專利名稱：以多層陶瓷形成的射頻收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種射頻收發(fā)模塊，特別指一種以多層陶瓷形成并具有射頻收發(fā)集成電路(Integra ted Circuit，IC)的射頻收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
射頻(Radio Frequency，RF)通信模塊通常使用在手機(jī)等無(wú)線通信裝置之中。射頻通信模塊能夠經(jīng)由多個(gè)頻帶發(fā)送以及接收無(wú)線信號(hào)，其中具有雙頻及三頻的射頻通信模塊最為普遍。請(qǐng)參考圖1，圖1為常規(guī)無(wú)線通信裝置的射頻通信模塊10的功能方塊圖。射頻通信模塊10包含一天線切換器(antennaswitch)12、多個(gè)表面聲波(Surface Acoustic Wave，SAW)濾波器14以及一接收器(receiver)16。當(dāng)射頻通信模塊10從外部天線11接收射頻信號(hào)時(shí)，天線切換器12進(jìn)行切換以使射頻信號(hào)可由天線11傳輸?shù)奖砻媛暡V波器14。射頻通信模塊10所接收的射頻信號(hào)進(jìn)一步地經(jīng)由SAW濾波器14進(jìn)行濾波處理，并發(fā)送至接收器16。于接收器16將自SAW濾波器14所接收的信號(hào)發(fā)送至數(shù)字信號(hào)處理器(Digital Signal Processor，DSP)18以進(jìn)行后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理之前，接收器16會(huì)先放大、轉(zhuǎn)換并解調(diào)制上述信號(hào)。射頻通信模塊10另包含一發(fā)送器(transmitter)20以及多個(gè)功率放大器(poweramplifier)22，為了發(fā)送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器18先發(fā)送信號(hào)至發(fā)送器20，接著，發(fā)送器20對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制及轉(zhuǎn)換，并發(fā)送至功率放大器22以進(jìn)一步地放大信號(hào)，最后，天線切換器12便進(jìn)行切換以使功率放大器22所放大的射頻信號(hào)可發(fā)送至天線11。
然而，圖1所示的常規(guī)射頻通信模塊10的每個(gè)功能分別以不同的模塊或集成電路來(lái)加以實(shí)施，一般而言，這些模塊或集成電路通常通過(guò)一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)來(lái)加以連接以執(zhí)行射頻通信模塊10的功能，由于有多個(gè)模塊或集成電路設(shè)置于同一印刷電路板上，因此往往導(dǎo)致許多問(wèn)題。首先，上述電路連接架構(gòu)會(huì)造成較高的裝配成本及于印刷電路板上占用較大面積；再者，模塊之間的復(fù)雜線路導(dǎo)致不必要串音(cross talk)干擾及輻射問(wèn)題；此外，各模塊應(yīng)用不同的制造過(guò)程所產(chǎn)生，因而會(huì)造成各模塊具有不同的電子特性，且這些不一致的元件特性會(huì)使得調(diào)整及校正射頻通信模塊10更加困難。
請(qǐng)參考圖2，圖2為常規(guī)具有一集成前端接收器32的射頻通信模塊30的功能方塊圖，集成前端接收器32已公開(kāi)于U.S.專利號(hào)6,289,204 B1，“Integration of a Receiver Front-end in a Multilayer CeramicIntegrated Circuit Technology”。前端接收器32包含有一天線切換器12、一表面聲波濾波器14以及一接收器16。射頻通信模塊30與圖1的射頻通信模塊10對(duì)應(yīng)相同功能，而主要不同點(diǎn)在于前端接收器32由單一多層陶瓷基板形成，而單一多層陶瓷基板所使用的緊密封裝可提供尺寸小、重量輕及成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，接收器16與發(fā)送器20仍為單獨(dú)形成的模塊，因此分別設(shè)置的接收器16與發(fā)送器20便導(dǎo)致較大的電路面積、較高的電路連接復(fù)雜性以及增加調(diào)整與校正射頻通信模塊30的困難度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有射頻收發(fā)集成電路的射頻收發(fā)模塊。
根據(jù)本發(fā)明，公開(kāi)一種應(yīng)用于無(wú)線通信裝置的射頻收發(fā)模塊，其包含有一多層基板、一射頻收發(fā)集成電路，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)接收及發(fā)送語(yǔ)音及數(shù)據(jù)信號(hào)、至少一選頻濾波器，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)濾波射頻信號(hào)、一天線切換器，由正-本征-負(fù)二極管(Positive-Intrinsic-Negativediode，PIN diode)或單片微波集成電路(Monolithic Microwave Integrated Circuits，MMIC)及多個(gè)內(nèi)嵌于該多層基板中的無(wú)源元件構(gòu)成，該天線切換器設(shè)置于該多層基板上，能夠?qū)⒂晒β史糯笃?2產(chǎn)生的射頻信號(hào)發(fā)送至一外部天線或者將一外部天線接收的射頻信號(hào)經(jīng)由該選頻濾波器傳輸?shù)皆撋漕l收發(fā)集成電路、多個(gè)無(wú)源裝置，其包含濾波器、耦合器以及匹配電路，該多個(gè)無(wú)源裝置內(nèi)嵌于多層基板，以及多條布線，用來(lái)電連接該多個(gè)無(wú)源裝置，該射頻收發(fā)集成電路以及該選頻濾波器。
本發(fā)明射頻收發(fā)模塊包含一射頻收發(fā)集成電路，其結(jié)合接收器及發(fā)送器的功能。因此，當(dāng)實(shí)作本發(fā)明射頻收發(fā)模塊于一無(wú)線通信裝置時(shí)，本發(fā)明射頻收發(fā)模塊可具備較小面積、較少的電路零件、較低的裝配成本、較快的裝配時(shí)間、較高的操作穩(wěn)定度、較一致的電路效能以及便于調(diào)整與校正等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為常規(guī)射頻通信模塊的功能方塊圖。
圖2為常規(guī)具有一集成前端接收器的射頻通信模塊的功能方塊圖。
圖3為本發(fā)明射頻通信模塊的功能方塊圖。
圖4為圖3所示的射頻通信模塊的詳細(xì)功能方塊圖。
圖5A為于低溫共燒陶瓷基板上形成的射頻收發(fā)模塊的上視圖。
圖5B為于低溫共燒陶瓷基板上形成的射頻收發(fā)模塊延切線5-5的剖面圖。
圖5C為于低溫共燒陶瓷基板形成的射頻收發(fā)模塊的底視圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明10、30、40射頻通信模塊11天線12天線切換器14表面聲波濾波器 16接收器18數(shù)字信號(hào)處理器 20發(fā)送器22功率放大器 32集成前端接收器42射頻收發(fā)集成電路44射頻收發(fā)模塊48低溫共燒陶瓷基板52無(wú)源元件54輸入連接焊點(diǎn)(pad)、輸出連接焊點(diǎn)、接地連接焊點(diǎn)56印刷電路板60屏蔽接地平面62屏蔽通籬具體實(shí)施方式
請(qǐng)參考圖2及圖3，圖3為本發(fā)明射頻通信模塊40的功能方塊圖。本發(fā)明射頻通信模塊40與圖2所示的常規(guī)射頻通信模塊30的主要不同點(diǎn)在于射頻通信模塊40集成射頻收發(fā)集成電路42于射頻收發(fā)模塊44中，射頻收發(fā)集成電路42結(jié)合常規(guī)射頻通信模塊30中的接收器16及發(fā)送器20。射頻通信模塊40包含射頻收發(fā)模塊44以及多個(gè)功率放大器22，此外，射頻收發(fā)模塊44包含一天線切換器12、多個(gè)表面聲波濾波器14以及一射頻收發(fā)集成電路42。
當(dāng)射頻通信模塊40從一外部天線11接收射頻信號(hào)時(shí)，天線切換器12便進(jìn)行切換以使外部天線11所接收的射頻信號(hào)可經(jīng)由天線切換器12發(fā)送至表面聲波濾波器14。接著，表面聲波濾波器14對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，并發(fā)送射頻信號(hào)至射頻收發(fā)集成電路42。于射頻收發(fā)集成電路42發(fā)送信號(hào)至數(shù)字信號(hào)處理器18以進(jìn)行后續(xù)數(shù)字信號(hào)處理之前，射頻收發(fā)集成電路42會(huì)先放大、轉(zhuǎn)換并解調(diào)制信號(hào)。對(duì)于發(fā)送語(yǔ)音或數(shù)據(jù)信號(hào)而言，數(shù)字信號(hào)處理器18先發(fā)送信號(hào)至射頻收發(fā)集成電路42，接著，射頻收發(fā)集成電路42調(diào)制及轉(zhuǎn)換射頻信號(hào)，并發(fā)送處理后的射頻信號(hào)至功率放大器22以進(jìn)一步地放大射頻信號(hào)。最后，天線切換器12進(jìn)行切換以使功率放大器22所放大的射頻信號(hào)可經(jīng)由天線切換器12傳遞至天線11。
請(qǐng)參考圖4，圖4為圖3所示的射頻通信模塊40的詳細(xì)功能方塊圖。本實(shí)施例使用一三頻帶的射頻通信模塊40來(lái)說(shuō)明，然而本發(fā)明射頻通信模塊40并未局限所處理的頻帶數(shù)目。在本實(shí)施例中，射頻通信模塊40可處理GSM與GPRS通信網(wǎng)路所使用的900、1800以及1900MHz頻帶，如圖4所示，每一濾波器14對(duì)應(yīng)一預(yù)定頻帶。此外，圖4另顯示二功率放大器22，由于1800MHz與1900MHz的信號(hào)在頻譜上非常接近，因此一功率放大器22可用來(lái)放大1800MHz與1900MHz的信號(hào)，而另一功率放大器22則用來(lái)放大900MHz的信號(hào)。
根據(jù)目前所使用的頻帶以及射頻收發(fā)模塊40發(fā)送或接收信號(hào)，天線切換器12可在三個(gè)SAW濾波器14之間與二個(gè)功率放大器22之間進(jìn)行切換以控制傳輸路徑。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)接收1800MHz的射頻信號(hào)時(shí)，天線切換器12切換至對(duì)應(yīng)于1800MHz頻帶的表面聲波濾波器14，因此天線11便電連接至該表面聲波濾波器14；另一方面，當(dāng)發(fā)送900MHz的射頻信號(hào)時(shí)，天線切換器12切換至對(duì)應(yīng)于900MHz的功率放大器22，因此天線11便電連接至功率放大器22。
本發(fā)明射頻收發(fā)模塊44形成于一多層基板上，例如一低溫共燒陶瓷(LowTemperature Co-fired Ceramic，LTCC)基板，由于多層基板可使射頻收發(fā)模塊44構(gòu)成一單一封裝體，因此若使用此封裝技術(shù)，則所有獨(dú)立電路小片(die)及分立器件(discrete devices)皆設(shè)置于上述低溫共燒陶瓷基板的上層表面，而其他無(wú)源元件皆設(shè)置于低溫共燒陶瓷基板之中。請(qǐng)參考圖5A與圖5B，圖5A為于低溫共燒陶瓷基板48上形成的射頻收發(fā)模塊44的上視圖，因此從上方僅看得見(jiàn)天線切換器12的部分分立器件、表面聲波濾波器14以及射頻收發(fā)集成電路42。圖5B為以低溫共燒陶瓷基板48形成的射頻收發(fā)模塊44延切線5-5的剖面圖，以及圖5C為一底視圖。天線切換器12、表面聲波濾波器14以及射頻收發(fā)集成電路42皆設(shè)置于低溫共燒陶瓷基板48的表面上，其中表面聲波濾波器14以及射頻收發(fā)集成電路42可以以電路小片形式或封裝形式固定于表面上。多個(gè)無(wú)源元件52內(nèi)嵌于低溫共燒陶瓷基板48的內(nèi)，此外，多條布線58亦是內(nèi)嵌于低溫共燒陶瓷基板48中，用來(lái)構(gòu)成所需的電性連接。多個(gè)輸入連接焊點(diǎn)、多個(gè)輸出連接焊點(diǎn)與多個(gè)接地連接焊點(diǎn)54形成于低溫共燒陶瓷基板48的底部，用來(lái)電連接外部電路元件，亦即射頻收發(fā)模塊44可設(shè)置于印刷電路板56上，用來(lái)連接其他電子裝置。
如圖5A與圖5B所示，表面聲波濾波器14及一內(nèi)嵌于低溫共燒陶瓷基板48的屏蔽導(dǎo)通孔柵欄(shielding via fence)62將低溫共燒陶瓷基板48劃分為二個(gè)子區(qū)域。屏蔽導(dǎo)通孔柵欄62包含多個(gè)屏蔽導(dǎo)通孔(shielding via)連接于表面聲波濾波器14底部的接地連接焊點(diǎn)與射頻收發(fā)模塊44的底部的接地連接焊點(diǎn)54，所以當(dāng)功率放大器22所產(chǎn)生的高功率射頻信號(hào)經(jīng)由天線切換器12傳輸時(shí)，射頻收發(fā)集成電路42可通過(guò)屏蔽導(dǎo)通孔柵欄62來(lái)隔離上述高功率射頻信號(hào)的影響，所以可應(yīng)用屏蔽導(dǎo)通孔柵欄62來(lái)降低信號(hào)干擾并改善電路效能。除此之外，一屏蔽接地層60設(shè)置于射頻收發(fā)集成電路42的下間隔一個(gè)或二個(gè)陶瓷層，用來(lái)有效隔離射頻收發(fā)集成電路42與內(nèi)嵌無(wú)源元件52所發(fā)送的信號(hào)，此外，屏蔽接地層60延伸到連接位于表面聲波濾波器14下的屏蔽導(dǎo)通孔柵欄62，以確保良好的接地效果。
許多無(wú)源元件內(nèi)嵌于射頻收發(fā)模塊44的陶瓷基板中。對(duì)于天線切換器12來(lái)說(shuō)，用來(lái)低頻帶與高頻帶雙工的雙工器(diplexer)、用來(lái)對(duì)功率放大器所發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行濾波的二低通濾波器以及接收路徑所對(duì)應(yīng)的傳輸線皆內(nèi)嵌于陶瓷基板中。另一方面，用于低噪聲放大器的匹配電路、用于偏置電路的射頻旁通元件以及發(fā)送路徑上的耦合器則內(nèi)嵌于屏蔽接地層60的下的陶瓷基板中。為了使射頻收發(fā)模塊44得到較佳的散熱效果以及降低對(duì)射頻收發(fā)模塊44電磁干擾與熱干擾，在本發(fā)明射頻通信模塊40之中，功率放大器22以分離模塊來(lái)建立。
本發(fā)明射頻收發(fā)模塊44使用射頻收發(fā)集成電路42，而非分別構(gòu)成的接收模塊及發(fā)送模塊，因此，本發(fā)明射頻通信模塊40具有較少的元件及較小電路面積。除此之外，因?yàn)榻邮掌骷鞍l(fā)送器結(jié)合為一單一電路元件，所以具有較一致的電子特性，且更易于調(diào)整及校正。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申權(quán)利要求所進(jìn)行的等效變化與修改，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于無(wú)線通信裝置的射頻收發(fā)模塊，其包含有一多層基板；一射頻收發(fā)集成電路，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)接收及發(fā)送語(yǔ)音信號(hào)或數(shù)據(jù)信號(hào)；至少一選頻濾波器，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)濾波該射頻收發(fā)模塊所接收的射頻信號(hào)；一天線切換器，集成在該多層基板中，用來(lái)將至少一功率放大器所產(chǎn)生的射頻信號(hào)傳輸?shù)揭煌獠刻炀€或者自該外部天線接收射頻信號(hào)，并將射頻信號(hào)經(jīng)由該選頻濾波器傳輸?shù)皆撋漕l收發(fā)集成電路；多個(gè)無(wú)源裝置，內(nèi)嵌于該多層基板中；多條布線，內(nèi)嵌于該多層基板中，用來(lái)電連接該多個(gè)無(wú)源元件，該射頻收發(fā)集成電路，以及該選頻濾波器；一屏蔽導(dǎo)通孔柵欄，形成于該選頻濾波器之下，用來(lái)隔離該射頻收發(fā)集成電路以及該功率放大器所產(chǎn)生的高功率射頻信號(hào)；一屏蔽接地層，設(shè)置于該射頻收發(fā)集成電路的下間隔一或多個(gè)基板層，用來(lái)隔離該多個(gè)無(wú)源裝置與該射頻收發(fā)集成電路；多個(gè)輸入連接焊點(diǎn)；多個(gè)輸出連接焊點(diǎn)；以及多個(gè)接地連接焊點(diǎn)；其中該多個(gè)輸入連接焊點(diǎn)，該多個(gè)輸出連接焊點(diǎn)，以及該多個(gè)接地連接焊點(diǎn)形成于該多層基板的底部。
2.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其設(shè)置于一印刷電路板上，并經(jīng)由該多個(gè)輸入點(diǎn)及該多個(gè)輸出點(diǎn)電連接到該印刷電路板。
3.如權(quán)利要求2所述的射頻收發(fā)模塊，其電連接至一數(shù)字信號(hào)處理器，該數(shù)字信號(hào)處理器設(shè)置于該印刷電路板上，用來(lái)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以及將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其中該天線切換器電連接到該功率放大器，該功率放大器用來(lái)放大該射頻收發(fā)集成電路所輸出的射頻信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的射頻收發(fā)模塊，其中該天線切換器電連接到多個(gè)功率放大器，且該天線切換器可進(jìn)行切換以自該多個(gè)功率放大器中選取一功率放大器來(lái)發(fā)送射頻信號(hào)。
6.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其中該選頻濾波器為一表面聲波濾波器。
7.如權(quán)利要求6所述的射頻收發(fā)模塊，其中該表面聲波濾波器對(duì)應(yīng)一電路小片(die)形式。
8.如權(quán)利要求6所述的射頻收發(fā)模塊，其中該SAW濾波器對(duì)應(yīng)一封裝形式。
9.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其中該射頻收發(fā)集成電路對(duì)應(yīng)一電路小片形式。
10.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其中該射頻收發(fā)集成電路對(duì)應(yīng)一封裝形式。
11.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其中該多層基板為一低溫共燒陶瓷基板。
12.如權(quán)利要求1所述的射頻收發(fā)模塊，其包含多個(gè)選頻濾波器，設(shè)置于該多層基板上，分別用來(lái)根據(jù)多個(gè)頻帶濾波該射頻收發(fā)模塊所接收的射頻信號(hào)，其中該天線切換器可進(jìn)行切換以將該射頻收發(fā)模塊所接收的射頻信號(hào)傳輸?shù)揭活A(yù)定選頻濾波器。
13.如權(quán)利要求12所述的射頻收發(fā)模塊，其符合GPRS移動(dòng)電話的規(guī)格。
14.如權(quán)利要求12所述的射頻收發(fā)模塊，其符合GSM移動(dòng)電話的規(guī)格。
全文摘要
本發(fā)明提供一種應(yīng)用于無(wú)線通信裝置的射頻收發(fā)模塊，其包含有一多層基板、一射頻收發(fā)集成電路，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)接收及發(fā)送語(yǔ)音及數(shù)據(jù)信號(hào)、至少一選頻濾波器，設(shè)置于該多層基板上，用來(lái)濾波射頻信號(hào)、一天線切換器，集成在該多層基板中，用來(lái)將一功率放大器產(chǎn)生的射頻信號(hào)傳輸?shù)揭煌獠刻炀€或者自該外部天線接收射頻信號(hào)，并經(jīng)由該選頻濾波器傳輸射頻信號(hào)至該射頻收發(fā)集成電路、多個(gè)無(wú)源裝置，內(nèi)嵌于該多層基板中，以及多條布線，用來(lái)電連接多個(gè)無(wú)源元件，該射頻收發(fā)集成電路，以及該選頻濾波器。
文檔編號(hào)H04B1/38GK1578172SQ200410038238
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者黎克邁, 林佑生, 劉建昌 申請(qǐng)人:奇美通訊股份有限公司