Hochfrequenzmodul und Funkvorrichtung

专利摘要:
Ein Hochfrequenzmodul weist auf: einen Diplexer, der mit einem Antennenanschluss verbunden ist, zum Verzweigen einer Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen, deren Durchlassbänder verschieden voneinander sind; Schalterschaltungen zum Schalten der Übertragungs-/Empfangssysteme in Übertragungssysteme und Empfangssysteme; Leistungsverstärker zum Verstärken von Übertragungssignalen in den Durchlassbändern der Übertragungssysteme und Anpassschaltungen zum Anpassen der Impedanz der Leistungsverstärker aneinander. Die Leistungsverstärker und die Schalterschaltungen sind jeweils durch integrierte Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente gebildet, und diese integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente sind an der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats angebracht. Das Hochfrequenzmodul ist sowohl hinsichtlich der Größe als auch der Verluste verringert und hinsichtlich einer Isolierung in seiner Gesamtheit verbessert.
公开号:DE102004016399A1
申请号:DE102004016399
申请日:2004-03-26
公开日:2004-11-11
发明作者:Yasuhiko Kokubu Fukuoka；Kenta Kokubu Fukuyama；Masafumi Kokubu Horiuchi；Satoru Kokubu Iwasaki；Katsuro Kokubu Nakamata；Hiroshi Kokubu Ninomiya
申请人:Kyocera Corp；
IPC主号:H04B1-40

专利说明:
[0001] DieseAnmeldung basiert auf Anmeldungen mit den Nummern 2003-87257, 2003-87255und 2003-87256, die beim Japanischen Patentamt eingereicht wurden,und auf einer Anmeldung mit der Nummer 2004-019478, die beim JapanischenPatentamt eingereicht wurde, deren Inhalte durch Bezugnahme hierintegriert sind.
[0002] Dievorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenzmodul und eine Funkvorrichtung.Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Hochfrequenzmodul,das fürein mobiles Mehrband-Funk-Endgerät geeignetist und an dem Leistungsverstärker,Schalterschaltungen, ein Diplexer, Richtungskoppler, ein Autoleistungs-Controllerund Ähnlichesmontiert bzw. angebracht sind, und betrifft auch eine Funkvorrichtungmit einem solchen angebrachten Hochfrequenzmodul.
[0003] Vorkurzem ist ein Funktelefon des Mehrbandtyps vorgeschlagen worden,in dem zwei oder mehrere Übertragungs-/Empfangssystemein einem einzigen Funktelefon montiert sind.
[0004] Einsolches Funktelefon des Mehrbandtyps wird als ein höchst komfortablesGerät angesehen, daeine Übertragung/einEmpfang bzw. ein Senden/ein Empfang durch Auswählen des Übertragungs-/Empfangssystemsdurchgeführtwerden kann, das fürdie regionalen Eigenschaften, einen beabsichtigten Zweck oder Ähnlichesgeeignet ist. Weit verbreitet sind nun z.B. Dualband-Funktelefone, an denenzwei Systeme, nämlichGSM (Global System for Mobile Communications)/DCS (Digital Cellular System),angebracht sind.
[0005] 16 zeigt ein Blockdiagrammeiner Hochfrequenz-Schaltungseinheiteines Dualband-Funktelefons mit den GSM/DCS-Systemen.
[0006] DieHochfrequenz-Schaltungseinheit weist ein HochfrequenzschaltungsmodulASM1 auf, das angeordnet ist, um die zwei Übertragungs-/Empfangssysteme,die hinsichtlich eines Durchlassbands verschieden voneinander sind,zu verzweigen und um das ÜbertragungssystemCX und das Empfangssystem RX in jedem Übertragungs-/Empfangssystem DCS,GSM zu schalten. Das Hochfrequenz-Schaltmodul ASM1 weist Tiefpassfilter,Schalterschaltungen und einen Diplexer auf und ist des Weiterenmit dem ÜbertragungssystemDCS TX und dem Empfangssystem DCS RX des Übertragungs-/EmpfangssystemsDCS und ist mit dem Übertragungssystem GSMTX und dem Empfangssystem GSM RX des Übertragungs-/Empfangssystems GSM vorgesehen.
[0007] Die ÜbertragungssystemeDCS TX, GSM TX weisen jeweils Richtungskoppler COP100, 200 und Leistungsverstärker AMP100,200 auf. Jeder der Leistungsverstärker AMP100, 200 wird durchein Hochfrequenz-LeistungsverstärkerelementMMIC und eine Anpassungsschaltung gebildet.
[0008] Während der Übertragungszeitwird ein von dem LeistungsverstärkerAMP100 oder AMP200 verstärktes Übertragungssignal alsHochfrequenzsignal von einer Antenne ANT durch den Richtungskoppler COP100oder COP200 und das Hochfrequenz-SchaltmodulASM1 übertragenbzw. gesendet.
[0009] Andererseitsweisen die Empfangssysteme DCS RX, GSM RX jeweils BandpassfilterBPF300, BPF400 und rauscharme Verstärker AMP300, AMP400 auf. Während derEmpfangszeit wird ein bei der Antenne ANT empfangenes Hochfrequenzsignal durchdas Hochfrequenz-Schaltmodul ASM1 entnommen und anschließend vondem RX-seitigen rauscharmenVerstärkerAMP300 oder AMP400 verstärkt,nachdem ein unnötigesSignal in der Nähedes Empfangsbands durch das Bandpassfilter BPF300 oder BPF400 entferntwurde.
[0010] Ineinem Funktelefon des Dualbandtyps ist es erforderlich, Schaltungenzu montieren bzw. anzubringen, die für beide Übertragungs-/Empfangssystemenotwendig sind. Wenn die Schaltungen unter Verwendung von individuellenzweckgebundenen Komponenten gebildet werden, erhöht dies auf unvorteilhafteWeise die Größe und dieKosten des Geräts.
[0011] Esist deshalb erforderlich, einen Ansatz für kleinere und ökonomischereGeräteauf eine vorteilhafte Weise zu entwickeln, indem Schaltungskomponentenso weit wie möglichstandardisiert werden.
[0012] Esist des Weiteren erforderlich, die leistungsgestützte Effizienz der Leistungsverstärker zu verbessern,die den größeren Teilder Leistung eines Funktelefons verbrauchen.
[0013] Ineinem Funktelefon des Mehrbandtyps werden jedoch die Komponentenelementedes Hochfrequenz-Schaltmoduls, der Leis tungsverstärker, der Anpassungsschaltungenund der Richtungskoppler auf einer gedruckten Leiterplatte angebracht,so dass eine weitere Miniaturisierung nicht erwartet werden kann.
[0014] Andererseitsist eine an einem herkömmlichenHochfrequenzmodul anzubringende Hochfrequenz-Verstärkungsschaltungim Allgemeinen ein mehrstufiger Verstärker, in dem eine Vielzahlvon Hochfrequenz-Verstärkungselementenseriell verbunden sind. Eine Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungist mit jedem Hochfrequenz-Verstärkungselementverbunden, an das eine Gleichstrom-Spannung geliefert wird. Eine Vorkehrungwird so getroffen, dass diese Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungals Stichleitung mit einer 1/4-Wellenlänge hinsichtlich eines Hochfrequenzsignalsdient. Dies hindert das Hochfrequenzsignal daran, in die Gleichstrom-Spannungsquelleeinzudringen.
[0015] DesWeiteren werden die elektrischen Eigenschaften der mehrstufigenHochfrequenz-Verstärkungselementeso eingestellt, dass die Ausgangsleistung, die harmonische Komponenteund Ähnlichesdie Standards mittels einer Ausgangs-Anpassungsschaltung erfüllen, diemit der letzten Stufe verbunden ist.
[0016] Wiees so oft der Fall ist bei einer mehrstufigen Verstärkungsschaltung,in der eine Vielzahl von Hochfrequenz-Verstärkungselementen seriell verbundensind, gibt es in einem herkömmlichenHochfrequenzmodul ein Problem mit dem Verhältnis zwischen der Ausgangsleistungund der Ausgangssteuerspannung. Das bedeutet, die Wellenform wirdbei dem Punkt gestört,bei dem der Betrieb eines Hochfrequenz-Verstärkungselements auf die nächste Stufegeschaltet wird. Dementsprechend ändert sich das Verhältnis zwischender Ausgangsleistung und der Ausgangssteu erspannung nicht auf unvorteilhafte weiselinear bzw. auf unvorteilhafte Weise nicht linear, wie in 15 gezeigt.
[0017] Deshalbbenötigtman viel Zeit, wenn ein solches herkömmliches Hochfrequenzmodulan einem Funktelefon bei seinem Anschluss bzw. Endgerät angebrachtist und die Ausgangsleistung gesteuert werden soll, um die gewünschte Leistungzu erhalten. Schlimmstenfalls besteht die Möglichkeit, dass zwei oder mehrereAusgangssteuerspannungswerte existieren, um die gewünschte Leistungzu erzielen, so dass die Ausgangsleistung nicht gesteuert werden kann.
[0018] Umdas oben erwähnteProblem zu verbessern, ist es erforderlich, die Konstruktion bzw.Auslegung der Verstärkungund Ähnlichesder Hochfrequenz-Verstärkungselementebei jeder Stufe jedes Leistungsverstärkers zu ändern. Somit sind viel Zeit undKosten erforderlich, um die Wirkungen der Eigenschaftsverbesserungzu erzielen.
[0019] Esist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzmodulvorzusehen, dass sowohl hinsichtlich der Größe als auch eines Verlustesverringert ist und hinsichtlich einer Isolierung in seiner Gesamtheiterhöhtist, indem die Schaltungselemente, die die Schaltungen von einemDiplexer zum Verzweigen einer Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen,die hinsichtlich ihres Durchlassbands verschieden sind, bis hinzu Leistungsverstärkernbilden, in individuelle Übertragungs-/Empfangssystemeintegriert werden.
[0020] Esist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, ein Hochfrequenzmodulvorzusehen, bei dem sich, ohne jegliche Änderung der Konstruktion derHochfrequenz-Leistungsverstärker,die Ausgangsleistung linear bezüglichder Ausgangssteuerspannung ändert.
[0021] Esist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, eine kleinehochleistungsfähigeFunkkommunikationsvorrichtung vorzusehen, an der das oben erwähnte Hochfrequenzmodulangebracht ist.
[0022] EinHochfrequenzmodul gemäß der vorliegendenErfindung weist auf: einen Diplexer, der an der Oberfläche oderinnerhalb eines mehrschichtigen Substrats angebracht ist, das eineVielzahl geschichteter dielektrischer Schichten aufweist, und miteinem Antennenanschluss verbunden ist, um eine Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen,die hinsichtlich ihres Durchlassbands voneinander verschieden sind,zu verzweigen; Schalterschaltungen zum Schalten der Übertragungs-/Empfangssystemein Übertragungssystemeund Empfangssysteme; Leistungsverstärker zum Verstärken von Übertragungssignalenin den Durchlassbändernder Übertragungssysteme;und Anpassungsschaltungen zum Anpassen der Impedanzen der Leistungsverstärker aneinander,wobei die Leistungsverstärkerund die Schalterschaltungen jeweils integrierte Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementebilden, und wobei diese integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementean der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht sind.
[0023] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung könnendie Schaltungselemente, die die Schaltungen von dem Diplexer zu denLeistungsverstärkernbilden, in einer einheitlichen Struktur miniaturisiert werden, unddie Bestandteile bzw. Komponentenelemente können gleichzeitig entworfenwerden. Es ist deshalb möglich,eine optimale charakteristische Anpassung in Form eines Moduls zuschaffen. Es ist deshalb nicht erforderlich, charakteristische Einstellungsschaltungenzwischen den Komponentenelementen anzuordnen. Dies reduziert nichtnur den Verlust, sondern reduziert auch die Kosten, da der Vorgangdes Konstruierens tragbarer Funkendgeräte verkürzt werden kann.
[0024] DesWeiteren werden die Schalterschaltungen und die Leistungsverstärker jeweilsvon integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementen gebildetund an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht. Dies erzeugt die folgenden Wirkungen.
[0025] ImStand der Technik werden eine Vielzahl von Dioden, Induktorelementenund Kondensatorelementen, die Schalterschaltungen bilden, an der Oberseiteeines mehrschichtigen Substrats angebracht oder dort integriert.Andererseits werden gemäß der vorliegendenErfindung die Schalterschaltungen und die Leistungsverstärker jeweilsvon den integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementengebildet und auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrats angebracht.Dies verringert auf vorteilhafte Weise die Größe der Schalterschaltungen.
[0026] DesWeiteren könnenandere Schaltungselemente als die Schalterschaltungen unter derOberflächedes mehrschichtigen Substrats integriert sein, an dem die integriertenHochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselemente angebracht sind, diedie Schalterschaltungen bilden. Dies miniaturisiert ebenfalls auf vorteilhafteWeise das Modul in seiner Gesamtheit.
[0027] DesWeiteren wird die Anzahl von Komponentenelementen reduziert, diedie Schalterschaltungen bilden, womit zu einer Reduzierung des Produktionsvorgangsbeigetragen wird. Die Miniaturisierung und die Reduzierung des Produktionsvorgangssetzen die Produktionskosten herab.
[0028] DesWeiteren benötigenSchalterschaltungen gemäß dem Standder Technik einen Vorspannungsstrom in der Größenordnung von 10 mA, um dieDioden ein- bzw. auszuschalten. Andererseits benötigen gemäß der vorliegenden Erfindungdie Schalterschaltungen unter Verwendung eines integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementslediglich einen Strom in der Größenordnung von0,5 mA zum Ein- bzw. Ausschalten. Dies erniedrigt auf vorteilhafteWeise den Energieverbrauch.
[0029] DesWeiteren wird die Funktion eines Verzweigens einer Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen,die hinsichtlich eines Durchlassbands verschieden voneinander sind,nicht den Schalterschaltungen überlassen,die von den integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementengebildet sind, sondern wird dem Diplexer überlassen, der zwischen demAntennenanschluss und den Schalterschaltungen angeordnet ist. Dementsprechenderreicht eine Hochspannungs-Einschaltspitze, die in den Antennenanschlusseindringt, nicht direkt die Schalterschaltungen, die von den integriertenHochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementengebildet werden. Eine Vorkehrung kann getroffen werden, so dasseine Hochspannungsspitze indirekt die Schalterschaltungen nach einerSchwächungbzw. Dämpfungdurch die Schwächungsfunktiondes Diplexers oder von Filtern erreicht, die vor und nach dem Diplexerangeordnet sind. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Schalterschaltungen undfolglich die Zuverlässigkeitdes Hochfrequenzmoduls.
[0030] DasHochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung weist des Weiterenauf: Richtungskoppler, die zwischen den Schalterschaltungen undden Leistungsverstärkernangeordnet sind, zum Entnehmen von Überwachungssignalen aus Übertragungssignalender Übertragungssysteme;und eine automatische Leistungssteuerschaltung zum Umwandeln der Überwachungssignale,die von Richtungskopplern entnommen werden, in Steuersignale, undzum Liefern der so umgewandelten Steuersignale an die Leistungsverstärker.
[0031] Indiesem Fall, wenn die automatische Leistungssteuerschaltung ebenfallsals integriertes Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselement an der Oberfläche desmehrschichtigen Substrats angebracht ist, trägt dies ferner zur Miniaturisierungbei.
[0032] DasHochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung könnte eine Stromerfassungsschaltung zumErfassen der Größe bzw.Menge elektrischer Ströme,die in den Leistungsverstärkernfließen,und eine automatische Leistungssteuerschaltung zum Steuern der Leistungender Leistungsverstärkerbasierend auf den durch die Stromerfassungsschaltung erfassten Strommengenaufweisen.
[0033] Wenndie Stromerfassungsschaltung zum Erfassen der Mengen elektrischerStröme,die in den Leistungsverstärkernfließen,mit der automatischen Leistungssteuerschaltung verbunden ist, eliminiert diesdie Notwendigkeit der Richtungskoppler zum Überwachen der Ausgangsleistungender Leistungsverstärker.Dies verringert nicht nur die Anzahl der Komponentenelemente, sondernträgt auchzur Miniaturisierung bei.
[0034] Wenndie automatische Leistungssteuerschaltung als integriertes Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementan der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht ist, trägt dies ferner zur Miniaturisierungder Schaltung bei.
[0035] Vorzugsweiseist ein Tiefpassfilter zum Schwächeneiner harmonischen Komponente eines Übertragungssignals bei zumindesteiner Stelle in den Signalleitungen bzw. Signaldurchgängen von demAntennenanschluss zu den Leistungsverstärkern angeordnet.
[0036] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung kann eine harmonische Komponente eines Übertragungssignalsin dem Durchlassband jedes Übertragungssystemsgeschwächtwerden. Wenn insbesondere Tiefpassfilter getrennt bei einer Vielzahlvon Stellen angeordnet sind, werden die Tiefpassfilter und der Diplexer,die Schalterschaltungen, die Richtungskoppler und die Anpassungsschaltungen,alle oder einer davon, in ein Verhältnis einer konjugierten Anpassungin dem zu schwächendenFrequenzband gebracht. Es ist deshalb möglich, eine Anpassung durchzuführen, um eineVerschlechterung der Schwächungseigenschaftenzu verhindern.
[0037] Vorzugsweiseist zumindest ein Tiefpassfilter in den Signaldurchgängen vondem Antennenanschluss zu den Schaltungsschaltungen angeordnet.
[0038] Beidem Hochfrequenzmodul mit der oben erwähnten Anordnung kann eine harmonischeVerzerrungskomponente, die von den Schalterschaltungen erzeugt ist,zuerst auf effektive Weise in den Durchgängen von den Schalterschaltungenzu dem Antennenanschluss geschwächtwerden. Zweitens gibt es Fälle,bei denen die Übertragungssysteme unddie Empfangssysteme in enger Nachbarschaft zueinander innerhalbdes Hochfrequenzmoduls und/oder in einer externen Schaltung angeordnet sind,die mit dem Hochfrequenzmodul verbunden ist, so dass eine Isolierungzwischen den Übertragungssystemenund den Empfangssystemen nicht ausreichend ist. In einem solchenFall kann eine harmonische Komponente, die durch die Durchgänge von den Übertragungssystemenzu dem Antennenanschluss durch die Empfangssysteme läuft, aufeffektive Weise durch das Tiefpassfilter geschwächt werden.
[0039] Vorzugsweiseist ein Hochpassfilter oder ein Bandpassfilter zum Schwächen einerHochspannungs-Einschaltspitze, die in den Antennenanschluss eindringt,in dem Durchgang von dem Antennenanschluss zu den Schalterschaltungenangeordnet.
[0040] Gemäß der obenerwähntenAnordnung kann eine Hochspannungs-Einschaltspitze, die in den Antennenanschlusseindringt, mittels dem Hochpassfilter oder dem Bandpassfilter geschwächt werden.Dies verbessert die Zuverlässigkeitder integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungen, die hinsichtlichder Widerstandsfähigkeitbzw. im Widerstand gegenüberder Hochspannungsspitze schwächerals die passiven Komponenten sind, und verbessert folglich die Zuverlässigkeitdes Hochfrequenzmoduls bezüglichdes Hochspannungs-Widerstands.
[0041] DasHochpassfilter oder das Bandpassfilter könnten lediglich in dem Durchgangdes Übertragungs-/Empfangssystemsmit dem niedrigsten Frequenzband angeordnet sein.
[0042] DieFrequenz der Hochspannungs-Einschaltspitze, die in den Antennenanschlusseindringen kann, wird allgemein in einem Bereich von 0 MHz bis 300MHz verteilt, und dies ist niedriger als die Frequenzbänder der Übertragungs-/Empfangssysteme, diedurch die vorliegende Erfindung abgedeckt sind. Dementsprechendkönntein einem solchen Hochfrequenzmodul das Hochpassfilter oder das Bandpassfilterlediglich füreine integrierte Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltung angeordnet sein,die zu dem Übertragungs-/Empfangssystemmit dem niedrigsten Frequenzband gehört, das als das mit der größten Zusammenbruchswahrscheinlichkeitangesehen wird. Dies verbessert die Zuverlässigkeit der Elemente hinsichtlicheines Durchschlags bzw. Zusammenbruchs. Somit kann die Zuverlässigkeitdes Hochfrequenzmoduls in seiner Gesamtheit mit der Vergrößerung derAnzahl miniaturisierter Elemente verbessert werden.
[0043] Vorzugsweiseist ein Hochfrequenzmodul gemäß der vorliegendenErfindung so angeordnet, dass eine Chipkontaktstelle auf der Oberfläche des mehrschichtigenSubstrats gebildet ist, dass die integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselemente,die die Leistungsverstärkerbilden, an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats durch die Chipkontaktstelle angebrachtsind, und dass die Chipkontaktstelle durch wärmestrahlende Durchkontaktierungsteiler,die durch das mehrschichtige Substrat hindurchgehend gebildet sind,mit einem Masse- bzw. Grundanschlussmuster verbunden ist, das ander Unterseite des mehrschichtigen Substrats gebildet ist.
[0044] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung kann Wärme,die bei den Leistungsverstärkernerzeugt wird, zu der Außenseitedes Moduls durch die Chipkontaktstelle, durch die wärmestrahlendenDurchkontaktierungsleiter und durch das Grundanschlussmuster ander Unterseite des mehrschichtigen Substrats abgeleitet werden.Es ist deshalb möglich,eine Verringerung der Ausgangsleistung, ein thermisches Weglaufenoder Ähnlicheszu verhindern, wenn sich die Temperatur der Leistungsverstärker erhöht.
[0045] Vorzugsweiseist ein Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung so angeordnet,dass eine weitere Chipkontaktstelle an der Oberfläche des mehrschichtigenSubstrats gebildet ist, dass die integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselemente,die Schalterschaltungen bilden, an der Oberfläche des mehrschichtigen Substratsdurch die Chipkontaktstelle angebracht sind, und dass die Chipkontaktstellefür dieintegrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselemente, die dieLeistungsverstärkerbilden, nicht mit der Chipkontaktstelle für die integrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselementeverbunden ist, die die Schalterschaltungen mittels eines Leitermustersbilden, das an der Oberflächeoder innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet ist.
[0046] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben beschriebenen Anordnung wird Wärme, die bei den Leistungsverstärkern erzeugtwird, nicht direkt an die Schalterschaltungen übertragen. Dies verhindert,dass die Schalterschaltungen ihre Eigenschaften ändern oder aufgrund eines Temperaturanstiegs kaputtgehen.
[0047] Vorzugsweisewerden verteilte konstante Leitungen, die die Anpassungschaltungenbilden, zwischen den Teilen, wo die Richtungskoppler, die Schalterschaltungenoder der Diplexer angebracht sind, und den Teilen gebildet, wo dieintegrierten Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselemente für die Leistungsverstärker angebrachtsind.
[0048] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung wird der Fluss eines Hochfrequenzsignals von dem Eingangsanschluss zudem Ausgangsanschluss in der Schaltung zu einem seriellen Signalflussinnerhalb des mehrschichtigen Substrats. Dies eliminiert eine überflüssige Umgehungsleitung,womit zu einem niedrigeren Verlust und einer höheren Isolierung zwischen denElementen beigetragen wird. Dies maximiert die Effizienz einer Leistungshinzufügung (dasVerhältniseiner Ausgangsleistung zu einer Versorgungsleistung) der Leistungsverstärker.
[0049] Vorzugsweiseist ein Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung so angeordnet,dass ein Interferenz-verhinderndes Muster, das aus einem Leiterhergestellt ist, an der Oberflächeoder innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet ist, und dassdieses Interferenz-verhindernde Muster mit dem Grundanschlussmusteran der Unterseite des mehrschichtigen Substrats verbunden ist.
[0050] DasHochfrequenzmodul mit der oben beschriebenen Anordnung verhindertnicht nur auf effektive Weise eine Verschlechterung der Filter-Schwächungswirkungeneiner harmonischen Komponente, sondern auch eine Verschlechterung eines Übertragungsverlustesaufgrund einer Interferenz der Elemente, die in dem mehrschichtigenSubstrat integriert sind.
[0051] Vorzugsweiseist das Interferenz-verhindernde Muster zwischen den Leistungsverstärkern undirgendeinem der Richtungskoppler, der Schalterschaltungen oder demDiplexer angeordnet.
[0052] DasHochfrequenzmodul mit der oben erwähnten Anordnung hindert aufeffektive Weise elektromagnetische Wellen der Leistungsverstärker an einemStreuen in die Schalter und Ähnlichemdurch die Innenseite des mehrschichtigen Substrats.
[0053] EinHochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,dass die relative dielektrische Konstante der dielektrischen Schichten,die das mehrschichtige Substrat bilden, nicht geringer als vier,vorzugsweise acht oder größer, ist.
[0054] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung wird erstens die Wellenlänge eines zu übertragendenSignals in einem umgekehrten Verhältnis zu der Quadratwurzelder relativen dielektrischen Konstante verkürzt. Dementsprechend können dieverteilten konstanten Leitungen, die die Schaltungen bilden, längenmäßig verkürzt werden.Zweitens könnendie gegenüberliegenden Kondensatorflächen ineinem umgekehrten Verhältniszu der relativen dielektrischen Konstante verringert werden. Angesichtsdieser zwei Faktoren kann das Hochfrequenzmodul miniaturisiert werden.
[0055] EinHochfrequenzmodul gemäß der vorliegendenErfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jede der Schalterschaltungenein integriertes Halbleiter-Schaltungselement mit einem Schaltungsmuster aufeinem Substrat aufweist, dessen Hauptbestandteil eine GaAs-Verbindungist.
[0056] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung könnendie Schalter, die an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht sind, sowohl in der Größe als aucheinem Transitverlust verringert werden, so dass zu einer Miniaturisierungund einem geringeren Verlust des Hochfrequenzmoduls in seiner Gesamtheitbeigetragen wird.
[0057] EinHochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,dass jede der Leiterschichten, die das mehrschichtige Substrat bilden,ein Leiter ist, dessen Hauptbestandteil Ag (Silber), Cu (Kupfer)oder Au (Gold) ist.
[0058] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben beschriebenen Anordnung ist die elektrische Widerstandsfähigkeitdes Leitermusters klein. Dies minimiert den Übertragungsverlust und verringert denWiderstand in den Vorspannungsleitungen zum Liefern von Energiean jeden der Leistungsverstärker.Somit kann die Energiehinzufügungseffizienz desHochfrequenzmoduls maximiert werden.
[0059] Beieinem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung sind in das mehrschichtigeSubstrat (i) eine Vielzahl von Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenzum Liefern von Spannungen an eine Vielzahl von Hochfrequenz-Verstärkungselemente,und (ii) ein Interferenz-verhinderndes Masse- bzw. Grundmuster integriert,wobei die Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen so angeordnet sind,um einander in der Draufsicht bzw. in einer Ebenenhöhe ("plan elevation") nicht zu überlappen,und Schlitze sind in dem Interferenz-verhindernden Grundmuster zumTrennen desselben in zumindest zwei Bereiche gebildet, in denen jeweilseine Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitung gebildet ist.
[0060] Teilungsvertiefungenkönntenin dem Interferenz-verhindernden Grundmuster zum Trennen desselbenin zumindest zwei Bereiche gebildet sein, in denen jeweils eineSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitung gebildet ist.
[0061] Gemäß der obenbeschriebenen Anordnung werden die Schlitze oder die Teilungsvertiefungenin dem Interferenz-verhindernden Muster bei Stellen zum Teilen desselbenin eine Vielzahl von Bereiche gebildet, in denen jeweils eine Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitunggebildet ist. Somit sind eine Vielzahl von Interferenz-verhinderndenMusterabschnitten gebildet, die in der gleichen Ebene unterteiltsind. Ein sich in dem Interferenz-verhindernden Muster fortpflanzendesharmonisches Signal kann durch diese Schlitze oder Teilungsvertiefungengeblockt werden. Dies verhindert eine Rückkopplung eines harmonischenSignals von dem Hochfrequenz-Verstärkungselement der letzten Stufezu dem Hochfrequenz-Verstärkungselementder ersten Stufe in jedem Leistungsverstärker. Dies verringert auf ultimativeWeise das Niveau des harmonischen Signals am Ausgangsanschluss desHochfrequenzmoduls.
[0062] Beieinem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung ist ein mehrschichtigesSubstrat an der Unterseite davon mit einem Masse- bzw. Grundanschlussmuster,einem Vorspannungsanschlussmuster und einem Signalanschlussmuster zumVerbinden des Hochfrequenzmoduls mit einer externen Schaltung vorgesehen,und das Grundanschlussmuster ist bei der Mitte der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats angeordnet.
[0063] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben beschriebenen Anordnung ist es erstens möglich, ineiner perspektivischen Ansicht in Schichtungsrichtung des mehrschichtigenSubstrats, das Verhältnisder Elementflächein dem mehrschichtigen Substrat, auf der die Elemente angebrachtsind, zu der Substratflächezu minimieren, die zum Anbringen des mehrschichtigen Substrats aneinem externen Substrat erforderlich ist. Dies verbessert die Dichte vonSchaltungselementen maximal. Zweitens ist das Grundanschlussmusterbei der Mitte der Unterseite des mehrschichtigen Substrats gebildet.Dies stabilisiert nicht nur die Massen der Elemente, die in dem mehrschichtigenSubstrat integriert sind, sondern verbessert auch die Wärmestrahleigenschaftendes Hochfrequenzmoduls. Dies hindert die Energiehinzufügungseffizienzoder die Ausgangsleistungen der Leistungsverstärker daran, aufgrund einesTemperaturanstiegs niedriger zu werden.
[0064] Mankönntevon einer Anordnung ausgehen, bei der eine Vielzahl von Anschlussmusternfür Signalanschlussmuster,Vorspannungsversorgungs-Anschlussmustern und/oder Grundanschlussmusternin einer Vielzahl peripherer Zeilen um das Grundanschlussmusterherum angeordnet sind, das bei der Mitte der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats angeordnet ist.
[0065] Gemäß der obenerwähntenAnordnung ist eine Vielzahl von peripheren Anschlussmuster-Zeilenum das Grundanschlussmuster herum angeordnet, das bei der Mitteangeordnet ist. Es ist deshalb möglich,auf den Anstieg in der Anzahl von Anschlüssen zu reagieren.
[0066] Wenndie Anschlussmuster bei der äußerstenperipheren Zeile außerhalbder Anschlussmuster um das Grundanschlussmuster herum, das bei der Mitteder Unterseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet ist, Grundanschlussmusternzugewiesen werden, ist es möglich,ein Interferenzsignal einer externen Schaltung an einem Eindringenin einen Signalanschluss oder einen Vorspannungs-Versorgungsanschlusszu hindern.
[0067] EinSignalanschlussmuster und/oder ein Vorspannungsversorgungs-Anschlussmusterkönnteninnerhalb des Grundanschlussmusters gebildet sein, das bei der Mitteder Unterseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet ist. Indiesem Fall ist es möglich,ein Interferenzsignal einer externen Schaltung an einem Eindringenin einen Signalanschluss oder einen Vorspannungs-Versorgungsanschlusszu hindern.
[0068] Alleoder einige der Signalanschlussmuster, der Grundanschlussmusteroder der Vorspannungs-Anschlussmuster auf der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats könntenteilweise freigelegt sein und der Bereich, der nicht freigelegtist, könntemit einem Mantelglas beschichtet sein.
[0069] Gemäß dem Hochfrequenzmodulmit der oben erwähntenAnordnung kann die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlussfehlers indem Hochfrequenzmodul verringert werden, wenn das mehrschichtigeSubstrat an einem externen Substrat angebracht ist, wobei die Anschlüsse an derUnterseite des mehrschichtigen Substrats mit dem externen Substratmittels Lötenverbunden sind.
[0070] Ineinem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung werden Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenmit Hoch frequenz-Verstärkungselementen,die die Leistungsverstärkerbilden, verbunden, Kondensatoren werden mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden, und Induktoren werden zwischen den Kondensatoren undder Masse bzw. Erde verbunden.
[0071] Gemäß der obenerwähntenAnordnung werden Kondensatoren zwischen den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenund der Erde verbunden. Somit ist eine Steuerung so realisiert,dass ein Hochfrequenzsignal von einem Hochfrequenz-Verstärkungselementnicht in einen Gleichstrom-Spannungsversorgungs-Anschluss fließt. Des Weiteren wird eineAnpassung mittels der Induktoren, die zwischen den Kondensatorenund der Erde verbunden sind, so gemacht, dass die Hochfrequenz-Verstärkungselemente,die auf kaskadenartige Weise verbunden sind, bei geeigneter Impedanzmiteinander verbunden sind. Dementsprechend können Verbesserungen so gemachtwerden, dass die Ausgangsleistungseigenschaften sich ohne jegliche Änderung derKonstruktion der Hochfrequenz-Verstärkungselemente linear bezüglich derAusgangssteuerspannung ändern.Insbesondere kann das Hochfrequenzmodulsubstrat, an dem die Hochfrequenz-Verstärkungselementeangebracht sind, mit einer charakteristischen Anpassungsfunktiongeschaffen werden.
[0072] DieInduktoren, die mit den Kondensatoren verbunden sind, könnten mitGrundleitern mittels Durchkontaktierungsleitern verbunden sein,die in den dielektrischen Schichten gebildet sind, und könnten auchmit Grundleitern mittels Durchkontaktierungsleitern, die in dendielektrischen Schichten gebildet sind, und mit Leitermustern, diein den dielektrischen Schichten gebildet sind, verbunden sein. So wirddie gewünschteEi genschaft ohne Erhöhungder Anzahl von Komponentenelementen des Hochfrequenzmoduls erreicht.
[0073] Zumindestein Teil der Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen könnte ander Oberflächedes dielektrischen mehrschichtigen Substrats gebildet sein, unddie Kondensatoren, die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen verbundensind, könntenan der Oberflächedes dielektrischen mehrschichtigen Substrats angebracht sein. Wenndie Kondensatoren in Form von oberflächenangebrachten Komponentengebildet sind, kann die Impedanz leicht durch Anpassen der Kondensatorenhinsichtlich der Kapazitätoder Ähnlichemangepasst werden.
[0074] DieKondensatoren könntenmittels gegenüberliegendenElektroden gebildet sein, die dielektrische Schichten des mehrschichtigenSubstrats dazwischen sandwichartig aufnehmen. Dies verringert nichtnur die Anzahl von Komponentenelementen, sondern erhöht auchdie Schaltungsdichte, und man erzielt auch die Miniaturisierung.
[0075] Ineinem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung sind Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenmit Hochfrequenz-Verstärkungselementenverbunden, und Kondensatoren niedrigerer Kapazität sind mit Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden.
[0076] Gemäß der obenerwähntenAnordnung sind Kondensatoren niedriger Kapazität zwischen der Erde und denSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen verbunden, die mit denHochfrequenz-Verstärkungselementenverbunden sind. Dies trägtzu der Linearisierung der Wellenformen bei.
[0077] Vorzugsweiseweisen die Kondensatoren eine Kapazität von nicht größer als100 pF auf.
[0078] ImAllgemeinen könnenKondensatoren mit nicht weniger als 1000 pF zwischen den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenund der Erde angeordnet sein, um so die Kondensatoren und die Vorspannungsleitungenin Resonanz geraten zu lassen, um Hochfrequenzsignale von Hochfrequenz-Verstärkungselementendaran zu hindern, in Gleichstrom-Spannungsversorgungs-Anschlüsse zu fließen.
[0079] Wennjedoch die Kondensatoren eine solche große Kapazität aufweisen, veranlasst dieResonanz der Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen dieselben, indem Hochfrequenzbereich offen zu sein, wenn man es von den Hochfrequenz-Verstärkungselementenher betrachtet. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass die Schaltungennicht verbunden sind, und die Impedanzen der Hochfrequenz-Verstärkungselementekönnennicht angepasst bzw. eingestellt werden.
[0080] Dementsprechendwerden, wenn die Kapazitätder Kondensatoren auf eine niedrige Kapazität von nicht größer als100 pF eingestellt ist, die Resonanzbedingungen so eingestellt,dass die Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen nicht offensind. Dies ermöglichtes, die Hochfrequenz-Verstärkungselementehinsichtlich der Impedanz anzupassen. Als Ergebnis kann eine Wellenformverzerrungangepasst werden, um das Verhältniszwischen den Ausgangsleistungseigenschaften und der Ausgangssteuerspannungzu linearisieren.
[0081] Wenndie Kondensatoren als Komponentenelemente an der Oberfläche desdielektrischen mehrschichtigen Substrats angeordnet sind, kann dieImpedanz leicht durch Anpassen der Kapazität der Kondensatoren oder Ähnlichesangepasst werden.
[0082] DieKondensatoren könntendurch gegenüberliegendeElektroden gebildet sein, die dielektrische Schichten des mehrschichtigenSubstrats dazwischen sandwichartig aufnehmen. Dies verringert dieAnzahl der Komponentenelemente und verbessert die Schaltungsdichte,und man erhältdie Miniaturisierung.
[0083] Dasvorhergehend erläuterteHochfrequenzmodul kann auf geeignete Weise an einer kleinen Funkvorrichtung,wie z.B. einem Funktelefon, angebracht sein.
[0084] 1 stellt ein Blockdiagrammeines Hochfrequenzmoduls der vorliegenden Erfindung dar;
[0085] 2 stellt ein Schaltungsdiagrammdes in 1 gezeigten Hochfrequenzmodulsdar;
[0086] 3 stellt ein Blockdiagrammeines weiteren Hochfrequenzmoduls der vorliegenden Erfindung dar;
[0087] 4 stellt ein Schaltungsdiagrammdes in 3 gezeigten Hochfrequenzmodulsdar;
[0088] 5 stellt eine perspektivischeAnsicht mit weggebrochenen Teilen eines Hochfrequenzmoduls der vorliegendenErfindung dar;
[0089] 6 stellt eine schematischeSchnittansicht des Hochfrequenzmoduls der vorliegenden Erfindungdar;
[0090] 7A stellt eine Ansicht dar,die eine Schaltungsanordnung der Oberseite eines mehrschichtigenSubstrats fürein Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0091] 7B stellt eine Ansicht dar,die eine Schaltungsanordnung einer inneren Schicht des mehrschichtigenSubstrats fürein Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0092] 8A stellt eine Ansicht dar,die ein Interferenz-verhinderndes Grundmuster in einem Hochfrequenzmodulder vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0093] 8B stellt eine Ansicht dar,die ein weiteres Interferenz-verhinderndes Grundmuster in einem Hochfrequenzmodulder vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0094] 9 stellt eine Ansicht dar,die Anschlussmuster an der Unterseite eines Hochfrequenzmoduls dervorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0095] 10A bis 10E stellen jeweils eine Ansicht dar,die ein weiteres Beispiel der Anschlussmuster an der Unterseitedes mehrschichtigen Substrats A veranschaulicht;
[0096] 11 stellt ein Schaltungsdiagrammvon Hauptteilen einer Hochfrequenz-Verstärkungsschaltung eines Hochfrequenzmodulsder vorliegenden Erfindung dar;
[0097] 12 stellt eine schematischeSchnittansicht eines Hochfrequenzmoduls gemäß einem weiteren Merkmal dervorliegenden Erfindung dar;
[0098] 13 stellt ein Schaltungsdiagrammvon Hauptteilen eines weiteren Beispiels der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltungdes Hochfrequenzmoduls der vorliegenden Erfindung dar;
[0099] 14 stellt eine Ansicht dar,die die elektrischen Eigenschaften der Hochfrequenz-Verstärkungsschaltungeines Hochfrequenzmoduls der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
[0100] 15 stellt eine Ansicht dar,die die elektrischen Eigenschaften einer Hochfrequenz-Verstärkungsschaltungdes Hochfrequenzmoduls gemäß dem Standder Technik veranschaulicht; und
[0101] 16 stellt ein Blockdiagrammdes Hochfrequenzmoduls gemäß dem Standder Technik dar.
[0102] 1 stellt ein Blockdiagrammdar, das ein Beispiel eines Hochfrequenzmoduls gemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht.
[0103] EinHochfrequenzmodul RFM10 weist einen gemeinsamen AntennenanschlussANT und vier Übertragungs-/Empfangssystemeauf, und zwar ein GSM850-System (850 MHz-Band), ein GSM900-System(900 MHz-Band), ein DCS-System (1800 MHz-Band) und ein PCS-(Personal CommunicationServices-)System (1900 MHz-Band), wobei diese vier Systeme mit demAntennenanschluss ANT verbunden sind.
[0104] DasHochfrequenzmodul RFM10 in 1 weistauf: einen Diplexer DIP10 zum Verzweigen, bezüglich dem AntennenanschlussANT, von zwei Übertragungs-/Empfangssystemen GSM850/GSM900und DCS/PCS, die in einem Durchlassband verschieden voneinandersind, in individuelle Übertragungs-/Empfangssysteme;Schalter SW110, SW120 zum Schalten des Übertragungs-/EmpfangssystemsGSM850/GSM900 oder DCS/PCS zu den Übertragungssystemen TX und denEmpfangssystemen RX; und einen Decoder DEC10 zum Steuern der Zustände derSchalter.
[0105] DasHochfrequenzmodul RFM10 weist des Weiteren auf: Leistungsverstärker AMP110,AMP120 zum Verstärkenvon Eingangssignalen, die in den GSM850/GSM900-TX-Anschluss undden DSC/PCS-TX-Anschlusseintreten, Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 zum Anpassen der Ausgangsimpedanzenoder Ähnlichemder LeistungsverstärkerAMP110, AMP120; Richtungskoppler COP10, COP20 zum Entnehmen von Überwachungssignalenim Verhältniszu den Ausgän gender LeistungsverstärkerAMP110, AMP120; eine automatische Leistungssteuerschaltung APC10zum Liefern von Signalen zum Steuern der Leistungsverstärker AMP110,AMP120 gemäß den Überwachungssignalen,die von den Richtungskopplern COP10, COP20 entnommen werden; undeine Steuerschaltung CON10 zum Steuern der Leistungsverstärker AMP110,AMP120 basierend auf den Ausgangssignalen der automatischen Leistungssteuerschaltung APC10.
[0106] DieAnpassungsschaltungen MAT10, MAT20 weisen eine Umwandlungsfunktionder Ausgangsimpedanzen 0,5–2 Ω der Leistungsverstärker AMP10, AMP20in 30–50 Ω zum Anpassender Impedanzen zwischen den Leistungsverstärkern AMP10, AMP20 und denRichtungskopplern COP10, COP20, und weisen ebenfalls eine Dämpfungsfunktionfür harmonischeKomponenten auf, die in den Leistungsverstärkern erzeugt werden.
[0107] 2 stellt ein detailliertesSchaltungsdiagramm des in 1 gezeigtenHochfrequenzmoduls dar.
[0108] In 2 ist der AntennenanschlussANT mit den Schalterschaltungen SW110, SW120 durch den DiplexerDIP10 verbunden. Ein Empfangssignal des GSM850/GSM900-Systems, dasvon dem Antennenanschluss ANT empfangen wird, wird an das Übertragungs-/Empfangssystem aufder GSM850/GSM900-Seite durch den Diplexer DIP10 gesendet, und einEmpfangssignal des DCS/PCS-Systems wird an das Übertragungs-/Empfangssystemauf der DCS/PCS-Seite durch den Diplexer DIP10 gesendet.
[0109] Diefolgende Beschreibung wird eine schematische Schaltungsanordnungauf der GSM850/GSM900-Seite erläutern.
[0110] DerSchalter SW110 ist angeordnet, das Empfangssystem RX und das Übertragungssystem TXzu schaffen. Zum Schalten der Übertragung/des Empfangswird z.B. ein Time-Sharing-System angenommen.
[0111] Aufder Seite des ÜbertragungssystemsTX der Schaltschaltung SW110 sind angeordnet: der Leistungsverstärker AMP110zum Verstärkeneines Signals, das von außerhalbdes Hochfrequenzmoduls durch den GSM850/GSM900-TX-Anschluss eintritt;die Anpassungsschaltung MAT10 des Leistungsverstärkers AMP110; der RichtungskopplerCOP10, der mit der Anpassungsschaltung MAT10 verbunden ist; dieautomatische Leistungssteuerschaltung APC10, die mit einer KopplungsleitungSLPG1 des Richtungskopplers COP10 durch eine Schwächungs-bzw. DämpfungsschaltungATT10 zum Steuern des Ausgangs des Leistungsverstärkers AMP110 verbundenist; und die Steuerschaltung CON10.
[0112] Dieschematische Schaltungsanordnung auf der DCS/PCS-Seite ist ähnlich zuder auf der GSM850/GSM900-Seite, weshalb die Beschreibung weggelassenwird.
[0113] Wasdie Details der oben erwähntenSchaltungen betrifft, wird die folgende Beschreibung zuerst dieSchaltungen auf der GSM850/GSM900-Seite erläutern.
[0114] DerDiplexer DIP10 ist mittels einer verteilten konstanten Leitung SLAG1,eines Kondensators CAG1 und eines Tiefpassfilters LPF10 gebildet.
[0115] DasTiefpassfilter LPF10 ist durch eine verteilte konstante Leitung,einen Kondensator, der parallel zu der verteilten konstanten Leitungangeordnet ist, und einen Kondensator gebildet, der zwischen derverteilten konstanten Leitung und der Erde gebildet ist. DiesesTiefpassfilter LPF10 hat eine Funktion zum Verringern einer harmonischenVerzerrungskomponente, die durch den Leistungsverstärker AMP110und die Schalterschaltung SW110 erzeugt wird, und weist auch eineFunktion auf zum Verteilen eines Signals gemäß der Frequenz von dem Antennenanschlussin das Übertragungs-/EmpfangssystemGSM850/GSM900 und das Übertragungs-/EmpfangssystemDCS/PCS.
[0116] EinHochpassfilter HPF10 hat eine Funktion zum Schützen des Schalters SW110 voreiner Hochspannungsspitze, wie z.B. einer ESD oder Ähnlichem,die in den ANT-Anschluss eingegeben ist, und hat auch eine Funktionzum Anpassen des Diplexers und der Schaltschaltung aneinander.
[0117] DerSchalter SW110 ist angeordnet, um einen Ausgangs-An1-Anschluss des Hochpassfilters HPF10mit einem Übertragungssystem-Tx1-Anschlussdes GSM850/GSM900, einem Empfangssystem-Rx1-Anschluss des GSM850 oder einem Empfangssystem-Rx2-Anschluss des GSM900zu schalten. Somit hat der Schalter SW110 eine Funktion zum Schaltender Übertragung/desEmpfangs, und weist auch eine Funktion zum Schwächen der Streumenge eines Übertragungssignalszu der Empfangsseite währendder Übertragungszeitauf.
[0118] DerSchalter SW110 ist mit dem Decoder DEC10 verbunden. Der DecoderDEC10 ist angeordnet, um den Schalter SW110 gemäß den Spannungen zu steuern,die von außenan den VorspannungsanschlüssenVsc1, Vsc2, Vsc3 anliegen.
[0119] DerLeistungsverstärkerAMP110 ist durch dreistufige Hochfrequenzverstärkungselemente, nämlich beider ersten, der mittleren und der letzten Stufe gebildet. Spannungenwerden jeweils an die Hochfrequenz-Verstärkungselemente durch Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungenSLPG6, SLPG5, SLPG4 geliefert. Mit diesen als Energiequelle dienendenSpannungen wird ein in den GSM850/GSM900-TX-Anschluss eingegebenes bzw.eingetretenes Eingangssignal verstärkt. Es ist eine Vorkehrunggetroffen, so dass die Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungenSLPG6, SLPG5, SLPG4 als Stichleitung mit einer 1/4-Wellenlänge hinsichtlicheiner Hochfrequenz dienen. Dies hindert ein Hochfrequenzsignal amEindringen in die Gleichstrom-Spannungsquelle.
[0120] DieAnpassungsschaltung MAT10 wird durch verteilte konstante LeitungenSLPG2 – SLPG4und Kondensatoren CPG1 – CPG4gebildet. In der Anpassungsschaltung MAT10 ist ein Tiefpassfilterdurch die verteilte konstante Leitung SLPG2 und die KondensatorenCPG2, CPG3 gebildet. Dieses Tiefpassfilter weist eine Funktion zumAnpassen der Ausgangsimpedanz (ungefähr 0,5–2 Ω) des Leistungsverstärkers AMP110an die Eingangsimpedanz (ungefähr30–50 Ω) des RichtungskopplersCOP10 auf, und hat auch eine Funktion zum Verringern eines unnötigen Signals,das von dem Leistungsverstärkers AMP110erzeugt wird.
[0121] Dieverteilte konstante Leitung SLPG3 bildet eine offene Stichleitung.Diese verteilte konstante Leitung SLPG3 weist eine Funktion zumAnpassen der Ausgangsimpedanz (ungefähr 0,5–ungefähr 2 Ω) des Leistungsverstärkers AMP110an die Eingangsimpedanz (ungefähr30 ~ ungefähr50 Ω) desRichtungskopplers COP10 auf, und hat eine Funktion zum Zurückhalteneiner harmo nischen Komponente und zum Maximieren der Verstärkungsleistungdes LeistungsverstärkersAMP110.
[0122] DerKondensator CPG1 weist eine Funktion auf, um eine DC-Komponente an einemEindringen in das Innere des Leistungsverstärkers AMP110 zu hindern.
[0123] EineZwischenanpassungsschaltung IMA10 weist eine Funktion zum Anpassender Zwischenimpedanzen zwischen den dreistufigen Hochfrequenz-Verstärkungselementenauf. Die verteilten konstanten Leitungen SLPG5, SLPG6 und ein KondensatorCPG5 sind in dem Dreistufen-Leistungsverstärker AMP110 zwischen dem Verstärker dermittleren Stufe und dem Verstärkerder letzten Stufe und zwischen dem Verstärker der ersten Stufe und dem Verstärker dermittleren Stufe angeordnet. Diese Leitungen und der Kondensatorsind angeordnet, um die Zwischenimpedanzen aneinander anzupassen.
[0124] DerRichtungskoppler COP10 bildet ein Tiefpassfilter, das eine verteiltekonstante Leitung SLPG0 und einen Kondensator CPG0 aufweist. DiesesTiefpassfilter kann ein unnötigesSignal verringern, das von dem Leistungsverstärker AMP110 erzeugt wird. DerRichtungskoppler COP10 muss nicht notwendigerweise eine Funktioneines Tiefpassfilters aufweisen. Das bedeutet, der Richtungskoppler COP10müsstekeinen Kondensator aufweisen und könnte lediglich durch die verteiltekonstante Leitung SLPG0 gebildet sein, um die Frequenz in dem GSM-Banddurchzulassen.
[0125] DieKopplungsleitung SLPG1 ist in der Nähe der verteilten konstantenLeitung SLPG0 angeordnet, um eine kapazitive Kopp lung und eine magnetischeKopplung zu bilden. Dementsprechend wird ein Teil einer Ausgabedes Leistungsverstärkers AMP110auf der Übertragungsschaltung-TX-Seite als Überwachungssignalentnommen und anschließendin die SchwächungsschaltungATT10 durch einen ÜberwachungsanschlussMo1 eingegeben.
[0126] Das Überwachungssignalwird von der SchwächungsschaltungATT10 geschwächtund in die automatische Leistungssteuerschaltung APC10 eingegeben.Ein Abschlusswiderstand RPG0 ist mit der Schalter-SW110-Seite derKopplungsleitung verbunden.
[0127] DieSchwächungsschaltungATT10 weist auch eine Funktion auf zum Anpassen der Impedanz zwischendem Richtungskoppler und der automatischen Leistungssteuerschaltung.
[0128] Dieautomatische Leistungssteuerschaltung APC10 ist angeordnet, um einSteuersignal des LeistungsverstärkersAMP110 gemäß dem Überwachungssignalzu erzeugen und zu liefern, das durch die Schwächungsschaltung ATT10 eingegebenist. Das Steuersignal wird an den Leistungsverstärker AMP10 durch die SteuerschaltungCON10 zurückgegeben.Die automatische Leistungssteuerschaltung APC10 ist mit Vorspannungsanschlüssen Vdd,Venable, Vramp und Ähnlichenverbunden. Diese Vorspannungsanschlüsse sind angeordnet, um vonaußerhalbdes Hochfrequenzmoduls den Zustand der automatischen LeistungssteuerschaltungAPC10 zu steuern.
[0129] DieSteuerschaltung CON10 weist eine Funktion auf zum Schalten gemäß der Spannungeines Anschlusses Vmod des Leistungsverstärkers AMP110 und des Leistungsverstärkers AMP120,der betrieben werden soll.
[0130] Hinsichtlichder Details der Schaltungen auf der DCS/PCS-Seite wird die folgende Beschreibung lediglichTeile erläutern,die verschieden zu den Schaltungen auf der GSM850/GSM900-Seite sind.
[0131] DieDCS/PCS-Seite des Diplexers DIP10 ist mittels eines HochpassfilterHPF20 gebildet.
[0132] DasHochpassfilter HPF20 ist durch zwei Kondensatoren, die seriell miteinanderverbunden sind, und eine verteilte konstante Leitung gebildet, diezwischen der Erde und einem mittleren Teil zwischen diesen Kondensatorenangeordnet ist. Dieses Hochpassfilter HPF20 weist eine Funktionauf zum Verzweigen eines Signals aus dem Antennenanschluss in das Übertragungs-/Empfangssystem GSM850/GSM900und das Übertragungs-/EmpfangssystemDCS/PCS gemäß der Frequenz.Ein Tiefpassfilter LPF20 weist eine Funktion auf zum Verringerneiner harmonischen Verzerrungskomponente, die von dem Leistungsverstärker AMP120und dem Schalter SW120 gebildet wird, und weist auch eine Funktionauf zum Anpassen des Diplexers an den Schalter.
[0133] DieAnordnung der anderen Schaltungen auf der DCS/PCS-Seite ist ähnlich zuder Anordnung der Schaltungen auf der GSM850/GSM900-Seite, weshalbdie Beschreibung weggelassen wird.
[0134] 3 stellt ein Blockdiagrammdes Hochfrequenzmoduls RFM10 dar, in dem die Mengen elektrischerStröme,die in den Leistungsverstärkern AMP110,AMP120 fließen,erfasst werden, um dadurch die Richtungskoppler COP10, COP20 zueliminieren, die die Leistungen erfassen, die von den Leistungsverstärkern AMP110,AMP120 geliefert werden.
[0135] Wiein 3 gezeigt, weistdas Hochfrequenzmodul RFM10 eine Steuerschaltung CON10 zum Schaltendes Betriebs der Leistungsverstärker AMP110,AMP120, eine automatische Leistungssteuerschaltung APC10 zum Steuernvon Ausgängender LeistungsverstärkerAMP110, AMP120, und eine Stromerfassungsschaltung IDE10 auf zumErfassen der Menge eines elektrischen Stroms, der in den Leistungsverstärker AMP100fließt.
[0136] 4 stellt ein detailliertesSchaltungsdiagramm des Hochfrequenzmoduls RFM10 dar, das in 3 gezeigt ist.
[0137] In 4 ist die Stromerfassungsschaltung IDE10angeordnet, um die Mengen elektrischer Ströme zu erfassen, die in dieLeistungsverstärker AMP110,AMP120 von einer Energiequelle Vcc durch die StromerfassungsschaltungIDE110 fließen.Die Stromerfassungsschaltung IDE10 wird durch eine Schaltung gebildet,die einen Widerstand Rg und einen Widerstand Rsense zum Erfassender Strommengen aufweist. Der Widerstand Rsense ist angeordnet,um einen Spannungsabfall durch einen elektrischen Strom zu erzeugen,der in dem Widerstand Rsense fließt.
[0138] Wenndem Widerstand Rsense ein großer Wertgegeben wird, wird die Stromerfassungsempfindlichkeit verbessert.Aufgrund eines großenSpannungsabfalls, der bei dem Widerstand Rsense erzeugt wird, können diegewünschtenSpannungen jedoch nicht an die Leistungsverstärker AMP110, AMP120 angelegtwerden, und eine notwendige Leistung kann zu der Übertragungszeitnicht entnommen werden. Deshalb weist Rsense vorzugsweise einenkleinen Wert von ungefähr50 mΩ auf.
[0139] Dieautomatische Leistungssteuerschaltung APC10 ist angeordnet, um einSteuersignal an die Steuerschaltung CON10 gemäß einem Stromerfassungsausgangder Stromerfassungsschaltung IDE10 zu liefern.
[0140] DieSteuerschaltung CON10 weist eine Funktion auf zum Steuern der Größe von Ausgängen derLeistungsverstärkerAMP110, AMP120 gemäß den Signalenaus der automatischen Leistungssteuerschaltung APC10, und weistauch eine Funktion auf zum Schalten der Leistungsverstärker AMP110, AMP120,der betrieben werden soll, gemäß einem SignalVmod.
[0141] EinLPF110 weist eine Funktion auf, ähnlich zuder des Richtungskopplers COP10, zum Verringern eines unnötigen Signals,das von dem LeistungsverstärkerAMP110 erzeugt wird.
[0142] Bisherbezog sich die Beschreibung speziell auf die Schaltungen auf derGSM850/GSM900-Seite. Wie in 3 und 4 gezeigt, weisen die Schaltungen aufder DCS/PCS-Seite eine Anordnung auf, die ähnlich zu der der Schaltungenauf der GSM850/GSM900-Seite ist, und die Beschreibung wird deshalbweggelassen.
[0143] Diefolgende Beschreibung wird den Montagezustand der Komponentenelementeerläutern,die das Hochfrequenzmodul RFM10 der vorliegenden Erfindung bilden.
[0144] DasHochfrequenzmodul RFM10 ist als Komponentenelement auf der Oberfläche oderinnerhalb eines mehrschichtigen Substrats angebracht, das dielektrischeSchichten und Leiterschichten aufweist, die abwechselnd nacheinander übereinander geschichtet sind.wenn das Hochfrequenzmodul RFM10 an der Oberfläche oder innerhalb des mehrschichtigenSubstrats angebracht ist, umfasst dies den Fall, bei dem die Komponentenelementedes Hochfrequenzmoduls RFM10 durch ein Leiterschaltungsmuster ander Oberflächeoder innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet sind.
[0145] Gemäß der vorliegendenErfindung sind Schalter SW110, SW120 in einem einzigen integriertenHochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselement (nachfolgendals SW-IC-Element bezeichnet) integriert, wie mit SW100 in 1 und 3 bezeichnet. Der Decoder DEC10 ist vorzugsweisein das SW-IC-Element integriert, könnte jedoch als getrennteselektrisches Teil außerhalbdes Hochfrequenzmoduls gebildet sein.
[0146] DasSW-IC-Element, das die Schalter SW110, SW120 bildet, ist in Formeines Schalterschaltungsmusters auf einem Substrat gebildet, dessenHauptbestandteil eine GaAs-(Galliumarsenid)Verbindung ist. DieseStruktur trägtzur Verringerung sowohl der Größe als aucheines Verlusts bei.
[0147] Indem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung werden die Leistungsverstärker AMP110,AMP120 auch durch ein integriertes Hochfrequenz-Halbleiter-Schaltungselement(nachfolgend als AMP-IC-Element bezeichnet) gebildet, wie mit AMP100in 1 und 3 bezeichnet. Die Steuerschaltung CON10ist vorzugsweise in das AMP-IC-Element integriert, könnte aberals getrenntes Teil an der Oberfläche oder innerhalb des Hochfrequenzmodulsgebildet sein.
[0148] Indem AMP-IC-Element ist eine HBT-(Heterojunction Bipolar Transistor-)Strukturoder eine P-HEMT-(High Mobility Transistor-)Struktur auf einem Halbleitersubstratgebildet, das aus GaAs (Galliumarsenid), InGaP (Indium-Galliumphosphit)oder Si (Silizium) oder Ähnlichemhergestellt ist. In Anbetracht einer Miniaturisierung und einerhöherenEffizienz ist das AMP-IC-Elementvorzugsweise aus einem Halbleiterelement mit einer GaAs-HBT-Struktur hergestellt.
[0149] Angesichteiner Miniaturisierung ist die automatische LeistungssteuerschaltungAPC10 vorzugsweise als integriertes Halbleiter-Schaltungselement (nachfolgendals APC-IC-Element bezeichnet) auf der Oberseite des mehrschichtigenSubstrats angebracht. Jedoch könntedie automatische Leistungssteuerschaltung APC10 auch in das AMP-IC-Elementintegriert sein oder könnteals separate elektrische Komponente außerhalb des Hochfrequenzmodulsgebildet sein.
[0150] Dieautomatische Stromerfassungsschaltung IDE10 wird durch passive Komponenten,wie z.B. Widerstandselemente, gebildet und kann deshalb als Chipteilan dem mehrschichtigen Substrat angebracht sein.
[0151] Indem Übertragungs-Hochfrequenzmodul RFM10der vorliegenden Erfindung könntenandere Schaltungen als die oben Erwähnten, d.h. als der DiplexerDIP10, die Ausgangsanpassungsschaltungen MAT10, MAT20, die ZwischenanpassungsschaltungenIMA10, IMA20, die Richtungskoppler COP10, COP20 und Ähnlicheauf die folgende Art und Weise gebildet sein. Das bedeutet, Teileder Kondensatoren, der Induktoren und Ähnliches, die diese Schaltungenbilden, werden als Chipkomponenten (konzentrierte kon stante Elemente)auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet, oderTeile der Kondensatoren, der Induktoren und Ähnliches, die diese Schaltungenbilden, werden als Leitermuster an der Oberseite oder innerhalbdes mehrschichtigen Substrats gebildet.
[0152] Umdas Hochfrequenzmodul in einem Funktelefon oder Ähnlichem weiter zu miniaturisieren, könnte einespannungsgesteuerte Oszillatorschaltung VCO oder ein Balun (nichtgezeigt), der mit dem GSM850/GSM900-TX-Anschluss und dem DCS/PCS-Anschlussin 1 verbunden ist,in einer einheitlichen Struktur innerhalb des in dieser Ausführungsformgezeigten Hochfrequenzmoduls hergestellt sein.
[0153] DesWeiteren könntedie Funktion der Richtungskoppler COP10, COP20 in das AMP-IC-Elementintegriert sein. Des Weiteren könntendie Richtungskoppler nicht angeordnet sein, sondern es könnte eineVorkehrung getroffen sein, so dass Überwachungssignale von Teilender verteilten konstanten Leitungen entnommen werden, die die Anpassungsschaltungender Leistungsverstärkerbilden.
[0154] Umdas Hochfrequenzmodul in einem Funktelefon oder Ähnlichem weiter zu miniaturisieren, könnten Bandpassfilter,wie z.B. SAW-Filter, FBAR-Filter oder Ähnliche (nicht gezeigt), diemit dem GSM850-RX-Anschluss, dem GSM900-RX-Anschluss, dem DCS-RX-Anschluss unddem PCS-RX-Anschluss in 1 verbundensind, in einer einheitlichen Struktur innerhalb des Hochfrequenzmodulsdieser Ausführungsformhergestellt sein.
[0155] Wennder Reihenkondensator CPG1 als Element gebildet ist, das auf derOberseite des mehrschichtigen Substrats angebracht ist, können der RichtungskopplerCOP10 und die Anpassungsschaltung MAT10 individuell berechnet werden,wenn die Elemente, die in dem mehrschichtigen Substrat integriertsind, auf elektrische Fehler überprüft werden.
[0156] 5 stellt eine perspektivischeAnsicht, wobei Teile weggebrochen sind, eines Hochfrequenzmodulsder vorliegenden Erfindung dar.
[0157] Wiein 5 gezeigt, ist indem Hochfrequenzmodul ein mehrschichtiges Substrat A gebildet, indem dielektrische Schichten 11–17, die aus Keramik oder Ähnlichemmit den gleichen Größen undeiner gleichen Gestalt hergestellt sind, nacheinander geschichtetsind. Die Oberseite und die seitlichen Seiten des mehrschichtigenSubstrats A werden mit einer Schutzschicht 10 beschichtet,die aus einem Metall hergestellt ist. Ein Signalanschlussmuster 22 inForm einer Elektrode des LGA-(LandGrid Array-)Typs ist an der Unterseite des mehrschichtigen SubstratsA und in der Näheder seitlichen Seiten gebildet.
[0158] Mittelseines Leiters, wie z.B. einem Lötpunkt oder Ähnlichem,ist die Schutzschicht 10 zumindest gegenüber einerElektrode von endseitigen Erdungselektroden 35 gesichert,die bei vorbestimmten Stellen der seitlichen Seiten des Hochfrequenzmoduls angeordnetsind.
[0159] Ander obersten dielektrischen Schicht 11 sind angebracht:verschiedene Muster; monolithische integrierte Halbleiter-Hochfrequenzschaltungen,wie z.B. ein AMP-IC-Element 23a, ein SW-IC-Element 23b,ein APC-IC-Element 23c und Ähnliches; und eine Vielzahlvon Chipkomponenten (konzentrierte konstante Elemente) 24,wie z.B. Kondensatoren, Induktoren und Ähnliches.
[0160] Diedielektrischen Schichten 11–17 werden auseinem dielektrischen Material hergestellt, wie z.B. Keramik, einemsynthetischen Harz, einem Verbundmaterial aus Keramik und einemsynthetischen Harz, oder Ähnlichem.Um mikroskopische Schaltungen zu bilden und angesichts einer mehrschichtigen Schaltungskonfigurationund einer höherenZuverlässigkeit,werden die dielektrischen Schichten 11–17 vorzugsweise aus Keramikhergestellt. Insbesondere angesichts eines simultanen Sinterns mitden Leiterschichten ist es bevorzugt, Keramik zu verwenden, diebei 800 bis 1000°Cgesintert werden kann. Glas oder Glaskeramik könnte z.B. auf geeignete Weise verwendetwerden.
[0161] Diefolgende Beschreibung wird ein spezifisches Verfahren zum Erzeugendieses mehrschichtigen Substrats A erläutern. Tonerde, Mullit, Forsterit, Aluminiumnitrid,Siliziumnitrid, Glas oder Ähnliches wirdals Basis verwendet und bekannte Sinterhilfen oder eine Verbindungaus Titanat, die zu einer höherenrelativen dielektrischen Konstante beiträgt, werden hinzugefügt und mitdieser Basis vermischt, wodurch eine keramische Grünschichtgebildet wird.
[0162] Ander Oberflächedieser keramischen Grünschichtist eine Leiterschicht durch zumindest einen niederohmischen Leitergebildet, der vorzugsweise aus der Gruppe gewählt ist, die aus Kupfer, Silber undGold aufweist. Hinsichtlich des Entstehungsverfahrens der Leiterschichtkönnteeine Leiterpaste, die das oben erwähnte Metall enthält, aufdie Oberfläche derkerami schen Grünschichtangewendet werden, oder eine metallische Schicht wird darauf angebracht.
[0163] Nachdemdie Leitermuster, die die oben erwähnten Schaltungen bilden, gebildetwurden, werden keramische Grünschichtenmit darauf gebildeten Leitermustern auf Leitermuster laminiert.Der laminierte Körperwird thermisch komprimiert und unter einem vorbestimmten Druck beieiner vorbestimmten Temperatur gebacken. In diesem Fall werden Kontaktlochleiter,die mit einer Leiterpaste gefüllteDurchkontaktierungen aufweisen, auf geeignete Weise in den dielektrischenSchichten 11–17 gebildet,so dass Schaltungen, die durch eine Vielzahl von Schichten hindurchgebildet sind, in Richtung der Dicke verbunden sind.
[0164] Anschließend werdendie keramischen Grünschichtengleichzeitig mit diesen niederohmischen Metallen gesintert.
[0165] Beidem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung ist die relativedielektrische Konstante der dielektrischen Schichten, die das mehrschichtige Substratbilden, vorzugsweise nicht geringer als 4 und insbesondere 8 odermehr. Durch Erhöhender relativen dielektrischen Konstante der dielektrischen Schichtenauf diese Art und Weise könnendie verteilten konstanten Leitungen, die die Schaltungen bilden,längenmäßig verkürzt werden,und die gegenüberliegendenFlächender Kondensatorelemente könnenverringert werden. Dies trägtzu einer Miniaturisierung des Hochfrequenzmoduls bei.
[0166] 6 stellt eine schematischeSchnittansicht des mehrschichtigen Substrats dar, das das Hochfrequenzmodulder vorliegenden Erfindung bildet.
[0167] In 6 sind die integriertenHalbleiterschaltungselemente, wie z.B. das AMP-IC-Element 23a, dasSW-IC-Element 23b, das APC-IC-Element 23c und Ähnliches,an der Oberseite des mehrschichtigen Substrats A angebracht. EinDiplexer zum Verzweigen einer Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen,Richtungskoppler und Anpassungsschaltungen für Leistungsverstärker werdendurch Chipkomponenten 24, wie z.B. Kondensatoren, Induktorenund Ähnliches,auf der Oberseite des mehrschichtigen Substrats A und interne Elemente 25 innerhalbdes mehrschichtigen Substrats A gebildet.
[0168] DasAMP-IC-Element 23a, das SW-IC-Element 23b unddas APC-IC-Element 23c sindan den Chipkontaktstellen 27a, 27b, die an derOberfläche desmehrschichtigen Substrats A gebildet sind, unter Verwendung einesleitfähigenKlebemittels 28, wie z.B. AgAuSn oder Ähnlichem, angebracht. Die Eingangs-/Ausgangselektrodendes AMP-IC-Elements 23a, des SW-IC-Elements 23b unddes APC-IC-Elements 23c sind mit einem Signalmuster undeinem Erdungsmuster 29 verbunden, die auf der Oberfläche desmehrschichtigen Substrats A unter Verwendung von Bonddrähten 30 gebildetsind, die aus Au oder Ähnlichemgemacht sind.
[0169] DieOberseite des mehrschichtigen Substrats A ist mit einem Harz 31 desTyps Epoxid oder Ähnlichemversiegelt. Dies sichert nicht nur auf perfekte Weise das AMP-IC-Element 23a,das SW-IC-Element 23b und das APC-IC-Element 23c, sondernhindert auch fremde Dinge an einem Eintritt von außen. Diesverbessert die Zuverlässigkeitdes Hochfrequenzmoduls.
[0170] Diefolgende Beschreibung wird eine Anordnung von Elementen innerhalbeines mehrschichtigen Substrats erläutern, das das Modul der vorliegendenErfindung bildet.
[0171] 7A stellt eine Ansicht dar,die eine Anordnung der Elemente veranschaulicht, die an der Oberseiteeines mehrschichtigen Substrats angebracht sind. 7B stellt eine Ansicht dar, die eine Anordnungder Elemente veranschaulicht, die auf einer inneren Schicht desmehrschichtigen Substrats angeordnet sind.
[0172] Bezugnehmendauf 6, 7A und 7B wird einmehrschichtiges Substrat, das das Modul der vorliegenden Erfindungbildet, an einem Ende in seiner Längsrichtung mit einem Leistungsverstärker AMP100und an dem anderen Ende mit einer Schalterschaltung SW100 und einemDiplexer DIP10 versehen. Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20, RichtungskopplerCOP10, COP20 und Ähnliches werdenzwischen dem LeistungsverstärkerAMP100 und der Schalterschaltung SW100 angeordnet.
[0173] Kurzgesagt, der Leistungsverstärker AMP100,die Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20, die Richtungskoppler COP10,COP20, die Schalterschaltung SW100 und der Diplexer DIP10 werdennacheinander auf dem Substrat in der Längsrichtung oder in der Signalflussrichtungder kürzesten Bahnangeordnet. Eine solche Anordnung eliminiert eine überflüssige Umgehungsleitung,wodurch sowohl ein Übertragungsverlustals auch eine Interferenz zwischen den Leitungen minimiert wird.Es ist deshalb möglich,die elektrische Leistung des Moduls maximal herauszubringen.
[0174] Wiezuvor erwähnt,ist der LeistungsverstärkerAMP100 als AMP-IC-Element 23a gebildet. Wie in 6 gezeigt, ist das AMP-IC-Element 23a andie Chipkontaktstelle 27a, die an der Oberseite des mehrschichtigenSubstrats A gebildet ist, durch leitende oder nichtleitende Klebemittel 28 fixiert.Die Chipkontaktstelle 27a ist mit einem Grundanschlussmuster 37 ander Unterseite des mehrschichtigen Substrats A mittels Durchkontaktierungsleitern 38 verbunden.Dies stellt Passagen zum Wärmeleiten zuder Außenseitedes Moduls hin sicher, um eine Erhöhung der Temperatur des AMP-IC-Elements 23a über einegarantierte Temperatur hinaus zu verhindern.
[0175] DieSchalterschaltung SW100 ist als das SW-IC-Element 23b gebildet,in das die Schalter SW110, SW120, der Decoder 10 und Ähnlichesintegriert sind. Wie in 6 gezeigt,ist das SW-IC-Element 23b aufeine Chipkontaktstelle 27b, die auf der Oberseite des mehrschichtigenSubstrats A gebildet ist, durch die leitenden oder nichtleitendenKlebemittel 28 fixiert. Die Chipkontaktstelle 27b erstrecktsich durch Durchkontaktierungsleiter 41 nach unten und istmit dem Grundanschlussmuster 37 an der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats A verbunden. Falls die Chipkontaktstelle 27b einpotentialfreies Muster ist, das nicht mit dem Grundanschlussmuster 37 verbundenist, erzeugt dies eine unnötigeInterferenz zwischen den Elementen, die den darunter angeordnetenDiplexer bilden. Jedoch kann dieses Problem eliminiert werden, dadie Chipkontaktstelle 27b mit dem Grundanschlussmuster 37 verbundenist. Des Weiteren sind die Durchkontaktierungsleiter 41 angeordnet,um in der Nähedes äußeren Randsder rechtwinkligen Chipkontaktstelle 27b verbunden zu sein.Dies hindert auf effektive Weise die Masse eines Teils des äußeren Randsder Chipkontaktstelle 27b daran, schwach zu werden, eineunnötigeInterferenz zu erzeugen.
[0176] DieChipkontaktstelle 27a, an der das AMP-IC-Element 23a angebrachtist, und die Chipkontaktstelle 27b, an der das SW-IC-Element 23b angebrachtist, werden nicht direkt miteinander verbunden, sondern sind unabhängig gebildet.Dies hindert das SW-IC-Element 23b daran, hinsichtlichEigenschaften geändertzu werden oder aufgrund des Einflusses von Wärme des AMP-IC-Elements 23a geschädigt zuwerden.
[0177] Wiein 7B gezeigt, weistder Diplexer DIP10 zwei Teile bzw. Abschnitte auf, d.h. einen Teil 42 aufder GSM850/GSM900-Seite, die durch SLAG1, CAG1, LPF10 und HPF10gebildet ist, und einen Teil 43 auf der DCS/PCS-Seite,die durch HPF20 und LPF20 gebildet ist. Aus diesen beiden zwei Teilendieser Ausführungsformist der Teil 42 auf der GSM850/GSM900-Seite in dem Bereichunter der Chipkontaktstelle 27b für das SW-IC-Element 23b gebildet,währendder Teil 43 auf der DCS/PCS-Seite außerhalb des Bereichs unterder Chipkontaktstelle 27b gebildet ist.
[0178] Wiein 7B gezeigt, sinddie Durchkontaktierungsleiter 41, die die Chipkontaktstelle 27b,die die darauf angebrachte Schalterschaltung SW100 aufweist, mitdem Grundanschlussmuster 37 auf der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats verbinden, zwischen dem Teil 42 auf der GSM850/GSM900-Seiteund dem Teil 43 auf der DCS/PCS-Seite in dem Diplexer gebildet.Dementsprechend haben die Durchkontaktierungsleiter 41 eineFunktion zum Erden der Chipkontaktstelle 27b, und weisenauch eine Funktion auf zum Verhindern der Interferenz zwischen der GSM850/GSM900- Seite und der DCS/PCS-Seiteinnerhalb des Diplexers. Dies verbessert die Musterdichte innerhalbdes mehrschichtigen Substrats, womit zu einer Miniaturisierung desHochfrequenzmoduls beigetragen wird.
[0179] 7B zeigt auch ein Interferenz-verhinderndesGrundmuster 26, das mit Durchkontaktierungsleitern 38 verbundenist. Die Form und Funktion des Interferenz-verhindernden Grundmusters 26 wird später mitBezugnahme auf 8A und 8B erläutert werden.
[0180] DesWeiteren sind Interferenz-verhindernde Muster 40, die jeweilsDurchkontaktierungsleiter integriert haben, zwischen den Anpassungsschaltungen MAT10und MAT20 und zwischen Richtungskopplern COP10 und COP20 gebildet,wobei diese Anpassungsschaltungen MAT10, MAT20 und die RichtungskopplerCOP10, COP20 auf einer inneren Schicht des mehrschichtigen Substratsangeordnet sind. Die Interferenz-verhindernden Muster 40 erstreckensich von der Oberseite des mehrschichtigen Substrats A nach untenund sind mit dem Grundanschlussmuster 37 auf der Unterseitedes mehrschichtigen Substrats verbunden.
[0181] DieInterferenz-verhindernden Muster 40 verringern eine elektromagnetischeKopplung zwischen den Schaltungen auf der GSM850/GSM900-Seite undden Schaltungen auf der DCS/PCS-Seite. Dies hindert harmonischeKomponenten, die durch die Leistungsverstärker erzeugt werden, aufgrundeiner elektromagnetischen Kopplung an einem Streuen in andere Schaltungen,so dass die harmonischen Komponenten zu dem Antennenanschluss ANTweggeleitet werden, ohne durch geeignete Filterschaltungen hindurchzu laufen.
[0182] Beidem Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung sind die Effizienzder Leistungshinzufügungund das Ausgangsniveau des AMP-IC-Elements 23a verschlechtert,wenn die Steuerspannung des AMP-IC-Elements 23a erniedrigtist. Es ist deshalb bevorzugt, einen niederohmischen Leiter, wie z.B.Silber oder Kupfer, als Leitermaterial für die Kondensatorleitermuster,die Durchkontaktierungsleiter und die verteilten konstanten Leitungenzu verwenden, die die Anpassungsschaltungen zum Liefern einer Spannungan das AMP-IC-Element 23a bilden. Dies minimiert den Abfallder Steuerspannung des AMP-IC-Elements 23a.
[0183] 8A stellt eine Ansicht dar,die die Form des Interferenz-verhindernden Grundmusters 26 veranschaulicht,das mit Durchkontaktierungsleitern 38 verbunden ist.
[0184] Wieaus 8A erkennbar, werdenSpannungsversorgungsleitungen SLPG so angeordnet, so dass sie sichin der Draufsicht nicht überlappen.
[0185] DasInterferenz-verhindernde Grundmuster 26 weist SchlitzeM1, M2 auf. Die Schlitze M1, M2 sind angeordnet, um harmonischeSignale, die in Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen SLPGfließen,daran zu hindern, elektromagnetisch mit dem Interferenz-verhinderndenGrundmuster 26 verbunden zu werden, was die harmonischenSignale dazu veranlasst, in andere Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungenSLPG durch das Interferenzverhindernde Grundmuster 26 zufließen. Wenndie Stellen der Schlitze M1, M2 auf geeignete Weise gewählt sind,verhindert dies die Interferenz in einem Hochfrequenzsignal mittelseines harmonischen Signals durch das Interferenz-verhindernde Grundmuster 26,womit eine Rückkopplungdes harmonischen Signals an die erste Stufe von der letzten Stufeder Hochfrequenz-Verstärkungselementeverhindert wird, die die Leistungsverstärker bilden. Als Ergebnis kanndas Niveau des harmonischen Signals an dem Ausgangsanschluss desHochfrequenzmoduls erniedrigt werden, womit es möglich ist, die harmonischenEigenschaften des Hochfrequenzmoduls zu verbessern.
[0186] DasInterferenz-verhindernde Grundmuster 26 weist Durchkontaktierungsleiter 38a umdas Muster und die Schlitze herum auf. Diese Durchkontaktierungsleiter 38a sindmit den Grundmustern 37 an der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats A verbunden.
[0187] Beidem Beispiel in 8A sindzwei Schlitze in dem Interferenz-verhindernden Grundmuster 26 beivertikal geteilten Positionen gebildet. Jedoch sind die Schlitz-bildendenPositionen nicht auf die oben erwähnten Positionen beschränkt. DieSchlitze könntenin dem Interferenz-verhindernden Grundmuster 26 bei transversalgeteilten Positionen gebildet sein.
[0188] 8B zeigt weitere Interferenz-verhinderndeGrundmuster 26a bis 26e in dem Hochfrequenzmodulder vorliegenden Erfindung.
[0189] Inden Interferenz-verhindernden Grundmustern 26a bis 26e sindein Hochfrequenz-Verstärkungsgrundelementund vier Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen SLPG zum Liefern vonSpannungen an die Hochfrequenz-Verstärkungselemente in fünf Bereichedurch Teilungsvertiefungen M1 – M4geteilt. Die Interferenz-verhindernden Grundmuster 26b bis 26e weisenDurchkontaktierungsleiter 38a um die Muster oder die Teilungsvertie fungenherum auf. Die Durchkontaktierungsleiter 38a sind mit demGrundmuster 37 an der Unterseite des dielektrischen SubstratsA verbunden.
[0190] Aufdie oben erwähnteWeise sind die Interferenz-verhindernden Grundmuster 26b bis 26e durchBereiche geteilt, wobei in jedem eine Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungSLPG gebildet ist. Dementsprechend kann, selbst wenn ein bei einemHochfrequenz-Verstärkungselementerzeugtes harmonisches Signal in die Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungSLPG fließt,das harmonische Signal sich nicht fortpflanzen, da die Interferenz-verhinderndenGrundmuster 26b bis 26e von anderen Interferenz-verhinderndenGrundmustern 26b bis 26e getrennt sind. Dementsprechendkann das harmonische Signal nicht an eine andere Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungSLPG koppeln, womit die Rückkopplungdes harmonischen Signals verhindert wird. Als Ergebnis kann dasNiveau des harmonischen Signals bei dem Ausgangsanschluss des Hochfrequenzmodulserniedrigt werden, um die harmonischen Eigenschaften des Hochfrequenzmodulszu verbessern.
[0191] Gemäß der vorliegendenErfindung müssen dieSchlitze oder Teilungsvertiefungen in den Interferenz-verhinderndenGrundmustern 26 eine solche Breite aufweisen, um das gegenseitigeelektromagnetische Koppeln auf perfekte Weise zu blocken. Wenn z.B.die Frequenz nicht geringer als 0,8 GHz ist, ist die Breite vorzugsweisenicht geringer als 0,1 mm.
[0192] 9 stellt eine Unteransichtdar, die ein Anschlussmuster veranschaulicht, wie z.B. ein Grundanschlussmuster,das an der Unterseite des mehrschichtigen Substrats A gebildet ist.
[0193] EinGrundanschlussmuster ist an der Unterseite des mehrschichtigen SubstratsA gebildet und wird von einer gestrichelten Linie umgeben. Der größte Teildes Grundanschlussmusters ist mit einer Mantelschicht 39 beschichtet,wie sie durch eine grob schraffierte Linie angedeutet ist. Teile,die nicht mit der Mantelschicht 39 beschichtet sind, liegenfrei, wie mit Ziffern 34, 36 und 37 in 9 gezeigt. Die freiliegendenTeile werden mittels einer fein schraffierten Linie gezeigt.
[0194] Andem Rand der Unterseite des mehrschichtigen Substrats A sind Signalanschlussmuster 32 zumVerbinden mit einer externen Schaltung und Vorspannungs-Versorgungsanschlussmuster 33 gebildet.Des Weiteren sind endseitige Durchkontaktierungselektroden 35 gebildet,die sich von der Oberseite bei den vier Ecken des mehrschichtigenSubstrats A zu dem Boden erstrecken, und sind mit Grundanschlussmustern 36 verbunden,die bei den vier Ecken der untersten Schicht des mehrschichtigen SubstratsA freiliegen.
[0195] Inder Mitte liegen zwei Grundanschlussmuster 37 mit einerLGA-Struktur frei. In 9 liegen zweiobere und untere Grundanschlussmuster 37 frei, ein einzelnesGrundmuster in einer einheitlichen Struktur könnte aber ebenfalls freiliegen.
[0196] Wenndas Hochfrequenzmodul der vorliegenden Erfindung z.B. auf einergedruckten Leiterplatte eines mobilen Anschlusses angebracht ist, sinddie Grundanschlussmuster mit der Schaltung dieser gedruckten Leiterplatteverbunden.
[0197] Umdie Wärmeleitungzu beschleunigen, sind die Grundanschlussmuster mit den thermischen Durchkontaktierungsleitern 38 in 6 verbunden. Wenn die Grundanschlussmustermit den thermischen Durchkontaktierungsleitern 38 auf dieoben erwähnteWeise verbunden sind, wird die bei dem AMP-IC-Element 23a erzeugteWärme zuder gedruckten Leiterplatte durch die thermischen Durchkontaktierungsleiter 38 unddie Grundmuster geleitet. Dies verhindert Änderungen und/oder eine Verschlechterungdes Ausgangsniveaus und einer Effizienz einer Leistungshinzufügung aufgrundvon Wärmeleitungdes AMP-IC-Elements 23a.
[0198] EinLeiter mit niedrigem thermischen Widerstand, wie z.B. Silber oderKupfer, wird als Material fürdie thermischen Durchkontaktierungsleiter 38 verwendet.Dies verhindert eine Verschlechterung des Ausgangsniveaus und einerEffizienz der Leistungshinzufügungaufgrund von Hitze des AMP-IC-Elements 23a.
[0199] DieLGA-Struktur-Grundmuster, die bei der Mitte der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats ausgebildet sind, sind zu einem solchen Ausmaß groß, dasssie nicht mit Signalanschlussmustern 32, die bei dem Randder Unterseite füreine externe Verbindung gebildet sind, und mit den Vorspannungsversorgungs-Anschlussmustern 33 inBerührungkommen. Wenn jedoch die Grundmuster groß sind, werden die Lötdruckstellen("soldering prints") zum Verbinden mitder gedruckten Leiterplatte uneben. Dies birgt die Wahrscheinlichkeit,dass die Verbindung der Grundmuster 37 mit der gedrucktenLeiterplatte defekt ist. Dementsprechend, wie oben beschrieben, wirddie Mantelschicht 39 auf den Teil angewendet, der in 9 von einer grob schraffiertenLinie umgeben ist. Somit werden die Grundanschlussmuster 34, 36 und 37 freigelegt,wie durch eine fein schraffierte Linie gezeigt. Die Mantelschicht 39 wirddurch einen Isolator mit dem gleichen Material des Substrats oder dessynthetischen Harzes gebildet, wie z.B. Glas oder Epoxidharz.
[0200] Jededer 10A bis 10E stellt eine Ansicht dar,die ein weiteres Beispiel der Muster an der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats A veranschaulicht.
[0201] Injeder der 10A bis 10D ist ein LGA-Struktur-Grundmuster 37 inder Mitte der Unterseite des mehrschichtigen Substrats A angeordnet. Umdas Grundmuster 37 herum sind Anschlussmuster für Signalanschlussmuster,Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster und Grundanschlussmuster angeordnet,die bei den inneren und äußeren Rändern aufeine doppelte Weise angeordnet sind. Die Grundanschlussmuster 34 sinddurch schraffierte Quadrate gezeigt, während die Signalanschlussmusterund die Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster mittels blankerQuadrate gezeigt sind.
[0202] In 10A werden die Grundanschlussmuster 34 Anschlüssen zugewiesen,die bei dem inneren Rand angeordnet sind. Die Signalanschlussmuster unddie Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster können inneren Anschlüssen, dieandere als die Anschlüssefür dieGrundanschlussmuster 34 sind, und den äußeren Anschlüssen zugewiesenwerden. Die Anordnung eines solchen doppelten peripheren Anschlussmusterskann auf den Anstieg der Anzahl von Anschlüssen bei einem Multibandmodulreagieren.
[0203] In 10B werden die Grundanschlussmuster 34 denAnschlüssenzugewiesen, die bei dem äußeren Randangeordnet sind. Die Signalanschlussmuster und die Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster werdenden Anschlüssenzugewiesen, die bei dem inneren Rand angeordnet sind. Wenn der äußere Randvon den Grundanschlussmustern 34 auf die oben erwähnte Weiseumgeben ist, verhindert dies die Interferenz von außerhalbder Schaltung.
[0204] In 10C ist ein einzelner kontinuierlicher Anschluss,bei dem äußere periphereAnschlüsse miteinanderverbunden sind, auf jeder Seite gebildet. Jeder kontinuierlicheAnschluss dient als Grundmuster 34. Signalanschlussmusterund die Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster werden Anschlüssen zugewiesen,die bei dem inneren Rand angeordnet sind. Da der äußere Randsomit von den Grundanschlussmustern 34 umgeben ist, verhindert diesdie Interferenz von außerhalbder Schaltung.
[0205] In 10D ist das Modul kleinergemacht. Dementsprechend ist das Grundanschlussmuster 37 beider Mitte der Unterseite des mehrschichtigen Substrats A ebenfallsklein gemacht. Um das Grundmuster 37 herum sind Anschlussmusterbei den inneren und äußeren Rändern aufeine doppelte Weise angeordnet. Eine solche doppelte Anordnung kann aufden Anstieg der Anzahl von Anschlüssen reagieren, selbst wenndas Modul verkleinert ist.
[0206] In 10E ist ein Signalanschlussmuster 32 undein Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster 33 innerhalbeines Grundmusters 37 bei der Mitte der Unterseite desmehrschichtigen Substrats A gebildet. Gemäß dieser Anordnung sind dasSignalanschlussmuster 32 und das Vorspannungsversorgungs-Anschlussmuster 33 vondem Grundanschlussmuster 34 umgeben. Dies verhindert dieInterferenz von außerhalbder Schaltung.
[0207] Injeder der 10A bis 10E könnten vorbestimmte Anschlüsse miteinem Mantelglas so beschichtet sein, dass zumindest ein Teil derAnschlüssefrei liegt.
[0208] Diefolgende Beschreibung wird eine Modifikation der Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenzum Liefern von Leistungsspannungen an die Hochfrequenz-Verstärkungselementeder ersten, der mittleren und der letzten Stufe der Leistungsverstärker AMP110,AMP120 erläutern.
[0209] 11 zeigt eine Schaltung,in der angeordnet sind (i) Vorspannungsleitungen SLPG4, SLPG5, SLPG6,die Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen eines Hochfrequenz-Verstärkungselementsletzter Stufe MMIC11, ein Hochfrequenz-Verstärkungselement MMIC12 mittlererStufe und ein Hochfrequenz-VerstärkungselementMMIC13 erster Stufe des Leistungsverstärkers AMP10 bilden, und (ii)Vorspannungsleitungen SLPD4, SLPD5, SLPD6, die Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen einesHochfrequenz-VerstärkungselementsMMIC21 letzter Stufe, ein Hochfrequenz-Verstärkungselement mittlerer StufeMMIC22 und ein Hochfrequenz-Verstärkungselement erster StufeMMIC23 des LeistungsverstärkersAMP120 bilden. Bei der Schaltung der 12 sindKondensatoren auf den Leistungsspannungs-Seiten verbunden, und induktiveElemente sind seriell mit den Kondensatoren verbunden.
[0210] Jededer sechs Vorspannungsleitungen weist die gleiche Anordnung auf.Dementsprechend wird die folgende Beschreibung lediglich eine VorspannungsleitungSLPG4 erläuternund die Beschreibung der anderen Vorspannungsleitungen wird weggelassen.
[0211] 11 zeigt einen Gleichstrom-SpannungsversorgungsanschlussVpg zum Liefern einer Gleichstrom-Spannung an das Hochfrequenz-Verstärkungselementletzter Stufe MMIC11 in dem Leistungsverstärker AMP110. Der Leistungsanschluss Vpgist mit der Außenseitedes Hochfrequenz-Verstärkungselementsletzter Stufe MMIC11 durch die Vorspannungsleitung SLPG4 verbunden.Ein Kondensator CPG4 ist mit der Vorspannungsleitung SLPG4 verbunden.Es ist eine Vorkehrung getroffen, so dass der Kondensator CPG4 unddie Vorspannungsleitung SLPG4 in Resonanz sind, um ein Hochfrequenzsignaldes Hochfrequenz-Verstärkungselementsletzter Stufe MMIC11 daran zu hindern, in den Gleichstrom-SpannungsversorgungsanschlussVpg zu fließen.
[0212] EinInduktor LPG4 ist zwischen dem Kondensator und der Erde verbunden.Der Kondensator CPG4 und der Induktor LPG4 sind mit der VorspannungsleitungSLPG4 verbunden. Es ist deshalb möglich, die Impedanz auf derAusgangsseite des Hochfrequenz-Verstärkungselementsletzter Stufe MMIC11 anzupassen. Dementsprechend kann die Anpassungmit der Anpassungsschaltung MAT10 als die Schaltung der nächsten Stufeoptimiert werden.
[0213] Wenndie Hochfrequenzschaltung auf der Oberfläche oder innerhalb eines mehrschichtigendielektrischen Substrats gebildet ist, können Chipkondensatoren alsKondensatoren CPG4, CPD4 und Ähnlichesverwendet werden, die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden sind. Diese Chipkondensatoren können auf der Substratoberfläche angebrachtsein oder können durchein Elektrodenpaar gebildet sein, das eine dielektrische Schichtdes mehrschichtigen Substrats dazwischen sandwichartig aufnimmt.
[0214] DesWeiteren könnenChipinduktoren fürdie Induktoren LPG4, LPD4 und Ähnlichesals dielektrische Elemente verwendet werden, die zwischen den Kondensatorenund der Erde verbunden sind. Jedoch können diese Induktoren auchdurch Leitermuster, die an der Oberfläche oder innerhalb des dielektrischenmehrschichtigen Substrats gebildet sind, oder durch Durchkontaktierungsleiterzum Verbinden der Leitermuster realisiert werden.
[0215] Bezugnehmendauf 12 wird die folgende Beschreibungein spezifisches Beispiel einer Schaltung erläutern, die Kondensatoren undInduktoren aufweist, die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden sind, wobei ein Hochfrequenz-Verstärkungselement einer mittleren StufeMMIC12 als Beispiel genommen wird. Andere Verstärker sind hinsichtlich einerVerdrahtung ähnlich zudem Hochfrequenz-Verstärkungselementmittlerer Stufe MMIC12. Dementsprechend wird lediglich die Verdrahtungdes Hochfrequenz-Verstärkungselementsmittlerer Stufe MMIC12 erläutertwerden und die Beschreibung der anderen Verstärker wird deshalb weggelassen.
[0216] 12 stellt eine schematischeSchnittansicht eines Hochfrequenzmoduls dar.
[0217] In 12 weist das Hochfrequenzmoduleinen laminierten Körpermit einer Vielzahl von dielektrischen Schichten 11–17 auf.Dieser laminierte bzw. geschichtete Körper hat in seiner Oberfläche einen konkavenTeilabschnitt vorgesehen. Ein AMP-IC-Element 112, das durch Hochfrequenz-VerstärkungselementeMMICs 11–13 undMMICs 21–23 integriertist, ist an dem Boden innerhalb des konkaven Abschnitts angebracht.
[0218] Ander Oberflächeeines dielektrischen Substrats A sind Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungenSLPG5, SLPG6 gebildet. Ein Ende dieser Vorspannungsleitung SLPG5ist mit dem AMP-IC-Element 112,das in dem konkaven Substratabschnitt mittels eines Durchkontaktierungsleiters V1angebracht ist, der ausgebildet ist, sich durch das dielektrischeSubstrat hindurch zu erstrecken, durch eine Verdrahtung L1, dieinnerhalb des dielektrischen Substrats A gebildet ist, und durcheinen Draht W1 verbunden. Auch ein Ende der Vorspannungsleitung SLPG6ist mit dem AMP-IC-Element verbunden, das in dem konkaven Substratabschnittangebracht ist, nämlichdurch (i) einen Durchkontaktierungsleiter V2, der ausgebildet ist,sich durch das dielektrische Substrat hindurch zu erstrecken, (ii)eine Verdrahtung L2, die innerhalb des dielektrischen SubstratsA gebildet ist, und (iii) einen Draht W2.
[0219] Dasandere Ende der Vorspannungsleitung SLPG5, die an der Oberfläche desdielektrischen Substrats gebildet ist, ist mit einem Kondensator CPG5als Chipelement verbunden, das auf dem Substrat A angebracht ist.
[0220] DerKondensator CPG5 ist mit einem Durchkontaktierungsleiter V3 verbunden,der durch das Innere des dielektrischen Substrats A in Form einer vertikalenErstreckung hin zu der Unterseite des Substrats A hindurch läuft. DerDurchkontaktierungsleiter V3 bildet einen Induktor LPG5. Der DurchkontaktierungsleiterV3 ist mit einem Grundmuster GND1 verbunden, das an der Unterseitedes Substrats A gebildet ist.
[0221] Dasandere Ende der Vorspannungsleitung SLPG6, das an der Oberfläche desdielektrischen Substrats gebildet ist, ist durch einen DurchkontaktierungsleiterV4 mit einem Kondensator CPG6 verbunden, der durch ein Leitermusterinnerhalb des dielektrischen Substrats A gebildet ist. Der Kondensator CPG6ist mit dem Grundmuster GND2 verbunden, dass innerhalb des Substratsgebildet ist. Das Grundmuster GND2 innerhalb des Substrats ist miteinem Grundmuster GND3 an der Unterseite des dielektrischen SubstratsA durch einen Durchkontaktierungsleiter V6 verbunden.
[0222] DieInduktanzen der Durchkontaktierungsleiter V4, V5, V6 und des GND2bilden den Induktor LPG5.
[0223] SomitkönnenInduktoren durch Durchkontaktierungsleiter und Leitermuster gebildetwerden, die innerhalb des Substrats gebildet sind. Dies lässt diegewünschtenEigenschaften des Hochfrequenzmoduls erreichen, ohne die Anzahlder Komponentenelemente zu erhöhen.
[0224] DieSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen sind insgesamt oder teilweisean der Oberflächedes dielektrischen Substrats A gebildet. Dementsprechend können dieLängender Vorspannungsleitungen leicht verändert werden, womit die Impedanzanpassungvereinfacht wird.
[0225] Somitsind gemäß der obenerwähntenAusführungsformInduktoren, die durch Durchkontaktierungsleiter, Leitermuster oder Ähnlichesgebildet sind, zwischen der Erde und den Kondensatoren angeordnet,die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen verbundensind. Dies verbessert und passt die Ausgangsleistungseigenschaften aufeinfache und effektive Weise an für die Ausgangssteuerspannungder Verstärker.
[0226] 14 stellt einen Graphendar, der Änderungenvon Ausgangsleistungseigenschaften bezüglich der Ausgangssteuerspannungder Verstärkergemäß der vorliegendenErfindung veranschaulicht. 15 stellteinen Graphen dar, der Änderungenvon Ausgangsleistungseigenschaften bezüglich der Ausgangssteuerspannungvon Verstärkerngemäß dem Standder Technik veranschaulicht. Gemäß der vorliegendenErfindung kann das Verhältniszwischen der Ausgangsleistung und der Ausgangssteuerspannung, wiein 14 gezeigt, lineargesteuert werden.
[0227] Gemäß der vorliegendenErfindung könnten anstattder Induktoren LPG4, LPG5, LPG6, LPD4, LPD5, LPD6, die in dem in 11 gezeigten Hochfrequenzmodulgebildet sind, Kondensatoren niedriger Kapazität CPG4, CPG5, CPG6, CPD4, CPD5, CPD6zwischen der Erde und den Spannungsversorgungs-VorspannungsleitungenSLPG4 – SLPG6, SLPD4 – SLPD6angeordnet sein, die mit Hochfrequenz-Verstärkungselementen verbunden sind,die in dem Schaltdiagramm der 13 gezeigtsind. Eine solche Anordnung erzeugt auch ähnliche Wirkungen. Insbesondereist die Kapazitätdieser Kondensatoren vorzugsweise nicht größer als 100 pF, und vorzugsweisenicht größer als70 pF.
[0228] WennKondensatoren niedriger Kapazität verwendetwerden, kann eine Anpassung durch Erzeugen von Induktorkomponentenbei den Durchkontaktierungsleitern V3, V4, V5, V6 und dem Grund GND2in 12 durchgeführt werden.Dementsprechend kann das Verhältniszwischen der Ausgangsleistung und der Ausgangssteuerspannung lineargesteuert werden, wie in dem Graphen der 14 gezeigt.
[0229] Dievorliegende Erfindung sollte nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformenbeschränkt sein,sondern es könnenverschiedene Modifikationen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindunggemacht werden.

权利要求:
Claims (35)
[1] Hochfrequenzmodul, das aufweist: ein mehrschichtigesSubstrat mit einer Vielzahl geschichteter dielektrischer Schichten; einenAntennenanschluss; einen Diplexer, der mit dem Antennenanschlussverbunden ist, zum Verzweigen einer Vielzahl von Übertragungs-/Empfangssystemen,die sich im Durchlassband voneinander unterscheiden; Schalterschaltungen,die mit dem Diplexer verbunden sind zum Schalten der Übertragungs-/Empfangssystemein Übertragungssystemeund Empfangssysteme; Leistungsverstärker, die mit den Schalterschaltungen verbundensind, zum Verstärkenvon Übertragungssignalenin den Durchlassbändernder Übertragungssysteme;und Anpassungsschaltungen zum Anpassen der Impedanzen der Leistungsverstärker aneinander, wobeidie Leistungsverstärkerund die Schalterschaltungen jeweils mittels integrierter Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementegebildet sind, und diese integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementean der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht sind.
[2] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei Richtungskopplerzum Entnehmen von Überwachungssignalenvon Übertragungssignalender Übertragungssystemezwischen den Schalterschaltungen und den Leistungsverstärkern angeordnetsind.
[3] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 2,. das des Weitereneine automatische Leistungssteuerschaltung aufweist, die mit denRichtungskopplern verbunden ist, zum Liefern von Steuersignalenan die Leistungsverstärkerentsprechend den Überwachungssignalen,die den Richtungskopplern entnommen sind.
[4] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 3, wobei die automatischeLeistungssteuerschaltung durch ein integriertes Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementgebildet ist, und wobei dieses integrierte Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementan der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht ist.
[5] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, das des Weitereneine Stromerfassungsschaltung zum Erfassen der Mengen elektrischerStrömein den Leistungsverstärkernund eine automatische Leistungssteuerschaltung aufweist, zum Steuernder Leistung der Leistungsverstärkerbasierend auf den durch die Stromerfassungsschaltung erfassten Strommengen.
[6] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 5, wobei die automatischeLeistungssteuerschaltung durch ein integriertes Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementgebildet ist, und wobei dieses integrierte Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselementan der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats angebracht ist.
[7] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei ein Tiefpassfilterzum Dämpfeneiner harmonischen Komponente eines Übertragungssignals bei zumindesteiner Stelle in den Signalleitungen von dem Antennenanschluss zuden Leistungsverstärkernangeordnet ist.
[8] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 7, wobei zumindestein Tiefpassfilter in den Signalleitungen von dem Antennenanschlusszu den Schalterschaltungen angeordnet ist.
[9] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei ein Hochpassfilteroder ein Bandpassfilter zum Dämpfeneiner Hochspannungs-Einschaltspitze, die in den Antennenanschlusseingetreten ist, in den Leitungen von dem Antennenanschluss zu denSchalterschaltungen angeordnet ist.
[10] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 9, wobei das Hochpassfilteroder das Bandpassfilter lediglich in der Leitung des Übertragungs-/Empfangssystems indem niedrigsten Frequenzband angeordnet ist.
[11] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei eineChipkontaktstelle an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats gebildet ist, die integriertenHochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente, die die Leistungsverstärker bilden,an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats mittels der Chipkontaktstelle angebrachtsind, und die Chipkontaktstelle durch wärmestrahlende Durchkontaktierungsleiter,die durch das mehrschichtige Substrat hindurch durchlaufend ausgebildetsind, mit einem Masseanschlussmuster verbunden ist, das an der Unterseitedes mehrschichtigen Substrats gebildet ist.
[12] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 11, wobei eineChipkontaktstelle an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats gebildet ist, die integriertenHochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente, die die Schalterschaltungenbilden, an der Oberflächedes mehrschichtigen Substrats mittels der Chipkontaktstelle angebrachtsind, und die Chipkontaktstelle für die integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente,die die Leistungsverstärkerbilden, mit der Chipkontaktstelle für die integrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente,die die Schalterschaltungen bilden, nicht durch ein Leitermusterverbunden ist, das an der Oberflächeoder innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet ist.
[13] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei verteilteKonstant-Leitungen, die die Anpassungsschaltungen bilden, zwischenden Teilen, wo die Richtungskoppler, die Schalterschaltungen oderder Diplexer angebracht sind, und den Teilen gebildet sind, wo dieintegrierten Hochfrequenz-Halbleiterschaltungselemente für die Leistungsverstärker angebrachtsind.
[14] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei ein Interferenz-verhinderndesMuster, das durch eine Leiterschicht gebildet ist, an der Oberfläche oderinnerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet ist, und wobeidas Interferenz-verhindernde Muster mit dem Masseanschlussmusteran der Unterseite des mehrschichtigen Substrats verbunden ist.
[15] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 14, wobei das Interferenz-verhinderndeMuster zwischen den Leistungsverstärkern und einem der Richtungskoppler,der Schalterschaltungen und/oder dem Diplexer angeordnet ist.
[16] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die relativedielektrische Konstante der dielektrischen Schichten, die das mehrschichtigeSubstrat bilden, nicht geringer als 4 ist.
[17] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei die integriertenHalbleiter-Schaltungselemente für dieSchalterschaltungen als Schaltungsmuster auf einem Substrat hergestelltsind, dessen Hauptbestandteil eine GaAs-Verbindung ist.
[18] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei jede aufden dielektrischen Schichten, die das mehrschichtige Substrat bilden,gebildete Leiterschicht von Leiterschichten ein Leiter ist, dessenHauptbestandteil aus der Gruppe, die aus Silber, Kupfer und Goldbesteht, ausgewähltist.
[19] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei dasmehrschichtige Substrat (i) eine Vielzahl von Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen zumLiefern von Spannungen an eine Vielzahl von Hochfrequenz-Verstärkungselementenund (ii) ein Interferenz-verhinderndes Massemuster aufweist, wobei dieSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen so angeordnet sind, dasssie einander in der Draufsicht nicht überlappen, und Schlitzein dem Interferenz-verhindernden Massemuster gebildet sind, zumTrennen desselben in zumindest zwei Bereiche, wobei in jedem eineSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitung gebildet ist.
[20] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei dasmehrschichtige Substrat (i) eine Vielzahl von Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen zumLiefern von Spannun gen an eine Vielzahl von Hochfrequenz-Verstärkungselementenund (ii) ein Interferenz-verhinderndes Massemuster aufweist, dieSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen so angeordnet sind, dasssie einander in der Draufsicht nicht überlappen, und Teilungsvertiefungenin dem Interferenz-verhindernden Massemuster gebildet sind, zumTrennen desselben in zumindest zwei Bereiche, wobei in jedem eineSpannungsversorgungs-Vorspannungsleitung gebildet ist.
[21] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei dasmehrschichtige Substrat an seiner Unterseite mit einem Masseanschlussmuster,einem Vorspannungsanschlussmuster und Signalanschlussmustern zumVerbinden des Hochfrequenzmoduls mit einer externen Schaltung versehenist, und das Masseanschlussmuster bei der Mitte der Unterseitedes mehrschichtigen Substrats angeordnet ist.
[22] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 21, wobei eine Vielzahlvon Anschlussmustern fürSignalanschlussmuster, Vorspannungsversorgungsanschlussmuster und/oderMasseanschlussmuster in einer Vielzahl von peripheren Zeilen umdas Masseanschlussmuster herum angeordnet sind, das bei der Mitteder Unterseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet ist.
[23] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 22, wobei von denAnschlussmustern um das Masseanschlussmuster herum, das bei derMitte der Unterseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet ist,die Anschlussmuster bei der äußerstenperipheren Zeile Masseanschlussmustern zugeordnet sind.
[24] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 21, wobei zumindesteines der Signalanschlussmuster und/oder der Vorspannungsversorgungs-Anschlussmusterinnerhalb des Masseanschlussmusters gebildet ist, das bei der Mitteder Unterseite des mehrschichtigen Substrats angeordnet ist.
[25] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 21, wobei alle odereinige der Signalanschlussmuster, der Masseanschlussmuster oderder Vorspannungsanschlussmuster an der Unterseite des mehrschichtigenSubstrats teilweise oder insgesamt frei liegen und der Bereich,der nicht frei liegt, mit einem Mantelglas beschichtet ist.
[26] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenmit den Hochfrequenz-Verstärkungselementenverbunden sind, die die Leistungsverstärker bilden, und Kondensatorenmit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen verbunden sind,und Induktoren zwischen den Kondensatoren und Masse angeschlossensind.
[27] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 26, wobei die Induktoren,die mit den Kondensatoren verbunden sind, mit Masseleitern mittelsDurchkontaktierungsleitern verbunden sind, die in den dielektrischenSchichten gebildet sind.
[28] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 26, wobei die Induktoren,die mit den Kondensatoren verbunden sind, mit Masseleitern mittelsDurchkontaktierungsleitern, die in den dielektrischen Schichten gebildetsind, und Leitermustern verbunden sind, die in den dielektrischenSchichten gebildet sind.
[29] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 26, wobei zumindestein Teil der Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen an der Oberfläche desdielektrischen mehrschichtigen Substrats gebildet ist, und Kondensatoren,die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden sind, an der Oberflächedes dielektrischen mehrschichtigen Substrats angebracht sind.
[30] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 26, wobei die Kondensatorendurch ein Elektrodenpaar gebildet sind, das dielektrische Schichtendes mehrschichtigen Substrats dazwischen sandwichartig aufnimmt.
[31] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 1, wobei Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenmit den Hochfrequenz-Verstärkerelementenverbunden sind, die die Leistungsverstärker bilden, und Kondensatorenniedriger Kapazitätmit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen verbunden sind.
[32] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 31, wobei die Kondensatoreneine Kapazitätvon nicht größer als100 pF aufweisen.
[33] Hochfrequenzmodul gemäß Anspruch 31, wobei zumindestein Teil der Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungen an der Oberfläche desdielektrischen mehrschichtigen Substrats gebildet ist, und Kondensatoren,die mit den Spannungsversorgungs-Vorspannungsleitungenverbunden sind, an der Oberflächedes dielektrischen mehrschichtigen Substrats angebracht sind.
[34] Hochfrequenzmodul nach Anspruch 31, wobei die Kondensatorendurch ein Elektrodenpaar gebildet sind, das dielektri sche Schichtendes mehrschichtigen Substrats dazwischen sandwichartig aufnimmt.
[35] Funkkommunikationsvorrichtung, an der das Hochfrequenzmodulgemäß Anspruch1 angebracht ist.

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引用文献:

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法律状态:
2007-04-05| 8110| Request for examination paragraph 44|

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2011-12-13| R016| Response to examination communication|

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2013-02-07| R018| Grant decision by examination section/examining division|

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2013-12-12| R020| Patent grant now final|Effective date: 20130907 |

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2014-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

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2015-01-15| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20141001 |

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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