(57)【要約】【課題】受信感度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１は、実装基板９１と、増幅素子を含み高周波信号を増幅する低雑音増幅器４０と、集積化された第１インダクタを含むインピーダンス整合回路６２とを備え、第１インダクタは、低雑音増幅器４０の入力端子と接続され、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向に積層され、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とが積層された第１積層体は、主面９１ａに実装されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、
増幅素子を含み高周波信号を増幅する低雑音増幅器と、
集積化された第１インダクタを含む第１集積型受動素子と、を備え、
前記第１インダクタは、前記低雑音増幅器の入力端子と接続され、
前記低雑音増幅器と前記第１集積型受動素子とは、前記実装基板の主面に垂直な方向に積層され、前記低雑音増幅器と前記第１集積型受動素子とが積層された第１積層体は、前記主面に実装されている、
高周波モジュール。
【請求項２】
前記低雑音増幅器は、前記増幅素子が実装された第１基板を有し、
前記第１集積型受動素子は、前記第１インダクタが集積実装された第２基板を有し、
前記第１基板および前記第２基板は、シリコンからなる、
請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記第１インダクタは、前記低雑音増幅器の前段に配置される回路素子の出力インピーダンスと、前記低雑音増幅器の入力インピーダンスとの整合をとるためのインピーダンス整合素子である、
請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
さらに、
高周波信号を電力増幅する電力増幅器と、
前記電力増幅器の出力端子に接続され、前記電力増幅器と積層されずに前記主面に実装された第３インダクタとを備える、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
さらに、
高周波信号を入出力する入出力端子と、
前記低雑音増幅器に入力される高周波信号を伝送する信号経路と前記入出力端子との接続、および、前記電力増幅器から出力される高周波信号を伝送する信号経路と前記入出力端子との接続を切り替えるスイッチと、を備え、
前記主面を平面視した場合、前記スイッチは、前記電力増幅器と前記第１積層体との間に配置されている、
請求項４に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
さらに、
集積化された第２インダクタを含む第２集積型受動素子を備え、
前記スイッチと前記第２集積型受動素子とは、前記主面に垂直な方向に積層され、前記スイッチと前記第２集積型受動素子とが積層された第２積層体は、前記実装基板に実装されている、
請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項７】
さらに、
前記主面に配置され、前記電力増幅器、前記第１積層体、および前記第２積層体の少なくとも一部を覆う樹脂部材を備え、
前記低雑音増幅器は、前記実装基板を断面視した場合、前記実装基板と前記第１集積型受動素子との間に配置されており、
前記スイッチは、前記実装基板を断面視した場合、前記実装基板と前記第２集積型受動素子との間に配置されており、
前記電力増幅器、前記第１集積型受動素子および前記第２集積型受動素子は、前記樹脂部材の天面から露出している、
請求項６に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
さらに、
前記樹脂部材の天面および側面を覆うように形成され、前記実装基板内のグランド電極と接続されたシールド電極層を備える、
請求項７に記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記第１インダクタの磁束方向は前記主面に垂直な方向であり、
前記第３インダクタの磁束方向は、前記主面に平行な方向である、
請求項４〜８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項１０】
前記実装基板は、互いに背向する第１主面および第２主面を有し、
前記電力増幅器および前記第３インダクタは、前記第１主面に実装され、
前記第１積層体は、前記第２主面に実装されている、
請求項４〜９のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項１１】
前記第１集積型受動素子は、前記実装基板を断面視した場合、前記実装基板と前記低雑音増幅器との間に配置されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項１２】
アンテナ素子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、
前記アンテナ素子と前記ＲＦ信号処理回路との間で前記高周波信号を伝達する請求項１〜１１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波モジュールおよび通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
特許文献１には、送信回路および受信回路を有する無線通信デバイス（高周波回路）の回路構成が開示されている。この無線通信デバイスでは、アンテナに接続されたスイッチにより送信回路および受信回路とアンテナとの接続が切り替えられる。送信回路は、電力増幅器（ＰＡ）と、電力増幅器およびスイッチの間に配置された送信インピーダンス整合回路と、を有している。受信回路は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）と、低雑音増幅器およびスイッチの間に配置された受信インピーダンス整合回路と、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１４−５３０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された無線通信デバイス（高周波回路）を、移動体通信機器のコンパクトなフロントエンド回路として１つのモジュールで構成する場合、例えば、低雑音増幅器の入力端子に接続された受信インピーダンス整合回路とを接続する配線が長いと当該配線に浮遊容量が発生する。これにより、低雑音増幅器とその前段の回路素子とのインピーダンス整合が不十分となり、低雑音増幅器から出力される高周波受信信号の受信感度が劣化するという問題が発生する。
【０００６】
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、受信感度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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、実装基板と、増幅素子を含み高周波信号を増幅する低雑音増幅器と、集積化された第１インダクタを含む第１集積型受動素子と、を備え、前記第１インダクタは、前記低雑音増幅器の入力端子と接続され、前記低雑音増幅器と前記第１集積型受動素子とは、前記実装基板の主面に垂直な方向に積層され、前記低雑音増幅器と前記第１集積型受動素子とが積層された第１積層体は、前記主面に実装されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、受信感度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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る通信装置の回路構成図である。
【図２】実施の形態に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【図３】実施の形態の変形例１に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【図４】実施の形態の変形例２に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【図５】実施の形態の変形例３に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【図６】実施の形態の変形例４に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【図７】実施の形態の変形例５に係る高周波モジュールの断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態およびその変形例について、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およびその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態およびその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態およびその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。
【００１１】
なお、以下の実施の形態において、基板上に実装されたＡ、ＢおよびＣにおいて、「当該基板（または当該基板の主面）を平面視した場合に、ＡとＢとの間にＣが配置されている」とは、当該基板を平面視した場合に投影されるＡの領域内の任意の点と、当該基板を平面視した場合に投影されるＢの領域内の任意の点とを結ぶ線に、当該基板を平面視した場合に投影されるＣの領域の少なくとも一部が重複していることを指すものと定義される。
【００１２】
また、本明細書において、要素間の関係性を示す用語（例えば「垂直」、「平行」など）、および、要素の形状を示す用語、ならびに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、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表現である。
【００１３】
なお、以下の実施の形態およびその変形例において、「ＡとＢとが接続されている」とは、ＡとＢとが接触していることを指すだけでなく、接続ＡとＢとが導体配線を介して電気的に接続されていることを含むものと定義される。
【００１４】
（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。
【００１５】
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の受信信号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から入力された送信信号をアップ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高周波送信信号を、高周波モジュール１の送信信号経路に出力する。
【００１６】
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周波の中間周波数帯域を用いて信号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。
【００１７】
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１１の接続を制御する制御部としての機能も有する。具体的には、ＲＦＩＣ３は、制御信号（図示せず）によって、高周波モジュール１が有するスイッチ１１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。
【００１８】
アンテナ２は、高周波モジュール１の入出力端子１１０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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１に示すように、高周波モジュール１は、入出力端子１１０、受信端子１３０と、送信端子１２０と、低雑音増幅器４０と、電力増幅器３０と、インピーダンス整合回路５１、５２、６１および６２と、スイッチ１１および１２と、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒと、送信フィルタ２１Ｔと、を備える。
【００２２】
低雑音増幅器（ＬＮＡ：Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４０は、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタなどの増幅素子を含み、例えば通信バンドＡおよびＢの高周波信号を低雑音で優先的に増幅する。低雑音増幅器４０は、高周波モジュール１の受信経路に配置されている。
【００２３】
電力増幅器（ＰＡ：Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）３０は、バイポーラトランジスタまたは電界効果トランジスタなどの増幅素子を含み、例えばバンドＡの高周波信号を優先的に電力増幅する。電力増幅器３０は、高周波モジュール１の送信経路に配置されている。
【００２４】
低雑音増幅器４０および電力増幅器３０は、例えば、Ｓｉ系のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）、または、ＧａＡｓを材料とする電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）、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。
【００２５】
受信フィルタ２１Ｒは、スイッチ１１および１２を結ぶ第１受信経路に配置され、入出力端子１１０から入力された高周波受信信号のうち、通信バンドＡの受信帯域の高周波受信信号を通過させる。また、受信フィルタ２２Ｒは、スイッチ１１および１２を結ぶ第２受信経路に配置され、入出力端子１１０から入力された高周波受信信号のうち、通信バンドＢの受信帯域の高周波受信信号を通過させる。
【００２６】
送信フィルタ２１Ｔは、スイッチ１１と電力増幅器３０とを結ぶ送信経路に配置され、電力増幅器３０で増幅された高周波送信信号のうち、通信バンドＡの送信帯域の高周波送信信号を通過させる。
【００２７】
なお、上記の受信フィルタ２１Ｒ、２２Ｒ、および送信フィルタ２１Ｔは、例えば、弾性表面波フィルタ、ＢＡＷ（Ｂｕｌｋ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を用いた弾性波フィルタ、ＬＣ共振フィルタ、および誘電体フィルタのいずれかであってもよく、さらには、これらには限定されない。
【００２８】
送信フィルタ２１Ｔおよび受信フィルタ２１Ｒは、通信バンドＡを通過帯域とするデュプレクサ２１を構成している。
【００２９】
スイッチ１１は、入出力端子１１０と受信フィルタ２２Ｒとを結ぶ経路および入出力端子１１０とデュプレクサ２１とを結ぶ経路に配置されている。この配置構成により、スイッチ１１は、通信バンドＡの高周波信号を伝送する信号経路と入出力端子１１０との接続、および、通信バンドＢの高周波信号を伝送する信号経路と入出力端子１１０との接続、を切り替える。スイッチ１１は、例えば、ＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｌｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）型のスイッチ回路で構成される。
【００３０】
スイッチ１２は、受信フィルタ２１Ｒと低雑音増幅器４０とを結ぶ経路および受信フィルタ２２Ｒと低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置されている。この配置構成により、スイッチ１２は、受信フィルタ２１Ｒと低雑音増幅器４０との接続、および、受信フィルタ２２Ｒと低雑音増幅器４０の接続、を切り替える。スイッチ１２は、例えば、ＳＰＤＴ型のスイッチ回路で構成される。
【００３１】
なお、スイッチ１１および１２は、例えば、Ｓｉ系のＣＭＯＳまたはＧａＡｓで構成されていてもよい。
【００３２】
インピーダンス整合回路５２は、電力増幅器３０と送信フィルタ２１Ｔとを結ぶ経路に配置され、電力増幅器３０の出力インピーダンスと送信フィルタ２１Ｔの入力インピーダンスとの整合をとる。本実施の形態では、インピーダンス整合回路５２は、電力増幅器３０に接続されたインダクタ（第３インダクタ）を含む。
【００３３】
インピーダンス整合回路６２は、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置され、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒの出力インピーダンスと低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとる。本実施の形態では、インピーダンス整合回路６２は、低雑音増幅器４０に接続されたインダクタ（第１インダクタ）を含む。つまり、第１インダクタは、低雑音増幅器４０の前段に配置される回路素子の出力インピーダンスと、低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとるためのインピーダンス整合素子である。
【００３４】
インピーダンス整合回路５１は、スイッチ１１とデュプレクサ２１とを結ぶ経路に配置され、アンテナ２およびスイッチ１１とデュプレクサ２１とのインピーダンス整合をとる。
【００３５】
インピーダンス整合回路６１は、スイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとを結ぶ経路に配置され、アンテナ２およびスイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとのインピーダンス整合をとる。本実施の形態では、インピーダンス整合回路６１は、スイッチ１１に接続されたインダクタ（第２インダクタ）を含む。
【００３６】
高周波モジュール１の上記回路構成によれば、通信バンドＡの高周波信号の送受信と、通信バンドＢの高周波信号の受信との少なくとも一方を実行することが可能である。
【００３７】
なお、本発明に係る高周波モジュールは、実施の形態に係る高周波モジュール１の構成要素のうち、低雑音増幅器４０、および、低雑音増幅器４０の入力端子に接続されたインピーダンス整合回路６２を、少なくとも備えていればよい。
【００３８】
したがって、本発明に係る高周波モジュールが伝送可能な通信バンドの数も任意であり、また、同一通信バンドにおける送信信号および受信信号の同時伝送の有無、および、異なる通信バンド間での信号の同時伝送の有無も任意である。
【００３９】
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、コンパクトなフロントエンド回路として１つのモジュールで構成する場合、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とを接続する配線が長いと、当該配線に浮遊容量が発生し、低雑音増幅器４０と前段の回路素子（スイッチ１２、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒ）とのインピーダンス整合が不十分となり、低雑音増幅器４０から出力される高周波受信信号の受信感度が劣化するという問題がある。
【００４０】
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、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とを接続する配線を短縮化して浮遊容量の発生を抑制する構成を有している。以下では、高周波モジュール１を小型化しつつ浮遊容量の発生を抑制する構成について説明する。
【００４１】
［２  高周波モジュール１の回路素子配置構成］
図２は、実施の形態に係る高周波モジュール１の断面概略図である。図２に示すように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、図１に示された回路構成に加えて、さらに、実装基板９１と、樹脂部材９２および９３と、外部接続導体１５０と、を有している。
【００４２】
実装基板９１は、互いに背向する主面９１ａ（第１主面）および主面９１ｂ（第２主面）を有し、高周波モジュール１を構成する回路素子および部品を実装する基板である。実装基板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、または、プリント基板等が用いられる。
【００４３】
インピーダンス整合回路６２は、第１インダクタが第２基板の内部または表面に集積実装された第１集積型受動素子（第１ＩＰＤ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｄｅｖｉｃｅ）である。
【００４４】
図２に示すように、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されている。また、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とが積層された第１積層体は、主面９１ａに実装されている。
【００４５】
高周波モジュール１の上記構成によれば、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とが実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されているので、実装基板９１の実装面を省面積化できる。したがって、高周波モジュール１を小型化できる。また、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とがｚ軸方向に積層されているので、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とを接続する配線を短縮化できる。これにより、上記配線に発生する浮遊容量を低減できるので、低雑音増幅器４０とその前段の回路素子（スイッチ１２、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒ）とのインピーダンス整合を高精度に実施できる。よって、低雑音増幅器４０から出力される高周波受信信号の受信感度の劣化を抑制できる。
【００４６】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、低雑音増幅器４０は、増幅素子が実装された第１基板を有している。一方、インピーダンス整合回路６２は、第１インダクタが集積実装された第２基板を有している。ここで、第１基板および第２基板は、シリコンからなっていてもよい。
【００４７】
これによれば、低雑音増幅器４０およびインピーダンス整合回路６２で構成された第１積層体では、同一材料の第１基板および第２基板が積層されるので、熱サイクルにおける線膨張係数の違いにより低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とが剥離したり、破損したりすることを抑制できる。
【００４８】
上記の第１積層体では、例えば、低雑音増幅器４０の入力端子が第１基板の下面に形成されており、第１インダクタの一方の端子がインピーダンス整合回路６２の上面に形成されており、低雑音増幅器４０の入力端子と第１インダクタの上記一方の端子とは、例えばバンプ電極を介して接続されている。また、第１インダクタの他方の端子がインピーダンス整合回路６２の下面に形成されており、第１インダクタの上記他方の端子と主面９１ａとは、例えばバンプ電極を介して接続されている。
【００４９】
なお、本実施の形態におけるバンプ電極は、高導電性金属で構成されたボール状の電極であり、例えば、Ｓｎ／Ａｇ／Ｃｕで構成されたはんだバンプ、および、Ａｕを主成分とするバンプなどが挙げられる。また、バンプ電極に代わり、例えば、はんだペーストにより形成された電極であってもよい。
【００５０】
なお、本明細書では、基板の互いに背向する主面のうち実装基板９１に近い主面を下面と記し、実装基板９１から遠い主面を上面と記す。
【００５１】
なお、本実施の形態では、インピーダンス整合回路６２（第１集積型受動素子）は、実装基板９１を断面視した場合、実装基板９１と低雑音増幅器４０との間に配置されている。
【００５２】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、電力増幅器３０は、主面９１ａに実装されている。また、インピーダンス整合回路５２は、チップ状の第３インダクタで構成され、電力増幅器３０と積層されずに主面９１ａに実装されていてもよい。電力増幅器３０の下面に形成された入出力端子と主面９１ａとは、例えばバンプ電極を介して接続されている。なお、電力増幅器３０の放熱性を向上させるべく、電力増幅器３０の下面に形成された放熱用電極が主面９１ａと接合され、電力増幅器３０の上面から主面９１ａにボンディングワイヤが形成されていてもよい。
【００５３】
電力増幅器３０が、例えばＧａＡｓからなるＨＢＴで構成されている場合、電力増幅器３０にシリコンからなるＩＰＤが積層配置されると、ＧａＡｓおよびＳｉという異なる材料のチップの積層体が形成される。このとき、互いに線膨張係数が異なるＳｉチップとＧａＡｓチップとの積層体では、電力増幅器３０が動作するときの発熱により積層体の温度が変化し、２つのチップの接合部分で応力が発生してクラックおよび実装不良などの問題が発生する。また、電力増幅器３０の熱がＳｉチップに伝導すると、Ｓｉチップに形成された回路素子の特性が変化することも想定される。
【００５４】
これに対して、本実施の形態に係る高周波モジュール１の上記構成によれば、インピーダンス整合回路５２は電力増幅器３０と積層関係にないので、インピーダンス整合回路５２でのクラック発生および実装不良を防止でき、また、電力増幅器３０の発熱によるインピーダンス整合回路５２の特性変化を抑制できる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、スイッチ１１は、主面９１ａに実装されており、主面９１ａを平面視した場合、電力増幅器３０と第１積層体との間に配置されていてもよい。
【００５６】
これによれば、送信回路を構成する電力増幅器３０と受信回路を構成する低雑音増幅器４０との間にスイッチ１１が配置されるので、高出力の送信信号が低雑音増幅器４０へ漏洩することを抑制でき、送信回路と受信回路との間のアイソレーションを向上できる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、インピーダンス整合回路６１は第２インダクタを含み、第２インダクタは、第３基板の内部または表面に集積実装された第２集積型受動素子（第２ＩＰＤ）である。ここで、図２に示すように、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されていてもよい。また、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とが積層された第２積層体は、主面９１ａに実装されていてもよい。
【００５８】
これにより、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とが実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されているので、実装基板９１の実装面を省面積化できるので、高周波モジュール１を小型化できる。また、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とがｚ軸方向に積層されているので、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とを接続する配線を短縮化できる。これにより、上記配線に発生する浮遊容量を低減できるので、通信バンドＢの受信経路の伝送損失を低減できる。
【００５９】
また、電力増幅器３０と第１積層体との間に第２積層体が配置されているため、第２積層体が電力増幅器３０からの送信信号の漏洩成分（電磁界）を遮断できるので、電力増幅器３０からの不要波による低雑音増幅器４０の特性変動を抑制できる。
【００６０】
また、スイッチ１１はＳｉ系のＣＭＯＳで構成され、第３基板はシリコンからなっていてもよい。
【００６１】
これによれば、第２積層体では、シリコンを基材とする回路素子が積層されるので、熱サイクルにおける線膨張係数の違いによりスイッチ１１とインピーダンス整合回路６１とが剥離したり、破損したりすることを抑制できる。
【００６２】
スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１との第２積層体では、第２インダクタの端子が第３基板の下面に形成されており、スイッチ１１の一の端子がスイッチ１１の上面に形成されており、第２インダクタの上記端子とスイッチ１１の上記一の端子とは、例えばバンプ電極を介して接続されている。また、スイッチ１１の他の端子がその下面に形成されており、スイッチ１１の上記他の端子と主面９１ａとは、例えばバンプ電極を介して接続されている。なお、バンプ電極に代わり、例えば、はんだペーストにより形成された電極であってもよい。
【００６３】
なお、第２積層体は、スイッチ１１とインピーダンス整合回路５１とが積層されたものであってもよい。これによれば、スイッチ１１とインピーダンス整合回路５１とを接続する配線に発生する浮遊容量を低減できるので、通信バンドＡの受信経路の伝送損失を低減できる。
【００６４】
なお、本実施の形態に係る高周波モジュール１では、さらに、スイッチ１２、デュプレクサ２１、および受信フィルタ２２Ｒが、実装基板９１の主面９１ｂに実装されている。また、主面９１ｂと外部基板とを接続するための外部接続導体１５０が主面９１ｂ上に形成されている。さらには、電力増幅器３０、第１積層体、第２積層体およびインピーダンス整合回路５２の少なくとも一部を覆う樹脂部材９２が、主面９１ａに配置されている。また、スイッチ１２、デュプレクサ２１、受信フィルタ２２Ｒ、および外部接続導体１５０の少なくとも一部を覆う樹脂部材９３が、主面９１ｂに配置されている。樹脂部材９２および９３の配置により、高周波モジュール１を構成する上記回路素子および部品の気密性、耐熱性、耐水耐湿性、および絶縁性などの信頼性が強化される。
【００６５】
外部接続導体１５０は、例えば、Ｃｕなどの金属を使用した柱状導体、または、樹脂部材９３に形成された貫通ビアホールに充填された導電性ペーストである。
【００６６】
樹脂部材９２および９３は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂であり、さらに、ＳｉＯ２などの無機フィラーを含有していてもよい。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。
【００６７】
また、電力増幅器３０、第２積層体、スイッチ１２、デュプレクサ２１、受信フィルタ２２Ｒ、および外部接続導体１５０は、主面９１ａおよび９１ｂのいずれに実装されていてもよく、さらには、実装基板９１に内蔵されていてもよい。
【００６８】
［３  変形例１に係る高周波モジュール１Ａの回路素子配置構成］
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１では、実装基板９１の両面（主面９１ａおよび９１ｂ）に、回路素子および部品が振り分けられた構成を例示したが、これらの回路素子および部品は、実装基板９１の片面に実装されていてもよい。
【００６９】
図３は、実施の形態の変形例１に係る高周波モジュール１Ａの断面概略図である。同図には、電力増幅器３０、第１積層体（低雑音増幅器４０およびインピーダンス整合回路６２）、第２積層体（スイッチ１１およびインピーダンス整合回路６１）ならびにインピーダンス整合回路５２が主面９１ａに実装されている構成が示されている。なお図示していないが、スイッチ１２、デュプレクサ２１、および受信フィルタ２２Ｒも主面９１ａに実装されている。つまり、本変形例に係る高周波モジュール１Ａは、高周波モジュール１Ａを構成する回路素子および部品が片面実装された構成を有する。
【００７０】
この構成であっても、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とが実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されているので、実装基板９１の実装面を省面積化でき、高周波モジュール１Ａを小型化できる。また、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とがｚ軸方向に積層されているので、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２とを接続する配線を短縮化できる。これにより、上記配線に発生する浮遊容量を低減できるので、低雑音増幅器４０とその前段の回路素子（スイッチ１２、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒ）とのインピーダンス整合を高精度に実行できる。よって、低雑音増幅器４０から出力される高周波受信信号の受信感度の劣化を抑制できる。さらに、高周波モジュール１Ａを構成する回路素子および部品が片面実装されているので、高周波モジュール１Ａを低背化できる。
【００７１】
［４  変形例２に係る高周波モジュール１Ｂの回路素子配置構成］
図４は、実施の形態の変形例２に係る高周波モジュール１Ｂの断面概略図である。同図に示された高周波モジュール１Ｂは、実施の形態に係る高周波モジュール１と比較して、第１積層体を構成する低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２Ａとの積層順が逆となっている点、および、電力増幅器３０およびインピーダンス整合回路６１Ａおよび６２Ａの上面が樹脂部材から露出している点が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｂについて、実施の形態に係る高周波モジュール１と同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００７２】
図４に示すように、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２Ａとは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されている。また、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２Ａとが積層された第１積層体は、主面９１ａに実装されている。
【００７３】
インピーダンス整合回路６２Ａは、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置され、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒの出力インピーダンスと低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとる。インピーダンス整合回路６２Ａは、低雑音増幅器４０に接続されたインダクタ（第１インダクタ）を含む。
【００７４】
インピーダンス整合回路６１Ａは、スイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとを結ぶ経路に配置され、アンテナ２およびスイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとのインピーダンス整合をとる。インピーダンス整合回路６１Ａは、スイッチ１１に接続されたインダクタ（第２インダクタ）を含む。
【００７５】
インピーダンス整合回路６２Ａは、第１インダクタが第２基板の内部または表面に集積実装された第１集積型受動素子（第１ＩＰＤ）である。
【００７６】
インピーダンス整合回路６１Ａは、第２インダクタが第３基板の内部または表面に集積実装された第２集積型受動素子（第２ＩＰＤ）である。
【００７７】
図４に示すように、低雑音増幅器４０とインピーダンス整合回路６２Ａとは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されている。低雑音増幅器４０は、実装基板９１を断面視した場合、実装基板９１とインピーダンス整合回路６２Ａとの間に配置されている。つまり、インピーダンス整合回路６２Ａは、低雑音増幅器４０の上方（ｚ軸正方向）に配置されている。
【００７８】
また、図４に示すように、スイッチ１１とインピーダンス整合回路６１Ａとは、実装基板９１の主面９１ａに垂直な方向（ｚ軸方向）に積層されている。スイッチ１１は、実装基板９１を断面視した場合、実装基板９１とインピーダンス整合回路６１Ａとの間に配置されている。つまり、インピーダンス整合回路６１Ａは、スイッチ１１の上方（ｚ軸正方向）に配置されている。
【００７９】
ここで、電力増幅器３０、インピーダンス整合回路６１Ａおよび６２Ａは、樹脂部材９２の天面（ｚ軸正方向側の面）から露出している。
【００８０】
上記の第１積層体では、低雑音増幅器４０の入力端子が第１基板の上面に形成されており、第１インダクタの端子がインピーダンス整合回路６２Ａの下面に形成されており、低雑音増幅器４０の入力端子と第１インダクタの上記端子とは、例えばバンプ電極を介して接続されている。また、低雑音増幅器４０の出力端子がその下面に形成されており、低雑音増幅器４０の出力端子と主面９１ａとは、例えばバンプ電極を介して接続されている。
【００８１】
上記の第２積層体では、第２インダクタの端子が第３基板の下面に形成されており、スイッチ１１の一の端子がその上面に形成されており、第２インダクタの端子とスイッチ１１の上記一の端子とは、例えばバンプ電極を介して接続されている。また、スイッチ１１の他の端子がその下面に形成されており、スイッチ１１の上記他の端子と主面９１ａとは、例えばバンプ電極を介して接続されている。
【００８２】
上記構成によれば、インピーダンス整合回路６１Ａおよび６２Ａの各上面にはバンプ電極が形成されていないので、当該各上面を高周波モジュール１Ｂの外表面に配置することで、当該外表面を研削することができ、高周波モジュール１Ｂを低背化できる。なお、インピーダンス整合回路６１Ａおよび６２Ａなどの集積型受動素子は、その主面を研削して薄くしても、低雑音増幅器４０およびスイッチ１１などの能動素子に比べて特性の変化が少ない。
【００８３】
［５  変形例３に係る高周波モジュール１Ｃの回路素子配置構成］
図５は、実施の形態の変形例３に係る高周波モジュール１Ｃの断面概略図である。同図に示された高周波モジュール１Ｃは、変形例２に係る高周波モジュール１Ｂと比較して、シールド電極層８０を有する点が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｃについて、変形例２に係る高周波モジュール１Ｂと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００８４】
高周波モジュール１Ｃは、さらに、樹脂部材９２および９３の天面および側面を覆うように形成され、実装基板９１内のグランド電極パターン９１Ｇと接続されたシールド電極層８０を備える。
【００８５】
シールド電極層８０は、例えば、Ａｇなどの金属をスパッタや蒸着などの真空成膜法により、または、導電性ペーストをスピンコート塗布して形成される。シールド電極層８０は、実装基板９１に形成されたグランド電極パターン９１Ｇと、実装基板９１の側面にて接続されている。
【００８６】
上記構成によれば、高周波モジュール１Ｃの外部から侵入する不要波を遮断できるので、モジュール特性の変動を抑制できる。また、シールド電極層８０と電力増幅器３０の上面とを接触させることで、電力増幅器３０からので発熱を、シールド電極層８０を介して高周波モジュール１Ｃの外部へ放出できるので放熱性を向上できる。
【００８７】
［６  変形例４に係る高周波モジュール１Ｄの回路素子配置構成］
図６は、実施の形態の変形例４に係る高周波モジュール１Ｄの断面概略図である。同図に示された高周波モジュール１Ｄは、変形例２に係る高周波モジュール１Ｂと比較して、第１積層体およびインピーダンス整合回路６２Ｃが主面９１ｂに実装され、デュプレクサ２１が主面９１ａに実装されている点が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｄについて、変形例２に係る高周波モジュール１Ｂと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００８８】
電力増幅器３０およびインピーダンス整合回路５２は、主面９１ａに実装され、第１積層体（低雑音増幅器４０およびインピーダンス整合回路６２Ａ）は、主面９１ｂに実装されている。
【００８９】
インピーダンス整合回路６２Ｃは、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置され、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒの出力インピーダンスと低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとる。つまり、本変形例では、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に、インピーダンス整合回路６２Ａおよび６２Ｃが配置されている。インピーダンス整合回路６２Ｃは、例えばチップ状のインダクタである。
【００９０】
なお、本変形例において、インピーダンス整合回路６２Ｃはなくてもよい。
【００９１】
また、本変形例では、図６の断面図には受信フィルタ２２Ｒが示されていないが、受信フィルタ２２Ｒは、主面９１ａおよび９１ｂのいずれに配置されていてもよい。
【００９２】
上記構成によれば、低雑音増幅器４０と電力増幅器３０とが、それぞれ実装基板９１の主面９１ａおよび９１ｂに振り分けて実装されている。また、インピーダンス整合回路６２Ａおよび６２Ｃとインピーダンス整合回路５２とが、それぞれ実装基板９１の主面９１ｂおよび９１ａに振り分けて実装されている。
【００９３】
これにより、低雑音増幅器４０、インピーダンス整合回路６２Ａおよび６２Ｃと、電力増幅器３０およびインピーダンス整合回路５２と、が実装基板９１を介して離間されるので、高周波モジュール１Ｄ内での送受信間のアイソレーションがさらに向上する。
【００９４】
さらに、第２積層体の上面を樹脂部材９３の表面と一緒に研削することで、主面９１ａ側および主面９１ｂ側の双方において、高周波モジュール１Ｄを低背化できる。
【００９５】
［７  変形例５に係る高周波モジュール１Ｅの回路素子配置構成］
図７は、実施の形態の変形例５に係る高周波モジュール１Ｅの断面概略図である。同図に示された高周波モジュール１Ｅは、変形例４に係る高周波モジュール１Ｄと比較して、各インピーダンス整合回路を構成するインダクタの磁束方向が規定されている点が異なる。以下、本変形例に係る高周波モジュール１Ｅについて、変形例４に係る高周波モジュール１Ｄと同じ構成については説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。
【００９６】
インピーダンス整合回路６１Ｄは、スイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとを結ぶ経路に配置され、アンテナ２およびスイッチ１１と受信フィルタ２２Ｒとのインピーダンス整合をとる。インピーダンス整合回路６１Ｄは、スイッチ１１に接続されたインダクタ（第２インダクタ）を含む。インピーダンス整合回路６１Ｄは、第２インダクタが第３基板の内部または表面に集積実装された第２集積型受動素子（第２ＩＰＤ）である。
【００９７】
インピーダンス整合回路６２Ｅは、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置され、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒの出力インピーダンスと低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとる。インピーダンス整合回路６２Ｅは、低雑音増幅器４０に接続されたインダクタ（第１インダクタ）を含む。インピーダンス整合回路６２Ｅは、第１インダクタが第２基板の内部または表面に集積実装された第１集積型受動素子（第１ＩＰＤ）である。
【００９８】
インピーダンス整合回路６２Ｄは、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に配置され、受信フィルタ２１Ｒおよび２２Ｒの出力インピーダンスと低雑音増幅器４０の入力インピーダンスとの整合をとる。つまり、本変形例では、スイッチ１２と低雑音増幅器４０とを結ぶ経路に、インピーダンス整合回路６２Ｅおよび６２Ｄが配置されている。インピーダンス整合回路６２Ｄは、例えばチップ状のインダクタである。なお、本変形例において、インピーダンス整合回路６２Ｄはなくてもよい。
【００９９】
インピーダンス整合回路５２Ｄは、電力増幅器３０と送信フィルタ２１Ｔとを結ぶ経路に配置され、電力増幅器３０の出力インピーダンスと送信フィルタ２１Ｔの入力インピーダンスとの整合をとる。本変形例では、インピーダンス整合回路５２Ｄは、電力増幅器３０に接続されたインダクタ（第３インダクタ）を含む。
【０１００】
ここで、インピーダンス整合回路６２Ｅの第１インダクタの磁束方向、および、インピーダンス整合回路６２Ｄのインダクタの磁束方向は、主面９１ｂに垂直な方向である。これに対して、インピーダンス整合回路５２Ｄの第３インダクタの磁束方向は、主面９１ａに平行な方向である。
【０１０１】
インピーダンス整合回路５２Ｄの第３インダクタは、らせん状に巻回されたコイル導体の巻回軸が主面９１ａに平行な方向となっている。また、インピーダンス整合回路６２Ｄのインダクタは、らせん状に巻回されたコイル導体の巻回軸が主面９１ｂに垂直な方向となっている。また、インピーダンス整合回路６２Ｅの第１インダクタは、スパイラル状の平面コイル導体を有し、その巻回軸が主面９１ｂに対して垂直な方向となっている。
【０１０２】
上記構成によれば、インピーダンス整合回路６２Ｅの第１インダクタの磁束方向およびインピーダンス整合回路６２Ｄのインダクタの磁束方向と、インピーダンス整合回路５２Ｄの第３インダクタの磁束方向とが直交するので、それらの間の磁界結合が抑制される。よって、送信回路と受信回路との不要な結合を抑制でき、送信回路からの不要波により受信信号の受信感度が劣化することを抑制できる。
【０１０３】
本変形例では、さらに、インピーダンス整合回路６１Ｄの第２インダクタの磁束方向は、主面９１ａに垂直な方向である。インピーダンス整合回路６１Ｄの第２インダクタは、スパイラル状の平面コイル導体を有し、その巻回軸が主面９１ａに対して垂直な方向となっている。
【０１０４】
これによれば、インピーダンス整合回路６１Ｄの第２インダクタの磁束方向と、インピーダンス整合回路５２Ｄの第３インダクタの磁束方向とが直交するので、それらの間の磁界結合が抑制される。よって、送信回路から受信回路への不要波の侵入をさらに抑制できるので、受信信号の受信感度が劣化することを抑制できる。
【０１０５】
なお、本変形例に係る各インピーダンス整合回路のインダクタの磁束方向の規定は、実施の形態に係る高周波モジュール１および変形例１〜４に係る高周波モジュールにも適用できる。すなわち、送信回路を構成するインピーダンス整合回路５２の第３インダクタの磁束方向が主面９１ａおよび９２ｂに平行な方向であり、受信回路を構成するインピーダンス整合回路６２、６２Ａ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅの第１インダクタおよびインピーダンス整合回路６１、６１Ａ、６１Ｄの第２インダクタの磁束方向が主面９１ａおよび９２ｂに垂直な方向であってもよい。
【０１０６】
（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、実施の形態およびその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、上記実施の形態およびその変形例に限定されるものではない。上記実施の形態およびその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、上記実施の形態およびその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。
【０１０７】
例えば、上記実施の形態およびその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。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
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。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ    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
１１、１２    スイッチ
２１    デュプレクサ
２１Ｒ、２２Ｒ    受信フィルタ
２１Ｔ    送信フィルタ
３０    電力増幅器
４０    低雑音増幅器
５１、５２、５２Ｄ、６１、６１Ａ、６１Ｄ、６２、６２Ａ、６２Ｃ、６２Ｄ、６２Ｅ    インピーダンス整合回路
８０    シールド電極層
９１    実装基板
９１ａ、９１ｂ    主面
９１Ｇ    グランド電極パターン
９２、９３    樹脂部材
１１０    入出力端子
１２０    送信端子
１３０    受信端子
１５０    外部接続導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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