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JP6443263B2 - 高周波モジュール - Google Patents
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Description

本発明は、高周波信号の経路を切り替えるスイッチＩＣを備える高周波モジュールに関する。
携帯電話などに代表される無線通信端末のフロントエンド部において、高周波信号の経路を切り替えるスイッチＩＣが用いられている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に開示された無線受信装置におけるスイッチＩＣは、一つの共通端子と、複数の選択端子とを備える。また、当該スイッチＩＣの共通端子に試験信号生成部が接続されている。これにより、特許文献１に開示された無線受信装置においては、スイッチＩＣの複数の選択端子のうちの一つと、共通端子とを接続することによって、試験信号を選択された選択端子に送信できる。
特開２０１１−０１０１８５号公報
特許文献１に開示された無線受信装置を備える無線通信端末においては、小型化の要求が厳しくなっている。この要求に伴い、スイッチＩＣも小型化されている。
しかしながら、高周波信号の経路を切り替えるためにスイッチＩＣを用いる場合には、共通端子に接続されていない選択端子と、共通端子との間で信号が漏洩するという問題がある。つまり、選択端子と共通端子との間のアイソレーションが十分でないという問題がある。当該問題は、スイッチＩＣの小型化が進むほど顕著になる。
そこで、本発明は、スイッチＩＣを備える高周波モジュールにおいて、スイッチＩＣの共通端子と選択端子との間のアイソレーションを向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る高周波モジュールは、基板と、前記基板上に実装され、共通端子及び複数の選択端子を備えるスイッチＩＣとを備え、前記基板は、前記基板の平面視において、前記共通端子と前記複数の選択端子との間に配置された接地される電極である接地電極を備える。
これにより、スイッチＩＣの共通端子と複数の選択端子との間を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。すなわち、スイッチＩＣの共通端子と複数の選択端子との間のアイソレーションを向上させることができる。
また、前記接地電極の少なくとも一部は、前記基板の内部に配置されてもよい。
これにより、接地電極は、基板の内部を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。
また、前記接地電極の少なくとも一部は、前記基板の厚さ方向に延在してもよい。
これにより、基板の内部を伝播する高周波を、接地電極によって、より確実に遮断することができる。
また、前記接地電極は、前記基板の厚さ方向に延在するビア電極を含んでもよい。
また、前記接地電極は、前記基板の平面視において、前記複数の選択端子に沿って一列に並べられた複数のビア電極を含んでもよい。
このように、共通端子と選択端子との間に複数の柱状の接地電極を一列に並べることによりに、複数の接地電極が、高周波を遮断する面を形成することができる。このため、共通端子と複数の選択端子との間を伝播する高周波をより確実に遮断することができる。
また、前記接地電極は、前記複数のビア電極のうちの少なくとも二つのビア電極を接続する配線パターンを含んでもよい。
このように、接地電極は、基板の主面に平行な方向に延びる配線パターンを含む電極であるため、基板の厚さ方向に延在する複数の接地電極の間を伝播する高周波の遮断に寄与することができる。
また、前記基板は、複数の層が積層された積層基板であり、前記ビア電極は、前記複数の層のうち、少なくとも一部の層を貫通するであってもよい。
また、前記接地電極は、前記基板の前記スイッチＩＣが実装される主面において外部に露出しなくてもよい。
これにより、基板のスイッチＩＣが実装される主面において、接地電極と、スイッチＩＣの共通端子及び複数の選択端子との短絡を防ぐことができる。また、各接地電極が当該主面において外部に露出しないため、例えば、接地電極の直径を、スイッチＩＣの共通端子と複数の選択端子との間の距離と同程度以上にすることができる。つまり、接地電極の寸法の自由度を向上させることができる。
また、方向性結合器をさらに備え、前記複数の選択端子の少なくとも一つは、前記方向性結合器の結合ポートに接続されてもよい。
このように、各選択端子が結合ポートに接続されている場合、各選択端子に入力される高周波信号は、方向性結合器の二つの入出力ポートの間を伝播する高周波信号より微弱である。しかしながら、本発明の一態様に係る高周波モジュールにおいては、スイッチＩＣの共通端子と選択端子との間のアイソレーションが向上されていることから、共通端子から、高いＳ／Ｎ比で、微弱な高周波信号を出力することができる。
また、前記複数の選択端子のうちの一つの選択端子は、前記方向性結合器の一方の結合ポートに接続され、前記複数の選択端子のうちの他の一つの選択端子は、前記方向性結合器の他方の結合ポートに接続されてもよい。
このように、両結合ポートがともに選択端子に接続される場合、結合ポートを終端することによって、結合ポートからの高周波の放射を抑制することができない。本発明の一態様に係る高周波モジュールでは、このような場合でも、共通端子に接続されていない結合ポートから放射される高周波を接地電極によって遮断することができる。このため、スイッチＩＣの共通端子から、高いＳ／Ｎ比で、方向性結合器からの微弱な高周波信号を出力することができる。
また、前記接地電極は、前記基板の平面視において、前記共通端子が配置された前記基板の角部の領域と、前記複数の選択端子及び前記方向性結合器が配置された前記基板の領域とを区画してもよい。
これにより、基板上の共通端子が配置される領域の周辺に方向性結合器以外の高周波機器が配置される場合においても、当該領域を区画する接地電極によって、当該領域に向かう高周波が遮断されるため、共通端子が配置される領域における高周波ノイズが抑制される。このため、スイッチＩＣの共通端子から出力される高周波信号のＳ／Ｎ比の劣化を抑制できる。
また、共通端子が配置される領域が基板の角部に配置されているため、共通端子から出力される信号の基板外部の検出器などへの入力を容易化することができる。さらに、区画するために要する接地電極の数量を抑制することができる。これにより、接地電極を配置するために要する領域も低減できる。
本発明に係る高周波モジュールによれば、スイッチＩＣを備える高周波モジュールにおいて、スイッチＩＣの共通端子と選択端子との間のアイソレーションを向上させることができる。
図１は、実施の形態１に係る高周波モジュールの回路構成を示す回路図である。 図２は、実施の形態１に係る高周波モジュールの外観を示す上面図である。 図３は、実施の形態１に係る高周波モジュールの構造を示す断面図である。 図４は、実施の形態１に係る高周波モジュールの構造を示す断面図である。 図５は、実施の形態２に係る高周波モジュールの回路構成を示す回路図である。 図６は、実施の形態２に係る高周波モジュールの使用形態の一例を示す回路図である。 図７は、実施の形態３に係る高周波モジュールの回路構成及び使用態様の一例を示す回路図である。 図８は、実施の形態４に係る高周波モジュールの構成の概要を示す回路図である。
以下、本発明の実施の形態について、実施の形態及びその図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさ又は大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
（実施の形態１）
［１−１．全体構成］
まず、実施の形態１に係る高周波モジュールの全体構成について、図面を用いて説明する。
図１は、本実施の形態に係る高周波モジュール１の回路構成を示す回路図である。
図２は、本実施の形態に係る高周波モジュール１の外観を示す上面図である。
図３は、本実施の形態に係る高周波モジュール１の構造を示す断面図である。図３では、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面が示される。
図４は、本実施の形態に係る高周波モジュール１の構造を示す断面図である。図４では、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面が示される。
図１に示されるように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、基板３０と、基板３０上に実装され、共通端子２２０及び複数の選択端子２２１及び２２２を備えるスイッチＩＣ２０とを備える。以下、スイッチＩＣ２０及び基板３０について詳細に説明する。
［１−１−１．スイッチＩＣ］
図１に示されるように、スイッチＩＣ２０は、共通端子２２０と、選択端子２２１及び２２２のうちのいずれか一つの選択端子とを選択的に接続するスイッチ回路である。スイッチＩＣは、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などのトランジスタにより実現される公知のスイッチ回路であり、スイッチＩＣ２０を駆動するための信号に基づいて、選択された選択端子と共通端子とを接続する。
本実施の形態では、スイッチＩＣ２０は、略直方体状の形状を有するパッケージ化された回路部品である。スイッチＩＣ２０の共通端子２２０並びに選択端子２２１及び２２２は、スイッチＩＣ２０の基板３０に対向する外面に設けられる（共通端子２２０については、図３を、選択端子２２１及び２２２については、図４をそれぞれ参照されたい。）。
選択端子２２１及び２２２は、図２のｘ軸方向に配列される。共通端子２２０は、選択端子２２１及び２２２が配列される方向（図２のｘ軸方向）と交差する方向（つまりｙ軸方向）に、選択端子２２１及び２２２から離間した位置に配置される。
スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１又は２２２との間の距離（図２におけるｙ軸方向の距離）は、特に限定されないが、本実施の形態では、当該距離は、５０μｍ以上、１５０μｍ以下程度である。高周波信号用のスイッチ素子では、当該距離が小さいほど共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションの確保が難しくなる。そのため、本実施の形態に係るスイッチＩＣ２０のように、当該距離が小さい場合には、アイソレーションを確保するための対策が必要となる。
図２〜４に示されるように、スイッチＩＣ２０は、基板３０のｚ軸方向正側の主面３０ａ上に実装される。本実施の形態では、共通端子２２０、選択端子２２１及び２２２は、それぞれ、ハンダバンプを備えている。図３に示されるように、共通端子２２０及び選択端子２２１のハンダバンプが、基板３０の接続端子３２０及び３２１に接続される。なお、図示されないが、選択端子２２２のハンダバンプも同様に、接続端子３２２に接続される。接続端子３２２は、図３に示される接続端子３２１と同様の構成を有する。
なお、スイッチＩＣ２０の各端子の構成は、上記構成に限定されない。例えば、各端子は、スイッチＩＣ２０の側面（基板３０の主面３０ａに略垂直な外面）に設けられてもよい。
［１−１−２．基板］
基板３０は、スイッチＩＣ２０が実装される基板である。本実施の形態では、基板３０は、図３及び図４に示されるように、複数の層が積層された積層基板である。本実施の形態では、基板３０を形成する複数の層は、それぞれ、１０μｍ以上、２０μｍ以下程度の厚さを有する誘電体層である。基板３０を形成する複数の誘電体層の少なくとも一部には、導電性部材からなり、誘電体層の表面に配置される配線パターン、及び、導電性部材からなり、誘電体層を貫通するビア電極が設けられている。これらの配線及びビア電極により、各端子間が電気的に接続される。
図２に示されるように、基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される側の主面３０ａには、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０、選択端子２２１及び２２２に対応する位置に、接続端子３２０、３２１及び３２２が設けられている。接続端子３２０、３２１及び３２２は、それぞれ、基板３０内部の配線パターン３３０、３３１及び３３２を介して、接続端子３４０、３４１及び３４２に接続されている。本実施の形態では、接続端子３２０〜３２２及び３４０〜３４２は、それぞれ、ビア電極からなる。
接続端子３４０〜３４２の配置及び形状は、特に限定されない。本実施の形態では、図３に示されるように、接続端子３４０は、主面３０ｂにおいて外部に露出するビア電極からなる。一方、接続端子３４１は、図３に示されるように基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される主面３０ａにおいて外部に露出するビア電極からなる。なお、図示されないが、接続端子３４２も接続端子３４１と同様に主面３０ａにおいて外部に露出するビア電極からなる。
接続端子３４０〜３４２は、それぞれ、スイッチＩＣ２０の入出力ポートとして用いられる。例えば、各接続端子には、高周波回路を構成する各素子に接続された配線、端子などが接続される。
また、図２に示されるように、基板３０は、基板３０の平面視において、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間に配置された接地される電極である接地電極３５０及び３５１を備える。これにより、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。すなわち、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションを向上させることができる。
高周波モジュール１のように、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０に接続された接続端子３４０が、主面３０ｂに配置される場合には、共通端子２２０に接続される接続端子３４０などの導電性部材が、基板の主面３０ａから主面３０ｂまで敷設されることになる。この場合、共通端子２２０から接続端子３４０までの導電性部材が、基板３０内部を伝播する高周波信号を受信し易い。そのため、接続端子３４０が、主面３０ｂに配置される場合には、基板３０に接地電極３５０及び３５１を設けることによる、基板３０内を伝播する高周波の遮断によるアイソレーション向上効果がより一層顕著となる。
本実施の形態では、複数の接地電極３５０及び３５１の少なくとも一部は、基板３０の内部に配置される。これにより、接地電極３５０及び３５１は、基板３０の内部を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。
また、複数の接地電極３５０の各々は、積層基板の複数の層のうち、少なくとも一部の層を貫通するビア電極である。このように、本実施の形態では、複数の接地電極３５０の少なくとも一部は、基板３０の内部において、基板３０の厚さ方向（図３及び図４のｚ軸方向）に設けられる。つまり、基板３０を形成する誘電体層の表面に沿って設けられる配線パターンと異なり、誘電体層を貫通する方向に接地電極３５０が設けられる。このように、接地電極３５０が、基板３０の厚さ方向に延在することにより、基板３０の内部を伝播する高周波を、接地電極３５０によってより確実に遮断することができる。
また、本実施の形態では、基板３０は、複数の選択端子２２１及び２２２に沿って一列に並べられた複数の接地電極３５０を備える。このように、共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間に複数の柱状の接地電極３５０を一列に並べることによりに、複数の接地電極３５０が、高周波を遮断する面を形成することができる。このため、共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間を伝播する高周波をより確実に遮断することができる。なお、ここで、複数の接地電極３５０は、基板３０の平面視において、直線状に一列に並べられる構成に限定されない。例えば、複数の接地電極３５０は、基板３０の平面視において、曲線状に一列に並べられる構成であってもよい。
なお、本実施の形態では、接地電極３５０は、複数の誘電体層のそれぞれにビア電極を形成し、当該複数の誘電体層を積層することにより、接地電極３５０を形成しているが、接地電極３５０の形成方法はこれに限定されない。例えば、接地電極３５０は、基板３０に凹部又は貫通孔を形成した後に、当該凹部に導電性部材を挿入することによって形成されてもよい。
複数の接地電極３５０の形状及び寸法は特に限定されない。本実施の形態では、接地電極３５０は、直径１００μｍ程度の円柱状の形状を有する。接地電極３５０の形状は、例えば、板状、直方体状などでもよい。
さらに、本実施の形態では、複数の接地電極３５０を接続する配線パターンからなる接地電極３５１を備える。接地電極３５１は、基板３０の主面３０ａに平行な方向に延びる電極であるため、基板３０の厚さ方向に延在する複数の接地電極３５０の間を伝播する高周波の遮断に寄与することができる。
複数の接地電極３５０及び３５１の個数は、特に限定されないが、短い間隔で多数設けた方が、高周波を遮断する効果は向上する。例えば、隣り合う接地電極３５０の間隔は、高周波モジュール１において使用される高周波の波長の１／４程度以下とすれば、複数の接地電極３５０における高周波遮断効果を向上させることができる。
図３及び図４に示されるように、本実施の形態では、接地電極３５０及び３５１は、基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される主面３０ａにおいて外部に露出しない。これにより、主面３０ａにおいて、接地電極３５０及び３５１と、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０、選択端子２２１及び２２２などとの短絡を防ぐことができる。また、各接地電極が主面３０ａにおいて外部に露出しないため、例えば、接地電極３５０の直径を、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間の距離と同程度以上にすることができる。つまり、接地電極３５０及び３５１の寸法の自由度を向上させることができる。
接地電極３５０を接地する構成は、特に限定されない。例えば、本実施の形態では、接地電極３５０は、基板３０の図２〜４のｚ軸方向負側の主面３０ｂにおいて外部に露出しており、当該露出部が外部の接地された配線、端子などに接続される。また、本実施の形態では、接地電極３５０は、基板３０を形成する誘電体層上に形成された配線パターンからなる接地電極３５１によって互いに接続されている。なお、複数の接地電極３５０のすべてが主面３０ｂにおいて外部に露出しなくてもよい。例えば、複数の接地電極３５０の一部が主面３０ｂにおいて外部に露出して、接地されてもよい。この場合、外部に露出しない接地電極３５０は、接地された接地電極３５０などと配線パターンによって接続されることによって、接地されてもよい。
基板３０を形成する材料は特に限定されない。本実施の形態では、基板３０の各誘電体層は、セラミックスなどで形成される。セラミックスとしては、例えば、非磁性フェライトセラミックスやアルミナを主成分とするアルミナセラミックスが用いられ得る。また、各接地電極、各接続端子及び配線パターンを形成する材料も特に限定されない。本実施の形態では、例えば、銅を主成分とする金属又は合金が用いられる。
［１−２．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール１は、基板３０と、基板３０上に実装され、共通端子２２０及び選択端子２２１及び２２２を備えるスイッチＩＣ２０とを備える。基板３０は、基板３０の平面視において、共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間に配置された接地される電極である接地電極３５０及び３５１を備える。
これにより、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。すなわち、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションを向上させることができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５０及び３５１の少なくとも一部は、基板３０の内部に配置されてもよい。
これにより、接地電極３５０及び３５１は、基板３０の内部を伝播する高周波の少なくとも一部を遮断することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５０の少なくとも一部は、基板３０の厚さ方向に延在してもよい。
これにより、基板３０の内部を伝播する高周波を、接地電極３５０によって、より確実に遮断することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５０は、基板３０の厚さ方向に延在するビア電極を含んでもよい。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５０は、基板３０の平面視において、複数の選択端子２２１及び２２２に沿って一列に並べられた複数のビア電極を含んでもよい。
このように、共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間に複数の柱状の接地電極３５０を一列に並べることによりに、複数の接地電極３５０が、高周波を遮断する面を形成することができる。このため、共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間を伝播する高周波をより確実に遮断することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５１は、複数のビア電極のうちの少なくとも二つのビア電極を接続する配線パターンを含んでもよい。
このように、接地電極３５１は、基板３０の主面３０ａに平行な方向に延びる配線パターンを含む電極であるため、基板３０の厚さ方向に延在する複数の接地電極３５０の間を伝播する高周波の遮断に寄与することができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、基板３０は、複数の層が積層された積層基板であり、ビア電極は、基板３０を形成する複数の層のうち、少なくとも一部の層を貫通してもよい。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、接地電極３５０及び３５１は、基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される主面３０ａにおいて外部に露出しなくてもよい。
これにより、主面３０ａにおいて、接地電極３５０及び３５１と、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０、選択端子２２１及び２２２との短絡を防ぐことができる。また、各接地電極が主面３０ａにおいて外部に露出しないため、例えば、接地電極３５０の直径を、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間の距離と同程度以上にすることができる。つまり、接地電極３５０及び３５１の寸法の自由度を向上させることができる。
また、本実施の形態に係る高周波モジュール１において、基板３０は、共通端子２２０に接続された接続端子３４０を備え、接続端子３４０は、基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される主面３０ａの裏側の主面３０ｂに配置されてもよい。
本実施の形態のように、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０に接続された接続端子３４０が、主面３０ｂに配置される場合には、共通端子２２０に接続される接続端子３４０などの導電性部材が、基板の主面３０ａから主面３０ｂまで敷設されることになる。この場合、共通端子２２０から接続端子３４０までの導電性部材が、基板３０内部を伝播する高周波信号を受信し易い。そのため、接続端子３４０が、主面３０ｂに配置される場合には、基板３０に接地電極３５０及び３５１を設けることによる、基板３０内を伝播する高周波の遮断によるアイソレーション向上効果がより一層顕著となる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る高周波モジュールについて説明する。本実施の形態に係る高周波モジュールは、基板上に、方向性結合器をさらに備える。以下、本実施の形態に係る高周波モジュールについて、実施の形態１に係る高周波モジュールとの相違点を中心に、説明する。
［２−１．全体構成］
まず、本実施の形態に係る高周波モジュールの全体構成について図５を用いて説明する。
図５は、本実施の形態に係る高周波モジュール２の回路構成を示す回路図である。
図５に示されるように、本実施の形態に係る高周波モジュール２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同様に、基板３１及びスイッチＩＣ２０を備える。本実施の形態に係る高周波モジュール２は、方向性結合器６０及びスイッチＩＣ７０をさらに備える。
基板３１は、スイッチＩＣ２０が実装される主面に、方向性結合器６０などを実装する領域を有する点において、実施の形態１に係る基板３０と相違し、その他の点において一致する。
方向性結合器６０は、入出力ポート６６１及び６６２の間を伝播する高周波信号の一部を結合ポート６６３及び６６４に出力する結合器である。方向性結合器６０においては、高周波信号の一部が、高周波信号の伝播方向に応じて異なる結合ポートに出力される。本実施の形態では、入出力ポート６６１から入出力ポート６６２に伝播する高周波信号の一部が結合ポート６６３に出力される。一方、入出力ポート６６２から入出力ポート６６１に伝播する高周波信号の一部が結合ポート６６４に出力される。
本実施の形態では、方向性結合器６０の入出力ポート６６１及び６６２は、それぞれ、スイッチＩＣ７０及び接続端子３６２に接続される。また、方向性結合器６０の結合ポート６６３及び６６４は、それぞれ、スイッチＩＣ２０の選択端子２２１及び２２２に接続される。
スイッチＩＣ７０は、共通端子７１０と、複数の選択端子７１１〜７１３のうちのいずれか一つの選択端子とを選択的に接続するスイッチ回路である。共通端子７１０は、方向性結合器６０の入出力ポート６６１に接続される。選択端子７１１〜７１３は、それぞれ、基板３１に設けられた接続端子３１１〜３１３に接続される。
本実施の形態に係る高周波モジュール２においても、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同様に、基板３１は、基板３１の平面視において、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と複数の選択端子２２１及び２２２との間に配置された接地電極３５０及び３５１を備える。
本実施の形態においては、上述のとおり、スイッチＩＣ２０の選択端子２２１及び２２２にそれぞれ方向性結合器６０の結合ポート６６３及び６６４が接続されている。このため、各選択端子に入力される高周波信号は、方向性結合器６０の入出力ポート６６１及び６６２の間を伝播する高周波信号より微弱である。しかしながら、本実施の形態に係るスイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションが向上されていることから、共通端子２２０から、高いＳ／Ｎ比で、方向性結合器６０からの微弱な高周波信号を出力することができる。
なお、図５に示される例では、スイッチＩＣ２０の選択端子２２１及び２２２は、それぞれ、方向性結合器６０の結合ポート６６３及び６６４に接続されているが、選択端子２２１及び２２２の少なくとも一方が接続されていればよい。ただし、例えば、選択端子２２１だけが、結合ポート６６３に接続されている場合、結合ポート６６４をスイッチＩＣ２０の外で終端することができるため、結合ポート６６４からスイッチＩＣ２０に伝播する高周波ノイズは、無視できるレベルとなる。一方、結合ポート６６３及び６６４がそれぞれ選択端子２２１及び２２２に接続される場合、結合ポート６６３又は６６４を終端することによって、結合ポート６６３又は６６４からの高周波ノイズの放射を抑制することができない。本実施の形態に係る高周波モジュール２では、このような場合でも、共通端子２２０に接続されていない結合ポートから放射される高周波を接地電極３５０及び３５１によって遮断することができる。そのため、高周波モジュール２における接地電極３５０及び３５１による高周波遮断効果は、選択端子２２１及び２２２が、それぞれ結合ポート６６３及び６６４に接続されている場合において、より顕著となる。
また、スイッチＩＣ７０においても、共通端子７１０と選択端子７１１〜７１３との間のアイソレーションを向上させるために、基板３１が、基板３１の平面視において、共通端子７１０と選択端子７１１〜７１３との間に接地電極を備えてもよい。
［２−２．使用形態］
ここで、本実施の形態に係る高周波モジュール２の使用形態の一例について図６を用いて説明する。
図６は、本実施の形態に係る高周波モジュール２の使用形態の一例を示す回路図である。
図６に示されるように、高周波モジュール２は、例えば、送信波生成器８２、アンテナ８０及び検出器８４などが接続された状態で使用される。
アンテナ８０は、高周波信号を電磁波として空間に放射する機器である。また、アンテナ８０は、空間を伝播する電磁波を受信する機器でもある。本使用態様では、アンテナ８０は、方向性結合器６０の入出力ポート６６２に接続された接続端子３６２に接続される。
送信波生成器８２は、アンテナ８０を介して送信するための高周波信号を生成する機器である。送信波生成器８２の出力端子は、スイッチＩＣ７０の選択端子７１２に接続された接続端子３１２に接続される。
検出器８４は、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０から出力される高周波信号を検出するための機器である。
図６に示される使用態様では、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０が選択端子２２１に接続される場合には、共通端子２２０には、方向性結合器６０の結合ポート６６３から出力される高周波信号が入力される。すなわち、共通端子２２０には、送信波生成器８２から方向性結合器６０に入力される高周波信号（つまり、アンテナ８０に入力される高周波信号）の一部が、結合ポート６６３から選択端子２２１を介して入力される。
一方、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０が選択端子２２２に接続される場合には、共通端子２２０には、方向性結合器６０の結合ポート６６４から出力される高周波信号が入力される。すなわち、共通端子２２０には、方向性結合器６０からアンテナ８０に入力されて、アンテナ８０で反射した高周波信号の一部が、結合ポート６６４から選択端子２２２を介して入力される。
以上のように、本使用形態においては、検出器８４によって、アンテナ８０に入力される高周波信号の一部を検出することができる。これにより、検出器８４において、送信波生成器８２の出力信号強度を検出できる。また、本使用形態においては、検出器８４によって、アンテナ８０において反射された高周波信号の一部も検出することができる。これにより、本使用形態によればアンテナ８０における定在波比も検出することができる。
また、本使用形態においては、アンテナ８０によって反射された高周波信号が微弱となり得るが、スイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションが向上されていることから、高いＳ／Ｎ比で信号を検出することができる。
［２−３．まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る高周波モジュール２は、実施の形態１に係る高周波モジュール１において、方向性結合器６０をさらに備え、選択端子２２１及び２２２は、の少なくとも一つは、方向性結合器６０の結合ポートに接続される。
このように、選択端子の少なくとも一方が結合ポート６６３及び６６４に接続されている場合、各選択端子に入力される高周波信号は、方向性結合器６０の入出力ポート６６１及び６６２の間を伝播する高周波信号より微弱である。しかしながら、本実施の形態に係るスイッチＩＣ２０の共通端子２２０と選択端子２２１及び２２２との間のアイソレーションが向上されていることから、共通端子２２０において、高いＳ／Ｎ比で、方向性結合器６０からの微弱な高周波信号を受信することができる。
また、高周波モジュール２において、スイッチＩＣ２０の選択端子２２１は、方向性結合器６０の一方の結合ポート６６３に接続され、他の選択端子２２２は、方向性結合器６０の他方の結合ポート６６４に接続されてもよい。
このように、結合ポート６６３及び６６４が終端されず、それぞれ、選択端子２２１及び２２２に接続される場合でも、高周波モジュール２では、高いＳ／Ｎ比で、方向性結合器６０からの微弱な高周波信号を受信することができる。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る高周波モジュールについて説明する。本実施の形態では、実施の形態２に係る高周波モジュール２に加えて、さらに方向性結合器が追加され、各スイッチＩＣの選択端子が増加された例を示す。以下、本実施の形態に係る高周波モジュールの構成、及び、使用態様の一例について、図７を用いて説明する。
図７は、本実施の形態に係る高周波モジュール３の回路構成及び使用態様の一例を示す回路図である。
図７に示されるように、本実施の形態に係る高周波モジュール３は、実施の形態２に係る高周波モジュール２と同様に、基板３２、スイッチＩＣ２１、７１、及び、方向性結合器６０を備える。本実施の形態に係る高周波モジュール３は、方向性結合器６１をさらに備える。
また、スイッチＩＣ２１は、選択端子の個数において、スイッチＩＣ２０と相違する。スイッチＩＣ２１は、選択端子２２１及び２２２に加えて、選択端子２２３及び２２４を備える。
スイッチＩＣ７１は、二つの共通端子７１０及び７７０と、六つの選択端子７１１〜７１３及び７７１〜７７３を備える。共通端子７１０及び共通端子７７０は、それぞれ選択端子７１１〜７１３及び７７１〜７７３のいずれか一つと接続される。
方向性結合器６１は、方向性結合器６０と同様の構成を有する。本実施の形態では、方向性結合器６１の入出力ポート６６５及び６６６は、それぞれ、スイッチＩＣ７１の共通端子７７０及び接続端子３６６に接続される。また、方向性結合器６１の結合ポート６６７及び６６８は、それぞれ、スイッチＩＣ２０の選択端子２２２及び２２３に接続される。
また、本実施の形態では、方向性結合器６０の結合ポート６６３及び６６４は、それぞれ、スイッチＩＣ２０の選択端子２２１及び２２４に接続される。
基板３２は、スイッチＩＣ２１が実装される主面に、方向性結合器６１などを実装する領域を有する点において、実施の形態２に係る基板３１と相違する。また、基板３２は、スイッチＩＣ２１の構成に応じて、接地電極３５０及び３５１の個数が増加されている点においても、基板３１と相違する。
本実施の形態に係る高周波モジュール３においても、実施の形態２に係る高周波モジュール２と同様の効果を奏する。
続いて、本実施の形態に係る高周波モジュール３の使用態様の一例について図７を用いて説明する。
図７に示されるように、高周波モジュール３は、例えば、送信波生成器８２、受信器８３、アンテナ８０、８１及び検出器８４などが接続された状態で使用される。
アンテナ８１は、アンテナ８０と同様の構成を有する。アンテナ８１は、例えば、アンテナ８０と異なる共振周波数を有していてもよい。本使用態様では、アンテナ８１は、方向性結合器６１の入出力ポート６６６に接続された接続端子３６６に接続される。
受信器８３は、アンテナ８１で受信された高周波信号を受信する機器である。本使用態様では、受信器８３には、選択端子７７２に接続された接続端子３７２から高周波信号が入力される。
本使用態様においても、スイッチＩＣ２１の各選択端子には、微弱な高周波信号が入力される。このため、本使用態様においても、高周波モジュール３は、高周波モジュール２と同様の効果を奏する。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る高周波モジュールについて説明する。本実施の形態では、高周波モジュールにおいて、基板の領域が接地電極によって区画される。以下、本実施の形態に係る高周波モジュールについて、図８を用いて説明する。
図８は、本実施の形態に係る高周波モジュール４の構成の概要を示す回路図である。
図８に示されるように、本実施の形態に係る高周波モジュール４は、実施の形態１に係る高周波モジュール１と同様に、基板３３と、スイッチＩＣ２０を備える。高周波モジュール４は、接地電極３５０及び３５１によって、基板３３の領域が区画されている点において、高周波モジュール１と相違する。なお、ここで、接地電極３５０及び３５１によって、基板３３上の二つの領域を区画するとは、二つの領域の境界線の全体に沿って、接地電極３５０及び３５１の少なくとも一方が配置され、一方の領域から他方の領域に伝播する高周波信号が抑制される状態であることを言う。
本実施の形態の高周波モジュール４においては、接地電極３５０及び３５１は、基板３３の平面視において、共通端子２２０が配置された基板３３の角部の領域３８ｂと、選択端子２２１及び２２２及び方向性結合器６０が配置された基板３３の領域３８ａとを区画する。
これにより、領域３８ａのスイッチＩＣ２０の周辺に方向性結合器６０以外の高周波を放射する高周波機器が配置される場合においても、領域３８ａと領域３８ｂとを区画する接地電極３５０及び３５１によって、高周波が遮断される。このため、領域３８ｂにおける高周波ノイズが抑制される。これにより、共通端子２２０から出力される高周波信号のＳ／Ｎ比の劣化を抑制できる。
また、領域３８ｂが基板３３の角部に配置されているため、共通端子２２０から出力される信号の接続端子３４０から高周波モジュール４の外部に配置された検出器などへの入力を容易化することができる。また、区画するために要する接地電極３５０及び３５１の数量を抑制することができる。これにより、接地電極３５０及び３５１を配置するために要する領域も低減できる。なお、ここで、基板３３の角部とは、基板３３の互いに交差する方向に延びる二つの端縁に接する領域をいう。また、二つの端縁とは、直線状の端縁に限定されず、曲線状でもよい。
また、領域３８ｂには、共通端子２２０以外に、高周波を放射する素子などを配置しないことが好ましい。これにより、領域３８ｂにおける高周波ノイズを抑制することができる。
（その他の変形例など）
以上、本発明の実施の形態に係る高周波モジュールついて、実施の形態を挙げて説明したが、本発明の高周波モジュールは、上記各実施の形態に限定されるものではない。上記各実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、上記各実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本開示の高周波モジュールを内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、上記各実施の形態では、接地電極として、ビア電極からなる接地電極３５０及び配線パターンからなる接地電極３５１を用いたが、接地電極の構成はこれに限定されない。例えば、ビア電極からなる接地電極３５０だけを用いてもよいし、配線パターンからなる接地電極３５１だけを用いてもよい。
また、上記実施の形態１では、共通端子２２０に接続された接続端子３４０が、基板３０のスイッチＩＣ２０が実装される主面３０ａの裏側の主面３０ｂに露出する構成を有するが、本発明の高周波モジュールは当該構成を有さなくてもよい。例えば、共通端子２２０以外の選択端子２２１及び２２２の各々に接続された接続端子が、主面３０ｂに露出してもよい。また、共通端子２２０、選択端子２２１及び２２２の各々に接続されたすべての接続端子が、主面３０ｂに露出してもよいし、当該すべての接続端子が、主面３０ａに露出してもよい。
また、上記各実施の形態に係る高周波モジュールにおいて、図面に開示された各回路素子及び信号経路を接続する経路の間に別の高周波回路素子及び配線などが挿入されていてもよい。
本発明は、例えば、高周波信号を送信するアンテナに接続される高周波モジュールとして携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
１、２、３、４ 高周波モジュール
２０、２１、７０、７１ スイッチＩＣ
３０、３１、３２、３３ 基板
３８ａ、３８ｂ 領域
６０、６１ 方向性結合器
８０、８１ アンテナ
８２ 送信波生成器
８３ 受信器
８４ 検出器
２２０、７１０、７７０ 共通端子
２２１〜２２４、７１１〜７１３、７７１〜７７３ 選択端子
３１１〜３１３、３２０〜３２３、３４０〜３４２、３６２、３７２ 接続端子
３３０、３３１、３３２ 配線パターン
３５０、３５１ 接地電極
６６１、６６２、６６５、６６６ 入出力ポート
６６３、６６４、６６７、６６８ 結合ポート

Claims (11)

  1. 基板と、
    前記基板上に実装され、共通端子及び複数の選択端子を備えるスイッチＩＣとを備え、
    前記基板は、前記基板の平面視において、前記共通端子と前記複数の選択端子との間に配置された接地される電極である接地電極を備え、
    前記接地電極は、前記基板の前記スイッチＩＣが実装される主面において外部に露出しない
    高周波モジュール。
  2. 前記接地電極の少なくとも一部は、前記基板の内部に配置される
    請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記接地電極の少なくとも一部は、前記基板の厚さ方向に延在する
    請求項１又は２に記載の高周波モジュール。
  4. 前記接地電極は、前記基板の厚さ方向に延在するビア電極を含む
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  5. 前記接地電極は、前記基板の平面視において、前記複数の選択端子に沿って一列に並べられた複数のビア電極を含む
    請求項４に記載の高周波モジュール。
  6. 前記接地電極は、前記複数のビア電極のうちの少なくとも二つのビア電極を接続する配線パターンを含む
    請求項５に記載の高周波モジュール。
  7. 前記基板は、複数の層が積層された積層基板であり、
    前記ビア電極は、前記複数の層のうち、少なくとも一部の層を貫通する
    請求項４〜６のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  8. 方向性結合器をさらに備え、
    前記複数の選択端子の少なくとも一つは、前記方向性結合器の結合ポートに接続される
    請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
  9. 前記複数の選択端子のうちの一つの選択端子は、前記方向性結合器の一方の結合ポートに接続され、前記複数の選択端子のうちの他の一つの選択端子は、前記方向性結合器の他方の結合ポートに接続される
    請求項８に記載の高周波モジュール。
  10. 前記接地電極は、前記基板の平面視において、前記共通端子が配置された前記基板の角部の領域と、前記複数の選択端子及び前記方向性結合器が配置された前記基板の領域とを区画する
    請求項８又は９に記載の高周波モジュール。
  11. 基板と、
    前記基板上に実装され、共通端子及び複数の選択端子を備えるスイッチＩＣと、
    方向性結合器とを備え、
    前記基板は、前記基板の平面視において、前記共通端子と前記複数の選択端子との間に配置された接地される電極である接地電極を備え、
    前記複数の選択端子の少なくとも一つは、前記方向性結合器の結合ポートに接続され、
    前記接地電極は、前記基板の平面視において、前記共通端子が配置された前記基板の角部の領域と、前記複数の選択端子及び前記方向性結合器が配置された前記基板の領域とを区画する
    高周波モジュール。
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