WO2022153767A1 - 高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents
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- H03F2203/21157—A filter circuit being added at the output of a power amplifier stage
Definitions
- the present invention relates to a high frequency module and a communication device.
- Patent Document 1 the metal block arranged on the back surface (lower surface) of the module substrate realizes improvement of heat dissipation of the component arranged on the front surface (upper surface) of the module substrate.
- the present invention provides a high-frequency module and a communication device capable of improving the heat dissipation of the power amplification component arranged on the back surface of the module substrate.
- the high-frequency module has a module substrate having a first main surface and a second main surface facing each other, a plurality of external connection terminals arranged on the second main surface, and arranged on the second main surface.
- the power amplification component includes a third main surface and a fourth main surface facing each other, and the third main surface is located between the second main surface and the fourth main surface.
- a base material to be used, an amplification transistor formed on the fourth main surface side of the base material, and a first metal electrode arranged on the fourth main surface and connected to the amplification transistor are provided.
- the high frequency module it is possible to improve the heat dissipation of the power amplification component arranged on the back surface of the module substrate.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module and a communication device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a power amplifier included in the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a plan view of the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a perspective plan view of the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the power amplification component in the high frequency module according to the first embodiment.
- FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the power amplification component of the high frequency module according to the first modification of the first embodiment.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module and a communication device according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a power amplifier included in the high frequency module according to the
- FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the power amplification component of the high frequency module according to the second modification of the first embodiment.
- FIG. 9 is a perspective plan view of the high frequency module according to the second embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the high frequency module according to the second embodiment.
- each figure is a schematic view in which emphasis, omission, or ratio is adjusted as appropriate to show the present invention, and is not necessarily exactly illustrated. What is the actual shape, positional relationship, and ratio? May be different. In each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.
- the x-axis and the y-axis are axes orthogonal to each other on a plane parallel to the main surface of the module substrate.
- the x-axis is parallel to the first side of the module substrate
- the y-axis is parallel to the second side orthogonal to the first side of the module substrate.
- the z-axis is an axis perpendicular to the main surface of the module substrate, its positive direction indicates an upward direction, and its negative direction indicates a downward direction.
- connection includes not only the case of being directly connected by a connection terminal and / or a wiring conductor, but also the case of being electrically connected via another circuit element.
- Connected between A and B means connected between A and B to both A and B, in addition to being connected in series to the path connecting A and B. , Including being connected between the path and the ground.
- planar view means that an object is orthographically projected onto the xy plane from the positive side of the z-axis.
- a overlaps with B in a plan view means that the region of A orthographically projected on the xy plane overlaps with the region of B orthographically projected on the xy plane.
- terms indicating the relationship between elements such as “parallel” and “vertical”, terms indicating the shape of elements such as “rectangle”, and numerical ranges do not only express strict meanings. It means that a substantially equivalent range, for example, an error of about several percent is included.
- the component is arranged on the substrate means that the component is arranged on the substrate in contact with the substrate and is arranged above the substrate without contacting the substrate (for example,).
- the component is laminated on another component arranged on the substrate), and a part or all of the component is embedded and arranged in the substrate.
- the component is arranged on the main surface of the board means that the component is arranged on the main surface in a state of being in contact with the main surface of the board, and the component is mainly arranged without contacting the main surface. It includes being arranged above the surface and having a part of the component embedded in the substrate from the main surface side.
- a is formed on the B main surface side of the base material means that A is formed at a position closer to the B main surface than the C main surface on the opposite side of the B main surface. do.
- FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high frequency module 1 and a communication device 5 according to the present embodiment.
- the communication device 5 includes a high frequency module 1, an antenna 2, an RFIC (Radio Frequency Integrated Circuit) 3, and a BBIC (Baseband Integrated Circuit) 4.
- a high frequency module 1 an antenna 2
- an RFIC Radio Frequency Integrated Circuit
- BBIC Baseband Integrated Circuit
- the high frequency module 1 transmits a high frequency signal between the antenna 2 and the RFIC 3.
- the internal configuration of the high frequency module 1 will be described later.
- the antenna 2 is connected to the antenna connection terminal 100 of the high frequency module 1, receives a high frequency signal from the outside, and outputs the high frequency signal to the high frequency module 1.
- RFIC3 is an example of a signal processing circuit that processes high frequency signals. Specifically, the RFIC 3 processes the high frequency reception signal input via the reception path of the high frequency module 1 by down-conversion or the like, and outputs the reception signal generated by the signal processing to the BBIC 4. Further, the RFIC 3 has a control unit that controls a switch, an amplifier, and the like included in the high frequency module 1. A part or all of the functions of the RFIC 3 as a control unit may be mounted outside the RFIC 3, for example, the BBIC 4 or the high frequency module 1.
- the BBIC 4 is a baseband signal processing circuit that processes signals using an intermediate frequency band having a lower frequency than the high frequency signal transmitted by the high frequency module 1.
- the signal processed by the BBIC 4 for example, an image signal for displaying an image and / or an audio signal for a call via a speaker is used.
- the antenna 2 and the BBIC 4 are not essential components in the communication device 5 according to the present embodiment.
- the high frequency module 1 includes a power amplifier 11, a low noise amplifier 21, impedance matching circuits (MN) 41 to 44, switches 51 to 53, duplexers 61 and 62, and a control circuit 71.
- the antenna connection terminal 100, the high frequency input terminal 121, the high frequency output terminal 122, and the control terminal 130 are provided.
- the antenna connection terminal 100 is connected to the antenna 2 outside the high frequency module 1.
- the high frequency input terminal 121 is a terminal for receiving a high frequency transmission signal from the outside of the high frequency module 1.
- the high frequency input terminal 121 is connected to the RFIC 3 outside the high frequency module 1.
- the high frequency output terminal 122 is a terminal for providing a high frequency reception signal to the outside of the high frequency module 1.
- the high frequency output terminal 122 is connected to the RFIC 3 outside the high frequency module 1.
- the control terminal 130 is a terminal for transmitting a control signal. That is, the control terminal 130 is a terminal for receiving a control signal from the outside of the high frequency module 1 and / or a terminal for supplying a control signal to the outside of the high frequency module 1.
- the control signal is a signal related to the control of electronic components included in the high frequency module 1. Specifically, the control signal is, for example, a digital signal for controlling the power amplifier 11, the low noise amplifier 21, and the switches 51 to 53, but is not limited thereto.
- the power amplifier 11 is connected between the high frequency input terminal 121 and the transmission filters 61T and 62T. Specifically, the input end of the power amplifier 11 is connected to the high frequency input terminal 121. On the other hand, the output end of the power amplifier 11 is connected to the transmission filters 61T and 62T via the impedance matching circuit 43 and the switch 52.
- the power amplifier 11 can amplify the transmission signals of the bands A and B received by the high frequency input terminal 121.
- the transmission signals of bands A and B amplified by the power amplifier 11 are transmitted to the transmission filters 61T and 62T via the impedance matching circuit 43 and the switch 52, respectively.
- the low noise amplifier 21 is connected between the reception filters 61R and 62R and the high frequency output terminal 122. Specifically, the input end of the low noise amplifier 21 is connected to the reception filters 61R and 62R via the switch 53 and the impedance matching circuit 44. On the other hand, the output end of the low noise amplifier 21 is connected to the high frequency output terminal 122.
- the low noise amplifier 21 can amplify the received signals of the bands A and B received by the antenna connection terminal 100. The amplified received signals of the bands A and B are output to the RFIC 3 via the high frequency output terminal 122.
- the impedance matching circuit 41 is connected to the output end of the transmission filter 61T and the input end of the reception filter 61R, and is connected to the antenna connection terminal 100 via the switch 51.
- the impedance matching circuit 41 is composed of, for example, an inductor and / or a capacitor, and can perform impedance matching between the switch 51 and the duplexer 61.
- the impedance matching circuit 42 is connected to the output end of the transmission filter 62T and the input end of the reception filter 62R, and is connected to the antenna connection terminal 100 via the switch 51.
- the impedance matching circuit 42 is composed of, for example, an inductor and / or a capacitor, and can perform impedance matching between the switch 51 and the duplexer 62.
- the impedance matching circuit 43 is connected to the output terminal of the power amplifier 11 and is connected to the input terminals of the transmission filters 61T and 62T via the switch 52.
- the impedance matching circuit 43 is composed of, for example, an inductor and / or a capacitor, and can perform impedance matching between the output impedance of the power amplifier 11 and the input impedance of the switch 52.
- the impedance matching circuit 44 is connected to the input terminal of the low noise amplifier 21 and is connected to the output terminals of the reception filters 61R and 62R via the switch 53.
- the impedance matching circuit 44 is composed of, for example, an inductor and / or a capacitor, and can perform impedance matching between the output impedance of the switch 53 and the input impedance of the low noise amplifier 21.
- the switch 51 is connected between the antenna connection terminal 100 and the duplexers 61 and 62.
- the switch 51 is composed of, for example, a multi-connection type switch circuit, and is sometimes called an antenna switch.
- the switch 51 has terminals 511 to 513.
- the terminal 511 is connected to the antenna connection terminal 100.
- the terminal 512 is connected to the duplexer 61 via the impedance matching circuit 41.
- the terminal 513 is connected to the duplexer 62 via an impedance matching circuit 42.
- the switch 51 can connect the terminal 511 to the terminals 512 and / or 513 based on, for example, a control signal from the RFIC3. That is, the switch 51 can connect the antenna 2 to the duplexer 61 and / or 62.
- the switch 52 is connected between the power amplifier 11 and the transmission filters 61T and 62T.
- the switch 52 is composed of, for example, a multi-connection type switch circuit, and is sometimes called a transmission band select switch.
- the switch 52 has terminals 521 to 523.
- the terminal 521 is connected to the output terminal of the power amplifier 11 via an impedance matching circuit 43.
- the terminal 522 is connected to the input end of the transmission filter 61T.
- the terminal 523 is connected to the input end of the transmission filter 62T.
- the switch 52 can connect the terminal 521 to the terminals 522 and / or 523 based on, for example, a control signal from the RFIC3. That is, the switch 52 can connect the power amplifier 11 to the transmission filter 61T and / or 62T.
- the switch 53 is connected between the low noise amplifier 21 and the reception filters 61R and 62R.
- the switch 53 is composed of, for example, a multi-connection type switch circuit, and is sometimes called a reception band select switch.
- the switch 53 has terminals 531 to 533. Terminal 531 is connected to the input end of the low noise amplifier 21 via an impedance matching circuit 44.
- the terminal 532 is connected to the output end of the reception filter 61R.
- the terminal 533 is connected to the output end of the reception filter 62R.
- the switch 53 can connect the terminal 531 to the terminal 532 and / or 533 based on, for example, a control signal from the RFIC3. That is, the switch 53 can connect the low noise amplifier 21 to the reception filter 61R and / or 62R.
- Duplexer 61 has a pass band including band A.
- the duplexer 61 has a transmission filter 61T and a reception filter 61R, and enables frequency division duplex (FDD) in band A.
- FDD frequency division duplex
- the transmission filter 61T (A-Tx) is connected between the power amplifier 11 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the transmission filter 61T is connected to the output end of the power amplifier 11 via the switch 52 and the impedance matching circuit 43. On the other hand, the output end of the transmission filter 61T is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 41 and the switch 51.
- the transmission filter 61T has a pass band including the uplink operation band of band A. The transmission filter 61T can pass the transmission signal of band A among the transmission signals amplified by the power amplifier 11.
- Duplexer 62 has a pass band including band B.
- the duplexer 62 has a transmit filter 62T and a receive filter 62R, enabling FDD in band B.
- the transmission filter 62T (B-Tx) is connected between the power amplifier 11 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the transmission filter 62T is connected to the output end of the power amplifier 11 via the switch 52 and the impedance matching circuit 43. On the other hand, the output end of the transmission filter 62T is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 42 and the switch 51.
- the transmission filter 62T has a pass band including the uplink operation band of band B. The transmission filter 62T can pass the transmission signal of band B among the transmission signals amplified by the power amplifier 11.
- the reception filter 61R (A-Rx) is connected between the low noise amplifier 21 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the reception filter 61R is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 41 and the switch 51. On the other hand, the output end of the reception filter 61R is connected to the input end of the low noise amplifier 21 via the switch 53 and the impedance matching circuit 44.
- the reception filter 61R has a pass band including a downlink operation band of band A. The reception filter 61R can pass the reception signal of band A among the reception signals received by the antenna 2.
- the reception filter 62R (B-Rx) is connected between the low noise amplifier 21 and the antenna connection terminal 100. Specifically, the input end of the reception filter 62R is connected to the antenna connection terminal 100 via the impedance matching circuit 42 and the switch 51. On the other hand, the output end of the reception filter 62R is connected to the input end of the low noise amplifier 21 via the switch 53 and the impedance matching circuit 44.
- the reception filter 62R has a pass band including a downlink operation band of band B. The reception filter 62R can pass the reception signal of band B among the reception signals received by the antenna 2.
- Each of the bands A and B is a frequency band for a communication system constructed by using wireless access technology (RAT: Radio Access Technology).
- Bands A and B are defined in advance by standardization bodies and the like (for example, 3GPP (3rd Generation Partnership Project) and IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)).
- Examples of the communication system include a 5GNR (5th Generation New Radio) system, an LTE (Long Term Evolution) system, a WLAN (Wireless Local Area Network) system, and the like.
- the control circuit 71 can control the power amplifier 11. Specifically, the control circuit 71 receives a control signal from the RFIC 3 via the control terminal 130, and outputs the control signal to the power amplifier 11.
- the high frequency module 1 may include at least a power amplifier 11 and may not include other circuit elements.
- FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the power amplifier 11 included in the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- the power amplifier 11 includes an amplification transistor 110, an inductor 112, a collector terminal 113, capacitors 114 and 116, an output terminal 115, an input terminal 117, and a bias circuit 118.
- the amplification transistor 110 is a bipolar transistor having a collector, an emitter and a base.
- the amplification transistor 110 can amplify the high frequency current input to the base and output it from the collector.
- the amplification transistor 110 may be a field effect transistor having a drain, a source, and a gate.
- the emitter terminal 111 is connected to the emitter of the amplification transistor 110. Further, the emitter terminal 111 is connected to the ground.
- the inductor 112 is connected between the collector of the amplification transistor 110 and the collector terminal 113.
- the inductor 112 has a function of suppressing the outflow of the high-frequency signal from the high-frequency signal line that transmits the high-frequency signal to the power supply line for supplying the power supply voltage, and suppressing the inflow of power supply noise from the power supply line to the high-frequency signal line.
- the inductor 112 may also be referred to as a choke inductor or choke coil.
- the collector terminal 113 is a terminal for receiving the power supply voltage Vcc from an external power supply (not shown), and is connected to the collector of the amplification transistor 110 via the inductor 112.
- the capacitor 114 is connected between the output terminal 115 and the path connecting the collector of the amplification transistor 110 and the collector terminal 113.
- the capacitor 114 is a capacitance element for DC cutting, and has a function of removing a DC component of a high-frequency amplified signal on which a DC bias voltage is superimposed.
- the output terminal 115 is connected to the collector of the amplification transistor 110 via the capacitor 114.
- the output terminal 115 is a terminal for supplying an amplified high-frequency signal to the outside of the power amplifier 11, and is connected to the impedance matching circuit 43 outside the power amplifier 11 (FIG. 1).
- the capacitor 116 is connected between the base of the amplification transistor 110 and the input terminal 117.
- the capacitor 116 is a capacitance element for DC cutting, and has a function of preventing a DC current from leaking to the input terminal 117 due to a DC bias voltage applied to the base from the bias circuit 118.
- the input terminal 117 is connected to the base of the amplification transistor 110 via the capacitor 116.
- the input terminal 117 is a terminal for receiving a high frequency signal from the outside of the power amplifier 11, and is connected to the high frequency input terminal 121 outside the power amplifier 11 (FIG. 1).
- the bias circuit 118 is connected to the base of the amplification transistor 110.
- the bias circuit 118 has a function of optimizing the operating point of the amplification transistor 110 by applying a bias voltage to the base of the amplification transistor 110.
- the high frequency signal RFin input from the input terminal 117 becomes the base current flowing from the base of the amplification transistor 110 to the emitter.
- the base current is amplified by the amplification transistor 110 to become a collector current, and the high frequency signal RFout corresponding to the collector current is output from the output terminal 115.
- a large current which is the sum of the base current and the collector current, flows from the emitter terminal 111 to the ground. Therefore, in order to improve the heat dissipation of the power amplifier 11, it is necessary to improve the heat dissipation from the emitter terminal 111, which needs to function as a heat dissipation part of the amplification transistor 110.
- the circuit configuration of the power amplifier 11 in FIG. 2 is an example, and the circuit configuration is not limited to this.
- the power amplifier 11 may be a multi-stage amplifier having a plurality of continuously connected amplification transistors.
- the power amplifier 11 may be a differential amplification type amplifier or a Doherty type amplifier.
- FIG. 3 is a plan view of the high frequency module 1 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 3 is a view of the main surface 91a of the module substrate 91 viewed from the positive side of the z-axis.
- FIG. 4 is a perspective plan view of the high frequency module 1 according to the present embodiment. Specifically, FIG. 4 is a perspective view of the main surface 91b side of the module substrate 91 from the positive side of the z-axis. In FIGS. 3 and 4, the internal configuration of the component is represented by a broken line.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view of the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- FIGS. 6 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the power amplification component 10 of the high frequency module 1 according to the present embodiment.
- the cross section of the high frequency module 1 in FIGS. 5 and 6 is the cross section taken along the line vv of FIGS. 3 and 4. Note that, in FIGS. 3 to 6, the wiring for connecting the plurality of components arranged on the module board 91 is omitted except for a part.
- the high-frequency module 1 further includes a module substrate 91, resin members 92a and 92b, shield electrode layers 93, 941 and 942, and a plurality of post electrodes 150. And.
- the illustration of the resin members 92a and 92b is omitted. Further, in FIG. 3, the illustration of the shield electrode layer 93 is also omitted.
- the module board 91 has main surfaces 91a and 91b facing each other.
- the main surfaces 91a and 91b are examples of the first main surface and the second main surface, respectively.
- the module substrate 91 has a rectangular shape in a plan view, but the shape of the module substrate 91 is not limited to the rectangular shape.
- the module substrate 91 is, for example, a low-temperature co-fired ceramics (LTCC) substrate or a high-temperature co-fired ceramics (HTCC) substrate having a laminated structure of a plurality of dielectric layers. Can be used.
- LTCC low-temperature co-fired ceramics
- HTCC high-temperature co-fired ceramics
- module board 91 a component-embedded board, a board having a rewiring layer (RDL: Redistribution Layer), a printed circuit board, or the like can also be used.
- RDL Redistribution Layer
- the module substrate 91 is not limited to these.
- the integrated circuit 20 is a semiconductor component in which a low noise amplifier 21 and switches 51 and 53 are formed.
- the integrated circuit 70 is a semiconductor component in which the control circuit 71 and the switch 52 are formed.
- the integrated circuit 20 and / or 70 may be composed of, for example, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and may be manufactured by an SOI (Silicon on Insulator) process. This makes it possible to manufacture the integrated circuit 20 and / or 70 at low cost. Further, the integrated circuit 20 and / or 70 may be composed of at least one of gallium arsenide (GaAs), silicon germanium (SiGe) and gallium nitride (GaN). Thereby, a high quality integrated circuit 20 and / or 70 can be realized.
- GaAs gallium arsenide
- SiGe silicon germanium
- GaN gallium nitride
- Each of the impedance matching circuits 41 to 44 is composed of, for example, a surface mount component (SMD: Surface Mount Device).
- SMD Surface Mount Device
- the impedance matching circuits 41 to 44 are not limited to the SMD.
- the impedance matching circuits 41 to 44 may be composed of an integrated passive device (IPD) or an electrode pattern in the module substrate 91.
- IPD integrated passive device
- the receiving filters 61R and 62R may be any of a surface acoustic wave (SAW: Surface Acoustic Wave) filter, a bulk acoustic wave (BAW: Bulk Acoustic Wave) filter, an LC resonance filter, and a dielectric filter. Not limited to these.
- SAW Surface Acoustic Wave
- BAW Bulk Acoustic Wave
- the resin member 92a is an example of the second resin member, and covers the main surface 91a and the parts on the main surface 91a.
- the resin member 92a has a function of ensuring reliability such as mechanical strength and moisture resistance of the parts on the main surface 91a.
- the shield electrode layer 93 is an example of the third shield electrode layer, and is, for example, a metal thin film formed by a sputtering method.
- the shield electrode layer 93 covers the upper surface and the side surface of the resin member 92a, the side surface of the module substrate 91, and the side surface of the resin member 92b.
- the shield electrode layer 93 is set to the ground potential, and it is possible to suppress the invasion of external noise into the circuit components constituting the high frequency module 1.
- a power amplification component 10 As shown in FIG. 4, a power amplification component 10, transmission filters 61T and 62T, and a plurality of post electrodes 150 are arranged on the main surface 91b.
- the main surface 91b and the parts on the main surface 91b are covered with the resin member 92b as shown in FIG.
- the transmission filters 61T and 62T may be any of a SAW filter, a BAW filter, an LC resonance filter, and a dielectric filter, and are not limited thereto.
- the power amplification component 10 is a semiconductor component on which the power amplifier 11 is formed. As shown in FIG. 6, the power amplification component 10 includes a base material 101, a power amplifier 11 including an amplification transistor 110, metal electrodes 102 and 103, and a via conductor 104.
- the base material 101 is made of a semiconductor material.
- silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), silicon germanium (SiGe), gallium nitride (GaN) and the like can be used, but the semiconductor material is not limited thereto.
- the base material 101 has main surfaces 101a and 101b facing each other.
- the main surface 101a is an example of the third main surface, and faces the main surface 91b of the module substrate 91.
- the main surface 101b is an example of the fourth main surface, and is on the opposite side of the main surface 101a.
- the main surface 101b faces a mother substrate (not shown) arranged in the negative z-axis direction of the high frequency module 1.
- the main surface 101a of the base material 101 is located between the main surface 91b of the module substrate 91 and the main surface 101b of the base material 101 in a cross-sectional view.
- a plurality of via conductors 104 extending along the z-axis are arranged in the base material 101.
- a power amplifier 11 including an amplification transistor 110 is formed on the main surface 101b side of the base material 101.
- the metal electrode 102 is an example of the first metal electrode.
- the metal electrode 102 is arranged on the main surface 101b and is connected to the amplification transistor 110 formed on the main surface 101b. Specifically, the metal electrode 102 is electrically connected to the emitter of the amplification transistor 110 via the emitter terminal 111 of the power amplifier 11. At least a part of the metal electrode 102 overlaps with at least a part of the amplification transistor 110 in a plan view.
- the metal electrode 102 protrudes from the main surface 101b, and its end surface reaches the surface of the resin member 92b and is in contact with the shield electrode layer 941.
- the metal electrode 102 is connected to the ground terminal or the like on the mother substrate arranged in the negative z-axis direction of the high frequency module 1 via the shield electrode layer 941. That is, the metal electrode 102 is connected to the ground and functions as a ground electrode.
- the number of metal electrodes 102 is two, but the number is not limited to this.
- the number of metal electrodes 102 may be one or three or more.
- Each of the plurality of metal electrodes 103 is an example of a second metal electrode.
- Each of the plurality of metal electrodes 103 is arranged on the main surface 101b and is connected to the amplification transistor 110 formed on the main surface 101b.
- the plurality of metal electrodes 103 are electrically connected to the base and collector of the amplification transistor 110 via the collector terminal 113, the output terminal 115, and the input terminal 117 of the power amplifier 11, respectively.
- the plurality of metal electrodes 103 are connected to the plurality of via conductors 104 formed in the base material 101, and are connected to the main surface 91b of the module substrate 91 via the plurality of via conductors 104.
- Each of the plurality of via conductors 104 is an example of a conductor that connects the metal electrode 103 to the main surface 91b of the module substrate 91. That is, the plurality of via conductors 104 electrically connect the plurality of metal electrodes 103 on the main surface 101b of the base material 101 and the plurality of metal electrodes (not shown) on the main surface 91b of the module substrate 91. do.
- each of the plurality of via conductors 104 is a metal conductor filled with penetrating vias penetrating the base material 101 in the z direction.
- the via conductor 104 is not limited to the conductor filled in the penetrating via.
- the via conductor 104 may be two conductors filled in two blind vias formed on the main surfaces 101a and 101b, respectively. In this case, the two conductors may be connected by a plane electrode pattern formed in the base material 101.
- the plurality of post electrodes 150 are examples of a plurality of external connection terminals, and include a ground terminal in addition to the antenna connection terminal 100, the high frequency input terminal 121, the high frequency output terminal 122, and the control terminal 130 shown in FIG. ..
- Each of the plurality of post electrodes 150 extends vertically from the main surface 91b, penetrates the resin member 92b, and one end thereof reaches the surface of the resin member 92b.
- the plurality of post electrodes 150 are connected to input / output terminals and / or ground terminals on the mother substrate arranged in the negative direction of the z-axis of the high frequency module 1.
- the resin member 92b is an example of the first resin member, and covers the main surface 91b and the parts on the main surface 91b.
- the resin member 92b has a function of ensuring reliability such as mechanical strength and moisture resistance of the parts on the main surface 91b.
- the shield electrode layers 941 and 942 are examples of the first and second shield electrode layers, respectively, and are represented by hatching regions in FIG.
- the shield electrode layers 941 and 942 are metal thin films formed by, for example, a sputtering method, similarly to the shield electrode layer 93.
- At least a part of the shield electrode layer 941 overlaps with at least a part of the metal electrode 102 in a plan view.
- the shield electrode layer 941 is formed so as to cover the metal electrode 102, and is in contact with the metal electrode 102. Further, in a plan view, the area of the shield electrode layer 941 is larger than the area of the metal electrode 102.
- At least a part of the shield electrode layer 942 overlaps with at least a part of the transmission filters 61T and 62T in a plan view.
- the shield electrode layer 942 is formed so as to cover the transmission filters 61T and 62T, and is in contact with the transmission filters 61T and 62T.
- the surfaces of the transmission filters 61T and 62T may be smoothed by chemically etching.
- the shield electrode layers 941 and 942 are not in contact with each other, nor are they in contact with the shield electrode layer 93.
- the shield electrode layers 941 and 942 are connected to a ground terminal or the like on the mother substrate arranged in the negative direction of the z-axis of the high frequency module 1 and set to the ground potential.
- the configuration of the high-frequency module 1 and the arrangement and shape of parts in FIGS. 3 to 6 are examples, and are not limited thereto.
- the power amplification component 10 has a rectangular shape in a plan view, but the shape of the power amplification component 10 is not limited to this.
- the high frequency module 1 may not include the resin members 92a and 92b and the shield electrode layers 93, 941 and 942, and may include a plurality of bump electrodes instead of the plurality of post electrodes 150.
- the high-frequency module 1 is arranged on the module substrate 91 having the main surfaces 91a and 91b facing each other, the plurality of post electrodes 150 arranged on the main surface 91b, and the main surface 91b.
- the power amplification component 10 includes a main surface 101a and a main surface 101b opposite to the main surface 101a, and the main surface 101a is located between the main surface 91b and the main surface 101b. It includes a base material 101 located, an amplification transistor 110 formed on the main surface 101b side of the base material 101, and a metal electrode 102 arranged on the main surface 101b and connected to the amplification transistor 110.
- the amplification transistor 110 is formed on the main surface 101b side of the base material 101, and the metal electrode 102 is arranged on the main surface 101b. Therefore, the heat of the amplification transistor 110 can be released to the outside of the high frequency module 1 via the metal electrode 102. At this time, the heat dissipation path from the amplification transistor 110 to the outside via the metal electrode 102 can be shortened as compared with the case where the amplification transistor 110 is formed on the main surface 101a side of the base material 101, and the main module substrate 91 is main. The heat dissipation of the power amplification component 10 arranged on the surface 91b can be improved.
- At least a part of the metal electrode 102 may overlap with at least a part of the amplification transistor 110 in a plan view.
- the metal electrode 102 and the amplification transistor 110 are overlapped with each other, the heat dissipation path can be further shortened, and the heat dissipation of the power amplification component 10 can be improved.
- the high frequency module 1 may include a resin member 92b that covers at least a part of the main surface 91b, and the metal electrode 102 projects from the main surface 101b and is a surface of the resin member 92b. May be reached.
- the metal electrode 102 can be brought into contact with the external electrode or the like of the high frequency module 1, the heat dissipation path can be further shortened, and the heat dissipation of the power amplification component 10 can be improved.
- the high frequency module 1 may include a shield electrode layer 941 that covers at least a part of the surface of the resin member 92b, and at least a part of the metal electrode 102 is a shield electrode layer in a plan view. It overlaps with at least a part of 941, and in a plan view, the area of the shield electrode layer 941 may be larger than the area of the metal electrode 102.
- the metal electrode 102 and the shield electrode layer 941 can be connected at a relatively short distance. At this time, the heat from the metal electrode 102 can be diffused by the shield electrode layer 941, and the cross-sectional area of the heat dissipation path can be increased. As a result, the heat dissipation of the power amplification component 10 can be improved.
- the metal electrode 102 may come into contact with the shield electrode layer 941.
- the heat dissipation path can be shortened by bringing the metal electrode 102 into direct contact with the shield electrode layer 941.
- the metal electrode 102 may be connected to the ground.
- the emitter terminal 111 can be connected to the metal electrode 102 in the grounded emitter circuit, and the heat of the amplification transistor 110 can be effectively released to the outside.
- the power amplification component 10 may include a metal electrode 103 arranged on the main surface 101b and connected to the amplification transistor 110, and the high frequency module 1 may include a metal electrode.
- a via conductor 104 formed in the base material 101 may be provided, which connects the 103 to the main surface 91b of the module substrate 91.
- the collector terminal 113, the output terminal 115, and the input terminal 117 of the amplification transistor 110 formed on the main surface 101b side of the base material 101 are passed through the metal electrode 103 and the via conductor 104 to the main surface of the module substrate 91. It can be connected to 91b.
- the high frequency module 1 may include a transmission filter 61T and / or 62T arranged on the main surface 91b and connected to the power amplification component 10.
- the transmission filter 61T and / or 62T which are relatively low profile components, are arranged on the main surface 91b, the height on the main surface 91b side of the high frequency module 1 increases and the heat dissipation of the amplification transistor 110 is increased. It is possible to suppress the lengthening of the route.
- the shield electrode layer 942 covering at least a part of the surface of the resin member 92b is provided, and at least a part of the transmission filter 61T and / or 62T is a shield electrode in a plan view. It may overlap with at least a portion of layer 942.
- the side of the transmission filter 61T and / or 62T arranged on the main surface 91b opposite to the module substrate 91 can be covered with the shield electrode layer 942, external noise is transmitted to the transmission filter 61T and / or 62T. It is possible to suppress intrusion and improve the heat dissipation of the transmission filter 61T and / or 62T.
- the shield electrode layer 941 may be arranged apart from the shield electrode layer 942.
- the high frequency module 1 may include a low noise amplifier 21 arranged on the main surface 91a.
- circuit components can be arranged on both sides of the module board 91, and the high frequency module 1 can be miniaturized.
- the low noise amplifier 21 can be arranged on the main surface opposite to the power amplification component 10, and the isolation between the low noise amplifier 21 and the power amplification component 10 can be improved. Therefore, it is possible to improve the electrical characteristics (for example, noise figure (NF)) of the high frequency module 1.
- NF noise figure
- the high frequency module 1 may include an impedance matching circuit 43 arranged on the main surface 91a and connected to the power amplification component 10.
- an impedance matching circuit 43 that can include an inductor or the like that tends to be a relatively tall component is arranged on the main surface 91a on the opposite side of the power amplification component 10. Therefore, it is possible to prevent the height of the main surface 91b side of the high frequency module 1 from increasing and the heat dissipation path of the amplification transistor 110 from becoming long.
- the high-frequency module 1 may include a resin member 92a that covers at least a part of the main surface 91a and a shield electrode layer 93 that covers at least a part of the resin member 92a.
- the electrode layer 941 does not have to come into contact with the shield electrode layer 93.
- the communication device 5 includes an RFIC 3 for processing a high frequency signal and a high frequency module 1 for transmitting a high frequency signal between the RFIC 3 and the antenna 2.
- the same effect as that of the high frequency module 1 can be realized.
- Modification 1 of Embodiment 1 Next, a modification 1 of the first embodiment will be described.
- the configuration relating to the connection between the metal electrode 103 formed on the main surface 101b of the base material 101 of the power amplification component 10 and the main surface 91b of the module substrate 91 is mainly different from that of the first embodiment.
- the present modification will be described with reference to FIG. 7, focusing on the differences from the first embodiment.
- FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the power amplification component 10A of the high frequency module 1 according to this modification.
- the power amplification component 10A has a plurality of bonding wires 104A instead of the plurality of via conductors 104.
- the plurality of bonding wires 104A connect the plurality of metal electrodes 103 to the main surface 91b of the module substrate 91, respectively. That is, each of the plurality of metal electrodes 103 is connected to the main surface 91b of the module substrate 91 via the bonding wire 104A. Specifically, one end of the bonding wire 104A is electrically connected to the corresponding metal electrode 103, and the other end of the bonding wire 104A is electrically connected to an electrode (not shown) on the main surface 91b of the module substrate 91. It is connected to the. As a result, each of the base and collector of the amplification transistor 110 can be connected to the main surface 91b of the module substrate 91 via the metal electrode 103 and the bonding wire 104A.
- the power amplification component 10A is arranged on the main surface 101b and includes the metal electrode 103 connected to the amplification transistor 110, and the high frequency module 1 has the metal electrode 103.
- a bonding wire 104A connected to the main surface 91b of the module substrate 91 is provided.
- the collector terminal 113, the output terminal 115, and the input terminal 117 of the amplification transistor 110 formed on the main surface 101b side of the base material 101 are connected to the main surface of the module substrate 91 via the metal electrode 103 and the bonding wire 104A. It can be connected to 91b.
- Modification 2 of Embodiment 1 Next, a modification 2 of the first embodiment will be described.
- the configuration relating to the connection between the metal electrode 103 formed on the main surface 101b of the base material 101 of the power amplification component 10 and the main surface 91b of the module substrate 91 is mainly different from that of the first embodiment.
- the present modification will be described with reference to FIG. 8, focusing on the points different from those of the first embodiment.
- FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the power amplification component 10B of the high frequency module 1 according to this modification.
- the power amplification component 10B has a plurality of side wiring 104B formed on the side surface of the base material 101 instead of the plurality of via conductors 104.
- the plurality of side wirings 104B connect the plurality of metal electrodes 103 to the main surface 91b of the module substrate 91, respectively. That is, each of the plurality of metal electrodes 103 is connected to the main surface 91b of the module substrate 91 via the side wiring 104B. Specifically, one end of the side wiring 104B is electrically connected to the corresponding metal electrode 103, and the other end of the side wiring 104B is electrically connected to an electrode (not shown) on the main surface 91b of the module substrate 91. It is connected to the. As a result, each of the base and collector of the amplification transistor 110 can be connected to the main surface 91b of the module substrate 91 via the metal electrode 103 and the side wiring 104B.
- the power amplification component 10B is arranged on the main surface 101b and includes the metal electrode 103 connected to the amplification transistor 110, and the high frequency module 1 has the metal electrode 103.
- a side wiring 104B formed on the side surface of the base material 101 is provided, which is connected to the main surface 91b of the module substrate 91.
- the collector terminal 113, the output terminal 115, and the input terminal 117 of the amplification transistor 110 formed on the main surface 101b side of the base material 101 are connected to the main surface of the module substrate 91 via the metal electrode 103 and the side wiring 104B. It can be connected to 91b.
- the high frequency module 1C according to the present embodiment is mainly different from the first embodiment in that one shield electrode layer 94C is provided instead of the two shield electrode layers 941 and 942.
- the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10, focusing on the differences from the first embodiment.
- FIG. 9 is a perspective plan view of the high frequency module 1C according to the second embodiment. Specifically, FIG. 9 is a perspective view of the main surface 91b side of the module substrate 91 from the positive side of the z-axis.
- FIG. 10 is a cross-sectional view of the high frequency module 1C according to the second embodiment. The cross section of the high frequency module 1C in FIG. 10 is a cross section taken along line xx of FIG.
- the shield electrode layer 94C is an example of one integrated shield electrode layer, and is represented by a hatched region in FIG.
- the shield electrode layer 94C corresponds to the one in which the shield electrode layers 941 and 942 in the first embodiment are integrated, and is, for example, a metal thin film formed by a sputtering method.
- At least a part of the shield electrode layer 94C overlaps with at least a part of the metal electrode 102 in a plan view, and also overlaps with at least a part of the transmission filters 61T and 62T.
- the shield electrode layer 94C is formed so as to cover the metal electrode 102 and the transmission filters 61T and 62T, and is in contact with the metal electrode 102 and the transmission filters 61T and 62T.
- the shield electrode layer 94C is not in contact with the shield electrode layer 93.
- the shield electrode layer 94C is connected to a ground terminal or the like on a mother substrate arranged in the negative direction of the z-axis of the high frequency module 1C and is set to the ground potential.
- the shield electrode layer covering the power amplification component 10 and the transmission filter 61T and / or 62T is one integrated shield electrode layer 94C.
- the heat of the amplification transistor 110 can be further diffused by the shield electrode layer 94C, and the cross-sectional area of the heat dissipation path can be further increased.
- the high frequency module and the communication device according to the present invention have been described above based on the embodiment, the high frequency module and the communication device according to the present invention are not limited to the above embodiment. Another embodiment realized by combining arbitrary components in the above embodiment, or modifications obtained by subjecting the above embodiment to various modifications that can be conceived by those skilled in the art within a range that does not deviate from the gist of the present invention. Examples and various devices incorporating the above-mentioned high-frequency module and communication device are also included in the present invention.
- the high frequency module is a transmission / reception module, but the present invention is not limited to this.
- the high frequency module may be a transmitting module.
- the high frequency module does not have to include a low noise amplifier or the like.
- the high frequency module may further include a transmission path and / or a reception path of another band.
- the high frequency module corresponds to the FDD band, but the present invention is not limited to this.
- the high frequency module may correspond to a time division duplex (TDD: Time Division Duplex) band, or may correspond to both an FDD band and a TDD band.
- the high frequency module may include a transmission / reception filter having a pass band including a TDD band, and a switch for switching between transmission and reception.
- the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as a high-frequency module arranged in the front end portion.
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Abstract
高周波モジュール(1)は、互いに対向する主面(91a及び91b)を有するモジュール基板(91)と、主面(91b)に配置された複数のポスト電極(150)と、主面(91b)に配置された電力増幅部品(10)と、を備え、電力増幅部品(10)は、互いに対向する主面(101a)及び(101b)を有し、主面(101a)は、主面(91b)及び主面(101b)の間に位置する基材(101)と、基材(101)の主面(101b)側に形成された増幅トランジスタ(110)と、主面(101b)に配置され、増幅トランジスタ(110)に接続された金属電極(102)と、を備える。
Description
本発明は、高周波モジュール及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モジュールが複雑化している。特許文献1では、モジュール基板の裏面(下面)に配置された金属ブロックにより、モジュール基板の表面(上面)に配置された部品の放熱性の向上が実現されている。
しかしながら、上記従来の技術では、モジュール基板の裏面に配置された部品の放熱性を向上させることは難しく、発熱量が大きい電力増幅部品をモジュール基板の裏面に配置することは難しい。
そこで、本発明は、モジュール基板の裏面に配置された電力増幅部品の放熱性を向上させることができる高周波モジュール及び通信装置を提供する。
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主面及び第2主面を有するモジュール基板と、第2主面に配置された複数の外部接続端子と、第2主面に配置された電力増幅部品と、を備え、電力増幅部品は、互いに対向する第3主面及び第4主面を有し、第3主面は、第2主面及び第4主面の間に位置する基材と、基材の第4主面側に形成された増幅トランジスタと、第4主面に配置され、増幅トランジスタに接続された第1金属電極と、を備える。
本発明の一態様に係る高周波モジュールによれば、モジュール基板の裏面に配置された電力増幅部品の放熱性を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
なお、各図は、本発明を示すために適宜強調、省略、又は比率の調整を行った模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではなく、実際の形状、位置関係、及び比率とは異なる場合がある。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡素化される場合がある。
以下の各図において、x軸及びy軸は、モジュール基板の主面と平行な平面上で互いに直交する軸である。具体的には、平面視においてモジュール基板が矩形状を有する場合、x軸は、モジュール基板の第1辺に平行であり、y軸は、モジュール基板の第1辺と直交する第2辺に平行である。また、z軸は、モジュール基板の主面に垂直な軸であり、その正方向は上方向を示し、その負方向は下方向を示す。
本発明の回路構成において、「接続される」とは、接続端子及び/又は配線導体で直接接続される場合だけでなく、他の回路素子を介して電気的に接続される場合も含む。「A及びBの間に接続される」とは、A及びBの間でA及びBの両方に接続されることを意味し、A及びBを結ぶ経路に直列に接続されることに加えて、当該経路とグランドとの間に接続されることを含む。
本発明の部品配置において、「平面視」とは、z軸正側からxy平面に物体を正投影して見ることを意味する。「Aは平面視においてBと重なる」とは、xy平面に正投影されたAの領域が、xy平面に正投影されたBの領域と重なることを意味する。また、「平行」及び「垂直」などの要素間の関係性を示す用語、及び、「矩形」などの要素の形状を示す用語、並びに、数値範囲は、厳格な意味のみを表すのではなく、実質的に同等な範囲、例えば数%程度の誤差をも含むことを意味する。
また、「部品が基板に配置される」とは、部品が基板と接触した状態で基板上に配置されることに加えて、基板と接触せずに基板の上方に配置されること(例えば、部品が、基板上に配置された他の部品上に積層されること)、及び、部品の一部又は全部が基板内に埋め込まれて配置されることを含む。また、「部品が基板の主面に配置される」とは、部品が基板の主面と接触した状態で主面上に配置されることに加えて、部品が主面と接触せずに主面の上方に配置されること、及び、部品の一部が主面側から基板内に埋め込まれて配置されることを含む。また、「Aが基材のB主面側に形成される」とは、Aが、B主面の反対側のC主面よりもB主面の方に近い位置に形成されることを意味する。
(実施の形態1)
[1.1 高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態に係る高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成図である。
[1.1 高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成]
本実施の形態に係る高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態に係る高周波モジュール1及び通信装置5の回路構成図である。
[1.1.1 通信装置5の回路構成]
まず、通信装置5の回路構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)3と、BBIC(Baseband Integrated Circuit)4と、を備える。
まず、通信装置5の回路構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態に係る通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)3と、BBIC(Baseband Integrated Circuit)4と、を備える。
高周波モジュール1は、アンテナ2とRFIC3との間で高周波信号を伝送する。高周波モジュール1の内部構成については後述する。
アンテナ2は、高周波モジュール1のアンテナ接続端子100に接続され、外部から高周波信号を受信して高周波モジュール1へ出力する。
RFIC3は、高周波信号を処理する信号処理回路の一例である。具体的には、RFIC3は、高周波モジュール1の受信経路を介して入力された高周波受信信号を、ダウンコンバート等により信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をBBIC4へ出力する。また、RFIC3は、高周波モジュール1が有するスイッチ及び増幅器等を制御する制御部を有する。なお、RFIC3の制御部としての機能の一部又は全部は、RFIC3の外部に実装されてもよく、例えば、BBIC4又は高周波モジュール1に実装されてもよい。
BBIC4は、高周波モジュール1が伝送する高周波信号よりも低周波の中間周波数帯域を用いて信号処理するベースバンド信号処理回路である。BBIC4で処理される信号としては、例えば、画像表示のための画像信号、及び/又は、スピーカを介した通話のために音声信号が用いられる。
なお、本実施の形態に係る通信装置5において、アンテナ2及びBBIC4は、必須の構成要素ではない。
[1.1.2 高周波モジュール1の回路構成]
次に、高周波モジュール1の回路構成について説明する。図1に示すように、高周波モジュール1は、電力増幅器11と、低雑音増幅器21と、インピーダンス整合回路(MN)41~44と、スイッチ51~53と、デュプレクサ61及び62と、制御回路71と、アンテナ接続端子100と、高周波入力端子121と、高周波出力端子122と、制御端子130と、を備える。
次に、高周波モジュール1の回路構成について説明する。図1に示すように、高周波モジュール1は、電力増幅器11と、低雑音増幅器21と、インピーダンス整合回路(MN)41~44と、スイッチ51~53と、デュプレクサ61及び62と、制御回路71と、アンテナ接続端子100と、高周波入力端子121と、高周波出力端子122と、制御端子130と、を備える。
アンテナ接続端子100は、高周波モジュール1の外部でアンテナ2に接続されている。
高周波入力端子121は、高周波モジュール1の外部から高周波送信信号を受けるための端子である。本実施の形態では、高周波入力端子121は、高周波モジュール1の外部でRFIC3に接続されている。
高周波出力端子122は、高周波モジュール1の外部に高周波受信信号を提供するための端子である。本実施の形態では、高周波出力端子122は、高周波モジュール1の外部でRFIC3に接続されている。
制御端子130は、制御信号を伝送するための端子である。つまり、制御端子130は、高周波モジュール1の外部から制御信号を受けるための端子、及び/又は、高周波モジュール1の外部に制御信号を供給するための端子である。制御信号とは、高周波モジュール1に含まれる電子部品の制御に関する信号である。具体的には、制御信号は、例えば電力増幅器11、低雑音増幅器21及びスイッチ51~53を制御するためのデジタル信号であるが、これに限定されない。
電力増幅器11は、高周波入力端子121と送信フィルタ61T及び62Tとの間に接続されている。具体的には、電力増幅器11の入力端は、高周波入力端子121に接続されている。一方、電力増幅器11の出力端は、インピーダンス整合回路43及びスイッチ52を介して送信フィルタ61T及び62Tに接続される。電力増幅器11は、高周波入力端子121で受けたバンドA及びBの送信信号を増幅することができる。電力増幅器11によって増幅されたバンドA及びBの送信信号は、インピーダンス整合回路43及びスイッチ52を介して送信フィルタ61T及び62Tにそれぞれ伝送される。
低雑音増幅器21は、受信フィルタ61R及び62Rと高周波出力端子122との間に接続されている。具体的には、低雑音増幅器21の入力端は、スイッチ53及びインピーダンス整合回路44を介して受信フィルタ61R及び62Rに接続される。一方、低雑音増幅器21の出力端は、高周波出力端子122に接続されている。低雑音増幅器21は、アンテナ接続端子100で受けたバンドA及びBの受信信号を増幅することができる。増幅されたバンドA及びBの受信信号は、高周波出力端子122を介してRFIC3に出力される。
インピーダンス整合回路41は、送信フィルタ61Tの出力端及び受信フィルタ61Rの入力端に接続され、かつ、スイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。インピーダンス整合回路41は、例えばインダクタ及び/又はキャパシタで構成され、スイッチ51とデュプレクサ61との間でインピーダンス整合をとることができる。
インピーダンス整合回路42は、送信フィルタ62Tの出力端及び受信フィルタ62Rの入力端に接続され、かつ、スイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。インピーダンス整合回路42は、例えばインダクタ及び/又はキャパシタで構成され、スイッチ51とデュプレクサ62との間でインピーダンス整合をとることができる。
インピーダンス整合回路43は、電力増幅器11の出力端に接続され、かつ、スイッチ52を介して送信フィルタ61T及び62Tの入力端に接続される。インピーダンス整合回路43は、例えばインダクタ及び/又はキャパシタで構成され、電力増幅器11の出力インピーダンスとスイッチ52の入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。
インピーダンス整合回路44は、低雑音増幅器21の入力端に接続され、かつ、スイッチ53を介して受信フィルタ61R及び62Rの出力端に接続される。インピーダンス整合回路44は、例えばインダクタ及び/又はキャパシタで構成され、スイッチ53の出力インピーダンスと低雑音増幅器21の入力インピーダンスとの間でインピーダンス整合をとることができる。
スイッチ51は、アンテナ接続端子100とデュプレクサ61及び62との間に接続されている。スイッチ51は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、アンテナスイッチと呼ばれる場合もある。具体的には、スイッチ51は、端子511~513を有する。端子511は、アンテナ接続端子100に接続されている。端子512は、インピーダンス整合回路41を介して、デュプレクサ61に接続されている。端子513は、インピーダンス整合回路42を介して、デュプレクサ62に接続されている。
この接続構成において、スイッチ51は、例えばRFIC3からの制御信号に基づいて、端子511を端子512及び/又は513に接続することができる。つまり、スイッチ51は、アンテナ2をデュプレクサ61及び/又は62に接続することができる。
スイッチ52は、電力増幅器11と送信フィルタ61T及び62Tとの間に接続されている。スイッチ52は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、送信バンドセレクトスイッチと呼ばれる場合もある。具体的には、スイッチ52は、端子521~523を有する。端子521は、インピーダンス整合回路43を介して電力増幅器11の出力端に接続されている。端子522は、送信フィルタ61Tの入力端に接続されている。端子523は、送信フィルタ62Tの入力端に接続されている。
この接続構成において、スイッチ52は、例えばRFIC3からの制御信号に基づいて、端子521を端子522及び/又は523に接続することができる。つまり、スイッチ52は、電力増幅器11を送信フィルタ61T及び/又は62Tに接続することができる。
スイッチ53は、低雑音増幅器21と受信フィルタ61R及び62Rとの間に接続されている。スイッチ53は、例えばマルチ接続型のスイッチ回路で構成され、受信バンドセレクトスイッチと呼ばれる場合もある。具体的には、スイッチ53は、端子531~533を有する。端子531は、インピーダンス整合回路44を介して低雑音増幅器21の入力端に接続されている。端子532は、受信フィルタ61Rの出力端に接続されている。端子533は、受信フィルタ62Rの出力端に接続されている。
この接続構成において、スイッチ53は、例えばRFIC3からの制御信号に基づいて、端子531を端子532及び/又は533に接続することができる。つまり、スイッチ53は、低雑音増幅器21を受信フィルタ61R及び/又は62Rに接続することができる。
デュプレクサ61は、バンドAを含む通過帯域を有する。デュプレクサ61は、送信フィルタ61T及び受信フィルタ61Rを有し、バンドAにおける周波数分割複信(FDD:Frequency Division Duplex)を可能にする。
送信フィルタ61T(A-Tx)は、電力増幅器11とアンテナ接続端子100との間に接続されている。具体的には、送信フィルタ61Tの入力端は、スイッチ52及びインピーダンス整合回路43を介して電力増幅器11の出力端に接続される。一方、送信フィルタ61Tの出力端は、インピーダンス整合回路41及びスイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。送信フィルタ61Tは、バンドAのアップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。送信フィルタ61Tは、電力増幅器11で増幅された送信信号のうち、バンドAの送信信号を通過させることができる。
デュプレクサ62は、バンドBを含む通過帯域を有する。デュプレクサ62は、送信フィルタ62T及び受信フィルタ62Rを有し、バンドBにおけるFDDを可能にする。
送信フィルタ62T(B-Tx)は、電力増幅器11とアンテナ接続端子100との間に接続されている。具体的には、送信フィルタ62Tの入力端は、スイッチ52及びインピーダンス整合回路43を介して電力増幅器11の出力端に接続される。一方、送信フィルタ62Tの出力端は、インピーダンス整合回路42及びスイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。送信フィルタ62Tは、バンドBのアップリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。送信フィルタ62Tは、電力増幅器11で増幅された送信信号のうち、バンドBの送信信号を通過させることができる。
受信フィルタ61R(A-Rx)は、低雑音増幅器21とアンテナ接続端子100との間に接続されている。具体的には、受信フィルタ61Rの入力端は、インピーダンス整合回路41及びスイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。一方、受信フィルタ61Rの出力端は、スイッチ53及びインピーダンス整合回路44を介して低雑音増幅器21の入力端に接続される。受信フィルタ61Rは、バンドAのダウンリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。受信フィルタ61Rは、アンテナ2で受信された受信信号のうち、バンドAの受信信号を通過させることができる。
受信フィルタ62R(B-Rx)は、低雑音増幅器21とアンテナ接続端子100との間に接続されている。具体的には、受信フィルタ62Rの入力端は、インピーダンス整合回路42及びスイッチ51を介してアンテナ接続端子100に接続される。一方、受信フィルタ62Rの出力端は、スイッチ53及びインピーダンス整合回路44を介して低雑音増幅器21の入力端に接続される。受信フィルタ62Rは、バンドBのダウンリンク動作バンドを含む通過帯域を有する。受信フィルタ62Rは、アンテナ2で受信された受信信号のうち、バンドBの受信信号を通過させることができる。
なお、バンドA及びBの各々は、無線アクセス技術(RAT:Radio Access Technology)を用いて構築される通信システムのための周波数バンドである。バンドA及びBは、標準化団体など(例えば3GPP(3rd Generation Partnership Project)及びIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)等)によって予め定義される。通信システムの例としては、5GNR(5th Generation New Radio)システム、LTE(Long Term Evolution)システム及びWLAN(Wireless Local Area Network)システム等を挙げることができる。
制御回路71は、電力増幅器11を制御することができる。具体的には、制御回路71は、RFIC3から制御端子130を介して制御信号を受けて、電力増幅器11に制御信号を出力する。
なお、図1に表された回路素子のいくつかは、高周波モジュール1に含まれなくてもよい。例えば、高周波モジュール1は、少なくとも電力増幅器11を備えればよく、他の回路素子を備えなくてもよい。
[1.1.3 電力増幅器11の回路構成]
次に、電力増幅器11の回路構成について図2を参照しながら説明する。図2は、本実施の形態に係る高周波モジュール1に含まれる電力増幅器11の回路構成図である。
次に、電力増幅器11の回路構成について図2を参照しながら説明する。図2は、本実施の形態に係る高周波モジュール1に含まれる電力増幅器11の回路構成図である。
図2に示すように、電力増幅器11は、増幅トランジスタ110と、インダクタ112と、コレクタ端子113と、キャパシタ114及び116と、出力端子115と、入力端子117と、バイアス回路118と、を備える。
増幅トランジスタ110は、コレクタ、エミッタ及びベースを有するバイポーラトランジスタである。増幅トランジスタ110は、ベースに入力された高周波電流を増幅してコレクタから出力することができる。なお、増幅トランジスタ110は、ドレイン、ソース及びゲートを有する電界効果トランジスタであってもよい。
エミッタ端子111は、増幅トランジスタ110のエミッタに接続されている。また、エミッタ端子111は、グランドに接続される。
インダクタ112は、増幅トランジスタ110のコレクタとコレクタ端子113との間に接続されている。インダクタ112は、高周波信号を伝送する高周波信号ラインから電源電圧を供給するための電源ラインに高周波信号が流出することを抑制し、電源ラインから高周波信号ラインに電源ノイズが流入することを抑制する機能を有する。インダクタ112は、チョークインダクタ又はチョークコイルと呼ばれる場合もある。
コレクタ端子113は、外部電源(図示せず)から電源電圧Vccを受けるための端子であり、インダクタ112を介して増幅トランジスタ110のコレクタに接続されている。
キャパシタ114は、増幅トランジスタ110のコレクタとコレクタ端子113とを結ぶ経路と出力端子115との間に接続されている。キャパシタ114は、DCカット用の容量素子であり、直流バイアス電圧が重畳された高周波増幅信号の直流成分を除去する機能を有する。
出力端子115は、キャパシタ114を介して増幅トランジスタ110のコレクタに接続されている。出力端子115は、増幅された高周波信号を電力増幅器11の外部に供給するための端子であり、電力増幅器11外でインピーダンス整合回路43に接続される(図1)。
キャパシタ116は、増幅トランジスタ110のベースと入力端子117との間に接続されている。キャパシタ116は、DCカット用の容量素子であり、バイアス回路118からベースに印加される直流バイアス電圧によって直流電流が入力端子117に漏洩することを防止する機能を有する。
入力端子117は、キャパシタ116を介して増幅トランジスタ110のベースに接続されている。入力端子117は、電力増幅器11の外部から高周波信号を受けるための端子であり、電力増幅器11外で高周波入力端子121に接続される(図1)。
バイアス回路118は、増幅トランジスタ110のベースに接続されている。バイアス回路118は、増幅トランジスタ110のベースにバイアス電圧を印加することで、増幅トランジスタ110の動作点を最適化する機能を有する。
電力増幅器11の上記回路構成によれば、入力端子117から入力された高周波信号RFinは、増幅トランジスタ110のベースからエミッタに流れるベース電流となる。増幅トランジスタ110によりベース電流が増幅されてコレクタ電流となり、当該コレクタ電流に対応する高周波信号RFoutが出力端子115から出力される。このとき、エミッタ端子111からグランドには、ベース電流及びコレクタ電流が合算された大電流が流れる。よって、電力増幅器11の放熱性を向上させるには、増幅トランジスタ110の放熱部として機能する必要があるエミッタ端子111からの放熱性を向上させる必要がある。
なお、図2の電力増幅器11の回路構成は一例であり、これに限定されない。例えば、電力増幅器11は、継続接続された複数の増幅トランジスタを有する多段増幅器であってもよい。また、電力増幅器11は、差動増幅型の増幅器であってもよく、ドハティ型の増幅器であってもよい。
[1.2 高周波モジュール1の部品配置]
次に、以上のように構成された高周波モジュール1の部品配置の一例について、図3~図6を参照しながら具体的に説明する。
次に、以上のように構成された高周波モジュール1の部品配置の一例について、図3~図6を参照しながら具体的に説明する。
図3は、本実施の形態に係る高周波モジュール1の平面図である。具体的には、図3は、z軸正側からモジュール基板91の主面91aを見た図である。図4は、本実施の形態に係る高周波モジュール1の透視平面図である。具体的には、図4は、z軸正側からモジュール基板91の主面91b側を透視した図である。図3及び図4において、部品の内部構成は破線で表されている。図5は、本実施の形態に係る高周波モジュール1の断面図である。図6は、本実施の形態に係る高周波モジュール1の電力増幅部品10周辺の拡大断面図である。図5及び図6における高周波モジュール1の断面は、図3及び図4のv-v線における断面である。なお、図3~図6において、モジュール基板91に配置された複数の部品をそれぞれ接続する配線の図示が一部を除いて省略されている。
高周波モジュール1は、図1に示された回路素子を含む回路部品に加えて、さらに、モジュール基板91と、樹脂部材92a及び92bと、シールド電極層93、941及び942と、複数のポスト電極150と、を備える。なお、図3及び図4では、樹脂部材92a及び92bの図示が省略されている。また、図3では、シールド電極層93の図示も省略されている。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a及び91bを有する。主面91a及び91bは、それぞれ、第1主面及び第2主面の一例である。本実施の形態では、モジュール基板91は、平面視において矩形状を有するが、モジュール基板91の形状は矩形状に限定されない。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(LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramics)基板又は高温同時焼成セラミックス(HTCC:High Temperature Co-fired Ceramics)基板を用いることができる。また、モジュール基板91として、部品内蔵基板、再配線層(RDL:Redistribution Layer)を有する基板、又は、プリント基板等を用いることもできる。なお、モジュール基板91は、これらに限定されない。
まず、主面91aに配置される部品について説明する。図3に示すように、主面91aには、集積回路20及び70と、インピーダンス整合回路41~44と、受信フィルタ61R及び62Rと、が配置されている。主面91a及び主面91a上の部品は、図5に示すように、樹脂部材92aで覆われている。
集積回路20は、低雑音増幅器21とスイッチ51及び53とが形成された半導体部品である。集積回路70は、制御回路71とスイッチ52とが形成された半導体部品である。集積回路20及び/又は70は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)で構成され、SOI(Silicon on Insulator)プロセスにより製造されてもよい。これにより、集積回路20及び/又は70を安価に製造することが可能となる。また、集積回路20及び/又は70は、ガリウムヒ素(GaAs)、シリコンゲルマニウム(SiGe)及び窒化ガリウム(GaN)のうちの少なくとも1つで構成されてもよい。これにより、高品質な集積回路20及び/又は70を実現することができる。
インピーダンス整合回路41~44の各々は、例えば表面実装部品(SMD:Surface Mount Device)で構成されている。なお、インピーダンス整合回路41~44は、SMDに限定されない。例えば、インピーダンス整合回路41~44は、集積型パッシブデバイス(IPD:Integrated Passive Device)で構成されてもよく、モジュール基板91内の電極パターンで構成されてもよい。
受信フィルタ61R及び62Rは、弾性表面波(SAW:Surface Acoustic Wave)フィルタ、バルク弾性波(BAW:Bulk Acoustic Wave)フィルタ、LC共振フィルタ、及び誘電体フィルタのいずれであってもよく、さらには、これらには限定されない。
樹脂部材92aは、第2樹脂部材の一例であり、主面91a及び主面91a上の部品を覆っている。樹脂部材92aは、主面91a上の部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。
シールド電極層93は、第3シールド電極層の一例であり、例えばスパッタ法により形成された金属薄膜である。シールド電極層93は、樹脂部材92aの上面及び側面と、モジュール基板91の側面と、樹脂部材92bの側面と、を覆っている。シールド電極層93は、グランド電位に設定され、外来ノイズが高周波モジュール1を構成する回路部品に侵入することを抑制することができる。
次に、主面91bに配置される部品について説明する。主面91bには、図4に示すように、電力増幅部品10と、送信フィルタ61T及び62Tと、複数のポスト電極150と、が配置されている。主面91b及び主面91b上の部品は、図5に示すように、樹脂部材92bで覆われている。
送信フィルタ61T及び62Tは、SAWフィルタ、BAWフィルタ、LC共振フィルタ、及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。
電力増幅部品10は、電力増幅器11が形成された半導体部品である。電力増幅部品10は、図6に示すように、基材101と、増幅トランジスタ110を含む電力増幅器11と、金属電極102及び103と、ビア導体104と、を備える。
基材101は、半導体材料で構成されている。半導体材料としては、シリコン(Si)、ガリウムヒ素(GaAs)、シリコンゲルマニウム(SiGe)及び窒化ガリウム(GaN)等を用いることができるが、これらに限定されない。
基材101は、互いに対向する主面101a及び101bを有する。主面101aは、第3主面の一例であり、モジュール基板91の主面91bと向かい合っている。主面101bは、第4主面の一例であり、主面101aの反対側にある。主面101bは、高周波モジュール1のz軸負方向に配置されたマザー基板(図示せず)と向かい合っている。このとき、基材101の主面101aは、断面視においてモジュール基板91の主面91bと基材101の主面101bとの間に位置する。基材101内には、z軸に沿って延びる複数のビア導体104が配置されている。基材101の主面101b側には、増幅トランジスタ110を含む電力増幅器11が形成されている。
金属電極102は、第1金属電極の一例である。金属電極102は、主面101bに配置され、主面101bに形成された増幅トランジスタ110に接続されている。具体的には、金属電極102は、電力増幅器11のエミッタ端子111を介して増幅トランジスタ110のエミッタに電気的に接続されている。金属電極102の少なくとも一部は、平面視において増幅トランジスタ110の少なくとも一部と重なっている。
金属電極102は、主面101bから突出しており、その端面は、樹脂部材92bの表面に達してシールド電極層941に接触している。金属電極102は、シールド電極層941を介して、高周波モジュール1のz軸負方向に配置されたマザー基板上のグランド端子等に接続される。つまり、金属電極102は、グランドに接続され、グランド電極として機能する。
なお、図4において、金属電極102の数は、2つであるが、これに限定されない。金属電極102の数は、1つであってもよく、3つ以上であってもよい。
複数の金属電極103の各々は、第2金属電極の一例である。複数の金属電極103の各々は、主面101bに配置され、主面101bに形成された増幅トランジスタ110に接続されている。具体的には、複数の金属電極103は、電力増幅器11のコレクタ端子113、出力端子115及び入力端子117を介して増幅トランジスタ110のベース及びコレクタにそれぞれ電気的に接続されている。また、複数の金属電極103は、基材101内に形成された複数のビア導体104にそれぞれ接続されており、複数のビア導体104を介してモジュール基板91の主面91bに接続される。
複数のビア導体104の各々は、金属電極103をモジュール基板91の主面91bに接続する導体の一例である。つまり、複数のビア導体104は、基材101の主面101b上の複数の金属電極103と、モジュール基板91の主面91b上の複数の金属電極(図示せず)と、を電気的に接続する。
本実施の形態では、複数のビア導体104の各々は、基材101をz方向に貫通する貫通ビアに充填された金属導体である。なお、ビア導体104は、貫通ビアに充填された導体に限定されない。例えば、ビア導体104は、主面101a及び101bにそれぞれ形成された2つのブラインドビアに充填された2つの導体であってもよい。この場合、当該2つの導体は、基材101内に形成された平面電極パターンで接続されればよい。
複数のポスト電極150は、複数の外部接続端子の一例であり、図1に示したアンテナ接続端子100、高周波入力端子121、高周波出力端子122、及び、制御端子130に加えて、グランド端子を含む。複数のポスト電極150の各々は、主面91bから垂直に延びており、樹脂部材92bを貫通し、その一端が樹脂部材92bの表面に達している。複数のポスト電極150は、高周波モジュール1のz軸負方向に配置されたマザー基板上の入出力端子及び/又はグランド端子等に接続される。
樹脂部材92bは、第1樹脂部材の一例であり、主面91b及び主面91b上の部品を覆っている。樹脂部材92bは、主面91b上の部品の機械強度及び耐湿性等の信頼性を確保する機能を有する。
シールド電極層941及び942は、それぞれ、第1及び第2シールド電極層の一例であり、図4においてハッチング領域で表されている。シールド電極層941及び942は、シールド電極層93と同様に、例えばスパッタ法により形成された金属薄膜である。
シールド電極層941の少なくとも一部は、平面視において金属電極102の少なくとも一部と重なっている。具体的には、シールド電極層941は、金属電極102を覆うように形成されており、金属電極102と接触している。また、平面視において、シールド電極層941の面積は、金属電極102の面積よりも大きい。
シールド電極層942の少なくとも一部は、平面視において送信フィルタ61T及び62Tの少なくとも一部と重なっている。具体的には、シールド電極層942は、送信フィルタ61T及び62Tを覆うように形成されており、送信フィルタ61T及び62Tと接触している。シールド電極層942が送信フィルタ61T及び62Tの表面から剥離することを抑制するために、送信フィルタ61T及び62Tの表面を化学的にエッチングすることで平滑にしてもよい。このよう平滑にされた送信フィルタ61T及び62Tの表面にシールド電極層942を形成することで、シールド電極層942と送信フィルタ61T及び62Tの表面とを安定的に接触させることができる。
シールド電極層941及び942は、互いに接触しておらず、また、シールド電極層93とも接触していない。シールド電極層941及び942は、高周波モジュール1のz軸負方向に配置されたマザー基板上のグランド端子等に接続されグランド電位に設定される。
なお、図3~図6における高周波モジュール1の構成並びに部品の配置及び形状等は、一例であり、これに限定されない。例えば、図4では、電力増幅部品10は、平面視において矩形状を有するが、電力増幅部品10の形状はこれに限定されない。また、高周波モジュール1は、樹脂部材92a及び92b並びにシールド電極層93、941及び942を備えなくてもよく、複数のポスト電極150の代わりに複数のバンプ電極を備えてもよい。
[1.3 効果など]
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、互いに対向する主面91a及び91bを有するモジュール基板91と、主面91bに配置された複数のポスト電極150と、主面91bに配置された電力増幅部品10と、を備え、電力増幅部品10は、主面101a及び主面101aと反対側の主面101bを有し、主面101aは、主面91b及び主面101bの間に位置する基材101と、基材101の主面101b側に形成された増幅トランジスタ110と、主面101bに配置され、増幅トランジスタ110に接続された金属電極102と、を備える。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、互いに対向する主面91a及び91bを有するモジュール基板91と、主面91bに配置された複数のポスト電極150と、主面91bに配置された電力増幅部品10と、を備え、電力増幅部品10は、主面101a及び主面101aと反対側の主面101bを有し、主面101aは、主面91b及び主面101bの間に位置する基材101と、基材101の主面101b側に形成された増幅トランジスタ110と、主面101bに配置され、増幅トランジスタ110に接続された金属電極102と、を備える。
これによれば、増幅トランジスタ110が基材101の主面101b側に形成され、当該主面101bに金属電極102が配置される。したがって、増幅トランジスタ110の熱を、金属電極102を介して高周波モジュール1の外部に放出することができる。このとき、増幅トランジスタ110が基材101の主面101a側に形成される場合よりも、増幅トランジスタ110から金属電極102を介して外部に至る放熱経路を短縮することができ、モジュール基板91の主面91bに配置された電力増幅部品10の放熱性を向上させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、金属電極102の少なくとも一部は、平面視において増幅トランジスタ110の少なくとも一部と重なってもよい。
これによれば、金属電極102と増幅トランジスタ110とが重ねられるので、さらに放熱経路を短縮することができ、電力増幅部品10の放熱性を向上させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、主面91bの少なくとも一部を覆う樹脂部材92bを備えてもよく、金属電極102は、主面101bから突出しており、樹脂部材92bの表面に達してもよい。
これによれば、金属電極102を高周波モジュール1の外部の電極等に接触させることも可能となり、さらに放熱経路を短縮することができ、電力増幅部品10の放熱性を向上させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、樹脂部材92bの表面の少なくとも一部を覆うシールド電極層941を備えてもよく、金属電極102の少なくとも一部は、平面視においてシールド電極層941の少なくとも一部と重なっており、平面視において、シールド電極層941の面積は、金属電極102の面積よりも大きくてもよい。
これによれば、金属電極102とシールド電極層941とを比較的短い距離で接続することができる。このとき、金属電極102からの熱をシールド電極層941で拡散させることができ、放熱経路の断面積を増加させることができる。その結果、電力増幅部品10の放熱性を向上させることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、金属電極102は、シールド電極層941と接触してもよい。
これによれば、金属電極102をシールド電極層941に直接接触させることで、放熱経路の短縮を図ることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、金属電極102は、グランドに接続されてもよい。
これによれば、エミッタ接地回路においてエミッタ端子111を金属電極102に接続することができ、増幅トランジスタ110の熱を効果的に外部に放出することができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、電力増幅部品10は、主面101bに配置され、増幅トランジスタ110に接続された金属電極103を備えてもよく、高周波モジュール1は、金属電極103をモジュール基板91の主面91bに接続する、基材101内に形成されたビア導体104を備えてもよい。
これによれば、基材101の主面101b側に形成された増幅トランジスタ110のコレクタ端子113、出力端子115及び入力端子117を、金属電極103及びビア導体104を介してモジュール基板91の主面91bに接続することができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、主面91bに配置され、電力増幅部品10に接続される送信フィルタ61T及び/又は62Tを備えてもよい。
これによれば、比較的低背な部品である送信フィルタ61T及び/又は62Tが主面91bに配置されるので、高周波モジュール1の主面91b側の高さが増大して増幅トランジスタ110の放熱経路が長くなることを抑えることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、樹脂部材92bの表面の少なくとも一部を覆うシールド電極層942を備え、送信フィルタ61T及び/又は62Tの少なくとも一部は、平面視においてシールド電極層942の少なくとも一部と重なっていてもよい。
これによれば、主面91bに配置された送信フィルタ61T及び/又は62Tのモジュール基板91とは反対側をシールド電極層942で覆うことができるので、外来ノイズが送信フィルタ61T及び/又は62Tに侵入することを抑制するとともに、送信フィルタ61T及び/又は62Tの放熱性を向上させることもできる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、シールド電極層941は、シールド電極層942と離れて配置されてもよい。
これによれば、電力増幅部品10の熱が送信フィルタ61T及び/又は62Tに流入することを抑制することができ、熱による送信フィルタ61T及び/又は62Tの特性劣化を抑制することができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、主面91a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、モジュール基板91の両面に回路部品を配置することができ、高周波モジュール1の小型化を図ることができる。また、低雑音増幅器21を電力増幅部品10と反対側の主面に配置することができ、低雑音増幅器21と電力増幅部品10とのアイソレーションを向上させることができる。したがって、高周波モジュール1の電気特性(例えば雑音指数(NF:Noise Figure))の向上を図ることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、主面91aに配置され、電力増幅部品10に接続されるインピーダンス整合回路43を備えてもよい。
これによれば、比較的高背な部品となりやすいインダクタ等を含む得るインピーダンス整合回路43が電力増幅部品10と反対側の主面91aに配置される。したがって、高周波モジュール1の主面91b側の高さが増大して増幅トランジスタ110の放熱経路が長くなることを抑えることができる。
また例えば、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、主面91aの少なくとも一部を覆う樹脂部材92aと、樹脂部材92aの少なくとも一部を覆うシールド電極層93と、を備えてもよく、シールド電極層941は、シールド電極層93と接触しなくてもよい。
これによれば、電力増幅部品10の熱がモジュール基板91の主面91a側の部品に流入することを抑制することができ、熱による主面91a側の部品の特性劣化を抑制することができる。
本実施の形態に係る通信装置5は、高周波信号を処理するRFIC3と、RFIC3とアンテナ2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、通信装置5において、上記高周波モジュール1と同様の効果を実現することができる。
(実施の形態1の変形例1)
次に、実施の形態1の変形例1について説明する。本変形例では、電力増幅部品10の基材101の主面101bに形成された金属電極103とモジュール基板91の主面91bとの接続に関する構成が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図7を参照しながら説明する。
次に、実施の形態1の変形例1について説明する。本変形例では、電力増幅部品10の基材101の主面101bに形成された金属電極103とモジュール基板91の主面91bとの接続に関する構成が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図7を参照しながら説明する。
図7は、本変形例に係る高周波モジュール1の電力増幅部品10A周辺の拡大断面図である。図7に示すように、本変形例に係る高周波モジュール1において、電力増幅部品10Aは、複数のビア導体104の代わりに複数のボンディングワイヤ104Aを有する。
複数のボンディングワイヤ104Aは、複数の金属電極103をモジュール基板91の主面91bにそれぞれ接続する。つまり、複数の金属電極103の各々は、ボンディングワイヤ104Aを介してモジュール基板91の主面91bに接続される。具体的には、ボンディングワイヤ104Aの一端は、対応する金属電極103に電気的に接続され、ボンディングワイヤ104Aの他端は、モジュール基板91の主面91b上の電極(図示せず)と電気的に接続されている。これにより、増幅トランジスタ110のベース及びコレクタの各々は、金属電極103及びボンディングワイヤ104Aを介してモジュール基板91の主面91bに接続され得る。
以上のように、本変形例に係る高周波モジュール1において、電力増幅部品10Aは、主面101bに配置され、増幅トランジスタ110に接続された金属電極103を備え、高周波モジュール1は、金属電極103をモジュール基板91の主面91bに接続するボンディングワイヤ104Aを備える。
これによれば、基材101の主面101b側に形成された増幅トランジスタ110のコレクタ端子113、出力端子115及び入力端子117を、金属電極103及びボンディングワイヤ104Aを介してモジュール基板91の主面91bに接続することができる。
(実施の形態1の変形例2)
次に、実施の形態1の変形例2について説明する。本変形例では、電力増幅部品10の基材101の主面101bに形成された金属電極103とモジュール基板91の主面91bとの接続に関する構成が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図8を参照しながら説明する。
次に、実施の形態1の変形例2について説明する。本変形例では、電力増幅部品10の基材101の主面101bに形成された金属電極103とモジュール基板91の主面91bとの接続に関する構成が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本変形例について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図8を参照しながら説明する。
図8は、本変形例に係る高周波モジュール1の電力増幅部品10B周辺の拡大断面図である。図8に示すように、本変形例に係る高周波モジュール1において、電力増幅部品10Bは、複数のビア導体104の代わりに、基材101の側面に形成された複数の側面配線104Bを有する。
複数の側面配線104Bは、複数の金属電極103をモジュール基板91の主面91bにそれぞれ接続する。つまり、複数の金属電極103の各々は、側面配線104Bを介してモジュール基板91の主面91bに接続される。具体的には、側面配線104Bの一端は、対応する金属電極103に電気的に接続され、側面配線104Bの他端は、モジュール基板91の主面91b上の電極(図示せず)と電気的に接続されている。これにより、増幅トランジスタ110のベース及びコレクタの各々は、金属電極103及び側面配線104Bを介してモジュール基板91の主面91bに接続され得る。
以上のように、本変形例に係る高周波モジュール1において、電力増幅部品10Bは、主面101bに配置され、増幅トランジスタ110に接続された金属電極103を備え、高周波モジュール1は、金属電極103をモジュール基板91の主面91bに接続する、基材101の側面に形成された側面配線104Bを備える。
これによれば、基材101の主面101b側に形成された増幅トランジスタ110のコレクタ端子113、出力端子115及び入力端子117を、金属電極103及び側面配線104Bを介してモジュール基板91の主面91bに接続することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。本実施の形態に係る高周波モジュール1Cは、2つのシールド電極層941及び942の代わりに、1つのシールド電極層94Cを備える点が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本実施の形態について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図9及び図10を参照しながら説明する。
次に、実施の形態2について説明する。本実施の形態に係る高周波モジュール1Cは、2つのシールド電極層941及び942の代わりに、1つのシールド電極層94Cを備える点が上記実施の形態1と主として異なる。以下に、本実施の形態について、上記実施の形態1と異なる点を中心に図9及び図10を参照しながら説明する。
図9は、実施の形態2に係る高周波モジュール1Cの透視平面図である。具体的には、図9は、z軸正側からモジュール基板91の主面91b側を透視した図である。図10は、実施の形態2に係る高周波モジュール1Cの断面図である。図10における高周波モジュール1Cの断面は、図9のx-x線における断面である。
本実施の形態に係る高周波モジュール1Cにおいて、シールド電極層94Cは、一体化された1つのシールド電極層の一例であり、図9においてハッチング領域で表されている。シールド電極層94Cは、実施の形態1におけるシールド電極層941及び942が一体化されたものに相当し、例えばスパッタ法により形成された金属薄膜である。
シールド電極層94Cの少なくとも一部は、平面視において金属電極102の少なくとも一部と重なっており、かつ、送信フィルタ61T及び62Tの少なくとも一部と重なっている。具体的には、シールド電極層94Cは、金属電極102並びに送信フィルタ61T及び62Tを覆うように形成されており、金属電極102並びに送信フィルタ61T及び62Tと接触している。一方、シールド電極層94Cは、シールド電極層93とは接触していない。シールド電極層94Cは、高周波モジュール1Cのz軸負方向に配置されたマザー基板上のグランド端子等に接続されグランド電位に設定される。
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール1Cにおいて、電力増幅部品10及び送信フィルタ61T及び/又は62Tを覆うシールド電極層は、一体化された1つのシールド電極層94Cである。
これによれば、増幅トランジスタ110の熱をシールド電極層94Cでさらに拡散することができ、放熱経路の断面積をさらに増加させることができる。
(他の実施の形態)
以上、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュール及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
以上、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明に係る高周波モジュール及び通信装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュール及び通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記各実施の形態に係る高周波モジュール及び通信装置の回路構成において、図面に開示された各回路素子及び信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子及び配線などが挿入されてもよい。
なお、上記各実施の形態において、高周波モジュールは、送受信モジュールであったが、これに限定されない。例えば、高周波モジュールは、送信モジュールであってもよい。この場合、高周波モジュールは、低雑音増幅器等を備えなくてもよい。
なお、上記各実施の形態において、高周波モジュールは、さらに、他のバンドの送信経路及び/又は受信経路を備えてもよい。
なお、上記各実施の形態において、高周波モジュールは、FDD用バンドに対応していたが、これに限定されない。例えば、高周波モジュールは、時分割複信(TDD:Time Division Duplex)用バンドに対応してもよく、FDD用バンド及びTDD用バンドの両方に対応してもよい。この場合、高周波モジュールは、TDD用バンドを含む通過帯域を有する送受信フィルタと、送信及び受信を切り替えるスイッチとを備えればよい。
本発明は、フロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1、1C 高周波モジュール
2 アンテナ
3 RFIC
4 BBIC
5 通信装置
10、10A、10B 電力増幅部品
11 電力増幅器
20、70 集積回路
21 低雑音増幅器
41、42、43、44 インピーダンス整合回路
51、52、53 スイッチ
61、62 デュプレクサ
61R、62R 受信フィルタ
61T、62T 送信フィルタ
71 制御回路
91 モジュール基板
91a、91b、101a、101b 主面
92a、92b 樹脂部材
93、94C、941、942 シールド電極層
100 アンテナ接続端子
101 基材
102、103 金属電極
104 ビア導体
104A ボンディングワイヤ
104B 側面配線
110 増幅トランジスタ
111 エミッタ端子
112 インダクタ
113 コレクタ端子
114、116 キャパシタ
115 出力端子
117 入力端子
118 バイアス回路
121 高周波入力端子
122 高周波出力端子
130 制御端子
150 ポスト電極
511、512、513、521、522、523、531、532、533 端子
2 アンテナ
3 RFIC
4 BBIC
5 通信装置
10、10A、10B 電力増幅部品
11 電力増幅器
20、70 集積回路
21 低雑音増幅器
41、42、43、44 インピーダンス整合回路
51、52、53 スイッチ
61、62 デュプレクサ
61R、62R 受信フィルタ
61T、62T 送信フィルタ
71 制御回路
91 モジュール基板
91a、91b、101a、101b 主面
92a、92b 樹脂部材
93、94C、941、942 シールド電極層
100 アンテナ接続端子
101 基材
102、103 金属電極
104 ビア導体
104A ボンディングワイヤ
104B 側面配線
110 増幅トランジスタ
111 エミッタ端子
112 インダクタ
113 コレクタ端子
114、116 キャパシタ
115 出力端子
117 入力端子
118 バイアス回路
121 高周波入力端子
122 高周波出力端子
130 制御端子
150 ポスト電極
511、512、513、521、522、523、531、532、533 端子
Claims (18)
- 互いに対向する第1主面及び第2主面を有するモジュール基板と、
前記第2主面に配置された複数の外部接続端子と、
前記第2主面に配置された電力増幅部品と、を備え、
前記電力増幅部品は、
互いに対向する第3主面及び第4主面を有し、前記第3主面は、前記第2主面及び前記第4主面の間に位置する基材と、
前記基材の前記第4主面側に形成された増幅トランジスタと、
前記第4主面に配置され、前記増幅トランジスタに接続された第1金属電極と、を備える、
高周波モジュール。 - 前記第1金属電極の少なくとも一部は、平面視において前記増幅トランジスタの少なくとも一部と重なっている、
請求項1に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第2主面の少なくとも一部を覆う第1樹脂部材を備え、
前記第1金属電極は、前記第4主面から突出しており、前記第1樹脂部材の表面に達している、
請求項1又は2に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第1樹脂部材の表面の少なくとも一部を覆う第1シールド電極層を備え、
前記第1金属電極の少なくとも一部は、平面視において前記第1シールド電極層の少なくとも一部と重なっており、
前記平面視において、前記第1シールド電極層の面積は、前記第1金属電極の面積よりも大きい、
請求項3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シールド電極層と接触している、
請求項4に記載の高周波モジュール。 - 前記第1金属電極は、グランドに接続される、
請求項1~5のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記電力増幅部品は、前記第4主面に配置され、前記増幅トランジスタに接続された第2金属電極を備え、
前記高周波モジュールは、前記第2金属電極を前記モジュール基板の前記第2主面に接続する導体を備える、
請求項1~6のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記導体は、前記基材内に形成されたビア導体である、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記導体は、ボンディングワイヤである、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記導体は、前記基材の側面に形成された側面配線である、
請求項7に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第2主面に配置され、前記電力増幅部品に接続されるフィルタを備える、
請求項4又は5に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第1樹脂部材の表面の少なくとも一部を覆う第2シールド電極層を備え、
前記フィルタの少なくとも一部は、平面視において前記第2シールド電極層の少なくとも一部と重なっている、
請求項11に記載の高周波モジュール。 - 前記第1シールド電極層は、前記第2シールド電極層と離れて配置されている、
請求項12に記載の高周波モジュール。 - 前記第1シールド電極層及び前記第2シールド電極層は、一体化された1つのシールド電極層である、
請求項12に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第1主面に配置された低雑音増幅器を備える、
請求項1~14のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、前記第1主面に配置され、前記電力増幅部品に接続されるインピーダンス整合回路を備える、
請求項1~15のいずれか1項に記載の高周波モジュール。 - 前記高周波モジュールは、
前記第1主面の少なくとも一部を覆う第2樹脂部材と、
前記第2樹脂部材の少なくとも一部を覆う第3シールド電極層と、を備え、
前記第1シールド電極層は、前記第3シールド電極層と接触していない、
請求項4又は5に記載の高周波モジュール。 - 高周波信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路とアンテナとの間で前記高周波信号を伝送する、請求項1~17のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、を備える、
通信装置。
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