WO2022137892A1 - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high frequency module and a communication device.
- Patent Document 1 includes a mounting board capable of mounting circuit components on both sides, and an elastic wave filter arranged on the main surface of the facing main surfaces of the mounting board on which external connection terminals are arranged. High frequency modules are disclosed.
- the elastic wave filter arranged on the main surface on which the external connection terminal is arranged dissipates heat mainly through the terminal connected to the mounting board, so that the heat dissipation is high. not enough. Therefore, the filter characteristics of the elastic wave filter may deteriorate due to the frequency shift due to the temperature change.
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high frequency module and a communication device having improved heat dissipation of an elastic wave filter.
- the high-frequency module has a module substrate having a first main surface and a second main surface facing each other, and a first bottom surface and a first top surface facing each other, and allows a high-frequency signal to pass therethrough. It is provided with a 1 elastic wave filter and an external connection terminal arranged on the 2nd main surface, and the 1st bottom surface faces the 2nd main surface and is arranged closer to the 2nd main surface than the 1st top surface. Further, it is provided with a first metal electrode bonded to the first top surface.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module and a communication device according to an embodiment.
- FIG. 2A is a plan view of the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 2C is a plan view of the high frequency module according to the first modification.
- FIG. 3A is a plan view of the high frequency module according to the second embodiment.
- FIG. 3B is a cross-sectional view of the high frequency module according to the second embodiment.
- FIG. 3C is a cross-sectional view of the high frequency module according to the modified example 2.
- FIG. 4A is a plan view of the high frequency module according to the third embodiment.
- FIG. 4B is a cross-sectional view of the high frequency module according to the third embodiment.
- FIG. 5A is an external perspective view showing a first example of the metal shield plate.
- FIG. 5B is an external perspective view showing a second example of the metal shield plate.
- FIG. 5C is an external perspective view showing a third example of the metal shield plate.
- FIG. 6 is a plan view of the high frequency module according to the modified example 3.
- FIG. 7A is a plan view of the high frequency module according to the fourth embodiment.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the high frequency module according to the fourth embodiment.
- FIG. 8 is a plan view of the high frequency module according to the fifth embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the sixth embodiment.
- FIG. 5A is an external perspective view showing a first example of the metal shield plate.
- FIG. 5B is an external perspective view showing a second example of the metal shield plate.
- FIG. 5C is an
- FIG. 10A is a cross-sectional configuration diagram showing a first example of the transmission filter according to the sixth embodiment.
- FIG. 10B is a cross-sectional configuration diagram showing a second example of the transmission filter according to the sixth embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the seventh embodiment.
- FIG. 12 is a plan view of the high frequency module according to the eighth embodiment.
- A is arranged on the first main surface of the substrate.
- A is not only directly mounted on the first main surface but also separated by the substrate. It means that A is arranged in the space on the first main surface side among the space on the main surface side and the space on the second main surface side. That is, it includes that A is mounted on the first main surface via other circuit elements, electrodes, and the like.
- a and B are connected not only means that A and B are in contact with each other, but also A and B are conductor electrodes, conductor terminals, and the like. It is defined to include being electrically connected via wiring or other circuit components. Also, “connected between A and B” means connected to both A and B between A and B.
- a and B are joined means that A and B are mechanically (physically) bonded, and in particular, one surface of A. It is defined to include that one surface of B is adhered to.
- 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 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.
- planar view means that an object is projected orthographically projected onto the xy plane from the positive side of the z-axis.
- Parts are placed on the main surface of the board means that in addition to the parts being placed on the main surface in contact with the main surface of the board, the parts are placed on the main surface without contacting the main surface. It includes being arranged above and having a part of the component embedded in the substrate from the main surface side.
- C is arranged between A and B in the plan view of the substrate (or the main surface of the substrate)" means that the substrate is used. It means that at least one of a plurality of line segments connecting an arbitrary point in A and an arbitrary point in B passes through the region C in a plan view.
- the plan view of the substrate means that the substrate and the circuit elements mounted on the substrate are orthographically projected onto a plane parallel to the main surface of the substrate.
- the "transmission path” is a transmission line composed of a wiring through which a high-frequency transmission signal propagates, an electrode directly connected to the wiring, and a wiring or a terminal directly connected to the electrode.
- the "reception path” means a transmission line composed of a wiring through which a high-frequency reception signal propagates, an electrode directly connected to the wiring, and a wiring or a terminal directly connected to the electrode. do.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module 1 and a communication device 5 according to an embodiment.
- the communication device 5 includes a high frequency module 1, an antenna 2, an RF signal processing circuit (RFIC) 3, and a baseband signal processing circuit (BBIC) 4.
- RFIC RF signal processing circuit
- BBIC baseband signal processing circuit
- the RFIC 3 is an RF signal processing circuit that processes high frequency signals transmitted and received by the antenna 2. Specifically, the RFIC 3 processes the high frequency reception signal input via the reception signal 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 processes the transmission signal input from the BBIC 4 by up-conversion or the like, and outputs the high frequency transmission signal generated by the signal processing to the transmission signal path of the high frequency module 1.
- the BBIC 4 is a circuit that processes a signal using an intermediate frequency band having a lower frequency than the high frequency signal propagating in the high frequency module 1.
- the signal processed by the BBIC 4 is used, for example, as an image signal for displaying an image, or as an audio signal for a call via a speaker.
- the RFIC 3 also has a function as a control unit that controls the connection of the switches 51, 52, and 53 of the high frequency module 1 based on the communication band (frequency band) used. Specifically, the RFIC 3 switches the connection of the switches 51 to 53 of the high frequency module 1 by a control signal (not shown). Specifically, the RFIC 3 outputs a digital control signal for controlling the switches 51 to 53 to the PA control circuit 13.
- the PA control circuit 13 of the high frequency module 1 controls the connection and disconnection of the switches 51 to 53 by outputting the digital control signal to the switches 51 to 53 by the digital control signal input from the RFIC 3.
- the RFIC 3 also has a function as a control unit for controlling the gains of the power amplifiers 11 and 12 of the high frequency module 1, the power supply voltage Vcc supplied to the power amplifiers 11 and 12, and the bias voltage Vbias. Specifically, the RFIC 3 outputs a digital control signal to the control signal terminal 130 of the high frequency module 1.
- the PA control circuit 13 outputs a control signal, a power supply voltage Vcc or a bias voltage Vbias to the power amplifiers 11 and 12 by a digital control signal input via the control signal terminal 130, thereby gaining the power amplifiers 11 and 12. To adjust.
- the control unit may be provided outside the RFIC3, or may be provided, for example, in the BBIC4.
- the antenna 2 is connected to the antenna connection terminal 100 of the high frequency module 1, emits a high frequency signal output from 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.
- the antenna 2 and the BBIC 4 are not essential components.
- the high frequency module 1 matches the power amplifiers 11 and 12, the low noise amplifier 21, the PA control circuit 13, the transmission filters 61T, 62T and 63T, and the reception filters 61R, 62R and 63R. Circuits 41, 42, 43, 44, 45, 46 and 47, switches 51, 52 and 53, antenna connection terminals 100, transmission input terminals 111 and 112, reception output terminals 120, control signal terminals 130, and so on. To prepare for.
- the antenna connection terminal 100 is connected to the antenna 2.
- the transmission input terminals 111 and 112 are terminals for receiving a transmission signal from the outside (RFIC3) of the high frequency module 1.
- the reception output terminal 120 is a terminal for supplying a received signal to the outside (RFIC3) of the high frequency module 1.
- the power amplifier 11 is a transmission amplifier capable of amplifying at least one of the transmission signals of the first band, the second band, and the third band.
- the input terminal of the power amplifier 11 is connected to the transmission input terminal 111, and the output terminal of the power amplifier 11 is connected to the switch 52 via the matching circuit 45.
- the power amplifier 12 is a transmission amplifier capable of amplifying at least one of the transmission signals of the first band, the second band, and the third band.
- the input terminal of the power amplifier 12 is connected to the transmission input terminal 112, and the output terminal of the power amplifier 12 is connected to the switch 52 via the matching circuit 46.
- the low noise amplifier 21 is a reception amplifier capable of amplifying the reception signals of the first band, the second band, and the third band with low noise.
- the input terminal of the low noise amplifier 21 is connected to the switch 53 via the matching circuit 47, and the output terminal of the low noise amplifier 21 is connected to the receive output terminal 120.
- the PA control circuit 13 adjusts the gains of the power amplifiers 11 and 12 by means of a digital control signal or the like input via the control signal terminal 130.
- the PA control circuit 13 may be formed of a semiconductor IC (Integrated Circuit).
- the semiconductor IC is composed of, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Specifically, it is formed by an SOI (Silicon On Insulator) process. This makes it possible to manufacture semiconductor ICs at low cost.
- the semiconductor IC may be composed of at least one of GaAs, SiGe, and GaN. This makes it possible to output a high frequency signal having high quality amplification performance and noise performance.
- the transmission filter 61T is arranged in the transmission path connecting the power amplifiers 11 and 12 and the switch 51, and passes the transmission signal in the transmission band of the third band among the transmission signals amplified by the power amplifier 11 or 12.
- the transmission filter 62T is an example of the first elastic wave filter and the second elastic wave filter, is arranged in the transmission path connecting the power amplifiers 11 and 12 and the switch 51, and is amplified by the power amplifier 11 or 12. Of the signals, the transmission signal in the transmission band of the second band is passed.
- the transmission filter 63T is an example of the first elastic wave filter and the second elastic wave filter, is arranged in the transmission path connecting the power amplifiers 11 and 12 and the switch 51, and is amplified by the power amplifier 11 or 12. Of the signals, the transmission signal in the transmission band of the first band is passed.
- the reception filter 61R is arranged in the reception path connecting the low noise amplifier 21 and the switch 51, and passes the reception signal in the reception band of the third band among the reception signals input from the antenna connection terminal 100. Further, the reception filter 62R is arranged in the reception path connecting the low noise amplifier 21 and the switch 51, and passes the reception signal in the reception band of the second band among the reception signals input from the antenna connection terminal 100. Further, the reception filter 63R is arranged in the reception path connecting the low noise amplifier 21 and the switch 51, and passes the reception signal in the reception band of the first band among the reception signals input from the antenna connection terminal 100.
- the above-mentioned transmission filters 62T and 63T are, for example, surface acoustic wave filters using surface acoustic waves (SAW: Surface Acoustic Wave) or bulk acoustic waves (BAW: Bulk Acoustic Wave).
- SAW Surface Acoustic Wave
- BAW Bulk Acoustic Wave
- the transmission filter 61T, the reception filters 61R, 62R and 63R may be, for example, any of a SAW filter, a BAW filter, an LC resonance filter, and a dielectric filter, and are not limited thereto.
- the transmission filter 61T and the reception filter 61R constitute a duplexer 61 having a third band as a pass band. Further, the transmission filter 62T and the reception filter 62R constitute a duplexer 62 having a second band different from the first band as a pass band. Further, the transmission filter 63T and the reception filter 63R constitute a duplexer 63 having a first band as a pass band.
- Each of the duplexers 61 to 63 may be one filter transmitted by a time division duplex (TDD: Time Division Duplex) method.
- TDD Time Division Duplex
- a switch for switching between transmission and reception is arranged at least one of the front stage and the rear stage of the one filter.
- the matching circuit 41 is arranged in the transmission / reception path connecting the antenna connection terminal 100 and the switch 51, and impedance matching is performed between the antenna 2 and the switch 51.
- the matching circuit 41 may have at least one inductor. Further, the matching circuit 41 may be arranged in series with the transmission / reception path, or may be connected between the transmission / reception path and the ground.
- the matching circuit 42 is arranged in the transmission / reception path connecting the switch 51 and the duplexer 61, and performs impedance matching between the switch 51 and the duplexer 61.
- the matching circuit 42 may have at least one inductor.
- the matching circuit 42 may be arranged in series with the transmission / reception path, or may be connected between the transmission / reception path and ground.
- the matching circuit 43 is arranged in a transmission / reception path connecting the switch 51 and the duplexer 62, and performs impedance matching between the switch 51 and the duplexer 62.
- the matching circuit 43 may have at least one inductor.
- the matching circuit 43 may be arranged in series with the transmission / reception path, or may be connected between the transmission / reception path and ground.
- the matching circuit 44 is arranged in a transmission / reception path connecting the switch 51 and the duplexer 63, and performs impedance matching between the switch 51 and the duplexer 63.
- the matching circuit 44 may have at least one inductor.
- the matching circuit 44 may be arranged in series with the transmission / reception path, or may be connected between the transmission / reception path and the ground.
- the matching circuit 45 is arranged in a transmission path connecting the power amplifier 11 and the switch 52, and impedance matching is performed between the power amplifier 11 and the switch 52.
- the matching circuit 45 has at least one inductor. Further, the matching circuit 45 may be arranged in series with the transmission path, or may be connected between the transmission path and the ground.
- the matching circuit 46 is arranged in a transmission path connecting the power amplifier 12 and the switch 52, and impedance matching is performed between the power amplifier 12 and the switch 52.
- the matching circuit 46 has at least one inductor. Further, the matching circuit 46 may be arranged in series with the transmission path, or may be connected between the transmission path and the ground.
- the matching circuit 47 is arranged in the reception path connecting the low noise amplifier 21 and the switch 53, and performs impedance matching between the low noise amplifier 21 and the switch 53.
- the matching circuit 47 has at least one inductor. Further, the matching circuit 47 may be arranged in series with the reception path, or may be connected between the reception path and the ground.
- each of the matching circuits 41 to 47 does not have to be provided. Further, between the transmission filter 61T and the switch 52, between the transmission filter 62T and the switch 52, between the transmission filter 63T and the switch 52, between the reception filter 61R and the switch 53, and between the reception filter 62R and the switch 53.
- a matching circuit may be arranged at least between the reception filter 63R and the switch 53.
- the switch 51 has a common terminal, a first selection terminal and a second selection terminal, the common terminal is connected to the antenna connection terminal 100 via the matching circuit 41, and the first selection terminal is connected to the duplexer 61 via the matching circuit 42. And is connected to the duplexer 62 via the matching circuit 43, and the second selection terminal is connected to the duplexer 63 via the matching circuit 44. That is, the switch 51 is an antenna switch arranged between the antenna connection terminal 100 and the duplexers 61 to 63, and (1) switches the connection and disconnection between the antenna connection terminal 100 and the duplexers 61 and 62, and (2). ) Switching between connection and non-connection between the antenna connection terminal 100 and the duplexer 63.
- the switch 51 is composed of a multi-connection type switch circuit capable of simultaneously connecting the above (1) and (2).
- the switch 52 is an example of a first switch, and has a first common terminal, a second common terminal, a first selection terminal, a second selection terminal, and a third selection terminal, and includes power amplifiers 11 and 12 and a transmission filter. It is located between 61T, 62T and 63T.
- the first common terminal is connected to the output terminal of the power amplifier 11 via the matching circuit 45
- the second common terminal is connected to the output terminal of the power amplifier 12 via the matching circuit 46
- the first selection terminal is the transmission filter 61T.
- the second selection terminal is connected to the transmission filter 62T
- the third selection terminal is connected to the transmission filter 63T.
- the switch 52 switches the connection between the power amplifier 11 and any of the transmission filters 61T, 62T and 63T, and also switches the connection between the power amplifier 12 and any of the transmission filters 61T, 62T and 63T.
- the switch 52 is composed of, for example, a DP3T (Double Pole 3 Throw) type switch circuit.
- the switch 52 may be composed of, for example, a plurality of switch circuits including at least one of a SPDT (Single Pole Double Throw) type switch and an SP3T (Single Pole 3 Throw) type switch.
- the switch 53 has a common terminal, a first selection terminal, a second selection terminal, and a third selection terminal, and is arranged between the low noise amplifier 21 and the reception filters 61R, 62R, and 63R.
- the common terminal is connected to the input terminal of the low noise amplifier 21 via the matching circuit 47, the first selection terminal is connected to the reception filter 61R, the second selection terminal is connected to the reception filter 62R, and the third selection terminal receives. It is connected to the filter 63R.
- the switch 53 switches the connection between the low noise amplifier 21 and any of the receive filters 61R, 62R, and 63R.
- the switch 53 is composed of, for example, an SP3T type switch circuit.
- the switch 53 may be composed of, for example, a plurality of switch circuits including a SPDT type switch.
- the high frequency module according to the present invention may have at least the transmission filter 63T among the circuit components shown in FIG.
- the transmission filter 63T passes a high output transmission signal, it tends to generate heat, the heat dissipation is insufficient, and the filter characteristics may deteriorate.
- a configuration for improving the heat dissipation of the high frequency module 1 according to the present embodiment will be described.
- FIG. 2A is a plan view of the high frequency module 1A according to the first embodiment.
- FIG. 2B is a cross-sectional view of the high frequency module 1A according to the first embodiment, and specifically, is a cross-sectional view taken along the line IIB-IIB of FIG. 2A.
- FIG. 2A shows a layout of circuit components of the main surfaces 91a and 91b of the module board 91 facing each other when the main surface 91a is viewed from the positive direction side of the z-axis. ..
- FIG. 1 shows a layout of circuit components of the main surfaces 91a and 91b of the module board 91 facing each other when the main surface 91a is viewed from the positive direction side of the z-axis. ..
- FIG. 1 shows a layout of circuit components of the main surfaces 91a and 91b of the module board 91 facing each other when the main surface 91a is viewed from the positive direction side of the z-axis. ..
- FIG. 2A (b) shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the positive direction side of the z-axis. Further, in FIG. 2A, each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the actual high frequency module 1A is marked with the mark. do not have.
- the high frequency module 1A according to the first embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1A according to the present embodiment further includes a module substrate 91, resin members 92 and 93, and an external connection terminal 150. It has a metal shield layer 85 and a metal electrode 65.
- the module board 91 has a main surface 91a and a main surface 91b facing each other, and is a board on which circuit components constituting the high frequency module 1A are mounted.
- the module substrate 91 include a low temperature co-fired ceramics (LTCC) substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers, a high temperature co-fired ceramics (HTCC) 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), a printed circuit board, or the like is used.
- the main surface 91a corresponds to the first main surface
- the main surface 91b corresponds to the second main surface
- an antenna connection terminal 100, a transmission input terminal 111, 112, a reception / output terminal 120, and a control signal terminal 130 may be formed on the main surface 91b.
- the resin member 92 is arranged on the main surface 91a and covers a part of the circuit components constituting the high frequency module 1A and the main surface 91a.
- the resin member 93 is arranged on the main surface 91b and covers a part of the circuit components constituting the high frequency module 1A and the main surface 91b.
- the resin members 92 and 93 have a function of ensuring reliability such as mechanical strength and moisture resistance of the circuit components constituting the high frequency module 1A.
- the resin members 92 and 93 are not essential components for the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- the metal shield layer 85 is formed on the surface of the resin member 92 and is set to the ground potential.
- the metal shield layer 85 is, for example, a metal thin film formed by a sputtering method, and is a copper, an alloy containing copper, or a laminate containing copper.
- the metal shield layer 85 is not an essential component of the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- the power amplifiers 11 and 12 the receive filters 61R, 62R and 63R, and the matching circuits 41, 42, 43, 44, 45, 46 and 47 is arranged on the main surface 91a.
- the wiring for connecting the circuit components shown in FIG. 1 is formed inside the module board 91, on the main surfaces 91a and 91b. Further, the wiring may be a bonding wire whose both ends are joined to any of the main surfaces 91a and 91b and the circuit components constituting the high frequency module 1A, or on the surface of the circuit components constituting the high frequency module 1A. It may be a formed terminal, electrode or wiring.
- a plurality of external connection terminals 150 are arranged on the main surface 91b.
- the high frequency module 1A exchanges electric signals with an external board arranged on the negative side of the z-axis of the high frequency module 1A via a plurality of external connection terminals 150. Further, some of the plurality of external connection terminals 150 are set to the ground potential of the external board.
- the main surface 91a and 91b the main surface 91b facing the external board is not provided with circuit components that are difficult to reduce in height, and the low noise amplifier 21, switches 51 to 53, and PA control that are easy to reduce in height are easy to reduce.
- the circuit 13 and the transmission filters 61T to 63T are arranged.
- the external connection terminal 150 may be a columnar electrode penetrating the resin member 93 in the z-axis direction, and the external connection terminal 150 may be on the main surface 91b. It may be a formed bump electrode. In this case, the resin member 93 on the main surface 91b may be omitted.
- the transmission filter 63T is arranged on the main surface 91b, and other circuit components may be arranged on either the main surface 91a or 91b. ..
- the transmission filter 63T is an example of a first elastic wave filter, and has a bottom surface 63a (first bottom surface) and a top surface 63b (first top surface) facing each other. As shown in FIG. 2B, the bottom surface 63a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 63b.
- the metal electrode 65 is an example of the first metal electrode and is joined to the top surface 63b.
- the transmission filter 63T is a circuit component that passes the transmission signal amplified by the power amplifier 11 or 12, it is a component having a large heat generation amount among the circuit components of the high frequency module 1A. In order to improve the heat dissipation of the high frequency module 1A, it is important to dissipate the heat generated by the transmission filter 63T to the external substrate through a heat dissipation path having a small thermal resistance. If the metal electrode 65 is not arranged, the heat dissipation path of the transmission filter 63T includes a heat dissipation path that passes only through the plane wiring pattern (along the xy plane direction) on the main surface 91b. Since the plane wiring pattern is formed of a metal thin film, it has a large thermal resistance. Therefore, when the transmission filter 63T is arranged on the main surface 91b, the heat dissipation property is lowered.
- the high frequency module 1A since the metal electrode 65 is bonded to the top surface 63b of the transmission filter 63T, the heat generated by the transmission filter 63T is generated by the metal electrode 65. Heat can be dissipated to the external board side via. That is, as the heat dissipation path of the transmission filter 63T, heat can be dissipated not only from the heat dissipation path via the module board 91 but also from the top surface 63b of the transmission filter 63T without passing through the module board 91. Therefore, it is possible to provide the high frequency module 1A having improved heat dissipation of the transmission filter 63T which is an elastic wave filter.
- the metal electrode 65 may be further joined to the transmission filter 63T and the PA control circuit 13.
- the heat dissipation of the high frequency module 1A is further improved.
- the high frequency module 1A is further formed in the module substrate 91 and includes a via conductor 91V (first via conductor) connecting the main surfaces 91a and 91b.
- a via conductor 91V first via conductor
- One end of the via conductor 91V is connected to the ground electrode of the power amplifier 11 or 12 on the main surface 91a, and the other end of the via conductor 91V is connected to a plurality of external connection terminals 150 on the main surface 91b.
- the power amplifiers 11 and 12 are components having a large amount of heat generation among the circuit components included in the high frequency module 1A. In order to improve the heat dissipation of the high frequency module 1A, it is important to dissipate the heat generated by the power amplifiers 11 and 12 to the external substrate through a heat dissipation path having a small thermal resistance. If the power amplifiers 11 and 12 are mounted on the main surface 91b, the electrode wiring connected to the power amplifiers 11 and 12 is arranged on the main surface 91b. Therefore, the heat dissipation path includes the heat dissipation path only via the plane wiring pattern (along the xy plane direction) on the main surface 91b. Since the plane wiring pattern is formed of a metal thin film, it has a large thermal resistance. Therefore, when the power amplifiers 11 and 12 are arranged on the main surface 91b, the heat dissipation property is deteriorated.
- the high frequency module 1A is connected to the ground electrode of the power amplifier 11 or 12 on the main surface 91a, and dissipates heat from the main surface 91a to the main surface 91b.
- a via conductor 91V for use is further provided. Further, the via conductor 91V is connected to the external connection terminal 150 set to the ground potential on the main surface 91b.
- the power amplifier 11 or 12 and the external connection terminal 150 can be connected via the via conductor 91V for heat dissipation. Therefore, as the heat dissipation path of the power amplifier 11 or 12, it is possible to eliminate the heat dissipation path via only the plane wiring pattern along the xy plane direction having a large thermal resistance among the wiring in the module board 91. Therefore, it is possible to provide a small high frequency module 1A having improved heat dissipation from the power amplifier 11 or 12 to the external substrate.
- the low noise amplifier 21 and the switch 53 are included in the semiconductor IC 71. According to this, the high frequency module 1A can be miniaturized.
- the power amplifiers 11 and 12 and the low noise amplifier 21 are distributed on both sides of the module board 91, the isolation between transmission and reception can be improved.
- FIG. 2C is a plan view of the high frequency module 1B according to the modified example 1.
- the high frequency module 1B shown in the figure differs from the high frequency module 1A according to the first embodiment only in the arrangement configuration of the metal electrode 65B.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the transmission filter 62T is an example of a first elastic wave filter, and has a bottom surface 62a and a top surface 62b facing each other.
- the bottom surface 62a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 62b.
- the transmission filter 63T is an example of the second filter.
- the transmission filter 62T has an input / output terminal 621 formed on the bottom surface 62a.
- the input / output terminal 621 is an example of the first input / output terminal, and is connected to the second selection terminal of the switch 52.
- the metal electrode 65B is an example of the first metal electrode and is joined to the top surface 62b.
- the input / output terminal 621 and the metal electrode 65B overlap each other.
- the input / output terminal 621 and the metal electrode 65B which generate the most heat and are likely to reach a high temperature among the transmission filters 62T, overlap each other in the above plan view, the heat dissipation of the transmission filter 62T, which is an elastic wave filter. Can be improved more effectively.
- FIG. 3A is a plan view of the high frequency module 1C according to the second embodiment.
- FIG. 3B is a cross-sectional view of the high frequency module 1C according to the second embodiment, specifically, is a cross-sectional view taken along the line IIIB-IIIB of FIG. 3A.
- FIG. 3A shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the positive direction side of the z-axis among the main surfaces 91a and 91b of the module substrate 91 facing each other.
- each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the actual high frequency module 1C is marked with the mark. do not have.
- the high frequency module 1C according to the second embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1C shown in FIGS. 3A and 3B differs from the high frequency module 1A according to the first embodiment only in the arrangement configuration of the metal electrode 65C.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the metal electrode 65C is an example of the first metal electrode, and is joined to the top surface 63b as shown in FIG. 3B. Further, it is joined to the external connection terminal 150 set to the ground potential on a plane including the top surface 63b.
- the metal electrode 65C serves as the ground electrode, it is possible to suppress the transmission signal and harmonics radiated from the transmission filter 63T, and it is possible to suppress the intrusion of external noise into the transmission filter 63T. Therefore, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1C.
- the metal electrode 65C and the main surface 91b are connected via the external connection terminal 150, but the metal electrode 65C and the ground electrode formed on the main surface 91b are connected to each other. It may be connected via a bonding wire.
- FIG. 3C is a cross-sectional view of the high frequency module 1D according to the modified example 2.
- the high frequency module 1D shown in the figure is different from the high frequency module 1A according to the first embodiment only in that it further has via conductors 63V and 13V.
- the high frequency module 1D according to the present modification will be described mainly with different configurations, omitting the description of the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment.
- the transmission filter 63T is formed with a via conductor 63V (second via conductor) connecting the bottom surface 63a and the top surface 63b.
- One end of the via conductor 63V is connected to a ground electrode formed on the main surface 91b, and the other end of the via conductor 63V is connected to the metal electrode 65.
- the metal electrode 65 serves as the ground electrode, it is possible to suppress the transmission signal and harmonics radiated from the transmission filter 63T, and it is possible to suppress the intrusion of external noise into the transmission filter 63T. Therefore, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1D.
- the PA control circuit 13 has main surfaces 13a and 13b facing each other. As shown in FIG. 3C, the main surface 13a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the main surface 13b.
- the PA control circuit 13 is formed with a via conductor 13V connecting the main surface 13a and the main surface 13b. One end of the via conductor 13V is connected to a ground electrode formed on the main surface 91b, and the other end of the via conductor 13V is connected to the metal electrode 65.
- the metal electrode 65 serves as the ground electrode, digital noise radiated from the PA control circuit 13 can be suppressed, and intrusion of external noise into the PA control circuit 13 can be suppressed.
- FIG. 4A is a plan view of the high frequency module 1E according to the third embodiment.
- FIG. 4B is a cross-sectional view of the high frequency module 1E according to the third embodiment, specifically, is a cross-sectional view taken along the line IVB-IVB of FIG. 4A.
- FIG. 4A shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the z-axis positive direction side among the main surfaces 91a and 91b of the module substrate 91 facing each other.
- each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the mark is attached to the actual high frequency module 1E. do not have.
- the high frequency module 1E according to the third embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1E shown in FIGS. 4A and 4B is different from the high frequency module 1A according to the first embodiment in that the metal shield plates 86 and 87 are arranged.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the high frequency module 1E further includes metal shield plates 86 and 87 as compared with the high frequency module 1A according to the first embodiment.
- the metal shield plate 86 is erected on the main surface 91b, is arranged between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 when the module substrate 91 is viewed in a plan view, and is a ground electrode formed on the main surface 91b. And is joined to the metal electrode 65.
- the metal shield plate 86 may be connected to the ground electrode layer 95G formed on the module substrate 91. Since the metal shield plate 86 is bonded to the ground electrode and the metal electrode 65 at both upper and lower ends thereof and is arranged between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21, the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 are arranged.
- the electromagnetic field shielding function between 21 and 21 can be enhanced. Therefore, the isolation between the transmission and reception of the high frequency module 1E can be further improved.
- the metal shield plate 87 is erected on the main surface 91b and is joined to the ground electrode and the metal electrode 65 formed on the main surface 91b.
- the metal electrode 65 serves as the ground electrode, it is possible to suppress the transmission signal and harmonics radiated from the transmission filter 63T, and it is possible to suppress the intrusion of external noise into the transmission filter 63T. Therefore, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1E.
- FIG. 5A is an external perspective view of the metal shield plate 86A.
- the metal shield plate 86A shown in the figure is an example of the metal shield plates 86 and 87 according to the third embodiment.
- the metal shield plate 86A is erected from the main surface 91b (not shown) in the negative direction on the z-axis.
- a hole 86z penetrating the metal shield plate 86A in the normal direction (x-axis direction) is formed between the metal shield plate 86A and the main surface 91b.
- the metal shield plate 86A extends from the main surface 91b to the main body portion 86x erected in the negative direction of the z-axis and on the main surface 91b side in parallel with the main surface 91b, and is a ground electrode on the main surface 91b. It has a joint portion 86y joined (not shown).
- the hole 86z is formed between the main body portion 86x and the main surface 91b. Therefore, in the step of forming the resin member 93 on the main surface 91b, the vicinity of the metal shield plate 86A is formed. Good fluidity of the liquid resin can be ensured. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids or the like in which the resin member 93 is not formed in the vicinity of the metal shield plate 86A.
- FIG. 5B is an external perspective view of the metal shield plate 86B.
- the metal shield plate 86B shown in the figure is an example of the metal shield plates 86 and 87 according to the third embodiment.
- the metal shield plate 86B is erected from the main surface 91b (not shown) in the negative direction on the z-axis.
- a hole 86z penetrating the metal shield plate 86B in the normal direction (x-axis direction) is formed between the metal shield plate 86B and the plane including the top surface 63b.
- the metal shield plate 86B extends from the main surface 91b to the main body portion 86x erected in the negative direction of the z-axis and on the main surface 91b side in parallel with the main surface 91b, and is a ground electrode on the main surface 91b. It has a joint portion 86y joined (not shown).
- the metal shield plate 86B since the hole 86z is formed between the main body portion 86x and the plane including the top surface 63b, the metal shield plate is formed in the step of forming the resin member 93 on the main surface 91b. Good fluidity of the liquid resin can be ensured in the vicinity of 86B. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids or the like in which the resin member 93 is not formed in the vicinity of the metal shield plate 86B. Further, since the hole 86z is not formed in the region in contact with the main surface 91b (the region below the main body portion 86x), the isolation between the circuit components arranged on the main surface 91b via the metal shield plate 86B is generated. improves.
- FIG. 5C is an external perspective view of the metal shield plate 86C.
- the metal shield plate 86C shown in the figure is an example of the metal shield plates 86 and 87 according to the third embodiment.
- the metal shield plate 86C is erected from the main surface 91b (not shown) in the negative direction on the z-axis.
- a hole 86z penetrating the metal shield plate 86C in the normal direction (x-axis direction) is formed between the main surface 91b and the plane including the top surface 63b.
- the metal shield plate 86C extends from the main surface 91b in the main body portion 86x erected in the negative direction on the z-axis and on the main surface 91b side in parallel with the main surface 91b, and is a ground electrode on the main surface 91b. It has a joint portion 86y joined (not shown).
- the plurality of main body portions 86x are discretely arranged via the holes 86z
- the plurality of joint portions 86y are discretely arranged via the holes 86z.
- the hole 86z is formed between the main surface 91b and the plane including the top surface 63b. Therefore, in the step of forming the resin member 93 on the main surface 91b, the metal shield plate Good fluidity of the liquid resin can be ensured in the vicinity of 86C. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids or the like in which the resin member 93 is not formed in the vicinity of the metal shield plate 86C.
- the structural examples of the metal shield plates 86 and 87 are not limited to the above-mentioned metal shield plates 86A to 86C.
- a plurality of holes 86z may be arranged from the main surface 91b toward the plane including the top surface 63b.
- the direction in which the joint portion 86y is extended is not limited to the x-axis positive direction as shown in FIGS. 5A to 5C, and may be the x-axis negative direction, and further, the metal shield plates 86 and 87. May have both a joint portion 86y extending in the positive direction of the x-axis and a joint portion 86y extending in the negative direction of the x-axis.
- FIG. 6 is a plan view of the high frequency module 1F according to the modified example 3.
- the high frequency module 1F shown in the figure is different from the high frequency module 1E according to the third embodiment only in that the bonding wire 88 is arranged instead of the metal shield plates 86 and 87.
- the same configuration as the high frequency module 1E according to the third embodiment of the high frequency module 1F according to the present modification will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- a plurality of bonding wires 88 are arranged between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 instead of the metal shield plate 86.
- One end of the bonding wire 88 is bonded to the ground electrode formed on the main surface 91b, and the other end is bonded to the metal electrode 65.
- the electromagnetic field shielding function between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 can be strengthened, the isolation between the transmission and reception of the high frequency module 1F can be further improved.
- a plurality of ground-set external connection terminals 150 are provided between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21. It may be arranged. In this case, one end of the external connection terminal 150 is joined to the ground electrode formed on the main surface 91b, and the other end is joined to the metal electrode 65.
- FIG. 7A is a plan view of the high frequency module 1G according to the fourth embodiment.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the high frequency module 1G according to the fourth embodiment, specifically, is a cross-sectional view taken along the line VIIB-VIIB of FIG. 7A.
- FIG. 7A shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the z-axis positive direction side among the main surfaces 91a and 91b of the module substrate 91 facing each other.
- each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the actual high frequency module 1G is marked with the mark. do not have.
- the high frequency module 1G according to the fourth embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1G shown in FIGS. 7A and 7B differs from the high frequency module 1A according to the first embodiment only in the arrangement configuration of the metal electrodes 65S and 65G.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the metal electrode 65S is an example of the first metal electrode and is joined to the top surface 63b.
- the metal electrode 65S is a signal electrode (HOT electrode) that inputs a high frequency signal to the transmission filter 63T or outputs a high frequency signal from the transmission filter 63T.
- the metal electrode 65S may be connected to, for example, an input / output terminal 631 arranged on the bottom surface 63a of the transmission filter 63T via a via conductor.
- the metal electrode 65S is bonded to the top surface 63b of the transmission filter 63T, the heat generated by the transmission filter 63T can be dissipated to the external substrate side via the metal electrode 65S. Therefore, it is possible to provide the high frequency module 1G having improved heat dissipation of the transmission filter 63T which is an elastic wave filter.
- the metal electrode 65G is joined to the top surface 63b and is set to the ground. According to this, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1G.
- the metal electrode 65G may not be arranged.
- FIG. 8 is a plan view of the high frequency module 1H according to the fifth embodiment. Note that FIG. 8 shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the z-axis positive direction side among the main surfaces 91a and 91b of the module board 91 facing each other. Further, in FIG. 8, each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the mark is attached to the actual high frequency module 1H. do not have.
- the high frequency module 1H according to the fifth embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1H shown in FIG. 8 is different from the high frequency module 1A according to the first embodiment in that a metal electrode 65H, an inductor 48L and a capacitor 48C are added, and the arrangement configuration of the metal electrode 65H is different. ..
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the inductor 48L is a surface mount component arranged on the main surface 91b. Further, the capacitor 48C is a surface mount component arranged on the main surface 91b.
- the inductor 48L and the capacitor 48C are, for example, circuit components constituting a matching circuit included in the high frequency module 1H, and are circuit components constituting an LC filter included in the high frequency module 1H.
- the metal electrode 65H is an example of the first metal electrode, and is joined to the top surface 62b of the transmission filter 62T, a part of the inductor 48L and the capacitor 48C, and a plane including the top surface 62b.
- the heat dissipation of the transmission filter 62T not only the heat dissipation of the transmission filter 62T but also the heat dissipation of the surface mount components constituting the high frequency module 1H can be improved. Therefore, the heat dissipation of the high frequency module 1H can be further improved.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the high frequency module 1J according to the sixth embodiment.
- the high frequency module 1J according to the sixth embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1J shown in FIG. 9 differs from the high frequency module 1A according to the first embodiment only in the structure of the transmission filter 63T.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the top surface 63b of the transmission filter 63T is joined to the metal electrode 65.
- the transmission filter 63T has a circuit portion (not shown) formed at a position closer to the bottom surface 63a than the top surface 63b, and a barrier metal layer 68 formed between the metal electrode 65 and the circuit portion. ..
- the circuit unit corresponds to a medium that propagates elastic waves.
- the metal electrode 65 is, for example, a metal thin film formed by a sputtering method, and is a copper, an alloy containing copper, or a laminate containing copper.
- the barrier metal layer 68 is an example of a metal layer, for example, an alloy containing titanium, tantalum, cobalt and tungsten, or at least one of them.
- the metal for example, Cu atom
- the metal may diffuse from the metal electrode 65 toward the circuit portion of the transmission filter 63T. If this diffused metal is mixed into the circuit portion as an impurity, the structure of the circuit portion may change and the filter passing characteristics may deteriorate.
- the barrier metal layer 68 is arranged between the metal electrode 65 and the circuit portion. According to this, the degree of metal diffusion from the barrier metal layer 68 to the circuit portion can be made lower than the degree of metal diffusion from the metal electrode 65 to the circuit portion. That is, as compared with the transmission filter in which the barrier metal layer 68 is not arranged, it is possible to suppress the diffusion of metal from the metal electrode 65 to the circuit portion. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the filter passing characteristics of the transmission filter 63T while improving the heat dissipation of the high frequency module 1J.
- the low degree of metal diffusion from A to B means, for example, that the weight of the metal material constituting A diffuses to B is small, or the rate of diffusion of the metal material constituting A to B is low. Specifically, it is defined that the diffusion coefficient of the metal material constituting A to B is small.
- the barrier metal layer 68 is defined as a metal layer in which the diffusion coefficient of the metal material constituting the barrier metal layer 68 to the circuit portion is smaller than the diffusion coefficient of the metal material constituting the metal electrode 65 to the circuit portion.
- FIG. 10A is a cross-sectional configuration diagram showing a first example of the transmission filter 63T according to the sixth embodiment.
- the transmission filter 63T is a surface acoustic wave filter. As shown in FIG. 10A, the top surface 63b of the transmission filter 63T is joined to the metal electrode 65. Further, the bottom surface 63a faces the main surface 91b and is connected to the main surface 91b via a bump electrode 76 formed on the surface of the piezoelectric layer 75.
- the transmission filter 63T includes a piezoelectric layer 75, a support substrate 72, a barrier metal layer 68, a high sound velocity layer 73, a low sound velocity layer 74, and an IDT electrode 77, and includes a support substrate 72, a barrier metal layer 68, and the like.
- the high sound velocity layer 73, the low sound velocity layer 74, the piezoelectric layer 75, and the IDT electrode 77 are laminated in this order.
- the piezoelectric layer 75 is made of, for example, LiTaO 3 piezoelectric single crystal or piezoelectric ceramics.
- the support substrate 72 is a substrate that supports the high sound velocity layer 73, the low sound velocity layer 74, the piezoelectric layer 75, and the IDT electrode 77, and is made of, for example, silicon.
- the high sound velocity layer 73 is a layer in which the sound velocity of the propagating bulk wave is higher than that of the surface acoustic wave and the boundary wave propagating in the piezoelectric layer 75, and the elastic surface wave is the piezoelectric layer 75 and the low sound velocity layer 74. Is confined in the laminated portion and functions so as not to leak below the high sound velocity layer 73.
- the low sound velocity layer 74 is a layer in which the propagating bulk wave sound velocity is lower than the bulk wave sound velocity propagating in the piezoelectric layer 75, and is arranged between the piezoelectric layer 75 and the high sound velocity layer 73. Due to this structure and the property that the energy is concentrated in the medium in which the surface acoustic wave is essentially low sound velocity, the leakage of the surface acoustic wave energy to the outside of the IDT electrode 77 is suppressed.
- the support substrate 72 and the high sound velocity layer 73 may be made of the same material, and in this case, the support substrate 72 may be a high sound velocity support substrate.
- the laminated structure of the transmission filter 63T it is possible to significantly increase the Q value at the resonance frequency and the antiresonance frequency as compared with the conventional structure in which the piezoelectric substrate is used as a single layer. That is, since an elastic wave resonator having a high Q value can be configured, it is possible to construct a filter having a small insertion loss by using the elastic wave resonator.
- the elastic surface wave refers to propagating the elastic wave to the surface of the piezoelectric layer 75 or the interface of a plurality of materials, and refers to various types of elastic waves configured by using the IDT electrode 77.
- Surface acoustic waves also include, for example, surface waves, love waves, leaky waves, Rayleigh waves, boundary waves, leakage SAWs, pseudo SAWs, and surface acoustic waves.
- the IDT electrode 77, the piezoelectric layer 75, and the low sound velocity layer 74 are formed on the bottom surface 63a side of the bottom surface 63a and the top surface 63b of the transmission filter 63T, and correspond to a circuit portion that propagates a surface acoustic wave.
- the barrier metal layer 68 may be formed between the metal electrode 65 and the circuit portion.
- the transmission filter 63T may be a bulk elastic wave filter in addition to the elastic surface wave filter.
- FIG. 10B is a cross-sectional configuration diagram showing a second example of the transmission filter 63T according to the sixth embodiment.
- the transmission filter 63T is an SMR (Solidly Mountain Resonator) type bulk elastic wave filter. As shown in FIG. 10B, the top surface 63b of the transmission filter 63T is in contact with the metal electrode 65. Further, the bottom surface 63a (upper electrode 84 and lower electrode 82) of the transmission filter 63T faces the main surface 91b and is connected to the main surface 91b via the bump electrode 76 formed on the surfaces of the upper electrode 84 and the lower electrode 82. ing.
- SMR Solidly Mountain Resonator
- the transmission filter 63T includes a support substrate 72, a barrier metal layer 68, a low acoustic impedance film 81, a high acoustic impedance film 80, an upper electrode 84 (second electrode), and a lower electrode 82 (first electrode).
- the electrode) and the piezoelectric layer 83 are provided.
- the low acoustic impedance film 81 and the high acoustic impedance film 80 are alternately laminated to form an acoustic multilayer film.
- the support substrate 72, the barrier metal layer 68, the acoustic multilayer film, the lower electrode 82, the piezoelectric layer 83, and the upper electrode 84 are laminated in this order.
- the support substrate 72 is a substrate that supports the acoustic multilayer film, the upper electrode 84, the piezoelectric layer 83, and the lower electrode 82, and is made of, for example, silicon.
- the SMR type bulk elastic wave resonator sends bulk elastic waves to the lower part (upper part) of the acoustic multilayer film by utilizing the Bragg reflection by the acoustic multilayer film arranged between the support substrate 72 and the upper electrode 84. It is confined in the electrode 84, the piezoelectric layer 83, and the lower electrode 82).
- the upper electrode 84, the piezoelectric layer 83, and the lower electrode 82 are formed on the bottom surface 63a side of the bottom surface 63a and the top surface 63b of the transmission filter 63T, and correspond to a circuit portion that propagates bulk elastic waves.
- the barrier metal layer 68 may be formed between the metal electrode 65 and the circuit portion.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of the high frequency module 1K according to the seventh embodiment.
- the high frequency module 1K according to the seventh embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1K shown in FIG. 11 is different from the high frequency module 1C according to the second embodiment in that the resist layer 96 bonded to the metal electrode 65C is added.
- the same configuration as the high frequency module 1C according to the second embodiment of the high frequency module 1K according to the present embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the high frequency module 1K is connected to the external substrate 200 via a bump electrode 160 bonded to the surface of the metal electrode 65C.
- the resist layer 96 is formed so as to cover the region excluding the junction region with the bump electrode 160.
- the resist layer 96 is an insulating layer.
- the resist layer 96 can prevent the metal electrode 65C and the external substrate 200 from being unnecessarily short-circuited.
- FIG. 12 is a plan view of the high frequency module 1L according to the eighth embodiment. Note that FIG. 12 shows a perspective view of the arrangement of circuit components when the main surface 91b is viewed from the z-axis positive direction side among the main surfaces 91a and 91b of the module board 91 facing each other. Further, in FIG. 12, each circuit component is marked to indicate its function so that the arrangement relationship of each circuit component can be easily understood, but the mark is attached to the actual high frequency module 1L. do not have.
- the high frequency module 1L according to the eighth embodiment specifically shows the arrangement configuration of each circuit element constituting the high frequency module 1 according to the embodiment.
- the high frequency module 1L shown in FIG. 12 has a different arrangement configuration of the metal electrodes 65X and 65Y as compared with the high frequency module 1A according to the first embodiment.
- the same configuration as the high frequency module 1A according to the first embodiment will be omitted, and different configurations will be mainly described.
- the transmission filter 63T is an example of a first elastic wave filter, and passes a transmission signal in the transmission band of the first band.
- the transmission filter 63T has a bottom surface 63a (first bottom surface) and a top surface 63b (first top surface) facing each other.
- the bottom surface 63a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 63b.
- the transmission filter 62T is an example of a second elastic wave filter, and passes a transmission signal in the transmission band of the second band.
- the transmission filter 62T has a bottom surface 62a (second bottom surface) and a top surface 62b (second top surface) facing each other.
- the bottom surface 62a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 62b.
- the metal electrode 65Y is an example of the first metal electrode and is joined to the top surface 63b.
- the metal electrode 65X is an example of the second metal electrode and is joined to the top surface 62b.
- the metal electrode 65Y and the metal electrode 65X are separated and formed on a plane including the top surface 63b and on a plane including the top surface 62b.
- the heat generated by the transmission filter 63T can be dissipated from the top surface 63b without passing through the module board 91, and the heat generated by the transmission filter 62T can be dissipated from the top surface 62b without passing through the module board 91.
- the metal electrode 65Y and the metal electrode 65X are separately formed, it is possible to suppress the transmission signals of different bands (frequency) from interfering with each other via the metal electrodes 65X and 65Y. Therefore, it is possible to improve the isolation between different bands while improving the heat dissipation of the transmission filters 62T and 63T.
- the high frequency module 1A includes a module substrate 91 having main surfaces 91a and 91b facing each other, and a transmission filter 63T having bottom surfaces 63a and top surfaces 63b facing each other and passing high frequency signals.
- the bottom surface 63a faces the main surface 91a and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 63b.
- the high frequency module 1A further includes a metal electrode 65 bonded to the top surface 63b.
- the heat generated by the transmission filter 63T can be dissipated to the external substrate side via the metal electrode 65. That is, the heat generated by the transmission filter 63T can be dissipated from the top surface 63b without passing through the module substrate 91. Therefore, the heat dissipation of the high frequency module 1A can be improved.
- the high frequency module 1B further includes a power amplifier 11, a transmission filter 62T, a switch 52 for switching the connection between the power amplifier 11 and the transmission filter 63T, and a switch 52 for switching the connection between the power amplifier 11 and the transmission filter 62T.
- the transmission filter 62T includes an input / output terminal 621 connected to the switch 52, and when the top surface 62b is viewed in a plan view, the input / output terminal 621 and the metal electrode 65B may overlap. ..
- the input / output terminal 621 and the metal electrode 65B which generate the most heat and are likely to reach a high temperature among the transmission filters 62T, overlap each other in the above plan view, the heat dissipation of the transmission filter 62T can be made more effective. It will be possible to improve.
- the transmission filter 63T passes the transmission signal of the first band
- the transmission filter 62T passes the transmission signal of the second band
- the transmission filter 62T has a bottom surface 62a and a top surface 62b facing each other.
- the bottom surface 62a faces the main surface 91b and is arranged closer to the main surface 91b than the top surface 62b.
- the high frequency module 1L includes a metal electrode 65Y formed on the top surface 63b, a metal electrode 65X formed on the top surface 62b, and the metal electrode 65Y and the metal electrode 65X are on a plane including the top surface 63b and. , May be separated and formed on a plane including the top surface 62b.
- the heat generated by the transmission filter 63T can be radiated from the top surface 63b without passing through the module board 91, and the heat generated by the transmission filter 62T can be radiated from the top surface 62b without passing through the module board 91. .. Further, since the metal electrode 65Y and the metal electrode 65X are separately formed, it is possible to suppress the transmission signals of different bands (frequency) from interfering with each other via the metal electrodes 65X and 65Y. Therefore, it is possible to improve the isolation between different bands while improving the heat dissipation of the transmission filters 62T and 63T.
- the power amplifier 12 is arranged on the main surface 91a, and the high frequency module 1A is further formed in the module substrate 91 and includes a via conductor 91V connecting the main surfaces 91a and 91b.
- One end of the 91V may be connected to the ground electrode of the power amplifier 12 on the main surface 91a, and the other end of the via conductor 91V may be connected to the external connection terminal 150 set to the ground potential on the main surface 91b.
- the heat dissipation path of the power amplifier 12 it is possible to eliminate the heat dissipation path via only the planar wiring pattern having a large thermal resistance among the wiring in the module board 91. Therefore, the heat dissipation from the power amplifier 12 to the external board can be improved.
- the high frequency module 1H further includes a surface mount type inductor 48L and a capacitor 48C arranged on the main surface 91b, and the metal electrode 65H is joined to the top surface 62b of the transmission filter 62T, and the inductor 48L and the capacitor are joined. It may be joined to the main surface of 48C.
- the heat dissipation of the transmission filter 62T not only the heat dissipation of the transmission filter 62T but also the heat dissipation of the surface mount components constituting the high frequency module 1H can be improved. Therefore, the heat dissipation of the high frequency module 1H can be further improved.
- the metal electrode 65C may be set to the ground.
- the transmission signal and harmonics radiated from the transmission filter 63T can be suppressed, and the intrusion of external noise into the transmission filter 63T can be suppressed. Therefore, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1C.
- the metal electrode 65C may be joined to the external connection terminal 150 on a plane including the top surface 63b.
- the metal electrode 65C may be connected to the ground electrode formed on the main surface 91b via a bonding wire.
- the metal electrode 65 may be connected to the ground electrode formed on the main surface 91b via the via conductor 63V connecting the top surface 63b and the top surface 63a.
- the metal electrode 65S may be a signal electrode for inputting a high frequency signal to the transmission filter 63T or outputting a high frequency signal from the transmission filter 63T.
- the heat generated by the transmission filter 63T can be dissipated to the external substrate side via the metal electrode 65S. Therefore, the heat dissipation of the high frequency module 1G is improved.
- the high frequency module 1A may further include a low noise amplifier 21 arranged on the main surface 91b.
- the isolation between transmission and reception can be improved.
- the high frequency module 1E further includes a metal shield plate 86 arranged between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 on the main surface 91b when the module substrate 91 is viewed in a plan view, and the metal shield is provided.
- the plate 86 may be joined to a ground electrode and a metal electrode 65 formed on the main surface 91b.
- the metal electrode 65 serves as the ground electrode, it is possible to suppress the transmission signal and harmonics radiated from the transmission filter 63T, and it is possible to suppress the intrusion of external noise into the transmission filter 63T. Therefore, it is possible to improve the isolation between signals while improving the heat dissipation of the high frequency module 1E.
- the external connection terminal 150 is arranged between the transmission filter 63T and the low noise amplifier 21 when the module board 91 is viewed in a plan view, and may be set to the ground.
- the transmission filter 63T has a circuit portion formed at a position closer to the bottom surface 63a than the top surface 63b, and a barrier metal layer 68 formed between the metal electrode 65 and the circuit portion. You may have.
- the metal electrode 65 is copper, an alloy containing copper, or a laminate containing copper
- the barrier metal layer 68 is made of titanium, tantalum, cobalt and tungsten, or at least one of them. It may be an alloy containing.
- the degree of metal diffusion from the barrier metal layer 68 to the circuit portion can be made lower than the degree of metal diffusion from the metal electrode 65 to the circuit portion. That is, as compared with the transmission filter in which the barrier metal layer 68 is not arranged, it is possible to suppress the diffusion of metal from the metal electrode 65 to the circuit portion. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the filter passing characteristics of the transmission filter 63T while improving the heat dissipation of the high frequency module 1J.
- the transmission filter 63T is a surface acoustic wave filter, and includes a piezoelectric layer 75, a support substrate 72, a barrier metal layer 68, a high sound velocity layer 73, a low sound velocity layer 74, and an IDT electrode 77.
- the support substrate 72, the barrier metal layer 68, the high sound velocity layer 73, the low sound velocity layer 74, the piezoelectric layer 75, and the IDT electrode 77 may be laminated in this order.
- the transmission filter 63T is a bulk elastic wave filter, and has a structure in which a support substrate 72, a barrier metal layer 68, a low acoustic impedance film 81, and a high acoustic impedance film 80 are alternately laminated.
- An acoustic multilayer film, a lower electrode 82, an upper electrode 84, and a piezoelectric layer 83 are provided, and a support substrate 72, a barrier metal layer 68, an acoustic multilayer film, a lower electrode 82, a piezoelectric layer 83, and an upper electrode 84 are provided in this order. It may be laminated.
- the communication device 5 includes an RFIC 3 that processes a high frequency signal transmitted and received by the antenna 2, and a high frequency module 1 that transmits a high frequency signal between the antenna 2 and the RFIC 3.
- the high-frequency module and communication device according to the present invention have been described above with reference to embodiments, examples, and modifications. However, the high-frequency module and communication device according to the present invention have the above-described embodiments, examples, and modifications. Not limited to. To the extent that the gist of the present invention is not deviated from the other embodiments realized by combining arbitrary components in the above-described embodiments, examples and modifications, and the above-described embodiments, examples and modifications. The present invention also includes various modifications obtained by performing various modifications that can be conceived by those skilled in the art, and various devices incorporating the high frequency module and the communication device.
- the transmission filter 63T is arranged on the main surface 91b and the metal electrode 65 is joined to the top surface 63b, but the high frequency module according to the present invention replaces the transmission filter 63T.
- at least one reception filter of the reception filters 61R to 63R is arranged on the main surface 91b, and the top surface of the reception filter is bonded to the metal electrode. good.
- the heat generated by the receiving filter can be dissipated to the external substrate side via the metal electrode. That is, the heat generated by the receiving filter can be dissipated from the top surface of the receiving filter without passing through the module board 91. Therefore, the heat dissipation of the high frequency module can be improved.
- each circuit component constituting the high frequency module is arranged on both sides of the module board 91, but each circuit component is the second main surface of the module board. It may be arranged only in. That is, each circuit component constituting the high frequency module may be mounted on the module board on one side or on both sides.
- the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as a high-frequency module arranged in a multi-band compatible front end portion.
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Abstract
高周波モジュール(1A)は、互いに対向する主面(91aおよび91b)を有するモジュール基板(91)と、互いに対向する底面(63a)および天面(63b)を有し、高周波信号を通過させる送信フィルタ(63T)と、主面(91b)に配置された外部接続端子(150)と、を備え、底面(63a)は、主面(91a)と対向し天面(63b)よりも主面(91b)に近く配置されている。高周波モジュール(1A)は、さらに、天面(63b)と接合された金属電極(65)を備える。
Description
本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。
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には、回路部品を両面実装することが可能な実装基板と、実装基板の対向する主面のうちの外部接続端子が配置された主面に配置された弾性波フィルタと、を備える高周波モジュールが開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示された高周波モジュールにおいて、外部接続端子が配置された主面に配置された弾性波フィルタは、主として実装基板と接続された端子を介して放熱されるため、放熱性が十分でない。このため、弾性波フィルタにおける、温度変化による周波数シフトによりフィルタ特性が劣化する場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、弾性波フィルタの放熱性が向上した高周波モジュールおよび通信装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る高周波モジュールは、互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、互いに対向する第1底面および第1天面を有し、高周波信号を通過させる第1弾性波フィルタと、第2主面に配置された外部接続端子と、を備え、第1底面は、第2主面と対向し、第1天面よりも第2主面に近く配置されており、さらに、第1天面と接合された第1金属電極を備える。
本発明によれば、弾性波フィルタの放熱性が向上した高周波モジュールおよび通信装置を提供することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的また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等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する場合がある。
また、以下において、平行および垂直等の要素間の関係性を示す用語、矩形状等の要素の形状を示す用語、ならびに、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%程度の差異をも含むことを意味する。
また、以下の実施の形態において、「Aが基板の第1主面に配置されている」とは、Aが第1主面上に直接実装されているだけでなく、基板で隔された第1主面側の空間および第2主面側の空間のうち、Aが第1主面側の空間に配置されていることを意味する。つまり、Aが第1主面上に、その他の回路素子や電極などを介して実装されていることを含む。
また、以下の実施の形態において、「AとBとが接続されている」とは、AとBとが接触していることを指すだけでなく、AとBとが導体電極、導体端子、配線、または他の回路部品などを介して電気的に接続されていることを含むものと定義される。また、「AおよびBの間に接続される」とは、AおよびBの間でAおよびBの両方に接続されることを意味する。
また、以下の実施の形態において、「AとBとが接合されている」とは、AとBとが機械的(物理的)に接着されている状態であり、特に、Aが有する一面とBが有する一面とが接着されていることを含むものと定義される。
以下の各図において、x軸および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。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。
また、本開示のモジュール構成において、「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。「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、および、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。
また、以下において、基板に実装されたA、BおよびCにおいて、「基板(または基板の主面)の平面視において、AとBとの間にCが配置されている」とは、基板の平面視においてA内の任意の点とB内の任意の点とを結ぶ複数の線分の少なくとも1つがCの領域を通ることを意味する。また、基板の平面視とは、基板および基板に実装された回路素子を基板の主面に平行な平面に正投影して見ることを意味する。
また、以下において、「送信経路」とは、高周波送信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。また、「受信経路」とは、高周波受信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。
(実施の形態)
[1.高周波モジュール1および通信装置5の回路構成]
図1は、実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置5の回路構成図である。同図に示すように、通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
[1.高周波モジュール1および通信装置5の回路構成]
図1は、実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置5の回路構成図である。同図に示すように、通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
RFIC3は、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、高周波モジュール1の受信信号経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、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、BBIC4から入力された送信信号をアップコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された高周波送信信号を、高周波モジュール1の送信信号経路に出力する。
BBIC4は、高周波モジュール1を伝搬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回路である。BBIC4で処理された信号は、例えば、画像表示のための画像信号として使用され、または、スピーカを介した通話のために音声信号として使用される。
また、RFIC3は、使用される通信バンド(周波数帯域)に基づいて、高周波モジュール1が有するスイッチ51、52および53の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC3は、制御信号(図示せず)により高周波モジュール1が有するスイッチ51~53の接続を切り替える。具体的には、RFIC3は、スイッチ51~53を制御するためのディジタル制御信号をPA制御回路13に出力する。高周波モジュール1のPA制御回路13は、RFIC3から入力されたディジタル制御信号によって、スイッチ51~53にディジタル制御信号を出力することで、スイッチ51~53の接続および非接続を制御する。
また、RFIC3は、高周波モジュール1が有する電力増幅器11および12の利得、電力増幅器11および12に供給される電源電圧Vccおよびバイアス電圧Vbiasを制御する制御部としての機能も有する。具体的には、RFIC3は、ディジタル制御信号を高周波モジュール1の制御信号端子130に出力する。PA制御回路13は、制御信号端子130を介して入力されたディジタル制御信号によって、電力増幅器11および12に制御信号、電源電圧Vccまたはバイアス電圧Vbiasを出力することで、電力増幅器11および12の利得を調整する。なお、制御部は、RFIC3の外部に設けられていてもよく、例えば、BBIC4に設けられていてもよい。
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、高周波モジュール1から出力された高周波信号を放射し、また、外部からの高周波信号を受信して高周波モジュール1へ出力する。
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およびBBIC4は、必須の構成要素ではない。
次に、高周波モジュール1の詳細な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、電力増幅器11および12と、低雑音増幅器21と、PA制御回路13と、送信フィルタ61T、62Tおよび63Tと、受信フィルタ61R、62Rおよび63Rと、整合回路41、42、43、44、45、46および47と、スイッチ51、52および53と、アンテナ接続端子100と、送信入力端子111および112と、受信出力端子120と、制御信号端子130と、を備える。
アンテナ接続端子100は、アンテナ2に接続される。送信入力端子111および112は、送信信号を高周波モジュール1の外部(RFIC3)から受けるための端子である。受信出力端子120は、受信信号を高周波モジュール1の外部(RFIC3)に供給するための端子である。
電力増幅器11は、第1バンド、第2バンドおよび第3バンドの送信信号の少なくとも1つを増幅可能な送信増幅器である。電力増幅器11の入力端子は送信入力端子111に接続され、電力増幅器11の出力端子は、整合回路45を介してスイッチ52に接続される。
電力増幅器12は、第1バンド、第2バンドおよび第3バンドの送信信号の少なくとも1つを増幅可能な送信増幅器である。電力増幅器12の入力端子は送信入力端子112に接続され、電力増幅器12の出力端子は、整合回路46を介してスイッチ52に接続される。
低雑音増幅器21は、第1バンド、第2バンドおよび第3バンドの受信信号を低雑音で増幅可能な受信増幅器である。低雑音増幅器21の入力端子は、整合回路47を介してスイッチ53に接続され、低雑音増幅器21の出力端子は、受信出力端子120に接続される。
PA制御回路13は、制御信号端子130を介して入力されたディジタル制御信号などによって、電力増幅器11および12の利得を調整する。なお、PA制御回路13は、半導体IC(Integrated Circuit)で形成されていてもよい。半導体ICは、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で構成されている。具体的には、SOI(Silicon On Insulator)プロセスにより形成されている。これにより、半導体ICを安価に製造することが可能となる。なお、半導体ICは、GaAs、SiGeおよびGaNの少なくともいずれかで構成されていてもよい。これにより、高品質な増幅性能および雑音性能を有する高周波信号を出力することが可能となる。
送信フィルタ61Tは、電力増幅器11および12とスイッチ51とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器11または12で増幅された送信信号のうち、第3バンドの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ62Tは、第1弾性波フィルタおよび第2弾性波フィルタの一例であり、電力増幅器11および12とスイッチ51とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器11または12で増幅された送信信号のうち、第2バンドの送信帯域の送信信号を通過させる。また、送信フィルタ63Tは、第1弾性波フィルタおよび第2弾性波フィルタの一例であり、電力増幅器11および12とスイッチ51とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器11または12で増幅された送信信号のうち、第1バンドの送信帯域の送信信号を通過させる。
受信フィルタ61Rは、低雑音増幅器21とスイッチ51とを結ぶ受信経路に配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、第3バンドの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ62Rは、低雑音増幅器21とスイッチ51とを結ぶ受信経路に配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、第2バンドの受信帯域の受信信号を通過させる。また、受信フィルタ63Rは、低雑音増幅器21とスイッチ51とを結ぶ受信経路に配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、第1バンドの受信帯域の受信信号を通過させる。
なお、上記の送信フィルタ62Tおよび63Tは、例えば、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)またはバルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)を用いた弾性波フィルタである。また、送信フィルタ61T、受信フィルタ61R、62Rおよび63Rは、例えば、SAWフィルタ、BAWフィルタ、LC共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれであってもよく、さらには、これらには限定されない。
送信フィルタ61Tおよび受信フィルタ61Rは、第3バンドを通過帯域とするデュプレクサ61を構成している。また、送信フィルタ62Tおよび受信フィルタ62Rは、第1バンドと異なる第2バンドを通過帯域とするデュプレクサ62を構成している。また、送信フィルタ63Tおよび受信フィルタ63Rは、第1バンドを通過帯域とするデュプレクサ63を構成している。
なお、デュプレクサ61~63のそれぞれは、時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式で伝送する1つのフィルタであってもよい。この場合には、上記1つのフィルタの前段および後段の少なくとも一方に、送信および受信を切り替えるスイッチが配置される。
整合回路41は、アンテナ接続端子100とスイッチ51とを結ぶ送受信経路に配置され、アンテナ2と、スイッチ51とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路41は、少なくとも1つのインダクタを有していてもよい。また、整合回路41は、上記送受信経路に直列配置されていてもよいし、当該送受信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。
整合回路42は、スイッチ51とデュプレクサ61とを結ぶ送受信経路に配置され、スイッチ51とデュプレクサ61とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路42は、少なくとも1つのインダクタを有していてもよい。なお、整合回路42は、上記送受信経路に直列配置されていてもよいし、当該送受信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。整合回路43は、スイッチ51とデュプレクサ62とを結ぶ送受信経路に配置され、スイッチ51とデュプレクサ62とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路43は、少なくとも1つのインダクタを有していてもよい。なお、整合回路43は、上記送受信経路に直列配置されていてもよいし、当該送受信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。整合回路44は、スイッチ51とデュプレクサ63とを結ぶ送受信経路に配置され、スイッチ51とデュプレクサ63とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路44は、少なくとも1つのインダクタを有していてもよい。なお、整合回路44は、上記送受信経路に直列配置されていてもよいし、当該送受信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。
整合回路45は、電力増幅器11とスイッチ52とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器11とスイッチ52とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路45は、少なくとも1つのインダクタを有している。また、整合回路45は、上記送信経路に直列配置されていてもよいし、当該送信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。整合回路46は、電力増幅器12とスイッチ52とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器12とスイッチ52とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路46は、少なくとも1つのインダクタを有している。また、整合回路46は、上記送信経路に直列配置されていてもよいし、当該送信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。整合回路47は、低雑音増幅器21とスイッチ53とを結ぶ受信経路に配置され、低雑音増幅器21とスイッチ53とのインピーダンス整合をとる。なお、整合回路47は、少なくとも1つのインダクタを有している。また、整合回路47は、上記受信経路に直列配置されていてもよいし、当該受信経路とグランドとの間に接続されていてもよい。
なお、整合回路41から47のそれぞれは、なくてもよい。また、送信フィルタ61Tとスイッチ52との間、送信フィルタ62Tとスイッチ52との間、送信フィルタ63Tとスイッチ52との間、受信フィルタ61Rとスイッチ53との間、受信フィルタ62Rとスイッチ53との間、および受信フィルタ63Rとスイッチ53との間、の少なくともいずれかに整合回路が配置されていてもよい。
スイッチ51は、共通端子、第1選択端子および第2選択端子を有し、共通端子が整合回路41を介してアンテナ接続端子100に接続され、第1選択端子が整合回路42を介してデュプレクサ61に接続され、および、整合回路43を介してデュプレクサ62に接続され、第2選択端子が整合回路44を介してデュプレクサ63に接続されている。つまり、スイッチ51は、アンテナ接続端子100とデュプレクサ61~63との間に配置されたアンテナスイッチであり、(1)アンテナ接続端子100とデュプレクサ61および62との接続および非接続を切り替え、(2)アンテナ接続端子100とデュプレクサ63との接続および非接続を切り替える。なお、スイッチ51は、上記(1)および(2)の接続を同時に行うことが可能なマルチ接続型のスイッチ回路で構成される。
スイッチ52は、第1スイッチの一例であり、第1共通端子、第2共通端子、第1選択端子、第2選択端子、および第3選択端子を有し、電力増幅器11および12と、送信フィルタ61T、62Tおよび63Tとの間に配置されている。第1共通端子は整合回路45を介して電力増幅器11の出力端子に接続され、第2共通端子は整合回路46を介して電力増幅器12の出力端子に接続され、第1選択端子は送信フィルタ61Tに接続され、第2選択端子は送信フィルタ62Tに接続され、第3選択端子は送信フィルタ63Tに接続されている。上記接続構成により、スイッチ52は、電力増幅器11と送信フィルタ61T、62Tおよび63Tのいずれかとの接続を切り替え、また、電力増幅器12と送信フィルタ61T、62Tおよび63Tのいずれかとの接続を切り替える。スイッチ52は、例えば、DP3T(Double Pole 3 Throw)型のスイッチ回路で構成される。なお、スイッチ52は、例えば、SPDT(Single Pole Double Throw)型のスイッチおよびSP3T(Single Pole 3 Throw)型のスイッチの少なくともいずれかを含む複数のスイッチ回路で構成されていてもよい。
スイッチ53は、共通端子、第1選択端子、第2選択端子、および第3選択端子を有し、低雑音増幅器21と、受信フィルタ61R、62Rおよび63Rとの間に配置されている。共通端子は整合回路47を介して低雑音増幅器21の入力端子に接続され、第1選択端子は受信フィルタ61Rに接続され、第2選択端子は受信フィルタ62Rに接続され、第3選択端子は受信フィルタ63Rに接続されている。上記接続構成により、スイッチ53は、低雑音増幅器21と受信フィルタ61R、62Rおよび63Rのいずれかとの接続を切り替える。スイッチ53は、例えば、SP3T型のスイッチ回路で構成される。なお、スイッチ53は、例えば、SPDT型のスイッチを含む複数のスイッチ回路で構成されていてもよい。
なお、本発明に係る高周波モジュールでは、図1に示された回路部品のうち、送信フィルタ63Tを少なくとも有していればよい。
ここで、上記回路構成を有する高周波モジュール1において、送信フィルタ63Tは、高出力の送信信号を通過させるため発熱し易くなり放熱性が不十分となりフィルタ特性が劣化する場合がある。以下では、本実施の形態に係る高周波モジュール1の放熱性を向上させる構成について説明する。
[2.実施例1に係る高周波モジュール1Aの回路部品配置構成]
図2Aは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの平面図である。また、図2Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの断面図であり、具体的には、図2AのIIB-IIB線における断面図である。なお、図2Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置図が示されている。一方、図2Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図2Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Aには、当該マークは付されていない。
図2Aは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの平面図である。また、図2Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの断面図であり、具体的には、図2AのIIB-IIB線における断面図である。なお、図2Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置図が示されている。一方、図2Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図2Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Aには、当該マークは付されていない。
実施例1に係る高周波モジュール1Aは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図2Aおよび図2Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aは、図1に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板91と、樹脂部材92および93と、外部接続端子150と、金属シールド層85と、金属電極65と、を有している。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91aおよび主面91bを有し、高周波モジュール1Aを構成する回路部品を実装する基板である。モジュール基板91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(Low Temperature Co-fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co-fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
なお、本実施例では、主面91aは第1主面に相当し、主面91bは第2主面に相当する。
なお、図示されていないが、主面91b上に、アンテナ接続端子100、送信入力端子111、112、受信出力端子120、および制御信号端子130が形成されていてもよい。
樹脂部材92は、主面91aに配置され、高周波モジュール1Aを構成する回路部品の一部および主面91aを覆っている。樹脂部材93は、主面91bに配置され、高周波モジュール1Aを構成する回路部品の一部および主面91bを覆っている。樹脂部材92および93は、高周波モジュール1Aを構成する回路部品の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。なお、樹脂部材92および93は、本実施の形態に係る高周波モジュール1に必須の構成要素ではない。
金属シールド層85は、樹脂部材92の表面に形成され、グランド電位に設定されている。金属シールド層85は、例えば、スパッタ法により形成された金属薄膜であり、銅、銅を含む合金、または、銅を含む積層体である。なお、金属シールド層85は、本実施の形態に係る高周波モジュール1に必須の構成要素ではない。
図2Aおよび図2Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、電力増幅器11および12、受信フィルタ61R、62Rおよび63R、ならびに、整合回路41、42、43、44、45、46および47は、主面91aに配置されている。一方、低雑音増幅器21、送信フィルタ61T、62T、63T、PA制御回路13、スイッチ51、52、および53は、主面91bに配置されている。
なお、図2Aには図示していないが、図1に示された、各回路部品を接続する配線は、モジュール基板91の内部、主面91aおよび91bに形成されている。また、上記配線は、両端が主面91a、91bおよび高周波モジュール1Aを構成する回路部品のいずれかに接合されたボンディングワイヤであってもよく、また、高周波モジュール1Aを構成する回路部品の表面に形成された端子、電極または配線であってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、主面91bに複数の外部接続端子150が配置されている。高周波モジュール1Aは、高周波モジュール1Aのz軸負方向側に配置される外部基板と、複数の外部接続端子150を経由して、電気信号のやりとりを行う。また、複数の外部接続端子150のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。主面91aおよび91bのうち、外部基板と対向する主面91bには、低背化が困難な回路部品が配置されず、低背化が容易な低雑音増幅器21、スイッチ51~53、PA制御回路13、および送信フィルタ61T~63Tが配置されている。
なお、外部接続端子150は、図2Aおよび図2Bに示すように、樹脂部材93をz軸方向に貫通する柱状電極であってもよいし、また、外部接続端子150は、主面91b上に形成されたバンプ電極であってもよい。この場合には、主面91b上の樹脂部材93はなくてもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ63Tが主面91bに配置されていることは必須であり、その他の回路部品は、主面91aおよび91bのいずれに配置されていてもよい。
送信フィルタ63Tは、第1弾性波フィルタの一例であり、互いに対向する底面63a(第1底面)および天面63b(第1天面)を有する。図2Bに示すように、底面63aは主面91bと対向し、天面63bよりも主面91bに近く配置されている。
金属電極65は、第1金属電極の一例であり、天面63bと接合されている。
送信フィルタ63Tは、電力増幅器11または12で増幅された送信信号を通過させる回路部品であるため、高周波モジュール1Aが有する回路部品のなかで発熱量が大きい部品である。高周波モジュール1Aの放熱性を向上させるには、送信フィルタ63Tの発熱を、小さな熱抵抗を有する放熱経路で外部基板に放熱することが重要である。仮に、金属電極65が配置されていない場合、送信フィルタ63Tの放熱経路としては、主面91b上の(xy平面方向に沿う)平面配線パターンのみを経由した放熱経路を含むこととなる。上記平面配線パターンは、金属薄膜で形成されるため熱抵抗が大きい。このため、送信フィルタ63Tを主面91b上に配置した場合には、放熱性が低下してしまう。
これに対して、本実施例に係る高周波モジュール1Aは、図2Bに示すように、送信フィルタ63Tの天面63bに金属電極65が接合されているので、送信フィルタ63Tの発熱を、金属電極65を経由して外部基板側へ放熱できる。つまり、送信フィルタ63Tの放熱経路として、モジュール基板91を経由した放熱経路だけでなく、モジュール基板91を経由せずに送信フィルタ63Tの天面63bから放熱できる。よって、弾性波フィルタである送信フィルタ63Tの放熱性が向上した高周波モジュール1Aを提供することが可能となる。
また、図2Aに示すように、金属電極65は、さらに、送信フィルタ63TおよびPA制御回路13と接合されていてもよい。
これによれば、高周波モジュール1Aの放熱性がさらに向上する。
また、高周波モジュール1Aは、さらに、モジュール基板91内に形成され、主面91aおよび91bを繋ぐビア導体91V(第1ビア導体)を備えている。ビア導体91Vの一端は、主面91aにおいて電力増幅器11または12のグランド電極と接続され、ビア導体91Vの他端は、主面91bにおいて複数の外部接続端子150と接続されている。
電力増幅器11および12は、高周波モジュール1Aが有する回路部品のなかで発熱量が大きい部品である。高周波モジュール1Aの放熱性を向上させるには、電力増幅器11および12の発熱を、小さな熱抵抗を有する放熱経路で外部基板に放熱することが重要である。仮に、電力増幅器11および12を主面91bに実装した場合、電力増幅器11および12に接続される電極配線は主面91b上に配置される。このため、放熱経路としては、主面91b上の(xy平面方向に沿う)平面配線パターンのみを経由した放熱経路を含むこととなる。上記平面配線パターンは、金属薄膜で形成されるため熱抵抗が大きい。このため、電力増幅器11および12を主面91b上に配置した場合には、放熱性が低下してしまう。
これに対して、本実施例に係る高周波モジュール1Aは、図2Bに示すように、主面91aにて電力増幅器11または12のグランド電極に接続され、主面91aから主面91bに到る放熱用のビア導体91Vをさらに備える。また、ビア導体91Vは、主面91bにてグランド電位に設定された外部接続端子150と接続されている。
これによれば、放熱用のビア導体91Vを介して、電力増幅器11または12と外部接続端子150とを接続できる。よって、電力増幅器11または12の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きいxy平面方向に沿う平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、電力増幅器11または12から外部基板への放熱性が向上した小型の高周波モジュール1Aを提供することが可能となる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、低雑音増幅器21およびスイッチ53は、半導体IC71に含まれている。これによれば、高周波モジュール1Aを小型化できる。
また、電力増幅器11および12と低雑音増幅器21とがモジュール基板91を挟んで両面に振り分けられているので、送受信間のアイソレーションを向上できる。
図2Cは、変形例1に係る高周波モジュール1Bの平面図である。同図に示された高周波モジュール1Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属電極65Bの配置構成のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Bについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
本変形例では、送信フィルタ62Tは第1弾性波フィルタの一例であり、互いに対向する底面62aおよび天面62bを有している。底面62aは主面91bと対向し、天面62bよりも主面91bに近く配置されている。送信フィルタ63Tは第2フィルタの一例である。送信フィルタ62Tには、底面62a上に入出力端子621が形成されている。入出力端子621は、第1入出力端子の一例であり、スイッチ52の第2選択端子と接続されている。
金属電極65Bは、第1金属電極の一例であり、天面62bと接合されている。
ここで、天面62bを平面視した場合、入出力端子621と金属電極65Bとは、重なっている。
これによれば、送信フィルタ62Tのなかでも最も発熱量が多く高温となり易い入出力端子621と金属電極65Bとが、上記平面視において重なっているので、弾性波フィルタである送信フィルタ62Tの放熱性をより効果的に向上することが可能となる。
[3.実施例2に係る高周波モジュール1Cの回路部品配置構成]
図3Aは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの平面図である。また、図3Bは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの断面図であり、具体的には、図3AのIIIB-IIIB線における断面図である。なお、図3Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図3Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Cには、当該マークは付されていない。
図3Aは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの平面図である。また、図3Bは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの断面図であり、具体的には、図3AのIIIB-IIIB線における断面図である。なお、図3Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図3Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Cには、当該マークは付されていない。
実施例2に係る高周波モジュール1Cは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図3Aおよび図3Bに示された高周波モジュール1Cは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属電極65Cの配置構成のみが異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Cについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
金属電極65Cは、第1金属電極の一例であり、図3Bに示すように、天面63bと接合されている。また、天面63bを含む平面上で、グランド電位に設定される外部接続端子150と接合されている。
上記構成によれば、金属電極65Cがグランド電極となるので、送信フィルタ63Tから放射される送信信号および高調波を抑制でき、また、送信フィルタ63Tへの外来ノイズの侵入を抑制できる。よって、高周波モジュール1Cの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
なお、本実施例に係る高周波モジュール1Cにおいて、金属電極65Cと主面91bとは外部接続端子150を介して接続されているが、金属電極65Cと主面91bに形成されたグランド電極とが、ボンディングワイヤを介して接続されていてもよい。
図3Cは、変形例2に係る高周波モジュール1Dの断面図である。同図に示された高周波モジュール1Dは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、さらにビア導体63Vおよび13Vを有する点のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Dについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
送信フィルタ63Tには、底面63aと天面63bとを繋ぐビア導体63V(第2ビア導体)が形成されている。ビア導体63Vの一端は主面91bに形成されたグランド電極と接続されており、ビア導体63Vの他端は金属電極65と接続されている。
上記構成によれば、金属電極65がグランド電極となるので、送信フィルタ63Tから放射される送信信号および高調波を抑制でき、また、送信フィルタ63Tへの外来ノイズの侵入を抑制できる。よって、高周波モジュール1Dの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
また、PA制御回路13は、互いに対向する主面13aおよび13bを有する。図3Cに示すように、主面13aは主面91bと対向し、主面13bよりも主面91bに近く配置されている。
PA制御回路13には、主面13aと主面13bとを繋ぐビア導体13Vが形成されている。ビア導体13Vの一端は主面91bに形成されたグランド電極と接続されており、ビア導体13Vの他端は金属電極65と接続されている。
上記構成によれば、金属電極65がグランド電極となるので、PA制御回路13から放射されるディジタルノイズを抑制でき、また、PA制御回路13への外来ノイズの侵入を抑制できる。
[4.実施例3に係る高周波モジュール1Eの回路部品配置構成]
図4Aは、実施例3に係る高周波モジュール1Eの平面図である。また、図4Bは、実施例3に係る高周波モジュール1Eの断面図であり、具体的には、図4AのIVB-IVB線における断面図である。なお、図4Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図4Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Eには、当該マークは付されていない。
図4Aは、実施例3に係る高周波モジュール1Eの平面図である。また、図4Bは、実施例3に係る高周波モジュール1Eの断面図であり、具体的には、図4AのIVB-IVB線における断面図である。なお、図4Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図4Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Eには、当該マークは付されていない。
実施例3に係る高周波モジュール1Eは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図4Aおよび図4Bに示された高周波モジュール1Eは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属シールド板86および87が配置されている点が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Eについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
高周波モジュール1Eは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、さらに、金属シールド板86および87を備える。
金属シールド板86は、主面91b上に立設され、モジュール基板91を平面視した場合に送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に配置されており、主面91bに形成されたグランド電極および金属電極65と接合されている。なお、金属シールド板86は、モジュール基板91に形成されたグランド電極層95Gに接続されていてもよい。金属シールド板86は、その上方および下方の両端でグランド電極および金属電極65に接合されており、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に配置されているので、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間の電磁界遮蔽機能を強化できる。よって、高周波モジュール1Eの送受信間のアイソレーションをさらに向上できる。
また、金属シールド板87は、主面91b上に立設され、主面91bに形成されたグランド電極および金属電極65と接合されている。
これによれば、金属電極65がグランド電極となるので、送信フィルタ63Tから放射される送信信号および高調波を抑制でき、また、送信フィルタ63Tへの外来ノイズの侵入を抑制できる。よって、高周波モジュール1Eの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
金属シールド板86および87の詳細な構造については図5A~図5Cを用いて説明する。
図5Aは、金属シールド板86Aの外観斜視図である。同図に示された金属シールド板86Aは、実施例3に係る金属シールド板86および87の一例である。金属シールド板86Aは、主面91b(図示せず)からz軸負方向に立設されている。金属シールド板86Aと主面91bとの間には、金属シールド板86Aの法線方向(x軸方向)に貫通する穴86zが形成されている。
また、金属シールド板86Aは、主面91bからz軸負方向に立設された本体部86xと、主面91b側であって主面91bと平行に延設され、主面91b上のグランド電極(図示せず)と接合された接合部86yと、を有している。
金属シールド板86Aの構造によれば、本体部86xと主面91bとの間に穴86zが形成されているので、樹脂部材93を主面91b上に形成する工程において、金属シールド板86Aの近傍における液状樹脂の良好な流動性を確保できる。よって、金属シールド板86Aの近傍において樹脂部材93が形成されていない空隙などの発生を抑制できる。
図5Bは、金属シールド板86Bの外観斜視図である。同図に示された金属シールド板86Bは、実施例3に係る金属シールド板86および87の一例である。金属シールド板86Bは、主面91b(図示せず)からz軸負方向に立設されている。金属シールド板86Bと天面63bを含む平面との間には、金属シールド板86Bの法線方向(x軸方向)に貫通する穴86zが形成されている。
また、金属シールド板86Bは、主面91bからz軸負方向に立設された本体部86xと、主面91b側であって主面91bと平行に延設され、主面91b上のグランド電極(図示せず)と接合された接合部86yと、を有している。
金属シールド板86Bの構造によれば、本体部86xと天面63bを含む平面との間に穴86zが形成されているので、樹脂部材93を主面91b上に形成する工程において、金属シールド板86Bの近傍における液状樹脂の良好な流動性を確保できる。よって、金属シールド板86Bの近傍において樹脂部材93が形成されていない空隙などの発生を抑制できる。さらに、主面91bと接する領域(本体部86xの下方領域)には、穴86zが形成されていないので、金属シールド板86Bを介して主面91b上に配置された回路部品間のアイソレーションが向上する。
図5Cは、金属シールド板86Cの外観斜視図である。同図に示された金属シールド板86Cは、実施例3に係る金属シールド板86および87の一例である。金属シールド板86Cは、主面91b(図示せず)からz軸負方向に立設されている。主面91bと天面63bを含む平面との間には、金属シールド板86Cの法線方向(x軸方向)に貫通する穴86zが形成されている。
また、金属シールド板86Cは、主面91bからz軸負方向に立設された本体部86xと、主面91b側であって主面91bと平行に延設され、主面91b上のグランド電極(図示せず)と接合された接合部86yと、を有している。金属シールド板86Cでは、複数の本体部86xが穴86zを介して離散的に配置されており、また、複数の接合部86yが穴86zを介して離散的に配置されている。
金属シールド板86Cの構造によれば、主面91bと天面63bを含む平面との間に穴86zが形成されているので、樹脂部材93を主面91b上に形成する工程において、金属シールド板86Cの近傍における液状樹脂の良好な流動性を確保できる。よって、金属シールド板86Cの近傍において樹脂部材93が形成されていない空隙などの発生を抑制できる。
なお、金属シールド板86および87の構造例は、上記の金属シールド板86A~86Cに限られるものではない。例えば、穴86zは、主面91bから天面63bを含む平面に向けて複数配置されていてもよい。また、接合部86yが延設される方向は、図5A~図5Cに示されるようなx軸正方向に限られず、x軸負方向であってもよく、さらには、金属シールド板86および87は、x軸正方向に延設される接合部86yおよびx軸負方向に延設される接合部86yの双方を有していてもよい。
図6は、変形例3に係る高周波モジュール1Fの平面図である。同図に示された高周波モジュール1Fは、実施例3に係る高周波モジュール1Eと比較して、金属シールド板86および87の代わりに、ボンディングワイヤ88が配置されている点のみが異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール1Fについて、実施例3に係る高周波モジュール1Eと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
本実施例に係る高周波モジュール1Eにおいて、金属シールド板86に代えて、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に、複数のボンディングワイヤ88が配置されている。ボンディングワイヤ88の一端は主面91bに形成されたグランド電極と接合され、他端は金属電極65と接合される。
これによれば、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間の電磁界遮蔽機能を強化できるので、高周波モジュール1Fの送受信間のアイソレーションをさらに向上できる。
また、図示していないが、本実施例に係る高周波モジュール1Eにおいて、金属シールド板86に代えて、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に、複数のグランド設定された外部接続端子150が配置されていてもよい。この場合、外部接続端子150の一端は主面91bに形成されたグランド電極と接合され、他端は金属電極65と接合される。
これによっても、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間の電磁界遮蔽機能を強化できるので、高周波モジュール1Eの送受信間のアイソレーションをさらに向上できる。
[5.実施例4に係る高周波モジュール1Gの回路部品配置構成]
図7Aは、実施例4に係る高周波モジュール1Gの平面図である。また、図7Bは、実施例4に係る高周波モジュール1Gの断面図であり、具体的には、図7AのVIIB-VIIB線における断面図である。なお、図7Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図7Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Gには、当該マークは付されていない。
図7Aは、実施例4に係る高周波モジュール1Gの平面図である。また、図7Bは、実施例4に係る高周波モジュール1Gの断面図であり、具体的には、図7AのVIIB-VIIB線における断面図である。なお、図7Aには、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図7Aでは、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Gには、当該マークは付されていない。
実施例4に係る高周波モジュール1Gは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図7Aおよび図7Bに示された高周波モジュール1Gは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属電極65Sおよび65Gの配置構成のみが異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Gについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
金属電極65Sは、第1金属電極の一例であり、天面63bと接合されている。金属電極65Sは、送信フィルタ63Tに高周波信号を入力する、または、送信フィルタ63Tから高周波信号を出力させる信号電極(HOT電極)である。金属電極65Sは、例えば、送信フィルタ63Tの底面63aに配置された入出力端子631と、ビア導体を介して接続されていてもよい。
これによれば、送信フィルタ63Tの天面63bに金属電極65Sが接合されているので、送信フィルタ63Tの発熱を、金属電極65Sを経由して外部基板側へ放熱できる。よって、弾性波フィルタである送信フィルタ63Tの放熱性が向上した高周波モジュール1Gを提供することが可能となる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Gにおいて、金属電極65Gは、天面63bと接合されており、グランドに設定されている。これによれば、高周波モジュール1Gの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
なお、本実施例に係る高周波モジュール1Gにおいて、金属電極65Gは配置されていなくてもよい。
[6.実施例5に係る高周波モジュール1Hの回路部品配置構成]
図8は、実施例5に係る高周波モジュール1Hの平面図である。なお、図8には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図8では、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Hには、当該マークは付されていない。
図8は、実施例5に係る高周波モジュール1Hの平面図である。なお、図8には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図8では、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Hには、当該マークは付されていない。
実施例5に係る高周波モジュール1Hは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図8に示された高周波モジュール1Hは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属電極65H、インダクタ48Lおよびキャパシタ48Cが付加されている点、および、金属電極65Hの配置構成が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Hについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
インダクタ48Lは、主面91bに配置された表面実装部品である。また、キャパシタ48Cは、主面91bに配置された表面実装部品である。インダクタ48Lおよびキャパシタ48Cは、例えば、高周波モジュール1Hに含まれる整合回路を構成する回路部品であり、また、高周波モジュール1Hに含まれるLCフィルタを構成する回路部品である。
金属電極65Hは、第1金属電極の一例であり、送信フィルタ62Tの天面62b、および、インダクタ48Lおよびキャパシタ48Cの一部と、天面62bを含む平面で接合されている。
これによれば、送信フィルタ62Tの放熱性だけでなく、高周波モジュール1Hを構成する表面実装部品の放熱性も向上できる。よって、高周波モジュール1Hの放熱性を、より一層向上できる。
[7.実施例6に係る高周波モジュール1Jの回路部品配置構成]
図9は、実施例6に係る高周波モジュール1Jの断面図である。実施例6に係る高周波モジュール1Jは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図9は、実施例6に係る高周波モジュール1Jの断面図である。実施例6に係る高周波モジュール1Jは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図9に示された高周波モジュール1Jは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、送信フィルタ63Tの構造のみが異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Jについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
送信フィルタ63Tの天面63bは金属電極65と接合されている。送信フィルタ63Tは、天面63bよりも底面63aに近い箇所に形成された回路部(図示せず)と、金属電極65と上記回路部との間に形成されたバリアメタル層68と、を有する。なお、回路部とは、弾性波を伝搬する媒体に相当する。
金属電極65は、例えば、スパッタ法により形成された金属薄膜であり、銅、銅を含む合金、または、銅を含む積層体である。
バリアメタル層68は、金属層の一例であり、例えば、チタン、タンタル、コバルトおよびタングステン、またはそれらの少なくとも1つを含む合金である。
高周波モジュール1Jにおいて、金属電極65と送信フィルタ63Tとが接触しているため、金属電極65から送信フィルタ63Tの回路部に向けて、金属(例えばCu原子)が拡散する場合がある。この拡散した金属が回路部に不純物として混入すると、当該回路部の構造が変化してフィルタ通過特性が劣化する場合がある。
これに対して、高周波モジュール1Jの上記構成によれば、金属電極65と回路部との間にはバリアメタル層68が配置されている。これによれば、バリアメタル層68から回路部への金属拡散の度合いを、金属電極65から回路部への金属拡散の度合いよりも低くできる。つまり、バリアメタル層68が配置されていない送信フィルタと比較して、金属電極65から回路部へ金属が拡散することを抑制できる。よって、高周波モジュール1Jの放熱性を向上させつつ、送信フィルタ63Tのフィルタ通過特性の劣化を抑制できる。
なお、AからBへの金属拡散の度合いが低いとは、例えば、Aを構成する金属材料がBへ拡散する重量が小さい、または、Aを構成する金属材料がBへ拡散する速度が低い、などを意味し、具体的には、Aを構成する金属材料のBへの拡散係数が小さいことと定義される。
つまり、バリアメタル層68は、バリアメタル層68を構成する金属材料の回路部への拡散係数が金属電極65を構成する金属材料の回路部への拡散係数よりも小さい金属層であると定義される。
図10Aは、実施例6に係る送信フィルタ63Tの第1例を示す断面構成図である。
送信フィルタ63Tは、弾性表面波フィルタである。図10Aに示すように、送信フィルタ63Tの天面63bは金属電極65と接合されている。また、底面63aは主面91bと対面し、圧電層75の表面に形成されたバンプ電極76を介して主面91bと接続されている。
送信フィルタ63Tは、圧電層75と、支持基板72と、バリアメタル層68と、高音速層73と、低音速層74と、IDT電極77と、を備え、支持基板72、バリアメタル層68、高音速層73、低音速層74、圧電層75、およびIDT電極77の順で積層されている。
圧電層75は、例えば、LiTaO3圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。
支持基板72は、高音速層73、低音速層74、圧電層75およびIDT電極77を支持する基板であり、例えばシリコンで構成されている。
高音速層73は、圧電層75を伝搬する表面波および境界波などの弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる層であり、弾性表面波を圧電層75および低音速層74が積層されている部分に閉じ込め、高音速層73より下方に漏れないように機能する。
低音速層74は、圧電層75を伝搬するバルク波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である層であり、圧電層75と高音速層73との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのIDT電極77外への漏れが抑制される。
なお、支持基板72と高音速層73とは、同じ材料で構成されていてもよく、この場合には、高音速支持基板であってもよい。
上記構成において、IDT電極77を構成する一対の櫛歯状電極間に高周波信号が入力されると、一対の櫛歯状電極間で電位差が生じ、これにより、圧電層75が歪むことで弾性表面波が発生する。ここで、IDT電極77の波長(電極指間隔の2倍)と、送信フィルタ63Tの通過帯域の波長とを略一致させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみが送信フィルタ63Tを通過する。
なお、送信フィルタ63Tの上記積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している従来の構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるQ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Q値が高い弾性波共振子を構成し得るので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、弾性表面波は、圧電層75の表面、もしくは、複数の材料の界面に弾性波の伝搬を行うことを指し、IDT電極77を用いて構成される様々な種類の弾性波を指す。弾性表面波には、例えば、表面波、ラブ波、リーキー波、レイリー波、境界波、漏れSAW、疑似SAW、板波も含まれる。
IDT電極77、圧電層75、および低音速層74は、送信フィルタ63Tの底面63aおよび天面63bのうちの底面63a側に形成され、弾性表面波を伝搬する回路部に相当する。
これにより、高周波モジュール1Jの放熱性を向上させつつ、送信フィルタ63Tのフィルタ通過特性の劣化を抑制できる。
なお、バリアメタル層68は、金属電極65と回路部との間に形成されていればよい。
また、送信フィルタ63Tは、弾性表面波フィルタのほか、バルク弾性波フィルタであってもよい。
図10Bは、実施例6に係る送信フィルタ63Tの第2例を示す断面構成図である。
送信フィルタ63Tは、SMR(Solidly Mounted Resonator)型のバルク弾性波フィルタである。図10Bに示すように、送信フィルタ63Tの天面63bは金属電極65と接触している。また、送信フィルタ63Tの底面63a(上部電極84および下部電極82)は主面91bと対面し、上部電極84および下部電極82の表面に形成されたバンプ電極76を介して主面91bと接続されている。
本例に係る送信フィルタ63Tは、支持基板72と、バリアメタル層68と、低音響インピーダンス膜81と、高音響インピーダンス膜80と、上部電極84(第2電極)と、下部電極82(第1電極)と、圧電層83と、を備える。低音響インピーダンス膜81および高音響インピーダンス膜80は、交互に積層されることにより音響多層膜を形成している。送信フィルタ63Tにおいて、支持基板72、バリアメタル層68、音響多層膜、下部電極82、圧電層83、ならびに上部電極84の順で積層されている。
支持基板72は、音響多層膜、上部電極84、圧電層83、および下部電極82を支持する基板であり、例えばシリコンで構成されている。
上記構造により、SMR型のバルク弾性波共振子は、支持基板72と、上部電極84との間に配置された音響多層膜によるブラッグ反射を利用してバルク弾性波を音響多層膜の下方(上部電極84、圧電層83および下部電極82)に閉じ込める。
上記構成において、上部電極84と下部電極82との間に高周波信号が入力されると、両電極間で電位差が生じ、これにより、圧電層83が歪むことで、上部電極84、圧電層83および下部電極82という積層方向のバルク弾性波が発生する。ここで、圧電層83の膜厚と、送信フィルタ63Tの通過帯域の波長とを対応させておくことにより、通過させたい周波数成分を有する高周波信号のみが送信フィルタ63Tを通過する。
上部電極84、圧電層83および下部電極82は、送信フィルタ63Tの底面63aおよび天面63bのうちの底面63a側に形成され、バルク弾性波を伝搬する回路部に相当する。
これにより、高周波モジュール1Jの放熱性を向上させつつ、送信フィルタ63Tのフィルタ通過特性の劣化を抑制できる。
なお、バリアメタル層68は、金属電極65と回路部との間に形成されていればよい。
[8.実施例7に係る高周波モジュール1Kの回路部品配置構成]
図11は、実施例7に係る高周波モジュール1Kの断面図である。実施例7に係る高周波モジュール1Kは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図11は、実施例7に係る高周波モジュール1Kの断面図である。実施例7に係る高周波モジュール1Kは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図11に示された高周波モジュール1Kは、実施例2に係る高周波モジュール1Cと比較して、金属電極65Cに接合されたレジスト層96が付加されている点が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Kについて、実施例2に係る高周波モジュール1Cと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
高周波モジュール1Kは、金属電極65Cの表面に接合されたバンプ電極160を介して、外部基板200と接続されている。
ここで、金属電極65Cの表面において、バンプ電極160との接合領域を除く領域を覆うようにレジスト層96が形成されている。レジスト層96は、絶縁層である。
これによれば、レジスト層96により、金属電極65Cと外部基板200とが不要に短絡することを防止できる。
[9.実施例8に係る高周波モジュール1Lの回路部品配置構成]
図12は、実施例8に係る高周波モジュール1Lの平面図である。なお、図12には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図12では、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Lには、当該マークは付されていない。
図12は、実施例8に係る高周波モジュール1Lの平面図である。なお、図12には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路部品の配置を透視した図が示されている。また、図12では、各回路部品の配置関係が容易に理解されるよう各回路部品にはその機能を表すマークが付されているが、実際の高周波モジュール1Lには、当該マークは付されていない。
実施例8に係る高周波モジュール1Lは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図12に示された高周波モジュール1Lは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、金属電極65Xおよび65Yの配置構成が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Lについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
送信フィルタ63Tは、第1弾性波フィルタの一例であり、第1バンドの送信帯域の送信信号を通過させる。送信フィルタ63Tは、互いに対向する底面63a(第1底面)および天面63b(第1天面)を有する。底面63aは、主面91bと対向し天面63bよりも主面91bに近く配置されている。
送信フィルタ62Tは、第2弾性波フィルタの一例であり、第2バンドの送信帯域の送信信号を通過させる。送信フィルタ62Tは、互いに対向する底面62a(第2底面)および天面62b(第2天面)を有する。底面62aは、主面91bと対向し天面62bよりも主面91bに近く配置されている。
金属電極65Yは、第1金属電極の一例であり、天面63bと接合されている。
金属電極65Xは、第2金属電極の一例であり、天面62bと接合されている。
金属電極65Yと金属電極65Xとは、天面63bを含む平面上、および、天面62bを含む平面上で分離形成されている。
上記構成によれば、送信フィルタ63Tでの発熱を、モジュール基板91を経由せずに天面63bから放熱でき、送信フィルタ62Tでの発熱を、モジュール基板91を経由せずに天面62bから放熱できる。さらに、金属電極65Yと金属電極65Xとが分離形成されているので、異なるバンド(周波数)の送信信号が金属電極65Xおよび65Yを介して干渉することを抑制できる。よって、送信フィルタ62Tおよび63Tの放熱性を向上させつつ、異なるバンド間のアイソレーションを向上できる。
[10.効果など]
以上、本実施の形態に係る高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、互いに対向する底面63aおよび天面63bを有し、高周波信号を通過させる送信フィルタ63Tと、主面91bに配置された外部接続端子150と、を備え、底面63aは、主面91aと対向し天面63bよりも主面91bに近く配置されている。高周波モジュール1Aは、さらに、天面63bと接合された金属電極65を備える。
以上、本実施の形態に係る高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、互いに対向する底面63aおよび天面63bを有し、高周波信号を通過させる送信フィルタ63Tと、主面91bに配置された外部接続端子150と、を備え、底面63aは、主面91aと対向し天面63bよりも主面91bに近く配置されている。高周波モジュール1Aは、さらに、天面63bと接合された金属電極65を備える。
これによれば、天面63bに金属電極65が接合されているので、送信フィルタ63Tの発熱を、金属電極65を経由して外部基板側へ放熱できる。つまり、送信フィルタ63Tの発熱を、モジュール基板91を経由せずに天面63bから放熱できる。よって、高周波モジュール1Aの放熱性を向上できる。
また、高周波モジュール1Bは、さらに、電力増幅器11と、送信フィルタ62Tと、電力増幅器11および送信フィルタ63Tの接続、ならびに、電力増幅器11および送信フィルタ62Tの接続を切り替えるスイッチ52と、を備える。
また、高周波モジュール1Bにおいて、送信フィルタ62Tは、スイッチ52と接続された入出力端子621を備え、天面62bを平面視した場合、入出力端子621と金属電極65Bとは、重なっていてもよい。
これによれば、送信フィルタ62Tのなかでも最も発熱量が多く高温となり易い入出力端子621と金属電極65Bとが、上記平面視において重なっているので、送信フィルタ62Tの放熱性をより効果的に向上することが可能となる。
また、高周波モジュール1Lにおいて、送信フィルタ63Tは第1バンドの送信信号を通過させ、送信フィルタ62Tは第2バンドの送信信号を通過させ、送信フィルタ62Tは互いに対向する底面62aおよび天面62bを有し、底面62aは、主面91bと対向し天面62bよりも主面91bに近く配置されている。高周波モジュール1Lは、天面63bに形成された金属電極65Yを備え、天面62bに形成された金属電極65Xを備え、金属電極65Yと金属電極65Xとは、天面63bを含む平面上、および、天面62bを含む平面上で分離形成されていてもよい。
これによれば、送信フィルタ63Tでの発熱を、モジュール基板91を経由せずに天面63bから放熱でき、送信フィルタ62Tでの発熱を、モジュール基板91を経由せずに天面62bから放熱できる。さらに、金属電極65Yと金属電極65Xとが分離形成されているので、異なるバンド(周波数)の送信信号が金属電極65Xおよび65Yを介して干渉することを抑制できる。よって、送信フィルタ62Tおよび63Tの放熱性を向上させつつ、異なるバンド間のアイソレーションを向上できる。
また、高周波モジュール1Aにおいて、電力増幅器12は主面91aに配置されており、高周波モジュール1Aは、さらに、モジュール基板91内に形成され、主面91aおよび91bを繋ぐビア導体91Vを備え、ビア導体91Vの一端は、主面91aにおいて電力増幅器12のグランド電極と接続され、ビア導体91Vの他端は、主面91bにおいてグランド電位に設定された外部接続端子150と接続されていてもよい。
これによれば、電力増幅器12の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きい平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、電力増幅器12から外部基板への放熱性を向上できる。
また、高周波モジュール1Hは、さらに、主面91bに配置された表面実装型のインダクタ48Lおよびキャパシタ48Cを備え、金属電極65Hは、送信フィルタ62Tの天面62bと接合されるとともに、インダクタ48Lおよびキャパシタ48Cの主面と接合されていてもよい。
これによれば、送信フィルタ62Tの放熱性だけでなく、高周波モジュール1Hを構成する表面実装部品の放熱性も向上できる。よって、高周波モジュール1Hの放熱性を、より一層向上できる。
また、高周波モジュール1Cにおいて、金属電極65Cは、グランドに設定されていてもよい。
これによれば、送信フィルタ63Tから放射される送信信号および高調波を抑制でき、また、送信フィルタ63Tへの外来ノイズの侵入を抑制できる。よって、高周波モジュール1Cの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
また、高周波モジュール1Cにおいて、金属電極65Cは、天面63bを含む平面上で外部接続端子150と接合されていてもよい。
また、高周波モジュール1Cにおいて、金属電極65Cは、ボンディングワイヤを介して、主面91bに形成されたグランド電極と接続されていてもよい。
また、高周波モジュール1Dにおいて、金属電極65は、天面63bと天面63aとを繋ぐビア導体63Vを介して、主面91bに形成されたグランド電極と接続されていてもよい。
また、高周波モジュール1Gにおいて、金属電極65Sは、送信フィルタ63Tに高周波信号を入力する、または、送信フィルタ63Tから高周波信号を出力させる信号電極であってもよい。
これによれば、送信フィルタ63Tの発熱を、金属電極65Sを経由して外部基板側へ放熱できる。よって、高周波モジュール1Gの放熱性が向上する。
また、高周波モジュール1Aは、さらに、主面91bに配置された低雑音増幅器21を備えてもよい。
これによれば、電力増幅器11および12と低雑音増幅器21とがモジュール基板91を挟んで両面に振り分けられているので、送受信間のアイソレーションを向上できる。
また、高周波モジュール1Eは、さらに、主面91b上であって、モジュール基板91を平面視した場合に送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に配置された金属シールド板86を備え、金属シールド板86は、主面91bに形成されたグランド電極および金属電極65と接合されていてもよい。
これによれば、金属電極65がグランド電極となるので、送信フィルタ63Tから放射される送信信号および高調波を抑制でき、また、送信フィルタ63Tへの外来ノイズの侵入を抑制できる。よって、高周波モジュール1Eの放熱性を向上しつつ、信号間のアイソレーションを向上できる。
また、高周波モジュール1Eにおいて、外部接続端子150は、モジュール基板91を平面視した場合に、送信フィルタ63Tと低雑音増幅器21との間に配置されており、グランドに設定されていてもよい。
また、高周波モジュール1Jにおいて、送信フィルタ63Tは、天面63bよりも底面63aに近い箇所に形成された回路部と、金属電極65と回路部との間に形成されたバリアメタル層68と、を有してもよい。
また、高周波モジュール1Jにおいて、金属電極65は、銅、銅を含む合金、または、銅を含む積層体であり、バリアメタル層68は、チタン、タンタル、コバルトおよびタングステン、またはそれらの少なくとも1つを含む合金であってもよい。
これによれば、バリアメタル層68から回路部への金属拡散の度合いを、金属電極65から回路部への金属拡散の度合いよりも低くできる。つまり、バリアメタル層68が配置されていない送信フィルタと比較して、金属電極65から回路部へ金属が拡散することを抑制できる。よって、高周波モジュール1Jの放熱性を向上させつつ、送信フィルタ63Tのフィルタ通過特性の劣化を抑制できる。
また、高周波モジュール1Jにおいて、送信フィルタ63Tは弾性表面波フィルタであり、圧電層75と、支持基板72と、バリアメタル層68と、高音速層73と、低音速層74と、IDT電極77と、を備え、支持基板72、バリアメタル層68、高音速層73、低音速層74、圧電層75、およびIDT電極77の順で積層されていてもよい。
また、高周波モジュール1Jにおいて、送信フィルタ63Tはバルク弾性波フィルタであり、支持基板72と、バリアメタル層68と、低音響インピーダンス膜81と高音響インピーダンス膜80とが交互に積層された構造を有する音響多層膜と、下部電極82および上部電極84と、圧電層83と、を備え、支持基板72、バリアメタル層68、音響多層膜、下部電極82、圧電層83、および上部電極84の順で積層されていてもよい。
また、通信装置5は、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRFIC3と、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と、を備える。
これによれば、弾性波フィルタの放熱性が向上した通信装置5を提供できる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態、実施例および変形例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、実施例および変形例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および通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態、実施例および変形例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、実施例および変形例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およ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、実施例1~3では、送信フィルタ63Tが主面91bに配置され、金属電極65が天面63bに接合された構成を示したが、本発明に係る高周波モジュールは、送信フィルタ63Tに代わって、または、送信フィルタ63Tに加えて、受信フィルタ61R~63Rの少なくとも1つの受信フィルタが主面91bに配置され、当該受信フィルタの天面が金属電極に接合された構成を有していてもよい。
これによれば、受信フィルタの天面に金属電極が接合されているので、受信フィルタの発熱を、金属電極を経由して外部基板側へ放熱できる。つまり、受信フィルタの発熱を、モジュール基板91を経由せずに受信フィルタの天面から放熱できる。よって、高周波モジュールの放熱性を向上できる。
例えば、上記実施の形態、実施例および変形例に係る高周波モジュールでは、高周波モジュールを構成する各回路部品がモジュール基板91の両面に配置されているが、各回路部品がモジュール基板の第2主面のみに配置されていてもよい。つまり、上記高周波モジュールを構成する各回路部品は、モジュール基板に片面実装されていてもよく、また、両面実装されていてもよい。
例えば、上記実施の形態、実施例および変形例に係る高周波モジュールおよび通信装置において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
本発明は、マルチバンド対応の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、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H、1J、1K、1L 高周波モジュール
2 アンテナ
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
5 通信装置
11、12 電力増幅器
13 PA制御回路
13a、13b、91a、91b 主面
13V、63V、91V ビア導体
21 低雑音増幅器
41、42、43、44、45、46、47 整合回路
48C キャパシタ
48L インダクタ
51、52、53 スイッチ
61、62、63 デュプレクサ
61R、62R、63R 受信フィルタ
61T、62T、63T 送信フィルタ
62a、63a 底面
62b、63b 天面
65、65B、65C、65G、65H、65S、65X、65Y 金属電極
68 バリアメタル層
71 半導体IC
72 支持基板
73 高音速層
74 低音速層
75、83 圧電層
76、160 バンプ電極
77 IDT電極
80 高音響インピーダンス膜
81 低音響インピーダンス膜
82 下部電極
84 上部電極
85 金属シールド層
86、86A、86B、86C、87 金属シールド板
86x 本体部
86y 接合部
86z 穴
88 ボンディングワイヤ
91 モジュール基板
92、93 樹脂部材
95G グランド電極層
96 レジスト層
100 アンテナ接続端子
111、112 送信入力端子
120 受信出力端子
130 制御信号端子
150 外部接続端子
200 外部基板
621、631 入出力端子
2 アンテナ
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
5 通信装置
11、12 電力増幅器
13 PA制御回路
13a、13b、91a、91b 主面
13V、63V、91V ビア導体
21 低雑音増幅器
41、42、43、44、45、46、47 整合回路
48C キャパシタ
48L インダクタ
51、52、53 スイッチ
61、62、63 デュプレクサ
61R、62R、63R 受信フィルタ
61T、62T、63T 送信フィルタ
62a、63a 底面
62b、63b 天面
65、65B、65C、65G、65H、65S、65X、65Y 金属電極
68 バリアメタル層
71 半導体IC
72 支持基板
73 高音速層
74 低音速層
75、83 圧電層
76、160 バンプ電極
77 IDT電極
80 高音響インピーダンス膜
81 低音響インピーダンス膜
82 下部電極
84 上部電極
85 金属シールド層
86、86A、86B、86C、87 金属シールド板
86x 本体部
86y 接合部
86z 穴
88 ボンディングワイヤ
91 モジュール基板
92、93 樹脂部材
95G グランド電極層
96 レジスト層
100 アンテナ接続端子
111、112 送信入力端子
120 受信出力端子
130 制御信号端子
150 外部接続端子
200 外部基板
621、631 入出力端子
Claims (19)
- 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
互いに対向する第1底面および第1天面を有し、高周波信号を通過させる第1弾性波フィルタと、
前記第2主面に配置された外部接続端子と、を備え、
前記第1底面は、前記第2主面と対向し、前記第1天面よりも前記第2主面に近く配置されており、
さらに、
前記第1天面と接合された第1金属電極を備える、
高周波モジュール。 - さらに、
電力増幅器と、
第2弾性波フィルタと、
前記電力増幅器および前記第1弾性波フィルタの接続、ならびに、前記電力増幅器および前記第2弾性波フィルタの接続を切り替える第1スイッチと、を備える、
請求項1に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、
前記第1スイッチと接続された第1入出力端子を備え、
前記第1天面を平面視した場合、前記第1入出力端子と前記第1金属電極とは、重なっている、
請求項2に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、第1バンドの送信信号を通過させ、
前記第2弾性波フィルタは、前記第1バンドと異なる第2バンドの送信信号を通過させ、
前記第2弾性波フィルタは、互いに対向する第2底面および第2天面を有し、
前記第2底面は、前記第2主面と対向し、前記第2天面よりも前記第2主面に近く配置されており、
さらに、
前記第2天面に形成された第2金属電極を備え、
前記第1金属電極と前記第2金属電極とは、前記第1天面を含む平面上、および、前記第2天面を含む平面上で分離形成されている、
請求項2または3に記載の高周波モジュール。 - 前記電力増幅器は、前記第1主面に配置されており、
さらに、
前記モジュール基板内に形成され、前記第1主面および前記第2主面を繋ぐ第1ビア導体を備え、
前記第1ビア導体の一端は、前記第1主面において前記電力増幅器のグランド電極と接続され、前記第1ビア導体の他端は、前記第2主面においてグランド電位に設定された前記外部接続端子と接続されている、
請求項2~4のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - さらに、
前記第2主面に配置された表面実装部品を備え、
前記第1金属電極は、前記表面実装部品の主面と接合されている、
請求項1~5のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、グランドに設定されている、
請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、前記第1天面を含む平面上で前記外部接続端子と接合されている、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、ボンディングワイヤを介して、前記第2主面に形成されたグランド電極と接続されている、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、前記第1底面と前記第1天面とを繋ぐ第2ビア導体を介して、前記第2主面に形成されたグランド電極と接続されている、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、前記第1弾性波フィルタに前記高周波信号を入力する、または、前記第1弾性波フィルタから前記高周波信号を出力させる信号電極である、
請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - さらに、前記第2主面に配置された低雑音増幅器を備える、
請求項1~11のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - さらに、
前記第2主面上であって、前記モジュール基板を平面視した場合に前記第1弾性波フィルタと前記低雑音増幅器との間に配置された金属シールド板を備え、
前記金属シールド板は、前記第2主面に形成されたグランド電極および前記第1金属電極と接合されている、
請求項12に記載の高周波モジュール。 - 前記外部接続端子は、前記モジュール基板を平面視した場合に、前記第1弾性波フィルタと前記低雑音増幅器との間に配置されており、グランドに設定されている、
請求項12に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、
前記第1天面よりも前記第1底面に近い箇所に形成された回路部と、
前記第1金属電極と前記回路部との間に形成された金属層と、を有し、
前記金属層は、バリアメタルである、
請求項1~14のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、
前記第1天面よりも前記第1底面に近い箇所に形成された回路部と、
前記第1金属電極と前記回路部との間に形成された金属層と、を有し、
前記第1金属電極は、銅、銅を含む合金、または、銅を含む積層体であり、
前記金属層は、チタン、タンタル、コバルトおよびタングステン、またはそれらの少なくとも1つを含む合金である、
請求項1~14のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、弾性表面波フィルタであり、
圧電層と、
支持基板と、
前記金属層と、
前記圧電層を伝搬する弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速層と、
前記圧電層を伝搬するバルク波音速よりも、伝搬するバルク波音速が低速である低音速層と、
前記圧電層に形成されたIDT電極と、を備え、
前記支持基板、前記金属層、前記高音速層、前記低音速層、前記圧電層、および前記IDT電極の順で積層されている、
請求項15または16に記載の高周波モジュール。 - 前記第1弾性波フィルタは、バルク弾性波フィルタであり、
支持基板と、
前記金属層と、
低音響インピーダンス膜と高音響インピーダンス膜とが交互に積層された構造を有する音響多層膜と、
第1電極および第2電極と、
圧電層と、を備え、
前記支持基板、前記金属層、前記音響多層膜、前記第1電極、前記圧電層、および前記第2電極の順で積層されている、
請求項15または16に記載の高周波モジュール。 - アンテナで送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
前記アンテナと前記RF信号処理回路との間で高周波信号を伝送する請求項1~18のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、を備える、
通信装置。
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