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로 외 통신 밴드(A)와 상이한 통신 밴드의 송신 신호를 전송하는 송신 회로 및 통신 밴드(A)와 상이한 통신 밴드의 수신 신호를 전송하는 수신 회로를 갖고 있어도 좋다. 또한, 고주파 모듈(1)에서는 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로가 스위치(50)를 통해 안테나 접속 단자(100)에 접속되어 있지 않아도 좋다.
또한, 전력 증폭기(10) 및 저잡음 증폭기(20)는, 예를 들면 Si계의 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 또는 GaAs를 재료로 한 전계 효과형 트랜지스터(FET) 또는 헤테로 바이폴라 트랜지스터(HBT) 등으로 구성되어 있다.
또한, 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 PA 제어 회로(60) 중 적어도 하나는 반도체 IC(Integrated Circuit)에 형성되어 있어도 좋다. 또한, 반도체 IC는 전력 증폭기(10)를 포함하고 있어도 좋다. 반도체 IC는, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)로 구성되어 있다. 구체적으로는 SOI(Silicon On Insulator) 프로세스에 의해 형성되어 있다. 이것에 의해 반도체 IC를 저렴하게 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 반도체 IC는 GaAs, SiGe, 및 GaN 중 적어도 어느 것으로 구성되어 있어도 좋다. 이것에 의해 고품질인 증폭 성능 및 잡음 성능을 갖는 고주파 신호를 출력하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)에 있어서 송신 필터(40T) 및 수신 필터(40R)는 송신 신호와 수신 신호를 주파수 분할 복신(FDD: Frequency Division Duplex) 방식으로 전송하는 듀플렉서(40)를 구성하고 있지만 송신 신호와 수신 신호를 시분할 복신(TDD: Time Division Duplex) 방식으로 전송해도 좋다. 이 경우에는 송신 필터(40T) 및 수신 필터(40R)의 전단 및 후단 중 적어도 한쪽에 송신 및 수신을 스위칭하는 스위치가 배치된다.
또한, 본 발명에 의한 고주파 모듈은 상술한 고주파 모듈(1)의 회로 구성 중 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 PA 제어 회로(60) 중 적어도 하나를 포함하는 반도체 IC를 갖고 있으면 좋고, 그 외의 회로 부품은 필수는 아니다.
여기에서 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자를 소형의 프런트 엔드 회로로서 1개의 모듈 기판에 실장할 경우 모듈 기판 표면의 회로 부품 레이아웃 면적을 작게 하는 것이 필요해진다. 이 경우 저잡음 증폭기(20), PA 제어 회로(60), 및 스위치(50) 중 적어도 하나를 내장한 반도체 IC가 적용되는 것이 상정된다. 반도체 IC는 저배화가 가능하기 때문에 모듈 기판의 제 1 실장면 및 제 2 실장면 중 외부 기판과 대향하는 측의 제 1 실장면에 배치되는 것이 바람직하다.
그러나 상기 반도체 IC가 제 1 실장면에 배치되면 반도체 IC로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로로서 반도체 IC, 모듈 기판의 제 1 실장면에 평행인 평면배선 패턴, 및 외부 접속 단자를 경유한 신호 배선이 필요해진다. 그러나 이 경우 상기 신호 배선에는 제 1 실장면에 수직인 방향을 따른 저저항인 비아 배선과 함께 상기 평면 배선 패턴만을 경유하는 고저항인 배선 경로가 포함된다. 이 때문에 상기 배선 경로에 있어서 저항이 증대하기 때문에 외부 기판과 반도체 IC 사이를 전송하는 고주파 신호의 전송 손실이 증가한다. 또한, 상기 신호 배선이 반도체 IC를 제어하는 제어 신호를 전달할 경우에는 상기 평면 배선 패턴만을 경유하는 고저항인 배선 경로로부터 발생하는 제어 신호의 디지털 노이즈 또는 전원 노이즈에 의해 반도체 IC를 전송하는 고주파 신호의 S/N비 등의 신호 품질이 열화된다.
이것에 대해서 본 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)에서는 고주파 신호 또는 제어 신호가 모듈 기판의 상기 평면 배선 패턴을 경유하지 않고 외부 기판과 반도체 IC 사이를 전송할 수 있는 구성에 대해서 설명한다.
[2. 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 회로 소자 배치 구성]
도 2a는 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 2b는 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)의 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 2a의 IIB-IIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 2a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 ＋방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 2a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 －방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다.
실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 도 1에 나타내어진 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)은 도 1에 나타내어진 회로 구성에 추가하여 모듈 기판(91)과, 수지 부재(92 및 93)와, 외부 접속 단자(150)를 더 갖고 있다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 1 주면) 및 주면(91b)(제 2 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는, 예를 들면 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 저온 동시 소성 세라믹스(Low Temperature Co-fired Ceramics: LTCC) 기판, 고온 동시 소성 세라믹스(High Temperature Co-fired Ceramics: HTCC) 기판, 부품 내장 기판, 재배선층 (Redistribution Layer: RDL)을 갖는 기판 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
수지 부재(92)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 배치되어 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부, 및 모듈 기판(91)의 주면(91a)을 덮고 있으며, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 수지 부재(93)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되어 상기 송신 회로의 일부, 상기 수신 회로의 일부, 및 모듈 기판(91)의 주면(91b)을 덮고 있으며, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 구성하는 회로 소자의 기계 강도 및 내습성 등의 신뢰성을 확보하는 기능을 갖고 있다. 또한, 수지 부재(92 및 93)는 본 발명에 의한 고주파 모듈에 필수 구성 요소는 아니다.
외부 접속 단자(150)는 주면(91b)에 배치되어 있다. 고주파 모듈(1A)은 고주파 모듈(1A)의 z축 －방향측에 배치되는 외부 기판과 복수의 외부 접속 단자(150)를 경유해서 전기 신호의 교환을 행한다. 또한, 복수의 외부 접속 단자(150)의 몇 가지는 외부 기판의 그라운드 전위로 설정된다.
또한, 주면(91a 및 91b) 중 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에는 저배화가 용이한 저잡음 증폭기(20) 및 스위치(50)를 포함하는 반도체 IC(70)가 배치되어 있다. 이 때문에 고주파 모듈(1A) 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 저잡음 증폭기(20)의 외주에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다.
반도체 IC(70)는 서로 대향하는 주면(70a)(제 3 주면) 및 주면(70b)(제 4 주면)을 갖고 있다. 또한, 본 실시예에서는 반도체 IC(70)는 저잡음 증폭기(20) 및 스위치(50)를 포함하지만 이것에 한정되지 않는다. 본 발명에 의한 반도체 IC(70)는 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 제어 회로 중 적어도 하나를 포함하고 있으면 좋다. 또한, 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 제어 회로는 PA 제어 회로(60)이어도 좋고, 또는 저잡음 증폭기(20) 및 스위치(50) 중 적어도 하나를 제어하는 제어 회로이어도 좋다.
반도체 IC(70)는 주면(70a)이 주면(91b)과 대향하고, 주면(70a)이 주면(70b)보다 주면(91b)에 가까워지도록 주면(91b)에 배치되어 있다. 즉, 주면(70a)은 주면(91b)과 대면하고 있으며, 주면(70b)은 외부 기판과 대면한다.
반도체 IC(70)는 주면(70b)에 형성된 신호 전극(100A, 120A, 및 160A)을 더 갖고 있다. 신호 전극(100A)은 도 1에 나타내어진 안테나 접속 단자(100)에 대응한다. 또한, 신호 전극(120A)은 도 1에 나타내어진 수신 출력 단자(120)에 대응한다. 또한, 신호 전극(160A)은 도 1에 나타내어진 제어 신호 단자(160)에 대응한다. 또한, 신호 전극(100A, 120A, 및 160A) 중 적어도 하나가 주면(70b)에 형성되어 있으면 좋다.
상기 구성에 의하면 저배화가 용이한 반도체 IC(70)가 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에 배치되므로 고주파 모듈(1A)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(70)로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로는 반도체 IC(70), 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 평행인 평면 배선 패턴, 및 외부 접속 단자(150)를 경유한 신호 배선은 아니고, 반도체 IC(70)의 주면(70b)에 형성된 신호 전극(100A, 120A, 및 160A)만을 경유한 신호 경로가 된다. 따라서, 반도체 IC(70)를 입출력하는 고주파 신호는 저저항의 배선 경로만을 경유해서 외부 기판과 반도체 IC(70) 사이를 전송할 수 있으므로 고주파 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다. 또한, 상기 고주파 신호를 전송하는 배선을 반도체 IC(70)와 외부 접속 단자(150) 사이에 형성할 필요가 없으므로 주면(91b)의 면적 절약화를 도모할 수 있다. 즉, 반도체 IC(70)를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 반도체 IC(70)는 주면(70b)에 형성된 그라운드 전극(71G)을 더 갖고 있어도 좋다.
이것에 의하면 그라운드 전위로 설정되는 외부 접속 단자(150)의 수를 삭감할 수 있으므로 주면(91b)을 면적 절약화하는 것이 가능해진다. 또한, 도 2a의 (b)에 나타내는 바와 같이 그라운드 전극(71G)을 신호 전극(100A, 120A, 및 160A) 사이에 배치함으로써 스위치(50), 저잡음 증폭기(20), 및 PA 제어 회로(60) 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 주면(70b)에 형성된 신호 전극(120A)은 반도체 IC(70)의 내부에 형성된 비아 도체(24)와 접속되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 반도체 IC(70)를 입출력하는 고주파 신호는 저저항의 비아 도체(24)를 통해 신호 전극(120A)과 접속되므로 고주파 신호의 전송 손실을 보다 한층 저감할 수 있다.
본 실시예에서는 반도체 IC(70)는 저잡음 증폭기(20)를 포함하고, 저잡음 증폭기(20)의 출력 단자는 수신 출력 단자(120)에 접속되어 있으며, 신호 전극(120A)은 수신 출력 단자(120)이다.
이것에 의해 저잡음 증폭기(20)에서 증폭된 수신 신호를 외부 기판으로 저손실로 전송할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 반도체 IC(70)는 스위치(50)를 포함하고, 스위치(50)는 공통 단자 및 복수의 선택 단자를 갖고, 공통 단자가 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 신호 전극(100A)은 안테나 접속 단자(100)이다.
이것에 의해 안테나 접속 단자(100)로부터 출력되는 송신 신호를 외부 기판으로 저손실로 전송할 수 있고, 또한 외부 기판으로부터 안테나 접속 단자(100)로 입력되는 수신 신호를 저손실로 전송할 수 있다.
또한, 반도체 IC(70)에 있어서 저잡음 증폭기(20)는 주면(70a)에 형성된 전극(21) 및 모듈 기판(91)에 형성된 배선을 통해 정합 회로(32)와 접속되어 있다. 또한, 스위치(50)는 주면(70a)에 형성된 전극(51) 및 모듈 기판(91)에 형성된 배선을 통해 수신 필터(40R)와 접속되어 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 전력 증폭기(10), PA 제어 회로(60), 송신 필터(40T), 수신 필터(40R), 정합 회로(31 및 32)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)(제 1 주면)에 표면 실장되어 있다. 한편, 저잡음 증폭기(20) 및 스위치(50)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)(제 2 주면)에 표면 실장되어 있다.
여기에서 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 저잡음 증폭기(20)와 정합 회로(32)는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 스위치(50)와 수신 필터(40R)는 적어도 일부 중복되어 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면 저잡음 증폭기(20)와 정합 회로(32)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있고, 또한 스위치(50)와 수신 필터(40R)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있으므로 고주파 모듈(1A)을 전송하는 수신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에서는 전력 증폭기(10)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있다.
전력 증폭기(10)는 고주파 모듈(1A)이 갖는 회로 부품 중에서 발열량이 큰 부품이다. 고주파 모듈(1A)의 방열성을 향상시키기 위해서는 전력 증폭기(10)의 발열을 작은 열 저항을 갖는 방열 경로에 의해 외부 기판으로 방열하는 것이 중요하다. 만약에 전력 증폭기(10)를 주면(91b)에 실장했을 경우 전력 증폭기(10)에 접속되는 전극 배선은 주면(91b) 상에 배치된다. 이 때문에 방열 경로로서는 주면(91b) 상의(xy 평면 방향을 따르는) 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 포함하는 것이 된다. 상기 평면 배선 패턴은 금속 박막으로 형성되기 때문에 열 저항이 크다. 이 때문에 전력 증폭기(10)를 주면(91b) 상에 배치했을 경우에는 방열성이 저하되어 버린다.
이것에 대해서 전력 증폭기(10)를 주면(91a)에 실장했을 경우 도 2b에 나타내는 바와 같이 주면(91a)과 주면(91b) 사이를 관통하는 관통 비아 도체(91v)를 통해 전력 증폭기(10)와 외부 접속 단자(150)를 접속할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열 저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 고주파 모듈(1A)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 송신 입력 단자(110)는 도 2b에 나타내는 바와 같이 주면(91b)의 외측 가장자리 영역에 배치되어도 좋다.
또한, 방열성의 관점으로부터 전력 증폭기(10)가 배치된 주면(91a)의 영역과 대향하는 주면(91b)의 영역에는 관통 비아 도체(91v) 또는 방열 부재가 배치되는 것이 바람직하기 때문에 상기 영역에는 회로 소자가 배치되어 있지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 전력 증폭기(10)는 주면(91a)에 배치되고, 저잡음 증폭기(20)는 주면(91b)에 배치되어 있다. 이것에 의하면 전력 증폭기(10)와 저잡음 증폭기(20)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로 송수신 간의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 2b에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1A)은 수지 부재(92)의 표면 및 측면, 및 수지 부재(93)의 측면을 덮고, 또한 그라운드 전위로 설정된 실드 전극층(80G)을 더 구비해도 좋다.
이것에 의해 고주파 모듈(1A)의 외부 회로와의 전자계 차폐 기능이 향상된다.
또한, 외부 접속 단자(150)는 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이 수지 부재(93)를 z축 방향으로 관통하는 기둥형상 전극이어도 좋고, 또한 도 2c에 나타내는 바와 같이 주면(91b) 상에 형성된 범프 전극(155)이어도 좋다. 도 2c에 나타내는 바와 같이 외부 접속 단자(150)가 범프 전극(155)일 경우에는 수지 부재(93)는 주면(91b) 상에는 배치되지 않는다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)에 있어서 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 좋다.
[3. 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)의 회로 소자 배치 구성]
도 3a는 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)의 평면 구성 개략도이다. 또한, 도 3b는 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)의 단면 구성 개략도이며, 구체적으로는 도 3a의 IIIB-IIIB선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 3a의 (a)에는 모듈 기판(91)의 서로 대향하는 주면(91a 및 91b) 중 주면(91a)을 z축 ＋방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치도가 나타내어져 있다. 한편, 도 3a의 (b)에는 주면(91b)을 z축 －방향측으로부터 보았을 경우의 회로 소자의 배치를 투시한 도면이 나타내어져 있다.
실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)은 도 1에 나타내어진 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시예에 의한 고주파 모듈(1C)은 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 비교해서 PA 제어 회로(60)의 배치 구성 및 반도체 IC(70C)의 전극 구성이 상이하다. 이하, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1C)에 대해서 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 동일한 점은 설명을 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
모듈 기판(91)은 서로 대향하는 주면(91a)(제 1 주면) 및 주면(91b)(제 2 주면)을 갖고, 상기 송신 회로 및 상기 수신 회로를 실장하는 기판이다. 모듈 기판(91)으로서는, 예를 들면 복수의 유전체층의 적층 구조를 갖는 LTCC 기판, HTCC 기판, 부품 내장 기판, RDL을 갖는 기판 또는 프린트 기판 등이 사용된다.
또한, 주면(91a 및 91b) 중 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에는 저배화가 용이한 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 PA 제어 회로(60)를 포함하는 반도체 IC(70C)가 배치되어 있다. 이 때문에 고주파 모듈(1C) 전체를 저배화하는 것이 가능해진다. 또한, 수신 회로의 수신 감도에 크게 영향을 주는 저잡음 증폭기(20)의 외주에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로 수신 회로의 수신 감도의 열화를 억제할 수 있다. 또한, PA 제어 회로(60)의 외주에 그라운드 전극으로서 적용되는 외부 접속 단자(150)가 복수 배치되므로 주면(91a)에 배치된 회로 부품 및 고주파 모듈(1C)의 주위의 외부 회로로의 디지털 노이즈 및 전원 노이즈의 유출을 억제할 수 있다.
반도체 IC(70C)는 서로 대향하는 주면(70a)(제 3 주면) 및 주면(70b)(제 4 주면)을 갖고 있다. 본 실시예에서는 반도체 IC(70C)는 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 PA 제어 회로(60)를 포함한다. 또한, 반도체 IC(70C)는 이것에 한정되지 않고, 적어도 PA 제어 회로(60)를 포함하고 있으면 좋다. 또한, PA 제어 회로(60)는 전력 증폭기(10)를 제어하는 제어 회로가 아니어도 좋고, 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 제어 회로이어도 좋다.
반도체 IC(70C)는 주면(70a)이 주면(91b)과 대향하고, 주면(70a)이 주면(70b)보다 주면(91b)에 가까워지도록 주면(91b)에 배치되어 있다. 즉, 주면(70a)은 주면(91b)과 대면하고 있으며, 주면(70b)은 외부 기판과 대면한다.
반도체 IC(70C)는 주면(70b)에 형성된 신호 전극(100C, 120C, 및 160C)을 더 갖고 있다. 신호 전극(100C)은 도 1에 나타내어진 안테나 접속 단자(100)에 대응한다. 또한, 신호 전극(120C)은 도 1에 나타내어진 수신 출력 단자(120)에 대응한다. 또한, 신호 전극(160C)은 도 1에 나타내어진 제어 신호 단자(160)에 대응한다. PA 제어 회로(60)는 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 예를 들면 외부 기판에 형성된 RFIC(3)로부터 출력된 제 1 제어 신호를 신호 전극(160C) 및 비아 도체(64)를 통해 입력 단자로부터 입력한다. 그리고 PA 제어 회로(60)는 제 1 제어 신호에 의거하여 디지털 제어 신호 및 직류 전압 신호(VDC) 등의 제 2 제어 신호를 출력 단자로부터 전력 증폭기(10)에 출력한다. 즉, 제어 신호 단자(160)는 PA 제어 회로(60)의 입력 단자에 대응한다.
또한, 본 실시예에서는 신호 전극(100C, 120C, 및 160C) 중 적어도 신호 전극(160C)이 주면(70b)에 형성되어 있으면 좋다.
상기 구성에 의하면 저배화가 용이한 반도체 IC(70C)가 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에 배치되므로 고주파 모듈(1C)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(70C)로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로로서 반도체 IC(70C), 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 평행인 평면 배선 패턴, 및 외부 접속 단자(150)를 경유한 신호 배선은 아니고, 반도체 IC(70C)의 주면(70b)에 형성된 신호 전극(100C, 120C, 및 160C)만을 경유한 신호 경로가 된다. 따라서, 반도체 IC(70C)를 입출력하는 고주파 신호는 저저항의 배선 경로만을 경유해서 외부 기판과 반도체 IC(70C) 사이를 전송할 수 있으므로 고주파 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다. 또한, 상기 고주파 신호를 전송하는 배선을 반도체 IC(70C)와 외부 접속 단자(150) 사이에 형성할 필요가 없으므로 주면(91b)의 면적 절약화를 도모할 수 있다. 즉, 반도체 IC(70C)를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 고주파 모듈(1C)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 반도체 IC(70C)는 주면(70b)에 형성된 그라운드 전극(71G)을 더 갖고 있다.
이것에 의하면 그라운드 전위로 설정되는 외부 접속 단자(150)의 수를 삭감할 수 있으므로 주면(91b)을 면적 절약화하는 것이 가능해진다. 또한, 도 3a의 (b)에 나타내는 바와 같이 그라운드 전극(71G)을 신호 전극(100C, 120C, 및 160C) 사이에 배치함으로써 스위치(50), 저잡음 증폭기(20), 및 PA 제어 회로(60) 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 주면(70b)에 형성된 신호 전극(120C)은 반도체 IC(70C)의 측면에 형성된 측면 전극(22)과 접속되어 있다. 측면 전극(22)은 주면(70a)에 형성된 신호 전극과 접속되어 있다. 즉, 신호 전극(120C)은 측면 전극(22)을 통해 주면(70a)에 형성된 신호 전극과 접속되어 있다.
이것에 의하면 반도체 IC(70C)로부터 출력되는 고주파 신호는 주면(70a)에 형성된 신호 전극으로부터 반도체 IC(70C)의 내부를 경유하지 않고, 반도체 IC(70C)의 측면 및 신호 전극(120C)을 경유해서 외부 기판으로 출력되므로 반도체 IC(70C)를 소형화할 수 있다.
또한, 신호 전극(120C) 뿐만 아니라 신호 전극(100C 및 160C)도 측면 전극을 통해 주면(70a)에 형성된 신호 전극과 접속되어 있어도 좋다.
또한, 반도체 IC(70C)에 있어서 주면(70a)에 형성된 전극(21) 및 모듈 기판(91)에 형성된 배선을 통해 저잡음 증폭기(20)와 정합 회로(32)가 접속되어 있다. 또한, 주면(70a)에 형성된 전극(61) 및 모듈 기판(91)에 형성된 배선을 통해 PA 제어 회로(60)와 전력 증폭기(10)가 접속되어 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1C)에서는 전력 증폭기(10), 송신 필터(40T), 수신 필터(40R), 정합 회로(31 및 32)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)(제 1 주면)에 표면 실장되어 있다. 한편, 저잡음 증폭기(20), 스위치(50), 및 PA 제어 회로(60)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)(제 2 주면)에 표면 실장되어 있다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1C)에서는 전력 증폭기(10)는 주면(91a)(제 1 주면)에 실장되어 있다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열 저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 고주파 모듈(1C)을 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 방열성의 관점으로부터 전력 증폭기(10)가 배치된 주면(91a)의 영역과 대향하는 주면(91b)의 영역에는 방열 부재가 배치되는 것이 바람직하기 때문에 상기 영역에는 회로 소자가 배치되어 있지 않는 것이 바람직하다.
또한, 도 3a에 나타내는 바와 같이 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 PA 제어 회로(60)와 정합 회로(31)는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 전력 증폭기(10)와 정합 회로(31)는 이웃하고 있는 것이 바람직하다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10)와 정합 회로(31)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있으므로 고주파 모듈(1C)을 전송하는 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(10)의 방열 영역을 확보하면서 전력 증폭기(10)와 PA 제어 회로(60)를 접속하는 제어 배선을 짧게 할 수 있으므로 상기 제어 배선으로부터의 디지털 노이즈 및 전원 노이즈의 유출을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 전력 증폭기(10)는 주면(91a)에 배치되고, 저잡음 증폭기(20)는 주면(91b)에 배치되어 있다. 이것에 의하면 전력 증폭기(10)와 저잡음 증폭기(20)가 모듈 기판(91)을 사이에 두고 배치되어 있으므로 송수신 간의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1C)에 있어서 외부 접속 단자(150)는 주면(91a)에 배치되어 있어도 좋다.
[4. 실시예 3에 의한 고주파 모듈(1D)의 회로 소자 배치 구성]
도 4a는 실시예 3에 의한 고주파 모듈(1D)의 회로 구성의 일부를 나타내는 회로도이다. 또한, 도 4b는 실시예 3에 의한 고주파 모듈(1D)의 단면 구성 개략도이다. 구체적으로는 도 4a에는 고주파 모듈(1D)의 수신 경로만의 회로 구성이 나타내어져 있다. 또한, 도 4b에는 고주파 모듈(1D)의 수신 경로에 배치된 회로 부품의 단면 구성이 나타내어져 있다.
실시예 3에 의한 고주파 모듈(1D)은 도 1에 나타내어진 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)을 구성하는 각 회로 소자의 배치 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
본 실시예에 의한 고주파 모듈(1D)은 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)과 비교해서 필터(90)가 배치되어 있는 점이 상이하며, 또한 실시예에 의한 고주파 모듈(1A)과 비교해서 수신 경로에 배치된 회로 부품의 배치 구성이 상이하다. 이하, 본 실시예에 의한 고주파 모듈(1D)에 대해서 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 동일한 점은 설명을 생략하고, 상이한 점을 중심으로 설명한다.
고주파 모듈(1D)은 안테나 접속 단자(100)(도 4a에 도시하지 않음)와, 송신 입력 단자(110)(도 4a에 도시하지 않음)와, 수신 출력 단자(120)와, 전력 증폭기(10)(도 4a에 도시하지 않음)와, 제어 신호 단자(160)(도 4a에 도시하지 않음)와, PA 제어 회로(60)(도 4a에 도시하지 않음)와, 저잡음 증폭기(20)와, 송신 필터(40T)(도 4a에 도시하지 않음)와, 수신 필터(40R)와, 필터(90)와, 정합 회로(31(도 4a에 도시하지 않음) 및 32)와, 스위치(50)(도 4a에 도시하지 않음)를 구비한다.
도 4a에 나타내는 바와 같이 고주파 모듈(1D)은 저잡음 증폭기(20)와 수신 출력 단자(120) 사이에 필터(90)가 접속되어 있다.
필터(90)는, 예를 들면 통신 밴드(A)의 수신 대역을 통과 대역으로 하는 로우 패스 필터이며, 인덕터(94)와 커패시터(95 및 96)를 갖고 있다. 인덕터(94)는 입력 단자(901)와 출력 단자(902)를 연결하는 경로에 직렬 배치되고, 커패시터(95)는 입력 단자(901) 및 인덕터(94)를 연결하는 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치되고, 커패시터(96)는 출력 단자(902) 및 인덕터(94)를 연결하는 경로 상의 노드와 그라운드 사이에 배치되어 있다.
상기 회로 구성을 갖는 고주파 모듈(1D)에 있어서 도 4b에 나타내는 바와 같이 저잡음 증폭기(20)를 포함하는 반도체 IC(70D)는 모듈 기판(91)의 주면(91b)에 배치되어 있다. 또한, 정합 회로(32), 커패시터(95, 96), 및 인덕터(도 4b에 도시하지 않음)는 모듈 기판(91)의 주면(91a)에 배치되어 있다. 정합 회로(32)는 모듈 기판(91)에 형성된 전극 및 배선을 통해 저잡음 증폭기(20)의 입력 단자에 접속되어 있다. 저잡음 증폭기(20)의 출력 단자는 모듈 기판(91)에 형성된 전극 및 배선을 통해 커패시터(95)에 접속되어 있다. 커패시터(95)는, 또한 인덕터(94) 및 커패시터(96)와 접속되어 있다(도 4b에 도시하지 않음). 커패시터(96)는, 또한 모듈 기판(91)에 형성된 전극, 배선, 및 반도체 IC(70D)의 내부에 형성된 관통 비아 도체 (23)를 통해 반도체 IC(70D)의 주면(70b)에 형성된 신호 전극(120D)과 접속되어 있다. 즉, 관통 비아 도체(23)는 반도체 IC(70D)의 내부에서 처리되는 신호를 전송하는 것은 아니고, 고주파 모듈(1D)이 구비하는 반도체 IC(70D) 이외의 회로 부품과 외부 기판 사이를 전송하는 신호를 통과시키는 바이패스 경로를 구성하고 있다. 신호 전극(120D)은 도 4a에 나타내어진 수신 출력 단자(120)에 대응한다.
상기 구성에 의하면 저배화가 용이한 반도체 IC(70D)가 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에 배치되므로 고주파 모듈(1D)을 소형화할 수 있다. 또한, 고주파 모듈(1D)로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로로서 반도체 IC(70D)의 내부에 형성된 관통 비아 도체(23)가 사용된다. 즉, 고주파 모듈(1D)과 외부 기판 사이를 전송하는 고주파 신호는 주면(91b)에 배치된 외부 접속 단자(150)를 경유하지 않고도 관통 비아 도체(23)를 경유할 수 있다. 따라서, 상기 고주파 신호를 전송하기 위한 외부 접속 단자(150)가 불필요해지므로 주면(91b)의 면적 절약화를 도모할 수 있다. 즉, 소형의 고주파 모듈(1D)을 제공하는 것이 가능해진다.
[5. 효과 등]
이상, 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)은 서로 대향하는 주면(91a 및 91b)을 갖는 모듈 기판(91)과, 서로 대향하는 주면(70a 및 70b)을 갖는 반도체 IC(70)와, 주면(91b)에 배치된 외부 접속 단자(150)를 구비하고, 주면(70a)은 주면(91b)과 대향하여 주면(70b)보다 주면(91b)에 가까이 배치되어 있으며, 반도체 IC(70)는 고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 PA 제어 회로(60), 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기(20), 및 스위치(50) 중 적어도 하나와, 주면(70b)에 형성되고, 고주파 신호 및 제어 신호 중 적어도 하나를 반도체 IC(70)에 입출력시키는 신호 전극(100A, 120A, 및 160A)을 갖는다.
상기 구성에 의하면 저배화가 용이한 반도체 IC(70)가 외부 기판과 대향하는 주면(91b)에 배치되므로 고주파 모듈(1)을 소형화할 수 있다. 또한, 반도체 IC(70)로부터 외부 기판으로의 신호 전송 경로로서 반도체 IC(70), 주면(91b)에 평행인 평면 배선 패턴, 및 외부 접속 단자(150)를 경유한 신호 배선은 아니고, 주면(70b)에 형성된 신호 전극(100A, 120A 및 160A)만을 경유한 신호 경로가 된다. 따라서, 반도체 IC(70)를 입출력하는 고주파 신호는 저저항의 배선 경로만을 경유해서 외부 기판과 반도체 IC(70) 사이를 전송할 수 있으므로 고주파 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다. 또한, 상기 고주파 신호를 전송하는 배선을 반도체 IC(70)와 외부 접속 단자(150) 사이에 형성할 필요가 없으므로 주면(91b)의 면적 절약화를 도모할 수 있다. 즉, 반도체 IC(70)를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 고주파 모듈(1)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 반도체 IC(70)는 주면(70b)에 형성된 그라운드 전극(71G)을 더 가져도 좋다.
이것에 의하면 그라운드 전위로 설정되는 외부 접속 단자(150)의 수를 삭감할 수 있으므로 주면(91b)을 면적 절약화하는 것이 가능해진다. 또한, 그라운드 전극(71G)을 신호 전극(100A, 120A, 및 160A) 사이에 배치함으로써 스위치(50), 저잡음 증폭기(20), 및 PA 제어 회로(60) 사이의 아이솔레이션을 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)과 같이 신호 전극(120A)은 반도체 IC(70)의 내부에 형성된 비아 도체(24)와 접속되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 고주파 모듈(1A)을 전송하는 고주파 신호의 전송 손실을 보다 한층 저감할 수 있다.
또한, 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)과 같이 신호 전극(120C)은 반도체 IC(70C)의 측면에 형성된 측면 전극(22)과 접속되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 반도체 IC(70C)로부터 출력되는 고주파 신호는 주면(70a)에 형성된 신호 전극(120C)으로부터 반도체 IC(70C)의 내부를 경유하지 않고, 반도체 IC(70C)의 측면 및 신호 전극(120C)을 경유해서 외부 기판으로 출력되므로 반도체 IC(70C)를 소형화할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 반도체 IC(70)는 저잡음 증폭기(20)를 포함하고, 저잡음 증폭기(20)의 출력 단자는 수신 출력 단자(120)에 접속되고, 신호 전극(120A)은 수신 출력 단자(120)이어도 좋다.
이것에 의해 저잡음 증폭기(20)에서 증폭된 수신 신호를 외부 기판으로 저손실로 전송할 수 있다.
또한, 고주파 모듈(1)에 있어서 반도체 IC(70)는 스위치(50)를 포함하고, 스위치(50)는 공통 단자 및 복수의 선택 단자를 갖고, 공통 단자가 안테나 접속 단자(100)에 접속되고, 공통 단자와 복수의 선택 단자의 접속을 스위칭하고, 신호 전극(100A)은 안테나 접속 단자(100)이어도 좋다.
이것에 의해 안테나 접속 단자(100)로부터 출력되는 송신 신호를 외부 기판으로 저손실로 전송할 수 있고, 또한 외부 기판으로부터 안테나 접속 단자(100)로 입력되는 수신 신호를 저손실로 전송할 수 있다.
또한, 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)에 있어서 반도체 IC(70C)는 PA 제어 회로(60)를 포함하고, PA 제어 회로(60)는 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 입력 단자로부터 입력된 제 1 제어 신호에 의거하여 출력 단자로부터 전력 증폭기(10)를 향해서 제 2 제어 신호를 출력하고, 신호 전극(160C)은 PA 제어 회로(60)의 입력 단자이어도 좋다.
이것에 의하면 제 1 제어 신호를 전송하는 제어 배선을 짧게 할 수 있으므로 상기 제어 배선으로부터의 디지털 노이즈 및 전원 노이즈의 유출을 억제할 수 있다.
또한, 실시형태에 의한 고주파 모듈(1)은 주면(91a)에 배치되고, 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기(10)를 더 구비하고, PA 제어 회로(60)는 출력 단자로부터 전력 증폭기(10)를 향해서 제 2 제어 신호를 출력해도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10)의 방열 경로로서 모듈 기판(91) 내의 배선 중 열 저항이 큰 xy 평면 방향을 따르는 평면 배선 패턴만을 경유한 방열 경로를 배제할 수 있다. 따라서, 전력 증폭기(10)로부터의 외부 기판으로의 방열성이 향상된 고주파 모듈(1)을 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 실시예 2에 의한 고주파 모듈(1C)은 전력 증폭기(10)의 출력 단자에 접속되고, 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나로 이루어지는 정합 회로(31)를 더 구비하고, PA 제어 회로(60)는 주면(91b)에 배치되고, 정합 회로(31)는 주면(91a)에 배치되어 있으며, 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 PA 제어 회로(60)와 정합 회로(31)는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 전력 증폭기(10)와 정합 회로(31)는 이웃하고 있어도 좋다.
이것에 의하면 전력 증폭기(10)와 정합 회로(31)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있으므로 고주파 모듈(1C)을 전송하는 송신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다. 또한, 전력 증폭기(10)의 방열 영역을 확보하면서 전력 증폭기(10)와 PA 제어 회로(60)를 접속하는 제어 배선을 짧게 할 수 있으므로 상기 제어 배선으로부터의 디지털 노이즈 및 전원 노이즈의 유출을 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1에 의한 고주파 모듈(1A)은 저잡음 증폭기(20)의 입력 단자에 접속되고, 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나로 이루어지는 정합 회로(32)와, 스위치(50)와 정합 회로(32) 사이에 접속되어 수신 신호를 통과시키는 수신 필터(40R)를 더 구비하고, 스위치(50)는 안테나 접속 단자(100)와 수신 필터(40R) 사이에 접속되어 있으며, 저잡음 증폭기(20) 및 스위치(50)는 주면(91b)에 배치되고, 정합 회로(32) 및 수신 필터(40R)는 주면(91a)에 배치되어 있으며, 모듈 기판(91)을 평면으로부터 보았을 경우에 저잡음 증폭기(20)와 정합 회로(32)는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 스위치(50)와 수신 필터(40R)는 적어도 일부 중복되어 있어도 좋다.
이것에 의하면 저잡음 증폭기(20)와 정합 회로(32)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있고, 또한 스위치(50)와 수신 필터(40R)를 접속하는 배선을 짧게 할 수 있으므로 고주파 모듈(1A)을 전송하는 수신 신호의 전송 손실을 저감할 수 있다.
또한, 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(1)을 구비한다.
이것에 의해 반도체 IC를 입출력하는 고주파 신호의 신호 품질이 향상된 소형의 통신 장치(5)를 제공하는 것이 가능해진다.
(그 외의 실시형태 등)
이상, 본 발명의 실시형태에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 대해서 실시형태, 실시예, 및 변형예를 들어서 설명했지만 본 발명에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치는 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 있어서의 임의의 구성 요소를 조합해서 실현되는 다른 실시형태나, 상기 실시형태, 실시예, 및 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.
예를 들면, 상기 실시형태, 실시예, 및 변형예에 의한 고주파 모듈 및 통신 장치에 있어서 도면에 개시된 각 회로 소자 및 신호 경로를 접속하는 경로 사이에 다른 회로 소자 및 배선 등이 삽입되어 있어도 좋다.
(산업상 이용가능성)
본 발명은 멀티밴드 대응의 프런트 엔드부에 배치되는 고주파 모듈로서 휴대전화 등의 통신 기기에 널리 이용할 수 있다.

Claims (11)

  1. 서로 대향하는 제 1 주면 및 제 2 주면을 갖는 모듈 기판과,
    서로 대향하는 제 3 주면 및 제 4 주면을 갖는 반도체 IC와,
    상기 제 2 주면에 배치된 외부 접속 단자를 구비하고,
    상기 제 3 주면은 상기 제 2 주면과 대향하고, 상기 제 4 주면보다 상기 제 2 주면에 가까이 배치되어 있으며,
    상기 반도체 IC는,
    고주파 부품을 제어 신호로 제어하는 제어 회로, 수신 신호를 증폭하는 저잡음 증폭기, 및 스위치 중 적어도 하나와,
    상기 제 4 주면에 형성되고, 고주파 신호 및 상기 제어 신호 중 적어도 하나를 상기 반도체 IC에 입력 또는 상기 반도체 IC로부터 출력하는 신호 전극을 갖는 고주파 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 IC는,
    상기 제 4 주면에 형성된 그라운드 전극을 더 갖는 고주파 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 전극은,
    상기 반도체 IC의 내부에 형성된 비아 도체와 접속되어 있는 고주파 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 전극은,
    상기 반도체 IC의 측면에 형성된 측면 전극과 접속되어 있는 고주파 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체 IC는 상기 저잡음 증폭기를 포함하고,
    상기 저잡음 증폭기의 출력 단자는 상기 고주파 모듈의 수신 출력 단자에 접속되고,
    상기 신호 전극은 상기 수신 출력 단자인 고주파 모듈.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체 IC는 상기 스위치를 포함하고,
    상기 스위치는 공통 단자 및 복수의 선택 단자를 갖고, 상기 공통 단자가 안테나 접속 단자에 접속되고, 상기 공통 단자와 상기 복수의 선택 단자의 접속을 스위칭하고,
    상기 신호 전극은 상기 안테나 접속 단자인 고주파 모듈.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반도체 IC는 상기 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는 입력 단자 및 출력 단자를 갖고, 상기 입력 단자로부터 입력된 제 1 제어 신호에 의거하여 상기 출력 단자로부터 상기 고주파 부품을 향해서 제 2 제어 신호를 출력하고,
    상기 신호 전극은 상기 제어 회로의 상기 입력 단자인 고주파 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 주면에 배치되고, 송신 신호를 증폭하는 전력 증폭기를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 출력 단자로부터 상기 전력 증폭기를 향해서 상기 제 2 제어 신호를 출력하는 고주파 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전력 증폭기의 출력 단자에 접속되고, 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나로 이루어지는 제 1 임피던스 정합 회로를 더 구비하고,
    상기 제어 회로는 상기 제 2 주면에 배치되고,
    상기 제 1 임피던스 정합 회로는 상기 제 1 주면에 배치되어 있으며,
    상기 모듈 기판을 평면으로부터 보았을 경우에 상기 제어 회로와 상기 제 1 임피던스 정합 회로는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 상기 전력 증폭기와 상기 제 1 임피던스 정합 회로는 이웃하고 있는 고주파 모듈.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저잡음 증폭기의 입력 단자에 접속되고, 인덕터 및 커패시터 중 적어도 하나로 이루어지는 제 2 임피던스 정합 회로와,
    상기 스위치와 상기 제 2 임피던스 정합 회로 사이에 접속되어 상기 수신 신호를 통과시키는 필터를 더 구비하고,
    상기 스위치는 안테나 접속 단자와 상기 필터 사이에 접속되어 있으며,
    상기 저잡음 증폭기 및 상기 스위치는 상기 제 2 주면에 배치되고,
    상기 제 2 임피던스 정합 회로 및 상기 필터는 상기 제 1 주면에 배치되어 있으며,
    상기 모듈 기판을 평면으로부터 봤을 경우에 상기 저잡음 증폭기와 상기 제 2 임피던스 정합 회로는 적어도 일부 중복되어 있으며, 또한 상기 스위치와 상기 필터는 적어도 일부 중복되어 있는 고주파 모듈.
  11. 안테나와,
    상기 안테나에서 송수신되는 고주파 신호를 처리하는 RF 신호 처리 회로와,
    상기 안테나와 상기 RF 신호 처리 회로 사이에서 상기 고주파 신호를 전송하는 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고주파 모듈을 구비하는 통신 장치.
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