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JP2021106337A - 高周波モジュールおよび通信装置 - Google Patents

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宏通 北嶋
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Abstract

【課題】温度変化による信号伝送特性の劣化が抑制された高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、主面91aに配置された電力増幅器10と、主面91bに配置された低雑音増幅器20と、主面91aまたは91bに配置された送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)と、主面91aまたは91bに配置された受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)と、を備え、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さく、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。【選択図】図4A

Description

本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。
携帯電話などの移動体通信機器では、特に、マルチバンド化の進展に伴い、高周波フロントエンド回路を構成する回路素子の配置構成が複雑化されている。
特許文献1には、両面実装可能な配線基板の上面にフィルタが実装され、下面に電力増幅器および低雑音増幅器が実装された構成を有する半導体モジュールが開示されている。配線基板に配置されるフィルタとして、例えば、弾性表面波(Surface Acoustic Wave)フィルタが用いられる。
特開2011−40602号公報
しかしながら、特許文献1に開示された半導体モジュールにおいて、フィルタとして、例えば弾性表面波フィルタなどを用いた場合、弾性表面波フィルタの通過特性は温度に依存して周波数変化する(周波数温度特性を有する)。また、半導体モジュールには発熱量の大きい電力増幅器が配置されているため、半導体モジュールの温度が局所的に変化する。この半導体モジュールの温度変化に起因して、周波数温度特性を有するフィルタの通過特性が変動し、半導体モジュールの信号伝送特性が劣化する場合がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、温度変化による信号伝送特性の劣化が抑制された高周波モジュールおよび通信装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、前記第1主面に配置された電力増幅器と、前記第2主面に配置された低雑音増幅器と、前記第1主面または前記第2主面に配置された第1弾性波フィルタと、前記第1主面または前記第2主面に配置された第2弾性波フィルタと、を備え、前記第1弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値は、前記第2弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値よりも小さく、前記第1弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離は、前記第2弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離よりも小さい。
本発明によれば、温度変化による信号伝送特性の劣化が抑制された高周波モジュールおよび通信装置を提供することが可能となる。
実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置の回路構成図である。 音速膜積層型弾性波フィルタの構造を模式的に表す平面図および断面図である。 温度補償LN基板型弾性波フィルタの構造を模式的に表す断面図である。 LT基板型弾性波フィルタの構造を模式的に表す断面図である。 バルク弾性波フィルタの構造を模式的に表す断面図である。 LT基板型弾性波フィルタおよび音速膜積層型弾性波フィルタの通過特性を示すグラフである。 実施例1に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例1に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 変形例に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 実施例2に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例2に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。 実施例3に係る高周波モジュールの平面構成概略図である。 実施例3に係る高周波モジュールの断面構成概略図である。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的又は具体的な例を示すものである。また、以下の実施の形態、実施例および変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施例および変形例における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ、または、大きさの比は、必ずしも厳密ではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する場合がある。
また、以下において、平行及び垂直等の要素間の関係性を示す用語、及び、矩形状等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%程度の差異をも含むことを意味する。
また、以下において、基板に配置された物体Aおよび物体Bにおいて、「AとBとの距離」とは、AとBとの最短距離のことを意味する。言い換えると、「AとBとの距離」とは、物体Aの外縁と物体Bの外縁とを結ぶ複数の線分のうち最も短い線分の長さである。
また、以下において、「送信経路」とは、高周波送信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。また、「受信経路」とは、高周波受信信号が伝搬する配線、当該配線に直接接続された電極、および当該配線または当該電極に直接接続された端子等で構成された伝送線路であることを意味する。
また、以下において、「AとBとが接続されている」とは、AとBとが物理的に接続されている場合に適用されるだけでなく、AとBとが電気的に接続されている場合にも適用される。
(実施の形態)
[1.高周波モジュール1および通信装置5の回路構成]
図1は、実施の形態に係る高周波モジュール1および通信装置5の回路構成図である。同図に示すように、通信装置5は、高周波モジュール1と、アンテナ2と、RF信号処理回路(RFIC)3と、ベースバンド信号処理回路(BBIC)4と、を備える。
RFIC3は、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路である。具体的には、RFIC3は、高周波モジュール1の受信経路を介して入力された受信信号を、ダウンコンバートなどにより信号処理し、当該信号処理して生成された受信信号をBBIC4へ出力する。また、RFIC3は、BBIC4から入力された信号に基づいて処理された高周波送信信号を、高周波モジュール1の送信経路に出力する。
BBIC4は、高周波モジュール1を伝送する高周波信号よりも低い周波数の信号を用いてデータ処理する回路である。BBIC4で処理された信号は、例えば、画像表示のための画像信号として使用され、または、スピーカを介した通話のために音声信号として使用される。
また、RFIC3は、使用される通信バンド(周波数帯域)に基づいて、高周波モジュール1が有するスイッチ40の接続を制御する制御部としての機能を有する。具体的には、RFIC3は、制御信号(図示せず)により高周波モジュール1が有するスイッチ40の接続を切り替える。なお、制御部は、RFIC3の外部に設けられていてもよく、例えば、高周波モジュール1またはBBIC4に設けられていてもよい。
アンテナ2は、高周波モジュール1のアンテナ接続端子100に接続され、高周波モジュール1から出力された高周波信号を放射し、また、外部からの高周波信号を受信して高周波モジュール1へ出力する。
なお、本実施の形態に係る通信装置5において、アンテナ2およびBBIC4は、必須の構成要素ではない。
次に、高周波モジュール1の詳細な構成について説明する。
図1に示すように、高周波モジュール1は、アンテナ接続端子100と、電力増幅器10と、低雑音増幅器20と、送信フィルタ30Tと、受信フィルタ30Rと、スイッチ40と、を備える。
アンテナ接続端子100は、アンテナ2に接続されている。
電力増幅器10は、送信入力端子110から入力された通信バンドAの送信信号を増幅する増幅器である。
低雑音増幅器20は、通信バンドAの受信信号を低雑音で増幅し、受信出力端子120へ出力する増幅器である。
送信フィルタ30Tは、アンテナ接続端子100と送信入力端子110とを結ぶ送信経路ATに配置され、電力増幅器10で増幅された送信信号のうち、通信バンドAの送信信号を通過させる。
受信フィルタ30Rは、アンテナ接続端子100と受信出力端子120とを結ぶ受信経路ARに配置され、アンテナ接続端子100から入力された受信信号のうち、通信バンドAの受信信号を通過させる。
送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、通信バンドAを通過帯域とするデュプレクサ30を構成している。
スイッチ40は、アンテナスイッチの一例であり、アンテナ接続端子100に接続され、(1)アンテナ接続端子100と送信経路ATおよび受信経路ARとの接続、ならびに、(2)アンテナ接続端子100と他の送信経路および受信経路との接続、を切り替える。なお、スイッチ40は、上記(1)および(2)を同時に行うことが可能なマルチ接続型のスイッチ回路で構成されてもよい。
なお、高周波モジュール1を構成する各信号経路上に、さらに、インピーダンス整合回路、フィルタ、およびスイッチなどが配置されていてもよい。
高周波モジュール1の構成において、電力増幅器10、送信フィルタ30T、およびスイッチ40は、アンテナ接続端子100に向けて通信バンドAの送信信号を伝送する送信回路を構成する。また、スイッチ40、受信フィルタ30R、および低雑音増幅器20は、アンテナ2からアンテナ接続端子100を介して通信バンドAの受信信号を伝送する受信回路を構成する。
上記の回路構成によれば、高周波モジュール1は、通信バンドAの高周波信号を、送信、受信、および送受信の少なくともいずれかで実行することが可能である。
なお、高周波モジュール1は、上記送信回路および上記受信回路のほか、通信バンドAと異なる通信バンドの送信信号を伝送する送信回路および通信バンドAと異なる通信バンドの受信信号を伝送する受信回路を有していてもよい。また、高周波モジュール1では、上記送信回路および上記受信回路がスイッチ40を介してアンテナ接続端子100に接続されていなくてもよい。
また、電力増幅器10および低雑音増幅器20は、例えば、Si系のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)またはGaAsを材料とした、電界効果型トランジスタ(FET)またはヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)などで構成されている。
また、低雑音増幅器20およびスイッチ40は、半導体IC(Integrated Circuit)に形成されていてもよい。さらに、半導体ICは、電力増幅器10を含んでいてもよい。半導体ICは、例えば、CMOSで構成されている。具体的には、SOI(Silicon On Insulator)プロセスにより形成されている。これにより、半導体ICを安価に製造することが可能となる。なお、半導体ICは、GaAs、SiGeおよびGaNの少なくともいずれかで構成されていてもよい。これにより、高品質な増幅性能および雑音性能を有する高周波信号を出力することが可能となる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール1において、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、送信信号と受信信号とを周波数分割複信(FDD:Frequency Division Duplex)方式で伝送するデュプレクサ30を構成しているが、送信信号と受信信号とを時分割複信(TDD:Time Division Duplex)方式で伝送してもよい。この場合には、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rの前段および後段の少なくとも一方に、送信および受信を切り替えるスイッチが配置される。
また、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rのそれぞれは、(1)音速膜積層型の弾性波フィルタ、(2)温度補償LN基板型の弾性波フィルタ、(3)LT基板型の弾性波フィルタ、および(4)バルク弾性波フィルタのいずれかであってもよい。
以下では、上記(1)−(4)の弾性波フィルタの構造および特性について説明する。
[2.弾性波フィルタの構造および特性]
図2Aは、音速膜積層型の弾性波フィルタの構造を模式的に表す平面図および断面図である。具体的には、図2Aには、音速膜積層型の弾性波フィルタを構成する弾性波共振子60の一例を模式的に表す概略図が示されており、(a)は弾性波共振子60を構成するIDT(InterDigital Transducer)電極54の平面図、(b)および(c)は、(a)に示した弾性波共振子60の一点鎖線における断面図である。
なお、上記(1)−(4)の弾性波フィルタのタイプとしては、例えば、図2Aに示された弾性波共振子60が直列および並列に複数配置されたラダー型のフィルタ、または、図2Aに示された弾性波共振子60が弾性波伝搬方向に並んで複数配置された縦結合型のフィルタなどが挙げられる。なお、図2Aに示された弾性波共振子60は、典型的な構造を説明するためのものであって、例えば、弾性波共振子60のIDT電極54を構成する電極指の本数および長さなどは、これに限定されない。
音速膜積層型の弾性波フィルタを構成する1つの弾性波共振子60は、図2Aの(c)に示すように、圧電性を有する基板50と、IDT電極54と、保護層55と、を有している。
図2Aの(a)に示すように、基板50の上には、互いに対向する一対の櫛形電極60aおよび60bが形成されている。櫛形電極60aは、互いに平行な複数の電極指61aと、複数の電極指61aを接続するバスバー電極62aとで構成されている。また、櫛形電極60bは、互いに平行な複数の電極指61bと、複数の電極指61bを接続するバスバー電極62bとで構成されている。複数の電極指61aおよび61bは、弾性波伝搬方向(X軸方向)と直交する方向に沿って形成されている。
また、複数の電極指61aおよび61b、ならびに、バスバー電極62aおよび62bで構成されるIDT電極54は、図2Aの(b)に示すように、例えば、密着層540と主電極層542との積層構造となっている。
密着層540は、基板50と主電極層542との密着性を向上させるための層であり、材料として、例えば、Tiが用いられる。主電極層542は、材料として、例えば、Cuを1%含有したAlが用いられる。
保護層55は、櫛形電極60aおよび60bを覆うように形成されている。保護層55は、主電極層542を外部環境から保護する、周波数温度特性を調整する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。
なお、密着層540、主電極層542および保護層55を構成する材料は、上述した材料に限定されない。さらに、IDT電極54は、上記積層構造でなくてもよい。IDT電極54は、例えば、Ti、Al、Cu、Pt、Au、Ag、Pdなどの金属または合金から構成されてもよく、また、上記の金属または合金から構成される複数の積層体から構成されてもよい。また、保護層55は、形成されていなくてもよい。
次に、基板50の積層構造について説明する。
図2Aの(c)に示すように、基板50は、高音速支持基板51と、低音速膜52と、圧電膜53と、を備え、高音速支持基板51、低音速膜52および圧電膜53がこの順で積層された構造を有している。
圧電膜53は、例えば、θ°YカットX伝搬LiTaO圧電単結晶または圧電セラミックス(X軸を中心軸としてY軸からθ°回転した軸を法線とする面で切断したリチウムタンタレート単結晶、またはセラミックスであって、X軸方向に弾性表面波が伝搬する単結晶またはセラミックス)からなる。なお、各フィルタの要求仕様により、圧電膜53として使用される圧電単結晶の材料およびカット角θが適宜選択されてもよい。
高音速支持基板51は、低音速膜52、圧電膜53ならびにIDT電極54を支持する基板である。高音速支持基板51は、さらに、圧電膜53を伝搬する表面波および境界波などの弾性波よりも、高音速支持基板51中のバルク波の音速が高速となる高音速層であり、弾性表面波を圧電膜53および低音速膜52が積層されている部分に閉じ込め、高音速支持基板51より下方に漏れないように機能する。高音速支持基板51は、例えば、シリコン基板である。
低音速膜52は、圧電膜53を伝搬するバルク波よりも、低音速膜52中のバルク波の音速が低速となる膜であり、圧電膜53と高音速支持基板51との間に配置される。この構造と、弾性波が本質的に低音速な媒質にエネルギーが集中するという性質とにより、弾性表面波エネルギーのIDT電極外への漏れが抑制される。低音速膜52は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする膜である。
つまり、音速膜積層型の弾性波フィルタは、バルク波音速が互いに異なる複数の層(低音速層および高音速層)が積層された構造を有している。
なお、基板50の上記積層構造によれば、圧電基板を単層で使用している構造と比較して、共振周波数および反共振周波数におけるQ値を大幅に高めることが可能となる。すなわち、Q値が高い弾性波共振子を構成し得るので、当該弾性波共振子を用いて、挿入損失が小さいフィルタを構成することが可能となる。
なお、高音速支持基板51は、支持基板と、圧電膜53を伝搬する表面波および境界波などの弾性波よりも、伝搬するバルク波の音速が高速となる高音速膜とが積層された構造を有していてもよい。この場合、支持基板には、サファイア、リチウムタンタレート、リチウムニオベイト、および水晶等の圧電体、アルミナ、マグネシア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、ジルコニア、コージライト、ムライト、ステアタイト、およびフォルステライト等の各種セラミック、ガラス等の誘電体、シリコンおよび窒化ガリウム等の半導体、ならびに樹脂基板等を用いることができる。また、高音速膜には、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、DLC膜、ダイヤモンド、これらの材料を主成分とする媒質、これらの材料の混合物を主成分とする媒質等、様々な高音速材料を用いることができる。
なお、音速膜積層型の弾性波フィルタを構成する基板50は、上記のように高音速支持基板51、低音速膜52および圧電膜53がこの順で積層された構造でなくてもよく、以下の積層構造を有していてもよい。
すなわち、基板50は、支持基板と、エネルギー閉じ込め層と、圧電膜とがこの順で積層された構造を有していてもよい。圧電膜上にIDT電極54が形成される。圧電膜は、例えば、LiTaO圧電単結晶または圧電セラミックスが用いられる。支持基板は、圧電膜、エネルギー閉じ込め層、およびIDT電極54を支持する基板である。
エネルギー閉じ込め層は、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有し、例えば、音響インピーダンスが相対的に低い低音響インピーダンス層と、音響インピーダンスが相対的に高い高音響インピーダンス層とが、交互に積層されていてもよい。
つまり、音速膜積層型の弾性波フィルタは、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有する複数の層(低音響インピーダンス層および高音響インピーダンス層)が積層された構造を有していてもよい。
以下、本明細書において、バルク波音速が互いに異なる複数の層が積層された構造、または、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有するフィルタを、音速膜積層型弾性波フィルタと記す。
図2Bは、温度補償LN基板型の弾性波フィルタ(TC−SAW)の構造を模式的に表す断面図である。図2Aに示された音速膜積層型の弾性波フィルタでは、IDT電極54は圧電性を有する基板50上に形成されている。これに対して、温度補償LN基板型の弾性波フィルタでは、図2Bに示すように、IDT電極54が形成される基板は、圧電体層の単層からなる基板57であってもよい。温度補償LN基板型の弾性波フィルタは、例えば、基板57と、IDT電極54と、温度補償層58と、を有し、基板57、IDT電極54、および温度補償層58が、この順で積層された構成となっている。
基板57は、LiNbO圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。なお、弾性波フィルタの要求通過特性などに応じて、適宜、カット角を変更してもよい。
IDT電極54は、図2Aの(a)に示されたIDT電極54と同様の構成である。
温度補償層58は、基板57上およびIDT電極54上に形成されている。温度補償層58層は、周波数温度係数(TCF:Temperature Coefficient of Frequency)の絶対値を小さくすることを目的とする絶縁層であり、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。なお、温度補償層58は、さらに、主電極層542を外部環境から保護する、および、耐湿性を高めるなどの機能を有していてもよい。
つまり、温度補償LN基板型の弾性波フィルタは、周波数温度特性を調整する絶縁層が形成されたLiNbOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタである。
以下、本明細書において、周波数温度特性を調整する絶縁層が形成されたLiNbOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタを、温度補償LN基板型弾性波フィルタと記す。
図2Cは、LT基板型の弾性波フィルタ(LT−SAW)の構造を模式的に表す断面図である。LT基板型の弾性波フィルタでは、図2Cに示すように、IDT電極54が形成される基板は、圧電体層の単層からなる基板59であってもよい。LT基板型の弾性波フィルタは、例えば、基板59と、IDT電極54と、を有し、基板59およびIDT電極54が積層された構成となっている。
基板59は、LiTaO圧電単結晶または圧電セラミックスからなる。なお、弾性波フィルタの要求通過特性などに応じて、適宜、カット角θを変更してもよい。
IDT電極54は、図2Aの(a)に示されたIDT電極54と同様の構成である。
なお、LT基板型の弾性波フィルタにおいて、基板59上およびIDT電極54上に、主電極層542を外部環境から保護する、および、耐湿性を高めるなどを目的とする保護層が形成されていてもよい。上記保護層は、例えば、二酸化ケイ素を主成分とする誘電体膜である。
つまり、LT基板型の弾性波フィルタは、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタである。
以下、本明細書において、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタを、LT基板型弾性波フィルタと記す。
図2Dは、バルク弾性波フィルタ(BAW)の構造を模式的に表す断面図である。バルク弾性波フィルタは、図2Dに示すように、例えば、支持基板65と、下部電極66と、圧電膜67と、上部電極68と、を有しており、支持基板65、下部電極66、圧電膜67、および上部電極68がこの順で積層された構成となっている。
支持基板65は、下部電極66、圧電膜67、および上部電極68を支持するための基板であり、例えば、シリコン基板である。なお、支持基板65は、下部電極66と接触する領域に、空洞が設けられている。これにより、圧電膜67を自由に振動させることが可能となる。
下部電極66および上部電極68は、例えば、材料として、例えば、Cuを1%含有したAlが用いられる。
圧電膜67は、例えば、ZnO(酸化亜鉛)、AlN(窒化アルミニウム)、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、KN(ニオブ酸カリウム)、LN(リチウムニオベイト)、LT(リチウムタンタレート)、水晶、およびLiBO(ホウ酸リチウム)の少なくとも1つを主成分とする。
バルク弾性波フィルタの上記構成において、下部電極66と、圧電膜67と、上部電極68とは、バルク弾性波(BAW)共振子を構成している。BAW共振子は、下部電極66と上部電極68との間に電気的なエネルギーを印加することで圧電膜67内にてバルク弾性波を誘発して共振を発生させるものである。このBAW共振子により生成されるバルク弾性波は、下部電極66と上部電極68との間を、圧電膜67の膜面に垂直な方向に伝搬する。
つまり、バルク弾性波フィルタは、バルク弾性波を利用したフィルタである。
以下、本明細書において、バルク弾性波を利用したフィルタを、バルク弾性波フィルタと記す。
図3は、LT基板型弾性波フィルタおよび音速膜積層型弾性波フィルタの通過特性を示すグラフである。同図の(a)には、LT基板型弾性波フィルタの温度変化に対する通過特性が示され、同図の(b)には、音速膜積層型弾性波フィルタの温度変化に対する通過特性が示されている。同図に示すように、弾性波フィルタは、高温(図3では+85℃)になると、通過特性が高周波数側へシフトし、低温(図3では−35℃)になると、通過特性が低周波数側へシフトする。
ここで、図3の(a)に示すように、LT基板型弾性波フィルタでは、温度変化に対する周波数シフトの度合いを示す周波数温度係数(TCF)は、例えば−40ppm/℃である。一方、図3の(b)に示すように、音速膜積層型弾性波フィルタでは、周波数温度係数(TCF)は、例えば−8ppm/℃である。つまり、音速膜積層型弾性波フィルタのTCFの絶対値は、LT基板型弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
表1に、各弾性波フィルタの典型的なTCFを示す。
Figure 2021106337
表1より、音速膜積層型弾性波フィルタのTCFの絶対値は、バルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
また、バルク弾性波フィルタのTCFの絶対値は、LT基板型弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
また、温度補償LN基板型弾性波フィルタのTCFの絶対値は、LT基板型弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
ここで、上記高周波モジュール1を構成する各回路素子を、小型のフロントエンド回路として1つのモジュール基板に実装する場合、モジュール基板表面の回路部品レイアウト面積を小さくすることが必要となる。この場合、発熱量の大きい電力増幅器がモジュール基板上に配置されると、高周波モジュール1の温度が局所的に変化する。この高周波モジュール1の温度変化に起因して、上記のように周波数温度特性を有する弾性波フィルタの通過特性が変動し、高周波モジュール1の信号伝送特性が劣化するという問題が発生する。
これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール1では、電力増幅器の発熱に起因して弾性波フィルタの通過特性が変化することを抑制する構成を有している。以下では、本実施の形態に係る弾性波フィルタの通過特性の変化を抑制する構成について説明する。
[3.実施例1に係る高周波モジュール1Aの回路素子配置構成]
図4Aは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの平面構成概略図である。また、図4Bは、実施例1に係る高周波モジュール1Aの断面構成概略図であり、具体的には、図4AのIVB−IVB線における断面図である。なお、図4Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図4Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
実施例1に係る高周波モジュール1Aは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
図4Aおよび図4Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aは、図1に示された回路構成に加えて、さらに、モジュール基板91と、樹脂部材92および93と、外部接続端子150と、を有している。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第1主面)および主面91b(第2主面)を有し、上記送信回路および上記受信回路を実装する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有する低温同時焼成セラミックス(Low Temperature Co−fired Ceramics:LTCC)基板、高温同時焼成セラミックス(High Temperature Co−fired Ceramics:HTCC)基板、部品内蔵基板、再配線層(Redistribution Layer:RDL)を有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
樹脂部材92は、モジュール基板91の主面91aに配置され、上記送信回路の一部、上記受信回路の一部、およびモジュール基板91の主面91aを覆っており、上記送信回路および上記受信回路を構成する回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。樹脂部材93は、モジュール基板91の主面91bに配置され、上記送信回路の一部、上記受信回路の一部、およびモジュール基板91の主面91bを覆っており、上記送信回路および上記受信回路を構成する回路素子の機械強度および耐湿性などの信頼性を確保する機能を有している。なお、樹脂部材92および93は、本発明に係る高周波モジュールに必須の構成要素ではない。
図4Aおよび図4Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、電力増幅器10、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、モジュール基板91の主面91a(第1主面)に配置されている。一方、低雑音増幅器20およびスイッチ40は、モジュール基板91の主面91b(第2主面)に配置されている。なお、スイッチ40は、主面91aに配置されていてもよい。
送信フィルタ30Tは、第1弾性波フィルタの一例であり、受信フィルタ30Rは、第2弾性波フィルタの一例である。ここで、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さい。つまり、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値は、第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
また、図4Aの(a)に示すように、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
高周波モジュール1Aの上記構成によれば、TCFの絶対値が相対的に大きい受信フィルタ30Rが、TCFの絶対値が相対的に小さい送信フィルタ30Tよりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。このため、送信フィルタ30Tは、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30Rは、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
なお、本実施例では、送信フィルタ30TのTCFの絶対値が受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さいとしている。送信フィルタ30Tには電力増幅器10で増幅された高出力の送信信号が入力されるため、送信フィルタ30Tは、温度上昇し易いため、TCFの絶対値が小さいほうが望ましい。なお、高周波モジュール1Aが、入力信号の電力レベルによる温度上昇の影響が小さい構成となっている場合には、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも大きくてもよい。ただし、この場合には、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも大きく設定される。
つまり、本発明に係る高周波モジュールは、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値が第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい場合、第1弾性波フィルタと電力増幅器10との距離が、第2弾性波フィルタと電力増幅器10との距離よりも小さいことを特徴としている。
また、本実施例では、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、ともに、主面91a(第1主面)に配置されているが、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、主面91aおよび91bに振り分けられていてもよい。
この場合であっても、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tが、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さければ、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
これによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかであってもよい。
これによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、温度補償LN基板型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
これによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、モジュール基板91の主面91b(第2主面)側に、複数の外部接続端子150が配置されている。高周波モジュール1Aは、高周波モジュール1Aのz軸負方向側に配置される外部基板と、複数の外部接続端子150を経由して、電気信号のやりとりを行う。図4Aの(b)に示すように、複数の外部接続端子150は、主面91bの外縁領域に配置されていてもよい。複数の外部接続端子150のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。
外部接続端子150の上記配置構成によれば、低雑音増幅器20の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150が複数配置されるので、受信回路への外来ノイズの流入を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、複数の外部接続端子150が主面91bに配置され、かつ、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)が主面91bに配置され、かつ、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)が主面91aに配置されてもよい。この場合、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、音速膜積層型弾性波フィルタであってもよい。音速膜積層型弾性波フィルタは、シリコン基板で構成されているので、シリコン基板側から研磨することで低背化することが可能である。
これによれば、外部基板と対向する主面91bには、低背化が容易な低雑音増幅器20、スイッチ40、および音速膜積層型弾性波フィルタが配置されるので、高周波モジュール1A全体を低背化することが可能となる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aでは、電力増幅器10は、主面91a(第1主面)に実装されている。
電力増幅器10は、高周波モジュール1Aが有する回路部品のなかで発熱量が大きい部品である。高周波モジュール1Aの放熱性を向上させるには、電力増幅器10の発熱を、小さな熱抵抗を有する放熱経路で外部基板に放熱することが重要である。仮に、電力増幅器10を主面91bに実装した場合、電力増幅器10に接続される電極配線は主面91b上に配置される。このため、放熱経路としては、主面91b上の(xy平面方向に沿う)平面配線パターンのみを経由した放熱経路を含むこととなる。上記平面配線パターンは、金属薄膜で形成されるため熱抵抗が大きい。このため、電力増幅器10を主面91b上に配置した場合には、放熱性が低下してしまう。
これに対して、電力増幅器10を主面91aに実装した場合、主面91aと主面91bとの間を貫通する貫通電極を介して、電力増幅器10と外部接続端子150とを接続できる。よって、電力増幅器10の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きいxy平面方向に沿う平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、電力増幅器10からの外部基板への放熱性が向上した高周波モジュール1Aを提供することが可能となる。
なお、放熱性の観点から、図4Aの(b)に示すように、電力増幅器10が配置された主面91aの領域と対向する主面91bの領域には、上記貫通電極または放熱部材が配置されることが望ましいため、当該領域には回路素子が配置されていないことが望ましい。
また、本実施例では、電力増幅器10は主面91aに配置され、低雑音増幅器20は主面91bに配置されている。これによれば、電力増幅器10と低雑音増幅器20とが、モジュール基板91を挟んで配置されているので、送受信間のアイソレーションを向上させることが可能となる。
また、図4Aおよび図4Bに示すように、低雑音増幅器20およびスイッチ40は、1つの半導体IC70に内蔵されていてもよい。これにより、主面91b側のz軸方向の高さを低減でき、また主面91bの部品実装面積を小さくできる。よって、高周波モジュール1Aを小型化できる。
なお、外部接続端子150は、図4Aおよび4Bに示すように、樹脂部材93をz軸方向に貫通する柱状電極であってもよいし、また、図4Cに示すように、主面91b上に形成されたバンプ電極160であってもよい。図4Cに示すように、外部接続端子150がバンプ電極160である場合には、樹脂部材93は主面91b上には配置されない。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、外部接続端子150は、主面91aに配置されていてもよい。
なお、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)がバルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)がLT基板型弾性波フィルタである場合には、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値は、常に、第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さくなる。よって、この場合には、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値が第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さいことを発明特定事項としなくてもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Aにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)が音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)がバルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかである場合には、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値は、常に、第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さくなる。よって、この場合には、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値が第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さいことを発明特定事項としなくてもよい。
[4.実施例2に係る高周波モジュール1Cの回路素子配置構成]
図5Aは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの平面構成概略図である。また、図5Bは、実施例2に係る高周波モジュール1Cの断面構成概略図であり、具体的には、図5AのVB−VB線における断面図である。なお、図5Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。また、図5Aの(a)には、主面91b上に配置された電力増幅器10が破線で示されている。一方、図5Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
実施例2に係る高周波モジュール1Cは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本実施例に係る高周波モジュール1Cは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、電力増幅器10およびスイッチ40の配置構成が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Cについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第2主面)および主面91b(第1主面)を有し、上記送信回路および上記受信回路を実装する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有するLTCC基板、HTCC基板、部品内蔵基板、RDLを有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
図5Aおよび図5Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Cでは、送信フィルタ30T、受信フィルタ30R、およびスイッチ40は、モジュール基板91の主面91a(第2主面)に配置されている。一方、電力増幅器10および低雑音増幅器20は、モジュール基板91の主面91b(第1主面)に配置されている。なお、スイッチ40は、主面91bに配置されていてもよい。
送信フィルタ30Tは第1弾性波フィルタの一例であり、受信フィルタ30Rは第2弾性波フィルタの一例である。ここで、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さい。つまり、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値は、第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
また、図5Bに示すように、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
高周波モジュール1Cの上記構成によれば、TCFの絶対値が相対的に大きい受信フィルタ30Rが、TCFの絶対値が相対的に小さい送信フィルタ30Tよりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。このため、送信フィルタ30Tは、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30Rは、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Cの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例では、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、ともに、主面91a(第2主面)に配置されているが、送信フィルタ30Tおよび受信フィルタ30Rは、主面91aおよび91bに振り分けられていてもよい。
この場合であっても、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tが、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さければ、温度変化による高周波モジュール1Cの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Cにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Cにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかであってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Cにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、温度補償LN基板型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
これらの第1弾性波フィルタおよび第2弾性波フィルタの組み合わせによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Cの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Cでは、モジュール基板91の主面91b(第1主面)側に、複数の外部接続端子150が配置されている。図5Aの(b)に示すように、複数の外部接続端子150は、主面91bの外縁領域に配置されていてもよい。複数の外部接続端子150のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。
外部接続端子150の上記配置構成によれば、低雑音増幅器20の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150が複数配置されるので、受信回路への外来ノイズの流入を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Cにおいて、外部接続端子150は、主面91aに配置されていてもよい。
[5.実施例3に係る高周波モジュール1Dの回路素子配置構成]
図6Aは、実施例3に係る高周波モジュール1Dの平面構成概略図である。また、図6Bは、実施例3に係る高周波モジュール1Dの断面構成概略図であり、具体的には、図6AのVIB−VIB線における断面図である。なお、図6Aの(a)には、モジュール基板91の互いに対向する主面91aおよび91bのうち、主面91aをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置図が示されている。一方、図6Aの(b)には、主面91bをz軸正方向側から見た場合の回路素子の配置を透視した図が示されている。
実施例3に係る高周波モジュール1Dは、実施の形態に係る高周波モジュール1を構成する各回路素子の配置構成を具体的に示したものである。
本実施例に係る高周波モジュール1Dは、実施例1に係る高周波モジュール1Aと比較して、受信フィルタ30Rおよびスイッチ40の配置構成が異なる。以下、本実施例に係る高周波モジュール1Dについて、実施例1に係る高周波モジュール1Aと同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
モジュール基板91は、互いに対向する主面91a(第1主面)および主面91b(第2主面)を有し、上記送信回路および上記受信回路を実装する基板である。モジュール基板91としては、例えば、複数の誘電体層の積層構造を有するLTCC基板、HTCC基板、部品内蔵基板、RDLを有する基板、または、プリント基板等が用いられる。
図6Aおよび図6Bに示すように、本実施例に係る高周波モジュール1Dでは、電力増幅器10、送信フィルタ30T、およびスイッチ40は、モジュール基板91の主面91a(第1主面)に配置されている。一方、低雑音増幅器20および受信フィルタ30Rは、モジュール基板91の主面91b(第2主面)に配置されている。なお、スイッチ40は、主面91bに配置されていてもよい。
送信フィルタ30Tは第1弾性波フィルタの一例であり、受信フィルタ30Rは第2弾性波フィルタの一例である。ここで、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さい。つまり、第1弾性波フィルタのTCFの絶対値は、第2弾性波フィルタのTCFの絶対値よりも小さい。
また、図6Bに示すように、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
高周波モジュール1Dの上記構成によれば、TCFの絶対値が相対的に大きい受信フィルタ30Rが、TCFの絶対値が相対的に小さい送信フィルタ30Tよりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。このため、送信フィルタ30Tは、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30Rは、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Dの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、バルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかであってもよい。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dにおいて、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、温度補償LN基板型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、LT基板型弾性波フィルタであってもよい。
これらの第1弾性波フィルタおよび第2弾性波フィルタの組み合わせによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Dの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dでは、モジュール基板91の主面91b(第2主面)側に、複数の外部接続端子150が配置されている。図6Aの(b)に示すように、複数の外部接続端子150は、主面91bの外縁領域に配置されていてもよい。複数の外部接続端子150のいくつかは、外部基板のグランド電位に設定される。
外部接続端子150の上記配置構成によれば、低雑音増幅器20の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150が複数配置されるので、受信回路への外来ノイズの流入を抑制できる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dでは、電力増幅器10は、主面91a(第1主面)に実装されている。
これによれば、主面91aと主面91bとの間を貫通する貫通電極を介して、電力増幅器10と外部接続端子150とを接続できる。よって、電力増幅器10の放熱経路として、モジュール基板91内の配線のうち熱抵抗の大きいxy平面方向に沿う平面配線パターンのみを経由した放熱経路を排除できる。よって、電力増幅器10からの外部基板への放熱性が向上した高周波モジュール1Dを提供することが可能となる。
また、本実施例では、電力増幅器10は主面91aに配置され、低雑音増幅器20は主面91bに配置されている。これによれば、電力増幅器10と低雑音増幅器20とが、モジュール基板91を挟んで配置されているので、送受信間のアイソレーションを向上させることが可能となる。
また、本実施例に係る高周波モジュール1Dにおいて、外部接続端子150は、主面91aに配置されていてもよい。
[6.効果など]
以上、実施例1に係る高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、主面91aに配置された電力増幅器10と、主面91bに配置された低雑音増幅器20と、主面91aまたは91bに配置された送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)と、主面91aまたは91bに配置された受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)と、を備え、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さく、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
これによれば、TCFの絶対値が相対的に大きい受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)が、TCFの絶対値が相対的に小さい送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)よりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。このため、送信フィルタ30Tは、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30Rは、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、高周波モジュール1Aは、さらに、外部接続端子150を備え、外部接続端子150は主面91bに配置されていてもよい。
これにより、低雑音増幅器20の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150を複数配置できるので、受信回路への外来ノイズの流入を抑制できる。
また、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は主面91aに配置され、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は主面91aに配置されていてもよい。
また、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は主面91aおよび91bの一方に配置され、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は主面91aおよび91bの他方に配置されていてもよい。
また、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は主面91bに配置され、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は主面91aに配置され、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、音速膜積層型弾性波フィルタであってもよい。
これによれば、外部基板と対向する主面91bには、低背化が容易な低雑音増幅器20および音速膜積層型弾性波フィルタが配置されるので、高周波モジュール1A全体を低背化することが可能となる。
また、実施例2に係る高周波モジュール1Cは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、主面91bに配置された電力増幅器10と、主面91bに配置された低雑音増幅器20と、主面91aに配置された送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)と、主面91aに配置された受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)と、を備え、送信フィルタ30TのTCFの絶対値は、受信フィルタ30RのTCFの絶対値よりも小さく、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
これによれば、TCFの絶対値が相対的に大きい受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)が、TCFの絶対値が相対的に小さい送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)よりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。このため、送信フィルタ30Tは、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30Rは、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1Cの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、高周波モジュール1Cは、さらに、外部接続端子150を備え、外部接続端子150は主面91bに配置されていてもよい。
これにより、低雑音増幅器20の周囲に、グランド電極として適用される外部接続端子150を複数配置できるので、受信回路への外来ノイズの流入を抑制できる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール1は、さらに、アンテナ接続端子100を備え、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、電力増幅器10とアンテナ接続端子100とを結ぶ送信経路AT上に配置され、電力増幅器10で増幅された送信信号を通過させる送信用フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、アンテナ接続端子100と低雑音増幅器20とを結ぶ受信経路AR上に配置され、受信信号を通過させる受信用フィルタであってもよい。
送信フィルタ30Tには電力増幅器10で増幅された高出力の送信信号が入力されるので、送信フィルタ30Tは温度上昇し易いため、TCFの絶対値が小さいほうが望ましい。よって、温度変化による高周波モジュール1の伝送特性の劣化を、より一層抑制できる。
また、高周波モジュール1において、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)はバルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)はLT基板型弾性波フィルタであってもよい。
また、高周波モジュール1において、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)はバルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかであってもよい。
また、高周波モジュール1において、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は温度補償LN基板型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)はLT基板型弾性波フィルタであってもよい。
これによれば、送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)は、距離D30Tは小さいがTCFの絶対値が相対的に小さいので、電力増幅器10による大きな温度変化を受けても通過特性の変動を抑制できる。一方、受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)は、TCFの絶対値が相対的に大きいが距離D30Rが大きいので、電力増幅器10による温度変化が小さく通過特性の変動を抑制できる。よって、温度変化による高周波モジュール1の伝送特性の劣化を抑制できる。
また、実施例1に係る高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、主面91aに配置された電力増幅器10と、主面91bに配置された低雑音増幅器20と、主面91aまたは91bに配置された送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)と、主面91aまたは91bに配置された受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)と、を備え、送信フィルタ30Tはバルク弾性波フィルタであり、受信フィルタ30RはLT基板型弾性波フィルタであり、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
これによれば、TCFの絶対値が相対的に大きいLT基板型弾性波フィルタが、TCFの絶対値が相対的に小さいバルク弾性波フィルタよりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、実施例1に係る高周波モジュール1Aは、互いに対向する主面91aおよび91bを有するモジュール基板91と、主面91aに配置された電力増幅器10と、主面91bに配置された低雑音増幅器20と、主面91aまたは91bに配置された送信フィルタ30T(第1弾性波フィルタ)と、主面91aまたは91bに配置された受信フィルタ30R(第2弾性波フィルタ)と、を備え、送信フィルタ30Tは音速膜積層型弾性波フィルタであり、受信フィルタ30Rはバルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、および温度補償LN基板型弾性波フィルタのいずれかであり、送信フィルタ30Tと電力増幅器10との距離D30Tは、受信フィルタ30Rと電力増幅器10との距離D30Rよりも小さい。
これによれば、TCFの絶対値が相対的に大きいバルク弾性波フィルタ、LT基板型弾性波フィルタ、または温度補償LN基板型弾性波フィルタが、TCFの絶対値が相対的に小さい音速膜積層型弾性波フィルタよりも、発熱量が大きい電力増幅器10から離れて配置されている。よって、温度変化による高周波モジュール1Aの伝送特性の劣化を抑制できる。
また、通信装置5は、アンテナ2で送受信される高周波信号を処理するRFIC3と、アンテナ2とRFIC3との間で高周波信号を伝送する高周波モジュール1と、を備える。
これにより、温度変化による信号伝送特性の劣化が抑制された通信装置5を提供することが可能となる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールおよび通信装置について、実施の形態、実施例および変形例を挙げて説明したが、本発明に係る高周波モジュールおよび通信装置は、上記実施の形態、実施例および変形例に限定されるものではない。上記実施の形態、実施例および変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記実施の形態、実施例および変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、上記高周波モジュールおよび通信装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記実施の形態、実施例および変形例に係る高周波モジュールおよび通信装置において、図面に開示された各回路素子および信号経路を接続する経路の間に、別の回路素子および配線などが挿入されていてもよい。
本発明は、マルチバンド対応のフロントエンド部に配置される高周波モジュールとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
1、1A、1B、1C、1D 高周波モジュール
2 アンテナ
3 RF信号処理回路(RFIC)
4 ベースバンド信号処理回路(BBIC)
5 通信装置
10 電力増幅器
20 低雑音増幅器
30 デュプレクサ
30R 受信フィルタ
30T 送信フィルタ
40 スイッチ
50、57、59 基板
51 高音速支持基板
52 低音速膜
53、67 圧電膜
54 IDT電極
55 保護層
58 温度補償層
60 弾性波共振子
60a、60b 櫛形電極
61a、61b 電極指
62a、62b バスバー電極
65 支持基板
66 下部電極
68 上部電極
70 半導体IC
91 モジュール基板
91a、91b 主面
92、93 樹脂部材
100 アンテナ接続端子
110 送信入力端子
120 受信出力端子
150 外部接続端子
160 バンプ電極
540 密着層
542 主電極層

Claims (15)

  1. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    前記第1主面に配置された電力増幅器と、
    前記第2主面に配置された低雑音増幅器と、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第1弾性波フィルタと、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第2弾性波フィルタと、を備え、
    前記第1弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値は、前記第2弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値よりも小さく、
    前記第1弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離は、前記第2弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離よりも小さい、
    高周波モジュール。
  2. さらに、外部接続端子を備え、
    前記外部接続端子は、前記第2主面に配置されている、
    請求項1に記載の高周波モジュール。
  3. 前記第1弾性波フィルタは、前記第1主面に配置され、
    前記第2弾性波フィルタは、前記第1主面に配置されている、
    請求項1または2に記載の高周波モジュール。
  4. 前記第1弾性波フィルタは、前記第1主面および前記第2主面の一方に配置され、
    前記第2弾性波フィルタは、前記第1主面および前記第2主面の他方に配置されている、
    請求項1または2に記載の高周波モジュール。
  5. 前記第1弾性波フィルタは、前記第2主面に配置され、
    前記第2弾性波フィルタは、前記第1主面に配置され、
    前記第1弾性波フィルタは、バルク波音速が互いに異なる複数の層、または、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有する音速膜積層型の弾性波フィルタである、
    請求項4に記載の高周波モジュール。
  6. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    前記第1主面に配置された電力増幅器と、
    前記第1主面に配置された低雑音増幅器と、
    前記第2主面に配置された第1弾性波フィルタと、
    前記第2主面に配置された第2弾性波フィルタと、を備え、
    前記第1弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値は、前記第2弾性波フィルタの周波数温度係数の絶対値よりも小さく、
    前記第1弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離は、前記第2弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離よりも小さい、
    高周波モジュール。
  7. さらに、外部接続端子を備え、
    前記外部接続端子は、前記第1主面に配置されている、
    請求項6に記載の高周波モジュール。
  8. さらに、アンテナ接続端子を備え、
    前記第1弾性波フィルタは、前記電力増幅器と前記アンテナ接続端子とを結ぶ送信経路上に配置され、前記電力増幅器で増幅された送信信号を通過させる送信用フィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、前記アンテナ接続端子と前記低雑音増幅器とを結ぶ受信経路上に配置され、受信信号を通過させる受信用フィルタである、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  9. 前記第1弾性波フィルタは、バルク弾性波を利用したフィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタである、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  10. 前記第1弾性波フィルタは、バルク波音速が互いに異なる複数の層、または、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有する音速膜積層型の弾性波フィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、バルク弾性波を利用したフィルタ、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタ、および、周波数温度特性を調整する絶縁層が形成されたLiNbOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタ、のいずれかである、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  11. 前記第1弾性波フィルタは、周波数温度特性を調整する絶縁層が形成されたLiNbOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタである、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の高周波モジュール。
  12. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    前記第1主面に配置された電力増幅器と、
    前記第2主面に配置された低雑音増幅器と、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第1弾性波フィルタと、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第2弾性波フィルタと、を備え、
    前記第1弾性波フィルタは、バルク弾性波を利用したフィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタであり、
    前記第1弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離は、前記第2弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離よりも小さい、
    高周波モジュール。
  13. 互いに対向する第1主面および第2主面を有するモジュール基板と、
    前記第1主面に配置された電力増幅器と、
    前記第2主面に配置された低雑音増幅器と、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第1弾性波フィルタと、
    前記第1主面または前記第2主面に配置された第2弾性波フィルタと、を備え、
    前記第1弾性波フィルタは、バルク波音速が互いに異なる複数の層、または、音響インピーダンスが互いに異なる複数の層が積層された構造を有する音速膜積層型の弾性波フィルタであり、
    前記第2弾性波フィルタは、バルク弾性波を利用したフィルタ、LiTaOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタ、および、周波数温度特性を調整する絶縁層が形成されたLiNbOからなる圧電基板を伝搬する弾性表面波を利用したフィルタ、のいずれかであり、
    前記第1弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離は、前記第2弾性波フィルタと前記電力増幅器との距離よりも小さい、
    高周波モジュール。
  14. さらに、外部接続端子を備え、
    前記外部接続端子は、前記第2主面に配置されている、
    請求項12または13に記載の高周波モジュール。
  15. アンテナで送受信される高周波信号を処理するRF信号処理回路と、
    前記アンテナと前記RF信号処理回路との間で前記高周波信号を伝送する請求項1〜14のいずれか1項に記載の高周波モジュールと、を備える、
    通信装置。
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