專利名稱:高頻開關模塊的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種切換并收發(fā)多種高頻信號的高頻開關模塊。
背景技術:
以往,在一個天線中,設計了各種用于對分別由各個頻帶組成的多個通信信號進 行收發(fā)的高頻開關模塊。例如,專利文獻1中,披露了具有SPnT型(n為正數(shù))的開關IC、 和安裝該開關IC的層疊體的復合型高頻開關模塊。這種高頻開關模塊被用于便攜式電話機等無線通信設備,但這種設備中,需要使 發(fā)送信號的功率較高,從而需要使發(fā)送側(cè)的電路的承受功率較高。另一方面,由于剛由天線 接收后的接收信號與發(fā)送信號相比信號電平較低,因此無需使承受功率像發(fā)送側(cè)的電路那 樣高。另外,通信系統(tǒng)中,還存在對收發(fā)兼用的端子加以利用的情況,而在這種情況下,也不 需要像上述那樣的僅用于發(fā)送的發(fā)送側(cè)電路那么高的承受功率。因此,現(xiàn)有的開關IC中,對應于便攜式電話機等無線通信設備的標準,以不同的 結構來形成連接天線端子(公共端子)和發(fā)送用端子的發(fā)送側(cè)切換用電路、連接天線端子 (公共端子)和接收用端子的接收側(cè)切換電路、和成為收發(fā)兼用的收發(fā)兼用切換用電路。而 且,因這種結構,故開關IC的外部連接用的端子預先確定用于天線端子(公共端子)、發(fā)送 側(cè)端子、接收側(cè)端子、收發(fā)兼用端子中的某一種端子。專利文獻1 日本國專利特開2003-87150號公報然而,當前,伴隨著便攜式電話機的小型化,對于高頻開關模塊也要求小型化。另 一方面,便攜式電話機中,為應對GSM、WCDMA、UMTS等多種通信系統(tǒng)而要求多頻帶化,必須 對應于各自的標準,對于所有通信系統(tǒng)設置發(fā)送用端子及接收用端子、或收發(fā)用端子。因此,必須對每一個不同的標準分別進行開關IC的設計及制造,非常耗費成本和 時間。而且,對應于該開關IC的變化,對于安裝開關IC的層疊體,也必須進行安裝面的設 計變化、隨之而來的內(nèi)部結構的設計變化、及基于這些設計變化的層疊體的制造,從這一點 來看也非常耗費成本和時間。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于這種問題,本發(fā)明的目的在于,實現(xiàn)一種即使存在多種安裝高頻開關模塊的 便攜式電話機等無線通信設備的標準、也能夠抑制設計、制造開關IC所需的成本和時間、 而且還能夠大幅抑制設計、制造安裝該開關IC的層疊體所需的成本和時間的高頻開關模 塊。本發(fā)明涉及一種高頻開關模塊,具有層疊電路元器件,該層疊電路元器件包括與 單個天線連接的天線用電極、和與用于對多種通信信號分別進行發(fā)送、接收、或收發(fā)的多個 高頻通信用電路連接的多個通信用電極,并且形成有安裝開關IC的連接盤;及開關IC,該 開關IC安裝于該層疊電路元器件,且包括通過該層疊電路元器件與天線連接的公共端子、 及通過層疊電路元器件與多個高頻通信用電路分別連接的多個通信電路側(cè)端子。而且,該高頻開關模塊的開關IC采用下述結構即,在各通信電路側(cè)端子和公共端子之間分別設置 有切換用電路,所有切換用電路對于發(fā)送時施加的發(fā)送功率具有相同的承受度。該結構中,由于所有切換用電路都采用能傳輸發(fā)送信號的結構,因此即使對于不 同標準的通信系統(tǒng),也能利用相同的開關IC。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的開關IC的切換用電路具有多級連接的半導體開 關元件,所有切換用電路的半導體開關元件的級數(shù)相同。該結構中,示出了上述開關IC的具體結構,通過將所有切換用電路的半導體開關 元件的級數(shù)設為相同的預定數(shù)量,從而實現(xiàn)所有切換用電路都能傳輸發(fā)送信號且相同的上 述開關IC的結構。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊中,通信電路側(cè)端子包含多個收發(fā)兼用端子和接收 專用端子,并在開關IC的一個主面中的緣端部排列配置。而且,收發(fā)兼用端子和接收專用 端子沿排列方向依次交替配置。該結構中,由于多個收發(fā)兼用端子之間不靠近,因此能夠提高這些收發(fā)兼用端子 之間的隔離度。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的層疊電路元器件在天線用電極和公共端子之間包 括相位調(diào)整電路,該相位調(diào)整電路具有由分別形成在層疊的絕緣層之間的電極圖案或安裝 于該層疊電路元器件的分立元器件構成的電感器。該結構中,示出了安裝上述開關IC的層疊電路元器件(層疊體)的具體的內(nèi)部電 路結構。而且,通過在層疊電路元器件的天線用電極和開關IC的公共端子用的連接盤電極 之間設置相位調(diào)整電路,從而即使使用上述那樣的開關IC,也能夠?qū)τ诶迷摳哳l開關模 塊處理的所有通信系統(tǒng)的發(fā)送信號、接收信號、收發(fā)信號進行相位調(diào)整,從而能夠提高各傳 輸線路的協(xié)調(diào)性,減小傳輸損耗。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊包括電感器,該電感器的一端與公共端子連接,另一 端與接地電極連接。該結構中,由于開關IC的端子僅通過電感器與地面連接,因此積蓄在開關IC中的 電荷通過該電感器快速地向地面放電。另外,構成本發(fā)明的高頻開關模塊的相位調(diào)整電路的電感器包含串聯(lián)電感器,該 串聯(lián)電感器串聯(lián)連接在天線用電極和公共端子之間;及并聯(lián)電感器,該并聯(lián)電感器處于該 串聯(lián)電感器的公共端子側(cè),且該并聯(lián)電感器的一端與該公共端子連接,另一端與接地電極 連接。該結構中,由于構成相位調(diào)整電路的并聯(lián)電感器直接連接開關IC和地面,因此積 蓄在開關IC中的電荷通過該并聯(lián)電感器快速地放電。由此,相位調(diào)整電路具有相位調(diào)整功 能并且還具有使靜電快速地放電的功能(作為ESD保護器件的功能)。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的開關IC由俯視時成為矩形的長方體構成。而且, 多個通信電路側(cè)端子靠近開關IC的與配置公共端子的一邊不同的邊形成。該結構中,示出上述開關IC的端子配置的具體結構。而且,利用該結構,可確保用 于輸入輸出發(fā)送信號、接收信號、及收發(fā)信號的通信電路側(cè)端子與用于對天線進行收發(fā)的 公共端子之間的隔離度。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的開關IC包括用于進行供電的驅(qū)動電源用端子,該驅(qū)動電源用端子靠近開關IC的與多個通信電路側(cè)端子靠近配置的一邊不同的邊形成。該結構也示出上述開關IC的端子配置的具體結構。而且,利用該結構,可確保用 于輸入輸出發(fā)送信號、接收信號、及收發(fā)信號的通信電路側(cè)端子與驅(qū)動電源用端子之間的 隔離度。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的層疊電路元器件包括多個連接電路,該多個連接 電路利用分別形成在層疊的絕緣層之間的電路電極圖案和貫通絕緣層而形成的過孔,使開 關IC的各通信電路側(cè)端子、和分別與該各通信電路側(cè)端子連接的各通信用電極之間導通, 該多個連接電路以相同的電長度來形成。該結構中,示出安裝上述開關IC的層疊電路元器件(層疊體)的具體的內(nèi)部電路 結構。而且,通過使開關IC的各通信電路側(cè)端子、和分別與該各通信電路側(cè)端子連接的各 通信用電極之間的連接電路成為相同的電長度,從而不管選擇哪一個端子,只要是相同的 通信信號都能得到相同的傳輸特性。另外,本發(fā)明的高頻開關模塊的層疊電路元器件包括多個連接電路,該多個連接 電路利用分別形成在層疊的絕緣層之間的電路電極圖案和貫通絕緣層而形成的過孔,使開 關IC的各通信電路側(cè)端子、和分別與該各通信電路側(cè)端子連接的各通信用電極之間導通, 該多個連接電路中的特定的連接電路中,插入有由電感器和電容器構成的具有預定通頻帶 的濾波器電路,該電感器和電容器由分別形成在層疊的絕緣層之間的電極圖案或安裝于該 層疊電路元器件的分立元器件構成。該結構中,在上述那樣的結構的基礎上,根據(jù)需要,可利用層疊電路元器件的內(nèi)部 電極或?qū)盈B電路元器件安裝的分立元器件來形成濾波器電路。由此,只要將通過該濾波 器電路的傳輸路徑選擇成為發(fā)送信號的傳輸路徑,便能利用該高頻開關模塊,使從該高頻 開關模塊更上一級的發(fā)送信號生成側(cè)傳送來的發(fā)送信號的高次諧波衰減。此時,通過使用 上述那樣的開關IC的端子結構,從而能使構成濾波器電路的層疊電路元器件的內(nèi)部電極 圖案的設計自由度提高。即,即使是高次諧波特性優(yōu)異的高頻開關模塊,也能提高設計自由 度。根據(jù)本發(fā)明,對于標準不同的多個通信系統(tǒng),能利用一種開關IC來形成高頻開關 模塊。由此,無需對于每一種標準設計新的開關IC,還能簡化層疊體的設計。由此,在制造 針對多個通信系統(tǒng)的高頻開關模塊時,能減少成本和時間,且能高效地設計、制造多種高頻 開關模塊。
圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的高頻開關模塊的外觀立體圖及電路結構 的方框圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式的開關IC10的內(nèi)部電路結構的圖、和表示各端口的 配置的圖。圖3是本發(fā)明的實施方式的層疊電路元器件11的層疊圖。圖4是表示第2實施方式的高頻開關模塊1’的電路結構的方框圖。圖5是形成第2實施方式的高頻開關模塊1’的層疊電路元器件的層疊圖。圖6是用于說明其它開關IC10的通信用端口與層疊電路元器件的外部電極之間
6的連接關系的圖。標號說明1、1,-高頻開關模塊,10、10’ -開關 IC,20、20,-相位調(diào)整電路,30A、30A,、30B、 30B,-低通濾波器,101-開關控制部,SW1 SW9-開關電路
具體實施例方式參照附圖,說明本發(fā)明的實施方式所涉及的高頻開關模塊。圖1 (A)是高頻開關模塊1的外觀立體圖,圖1⑶是表示本實施方式的高頻開關 模塊1的電路結構的方框圖。圖2(A)是表示開關IC10的內(nèi)部電路結構的圖,圖2(B)是表示各端口的配置的 圖。圖3是層疊電路元器件11的層疊圖。高頻開關模塊1如圖1 (A)所示,包括由大致長方體的外形構成的層疊電路元器件 11、安裝在該層疊電路元器件11的頂面的開關IC10、及作為分立元器件安裝在層疊電路元 器件11的頂面的電感器AL1、AL2。對于層疊電路元器件11,使用圖3在后面說明其具體結構,但大致上,由層疊陶瓷 或樹脂等多個介質(zhì)層而構成的層疊體形成。而且,對于層疊電路元器件11,通過在各介質(zhì)層 間的內(nèi)層和層疊體的頂面及底面以預定圖案形成電極,從而實現(xiàn)如圖1(B)所示那樣的高 頻開關模塊1的開關IC10和電感器AL1、AL2以外的電路圖案。如圖1(B)所示,高頻開關模塊1包括上述開關IC10、和由電感器AL1、AL2構成的 相位調(diào)整電路20,并且還包括與本發(fā)明的“濾波器電路”相當?shù)牡屯V波器30A、30B和天線 用電容器AC。另外,高頻開關模塊1具有多個外部連接用端子PM。這多個外部連接用端子? 被 用于安裝在安裝該高頻開關模塊1的后級電路的電路基板上。此外,以下的說明中,為方便 說明,將作為高頻開關模塊1的外部連接用電極PM稱為“電極”,將后述的開關IC10的安裝 用電極&稱為“端口”。多個外部連接用電極PM具有與本發(fā)明的“天線用電極”對應的天線用外部電極 P (ANT0)、與本發(fā)明的“通信用電極”對應的發(fā)送用外部電極Pm(TXLB)、Pm(TxHB)、接收用外 部電極 P (Rxl)、Pm(Rx2)、Pm(Rx3)、Pm(Rx4)、收發(fā)兼用外部電極 P (UM1)、Pm(UM2)、Pm(UM3)、 驅(qū)動電壓輸入用的驅(qū)動電壓輸入用外部電極PM(Vd)、和控制電壓信號輸入用的控制電壓輸 入用外部電極PM(Vc 1)、Pm(Vc2)、Pm(Vc3)、Pm(Vc4)。此外,圖1(A)中雖未圖示,但還具有 接地用的接地電極。作為高頻開關模塊1,與天線ANT連接的天線用外部電極Pm(ANT0)通過相位調(diào)整 電路20,與開關IC10的天線用端口 Pie(ANT0)連接。相位調(diào)整電路20具有電感器AL1、AL2,電感器AL1串聯(lián)連接在天線用外部電極 P (ANT0)和天線用端口 PIC(ANT0)之間。在電感器AL1的天線用外部電極PM(ANT0)側(cè)與地 面之間連接有電感器AL2。另外,在電感器AL1的天線用外部電極Pm(ANT0)側(cè)與地面之間 連接有天線用電容器AC。作為高頻開關模塊1的發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)通過低通濾波器30A與開關IC10 的通信用端口 Pre(RFl)連接。
低通濾波器30A 具有電感器61^1、61^2、及電容器6011、6012、6013、6(^1、6(。2。電感器GLtl、GLt2串聯(lián)連接在發(fā)送用外部電極PM(TxLB)與通信用端口 Pre(RFl) 之間。電感器GLtl與電容器GCcl并聯(lián)連接,電感器GLt2與電容器GCc2并聯(lián)連接。在電 感器GLtl的通信用端口 Pre(RFl)側(cè)與地面之間,連接有電容器GCul。在電感器GLtl、GLt2 的連接點與地面之間連接有電容器GCu2。在電感器GLt2的發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)側(cè)與 地面之間連接有電容器GCu3。這些構成低通濾波器30A的各電感器和電容器的元件值被設定成具有如下特性 即,使從發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)輸入的發(fā)送信號的頻帶通過,且使該發(fā)送信號的高次諧 波頻帶衰減。例如,被設定成,將GSM850或GSM900的發(fā)送信號的頻帶設為通頻帶,將它們 的2次諧波和3次諧波的頻帶設為衰減頻帶。作為高頻開關模塊1的發(fā)送用外部電極Pm(TxHB)通過低通濾波器30B與開關IC10 的通信用端口 PIC(RF2)連接。低通濾波器30B具有電感器DLt 1、DLt2、及電容器DCu2、DCu3、DCc2。電感器DLt 1、DLt2串聯(lián)連接在發(fā)送用外部電極PM(TxHB)和通信用端口 PIC(RF2) 之間。電感器DLt2與電容器DCc2并聯(lián)連接。在電感器DLtl、DLt2的連接點與地面之間連 接有電容器DCu2。在電感器DLt2的發(fā)送用外部電極Pm(TxHB)側(cè)與地面之間連接有電容器 DCu3。這些構成低通濾波器30B的各電感器和電容器的元件值被設定成具有如下特性 即,使從發(fā)送用外部電極Pm(TxHB)輸入的發(fā)送信號的頻帶通過,且使該發(fā)送信號的高次諧 波頻帶衰減。例如,被設定成,將GSM1800或GSM1900的發(fā)送信號的頻帶設為通頻帶,將它 們的2次諧波和3次諧波的頻帶設為衰減頻帶。作為高頻開關模塊1的接收用外部電極PM(Rxl)、Pm(Rx2)、Pm(Rx3)、PM(Rx4)分別 與開關IC10的通信用端口 PIC(RF3)、PIC(RF4)、PIC(RF5)、PIC(RF6)連接。這些接收用外部電 極PM(RX1)、PM(RX2)、PM(RX3)、PM(RX4)與未圖示的各通信信號用的接收電路連接。例如,與 用于GSM850、GSM900、GSM1800、GSM1900而構成的接收電路連接。作為高頻開關模塊1的收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、Pm(UM2)、Pm(UM3)分別與開關 IC10的通信用端口 PIC(RF7)、PIC(RF8)、PIC(RF9)連接。這些收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、 Pm(UM2)、Pm(UM3)與未圖示的各通信信號用的收發(fā)兼用電路連接。例如,與UMTS用收發(fā)電 路或WCDMA用收發(fā)電路連接。作為高頻開關模塊1的驅(qū)動電壓輸入用外部電極PM(Vd)與開關IC10的驅(qū)動電壓 輸入用端口 Pre(Vd)連接。作為高頻開關模塊1的控制電壓輸入用外部電極PM (Vc 1)、PM (Vc2)、PM (Vc3)、 P (Vc4)分別與開關 IC10 的控制電壓輸入用端口 PIC(Vcl)、PIC(VC2)、PIC(VC3)、PIC(VC4)連接。開關IC10是俯視時成為大致矩形的所謂SP9T型的FET開關IC,用驅(qū)動電壓Vdd 驅(qū)動,且具有如下功能即,對應于控制電壓信號Vcl Vc4的組合,將相當于本發(fā)明的“公 共端子”的天線用端口 Pie(ANT0)有選擇地與相當于本發(fā)明的“通信電路側(cè)端子”的通信用 端口 Pre(RFl) Pre(RF9)中的某一個端口連接。此外,本實施方式中,以SP9T型為例,但對 于SPnT型(n為2以上的正數(shù)),也可采用本發(fā)明的結構。
開關IC10采用如圖2(A)所示的結構,包括開關控制部101和FET開關電路SW1 SW9。開關控制部101以從驅(qū)動電壓輸入用端口 Pre(Vd)輸入的驅(qū)動電壓Vdd進行動作, 對應于從控制電壓輸入用端口 Pre(Vcl)、Pre(Vc2)、Pre(Vc3)、Pre(Vc4)的各個端口輸入的驅(qū) 動電壓Vcl Vc4的組合,產(chǎn)生對FET開關電路SW1 SW9中的某一個開關電路進行導通控 制、而對其它所有開關電路進行斷開控制的開關控制信號,將其提供給FET開關電路SW1 SW9。開關電路SW1連接在天線用端口 Pie(ANT0)和通信用端口 Pie(RFl)之間,開關電路 SW2連接在天線用端口 Pie(ANT0)和通信用端口 Pre(RF2)之間。同樣地,各開關電路SWk(k =3 9)連接在天線用端口 PIC(ANT0)和通信用端口 PIC(RFk)之間。開關電路SW1 SW9全部采用相同的結構。因而,這里,以開關電路SW1為代表說 明開關電路SW1 SW9的結構。開關電路SW1具有多個FET11 FETlm(m為2以上的正數(shù)),這些FET11 FETlm 連續(xù)地連接在天線用端口 Pie(ANT0)和通信用端口 Pie(RFl)之間。具體來講,F(xiàn)ET11的源極 與天線用端口 Pk(ANT0)連接,F(xiàn)ET11的漏極與FET12的源極連接。FET12 FETlm中,與自 身的天線用端口 Pie(ANT0)側(cè)相鄰的FET的漏極與自身的源極連接。而且,F(xiàn)ETlm的漏極與 通信用端口 Pie(RFl)連接。各FET11 FETlm的柵極分別與電阻器R11 Rim連接,通過該電阻器R11 Rlm, 施加來自開關控制部101的開關控制信號。這樣,通過使開關IC10的天線用端口 Pie(ANT0)和各通信用端口 Pie(RFl) PIC(RF9)之間的開關電路SW1 SW9成為相同的結構,從而不管選擇哪一個通信用端口 PIC(RF1) Pre(RF9),都能得到相同的電學特性。此時,由于所有開關電路SW1 SW9都如圖2(A)所示那樣成為FET的多級結構, 因此能增大傳輸功率的容許量。利用這一點,通過將FET的級數(shù)設定成可承受發(fā)送功率的 上限水平,從而還能將所有通信用端口 Pie(RFl) Pie(RF9)用于發(fā)送用端口、接收用端口、 收發(fā)兼用端口中的任一種端口。具體來講,若為如上述那樣包括GSM850、GSM900、GSM1800、 GSM1900、UMTS、WCDMA的復合型通信系統(tǒng),則通過構成為具有對于GSM的發(fā)送電平即35dBm 的承受功率,從而能用于所有多個通信系統(tǒng)的發(fā)送、接收、收發(fā)。由此,由于能將通信用端口 PIC(RF1) PIC(RF9)適當?shù)胤峙浣o發(fā)送用、接收用、收 發(fā)兼用中的某一種用途,因此無需如以往那樣,對每一種系統(tǒng)標準,分別設計發(fā)送用端口、 接收用端口、收發(fā)兼用端口來制造IC。其結果是,能大幅減少開關IC的設計成本、設計工 本、設計時間、用于制造的準備等。接著,說明開關IC10的端口配置。在開關IC10的底面以如圖2(B)所示的配置形 成有與上述各端口對應的電極。如圖2(B)所示,各通信用端口 Pre(RFl) Pie(RF9)的電極組沿著開關IC10中的 與天線用端口 Pk(ANT0)的電極不同的側(cè)面而形成。由此,能夠提高通信用端口 Pie(RFl) PIC(RF9)與天線用端口 Pre(ANT0)的隔離度。另外,各通信用端口 Pie(RFl) Pie(RF9)的電極組沿著開關IC10中的與驅(qū)動電壓 輸入用端口 PIC(Vd)、控制電壓輸入用端口 PIC(Vcl)、PIC(Vc2)、PIC(Vc3)、PIC(Vc4)的電極組不同的側(cè)面而形成。由此,還能提高通信用端口 Pre(RFl) Pie(RF9)與驅(qū)動電壓輸入用端 口 Pre(Vd)、控制電壓輸入用端口 PIC(Vc 1), PIC (Vc2), PIC(Vc3), PIC (Vc4)的隔離度。而且,天線用端口 Pie(ANT0)的電極沿著開關IC10中的與驅(qū)動電壓輸入用端口 PIC(Vd)、控制電壓輸入用端口 PIC(Vcl)、PIC(Vc2)、PIC(Vc3)、PIC(Vc4)的電極組不同的側(cè)面 而形成。由此,還能提高天線用端口 Pre(ANT0)與驅(qū)動電壓輸入用端口 Pie(Vd)、控制電壓輸 入用端口 PIC(Vcl)、PIC(VC2)、PIC(Vc3)、PIC(Vc4)的隔離度。此外,通過如上述那樣使FET成為多級,從而在各開關電路SW1 SW9中,產(chǎn)生與 串聯(lián)連接電容器等效的相位變化。然而,如上述那樣,通過在天線用端口側(cè)插入由電感器 ALUAL2構成的相位調(diào)整電路20,從而能用相位調(diào)整電路20對由開關電路SW1 SW9產(chǎn)生 的相位變化進行調(diào)整校正,能抑制傳輸損耗的下降。此時,通過在天線用端口側(cè)插入相位調(diào) 整電路20,從而能用一個相位調(diào)整電路20進行所有開關電路SW1 SW9的相位調(diào)整,而無 需對開關電路SW1 SW9中的每一個設置相位調(diào)整用的電路。另外,對于該相位調(diào)整電路20,通過使用由分立元器件構成的電感器AL1、AL2,從 而能利用更換元器件這樣的簡單的改變,來使相位調(diào)整量變化。由此,作為高頻開關模塊1, 在完成后也能根據(jù)需要簡單地改變相位調(diào)整量,從而能得到最佳的相位調(diào)整量。接著,參照圖3更具體地說明構成高頻開關模塊1的層疊電路元器件11的層疊結 構。層疊電路元器件11如上所述,利用內(nèi)部電極圖案來實現(xiàn)天線用電容器AC、低通 濾波器30A、30B,并且利用內(nèi)部電極圖案或頂面及底面的電極來實現(xiàn)將這些天線用電容器 AC、低通濾波器30A、30B、開關IC10、相位調(diào)整電路20、和作為高頻開關模塊1的各外部連接 用電極PM及開關IC10的各端口 Pie加以連接的電路圖案。層疊電路元器件11采用層疊20層的介質(zhì)層的結構。此外,圖3是將層疊電路元 器件11的頂面的層設為第1層、朝底面?zhèn)仍黾訉犹?、將層疊電路元器件11的底面的層設為 第20層的層疊圖,以下以該層號為準進行說明。另外,圖3中,各層中記載的〇符號表示導 電性的過孔,利用該過孔可確保沿層疊方向排列的各層的電極間的導電性。在與層疊電路元器件11的頂面對應的第1層的頂面?zhèn)龋纬捎杏糜诎惭b開關IC10 的連接盤組、及用于安裝電感器AL1、AL2的連接盤組。在第2層、第3層、第4層形成有各種走線用的電極圖案。在第5層形成有接地電極GND。該第5層的接地電極GND還起到作為電容器GCul 的相對電極的作用。在第6層形成有電容器GCul的相對電極。在第7層形成有接地電極 GND。該第7層的接地電極GND還起到作為電容器GCul的相對電極的作用。在第8層、第9層、第10層、第11層、第12層、第13層形成有構成電感器GLtl、 GLt2、DLtl、DLt2的電極圖案。在第14層分別形成有電容器GCcl、GCc2兼用的相對電極、和電容器DCc2的相對 電極。在第15層分別形成有電容器GCcl、GCc2、DCc2的相對電極。在第16層形成有電容 器GCu2、GCcl、GCc2兼用的相對電極、和電容器DCu2、DCc2兼用的相對電極。在第17層形成有接地電極GND。該第17層的接地電極GND還起到作為電容器 GCu2、DCu2、GCu3、DCu3的相對電極的作用。在第18層分別形成有電容器GCu3、DCu3及天線用電容器AC的相對電極。
在第19層形成有接地電極GND。該第19層的接地電極GND還起到作為電容器 GCu3、DCu3及天線用電容器AC的相對電極的作用。在與層疊電路元器件11的底面相當?shù)牡?0層的底面?zhèn)龋纬捎猩鲜龅母魍獠窟B 接用電極PM。通過采用這種結構,從而能利用層疊電路元器件11的內(nèi)層電極,部分實現(xiàn)構成低 通濾波器30A、30B的各電路元件和天線用電容器AC等的高頻開關模塊1中的開關IC10以 外的電路元件。由此,能使高頻開關模塊1小型化。此外,對于開關IC10以外的電路元件, 也可如電感器AL1、AL2那樣適當?shù)夭捎梅至⒃骷?,相反地也可利用層疊電路元器件11的 內(nèi)層電極來形成電感器AL1、AL2。在設計這種層疊電路元器件11時,也如上述那樣采用如下結構即,開關電路 IC10的通信用端口 Pie(RFl) Pie(RF9)成為相同的電學特性,能適當?shù)剡x擇發(fā)送、接收、收 發(fā),因此能提高開關IC10的安裝連接盤圖案和內(nèi)部電極的走線圖案的自由度。由此,能減 少層疊電路元器件11即作為高頻開關模塊1的設計制造成本和設計時間。另外,如上所述即使在層疊電路元器件11內(nèi)形成低通濾波器30A、30B的情況下, 也因開關電路IC10的通信用端口 PIC(RF1) PIC(RF9)的選擇自由度,從而可提高用于構成 低通濾波器30A、30B的電極圖案的設計自由度。由此,即使是包含低通濾波器30A、30B且 能抑制發(fā)送信號的高次諧波那樣的高頻開關模塊,也能減少設計制造成本和設計時間。此 外,上述的說明中,示出了在層疊電路元器件11內(nèi)包含低通濾波器30A、30B的例子,但也可 采用不包含低通濾波器30A、30B的結構。在這種情況下,只要將內(nèi)部電極圖案及過孔形成 為,使得對形成在層疊電路元器件11的頂面的開關IC10的通信用端口 Pie(RFl) Pie(RF9) 用的各連接盤電極、和形成在層疊電路元器件11的底面的通信用的各外部連接用電極分 別進行連接的傳輸線路的電長度相同即可。通過采用這種結構,從而能實現(xiàn)使用方法的自 由度更高的高頻開關模塊1。此時,不僅可通過使內(nèi)部電極圖案的線路長度變化,而且還可 通過使線路寬度變化,從而更容易地使所有傳輸線路的電長度相同。此外,即使是在具有上 述低通濾波器30A、30B的情況下,也能使不具有低通濾波器30A、30B的接收系統(tǒng)和收發(fā)兼 用系統(tǒng)的各傳輸線路的電長度相同,在這種情況下也能提高使用方法的自由度。接著,參照
第2實施方式所涉及的高頻開關模塊。圖4是表示高頻開關模塊1’的電路結構的方框圖。圖5是形成圖4所示的高頻開關模塊1’的層疊電路元器件的層疊圖。本實施方式的高頻開關模塊1,包括開關IC10,、由電感器AL1,、AL2,構成的相位 調(diào)整電路20’、低通濾波器30A’、30B’、天線用電容器AC、SAW濾波器SI、S2、匹配用電感器 L3、L4。該高頻開關模塊1,具有多個外部連接用電極PM。這多個外部連接用電極PM被用 于安裝在安裝該高頻開關模塊1’的后級電路的電路基板上。此外,以下的說明中,為方便 說明,將作為高頻開關模塊1’的外部連接用電極PM稱為“電極”,將后述的開關IC10’的安 裝用電極&稱為“端口”。多個外部連接用電極PM具有與本發(fā)明的“天線用電極”對應的天線用外部電極 P (ANT0)、與本發(fā)明的“通信用電極”對應的發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)、Pm(TXHB)、接收用外 部電極 PM(Rxl)、Pm(Rx2)、Pm(Rx3)、Pm(Rx4)、收發(fā)兼用外部電極 Pm(UM1)、Pm(UM2)、驅(qū)動電壓輸入用的驅(qū)動電壓輸入用外部電極PM(Vd)、和控制電壓信號輸入用的控制電壓輸入用外部 電極 PM(Vcl)、Pm(Vc2)、Pm(Vc3)。此外,接收用外部電極 PM(Rxl)、Pm(Rx2)、Pm(Rx3)、Pm(Rx4) 用于平衡輸出,分別由一對電極構成。作為高頻開關模塊1’,與天線ANT連接的天線用外部電極Pm(ANT0)通過相位調(diào)整 電路20,與開關IC10,的天線用端口 Pie(ANT0)連接。相位調(diào)整電路20’具有電感器AL1’、AL2’。相當于本發(fā)明的“串聯(lián)電感器”的電感 器AL1’串聯(lián)連接在天線用外部電極Pm(ANT0)和天線用端口 Pre(ANT0)之間。相當于本發(fā)明 的“并聯(lián)電感器”的電感器AL2’連接在電感器AL1’的天線用端口 Pie(ANT0)側(cè)與地面之間。 另外,在電感器AL1’的天線用外部電極Pm(ANT0)側(cè)與地面之間,連接有天線用電容器AC。 這樣,僅通過電感器AL2’而不通過其它電路元件,將開關IC10’的天線用端口 Pie(ANT0)與 地面連接,從而積蓄在開關IC10’內(nèi)的FET和電容器中的電荷在開關切換時僅通過該電感 器AL2’向地面放電。由此,能夠加快放電,從而提高開關切換速度。即,通過使用本實施方 式的相位調(diào)整電路20’,從而不僅具有相位調(diào)整功能,而且還具有開關切換速度的高速化功 能(相當于作為ESD保護器件的功能)。作為高頻開關模塊1’的發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)通過低通濾波器30A’與開關 IC,的通信用端口 Pie(RFl)連接。該低通濾波器30A’采用對于第1實施方式所示的低通 濾波器30A僅省略了電容器GCu3的結構,例如,被設定成,將GSM850或GSM900的發(fā)送信號 的頻帶設為通頻帶,將它們的2次諧波和3次諧波的頻帶設為衰減頻帶。作為高頻開關模塊1,的發(fā)送用外部電極Pm(TxHB)通過低通濾波器30B,與開關 IC10,的通信用端口 PIC(RF2)連接。低通濾波器30B,具有電感器DLtl、DLt2、及電容器 DCu2、DCu3、DCcl。該低通濾波器30B’相比于第1實施方式的低通濾波器30B,除去了與電 感器DLt2并聯(lián)連接的電容器,而具備了與電感器DLtl并聯(lián)連接的電容器DCcl,與第1實施 方式的低通濾波器30B相同,例如,被設定成,將GSM1800或GSM1900的發(fā)送信號的頻帶設 為通頻帶,將它們的2次諧波和3次諧波的頻帶設為衰減頻帶。作為高頻開關模塊1,的接收用外部電極PM(Rxl)、PM(Rx2)與SAW濾波器S1連接, 該SAW濾波器S1與開關IC10’的通信用端口 Pie(RF3)連接。SAW濾波器S1由2個分別具 有不同通頻帶的SAW濾波器構成,例如接收用外部電極PM(Rxl)側(cè)的SAW濾波器被設定成, 將GSM850接收信號的頻帶設為通頻帶,接收用外部電極PM(Rx2)側(cè)的SAW濾波器被設定成, 將GSM900接收信號的頻帶設為通頻帶。SAW濾波器S1和開關IC10,的通信用端口 Pre(RF3)之間的傳輸線上的預定位置 通過電感器L3與地面連接。利用該電感器L3,對通信用端口 Pie(RF3)和SAW濾波器SI進 行阻抗匹配。作為高頻開關模塊1’的接收用外部電極Pm(Rx3)、Pm(RX4)與SAW濾波器S2連接, 該SAW濾波器S2與開關IC10’的通信用端口 Pie(RF4)連接。SAW濾波器S2由分別具有不 同通頻帶的兩個SAW濾波器構成,例如,接收用外部電極PM(Rx3)側(cè)的SAW濾波器被設定成, 將GSM1800接收信號的頻帶設為通頻帶,接收用外部電極Pm(Rx4)側(cè)的SAW濾波器被設定 成,將GSM1900接收信號的頻帶設為通頻帶。SAW濾波器S2和開關IC10,的通信用端口 Pre(RF4)之間的傳輸線上的預定位置 通過電感器L4與地面連接。利用該電感器L4,對通信用端口 Pre(RF4)和SAW濾波器S2進行阻抗匹配。作為高頻開關模塊1’的收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、Pm(UM2)分別與開關IC10’的 通信用端口 Pre(RF7)、Pre(RF8)連接。這些收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、Pm(UM2)與未圖示的 各通信信號用的收發(fā)兼用電路連接。例如,與UMTS用收發(fā)電路或WCDMA用收發(fā)電路連接。作為高頻開關模塊1’的驅(qū)動電壓輸入用外部電極PM(Vd)與開關IC10’的驅(qū)動電 壓輸入用端口 pIC(vd)連接。作為高頻開關模塊1’的控制電壓輸入用外部電極PM(Vcl)、PM(Vc2)、PM(Vc3)分別 與開關IC10,的控制電壓輸入用端口 Pre(Vcl)、PIC(VC2)、PIC(VC3)連接。開關IC10,例如是由大致長方體構成的所謂SP6T型的FET開關IC,用驅(qū)動電壓 Vdd驅(qū)動,且具有如下功能S卩,對應于控制電壓信號Vcl Vc3的組合,將相當于本發(fā)明的 “公共端子”的天線用端口 Pie(ANT0)有選擇地與相當于本發(fā)明的“通信電路側(cè)端子”的通信 用端口 PIC(RF1) PIC(RF4)、PIC(RF7)、PIC(RF8)中的某一個端口連接。而且,與第1實施方式的開關IC10相同,通過使開關IC10’的天線用端口 Pic(ANT0)與各通信用端nPIC(RFl) PIC(RF4)、PIC(RF7)、PIC(RF8)之間的開關電路全部成 為相同結構,從而不管選擇哪一個通信用端口 PIC(RF1) PIC(RF4)、PIC(RF7)、PIC(RF8),都 能得到相同的電學特性。接著,使用圖5詳細說明本實施方式的高頻開關模塊1’的結構。本實施方式的高頻開關模塊1’的層疊電路元器件采用層疊17層的介質(zhì)層的結 構。此外,圖5是將高頻開關模塊1’的層疊電路元器件的頂面的層設為第1層、朝底面?zhèn)?增加層號、將該層疊電路元器件的底面的層設為第17層的層疊圖,以下以該層號為準進行 說明。另外,圖5中,各層中記載的〇符號(單圓符號)及 (雙圓符號)表示導電性的過 孔,利用該過孔可確保沿層疊方向排列的各層的電極間的導電性。在與高頻開關模塊1’的層疊電路元器件的頂面對應的第1層的頂面?zhèn)?,形成有?于分別安裝作為單個的分立元器件的開關IC10’、SAW濾波器SI、S2及電感器AL2’的連接 盤組。此外,電感器AL2’也可用層疊電路元器件內(nèi)的電極圖案來形成,但也可通過采用單 個的分立元器件,從而使用耐電流性較好的器件。由此,在使開關IC10’內(nèi)的電荷放電時, 能夠?qū)崿F(xiàn)更難破壞、更易流過電流的特性。在第2層、第3層形成有各種走線用的電極圖案。在第4層形成有接地電極GND。該第4層的接地電極GND還起到作為電容器GCul 的相對電極的作用。在第5層形成有電容器GCul的相對電極。在第6層僅形成有過孔。在第7層、第8層、第9層形成有構成電感器GLtl、GLt2、DLtl、DLt2、L3、L4、ALl, 的電極圖案,在第10層形成有構成電感器GLtl、GLt2、L3、L4、ALl,的電極圖案。在第11層、第12層僅形成有過孔。在第13層形成有接地電極GND。在第14層形成有電容器GCcl、GCc2、DCcl的相對電極。在第15層形成有電容器 GCcl、GCc2、GCu2兼用的相對電極、和電容器DCcl、DCu2兼用的相對電極,并且形成有電容 器DCul、AC的相對電極。在第16層形成有接地電極GND。該第16層的接地電極GND還起到作為電容器 GCc 1、GCc2、GCu2、DCc 1、DCu2、DCu3、AC 的相對電極的作用。在與高頻開關模塊1’的層疊電路元器件的底面相當?shù)牡?7層的底面?zhèn)刃纬捎?br>
13上述的各外部連接用電極PM。此時,發(fā)送用外部電極Pm(TxLB)、Pm(TXHB)沿著層疊體的一 邊形成,接收用外部電極PM(Rxl)、P (Rx2)、Pm(Rx3)、Pm(Rx4)沿著層疊體的另一邊形成,收 發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、Pm(UM2)沿著層疊體的又另一邊形成,驅(qū)動電壓輸入用外部電極 P (Vd)和控制電壓輸入用外部電極PM(Vcl)、PM(Vc2)、PM(Vc3)沿著再另一邊形成。S卩,發(fā)送 系統(tǒng)的電極組、接收系統(tǒng)的電極組、收發(fā)系統(tǒng)的電極組、及控制系統(tǒng)的電極組沿著層疊體的 各自不同的邊形成。而且,在被這些電極組包圍的中央?yún)^(qū)域形成有接地電極。利用這種結 構,能夠提高各系統(tǒng)間的隔離度。即使是這種結構,也可得到與第1實施方式相同的作用效果。此外,上述的開關IC10、10’的各通信用端口 Pie與高頻開關模塊1、1’的發(fā)送用外 部電極、接收用外部電極、及收發(fā)兼用外部電極PM之間的連接的組合只是一個例子,也可 采用其他連接結構。例如,圖6是用于說明開關IC10的通信用端口與層疊電路元器件的外 部電極之間的其它連接關系的圖。如圖6所示,如下所示那樣連接沿著開關IC10的一邊的各通信用端口 Pre(RF5)、 PIC (RF6)、PIC (RF7)、PIC (RF8)、PIC (RF9)。將開關IC10的通信用端口 Pre(RF5)與收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)連接。將開關 IC10的通信用端口 Pie(RF6)與接收用外部電極PM(Rxl)連接。將開關IC10的通信用端口 PIC(RF7)與收發(fā)兼用外部電極Pm(UM2)連接。將開關IC10的通信用端口 Pk(RF8)與接收用 外部電極Pm(Rx2)連接。將開關IC10的通信用端口 Pre(RF9)與收發(fā)兼用外部電極Pm(UM3) 連接。該結構中,在收發(fā)兼用外部電極Pm(UM1)、Pm(UM2)、Pm(UM3)所連接的通信用端口 PIC(RF5)、PIC(RF7)、PIC(RF9)的各個端口之間,配置接收用外部電極PM(Rxl)、PM(Rx2)所連 接的通信用端口 Pie(RF6)、Pie(RF8)。換言之,收發(fā)兼用外部電極所連接的通信用端口和接 收用外部電極所連接的通信用端口沿排列方向交替配置。由此,開關IC10的用于收發(fā)兼 用的通信用端口之間、及層疊電路元器件的與該通信用端口連接的附近電路圖案之間不靠 近。由此,能夠提高開關IC10的用于收發(fā)兼用的通信用端口之間、及層疊電路元器件的與 該通信用端口連接的附近電路圖案之間的隔離度。
權利要求
一種高頻開關模塊,其特征在于,具有層疊電路元器件,該層疊電路元器件包括與單個天線連接的天線用電極、和與用于對多種通信信號分別進行發(fā)送、接收、或收發(fā)的多個高頻通信用電路連接的多個通信用電極,并且形成有安裝開關IC的連接盤;及開關IC,該開關IC安裝于該層疊電路元器件,且包括通過該層疊電路元器件與所述天線連接的公共端子、及通過所述層疊電路元器件與所述多個高頻通信用電路分別連接的多個通信電路側(cè)端子,所述開關IC采用下述結構在各通信電路側(cè)端子和所述公共端子之間分別設置有切換用電路,所有切換用電路對于所述發(fā)送時施加的發(fā)送功率具有相同的承受度。
2.如權利要求1所述的高頻開關模塊,其特征在于,所述開關IC的切換用電路具有多級連接的半導體開關元件, 所有切換電路的半導體開關元件的級數(shù)相同。
3.如權利要求1或2所述的高頻開關模塊,其特征在于,所述通信電路側(cè)端子包含多個收發(fā)兼用端子和接收專用端子,并在所述開關IC的一 個主面中的緣端部排列配置,所述收發(fā)兼用端子和所述接收專用端子沿所述排列方向依次 交替地配置。
4.如權利要求1至3中的任一項所述的高頻開關模塊,其特征在于,所述層疊電路元器件在所述天線用電極和所述公共端子之間包括相位調(diào)整電路, 該相位調(diào)整電路具有由分別形成在層疊的絕緣層之間的電極圖案或安裝于該層疊電 路元器件的分立元器件構成的電感器。
5.如權利要求1至4中的任一項所述的高頻開關模塊,其特征在于,包括 電感器,該電感器的一端與所述公共端子連接,另一端與接地電極連接。
6.如權利要求4所述的高頻開關模塊,其特征在于,構成所述相位調(diào)整電路的電感器包含串聯(lián)電感器,該串聯(lián)電感器串聯(lián)連接在所述天 線用電極和所述公共端子之間;及并聯(lián)電感器,該并聯(lián)電感器處于該串聯(lián)電感器的所述公 共端子側(cè),且該并聯(lián)電感器的一端與該公共端子連接,另一端與接地電極連接。
7.如權利要求1至6中的任一項所述的高頻開關模塊,其特征在于, 所述開關IC由俯視時成為矩形的長方體結構,所述多個通信電路側(cè)端子靠近所述開關IC的與配置所述公共端子的一邊不同的邊形成。
8.如權利要求7所述的高頻開關模塊,其特征在于, 所述開關IC包括用于進行供電的驅(qū)動電源用端子,該驅(qū)動電源用端子靠近所述開關IC的與所述多個通信電路側(cè)端子靠近配置的一邊不 同的邊形成。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的高頻開關模塊,其特征在于, 所述層疊電路元器件包括多個連接電路,該多個連接電路利用分別形成在層疊的絕緣層之間的電路電極圖案和 貫通絕緣層而形成的過孔,使所述開關IC的各通信電路側(cè)端子、和分別與該各通信電路側(cè)端子連接的各通信用電極之間導通,該多個連接電路以相同的電長度來形成。
10.如權利要求1至8中的任一項所述的高頻開關模塊,其特征在于, 所述層疊電路元器件包括多個連接電路,該多個連接電路利用分別形成在層疊的絕緣層之間的電路電極圖案和 貫通絕緣層而形成的過孔,使所述開關IC的各通信電路側(cè)端子、和分別與該各通信電路側(cè) 端子連接的各通信用電極之間導通,該多個連接電路中的特定的連接電路中,插入有由電感器和電容器構成的具有預定通 頻帶的濾波器電路,該電感器和電容器由分別形成在層疊的絕緣層之間的電極圖案或安裝 于該層疊電路元器件的分立元器件構成。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)一種即使存在多種通信標準、也能抑制設計、制造開關IC所需的成本和時間的高頻開關模塊。開關IC(10)包括開關控制部(101)和開關電路(SW1~SW9)。各開關電路(SW1~SW9)分別插入一個天線用端口(PIC(ANT0))與各通信用端口(PIC(RF1)~PIC(RF9))之間。所有開關電路(SW1~SW9)采用將相同級數(shù)的FET加以連接的結構,所有開關電路(SW1~SW9)具有相同的電學特性。通過使各通信用端口(PIC(RF1)~PIC(RF9))與天線用端口(PIC(ANT0))之間的開關電路(SW1~SW9)相同,從而能夠?qū)⑺型ㄐ庞枚丝?PIC(RF1)~PIC(RF9))用于發(fā)送用、接收用、收發(fā)兼用。
文檔編號H04B1/48GK101902241SQ20101019272
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月25日 優(yōu)先權日2009年5月26日
發(fā)明者上島孝紀, 利根川謙, 村瀨永德 申請人:株式會社村田制作所