開關電路以及高頻模塊的製作方法

2023-05-30 08:04:21 2

本發明涉及一種具備串聯插入於信號路徑的第一開關元件和並聯連接於信號路徑的第二開關元件的開關電路、以及具備該開關電路的高頻模塊。

背景技術：

圖8所示的現有的開關電路500具備：第一開關元件504，其在將輸入端子501與輸出端子502連結的信號路徑503串聯插入有源極、漏極；以及第二開關元件505，其在信號路徑503與地線gnd之間並聯連接有源極、漏極。而且，在使高頻信號通過輸入輸出端子501、502間的信號路徑503的情況下，從控制端子506經由輸入電阻r向柵極輸入控制信號而將第一開關元件504切換為接通狀態，從控制端子507經由輸入電阻r輸入控制信號而將第二開關元件505切換為斷開狀態。

另外，在不使高頻信號通過輸入輸出端子501、502間的信號路徑503的情況下，第一開關元件504被從控制端子506輸入的控制信號切換為斷開狀態，第二開關元件505被從控制端子507輸入的控制信號切換為接通狀態。因此，通過了斷開狀態的第一開關元件504的洩漏信號經由第二開關元件505被引導至地線，因此信號路徑503被第一開關元件504切斷時的輸入輸出端子501、502間的隔離特性提高。

專利文獻1：日本特開平8-204530號公報(第0010～0014段、圖11等)

近年來，在行動電話、可攜式信息終端等可攜式通信終端、無線lan終端等通信裝置中，具備進行基於gsm(globalsystemformobilecommunications(全球移動通信系統)：註冊商標)標準、w-cdma(widebandcodedivisionmultipleaccess：寬帶碼分多址)標準、lte(longtermevolution：長期進化)標準、bluetooth(藍牙，註冊商標)標準等分別不同的通信標準的通信的多個通信系統，從而提供與基於多個通信標準(多模式)的通信對應的通信裝置。另外，在因具備多個通信系統而與多模式對應的通信裝置中，在各通信系統分別分配有規定的頻段，並利用多個頻段(多頻段)進行通信。另外，在像這樣與多模式對應的通信裝置中，除了分別進行基於上述的通信標準的通信的各通信系統之外，也提供具備用於接收來自gps(globalpositioningsystem：全球定位系統)衛星的信號的通信系統的通信裝置。

另外，在與多模式、多頻段對應的通信裝置中，通過使用多根天線，可實現通信的質量以及可靠性的提高、通信速度的提高。例如，在分集方式中，使用多根天線接收相同頻段的接收信號。然後，對接收到的多個相同頻段的接收信號的強度等進行比較，使用接收狀態最優的天線進行通信，或者通過將多個相同頻段的接收信號合成來去除接收信號中包含的噪聲，由此實現通信的質量以及可靠性的提高。

另外，例如在載波聚合方式中，使用分配有互不相同的頻段的多個通信系統進行通信。即，通過同時使用頻段不同的信號，發送或者接收時的頻段擴展，從而實現通信速度、通信電容的提高。

這樣，在採用分集方式、載波聚合方式等的通信裝置中，近年來，由於正在進行通信裝置的小型化，所以難以充分地得到各通信系統間的隔離。因此，在連接於規定的通信系統的開關電路500同時接收不同的頻率的信號的情況下，若同時接收的高頻信號處於近似倍頻的關係，則存在低頻側的信號的兩倍或者三倍的高次諧波與高頻側的信號的頻段接近的情況。在這樣的情況下，存在不需要的高次諧波與所需的接收信號都通過接通狀態的第一開關元件504，從而無法在開關電路500的後段的電路得到所希望的傳輸特性的問題。該情況下，若不能利用連接於開關電路500的濾波器等去除該不需要的高次諧波，就有對連接於開關電路500的規定的通信系統造成負面影響之虞。

技術實現要素：

本發明是鑑於上述課題而完成的，其目的在於，提供一種能夠通過使高次諧波等不需要的信號有效地衰減來提高與其他電路的隔離特性的開關電路，並且提供一種具備該開關電路的高頻模塊。

為了實現上述目的，本發明的開關電路的特徵在於，具備：第一端子；多個第二端子；第一開關元件，其串聯插入於將上述第一端子與上述多個第二端子分別連結的信號路徑的每一條；以及分流電路，其設置於上述多個第二端子的每一個與接地端子之間，多個上述分流電路分別具有串聯連接的第二開關元件與電感器。

在這樣構成的發明中，在使信號通過第一端子與第二端子之間的情況下，將第一開關元件設為接通狀態，將第二開關元件設為斷開狀態。在第一開關元件為接通狀態時，由斷開狀態的第二開關元件的截止電容和與其串聯連接的電感器形成lc串聯共振電路。通過將電感器的電感設計為使該lc串聯共振電路的共振頻率成為想要衰減的信號的頻率，能夠在第一、第二端子間的通過特性形成所希望的衰減極。由此，能夠提高開關電路的隔離特性。

另外，上述多個分流電路各自的上述電感器也可以具有互不相同的電感。

這樣以來，在各分流電路形成設定了互不相同的共振頻率的lc串聯共振電路，因此能夠根據每個信號路徑設定想要衰減的信號的頻段。

另外，也可以為：設置有第三端子，並具備上述第三開關元件，該開關電路分別串聯插入於將上述第三端子與上述多個第二端子分別連結的信號路徑。

這樣一來，通過適當地設定各分流電路的電感器的電感，能夠在將第一端子與各第二端子分別連結的信號路徑的每一條的通過特性以及將第三端子與各第二端子分別連結的信號路徑的每一條的通過特性這雙方形成所希望的衰減極。

另外，也可以為：上述分流電路利用上述第二開關元件為斷開狀態時產生的電容與上述電感器構成串聯共振電路，該串聯共振電路的上述電感器具備使該串聯共振電路的共振頻率成為在連接有上述第二開關元件為接通狀態的其他上述分流電路的上述信號路徑通過的信號的頻率的電感值。

這樣一來，即使通過連接有其他分流電路的信號路徑的信號傳輸至構成有串聯共振電路的分流電路，也能夠使傳輸的信號經由該串聯共振電路逸散至接地端子，由此，能夠使第二端子間的隔離特性提高。

另外，本發明的高頻模塊也可以具備在一個主面上安裝上述第一開關元件～第三開關元件的多層基板。

若這樣構成，則能夠提供實用結構的高頻模塊，該高頻模塊具備設置有開關電路的多層基板，該開關電路能夠通過使高次諧波等不需要的信號有效地衰減來提高開關電路的隔離特性。

另外，在高頻模塊中，上述電感器也可以由安裝於上述多層基板的一個主面上的晶片型部件或形成於上述多層基板的內部的布線電極構成。

若這樣構成，則能夠將在開關電路中需要的電感器等安裝或者內置於多層基板，因此能夠提供小型的高頻模塊。

根據本發明，能夠提供通過使不需要的信號衰減而提高隔離特性的開關電路。

附圖說明

圖1是表示本發明的第一實施方式所涉及的高頻模塊的剖視圖。

圖2是表示圖1的高頻模塊所具備的高頻電路的圖。

圖3是表示圖2的高頻電路所具備的開關電路的圖。

圖4是表示圖3的開關電路的通過特性的圖。

圖5是表示現有的開關電路的通過特性的圖。

圖6是表示本發明的第二實施方式所涉及的高頻模塊所具備的高頻電路的圖。

圖7是表示圖6的高頻電路所具備的開關電路的圖。

圖8是表示現有的高頻模塊所具備的開關電路的圖。

具體實施方式

＜第一實施方式＞

參照圖1～圖5對本發明的第一實施方式進行說明。需要說明的是，在圖1～圖3中，僅圖示了本發明所涉及的主要結構，為了簡化說明，對其他結構省略圖示。另外，針對下文的說明中參照的圖6以及圖7，也與圖1～圖3相同地僅圖示了主要結構，但在以下的說明中，省略其說明。

(高頻模塊)

圖1以及圖2所示的高頻模塊1搭載於與利用多個頻段進行通信的多模式、多頻段對應的行動電話等通信裝置(省略圖示)，這樣的通信裝置與gsm標準、w-cdma標準、lte標準、bluetooth標準等多個通信系統對應。另外，高頻模塊1具備對設置於通信裝置的天線a1與通信裝置所使用的多個通信系統(省略圖示)的連接進行切換的開關電路。

高頻模塊1具備：通過層疊多層(例如為五層)絕緣層2a～2f而成的多層基板2；設置有形成開關電路101的開關元件的開關ic3；以及由晶片型部件4、在多層基板2的內部形成的布線電極5構成的電感器l1～l4、電容器等電路元件。

多層基板2由ltcc(低溫共燒陶瓷)多層基板、由玻璃環氧樹脂等形成的樹脂多層基板等通常的多層基板構成。而且，開關ic3、用於形成匹配電路、各種濾波電路等的晶片型部件4等安裝於設置在多層基板2的一個主面亦即安裝面21上的部件安裝用的焊盤電極22。經由設置於多層基板2的布線電極5，形成在多層基板2的另一個主面23上的多個外部連接端子24、各部件彼此電連接。需要說明的是，布線電極5包括形成在各絕緣層的主面上的面內導體和將形成在各絕緣層上的面內導體連接的導通孔導體。另外，利用包括cu、ag等的導電性材料，形成有焊盤電極22、外部連接端子24、布線電極5等電極。

如圖2所示，開關ic3具有經由布線電極5連接於設置在多層基板2的共用電極ant1a(外部連接端子24)的共用端子31(相當於本發明的「第一端子」)、以及多個(在本實施方式中為四個)切換端子32a～32d(相當於本發明的「第二端子」)。另外，在共用電極ant1a連接有天線a1。另外，各切換端子32a～32d對應於不同的通信系統(省略圖示)的信號，為了使所希望的通信系統的信號通過而利用開關ic3對共用端子31與切換端子32a～32d的任一個的連接進行切換。接下來，針對開關電路101的結構詳細地進行說明。

(開關電路)

如圖3所示，開關電路101具備多個(在本實施方式中為四個)第一開關元件102a～102d以及多個(在本實施方式中為四個)分流電路103a～103d。而且，各第一開關元件102a～102d的一端連接於共用端子31，另一端連接於對應的切換端子32a～32d，由此，形成有將共用端子31與各切換端子32a～32d連結的四條信號路徑sl1a～sl1d。另外，在各切換端子32a～32d與高頻模塊1所具備的接地端子(地線gnd)之間，分別設置有對應的分流電路103a～103d。

如圖3所示，各分流電路103a～103d具備第二開關元件104a～104d和電感器l1～l4的串聯電路，其中，第二開關元件104a～104d的一端連接於對應的切換端子32a～32d(信號路徑sl1a～sl1d)，電感器l1～l4的一端連接於第二開關元件104a～104d的另一端且另一端連接於接地端子(地線gnd)。需要說明的是，在本實施方式中，第二開關元件104a～104d經由焊盤電極22連接於作為晶片型部件4的電感器l1～l4。

另外，在本實施方式中，第一開關元件102a～102d、第二開關元件104a～104d由場效應電晶體(fet)形成，它們在半導體基板上一體形成而構成開關ic3。形成分流電路的電感器可以內置於開關ic3，也可如圖1所示，在多層基板2上作為晶片型部件4而具備，並使用多層基板2內的布線電極5與開關ic3連接而構成。

而且，在使用所希望的通信系統時，通過第一開關元件102a～102d中的任一個被切換為接通狀態(在圖3中，第一開關元件102a為接通狀態)，對共用端子31與各切換端子32a～32d之一的連接進行切換。另外，如圖3所示，與參照圖8進行說明的現有的開關電路500相同，在第一開關元件102a被切換為接通狀態時，第二開關元件104a被切換為斷開狀態，在第一開關元件102b～102d被切換為斷開狀態時，第二開關元件104b～104d被切換為接通狀態。

(通過增加電感器進行的隔離特性的改善)

參照圖4以及圖5對通過增加電感器l1～l4來改善開關電路101的各切換端子32a～32d(信號路徑sl1a～sl1d)間的隔離特性的方面進行說明。此外，對將第二開關元件104a的截止電容cf假定為約0.1pf，將電感器l1的電感設定為18nh的例子進行說明。另外，圖4以及圖5各自的橫軸表示頻率(freq；ghz)，縱軸表示通過特性(db：信號電平)。另外，在圖4中，示出在第一開關元件102a為接通狀態的情況下，在對共用端子31輸入有高頻信號時利用切換端子32a觀測的信號的信號電平。需要說明的是，雖然對第一開關元件102a為接通狀態的情況進行舉例說明，但在各第一開關元件102b～102d的任一個為接通狀態的情況下，也能夠起到與以下說明的效果相同的效果，所以省略該說明。

如圖3所示，在第一開關元件102a為接通狀態的情況下，由圖3中所示的第二開關元件104a的截止電容cf與電感器l1形成lc串聯共振電路，如圖4所示，在共用端子31以及切換端子32a間的通過特性形成衰減極。將電感器l1的電感設計為使該衰減極的頻率成為不需要的高頻信號的頻率或者其附近的頻率，由此，特別是在形成衰減極的附近的頻段的不需要的高頻信號從其他信號路徑sl1b～sl1d(切換端子32b～32d)傳輸至信號路徑sl1a(切換端子32a)的情況下，能夠將經由分流電路103a傳輸的不需要的高頻信號引導至接地端子(地線gnd)。由此，開關電路101內的隔離特性得到改善。

如以上那樣，在本實施方式中，利用第一開關元件102a為接通狀態時呈斷開狀態的第二開關元件104a的截止電容使不需要的信號衰減，由此，能夠使開關電路101的隔離特性提高。

另外，將各分流電路103a～103d的電感器l1～l4設為互不相同的電感也無妨。該情況下，在各分流電路103a～103d形成設定有互不相同的共振頻率的lc串聯共振電路，因此，能夠根據每個信號路徑sl1a～sl1d設定想要衰減的信號的頻段。

另外，電感器l1～l4設置於多層基板2，由此無需在開關ic3搭載電感器，所以能夠將開關ic3小型化，並且能夠僅通過替換晶片部件來簡單地調整電感器l1～l4的電感，因此能夠提高開關電路101的設計的自由度。

＜第二實施方式＞

參照圖6以及圖7對本發明的第二實施方式進行說明。本實施方式的高頻模塊1與上述的第一實施方式的不同點在於：如圖6所示，在開關ic3a還設置有連接天線a2的共用端子33(相當於本發明的「第三端子」)。在以下的說明中，以與第一實施方式不同點為中心進行說明，其他結構以及動作由於與上述的第一實施方式相同，所以通過引用相同的附圖標記來省略該結構以及動作的說明。

如圖6所示，開關ic3a具有經由布線電極5連接於共用電極ant1(外部連接端子24)的共用端子31、經由布線電極5連接於共用電極ant2(外部連接端子24)的共用端子33、以及多個切換端子32a～32d。另外，在共用電極ant1連接天線a1，在共用電極ant2連接天線a2。而且，共用端子31、33的任一個與各切換端子32a～32d的任一個的連接被開關ic3切換。接下來，對開關電路101a的結構詳細地進行說明。

(開關電路)

如圖7所示，開關電路101a通過在圖3的開關電路101進一步設置多個(在本實施方式中為四個)第三開關元件106a～106d而形成。而且，各第三開關元件106a～106d的一端連接於共用端子33，且各自的另一端連接於對應的切換端子32a～32d，由此，在將共用端子33與各切換端子32a～32d連結的四條信號路徑sl2a～sl2d的每一條分別串聯插入有對應的第三開關元件106a～106d。在圖7所示的實施方式中，示出共用端子31與切換端子32a連接並且共用端子33與切換端子32d連接的結構。

需要說明的是，第三開關元件106a～106d與第一開關元件102a～102d、第二開關元件104a～104d相同地由場效應電晶體(fet)形成，第三開關元件106a～106d與第一開關元件、第二開關元件一起一體形成在半導體基板上而構成開關ic3。需要說明的是，形成分流電路的電感器可以內置於開關ic3，也可以如圖1所示，在多層基板2上作為晶片型部件4而具備，並使用多層基板2內的布線電極5與開關ic3連接而構成。

而且，通過將第一開關元件102a～102d中的任一個切換為接通狀態(在圖7中，第一開關元件102a為接通狀態)，共用端子31與切換端子32a～32d的任一個的連接被切換，從而能夠在該切換端子與共用端子31之間使所希望的通信系統的信號通過。另外，通過將各第三開關元件106a～106d中的任一個切換為接通狀態(在圖7中，第三開關元件106d為接通狀態)，共用端子33與切換端子32a～32d的任一個的連接被切換，從而能夠在該切換端子與共用端子33之間使所希望的通信系統的信號通過。

另外，如圖7所示，與上述的第一實施方式相同，在第一開關元件102a、第三開關元件106d被切換為接通狀態時，第二開關元件104a、104d被切換為斷開狀態，在第一開關元件102b、102c、第三開關元件106b、106c這雙方被切換為斷開狀態時，第二開關元件104b、104c被切換為接通狀態。即，在連接於各切換端子32a～32d的各第一開關元件102a～102d、第三開關元件106a～106d中的任一個被切換為接通狀態時，與連接有該接通狀態的開關元件的切換端子連接的第二開關元件被切換為斷開狀態。另一方面，在分別連接於各切換端子32a～32d的各第一開關元件102a～102d、第三開關元件106a～106d這雙方被切換為斷開狀態時，與連接有該斷開狀態的第一、第三開關元件的切換端子連接的第二開關元件被切換為接通狀態。

需要說明的是，不存在分別連接於各切換端子32a～32d的各第一開關元件102a～102d、第三開關元件106a～106d這雙方成為接通狀態的情況。即，將各第一開關元件102a～102d、第三開關元件106a～106d的接通、斷開狀態控制成分別連接於各切換端子32a～32d的各通信系統不同時連接於天線a1、a2。

如以上那樣，在本實施方式中，通過適當地設定各分流電路103a的電感器l1～l4的電感，在將共用端子31與各切換端子32a～32d分別連結的信號路徑sl1a～sl1d的每一條的通過特性以及將共用端子33與各切換端子32a～32d連結的信號路徑sl2a～sl2d的每一條的通過特性形成所希望的衰減極，由此，能夠與上述的第一實施方式相同地提高開關電路101a內的各切換端子32a～32d(信號路徑sl1a～sl1d、sl2a～sl2d)間的隔離特性。

需要說明的是，本發明並不限定於上述的各實施方式，只要不脫離其主旨，就能夠在上述內容以外進行各種變更，上述的結構也可以進行任意組合。例如，各切換端子32a～32d、第一開關元件102a～102d、第三開關元件106a～106d的個數並不限定於上述的數量，與通信裝置所處理的通信系統的數量、天線a1、a2的數量等相應地具備所需的個數的開關元件等電路元件即可。另外，還可以設置有未連接有分流電路的切換端子。另外，可以通過一組第一端子、第二端子形成有開關電路，此時，可以在第一端子、第二端子的任一個連接天線。

另外，在上述的實施方式中，各開關元件102a～102d、104a～104d、106a～106d主要由場效應電晶體形成，但也可以由使用了pin二極體的電路、雙極電晶體、靜電感應電晶體等各種開關元件構成各開關元件102a～102d、104a～104d、106a～106d。

另外，連接於開關ic3、ic3a的天線並不限定於上述多頻段用的天線a1、a2，也可以是與通信所使用的各頻段分別對應的單頻段用的多根天線。另外，對於連接於開關ic的天線、通信系統的數量，與搭載高頻模塊1的通信裝置的結構相應地適當地設定為最佳的數量即可。

工業上的可利用性

本發明能夠廣泛應用於具備串聯插入於信號路徑的第一開關元件和並聯連接於信號路徑的第二開關元件的開關電路、以及具備該開關電路的高頻模塊。

附圖標記說明：

1…高頻模塊；2…多層基板；5…布線電極；31…共用端子(第一端子)；32a～32d…切換端子(第二端子)；33…共用端子(第三端子)；101、101a…開關電路；102a～102d…第一開關元件；103a～103d…分流電路；104a～104d…第二開關元件；106a～106d…第三開關元件；gnd…接地端子；l1～l4…電感器；sl1a～sl1d、sl2a～sl2d…信號路徑。