(57)【要約】【課題】小型化を実現する無線通信装置、及び無線通信装置に搭載されるアンテナスイッチを提供すること。【解決手段】本発明に係るアンテナスイッチ１００は、共通端子４１に対して送信信号端子４２と受信信号端子４５のいずれかを選択的に接続するものであって、共通端子４１、送信信号端子４２、受信信号端子４５を含む複数の外部端子４０と、複数の端子が形成された半導体チップ２０と、半導体チップ２０に形成された複数の端子と外部端子４０とを接続するボンディングワイヤ１０とを備え、ボンディングワイヤのうちの隣接する２本を、方向性結合器１１，１２として利用するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続される共通端子に対して、送信信号端子と受信信号端子のいずれかを選択的に接続するアンテナスイッチであって、
前記共通端子、前記送信信号端子、前記受信信号端子を含む複数の外部端子と、
複数の端子が形成された半導体チップと、
前記半導体チップに形成された前記複数の端子と前記外部端子とを接続するボンディングワイヤと
を備え、
前記ボンディングワイヤのうちの隣接する２本を方向性結合器として利用するアンテナスイッチ。
【請求項２】
前記方向性結合器を構成するボンディングワイヤは、
送信信号が入力される前記送信信号端子と、前記半導体チップに形成された端子を結ぶボンディングワイヤ、及び
前記送信信号端子と隣接する位置に配置される送信信号モニタ端子と、前記半導体チップに形成された端子を結ぶボンディングワイヤにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナスイッチ。
【請求項３】
前記方向性結合器を構成する前記ボンディングワイヤのワイヤ距離が長くなるように、当該ボンディングワイヤに接続される前記半導体チップの端子に対して、前記送信信号端子と前記送信信号モニタ端子を離間した位置に配置することを特徴とする請求項２に記載のアンテナスイッチ。
【請求項４】
前記方向性結合器として利用する２本の前記ボンディングワイヤは、互いに実質的に平行に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナスイッチ。
【請求項５】
前記半導体チップ、前記ボンディングワイヤ、前記外部端子は、封止樹脂により封止されたパッケージング構造となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンテナスイッチ。
【請求項６】
前記半導体チップは、少なくとも抵抗を有する方向性結合器終端回路を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアンテナスイッチ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナスイッチを具備する無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナスイッチ、及び無線通信装置に関する。より詳細には、方向性結合器素子を必要とするアンテナスイッチ、及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯電話等の無線通信機器は、依然として付加価値を追加する多機能化の方向に進んでいる。このため、無線通信装置は、更なる小型化及び低価格化が求められている。
【０００３】
これに対し、高周波無線通信装置に搭載される方向性結合器素子は、小型化、低価格化を妨げる素子となっていた。これは、方向性結合器素子が、高周波無線通信装置の基板に内蔵され、大型で個別の高周波線路を必要とするためである。
【０００４】
図３に、特許文献１に記載された無線通信装置に搭載される高周波モジュール２００のブロック図を示す。高周波モジュール２００は、通過帯域の異なる複数の送受信系を各送受信系に分ける分波回路ＤＩＰ１０、及び各送受信系に送信系と受信系を切り替えるダイオードスイッチ回路ＳＷ１０、ＳＷ２０を有するマルチバンド用高周波スイッチＳＷを有する。また、増幅器ＡＭＰ１０、ＡＭＰ２０の出力をモニタするために、ダイオードスイッチ回路ＳＷ１０、ＳＷ２０のＴｘ端子側に各々の通過周波数に対応した方向性結合器素子（カップラ）ＣＯＰ１０、ＣＯＰ２０を有する。
【０００５】
受信時には、アンテナＡＮＴからの受信信号が分波回路ＤＩＰ１０、スイッチＳＷ１０を経由して受信端子ＲＸ１に送られる。一方、送信時には、増幅回路ＡＭＰ１０で増幅された送信信号がＴｘ端子、方向性結合器素子ＣＯＰ１０、スイッチＳＷ１０、分波回路ＤＩＰ１０を経由してアンテナＡＮＴに送られる。その際、方向性結合器素子ＣＯＰ１０は、送信信号を帰還し、出力制御回路ＡＰＣによって送信出力を制御する役割を担う。
【０００６】
特許文献１においては、具体的な例が開示されていないが、通常、高周波モジュールは、低温焼成セラミック基板等の多層基板に方向性結合器素子等を内蔵し、その基板上にアンテナスイッチの機能を有する半導体チップを搭載することで小型化を図っている。
【０００７】
特許文献２には、方向性結合器素子を基板に内蔵した例が開示されている。図４に、特許文献２に記載の高周波モジュール３００の回路構成例を示すブロック図を、図５に、誘電体基板２０９に内蔵された高周波モジュール３００の透視斜視図を示す。
【０００８】
図４、図５において、電力増幅素子２０２の入力側には送信信号端子２０４が設けられ、電力増幅素子２０２の出力側には整合回路２０３を介し出力端子２０１が設けられている。この高周波モジュール３００においては、送信信号端子２０４から入力された送信信号は、電力増幅素子２０２により信号増幅され、整合回路２０３を介して、出力端子２０１へ供給される。送信信号モニタ端子２０５は、電力増幅素子２０２からの送信出力レベルの制御や過大出力を保護するために、モニタ回路（不図示）へ信号を取り出すためのものである。
【０００９】
特許文献２の構成によれば、整合回路２０３のインダクタンスＬ２０１用パターンが、方向性結合器の一次線路２１１を兼ねている。その結果、整合回路２０３は、電力増幅素子２０２の出力インピーダンスを５０Ωに変換することとともに、出力信号をモニタするための方向性結合回路２０６の役割を持つ。従って、送信信号モニタ端子２０５は、整合回路２０３のインダクタンスＬ２０１用パターンを一次線路２１１とする方向性結合回路２０６の二次線路２１４（Ｌ２０２）に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１４１８２７  段落３６、第３図
【特許文献２】特開２００６−２１１１９９  第１図、第２図
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１においては、プリント基板上に個々の部品を搭載する方法に比して、小型化を実現することができる。しかしながら、多層基板内に方向性結合回路を形成するため、多層基板のサイズにより小型化が阻害されてしまうという問題があった。
【００１２】
特許文献２においては、整合回路２０３が、出力信号をモニタするための方向性結合回路２０６の役割を持つことによって、従来のように、別の領域に方向性結合回路を構成する必要がなくなる。その結果、回路の小型化を図ることができる。しかしながら、依然として方向性結合器２０６の二次線路は、誘電体層の上に配線導体層をストリップラインとして形成する必要がある。近年の更なる小型化を達成するためには、この線路長自体の小型化が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るアンテナスイッチは、アンテナに接続される共通端子に対して、送信信号端子と受信信号端子のいずれかを選択的に接続するアンテナスイッチであって、前記共通端子、前記送信信号端子、前記受信信号端子を含む複数の外部端子と、複数の端子が形成された半導体チップと、前記半導体チップに形成された前記複数の端子と前記外部端子とを接続するボンディングワイヤとを備え、前記ボンディングワイヤのうちの隣接する２本を方向性結合器として利用するものである。
【００１４】
特許文献２の構成のように誘電体層と導体層を用いるモジュール構成では、一次線路と二次線路との間隔に限界があった。一方、本発明によれば、アンテナスイッチ内のボンディングワイヤを方向性結合器の線路として用いているので、方向性結合器の一次線路と二次線路の間隔を小さくすることができる。すなわち、アンテナスイッチ内に方向性結合器を取り込むことにより、無線通信装置の小型化を実現する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、小型化を実現可能な無線通信装置、及びアンテナスイッチを提供することができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係るアンテナスイッチの回路構成例を示すブロック図。
【図２】（ａ）実施形態に係るアンテナスイッチの組み立て構成例を示す平面図。（ｂ）実施形態に係るアンテナスイッチの組み立て構成例を示す透視側面図。
【図３】特許文献１に記載の高周波モジュールの回路構成例を示すブロック図。
【図４】特許文献２に記載の高周波モジュールの回路構成例を示すブロック図。
【図５】特許文献２に記載の高周波モジュールの回路構成例を示す透過斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。図１に、本実施形態に係る無線通信装置に搭載されるアンテナスイッチの回路構成例を示すブロック図を示す。また、図２（ａ）に、本実施形態に係るアンテナスイッチの組み立て構成例を示す模式的平面図を、図２（ｂ）に、本実施形態に係るアンテナスイッチの組み立て構成例を示す透視側面図を示す。
【００１８】
アンテナスイッチ１００は、図１及び図２に示すように、封止樹脂１、リードフレーム２、ボンディングワイヤ１０、半導体チップ２０、方向性結合器終端回路３０、外部電極である外部端子４０等を備えている。
【００１９】
アンテナスイッチ１００は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、封止樹脂１により封止されたパッケージ構造となっている。半導体チップ２０は、平面視上の半導体チップ２０の形状よりも一回り大きいリードフレーム２の上に搭載されている（図２（ａ）参照）。リードフレーム２は、複数配置された外部端子４０の一部と連結されている。外部端子４０の一主面と半導体チップ２０に形成された端子は、ボンディングワイヤ１０により接続されている。外部端子４０のうち、ボンディングワイヤ１０と接続される主面とは反対側の主面は、封止樹脂１から露出するように形成されている。
【００２０】
ボンディングワイヤ１０は、少なくとも、ボンディングワイヤ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、互いに隣接する方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１と方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２を備える。方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２が、方向性結合器素子として機能する。
【００２１】
半導体チップ２０は、第１端子２１，第２端子２２、第３端子２３、方向性結合器終端回路３０を備える。方向性結合器終端回路３０は、５０Ω抵抗３１、コンデンサ３２、第１ノード３３、第２ノード３４を備える。外部端子４０は、アンテナスイッチ１００のパッケージ構造の外周部において、複数形成されている。外部端子４０は、少なくとも、共通端子４１、送信信号端子４２、送信信号モニタ端子４３、ＧＮＤ用端子４４、受信信号端子４５を備える。
【００２２】
アンテナスイッチ１００は、アンテナ（不図示）に接続される共通端子４１に対して、送信信号端子４２と受信信号端子４５のいずれかを選択的に接続するものであり、マイクロ波等の高周波用途に適用される。共通端子４１は、ボンディングワイヤ１０ｃを介して半導体チップ２０の第１端子２１に接続される（図１参照）。送信信号端子４２は、方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１を介して半導体チップ２０の第２端子２２に接続される。受信信号端子４５は、ボンディングワイヤ１０ｂを介して半導体チップ２０の第３端子２３に接続される（図１参照）。
【００２３】
送信信号モニタ端子４３は、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２を介して方向性結合器終端回路３０に接続される。送信信号モニタ端子４３は、送信入力端子４２からの送信出力レベルの制御や過大出力を保護するために、モニタ回路（不図示）へ信号を取り出すためのものである。ＧＮＤ用端子４４は、アンテナスイッチ１００の外部に接地されるとともに、ボンディングワイヤ１０ａを介して方向性結合器終端回路３０に接続される。
【００２４】
半導体チップ２０において、第１端子２１と第２端子２２を接続することにより、共通端子４１と送信信号端子４２が方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１を介して接続される。同様に、半導体チップ２０において、第１端子２１と第３端子２３を接続することにより、共通端子４１と受信信号端子４５がボンディングワイヤ１０ｂを介して接続される。換言すると、第１端子２１が第２端子２２と接続されるか、第３端子２３と接続されるかにより、送信信号端子４２に接続するか、受信信号端子４５に接続するかの切り替えが行われる。
【００２５】
５０Ω抵抗３１は、第１ノード３３、第２ノード３４の間に配置されている。同様に、コンデンサ３２も、第１ノード３３、第２ノード３４の間に配置されている。言い換えると、方向性結合器終端回路３０内において、５０Ω抵抗３１とコンデンサ３２が並列に接続されている。第１ノード３３は、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２を介して送信信号モニタ端子４３に接続されている。一方、第２ノード３４は、ボンディングワイヤ１０ａを介してＧＮＤ用端子４４に接続されている。
【００２６】
方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１は、図２（ａ）中のＸ方向、Ｙ方向とは異なる方向に延在するように配置されている。同様に、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２も、図２（ａ）中のＸ方向、Ｙ方向とは異なる方向に延在するように配置されている。そして、これらの２つのボンディングワイヤは、実質的に平行になるように配置している。このように配置することにより、方向性結合器の線路長を長くするとともに、方向性結合器としての機能を発揮させることが可能となる。
【００２７】
方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１の一端が接続される送信信号端子４２、及び方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２の一端が接続される送信信号モニタ端子４３は、図２（ａ）図２（ｂ）に示すように、互いに隣接する位置に設けられる。これにより、方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１と、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２を近接した位置に配置することを可能とする。なお、図２（ａ）の例においては、送信信号端子４２と送信信号モニタ端子４３をアンテナスイッチ１００の外周の同一辺に設けた例について説明したが、隣接していればよく、隣接する辺に配置したものであってもよい。
【００２８】
送信信号端子４２より入力された送信信号は、図１に示すように、方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１を介して、半導体チップ２０内の第２端子２２に接続される。この時、方向性結合器一次側ボンディングワイヤ１１と方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２との電磁界結合により、送信信号の一部は、方向性結合器二次側ボンディングワイヤ１２を介して送信信号モニタ端子４３に十分なモニタ用信号として現れる。
【００２９】
また、半導体チップ２０上で構成される方向性結合器終端回路３０の５０Ω抵抗３１により、この電磁界結合に方向性が生じる。また、方向性結合器終端回路３０のコンデンサ３２による波長短縮効果により、方向性が必要な周波数の調整が可能となる。
【００３０】
上記特許文献２に記載された高周波モジュール３００においては、誘電体層の上に配線導体層をストリップラインとして形成する構成を採用していた。この場合の方向性結合器では、その誘電体層の厚さ限界、又はストリップラインの最小間隔の限界により、方向性結合器を構成するために必要な素子の大きさに制限が生じてしまう。その結果、小型化に限界があった。
【００３１】
一方、本実施形態では、アンテナスイッチ１００内部のボンディングワイヤのうちの２本を方向性結合器の線路として用いているので、方向性結合器の一次線路と二次線路の間隔を小さくすることができる。さらに、小型化した線路で、十分な結合度を得ることができる。すなわち、アンテナスイッチ内に方向性結合器を取り込むことにより、無線通信装置の小型化を実現する。
【００３２】
また、方向性結合器に用いるボンディングワイヤは、図２（ａ）中のＸ方向、Ｙ方向とは異なるように、斜めに配設することにより、線路長を長く設定することが可能となる。また、送信信号端子と送信信号モニタ端子を隣接位置に配置して、ボンディングワイヤを形成するという構成を採用しているため、従来のように、誘電体層の上に配線導体層をストリップラインとして形成する方法に比して、２本の方向性結合器を格段に近接させることができる。言い換えると、アンテナスイッチ１００の内部において、微細な方向性結合器を形成することが可能となる。しかも、特別の製造プロセスの増加をせずに、製造することが可能であるというメリットも有する。
【００３３】
本発明によれば、上記構成とすることにより、アンテナスイッチ１００内部に方向性結合器を形成することができるので、従来の構造よりも小型、低価格化を実現可能な無線通信装置を提供することができる。しかも、方向性結合器を構成するために誘電体層上の導体を必要としないというメリットを有する。
【００３４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に含まれることは言うまでもない。例えば、アンテナスイッチ１００に搭載されている半導体チップ２０に、増幅回路等の他の機能を有する回路を設けてもよい。また、封止樹脂１により封止されたパッケージ構造を有するアンテナスイッチの例を挙げたが、必ずしも封止樹脂よりなるパッケージ構造でなくてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１      封止樹脂
２      リードフレーム
１０    ボンディングワイヤ
１１    方向性結合器一次側ボンディングワイヤ
１２    方向性結合器二次側ボンディングワイヤ
２０    半導体チップ
２１    第１端子
２２    第２端子
２３    第３端子
３０    方向性結合器終端回路
３１    ５０Ω抵抗
３２    コンデンサ
３３    第１ノード
３４    第２ノード
４０    外部端子
４１    共通端子
４２    送信信号端子
４３    送信信号モニタ端子
４４    ＧＮＤ用端子
４５    受信信号端子
１００  アンテナスイッチ
【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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