WO2022113545A1 - 高周波モジュール - Google Patents

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WO2022113545A1
WO2022113545A1 PCT/JP2021/037686 JP2021037686W WO2022113545A1 WO 2022113545 A1 WO2022113545 A1 WO 2022113545A1 JP 2021037686 W JP2021037686 W JP 2021037686W WO 2022113545 A1 WO2022113545 A1 WO 2022113545A1
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frequency module
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佑二 竹松
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株式会社村田製作所
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    • H03F2200/451—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being a radio frequency amplifier

Definitions

  • the present invention relates to a high frequency module.
  • a variable matching circuit having at least one matching element is used in order to adjust the output impedance of the power amplifier.
  • the matching element and the power amplifier are integrated into one component in order to reduce the size of the high-frequency module, the electrical characteristics (for example, Q value) of the matching element deteriorate and the electricity of the high-frequency module becomes electric. Characteristics (eg, noise figure (NF), etc.) may deteriorate. Further, the heat dissipation of the power amplifier may deteriorate.
  • the present invention provides a high-frequency module capable of miniaturization while suppressing deterioration of the electrical characteristics of the matching element and deterioration of the heat dissipation of the power amplifier circuit.
  • the high frequency module has a first base material in which at least a part is composed of a first semiconductor material and an electric circuit is formed, and at least a part thereof has a lower thermal conductivity than the first semiconductor material.
  • a second base material composed of a second semiconductor material and having a power amplification circuit formed therein, and a first matching element arranged outside the first base material and the second base material and connected to the power amplification circuit are formed.
  • a first matching component and a module substrate having a main surface on which a first base material, a second base material, and a first matching component are arranged are provided, and the first matching element includes at least one of an inductor and a capacitor.
  • the first substrate is bonded to the main surface via the first electrode
  • the second substrate is arranged between the module substrate and the first substrate in a cross-sectional view, and is attached to the main surface via the second electrode.
  • the high frequency module is composed of a first substrate in which at least a part is made of silicon or gallium nitride and an electric circuit is formed, and at least a part is made of gallium arsenic or silicon germanium, and power amplification is performed.
  • a second base material on which a circuit is formed, a first matching component arranged outside the first base material and the second base material, and at least one of an inductor and a capacitor connected to a power amplifier circuit are formed, and a first matching component.
  • a module substrate having a main surface on which a first substrate, a second substrate and a first matching component are arranged is provided, and the first substrate is joined to the main surface via a first electrode to form a second substrate. Is placed between the module substrate and the first substrate in cross-sectional view and bonded to the main surface via the second electrode, and at least a part of the first substrate is at least one of the second substrate in plan view. It overlaps with the part.
  • the high frequency module it is possible to reduce the size while suppressing the deterioration of the electrical characteristics of the matching element and the deterioration of the heat dissipation of the power amplifier circuit.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module and a communication device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the high frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the high frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the high frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the high frequency module and the communication device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the high frequency module according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module and a communication device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the high frequency module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the high frequency module according to the first modification.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the high frequency module according to the modified example 2.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the high frequency module according to the modified example 3.
  • each figure is a schematic diagram in which emphasis, omission, or ratio is adjusted as appropriate to show the present invention, and is not necessarily exactly illustrated. What is the actual shape, positional relationship, and ratio? May be different. In each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numeral, and duplicate description may be omitted or simplified.
  • the x-axis and the y-axis are axes orthogonal to each other on a plane parallel to the main surface of the module substrate.
  • the x-axis is parallel to the first side of the module substrate and the y-axis is parallel to the second side orthogonal to the first side of the module substrate.
  • the z-axis is an axis perpendicular to the main surface of the module substrate, the positive direction thereof indicates an upward direction, and the negative direction thereof indicates a downward direction.
  • connection includes not only the case of being directly connected by a connection terminal and / or a wiring conductor, but also the case of being electrically connected via another circuit element. Further, “connected between A and B” means that both A and B are connected between A and B.
  • planar view means that an object is projected orthographically projected onto the xy plane from the positive side of the z-axis.
  • a overlaps with B in a plan view means that the region of A orthographically projected on the xy plane overlaps with the region of B orthographically projected on the xy plane.
  • a is placed between B and C in a plan view means any point in the region of B projected on the xy plane and any point in the region of C projected on the xy plane. It means that at least one of the plurality of connecting line segments passes through the region of A projected on the xy plane.
  • Cross-section view means to cut and view in a cross-section perpendicular to the xy plane.
  • A is arranged between B and C in a cross-sectional view
  • A means a plurality of lines connecting an arbitrary point in the region of B and an arbitrary point in the region of C in a cross section perpendicular to the xy plane. It means that at least one of the minutes passes through the region of A.
  • terms that indicate relationships between elements such as “parallel” and “vertical”, terms that indicate the shape of elements such as “rectangle”, and numerical ranges do not mean only strict meanings. It means that a substantially equivalent range, for example, an error of about several percent is included.
  • the component is arranged on the substrate means that the component is arranged on the substrate in a state of being in contact with the substrate and is arranged above the substrate without contacting the substrate (for example,).
  • the component is laminated on another component arranged on the substrate), and a part or all of the component is embedded and arranged in the substrate.
  • the component is arranged on the main surface of the board means that the component is arranged on the main surface in a state of being in contact with the main surface of the board, and the component is mainly arranged without contacting the main surface. This includes arranging above the surface and embedding a part of the component in the substrate from the main surface side.
  • a is placed outside B means that A is not contained inside B. Therefore, "A is placed outside B” includes contacting A with the surface of B.
  • the object A is composed of the material B
  • the principal component means a component having the largest weight ratio among a plurality of components contained in an object.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module 1 and a communication device 5 according to the first embodiment.
  • the communication device 5 includes a high frequency module 1, an antenna 2, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 3, and a BBIC (Baseband Integrated Circuit) 4.
  • a high frequency module 1 As shown in FIG. 1, the communication device 5 according to the present embodiment includes a high frequency module 1, an antenna 2, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 3, and a BBIC (Baseband Integrated Circuit) 4.
  • RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
  • BBIC Baseband Integrated Circuit
  • the high frequency module 1 transmits a high frequency signal between the antenna 2 and the RFIC 3.
  • the internal configuration of the high frequency module 1 will be described later.
  • the antenna 2 is connected to the antenna connection terminal 100 of the high frequency module 1, receives a high frequency signal from the outside, and outputs the high frequency signal to the high frequency module 1.
  • RFIC3 is an example of a signal processing circuit that processes high frequency signals. Specifically, the RFIC 3 processes the high frequency reception signal input via the reception path of the high frequency module 1 by down-conversion or the like, and outputs the reception signal generated by the signal processing to the BBIC 4. Further, the RFIC 3 has a control unit that controls a switch circuit, an amplifier circuit, and the like included in the high frequency module 1. A part or all of the function of the RFIC3 as a control unit may be configured outside the RFIC3, or may be configured in, for example, the BBIC4 or the high frequency module 1.
  • the BBIC 4 is a baseband signal processing circuit that processes signals using an intermediate frequency band having a lower frequency than the high frequency signal transmitted by the high frequency module 1.
  • the signal processed by the BBIC 4 for example, an image signal for displaying an image and / or an audio signal for a call via a speaker are used.
  • the antenna 2 and the BBIC 4 are not essential components.
  • the high frequency module 1 includes a power amplifier circuit 11, a low noise amplifier circuit 21, impedance matching circuits (MN) 41 to 44, switch circuits 51 to 55, and duplexer circuits 61 and 62. It includes a control circuit 80, an antenna connection terminal 100, high frequency input terminals 111 and 112, high frequency output terminals 121 and 122, and a control terminal 130.
  • MN impedance matching circuits
  • the antenna connection terminal 100 is connected to the antenna 2 outside the high frequency module 1.
  • Each of the high frequency input terminals 111 and 112 is an input terminal for receiving a high frequency transmission signal from the outside of the high frequency module 1.
  • the high frequency input terminals 111 and 112 are connected to the RFIC 3 outside the high frequency module 1.
  • Each of the high frequency output terminals 121 and 122 is an output terminal for providing a high frequency reception signal to the outside of the high frequency module 1.
  • the high frequency output terminals 121 and 122 are connected to the RFIC 3 outside the high frequency module 1.
  • the control terminal 130 is a terminal for transmitting a control signal. That is, the control terminal 130 is a terminal for receiving a control signal from the outside of the high frequency module 1 and / or a terminal for supplying a control signal to the outside of the high frequency module 1.
  • the control signal is a signal related to the control of electronic components included in the high frequency module 1. Specifically, the control signal is, for example, a digital signal for controlling the power amplifier circuit 11.
  • the power amplifier circuit 11 is an example of an amplifier circuit, and can amplify transmission signals of bands A and B.
  • the input end of the power amplifier circuit 11 is connected to the high frequency input terminals 111 and 112 via the switch circuit 52.
  • the output end of the power amplifier circuit 11 is connected to the transmission filter circuits 61T and 62T via the impedance matching circuit 41 and the switch circuit 51.
  • the configuration of the power amplifier circuit 11 is not particularly limited, and may be, for example, a multi-stage amplifier circuit or a differential amplifier circuit.
  • the low noise amplifier circuit 21 can amplify the received signals of bands A and B.
  • the input end of the low noise amplifier circuit 21 is connected to the reception filter circuits 61R and 62R via the impedance matching circuit 42 and the switch circuit 54.
  • the output end of the low noise amplifier circuit 21 is connected to the high frequency output terminals 121 and 122 via the switch circuit 55.
  • the impedance matching circuit 41 is connected to the output end of the power amplifier circuit 11 and is connected to the input ends of the transmission filter circuits 61T and 62T via the switch circuit 51.
  • the impedance matching circuit 41 includes at least one first matching element.
  • the impedance matching circuit 41 can perform impedance matching between the output impedance of the power amplifier circuit 11 and the input impedance of the switch circuit 51.
  • a matching element is an element for high frequency impedance matching. Inductors and capacitors can be used as the matching element, but the matching element is not limited to this.
  • the impedance matching circuit 42 is connected to the input end of the low noise amplifier circuit 21 and is connected to the output ends of the reception filter circuits 61R and 62R via the switch circuit 54.
  • the impedance matching circuit 42 includes at least one matching element.
  • the impedance matching circuit 42 can perform impedance matching between the output impedance of the switch circuit 54 and the input impedance of the low noise amplifier circuit 21.
  • the impedance matching circuit 43 is connected to the output end of the transmission filter circuit 61T and the input end of the reception filter circuit 61R, and is connected to the antenna connection terminal 100 via the switch circuit 53.
  • the impedance matching circuit 43 includes at least one matching element.
  • the impedance matching circuit 43 can achieve impedance matching between the switch circuit 53 and the duplexer circuit 61.
  • the impedance matching circuit 44 is connected to the output end of the transmission filter circuit 62T and the input end of the reception filter circuit 62R, and is connected to the antenna connection terminal 100 via the switch circuit 53.
  • the impedance matching circuit 44 includes at least one matching element. Impedance matching circuit 44 can achieve impedance matching between the switch circuit 53 and the duplexer circuit 62.
  • the switch circuit 51 is an example of the first switch circuit, and is connected between the output end of the power amplifier circuit 11 and the input ends of the transmission filter circuits 61T and 62T.
  • the switch circuit 51 has terminals 511 to 513.
  • the terminal 511 is connected to the output end of the power amplifier circuit 11 via the impedance matching circuit 41.
  • the terminal 512 is connected to the input end of the transmission filter circuit 61T.
  • the terminal 513 is connected to the input end of the transmission filter circuit 62T.
  • the switch circuit 51 can connect the terminal 511 to any of the terminals 512 and 513, for example, based on the control signal from the RFIC3. That is, the switch circuit 51 can switch the connection of the output end of the power amplifier circuit 11 between the transmission filter circuits 61T and 62T.
  • the switch circuit 51 is configured by using, for example, a SPDT (Single-Pole Double-Throw) type switch, and may be called a band select switch.
  • the switch circuit 52 is an example of a second switch circuit, and is connected between the high frequency input terminals 111 and 112 and the input end of the power amplifier circuit 11.
  • the switch circuit 52 has terminals 521 to 523.
  • the terminal 521 is connected to the input end of the power amplifier circuit 11.
  • the terminals 522 and 523 are connected to the high frequency input terminals 111 and 112, respectively.
  • the switch circuit 52 can connect the terminal 521 to any of the terminals 522 and 523, for example, based on the control signal from the RFIC3. That is, the switch circuit 52 can switch the connection of the input end of the power amplifier circuit 11 between the high frequency input terminals 111 and 112.
  • the switch circuit 52 is configured by using, for example, a SPDT type switch, and is sometimes called an in-switch.
  • the switch circuit 53 is an example of a third switch circuit, and is connected between the antenna connection terminal 100 and the duplexer circuits 61 and 62.
  • the switch circuit 53 has terminals 531 to 533.
  • the terminal 531 is connected to the antenna connection terminal 100.
  • the terminal 532 is connected to the output end of the transmission filter circuit 61T and the input end of the reception filter circuit 61R via the impedance matching circuit 43.
  • the terminal 533 is connected to the output end of the transmission filter circuit 62T and the input end of the reception filter circuit 62R via the impedance matching circuit 44.
  • the switch circuit 53 can connect the terminal 531 to one or both of the terminals 532 and 533, for example, based on the control signal from the RFIC3. That is, the switch circuit 53 can switch the connection and non-connection of the antenna connection terminal 100 and the duplexer circuit 61, and can switch the connection and non-connection of the antenna connection terminal 100 and the duplexer circuit 62.
  • the switch circuit 53 is configured by using, for example, a multi-connection type switch, and is sometimes called an antenna switch.
  • the switch circuit 54 is connected between the input end of the low noise amplifier circuit 21 and the output ends of the reception filter circuits 61R and 62R.
  • the switch circuit 54 has terminals 541 to 543.
  • the terminal 541 is connected to the input end of the low noise amplifier circuit 21 via an impedance matching circuit 42.
  • the terminal 542 is connected to the output end of the reception filter circuit 61R.
  • the terminal 543 is connected to the output end of the reception filter circuit 62R.
  • the switch circuit 54 can connect the terminal 541 to any of the terminals 542 and 543, for example, based on the control signal from the RFIC3. That is, the switch circuit 54 can switch the connection of the input end of the low noise amplifier circuit 21 between the reception filter circuits 61R and 62R.
  • the switch circuit 54 is configured by using, for example, a SPDT type switch.
  • the switch circuit 55 is connected between the high frequency output terminals 121 and 122 and the output end of the low noise amplifier circuit 21.
  • the switch circuit 55 has terminals 551 to 553.
  • the terminal 551 is connected to the output end of the low noise amplifier circuit 21.
  • the terminals 552 and 553 are connected to the high frequency output terminals 121 and 122, respectively.
  • the switch circuit 55 can connect the terminal 551 to any of the terminals 552 and 553, for example, based on the control signal from the RFIC3. That is, the switch circuit 55 can switch the connection of the output end of the low noise amplifier circuit 21 between the high frequency output terminals 121 and 122.
  • the switch circuit 55 is configured by using, for example, a SPDT type switch, and is sometimes called an out switch.
  • the duplexer circuit 61 can pass a high frequency signal of band A.
  • the duplexer circuit 61 transmits the transmission signal and the reception signal of the band A by the frequency division duplex (FDD) method.
  • the duplexer circuit 61 includes a transmission filter circuit 61T and a reception filter circuit 61R.
  • the transmission filter circuit 61T (A-Tx) has a pass band including the uplink operation band of band A. As a result, the transmission filter circuit 61T can pass the transmission signal of the band A.
  • the transmission filter circuit 61T is connected between the power amplifier circuit 11 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the transmission filter circuit 61T is connected to the output end of the power amplifier circuit 11 via the switch circuit 51 and the impedance matching circuit 41. On the other hand, the output end of the transmission filter circuit 61T is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 43 and the switch circuit 53.
  • the reception filter circuit 61R (A-Rx) has a pass band including the downlink operation band of band A. As a result, the reception filter circuit 61R can pass the reception signal of the band A.
  • the reception filter circuit 61R is connected between the antenna connection terminal 100 and the low noise amplifier circuit 21. Specifically, the input end of the reception filter circuit 61R is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 43 and the switch circuit 53. On the other hand, the output end of the reception filter circuit 61R is connected to the low noise amplifier circuit 21 via the switch circuit 54 and the impedance matching circuit 42.
  • the duplexer circuit 62 can pass a high frequency signal of band B.
  • the duplexer circuit 62 transmits the transmission signal and the reception signal of the band B by the FDD method.
  • the duplexer circuit 62 includes a transmit filter circuit 62T and a receive filter circuit 62R.
  • the transmission filter circuit 62T (B-Tx) has a pass band including the uplink operation band of band B. As a result, the transmission filter circuit 62T can pass the transmission signal of band B.
  • the transmission filter circuit 62T is connected between the power amplifier circuit 11 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the transmission filter circuit 62T is connected to the output end of the power amplifier circuit 11 via the switch circuit 51 and the impedance matching circuit 41. On the other hand, the output end of the transmission filter circuit 62T is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 44 and the switch circuit 53.
  • the reception filter circuit 62R (B-Rx) has a pass band including the downlink operation band of band B. As a result, the reception filter circuit 62R can pass the reception signal of the band B.
  • the reception filter circuit 62R is connected between the antenna connection terminal 100 and the low noise amplifier circuit 21. Specifically, the input end of the reception filter circuit 62R is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 44 and the switch circuit 53. On the other hand, the output end of the reception filter circuit 62R is connected to the low noise amplifier circuit 21 via the switch circuit 54 and the impedance matching circuit 42.
  • the control circuit 80 is a power amplifier controller that controls the power amplifier circuit 11.
  • the control circuit 80 receives a control signal from the RFIC 3 via the control terminal 130, and outputs the control signal to the power amplifier circuit 11.
  • the high frequency module 1 may not be provided with a circuit for reception as long as it is provided with a circuit for transmission. That is, the high frequency module 1 does not have to include the low noise amplifier circuit 21, the impedance matching circuit 42, the switch circuits 54 and 55, and the reception filter circuits 61R and 62R.
  • FIG. 2 is a plan view of the high frequency module 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the high frequency module 1 according to the first embodiment.
  • the cross section of the high frequency module 1 in FIG. 3 is a cross section taken along the line iii-iii of FIG.
  • the high frequency module 1 further includes a module substrate 90, a resin member 91, a shield electrode layer 92, and a plurality of external connection terminals 150, in addition to the components configured in the circuit shown in FIG. In FIG. 2, the resin member 91 and the shield electrode layer 92 are not shown. Further, in FIGS. 2 and 3, the wiring for connecting the plurality of components arranged on the module board 90 is omitted.
  • the module board 90 has main surfaces 90a and 90b facing each other.
  • the module substrate 90 has a rectangular shape in a plan view, but the shape of the module substrate 90 is not limited to this.
  • the module substrate 90 include a low-temperature co-fired ceramics (LTCC: Low Temperature Co-fired Ceramics) substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers, a high-temperature co-fired ceramics (HTCC: High Temperature Co-fired Ceramics) substrate, and the like.
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramics
  • HTCC High Temperature Co-fired Ceramics
  • a board having a built-in component, a board having a redistribution layer (RDL: Redistribution Layer), a printed circuit board, or the like can be used, but is not limited thereto.
  • RDL Redistribution Layer
  • the integrated circuit 70, the matching components 41D to 44D, the switch circuit 53, and the duplexer circuits 61 and 62 are arranged on the main surface 90a.
  • the main surface 90a and the parts on the main surface 90a are covered with the resin member 91.
  • the integrated circuit 70 includes a first base material 71 and a second base material 72.
  • the second base material 72 and the first base material 71 are laminated in this order on the main surface 90a of the module substrate 90. Details of the integrated circuit 70 will be described later with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the matching elements 41D to 44D are formed with matching elements included in the impedance matching circuits 41 to 44, respectively.
  • the matching parts 41D to 44D for example, surface mount parts (SMD: Surface Mount Device) are used.
  • SMD Surface Mount Device
  • some or all of the matching parts 41D to 44D may be composed of one integrated passive component (IPD: Integrated Passive Device).
  • the matching component 41D is an example of the first matching component, and is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72, and here, is arranged on the first base material 71.
  • the switch circuit 53 is composed of, for example, a plurality of MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) connected in series.
  • MOSFETs Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor
  • the number of stages of MOSFETs connected in series may be determined according to the required withstand voltage, and is not particularly limited.
  • Each of the duplexer circuits 61 and 62 is configured using, for example, any of a surface acoustic wave (SAW) filter, a bulk acoustic wave (BAW) filter, an LC resonance filter, and a dielectric filter. It may, and is not limited to, these.
  • SAW surface acoustic wave
  • BAW bulk acoustic wave
  • LC resonance filter an LC resonance filter
  • dielectric filter a dielectric filter
  • the resin member 91 covers the main surface 90a and the parts on the main surface 90a.
  • the resin member 91 has a function of ensuring reliability such as mechanical strength and moisture resistance of the parts on the main surface 90a.
  • the resin member 91 may be omitted.
  • the shield electrode layer 92 is, for example, a metal thin film formed by a sputtering method, and is formed so as to cover the upper surface and side surfaces of the resin member 91 and the side surfaces of the module substrate 90.
  • the shield electrode layer 92 is set to the ground potential and suppresses external noise from invading the components constituting the high frequency module 1.
  • a plurality of external connection terminals 150 are arranged on the main surface 90b.
  • the plurality of external connection terminals 150 include an antenna connection terminal 100 shown in FIG. 1, high frequency input terminals 111 and 112, high frequency output terminals 121 and 122, and a ground terminal in addition to the control terminal 130.
  • Each of the plurality of external connection terminals 150 is joined to an input / output terminal and / or a ground terminal or the like on the mother board arranged in the negative direction of the z-axis of the high frequency module 1.
  • a bump electrode can be used, but the present invention is not limited thereto.
  • the component arrangement shown in FIGS. 2 and 3 is an example and is not limited thereto.
  • some or all of the plurality of parts may be arranged on the main surface 90b of the module board 90.
  • the main surface 90b and the parts on the main surface 90b may be covered with the resin member.
  • FIGS. 4 and 5 are partial cross-sectional views of the high frequency module 1 according to the first embodiment. Specifically, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the integrated circuit 70, and FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the second base material 72. In addition, in FIGS. 4 and 5, the wiring and the illustration of the electrode are omitted except for a part.
  • the integrated circuit 70 includes a first base material 71 and a second base material 72. At least a part of the first base material 71 overlaps with at least a part of the second base material 72 in a plan view. Further, a matching component 41D is arranged on the upper surface of the first base material 71.
  • the first base material 71 will be described. At least a part of the first base material 71 is made of the first semiconductor material.
  • silicon (Si) is used as the first semiconductor material.
  • the first semiconductor material is not limited to silicon.
  • examples of the first semiconductor material include gallium arsenide (GaAs), aluminum arsenide (AlAs), indium arsenide (InAs), indium phosphide (InP), gallium phosphide (GaP), and indium phosphide (InSb).
  • a material containing a polymorphic mixed crystal material composed of a plurality of materials as a main component among these materials can be used, and the material is not limited thereto.
  • the low noise amplifier circuit 21, the switch circuits 51 and 52, and the control circuit 80 are formed on the first base material 71.
  • the electric circuit formed on the first base material 71 is not limited to the low noise amplifier circuit 21, the switch circuits 51 and 52, and the control circuit 80.
  • only one or a few of the low noise amplifier circuit 21, the switch circuits 51 and 52, and the control circuit 80 may be formed on the first base material 71.
  • a control circuit (not shown) for controlling the switch circuit 51 and / or 52 may be formed on the first base material 71.
  • the first base material 71 includes a silicon substrate 711, a silicon dioxide (SiO 2 ) layer 712, a silicon layer 713, a silicon dioxide layer 714, and a silicon nitride (SiN) layer 715.
  • the silicon dioxide layer 712, the silicon layer 713, the silicon dioxide layer 714, and the silicon nitride layer 715 are laminated on the silicon substrate 711 in this order.
  • the silicon substrate 711 is made of, for example, a silicon single crystal and is used as a support substrate.
  • a via electrode 7110 is formed on the silicon substrate 711.
  • the via electrode 7110 is, for example, a through silicon via (TSV: Through Silicon Via), and is connected to a matching component 41D arranged on the upper surface of the first base material 71.
  • TSV Through Silicon Via
  • the matching component 41D and the circuit, component or terminal may be connected via a conductor different from the via electrode 7110.
  • the matching component 41D and the circuit, component or terminal may be connected via the side wiring and / or the bonding wire of the integrated circuit 70.
  • the silicon dioxide layer 712 is arranged on the silicon substrate 711 and is used as an insulating layer.
  • the silicon layer 713 is arranged on the silicon dioxide layer 712 and is used as a device layer.
  • a plurality of circuit elements 7130 constituting the low noise amplifier circuit 21, the switch circuit 51, and the control circuit 80 are formed on the silicon layer 713.
  • at least a part of the switch circuit 51 overlaps with at least a part of the matching component 41D in a plan view.
  • the silicon dioxide layer 714 is arranged on the silicon layer 713 and is used as a wiring forming layer.
  • the silicon dioxide layer 714 is formed with wiring for connecting the control circuit 80 and the switch circuits 51 and 52 formed on the silicon layer 713 to the electrodes 716 formed on the surface of the silicon nitride layer 715.
  • This wiring includes a plurality of wiring layers (not shown) and a plurality of via electrodes 7140 connecting the plurality of wiring layers.
  • the plurality of wiring layers and the plurality of via electrodes 7140 are made of, for example, copper or aluminum.
  • the silicon nitride layer 715 is arranged on the silicon dioxide layer 714 and is used as a passivation layer.
  • An electrode 716 is formed as a rewiring layer on a part of the surface of the silicon nitride layer 715. Further, the second base material 72 is bonded to the other part of the surface of the silicon nitride layer 715.
  • the electrode 716 is joined to an electrode (not shown) arranged on the module substrate 90 via the electrode 717.
  • the surface of the electrode 716 is coated with a resin layer 718 as an insulating film.
  • the electrode 717 is an example of the first electrode, and protrudes from the first base material 71 toward the main surface 90a of the module substrate 90, and the tip thereof is joined to the main surface 90a.
  • the electrode 717 has a columnar conductor 717a and a bump electrode 717b.
  • the bump electrode 717b is joined to an electrode (not shown) arranged on the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the first base material 71 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the first substrate 71 may not include one or some of the plurality of layers on the silicon substrate 711.
  • the second base material 72 will be described. At least a part of the second base material 72 is made of a second semiconductor material having a lower thermal conductivity than the first semiconductor material. Gallium arsenide is used as the second semiconductor material. The second semiconductor material is not limited to gallium arsenide.
  • a power amplifier circuit 11 is formed on the second base material 72. As shown in FIG. 4, at least a part of the power amplifier circuit 11 overlaps with at least a part of the matching component 41D in a plan view.
  • the second base material 72 includes a plurality of circuit elements 721 and electrodes (not shown) for applying a voltage to the plurality of circuit elements 721 or electrodes (not shown) for supplying a current. It is formed.
  • the plurality of circuit elements 721 are, for example, heterojunction bipolar transistors (HBTs) in which a plurality of unit transistors are connected in parallel, and constitute a power amplifier circuit 11.
  • HBTs heterojunction bipolar transistors
  • the second base material 72 includes a semiconductor layer 72a, an epitaxial layer 72b formed on the surface of the semiconductor layer 72a, and a plurality of circuit elements 721.
  • the semiconductor layer 72a is made of a second semiconductor material and is bonded to the silicon nitride layer 715 of the first base material 71.
  • the semiconductor layer 72a is, for example, a GaAs layer.
  • the circuit element 721 has a collector layer 721C, a base layer 721B, and an emitter layer 721E.
  • the collector layer 721C, the base layer 721B, and the emitter layer 721E are laminated on the epitaxial layer 72b in this order. That is, in the circuit element 721, the collector layer 721C, the base layer 721B, and the emitter layer 721E are laminated in this order from the first base material 71 side.
  • the collector layer 721C is composed of n-type gallium arsenide
  • the base layer 721B is composed of p-type gallium arsenide
  • the emitter layer 721E is composed of n-type indium gallium phosphide (InGaP).
  • the emitter layer 721E is bonded to the electrode 723 via an electrode 722 formed on the surface of the second base material 72.
  • the electrode 723 is joined to the main surface 90a of the module substrate 90 via the electrode 724.
  • the electrode 724 is an example of the second electrode, and protrudes from the second base material 72 toward the main surface 90a of the module substrate 90, and the tip thereof is joined to the main surface 90a.
  • the electrode 724 functions as a heat dissipation path for the heat generated by the power amplifier circuit 11.
  • the electrode 724 has a columnar conductor 724a and a bump electrode 724b.
  • the bump electrode 724b is bonded to an electrode (not shown) arranged on the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the second base material 72 is not limited to the configurations shown in FIGS. 4 and 5.
  • the high frequency module 1 is the first unit in which at least a part thereof is composed of the first semiconductor material and an electric circuit (for example, switch circuits 51 and 52 and a control circuit 80) is formed.
  • the matching component 41D which is arranged outside the substrate 72 and has the first matching element connected to the power amplification circuit 11, and the main substrate 71, the second substrate 72, and the matching component 41D are arranged.
  • a module substrate 90 having a surface 90a is provided, the first matching element includes at least one of an inductor and a capacitor, and the first substrate 71 is bonded to the main surface 90a via an electrode 717 and is a second substrate.
  • 72 is arranged between the module substrate 90 and the first base material 71 in a cross-sectional view and is bonded to the main surface 90a via an electrode 724, and at least a part of the first base material 71 is a second base in a plan view. It overlaps with at least a part of the material 72.
  • the second base material 72 on which the power amplifier circuit 11 is formed is superposed on the first base material 71 on which the electric circuit is formed in a plan view, which can contribute to the miniaturization of the high frequency module 1.
  • the heat generated by the power amplifier circuit 11 formed on the second base material 72 is made of the first semiconductor material having a higher thermal conductivity than the second semiconductor material constituting the second base material 72. 1 It can be effectively discharged to the outside through the base material 71 and the electrode 717.
  • the matching component 41D on which the first matching element is formed is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72, the first matching element is contained in the first base material 71 or the second base material 72. It is possible to suppress deterioration of the electrical characteristics of the first matching element as compared with the case where the above is formed.
  • the matching component 41D may be arranged on the first base material 71.
  • At least a part of the power amplifier circuit 11 may overlap with at least a part of the matching component 41D in a plan view.
  • the wiring length between the power amplifier circuit 11 and the matching component 41D can be shortened, and the wiring loss and the inconsistency loss due to the stray capacitance of the wiring can be reduced.
  • the electric circuit includes a switch circuit 51 connected to the output end of the power amplifier circuit 11, and the first matching element is connected to the output end of the power amplification circuit 11. At least a portion of the switch circuit 51 may overlap with at least a portion of the matching component 41D in plan view.
  • the wiring length between the switch circuit 51 and the matching component 41D can be shortened, and the wiring loss and the inconsistency loss due to the stray capacitance of the wiring can be reduced.
  • the electric circuit formed on the first base material 71 may include a control circuit 80 for controlling the power amplifier circuit 11.
  • control circuit 80 is formed on the first base material 71, it is possible to contribute to the miniaturization of the high frequency module 1.
  • the first semiconductor material may be silicon.
  • the first base material 71 having a relatively high thermal conductivity can be manufactured at a relatively low cost.
  • the second semiconductor material may be gallium arsenide.
  • gallium arsenide can be used as the second semiconductor material, a relatively high-performance power amplifier circuit 11 can be manufactured.
  • the power amplifier circuit 11 includes a circuit element 721 having a collector layer 721C, a base layer 721B and an emitter layer 721E, and includes a collector layer 721C, a base layer 721B and an emitter layer 721E. May be laminated in this order from the first base material 71 side.
  • the area of the collector layer 721C is larger than the area of each of the base layer 721B and the emitter layer 721E. Therefore, by joining the collector layer 721C to the first base material 71, the joining area can be increased as compared with the case where the base layer 721B or the emitter layer 721E is joined to the first base material 71. As a result, it is possible to strengthen the bonding between the first base material 71 and the second base material 72 and prevent the second base material 72 from peeling off from the first base material 71.
  • the high frequency module 1 is composed of at least a part of silicon or gallium nitride, and an electric circuit (for example, switch circuits 51 and 52, a control circuit 80, etc.) is formed.
  • a substrate 90 is provided, the first matching element includes at least one of an inductor and a capacitor, a first substrate 71 is bonded to a main surface 90a via an electrode 717, and a second substrate 72 is viewed in cross section. Is arranged between the module substrate 90 and the first substrate 71 and bonded to the main surface 90a via the electrode 724, at least a part of the first substrate 71 is at least one of the second substrate 72 in a plan view. It overlaps with the part.
  • the second base material 72 on which the power amplifier circuit 11 is formed is superposed on the first base material 71 on which the electric circuit is formed in a plan view, which can contribute to the miniaturization of the high frequency module 1.
  • the heat generated by the power amplification circuit 11 formed on the second base material 72 is composed of silicon or gallium nitride having a higher thermal conductivity than gallium arsenide or silicon germanium constituting the second base material 72. It can be effectively discharged to the outside via the first base material 71 and the electrode 717.
  • the matching component 41D on which the first matching element is formed is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72, the first matching element is contained in the first base material 71 or the second base material 72. It is possible to suppress deterioration of the electrical characteristics of the first matching element as compared with the case where the above is formed.
  • the present embodiment is mainly different from the first embodiment in that the power amplifier circuit includes two power amplifiers and an impedance matching circuit is connected to the output end of each of the two power amplifiers.
  • the high frequency module according to the present embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the high frequency module 1A and the communication device 5A according to the second embodiment. Since the communication device 5A is the same as the communication device 5 according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the high frequency module 1A includes a power amplifier circuit 11A, a low noise amplifier circuit 21, impedance matching circuits 42 to 44, 411 and 412, switch circuits 51 to 55, and duplexer circuits 61 and 62. , The control circuit 80, the antenna connection terminal 100, the high frequency input terminals 111 and 112, the high frequency output terminals 121 and 122, and the control terminal 130.
  • the power amplifier circuit 11A is a multi-stage amplifier circuit and includes power amplifiers 111A and 112A.
  • the power amplifier 111A is an example of the first amplifier and corresponds to the output stage of the power amplifier circuit 11A.
  • the power amplifier 111A is connected between the power amplifier 112A and the switch circuit 51. Specifically, the input end of the power amplifier 111A is connected to the output end of the power amplifier 112A and the impedance matching circuit 412. The output end of the power amplifier 111A is connected to the terminal 511 of the switch circuit 51 and the impedance matching circuit 411.
  • the power amplifier 112A is an example of the second amplifier and is an input stage of the power amplifier circuit 11A.
  • the power amplifier 112A is connected between the switch circuit 52 and the power amplifier 111A. Specifically, the input end of the power amplifier 112A is connected to the terminal 521 of the switch circuit 52. The output end of the power amplifier 112A is connected to the input end of the power amplifier 111A and the impedance matching circuit 412.
  • the impedance matching circuit 411 is connected to the output end of the power amplifier 111A and includes at least one matching element as an example of the first matching element.
  • the impedance matching circuit 411 can perform impedance matching between the output impedance of the power amplifier 111A and the input impedance of the switch circuit 51. Further, the impedance matching circuit 411 may be connected to the power supply voltage line of the power amplifier 111A. In this case, the impedance matching circuit 411 may function as a choke inductor or a bypass capacitor.
  • the impedance matching circuit 412 is connected to the output end of the power amplifier 112A and includes at least one matching element as an example of the second matching element.
  • the impedance matching circuit 412 can perform impedance matching between the output impedance of the power amplifier 112A and the input impedance of the power amplifier 111A. Further, the impedance matching circuit 412 may be connected to the power supply voltage line of the power amplifier 112A. In this case, the impedance matching circuit 412 may function as a choke inductor or a bypass capacitor.
  • FIG. 7 is a plan view of the high frequency module 1A according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the high frequency module 1A according to the second embodiment.
  • the cross section of the high frequency module 1A in FIG. 8 is the cross section taken along the line viii-viii in FIG.
  • the resin member 91 and the shield electrode layer 92 are not shown in FIG. 7. Further, in FIGS. 7 and 8, the wiring for connecting the plurality of components arranged on the module board 90 is not shown.
  • the switch circuit 51 is not formed on the first base material 71, but is formed on the switch component 50 together with the switch circuit 53.
  • the switch component 50 is composed of, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Specifically, the switch component 50 may be manufactured by an SOI (Silicon on Insulator) process. This makes it possible to manufacture the switch component 50 at low cost.
  • the switch component 50 is not limited to this, and may be composed of at least one of GaAs, SiGe, and GaN. Thereby, a high quality switch circuit 51 can be realized.
  • the first matching element included in the impedance matching circuit 411 and the second matching element included in the impedance matching circuit 412 are formed in the matching components 411D and 412D, respectively.
  • the matching component 411D is an example of the first matching component, and is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72, and here, is arranged on the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the matching component 411D is arranged between the power amplifier circuit 11A and the switch circuit 51 in a plan view.
  • the matching component 412D is an example of the second matching component, and is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72, and here, is arranged on the first base material 71. At least a part of the matching component 412D overlaps with at least a part of the power amplifier circuit 11A in a plan view.
  • the component arrangement shown in FIGS. 7 and 8 is an example and is not limited thereto.
  • some or all of the plurality of parts may be arranged on the main surface 90b of the module board 90.
  • the main surface 90b and the parts on the main surface 90b may be covered with the resin member.
  • the power amplifier circuit 11A includes the power amplifiers 111A and 112A, and the output end of the power amplifier 112A is connected to the input end of the power amplifier 111A.
  • the first matching element is connected to the output end of the power amplifier 111A, and the high frequency module 1A is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72 and connected to the output end of the power amplifier 112A. It comprises a matching component 412D on which a matching element is formed, the second matching element comprising at least one of an inductor and a capacitor.
  • the matching component 412D on which the second matching element is formed is arranged outside the first base material 71 and the second base material 72. It is possible to suppress deterioration of the electrical characteristics of the first matching element and the second matching element as compared with the case where the first matching element and the second matching element are formed in the first base material 71 or the second base material 72. ..
  • the matching component 411D may be arranged on the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the degree of freedom in arranging the matching component 411D can be improved.
  • the high frequency module 1A includes a switch component 50 arranged on the main surface 90a of the module substrate 90 and having a switch circuit 51 connected to the output end of the power amplifier circuit 11A.
  • the first matching element may be connected to the output end of the power amplification circuit 11A, and the matching component 411D may be arranged between the power amplification circuit 11A and the switch component 50 in plan view.
  • the total of the wiring length between the power amplifier circuit 11A and the matching component 411D and the wiring length between the matching component 411D and the switch component 50 can be shortened, due to the wiring loss and the stray capacitance of the wiring. Inconsistency loss can be reduced.
  • the matching component 412D may be arranged on the first base material 71.
  • At least a part of the power amplifier circuit 11A may overlap with at least a part of the matching component 412D in a plan view.
  • the wiring length between the power amplifier circuit 11A and the matching component 412D can be shortened, and the wiring loss and the inconsistency loss due to the stray capacitance of the wiring can be reduced.
  • Modification 1 Next, a modification 1 will be described.
  • the arrangement of the impedance matching circuit 411 is mainly different from that of the second embodiment.
  • the high-frequency module according to the present modification will be described with reference to FIG. 9, focusing on the differences from the second embodiment.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the high frequency module 1A according to the modified example 1. Specifically, FIG. 9 is a cross-sectional view of the integrated circuit 70 and matching components 411D and 412D.
  • the matching component 411D is also arranged on the first base material 71.
  • the component mounting area can be further reduced, which can contribute to the miniaturization of the high frequency module 1A.
  • Modification 2 Next, the second modification will be described.
  • the arrangement of the impedance matching circuits 411 and 412 is mainly different from that of the second embodiment.
  • the high-frequency module according to the present modification will be described with reference to FIG. 10, focusing on the differences from the second embodiment.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the high frequency module 1A according to the modified example 2. Specifically, FIG. 10 is a cross-sectional view of the integrated circuit 70 and matching components 411D and 412D.
  • the matching component 411D is arranged on the first base material 71 in the same manner as in the above modification 1. More specifically, the matching component 411D is arranged on the first surface 71a of the first base material 71.
  • the matching component 412D is arranged on the second surface 71b of the first base material 71.
  • the second surface 71b is the surface of the first base material 71 on the opposite side of the first surface 71a and facing the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the first base material 71 is on the opposite side of the first surface 71a and the first surface 71a and faces the main surface 90a of the module substrate 90.
  • the matching component 411D is arranged on the first surface 71a, and the matching component 412D is arranged on the second surface 71b.
  • the degree of freedom of arrangement of the matching parts 411D and 412D on the first base material 71 can be improved.
  • the positions of the matching parts 411D and 412D may be interchanged. That is, the matching component 411D may be arranged on the second surface 71b, and the matching component 412D may be arranged on the first surface 71a.
  • both the matching parts 411D and 412D may be arranged on the second surface 71b. According to this, since both the matching parts 411D and 412D are arranged on the second surface 71b of the first base material 71, the top surface of the high frequency module 1A can be machined to reduce the height. can.
  • Modification 3 Next, a modification 3 will be described.
  • This modification is mainly different from the second embodiment in that the impedance matching circuits 411 and 412 are integrated into one component.
  • the high-frequency module according to the present modification will be described with reference to FIG. 11, focusing on the differences from the second embodiment.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the high frequency module 1A according to the modified example 3. Specifically, FIG. 11 is a cross-sectional view of the integrated circuit 70 and the matching components 411D and 412D.
  • the matching parts 411D and 412D are included in one IPD 410 arranged on the first base material 71.
  • the first matching element and the second matching element can be formed on the relatively low profile IPD410, the profile of the high frequency module 1A can be reduced, which contributes to the miniaturization of the high frequency module 1A. can do.
  • the high frequency module and the communication device according to the present invention have been described above based on the embodiment, the high frequency module and the communication device according to the present invention are not limited to the above embodiment. Another embodiment realized by combining arbitrary components in the above embodiment, or modifications obtained by applying various modifications to the above embodiments that can be conceived by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Examples and various devices incorporating the high frequency module and the communication device are also included in the present invention.
  • the high frequency module has been used in FDD, but the present invention is not limited to this.
  • the radio frequency module may be used in Time Division Duplex (TDD) or in both FDD and TDD.
  • the high frequency module may include a filter circuit having a pass band including a band for TDD, and a switch circuit for switching between transmission and reception.
  • the positions of the impedance matching circuits 411 and 412 may be interchanged in the second embodiment and each modification thereof.
  • the impedance matching circuit 411 may be arranged on the first base material 71
  • the impedance matching circuit 412 may be arranged on the main surface 90a.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as a high frequency module arranged in the front end portion.

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Abstract

高周波モジュール（１）は、電気回路が形成された第１基材（７１）と、電力増幅回路（１１）が形成された第２基材（７２）と、第１基材（７１）及び第２基材（７２）の外部に配置され、電力増幅回路（１１）に接続された第１整合素子が形成された整合部品（４１Ｄ）と、第１基材（７１）、第２基材（７２）及び整合部品（４１Ｄ）が配置された主面（９０ａ）を有するモジュール基板（９０）と、を備え、第１基材（７１）は、電極（７１７）を介して主面（９０ａ）に接合され、第２基材（７２）は、断面視においてモジュール基板（９０）及び第１基材（７１）の間に配置され、電極（７２４）を介して主面（９０ａ）に接合され、第１基材（７１）の少なくとも一部は、平面視において第２基材（７２）の少なくとも一部と重なっている。

Description

高周波モジュール
　本発明は、高周波モジュールに関する。
　携帯電話などの移動体通信機器では、特に、マルチバンド化の進展に伴い、高周波フロントエンド回路を構成する回路素子の配置構成が複雑化されている。
　特許文献１の高周波モジュールでは、電力増幅器の出力インピーダンスを調整するために、少なくとも１つの整合素子を有する可変整合回路が用いられている。
特開２０２０－１０２６９３号公報
　しかしながら、上記従来技術において、高周波モジュールの小型化を図るために整合素子及び電力増幅器が１つの部品に集積されれば、整合素子の電気特性（例えばＱ値など）が劣化し、高周波モジュールの電気特性（例えばノイズ係数（ＮＦ）など）が劣化する場合がある。さらに、電力増幅器の放熱性が悪化する場合もある。
　そこで、本発明は、整合素子の電気特性の劣化及び電力増幅回路の放熱性の悪化を抑制しつつ、小型化を図ることができる高周波モジュールを提供する。
　本発明の一態様に係る高周波モジュールは、少なくとも一部が第１半導体材料で構成され、電気回路が形成された第１基材と、少なくとも一部が第１半導体材料よりも熱伝導率が低い第２半導体材料で構成され、電力増幅回路が形成された第２基材と、第１基材及び第２基材の外部に配置され、電力増幅回路に接続された第１整合素子が形成された第１整合部品と、第１基材、第２基材及び第１整合部品が配置された主面を有するモジュール基板と、を備え、第１整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含み、第１基材は、第１電極を介して主面に接合され、第２基材は、断面視においてモジュール基板及び第１基材の間に配置され、第２電極を介して主面に接合され、第１基材の少なくとも一部は、平面視において第２基材の少なくとも一部と重なっている。
　本発明の一態様に係る高周波モジュールは、少なくとも一部がシリコン又は窒化ガリウムで構成され、電気回路が形成された第１基材と、少なくとも一部がガリウムヒ素又はシリコンゲルマニウムで構成され、電力増幅回路が形成された第２基材と、第１基材及び第２基材の外部に配置され、電力増幅回路に接続されたインダクタ及びキャパシタの少なくとも一方が形成された第１整合部品と、第１基材、第２基材及び第１整合部品が配置された主面を有するモジュール基板と、を備え、第１基材は、第１電極を介して主面に接合され、第２基材は、断面視においてモジュール基板及び第１基材の間に配置され、第２電極を介して主面に接合され、第１基材の少なくとも一部は、平面視において第２基材の少なくとも一部と重なっている。
　本発明の一態様に係る高周波モジュールによれば、整合素子の電気特性の劣化及び電力増幅回路の放熱性の悪化を抑制しつつ、小型化を図ることができる。
図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール及び通信装置の回路構成図である。 図２は、実施の形態１に係る高周波モジュールの平面図である。 図３は、実施の形態１に係る高周波モジュールの断面図である。 図４は、実施の形態１に係る高周波モジュールの部分断面図である。 図５は、実施の形態１に係る高周波モジュールの部分断面図である。 図６は、実施の形態２に係る高周波モジュール及び通信装置の回路構成図である。 図７は、実施の形態２に係る高周波モジュールの平面図である。 図８は、実施の形態２に係る高周波モジュールの断面図である。 図９は、変形例１に係る高周波モジュールの部分断面図である。 図１０は、変形例２に係る高周波モジュールの部分断面図である。 図１１は、変形例３に係る高周波モジュールの部分断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
　なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、又は比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡素化される場合がある。
　以下の各図において、ｘ軸及びｙ軸は、モジュール基板の主面と平行な平面上で互いに直交する軸である。具体的には、平面視においてモジュール基板が矩形状を有する場合、ｘ軸は、モジュール基板の第１辺に平行であり、ｙ軸は、モジュール基板の第１辺と直交する第２辺に平行である。また、ｚ軸は、モジュール基板の主面に垂直な軸であり、その正方向は上方向を示し、その負方向は下方向を示す。
　本発明の回路構成において、「接続される」とは、接続端子及び／又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。また、「Ａ及びＢの間に接続される」とは、Ａ及びＢの間でＡ及びＢの両方に接続されることを意味する。
　本発明の部品配置において、「平面視」とは、ｚ軸正側からｘｙ平面に物体を正投影して見ることを意味する。「平面視において、ＡはＢと重なる」とは、ｘｙ平面に正投影されたＡの領域が、ｘｙ平面に正投影されたＢの領域と重なることを意味する。「平面視においてＡがＢ及びＣの間に配置される」とは、ｘｙ平面に投影されたＢの領域内の任意の点とｘｙ平面に投影されたＣの領域内の任意の点とを結ぶ複数の線分のうちの少なくとも１つがｘｙ平面に投影されたＡの領域を通ることを意味する。「断面視」とは、ｘｙ平面に垂直な断面で切断して見ることを意味する。「断面視においてＡがＢ及びＣの間に配置される」とは、ｘｙ平面に垂直な断面において、Ｂの領域内の任意の点とＣの領域内の任意の点とを結ぶ複数の線分のうちの少なくとも１つがＡの領域を通ることを意味する。また、「平行」及び「垂直」などの要素間の関係性を示す用語、及び、「矩形」などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の誤差をも含むことを意味する。
　また、「部品が基板に配置される」とは、部品が基板と接触した状態で基板上に配置されることに加えて、基板と接触せずに基板の上方に配置されること（例えば、部品が、基板上に配置された他の部品上に積層されること）、及び、部品の一部又は全部が基板内に埋め込まれて配置されることを含む。また、「部品が基板の主面に配置される」とは、部品が基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、及び、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。「ＡがＢの外部に配置される」とは、ＡがＢの内部に含まれていないことを意味する。したがって、「ＡがＢの外部に配置される」には、ＡがＢの表面に接触することが含まれる。
　本発明の材料構成において、「物体Ａが材料Ｂで構成される」とは、Ａの主成分がＢであることを意味する。ここで、主成分とは、物体に含まれる複数の成分のうち最も大きい重量比率を有する成分を意味する。
　（実施の形態１）
　［１．１　高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成］
　本実施の形態に係る高周波モジュール１及びそれを備える通信装置５の回路構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態１に係る高周波モジュール１及び通信装置５の回路構成図である。
　［１．１．１　通信装置５の回路構成］
　図１に示すように、本実施の形態に係る通信装置５は、高周波モジュール１と、アンテナ２と、ＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）３と、ＢＢＩＣ（Baseband Integrated Circuit）４と、を備える。
　高周波モジュール１は、アンテナ２とＲＦＩＣ３との間で高周波信号を伝送する。高周波モジュール１の内部構成については後述する。
　アンテナ２は、高周波モジュール１のアンテナ接続端子１００に接続され、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール１へ出力する。
　ＲＦＩＣ３は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１の受信経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をＢＢＩＣ４へ出力する。また、ＲＦＩＣ３は、高周波モジュール１が有するスイッチ回路及び増幅回路等を制御する制御部を有する。なお、ＲＦＩＣ３の制御部としての機能の一部又は全部は、ＲＦＩＣ３の外部に構成されてもよく、例えば、ＢＢＩＣ４又は高周波モジュール１に構成されてもよい。
　ＢＢＩＣ４は、高周波モジュール１が伝送する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理するベースバンド信号処理回路である。ＢＢＩＣ４で処理される信号としては、例えば、画像表示のための画像信号、及び／又は、スピーカを介した通話のために音声信号が用いられる。
　なお、本実施の形態に係る通信装置５において、アンテナ２とＢＢＩＣ４とは、必須の構成要素ではない。
　［１．１．２　高周波モジュール１の回路構成］
　次に、高周波モジュール１の回路構成について説明する。図１に示すように、高周波モジュール１は、電力増幅回路１１と、低雑音増幅回路２１と、インピーダンス整合回路（ＭＮ）４１～４４と、スイッチ回路５１～５５と、デュプレクサ回路６１及び６２と、制御回路８０と、アンテナ接続端子１００と、高周波入力端子１１１及び１１２と、高周波出力端子１２１及び１２２と、制御端子１３０と、を備える。
　アンテナ接続端子１００は、高周波モジュール１の外部でアンテナ２に接続されている。
　高周波入力端子１１１及び１１２の各々は、高周波モジュール１の外部から高周波送信信号を受けるための入力端子である。本実施の形態では、高周波入力端子１１１及び１１２は、高周波モジュール１の外部でＲＦＩＣ３に接続されている。
　高周波出力端子１２１及び１２２の各々は、高周波モジュール１の外部に高周波受信信号を提供するための出力端子である。本実施の形態では、高周波出力端子１２１及び１２２は、高周波モジュール１の外部でＲＦＩＣ３に接続されている。
　制御端子１３０は、制御信号を伝送するための端子である。つまり、制御端子１３０は、高周波モジュール１の外部から制御信号を受けるための端子、及び／又は、高周波モジュール１の外部に制御信号を供給するための端子である。制御信号とは、高周波モジュール１に含まれる電子部品の制御に関する信号である。具体的には、制御信号は、例えば、電力増幅回路１１を制御するためのデジタル信号である。
　電力増幅回路１１は、増幅回路の一例であり、バンドＡ及びＢの送信信号を増幅することができる。電力増幅回路１１の入力端は、スイッチ回路５２を介して高周波入力端子１１１及び１１２に接続される。電力増幅回路１１の出力端は、インピーダンス整合回路４１及びスイッチ回路５１を介して送信フィルタ回路６１Ｔ及び６２Ｔに接続される。電力増幅回路１１の構成は、特に限定されず、例えば多段増幅回路であってもよく、差動増幅回路であってもよい。
　低雑音増幅回路２１は、バンドＡ及びＢの受信信号を増幅することができる。低雑音増幅回路２１の入力端は、インピーダンス整合回路４２及びスイッチ回路５４を介して受信フィルタ回路６１Ｒ及び６２Ｒに接続される。低雑音増幅回路２１の出力端は、スイッチ回路５５を介して高周波出力端子１２１及び１２２に接続される。
　インピーダンス整合回路４１は、電力増幅回路１１の出力端に接続され、かつ、スイッチ回路５１を介して送信フィルタ回路６１Ｔ及び６２Ｔの入力端に接続される。インピーダンス整合回路４１は、少なくとも１つの第１整合素子を含む。インピーダンス整合回路４１は、電力増幅回路１１の出力インピーダンスとスイッチ回路５１の入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。
　整合素子とは、高周波インピーダンス整合のための素子である。整合素子としては、インダクタ及びキャパシタを用いることができるが、これに限定されない。
　インピーダンス整合回路４２は、低雑音増幅回路２１の入力端に接続され、かつ、スイッチ回路５４を介して受信フィルタ回路６１Ｒ及び６２Ｒの出力端に接続される。インピーダンス整合回路４２は、少なくとも１つの整合素子を含む。インピーダンス整合回路４２は、スイッチ回路５４の出力インピーダンスと低雑音増幅回路２１の入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。
　インピーダンス整合回路４３は、送信フィルタ回路６１Ｔの出力端及び受信フィルタ回路６１Ｒの入力端に接続され、かつ、スイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。インピーダンス整合回路４３は、少なくとも１つの整合素子を含む。インピーダンス整合回路４３は、スイッチ回路５３とデュプレクサ回路６１との間でインピーダンス整合をとることができる。
　インピーダンス整合回路４４は、送信フィルタ回路６２Ｔの出力端及び受信フィルタ回路６２Ｒの入力端に接続され、かつ、スイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。インピーダンス整合回路４４は、少なくとも１つの整合素子を含む。インピーダンス整合回路４４は、スイッチ回路５３とデュプレクサ回路６２との間でインピーダンス整合をとることができる。
　スイッチ回路５１は、第１スイッチ回路の一例であり、電力増幅回路１１の出力端と送信フィルタ回路６１Ｔ及び６２Ｔの入力端との間に接続されている。スイッチ回路５１は、端子５１１～５１３を有する。端子５１１は、インピーダンス整合回路４１を介して電力増幅回路１１の出力端に接続されている。端子５１２は、送信フィルタ回路６１Ｔの入力端に接続されている。端子５１３は、送信フィルタ回路６２Ｔの入力端に接続されている。
　この接続構成において、スイッチ回路５１は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５１１を端子５１２及び５１３のいずれかに接続することができる。つまり、スイッチ回路５１は、電力増幅回路１１の出力端の接続を送信フィルタ回路６１Ｔ及び６２Ｔの間で切り替えることができる。スイッチ回路５１は、例えばＳＰＤＴ（Single-Pole Double-Throw）型のスイッチを用いて構成され、バンドセレクトスイッチと呼ばれる場合もある。
　スイッチ回路５２は、第２スイッチ回路の一例であり、高周波入力端子１１１及び１１２と電力増幅回路１１の入力端との間に接続されている。スイッチ回路５２は、端子５２１～５２３を有する。端子５２１は、電力増幅回路１１の入力端に接続されている。端子５２２及び５２３は、高周波入力端子１１１及び１１２にそれぞれ接続されている。
　この接続構成において、スイッチ回路５２は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５２１を端子５２２及び５２３のいずれかに接続することができる。つまり、スイッチ回路５２は、電力増幅回路１１の入力端の接続を高周波入力端子１１１及び１１２の間で切り替えることができる。スイッチ回路５２は、例えばＳＰＤＴ型のスイッチを用いて構成され、インスイッチと呼ばれる場合もある。
　スイッチ回路５３は、第３スイッチ回路の一例であり、アンテナ接続端子１００とデュプレクサ回路６１及び６２との間に接続されている。スイッチ回路５３は、端子５３１～５３３を有する。端子５３１は、アンテナ接続端子１００に接続されている。端子５３２は、インピーダンス整合回路４３を介して送信フィルタ回路６１Ｔの出力端及び受信フィルタ回路６１Ｒの入力端に接続されている。端子５３３は、インピーダンス整合回路４４を介して送信フィルタ回路６２Ｔの出力端及び受信フィルタ回路６２Ｒの入力端に接続されている。
　この接続構成において、スイッチ回路５３は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５３１を端子５３２及び５３３の一方又は両方に接続することができる。つまり、スイッチ回路５３は、アンテナ接続端子１００及びデュプレクサ回路６１の接続及び非接続を切り替え、アンテナ接続端子１００及びデュプレクサ回路６２の接続及び非接続を切り替えることができる。スイッチ回路５３は、例えばマルチ接続型のスイッチを用いて構成され、アンテナスイッチと呼ばれる場合もある。
　スイッチ回路５４は、低雑音増幅回路２１の入力端と受信フィルタ回路６１Ｒ及び６２Ｒの出力端との間に接続されている。スイッチ回路５４は、端子５４１～５４３を有する。端子５４１は、インピーダンス整合回路４２を介して低雑音増幅回路２１の入力端に接続されている。端子５４２は、受信フィルタ回路６１Ｒの出力端に接続されている。端子５４３は、受信フィルタ回路６２Ｒの出力端に接続されている。
　この接続構成において、スイッチ回路５４は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５４１を端子５４２及び５４３のいずれかに接続することができる。つまり、スイッチ回路５４は、低雑音増幅回路２１の入力端の接続を受信フィルタ回路６１Ｒ及び６２Ｒの間で切り替えることができる。スイッチ回路５４は、例えばＳＰＤＴ型のスイッチを用いて構成される。
　スイッチ回路５５は、高周波出力端子１２１及び１２２と低雑音増幅回路２１の出力端との間に接続されている。スイッチ回路５５は、端子５５１～５５３を有する。端子５５１は、低雑音増幅回路２１の出力端に接続されている。端子５５２及び５５３は、高周波出力端子１２１及び１２２にそれぞれ接続されている。
　この接続構成において、スイッチ回路５５は、例えばＲＦＩＣ３からの制御信号に基づいて、端子５５１を端子５５２及び５５３のいずれかに接続することができる。つまり、スイッチ回路５５は、低雑音増幅回路２１の出力端の接続を高周波出力端子１２１及び１２２の間で切り替えることができる。スイッチ回路５５は、例えばＳＰＤＴ型のスイッチを用いて構成され、アウトスイッチと呼ばれる場合もある。
　デュプレクサ回路６１は、バンドＡの高周波信号を通過させることができる。デュプレクサ回路６１は、バンドＡの送信信号と受信信号とを、周波数分割複信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）方式で伝送する。デュプレクサ回路６１は、送信フィルタ回路６１Ｔ及び受信フィルタ回路６１Ｒを含む。
　送信フィルタ回路６１Ｔ（Ａ－Ｔｘ）は、バンドＡのアップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。これにより、送信フィルタ回路６１Ｔは、バンドＡの送信信号を通過させることができる。送信フィルタ回路６１Ｔは、電力増幅回路１１とアンテナ接続端子１００との間に接続される。具体的には、送信フィルタ回路６１Ｔの入力端は、スイッチ回路５１及びインピーダンス整合回路４１を介して電力増幅回路１１の出力端に接続される。一方、送信フィルタ回路６１Ｔの出力端は、インピーダンス整合回路４３及びスイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。
　受信フィルタ回路６１Ｒ（Ａ－Ｒｘ）は、バンドＡのダウンリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。これにより、受信フィルタ回路６１Ｒは、バンドＡの受信信号を通過させることができる。受信フィルタ回路６１Ｒは、アンテナ接続端子１００と低雑音増幅回路２１との間に接続される。具体的には、受信フィルタ回路６１Ｒの入力端は、インピーダンス整合回路４３及びスイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。一方、受信フィルタ回路６１Ｒの出力端は、スイッチ回路５４及びインピーダンス整合回路４２を介して低雑音増幅回路２１に接続される。
　デュプレクサ回路６２は、バンドＢの高周波信号を通過させることができる。デュプレクサ回路６２は、バンドＢの送信信号と受信信号とを、ＦＤＤ方式で伝送する。デュプレクサ回路６２は、送信フィルタ回路６２Ｔ及び受信フィルタ回路６２Ｒを含む。
　送信フィルタ回路６２Ｔ（Ｂ－Ｔｘ）は、バンドＢのアップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。これにより、送信フィルタ回路６２Ｔは、バンドＢの送信信号を通過させることができる。送信フィルタ回路６２Ｔは、電力増幅回路１１とアンテナ接続端子１００との間に接続される。具体的には、送信フィルタ回路６２Ｔの入力端は、スイッチ回路５１及びインピーダンス整合回路４１を介して電力増幅回路１１の出力端に接続される。一方、送信フィルタ回路６２Ｔの出力端は、インピーダンス整合回路４４及びスイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。
　受信フィルタ回路６２Ｒ（Ｂ－Ｒｘ）は、バンドＢのダウンリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。これにより、受信フィルタ回路６２Ｒは、バンドＢの受信信号を通過させることができる。受信フィルタ回路６２Ｒは、アンテナ接続端子１００と低雑音増幅回路２１との間に接続される。具体的には、受信フィルタ回路６２Ｒの入力端は、インピーダンス整合回路４４及びスイッチ回路５３を介してアンテナ接続端子１００に接続される。一方、受信フィルタ回路６２Ｒの出力端は、スイッチ回路５４及びインピーダンス整合回路４２を介して低雑音増幅回路２１に接続される。
　制御回路８０は、電力増幅回路１１を制御するパワーアンプコントローラである。制御回路８０は、ＲＦＩＣ３から制御端子１３０を介して制御信号を受けて、電力増幅回路１１に制御信号を出力する。
　なお、図１に表された回路のうちの１以上の回路は、高周波モジュール１に含まれなくてもよい。例えば、高周波モジュール１は、送信のための回路を備えていれば、受信のための回路を備えなくてもよい。つまり、高周波モジュール１は、低雑音増幅回路２１、インピーダンス整合回路４２、スイッチ回路５４及び５５、並びに、受信フィルタ回路６１Ｒ及び６２Ｒを備えなくてもよい。
　［１．２　高周波モジュール１の部品配置］
　次に、以上のように構成された高周波モジュール１の部品配置の一例について、図２及び図３を参照しながら具体的に説明する。図２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の平面図である。図３は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の断面図である。図３における高周波モジュール１の断面は、図２のiii－iii線における断面である。
　高周波モジュール１は、図１に示された回路が構成された部品に加えて、さらに、モジュール基板９０と、樹脂部材９１と、シールド電極層９２と、複数の外部接続端子１５０と、を備える。なお、図２では、樹脂部材９１及びシールド電極層９２の図示が省略されている。さらに、図２及び図３では、モジュール基板９０に配置された複数の部品をそれぞれ接続する配線の図示が省略されている。
　モジュール基板９０は、互いに対向する主面９０ａ及び９０ｂを有する。本実施の形態では、モジュール基板９０は、平面視において矩形状を有するが、モジュール基板９０の形状はこれに限定されない。モジュール基板９０としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）基板、高温同時焼成セラミックス（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramics）基板、部品内蔵基板、再配線層（ＲＤＬ：Redistribution Layer）を有する基板、又は、プリント基板等を用いることができるが、これらに限定されない。
　主面９０ａには、集積回路７０と、整合部品４１Ｄ～４４Ｄと、スイッチ回路５３と、デュプレクサ回路６１及び６２と、が配置されている。主面９０ａ及び主面９０ａ上の部品は、樹脂部材９１で覆われている。
　集積回路７０は、第１基材７１及び第２基材７２を含む。第２基材７２及び第１基材７１は、モジュール基板９０の主面９０ａ上にこの順で積層されている。集積回路７０の詳細については、図４及び図５を用いて後述する。
　整合部品４１Ｄ～４４Ｄには、インピーダンス整合回路４１～４４に含まれる整合素子がそれぞれ形成されている。整合部品４１Ｄ～４４Ｄとしては、例えば表面実装部品（ＳＭＤ：Surface Mount Device）が用いられる。なお、整合部品４１Ｄ～４４Ｄのいくつか又は全部は、１つの集積型受動部品（ＩＰＤ：Integrated Passive Device）で構成されてもよい。
　整合部品４１Ｄは、第１整合部品の一例であり、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、ここでは、第１基材７１上に配置されている。
　スイッチ回路５３は、例えば直列接続された複数のＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などによって構成されている。ＭＯＳＦＥＴの直列接続の段数は、必要な耐電圧に応じて決定されればよく、特に限定されない。
　デュプレクサ回路６１及び６２の各々は、例えば、弾性表面波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）フィルタ、バルク弾性波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、及び誘電体フィルタのいずれを用いて構成されてもよく、さらには、これらには限定されない。
　樹脂部材９１は、主面９０ａ及び主面９０ａ上の部品を覆っている。樹脂部材９１は、主面９０ａ上の部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。なお、樹脂部材９１はなくてもよい。
　シールド電極層９２は、例えばスパッタ法により形成された金属薄膜であり、樹脂部材９１の上面及び側面と、モジュール基板９０の側面と、を覆うように形成されている。シールド電極層９２は、グランド電位に設定され、外来ノイズが高周波モジュール１を構成する部品に侵入することを抑制する。
　主面９０ｂには、複数の外部接続端子１５０が配置されている。複数の外部接続端子１５０は、図１に示したアンテナ接続端子１００、高周波入力端子１１１及び１１２、高周波出力端子１２１及び１２２、並びに、制御端子１３０に加えて、グランド端子を含む。複数の外部接続端子１５０の各々は、高周波モジュール１のｚ軸負方向に配置されたマザー基板上の入出力端子及び／又はグランド端子等に接合される。複数の外部接続端子１５０としては、例えばバンプ電極を用いることができるが、これに限定されない。
　なお、図２及び図３に示す部品配置は、一例であり、これに限定されない。例えば、複数の部品のうちの一部又は全部は、モジュール基板９０の主面９０ｂに配置されてもよい。この場合、主面９０ｂ及び主面９０ｂ上の部品は樹脂部材で覆われてもよい。
　［１．３　集積回路７０の構成］
　次に、集積回路７０の構成について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４及び図５は、実施の形態１に係る高周波モジュール１の部分断面図である。具体的には、図４は、集積回路７０の拡大断面図であり、図５は、第２基材７２の拡大断面図である。なお、図４及び図５において、配線及び電極の図示は一部を除いて省略されている。
　図４に示すように、集積回路７０は、第１基材７１及び第２基材７２を含む。第１基材７１の少なくとも一部は、平面視において第２基材７２の少なくとも一部と重なっている。また、第１基材７１の上面には、整合部品４１Ｄが配置されている。
　［１．３．１　第１基材７１の構成］
　ここで、第１基材７１について説明する。第１基材７１の少なくとも一部は、第１半導体材料で構成されている。ここでは、第１半導体材料として、シリコン（Ｓｉ）が用いられている。なお、第１半導体材料は、シリコンに限定されない。例えば、第１半導体材料としては、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ヒ化アルミニウム（ＡｌＡｓ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、窒化ガリウム、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコン、ゲルマニウム（Ｇｅ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、及び、酸化ガリウム（III）（Ｇａ２Ｏ３）のいずれかを主成分として含む材料又はこれら材料のうち複数の材料からなる多元系混晶材料を主成分として含む材料を用いることができ、これらに限定されない。
　第１基材７１には、低雑音増幅回路２１とスイッチ回路５１及び５２と制御回路８０とが形成されている。なお、第１基材７１に形成される電気回路は、低雑音増幅回路２１とスイッチ回路５１及び５２と制御回路８０とに限定されない。例えば、低雑音増幅回路２１とスイッチ回路５１及び５２と制御回路８０とのうちのいずれか又はいくつかのみが第１基材７１に形成されてもよい。また、スイッチ回路５１及び／又は５２を制御する制御回路（図示せず）が第１基材７１に形成されてもよい。
　図４に示すように、第１基材７１は、シリコン基板７１１と、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）層７１２と、シリコン層７１３と、二酸化シリコン層７１４と、窒化シリコン（ＳｉＮ）層７１５と、を含む。二酸化シリコン層７１２、シリコン層７１３、二酸化シリコン層７１４及び窒化シリコン層７１５は、シリコン基板７１１上にこの順で積層されている。
　シリコン基板７１１は、例えば、シリコン単結晶で構成され、支持基板として用いられている。シリコン基板７１１には、ビア電極７１１０が形成されている。ビア電極７１１０は、例えばスルーシリコンビア（ＴＳＶ：Through Silicon Via）であり、第１基材７１の上面に配置された整合部品４１Ｄに接続されている。なお、整合部品４１Ｄと回路、部品又は端子とは、ビア電極７１１０とは異なる導体を介して接続されてもよい。例えば、整合部品４１Ｄと回路、部品又は端子とは、集積回路７０の側面配線、及び／又は、ボンディングワイヤを介して接続されてもよい。
　二酸化シリコン層７１２は、シリコン基板７１１上に配置され、絶縁層として用いられている。
　シリコン層７１３は、二酸化シリコン層７１２上に配置され、デバイス層として用いられている。図４の断面では、シリコン層７１３に、低雑音増幅回路２１、スイッチ回路５１及び制御回路８０を構成する複数の回路素子７１３０が形成されている。図４に示すように、スイッチ回路５１の少なくとも一部は、平面視において整合部品４１Ｄの少なくとも一部と重なっている。
　二酸化シリコン層７１４は、シリコン層７１３上に配置され、配線形成層として用いられている。二酸化シリコン層７１４には、シリコン層７１３に形成された制御回路８０並びにスイッチ回路５１及び５２を、窒化シリコン層７１５の表面に形成された電極７１６に接続するための配線が形成されている。この配線は、複数の配線層（図示せず）と、複数の配線層間を接続する複数のビア電極７１４０と、を含む。複数の配線層及び複数のビア電極７１４０は、例えば、銅又はアルミニウムで構成されている。
　窒化シリコン層７１５は、二酸化シリコン層７１４上に配置され、パッシベーション層として用いられている。窒化シリコン層７１５の表面の一部には、再配線層として電極７１６が形成されている。さらに、窒化シリコン層７１５の表面の他の一部には、第２基材７２が接合されている。
　電極７１６は、電極７１７を介してモジュール基板９０に配置された電極（図示せず）に接合されている。電極７１６の表面は、樹脂層７１８で絶縁皮膜されている。
　電極７１７は、第１電極の一例であり、第１基材７１からモジュール基板９０の主面９０ａに向かって突出しており、その先端が主面９０ａに接合されている。電極７１７は、柱状導体７１７ａ及びバンプ電極７１７ｂを有する。バンプ電極７１７ｂは、モジュール基板９０の主面９０ａに配置された電極（図示せず）に接合されている。
　なお、第１基材７１は、図４の構成に限定されない。例えば、第１基材７１は、シリコン基板７１１上の複数の層のうちの１つ又はいくつかを含まなくてもよい。
　［１．３．２　第２基材７２の構成］
　次に、第２基材７２について説明する。第２基材７２の少なくとも一部は、第１半導体材料よりも熱伝導率が低い第２半導体材料で構成されている。第２半導体材料としては、ガリウムヒ素が用いられている。なお、第２半導体材料は、ガリウムヒ素に限定されない。例えば、第２半導体材料としては、ガリウムヒ素、ヒ化アルミニウム、ヒ化インジウム、リン化インジウム、リン化ガリウム、アンチモン化インジウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウム、シリコンゲルマニウム、炭化シリコン、酸化ガリウム（III）、及び、ガリウムビスマス（ＧａＢｉ）のいずれかを主成分として含む材料又はこれら材料のうち複数の材料からなる多元系混晶材料を主成分として含む材料を用いることができ、これらに限定されない。
　第２基材７２には、電力増幅回路１１が形成されている。電力増幅回路１１の少なくとも一部は、図４に示すように、平面視において整合部品４１Ｄの少なくとも一部と重なっている。
　第２基材７２には、複数の回路素子７２１と、複数の回路素子７２１に電圧を印加するための電極（図示せず）、又は、電流を供給するための電極（図示せず）とが形成されている。複数の回路素子７２１は、例えば、複数の単位トランジスタが並列接続されたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）であり、電力増幅回路１１を構成する。
　図５に示すように、第２基材７２は、半導体層７２ａと、半導体層７２ａの表面に形成されたエピタキシャル層７２ｂと、複数の回路素子７２１と、を備える。半導体層７２ａは、第２半導体材料で構成されており、第１基材７１の窒化シリコン層７１５に接合されている。半導体層７２ａは、例えばＧａＡｓ層である。回路素子７２１は、コレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅを有する。コレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅは、エピタキシャル層７２ｂ上にこの順で積層されている。つまり、回路素子７２１において、コレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅが、第１基材７１側からこの順で積層されている。
　一例として、コレクタ層７２１Ｃはｎ型ガリウムヒ素で構成され、ベース層７２１Ｂはｐ型ガリウムヒ素で構成され、エミッタ層７２１Ｅはｎ型インジウムガリウムリン（ＩｎＧａＰ）で構成されている。エミッタ層７２１Ｅは、第２基材７２の表面に形成された電極７２２を介して電極７２３に接合されている。電極７２３は、電極７２４を介してモジュール基板９０の主面９０ａに接合されている。
　電極７２４は、第２電極の一例であり、第２基材７２からモジュール基板９０の主面９０ａに向かって突出しており、その先端が主面９０ａに接合されている。電極７２４は、電力増幅回路１１で発生した熱の放熱経路として機能する。電極７２４は、柱状導体７２４ａ及びバンプ電極７２４ｂを有する。バンプ電極７２４ｂは、モジュール基板９０の主面９０ａに配置された電極（図示せず）に接合されている。
　なお、第２基材７２は、図４及び図５の構成に限定されない。
　［１．４　効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、少なくとも一部が第１半導体材料で構成され、電気回路（例えばスイッチ回路５１及び５２並びに制御回路８０等）が形成された第１基材７１と、少なくとも一部が第１半導体材料よりも熱伝導率が低い第２半導体材料で構成され、電力増幅回路１１が形成された第２基材７２と、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、電力増幅回路１１に接続された第１整合素子が形成された整合部品４１Ｄと、第１基材７１、第２基材７２及び整合部品４１Ｄが配置された主面９０ａを有するモジュール基板９０と、を備え、第１整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含み、第１基材７１は、電極７１７を介して主面９０ａに接合され、第２基材７２は、断面視においてモジュール基板９０及び第１基材７１の間に配置され、電極７２４を介して主面９０ａに接合され、第１基材７１の少なくとも一部は、平面視において第２基材７２の少なくとも一部と重なっている。
　これによれば、電気回路が形成された第１基材７１に、電力増幅回路１１が形成された第２基材７２が平面視で重ねられるので、高周波モジュール１の小型化に貢献することができる。さらに、第２基材７２に形成された電力増幅回路１１で発生した熱を、第２基材７２を構成する第２半導体材料よりも高い熱伝導率を有する第１半導体材料で構成された第１基材７１及び電極７１７を介して外部に効果的に排出することができる。また、第１整合素子が形成された整合部品４１Ｄが第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置されるので、第１基材７１又は第２基材７２内に第１整合素子が形成される場合よりも、第１整合素子の電気特性の劣化を抑制することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、整合部品４１Ｄは、第１基材７１上に配置されてもよい。
　これによれば、さらに部品実装面積を縮小して、高周波モジュール１の小型化に貢献することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、電力増幅回路１１の少なくとも一部は、平面視において整合部品４１Ｄの少なくとも一部と重なってもよい。
　これによれば、電力増幅回路１１と整合部品４１Ｄとの間の配線長を短縮することができ、配線ロス及び配線の浮遊容量による不整合損を低減することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、電気回路は、電力増幅回路１１の出力端に接続されるスイッチ回路５１を含み、第１整合素子は、電力増幅回路１１の出力端に接続され、スイッチ回路５１の少なくとも一部は、平面視において整合部品４１Ｄの少なくとも一部と重なってもよい。
　これによれば、スイッチ回路５１と整合部品４１Ｄとの間の配線長を短縮することができ、配線ロス及び配線の浮遊容量による不整合損を低減することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１基材７１に形成される電気回路は、電力増幅回路１１を制御する制御回路８０を含んでもよい。
　これによれば、制御回路８０が第１基材７１に形成されるので、高周波モジュール１の小型化に貢献することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第１半導体材料は、シリコンであってもよい。
　これによれば、第１半導体材料にシリコンを用いることができるので、比較的高い熱伝導率を有する第１基材７１を比較的安価に製造することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、第２半導体材料は、ガリウムヒ素であってもよい。
　これによれば、第２半導体材料にガリウムヒ素を用いることができるので、比較的高性能な電力増幅回路１１を製造することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、電力増幅回路１１は、コレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅを有する回路素子７２１を含み、コレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅは、第１基材７１側からこの順で積層されてもよい。
　これによれば、製造プロセスにおいてコレクタ層７２１Ｃ、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅの各々に接続される配線を簡単にすることができる。また、平面視において、コレクタ層７２１Ｃの面積は、ベース層７２１Ｂ及びエミッタ層７２１Ｅの各々の面積よりも大きい。したがって、コレクタ層７２１Ｃを第１基材７１に接合することで、ベース層７２１Ｂ又はエミッタ層７２１Ｅを第１基材７１に接合する場合よりも、接合面積を増加させることができる。その結果、第１基材７１と第２基材７２との接合を強化して第２基材７２が第１基材７１から剥離することを抑制することができる。
　本実施の形態に係る高周波モジュール１は本実施の形態に係る高周波モジュール１は、少なくとも一部がシリコン又は窒化ガリウムで構成され、電気回路（例えばスイッチ回路５１及び５２並びに制御回路８０等）が形成された第１基材７１と、少なくとも一部がガリウムヒ素又はシリコンゲルマニウムで構成され、電力増幅回路１１が形成された第２基材７２と、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、電力増幅回路１１に接続された第１整合素子が形成された整合部品４１Ｄと、第１基材７１、第２基材７２及び整合部品４１Ｄが配置された主面９０ａを有するモジュール基板９０と、を備え、第１整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含み、第１基材７１は、電極７１７を介して主面９０ａに接合され、第２基材７２は、断面視においてモジュール基板９０及び第１基材７１の間に配置され、電極７２４を介して主面９０ａに接合され、第１基材７１の少なくとも一部は、平面視において第２基材７２の少なくとも一部と重なっている。
　これによれば、電気回路が形成された第１基材７１に、電力増幅回路１１が形成された第２基材７２が平面視で重ねられるので、高周波モジュール１の小型化に貢献することができる。さらに、第２基材７２に形成された電力増幅回路１１で発生した熱を、第２基材７２を構成するガリウムヒ素又はシリコンゲルマニウムよりも高い熱伝導率を有するシリコン又は窒化ガリウムで構成された第１基材７１及び電極７１７を介して外部に効果的に排出することができる。また、第１整合素子が形成された整合部品４１Ｄが第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置されるので、第１基材７１又は第２基材７２内に第１整合素子が形成される場合よりも、第１整合素子の電気特性の劣化を抑制することができる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。本実施の形態では、電力増幅回路が２つの電力増幅器を含み、当該２つの電力増幅器の各々の出力端にインピーダンス整合回路が接続される点が上記実施の形態１と主として異なる。以下に、本実施の形態に係る高周波モジュールについて、上記実施の形態１と異なる点を中心に説明する。
　［２．１　高周波モジュール１Ａの回路構成］
　本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａについて、図６を参照しながら説明する。図６は、実施の形態２に係る高周波モジュール１Ａ及び通信装置５Ａの回路構成図である。なお、通信装置５Ａについては、実施の形態１に係る通信装置５と同様であるので、説明を省略する。
　図６に示すように、高周波モジュール１Ａは、電力増幅回路１１Ａと、低雑音増幅回路２１と、インピーダンス整合回路４２～４４、４１１及び４１２と、スイッチ回路５１～５５と、デュプレクサ回路６１及び６２と、制御回路８０と、アンテナ接続端子１００と、高周波入力端子１１１及び１１２と、高周波出力端子１２１及び１２２と、制御端子１３０と、を備える。
　電力増幅回路１１Ａは、多段増幅回路であり、電力増幅器１１１Ａ及び１１２Ａを含む。
　電力増幅器１１１Ａは、第１増幅器の一例であり、電力増幅回路１１Ａの出力段に相当する。電力増幅器１１１Ａは、電力増幅器１１２Ａ及びスイッチ回路５１の間に接続されている。具体的には、電力増幅器１１１Ａの入力端は、電力増幅器１１２Ａの出力端及びインピーダンス整合回路４１２に接続されている。電力増幅器１１１Ａの出力端は、スイッチ回路５１の端子５１１及びインピーダンス整合回路４１１に接続されている。
　電力増幅器１１２Ａは、第２増幅器の一例であり、電力増幅回路１１Ａの入力段である。電力増幅器１１２Ａは、スイッチ回路５２及び電力増幅器１１１Ａの間に接続されている。具体的には、電力増幅器１１２Ａの入力端は、スイッチ回路５２の端子５２１に接続されている。電力増幅器１１２Ａの出力端は、電力増幅器１１１Ａの入力端及びインピーダンス整合回路４１２に接続されている。
　インピーダンス整合回路４１１は、電力増幅器１１１Ａの出力端に接続され、第１整合素子の一例として少なくとも１つの整合素子を含む。インピーダンス整合回路４１１は、電力増幅器１１１Ａの出力インピーダンスとスイッチ回路５１の入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。また、インピーダンス整合回路４１１は、電力増幅器１１１Ａの電源電圧ラインに接続されてもよい。この場合、インピーダンス整合回路４１１は、チョークインダクタ又はバイパスキャパシタとして機能してもよい。
　インピーダンス整合回路４１２は、電力増幅器１１２Ａの出力端に接続され、第２整合素子の一例として少なくとも１つの整合素子を含む。インピーダンス整合回路４１２は、電力増幅器１１２Ａの出力インピーダンスと電力増幅器１１１Ａの入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。また、インピーダンス整合回路４１２は、電力増幅器１１２Ａの電源電圧ラインに接続されてもよい。この場合、インピーダンス整合回路４１２は、チョークインダクタ又はバイパスキャパシタとして機能してもよい。
　［２．２　高周波モジュール１Ａの部品配置］
　次に、以上のように構成された高周波モジュール１Ａの部品配置の一例について、図７及び図８を参照しながら具体的に説明する。図７は、実施の形態２に係る高周波モジュール１Ａの平面図である。図８は、実施の形態２に係る高周波モジュール１Ａの断面図である。図８における高周波モジュール１Ａの断面は、図７のviii－viii線における断面である。
　なお、図２と同様に、図７では、樹脂部材９１及びシールド電極層９２の図示が省略されている。さらに、図７及び図８では、モジュール基板９０に配置された複数の部品をそれぞれ接続する配線の図示が省略されている。
　スイッチ回路５１は、第１基材７１には形成されず、スイッチ回路５３とともにスイッチ部品５０に形成されている。スイッチ部品５０は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）で構成される。具体的には、スイッチ部品５０は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）プロセスにより製造されてもよい。これにより、スイッチ部品５０を安価に製造することが可能となる。なお、スイッチ部品５０は、これに限定されず、ＧａＡｓ、ＳｉＧｅ及びＧａＮのうちの少なくとも１つで構成されてもよい。これにより、高品質なスイッチ回路５１を実現することができる。
　インピーダンス整合回路４１１に含まれる第１整合素子及びインピーダンス整合回路４１２に含まれる第２整合素子は、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄにそれぞれ形成されている。
　整合部品４１１Ｄは、第１整合部品の一例であり、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、ここでは、モジュール基板９０の主面９０ａ上に配置されている。整合部品４１１Ｄは、平面視において電力増幅回路１１Ａ及びスイッチ回路５１の間に配置されている。
　整合部品４１２Ｄは、第２整合部品の一例であり、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、ここでは、第１基材７１上に配置されている。整合部品４１２Ｄの少なくとも一部は、平面視において電力増幅回路１１Ａの少なくとも一部と重なっている。
　なお、図７及び図８に示す部品配置は、一例であり、これに限定されない。例えば、複数の部品のうちの一部又は全部は、モジュール基板９０の主面９０ｂに配置されてもよい。この場合、主面９０ｂ及び主面９０ｂ上の部品は樹脂部材で覆われてもよい。
　［２．３　効果など］
　以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａにおいて、電力増幅回路１１Ａは、電力増幅器１１１Ａ及び１１２Ａを含み、電力増幅器１１２Ａの出力端は、電力増幅器１１１Ａの入力端に接続されており、第１整合素子は、電力増幅器１１１Ａの出力端に接続され、高周波モジュール１Ａは、第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置され、電力増幅器１１２Ａの出力端に接続された第２整合素子が形成された整合部品４１２Ｄを備え、第２整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含む。
　これによれば、第１整合素子が形成された整合部品４１１Ｄに加えて第２整合素子が形成された整合部品４１２Ｄが第１基材７１及び第２基材７２の外部に配置されるので、第１基材７１又は第２基材７２内に第１整合素子及び第２整合素子が形成される場合よりも、第１整合素子及び第２整合素子の電気特性の劣化を抑制することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａにおいて、整合部品４１１Ｄは、モジュール基板９０の主面９０ａ上に配置されてもよい。
　これによれば、整合部品４１１Ｄの配置の自由度を向上させることができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａは、モジュール基板９０の主面９０ａ上に配置され、電力増幅回路１１Ａの出力端に接続されるスイッチ回路５１が形成されたスイッチ部品５０を備え、第１整合素子は、電力増幅回路１１Ａの出力端に接続され、整合部品４１１Ｄは、平面視において電力増幅回路１１Ａ及びスイッチ部品５０の間に配置されてもよい。
　これによれば、電力増幅回路１１Ａと整合部品４１１Ｄとの間の配線長及び整合部品４１１Ｄとスイッチ部品５０との間の配線長の合計を短縮することができ、配線ロス及び配線の浮遊容量による不整合損を低減することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａにおいて、整合部品４１２Ｄは、第１基材７１上に配置されてもよい。
　これによれば、さらに部品実装面積を縮小して、高周波モジュール１Ａの小型化に貢献することができる。
　また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール１Ａにおいて、電力増幅回路１１Ａの少なくとも一部は、平面視において整合部品４１２Ｄの少なくとも一部と重なってもよい。
　これによれば、電力増幅回路１１Ａと整合部品４１２Ｄとの間の配線長を短縮することができ、配線ロス及び配線の浮遊容量による不整合損を低減することができる。
　（変形例１）
　次に、変形例１について説明する。本変形例では、インピーダンス整合回路４１１の配置が上記実施の形態２と主として異なる。以下に、本変形例に係る高周波モジュールについて、上記実施の形態２と異なる点を中心に図９を参照しながら説明する。
　図９は、変形例１に係る高周波モジュール１Ａの部分断面図である。具体的には、図９は、集積回路７０及び整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの断面図である。
　図９に示すように、本変形例では、整合部品４１２Ｄに加えて、整合部品４１１Ｄも、第１基材７１上に配置されている。この場合、さらに部品実装面積を縮小して、高周波モジュール１Ａの小型化に貢献することができる。
　（変形例２）
　次に、変形例２について説明する。本変形例では、インピーダンス整合回路４１１及び４１２の配置が上記実施の形態２と主として異なる。以下に、本変形例に係る高周波モジュールについて、上記実施の形態２と異なる点を中心に図１０を参照しながら説明する。
　図１０は、変形例２に係る高周波モジュール１Ａの部分断面図である。具体的には、図１０は、集積回路７０及び整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの断面図である。
　本変形例において、整合部品４１１Ｄは、上記変形例１と同様に、第１基材７１上に配置されている。より具体的には、整合部品４１１Ｄは、第１基材７１の第１面７１ａ上に配置されている。
　一方、整合部品４１２Ｄは、第１基材７１の第２面７１ｂ上に配置されている。第２面７１ｂは、第１面７１ａの反対側にあってモジュール基板９０の主面９０ａと向かい合う第１基材７１の面である。
　このように、本変形例に係る高周波モジュール１Ａにおいて、第１基材７１は、第１面７１ａと、第１面７１ａの反対側にあってモジュール基板９０の主面９０ａと向かい合う第２面７１ｂと、を有し、整合部品４１１Ｄは、第１面７１ａ上に配置され、整合部品４１２Ｄは、第２面７１ｂ上に配置されている。
　これによれば、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの第１基材７１上の配置の自由度を向上させることができる。
　なお、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの位置は、入れ替えられてもよい。つまり、整合部品４１１Ｄが、第２面７１ｂ上に配置され、整合部品４１２Ｄが、第１面７１ａ上に配置されてもよい。
　また、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの両方が、第２面７１ｂ上に配置されてもよい。これによれば、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの両方が第１基材７１の第２面７１ｂ上に配置されるので、高周波モジュール１Ａの天面の削り出しが可能となり、低背化を図ることができる。
　（変形例３）
　次に、変形例３について説明する。本変形例では、インピーダンス整合回路４１１及び４１２が１つの部品に集積される点が上記実施の形態２と主として異なる。以下に、本変形例に係る高周波モジュールについて、上記実施の形態２と異なる点を中心に図１１を参照しながら説明する。
　図１１は、変形例３に係る高周波モジュール１Ａの部分断面図である。具体的には、図１１は、集積回路７０及び整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄの断面図である。
　図１１に示すように、本変形例では、整合部品４１１Ｄ及び４１２Ｄは、第１基材７１上に配置された１つのＩＰＤ４１０に含まれる。
　これによれば、比較的低背なＩＰＤ４１０に第１整合素子及び第２整合素子を形成することができるので、高周波モジュール１Ａの低背化を図ることができ、高周波モジュール１Ａの小型化に貢献することができる。
　（他の実施の形態）
　以上、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュール及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
　例えば、上記各実施の形態では、高周波モジュールは、ＦＤＤで用いられていたが、これに限定されない。例えば、高周波モジュールは、時分割複信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）で用いられてもよく、ＦＤＤ及びＴＤＤの両方で用いられてもよい。この場合、高周波モジュールは、ＴＤＤ用のバンドを含む通過帯域を有するフィルタ回路と、送信及び受信を切り替えるスイッチ回路とを備えればよい。
　なお、実施の形態２及びその各変形例において、インピーダンス整合回路４１１及び４１２の位置は入れ替えられてもよい。例えば、実施の形態２では、インピーダンス整合回路４１１が第１基材７１上に配置され、インピーダンス整合回路４１２が主面９０ａ上に配置されてもよい。
　本発明は、フロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
　１、１Ａ　高周波モジュール
　２　アンテナ
　３　ＲＦＩＣ
　４　ＢＢＩＣ
　５、５Ａ　通信装置
　１１、１１Ａ　電力増幅回路
　２１　低雑音増幅回路
　４１、４２、４３、４４、４１１、４１２　インピーダンス整合回路
　４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄ、４１１Ｄ、４１２Ｄ　整合部品
　５０　スイッチ部品
　５１、５２、５３、５４、５５　スイッチ回路
　６１、６２　デュプレクサ回路
　６１Ｒ、６２Ｒ　受信フィルタ回路
　６１Ｔ、６２Ｔ　送信フィルタ回路
　７０　集積回路
　７１　第１基材
　７１ａ　第１面
　７１ｂ　第２面
　７２　第２基材
　７２ａ　半導体層
　７２ｂ　エピタキシャル層
　８０　制御回路
　９０　モジュール基板
　９０ａ、９０ｂ　主面
　９１　樹脂部材
　９２　シールド電極層
　１００　アンテナ接続端子
　１１１、１１２　高周波入力端子
　１１１Ａ、１１２Ａ　電力増幅器
　１２１、１２２　高周波出力端子
　１３０　制御端子
　１５０　外部接続端子
　４１０　ＩＰＤ
　７１１　シリコン基板
　７１２、７１４　二酸化シリコン層
　７１３　シリコン層
　７１５　窒化シリコン層
　７１６、７１７、７２２、７２３、７２４　電極
　７１７ａ、７２４ａ　柱状導体
　７１７ｂ、７２４ｂ　バンプ電極
　７１８　樹脂層
　７２１、７１３０　回路素子
　７２１Ｂ　ベース層
　７２１Ｃ　コレクタ層
　７２１Ｅ　エミッタ層
　７１１０、７１４０　ビア電極

Claims (20)

  1. 　少なくとも一部が第１半導体材料で構成され、電気回路が形成された第１基材と、
    　少なくとも一部が前記第１半導体材料よりも熱伝導率が低い第２半導体材料で構成され、電力増幅回路が形成された第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の外部に配置され、前記電力増幅回路に接続された第１整合素子が形成された第１整合部品と、
    　前記第１基材、前記第２基材及び前記第１整合部品が配置された主面を有するモジュール基板と、を備え、
    　前記第１整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含み、
    　前記第１基材は、第１電極を介して前記主面に接合され、
    　前記第２基材は、断面視において前記モジュール基板及び前記第１基材の間に配置され、第２電極を介して前記主面に接合され、
    　前記第１基材の少なくとも一部は、平面視において前記第２基材の少なくとも一部と重なっている、
    　高周波モジュール。
  2. 　前記第１整合部品は、前記第１基材上に配置されている、
    　請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 　前記第１基材は、第１面と、前記第１面の反対側にあって前記モジュール基板の前記主面と向かい合う第２面と、を有し、
    　前記第１整合部品は、前記第１面上に配置されている、
    　請求項２に記載の高周波モジュール。
  4. 　前記電力増幅回路の少なくとも一部は、平面視において前記第１整合部品の少なくとも一部と重なっている、
    　請求項３に記載の高周波モジュール。
  5. 　前記電気回路は、前記電力増幅回路の出力端に接続されるスイッチ回路を含み、
    　前記第１整合素子は、前記電力増幅回路の出力端に接続され、
    　前記スイッチ回路の少なくとも一部は、平面視において前記第１整合部品の少なくとも一部と重なっている、
    　請求項３又は４に記載の高周波モジュール。
  6. 　前記第１基材は、第１面と、前記第１面の反対側にあって前記第２基材と向かい合う第２面と、を有し、
    　前記第１整合部品は、前記第２面上に配置されている、
    　請求項２に記載の高周波モジュール。
  7. 　前記第１整合部品は、前記モジュール基板の前記主面上に配置されている、
    　請求項１に記載の高周波モジュール。
  8. 　前記高周波モジュールは、前記モジュール基板の前記主面上に配置され、前記電力増幅回路の出力端に接続されるスイッチ回路が形成されたスイッチ部品を備え、
    　前記第１整合素子は、前記電力増幅回路の出力端に接続され、
    　前記第１整合部品は、平面視において前記電力増幅回路及び前記スイッチ部品の間に配置されている、
    　請求項６又は７に記載の高周波モジュール。
  9. 　前記電力増幅回路は、第１増幅器と、第２増幅器と、を含み、
    　前記第２増幅器の出力端は、前記第１増幅器の入力端に接続されており、
    　前記第１整合素子は、前記第１増幅器の出力端に接続され、
    　前記高周波モジュールは、前記第１基材及び前記第２基材の外部に配置され、前記第２増幅器の出力端に接続された第２整合素子が形成された第２整合部品を備え、
    　前記第２整合素子は、インダクタ及びキャパシタの少なくとも一方を含む、
    　請求項１に記載の高周波モジュール。
  10. 　前記第２整合部品は、前記第１基材上に配置されている、
    　請求項９に記載の高周波モジュール。
  11. 　前記第１基材は、第１面と、前記第１面の反対側にあって前記第２基材と向かい合う第２面と、を有し、
    　前記第２整合部品は、前記第１面上に配置されている、
    　請求項１０に記載の高周波モジュール。
  12. 　前記電力増幅回路の少なくとも一部は、平面視において前記第２整合部品の少なくとも一部と重なっている、
    　請求項１１に記載の高周波モジュール。
  13. 　前記第１基材は、第１面と、前記第１面の反対側にあって前記第２基材と向かい合う第２面と、を有し、
    　前記第２整合部品は、前記第２面上に配置されている、
    　請求項１０に記載の高周波モジュール。
  14. 　前記第２整合部品は、前記モジュール基板の前記主面上に配置されている、
    　請求項９に記載の高周波モジュール。
  15. 　前記第１整合部品及び前記第２整合部品は、１つの集積型受動部品（ＩＰＤ：Integrated Passive Device）に含まれる、
    　請求項９に記載の高周波モジュール。
  16. 　前記電気回路は、前記電力増幅回路を制御する制御回路を含む、
    　請求項１～１５のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  17. 　前記第１半導体材料は、シリコンである、
    　請求項１～１６のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  18. 　前記第２半導体材料は、ガリウムヒ素である、
    　請求項１～１７のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  19. 　前記電力増幅回路は、コレクタ層、ベース層及びエミッタ層を有する回路素子を含み、
    　前記コレクタ層、前記ベース層及び前記エミッタ層は、前記第１基材側からこの順で積層されている、
    　請求項１～１８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  20. 　少なくとも一部がシリコン又は窒化ガリウムで構成され、電気回路が形成された第１基材と、
    　少なくとも一部がガリウムヒ素又はシリコンゲルマニウムで構成され、電力増幅回路が形成された第２基材と、
    　前記第１基材及び前記第２基材の外部に配置され、前記電力増幅回路に接続されたインダクタ及びキャパシタの少なくとも一方が形成された第１整合部品と、
    　前記第１基材、前記第２基材及び前記第１整合部品が配置された主面を有するモジュール基板と、を備え、
    　前記第１基材は、第１電極を介して前記主面に接合され、
    　前記第２基材は、断面視において前記モジュール基板及び前記第１基材の間に配置され、第２電極を介して前記主面に接合され、
    　前記第１基材の少なくとも一部は、平面視において前記第２基材の少なくとも一部と重なっている、
    　高周波モジュール。
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