JP2014239379A - モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】信号間の干渉を抑制できるモジュールを提供すること。
【解決手段】本発明は、基板４０と、基板４０の上面に設けられたデュプレクサ１２及び１４並びに受信フィルタ１６及び１８と、基板４０の下面に設けられ、デュプレクサ及び受信フィルタのうち１つを選択しアンテナ２０と接続するスイッチ１０と、スイッチ１０を囲むように基板４０の下面に設けられた複数の銅ポスト５６と、を具備するモジュール１００である。本発明によれば、信号間の干渉を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はモジュールに関する。

携帯電話などの通信機器には、複数のバンドへの対応、及び小型化が求められている。複数バンド対応及び小型化を両立させるため、異なるバンドに対応した複数のフィルタ及びデュプレクサを１つのモジュールに組み込む。こうしたモジュールには、バンドに応じて複数のフィルタ及びデュプレクサから１つを選択しアンテナに接続するスイッチ、並びにインダクタ及びキャパシタなどを含むチップ部品がさらに組み込まれる。なお、フィルタ及びデュプレクサとして、弾性表面波（Surface Acoustic Wave：ＳＡＷ）デバイスなどの弾性波デバイスが用いられる。特許文献１には、基板の内部で引き回され、ＳＡＷフィルタと接続された線路パターンを有する技術が記載されている。特許文献２には、受動素子及び能動素子を含むモジュールが記載されている。特許文献３及び４には、フィルタ及び半導体素子など複数の部品を含む電子部品モジュールが記載されている。

特開２００５−３１８１２８号公報 特開平１１−４５９７７号公報 特開２０１１−１４６５９号公報 特開２００３−１００９８９号公報

しかしながら、複数のバンドに対応したモジュールにおいては、異なるバンドの信号間において干渉が生じ、モジュールの周波数特性が悪化する。また基板内におけるデュプレクサ及びスイッチなどのレイアウトに応じて、配線が長くなる。配線が長くなることで、信号の干渉がより生じやすくなる。本発明は上記課題に鑑み、信号間の干渉を抑制できるモジュールを提供することを目的とする。

本発明は、基板と、前記基板の上面に設けられ、デュプレクサまたはフィルタとして機能する複数の弾性波デバイスと、前記基板の下面に設けられ、前記複数の弾性波デバイスのうち１つを選択しアンテナと接続するスイッチと、前記スイッチを囲むように前記基板の下面に設けられた複数のポスト電極と、を具備するモジュールである。

上記構成において、前記複数の弾性波デバイスは、互いに異なる通過帯域を有する構成とすることができる。

上記構成において、前記スイッチは前記基板の下面の中央部に設けられ、前記複数の弾性波デバイスは、前記スイッチを中心に放射状に配置されている構成とすることができる。

上記構成において、前記複数のポスト電極は、前記基板の下面の外周部に設けられている構成とすることができる。

上記構成において、前記ポスト電極は、前記スイッチより下に突出している構成とすることができる。

上記構成において、前記基板の下面に設けられ、前記スイッチを封止する封止部を具備し、前記ポスト電極の下面は前記封止部から露出する構成とすることができる。

上記構成において、前記基板は複数の導体層、及び前記複数の導体層を接続するビア配線を含み、前記複数の弾性波デバイスは、前記導体層及び前記ビア配線を介して前記スイッチと接続されている構成とすることができる。

上記構成において、前記基板の上面に設けられ、前記弾性波デバイスと接続された受動部品を具備する構成とすることができる。

本発明によれば、信号間の干渉を抑制できるモジュールを提供することができる。

図１（ａ）は実施例１に係るモジュールを例示するブロック図である。図１（ｂ）はモジュールを例示する断面図である。 図２（ａ）は基板の上面を例示する図である。図２（ｂ）は基板の上面を例示する図である。 図３（ａ）は絶縁層４１を透視して絶縁層４２の上面を例示する図である。図３（ｂ）は絶縁層４１及び４２を透視して絶縁層４３の上面を例示する図である。 図４は絶縁層４１〜４３を透視して絶縁層４３の下面を例示する図である。 図５（ａ）から図５（ｃ）はモジュールの製造方法を例示する断面図である。 図６（ａ）は比較例に係るモジュールの基板の上面を例示する図である。図６（ｂ）は基板の上面を例示する図である。 図７（ａ）は絶縁層４１を透視して絶縁層４２の上面を例示する図である。図７（ｂ）は絶縁層４１及び４２を透視して絶縁層４３の上面を例示する図である。 図８は絶縁層４１〜４３を透視して絶縁層４３の下面を例示する図である。

図面を用いて実施例について説明する。

図１（ａ）は実施例１に係るモジュール１００を例示するブロック図である。図１（ａ）に示すように、モジュール１００はスイッチ１０、２個のデュプレクサ１２及び１４（以下、デュプレクサと記載することがある）、２個の受信フィルタ１６及び１８（以下、フィルタと記載することがある）を含む。スイッチ１０の一端はアンテナ２０に接続されている。デュプレクサ１２は送信フィルタ１２ａ及び受信フィルタ１２ｂを含む。デュプレクサ１４は送信フィルタ１４ａ及び受信フィルタ１４ｂを含む。各フィルタ（送信フィルタ１２ａ及び１４ａ、受信フィルタ１２ｂ、１４ｂ、１６及び１８）は、例えばＳＡＷフィルタなどのバンドパスフィルタである。各フィルタは、互いに異なる通過帯域を有し、異なるバンドに対応する。バンドとは、例えばＷ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Divided Multiple Access ）方式のバンドである。

スイッチ１０は、例えばシリコン（Ｓｉ）系半導体またはガリウム砒素（ＧａＡｓ）系半導体を用いた半導体スイッチである。スイッチ１０は、バンドに応じてデュプレクサ１２及び１４、並びに受信フィルタ１６及び１８から１つを選択し、アンテナ２０と接続する。アンテナ２０とデュプレクサ１２とを接続する配線を配線１１、アンテナ２０とデュプレクサ１４とを接続する配線を配線１３、アンテナ２０と受信フィルタ１６とを接続する配線を配線１５、アンテナ２０と受信フィルタ１８とを接続する配線を配線１７とする。

送信フィルタ１２ａは、送信端子Ｔｘ１から入力される高周波信号をフィルタリングし、スイッチ１０を介してアンテナ２０に出力する。アンテナ２０は高周波信号を送信する。送信フィルタ１４ａも送信フィルタ１２ａと同様に、送信端子Ｔｘ２から入力される高周波信号をアンテナ２０に出力する。アンテナ２０は外部から高周波信号を受信し、スイッチ１０を介して受信フィルタ１２ｂに出力する。受信フィルタ１２ｂは高周波信号をフィルタリングして、受信端子Ｒｘ１に出力する。受信フィルタ１４ｂは受信端子Ｒｘ２に、受信フィルタ１６は受信端子Ｒｘ３に、受信フィルタ１８は受信端子Ｒｘ４に、それぞれ高周波信号を出力する。

図１（ｂ）はモジュール１００を例示する断面図である。図１（ｂ）に示すように、モジュール１００を１つの基板４０内に構成する。基板４０は、絶縁層４１〜４３、及び導体層４４〜４７を交互に積層した多層基板である。導体層の間は、絶縁層を貫通するビア配線４８により電気的に接続されている。

図２（ａ）は基板４０の上面を例示する図であり、導体層４４は省略している。また基板４０の下面に設けられているスイッチ１０を破線で示した。図２（ｂ）は基板４０の上面を例示する図であり、デュプレクサ、フィルタ、及びチップ部品５０は破線で示した。図３（ａ）は絶縁層４１を透視して絶縁層４２の上面を例示する図である。図３（ｂ）は絶縁層４１及び４２を透視して絶縁層４３の上面を例示する図である。図４は絶縁層４１〜４３を透視して絶縁層４３の下面を例示する図である。

図２（ａ）に示すように、デュプレクサ１２及び１４、受信フィルタ１６及び１８、並びに複数のチップ部品５０は基板４０の上面に実装されている。図１（ｂ）に示すように、デュプレクサ１２及びチップ部品５０、並びに図１（ｂ）において不図示のデュプレクサ１４、受信フィルタ１６及び１８は、半田５７を用いて導体層４４に電気的に接続されている。チップ部品５０は例えば抵抗、キャパシタ及びインダクタなどの受動部品であり、デュプレクサ及びフィルタとアンテナ２０とのインピーダンス整合、及びノイズカットなどの機能を果たす。図１（ｂ）及び図４に示すように、基板４０の下面には、半田５８により導体層４７に電気的に接続されたスイッチ１０が実装されている。図２（ａ）に示すように、デュプレクサ及びフィルタは、スイッチ１０を中心に放射状に配置されている。放射状の配置とは、デュプレクサ及びフィルタが、基板４０の面が広がる方向（面内方向）においてスイッチ１０を囲むような配置である。基板４０の下面には銅ポスト５６が設けられている。銅ポスト５６は導体層４７に電気的に接続されている。図１（ｂ）に示すように、デュプレクサ、フィルタ及びチップ部品５０は基板４０の上面に設けられた封止部５２により封止され、スイッチ１０は基板４０の下面に設けられた封止部５４により封止されている。

絶縁層４１〜４３は、例えばガラスエポキシ樹脂またはセラミックなどの絶縁体により形成されている。導体層４４〜４７、ビア配線４８は例えば銅（Ｃｕ）などの金属により形成されている。導体層４４及び４７の表面は金（Ａｕ）など半田に対する濡れ性の高い金属で覆われている。半田は例えば錫銀（Ｓｎ−Ａｇ）を主成分とする。封止部５２及び５４は例えばエポキシ樹脂などの樹脂により形成されている。

図２（ａ）に示す基板４０の長さＬ１及びＬ２は例えば３．９ｍｍである。基板４０の厚さは例えば０．３ｍｍである。基板４０の上面からデュプレクサの上面までの距離は例えば０．５ｍｍであり、封止部５２の上面までの距離は例えば０．６ｍｍである。基板４０の下面からスイッチ１０の下面までの距離は例えば２５０μｍであり、封止部５４の下面までの距離は例えば２８０μｍであり、銅ポスト５６の高さは例えば３００μｍである。銅ポスト５６の下面は封止部５４から露出し、銅ポスト５６は高周波信号の入力端子及び出力端子、並びに接地端子として機能する。つまり複数の銅ポスト５６の一部は図１（ａ）に示した送信端子Ｔｘ１及びＴｘ２並びに受信端子Ｒｘ１〜Ｒｘ４に対応する。また１つの銅ポスト５６に、図１（ａ）に示したアンテナ２０が接続される。次にデュプレクサ及びフィルタと、基板４０に含まれる導体層との接続について説明する。

図２（ｂ）に示すように、導体層４４はアンテナパッド４４ａ〜４４ｄ、送信パッド４４ｅ及び４４ｆ、受信パッド４４ｇ〜４４ｎを含む。デュプレクサ１２は、アンテナパッド４４ａ、送信パッド４４ｅ、受信パッド４４ｇ及び４４ｈに接続されている。デュプレクサ１４は、アンテナパッド４４ｂ、送信パッド４４ｆ、受信パッド４４ｉ及び４４ｊに接続されている。受信フィルタ１６は、アンテナパッド４４ｃ、受信パッド４４ｋ及び４４ｌに接続されている。受信フィルタ１８は、アンテナパッド４４ｄ、受信パッド４４ｍ及び４４ｎに接続されている。

アンテナパッド４４ａは、複数のビア配線４８のうち図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すビア配線４８ａ、図３（ｂ）に示す導体層４６に含まれる配線４６ａ、及びビア配線４８ｂを介してスイッチ１０に接続されている。アンテナパッド４４ｂは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すビア配線４８ｃ、図３（ｂ）に示す導体層４６に含まれる配線４６ｂ、及びビア配線４８ｄを介してスイッチ１０に接続されている。アンテナパッド４４ｃは、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すビア配線４８ｅ、図３（ｂ）に示す導体層４６に含まれる配線４６ｃ、及びビア配線４８ｆを介してスイッチ１０に接続されている。アンテナパッド４４ｄは、図２（ｂ）に示す導体層４４に含まれる配線４４ｏ及びパッド４４ｐ、チップ部品５０、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すビア配線４８ｇ、導体層４６に含まれる配線４６ｄ、及びビア配線４８ｈを介してスイッチ１０に接続されている。送信パッド４４ｅ及び４４ｆ、受信パッド４４ｇ〜４４ｎは銅ポスト５６に接続されている。

実施例１によれば、スイッチ１０が基板４０の下面に実装されているため、スイッチ１０と、デュプレクサ及びフィルタとを接続する配線を基板４０の面内において長く引き回さなくてよい。従って、図１（ａ）の配線１１、１３、１５及び１７が、後述の比較例に比べて短くなる。配線が短くなることにより、異なるバンドの信号間における干渉を抑制し、アイソレーション特性を改善することができる。スイッチ１０を基板４０の中央に配置し、デュプレクサ及びフィルタをスイッチ１０に対して放射状に配置することで、配線１１、１３、１５及び１７の長さが均等に近付く。この結果、信号間の干渉がより小さくなる。また、アンテナ２０を基準としたデュプレクサ及びフィルタのインピーダンスが均等に近くなる。インピーダンスが均等に近くづくことで、各バンドの周波数特性に差異が生じ難くなる。

配線を短くしかつ配線の長さを均等にするためには、面内方向においてデュプレクサ及びフィルタがスイッチ１０と重なる、またはスイッチ１０を囲むことが好ましい。例えば図２（ａ）に示すように、１つのデュプレクサがスイッチ１０と重なり、他のデュプレクサ及びフィルタはスイッチ１０を囲む。２つ以上のデュプレクサ及びフィルタがスイッチ１０を囲む場合、デュプレクサ及びフィルタがスイッチ１０の異なる２辺以上に沿って配置されることが好ましい。

スイッチ１０と、デュプレクサ及びフィルタとをビア配線４８のみで接続することもできる。配線を基板４０の面内に引き回さなくてよいため、図１（ａ）の配線１１、１３、１５及び１７が短くなり、かつ均等な長さとなる。スイッチ１０を基板４０の中央から外れた位置に配置してもよい。しかし、配線の長さの違いが大きくなり、かつ基板４０の小型化も困難になる。なお、図３（ｂ）の配線４６ｅはスイッチ１０に電源電圧を供給するための配線であり、高周波信号が流れる配線ではない。従って配線４６ｅが長くともモジュール１００の周波数特性に影響はない。

複数の銅ポスト５６が基板４０の外周部に設けられているため、面内方向において基板４０の中央部にスイッチ１０を設ける空間が形成される。また銅ポスト５６がスイッチ１０より下に突出しているため、厚さ方向（図１（ｂ）の上下方向）においても、スイッチ１０を設ける空間が確保される。銅ポスト５６が封止部５４から露出するため、銅ポスト５６をモジュール１００と外部の基板との接続のための端子として用いることができる。銅ポスト５６を用いることで、接続の不良が低減する。例えば銅ポスト５６の下面に、半田バンプなどを形成してもよい。

図５（ａ）から図５（ｃ）はモジュール１００の製造方法を例示する断面図である。図５（ａ）に示すように、例えばメッキ処理などにより、基板４０の下面の導体層４７に銅ポスト５６を形成する。図５（ｂ）に示すように、基板４０の上面の導体層４４に半田をスクリーン印刷し、半田リフロー処理によりデュプレクサ、フィルタ、及びチップ部品５０を実装する。図５（ｃ）に示すように、導体層４７に半田を転写し、半田リフロー処理によりスイッチ１０を実装する。基板４０の上面に封止部５２、下面に封止部５４を設ける。以上の工程によりモジュール１００が形成される。

比較例について説明する。図６（ａ）は比較例に係るモジュールの基板４０Ｒの上面を例示する図であり、導体層４４は省略している。図６（ｂ）は基板４０Ｒの上面を例示する図であり、デュプレクサ、フィルタ、及びチップ部品５０は破線で示した。図７（ａ）は絶縁層４１を透視して絶縁層４２の上面を例示する図である。図７（ｂ）は絶縁層４１及び４２を透視して絶縁層４３の上面を例示する図である。図８は絶縁層４１〜４３を透視して絶縁層４３の下面を例示する図である。

図６（ａ）に示すように、基板４０Ｒの上面に、スイッチ１０、デュプレクサ１２及び１４、受信フィルタ１６及び１８、並びにチップ部品５０が実装されている。図８に示すように、基板４０Ｒの下面にスイッチ１０は実装されていない。図６（ｂ）に示すアンテナパッド４４ａはデュプレクサ１２に接続され、さらに導体層４４に含まれる配線４４ｑを介してスイッチ１０に接続されている。デュプレクサ１４に接続されるアンテナパッド４４ｂは、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すビア配線４８ｉ、図７（ｂ）に示す導体層４６に含まれる配線４６ｆ、図６（ｂ）から図７（ｂ）に示すビア配線４８ｊを介してスイッチ１０に接続されている。配線４４ｑ及び４６ｆのように、基板４０Ｒの面内において配線を長く引き回す。すなわち図１（ａ）の配線１１及び１３が長くなるため、干渉が発生しやすい。また、インピーダンス整合も困難になる。つまり、スイッチ１０が基板４０Ｒの上面の左下側に配置され、デュプレクサ及びフィルタはスイッチ１０に対して放射状に配置されていない。従って、アンテナ２０と、デュプレクサ及びフィルタそれぞれとの間の配線の長さが互いに異なる。具体的には、配線１１及び１３が配線１５及び１７に比べ長くなる。このため、インピーダンス整合が困難になる。

比較例においては基板４０Ｒの上面にスイッチ１０を設けるため、基板４０Ｒは基板４０に比べ大きい。例えば図６（ａ）に示す基板４０Ｒの長さＬ３は例えば３．９ｍｍ、長さＬ４は例えば４．７ｍｍである。このように比較例ではモジュールの小型化は困難であるのに対し、実施例１ではモジュール１００を小型化することができる。

実施例１では、送信端子を不平衡端子、受信端子を平衡端子とした。送信端子及び受信端子は不平衡端子または平衡端子とすることができる。デュプレクサ及びフィルタは３つ以上でもよい。異なるバンドに対応した複数のデュプレクサ及びフィルタを基板４０の上面に設け、下面にスイッチ１０を設けることでモジュールを小型化し、かつ信号間の干渉を抑制することができる。デュプレクサ及びフィルタは、弾性境界波デバイス、及び圧電薄膜共振器（Film Bulk Acoustic Resonator：ＦＢＡＲ）デバイスなどの弾性波デバイスでもよい。

１０ スイッチ
１１、１３、１５、１７ 配線
１２、１４ デュプレクサ
１６、１８ 受信フィルタ
２０ アンテナ
４０ 基板
４８、４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、４８ｄ、４８ｅ、
４８ｆ、４８ｇ、４８ｈ、４８ｉ ビア配線
５０ チップ部品
５２、５４ 封止部
５６ 銅ポスト
１００ モジュール

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板の上面に設けられ、デュプレクサまたはフィルタとして機能する複数の弾性波デバイスと、
   前記基板の下面に設けられ、前記複数の弾性波デバイスのうち１つを選択しアンテナと接続するスイッチと、
   前記スイッチを囲むように前記基板の下面に設けられた複数のポスト電極と、を具備することを特徴とするモジュール。
2. 前記複数の弾性波デバイスは、互いに異なる通過帯域を有することを特徴とする請求項１記載のモジュール。
3. 前記スイッチは前記基板の下面の中央部に設けられ、
   前記複数の弾性波デバイスは、前記スイッチを中心に放射状に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のモジュール。
4. 前記複数のポスト電極は、前記基板の下面の外周部に設けられていることを特徴とする請求項１から３いずれか一項記載のモジュール。
5. 前記ポスト電極は前記スイッチより下に突出していることを特徴とする請求項１から４いずれか一項記載のモジュール。
6. 前記基板の下面に設けられ、前記スイッチを封止する封止部を具備し、
   前記ポスト電極の下面は前記封止部から露出することを特徴とする請求項１から５いずれか一項記載のモジュール。
7. 前記基板は複数の導体層、及び前記複数の導体層を接続するビア配線を含み、
   前記複数の弾性波デバイスは、前記導体層及び前記ビア配線を介して前記スイッチと接続されていることを特徴とする請求項１から６いずれか一項記載のモジュール。
8. 前記基板の上面に設けられ、前記弾性波デバイスと接続された受動部品を具備することを特徴とする請求項１から７いずれか一項記載のモジュール。

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