通信モジュール
【課題】小型で、かつ抑圧特性及びアイソレーション特性を良好にすることができる通信モジュールを実現する。
【解決手段】パッケージ基板における弾性波フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、モジュール基板におけるパッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い通信モジュールである。
【解決手段】パッケージ基板における弾性波フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、モジュール基板におけるパッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い通信モジュールである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末に代表される無線通信機器のマルチバンド／システム化が進み、１台の電話機に複数の無線装置が搭載されるようになっている。しかしながら、携帯電話機自体は小型化及び薄型化が継続して要求されており、その中に搭載される部品の小型化及び薄型化が強く要望されている状況である。また、無線通信機器の低コスト化に対する要求も強く、いくつかの搭載部品を１モジュール化することで、小型化とともに実装コストを低減させることが多くなっている。
【０００３】
無線通信機器の搭載部品のうち、弾性波フィルタやそれを用いた分波器は、他の半導体部品に集積することが困難であるため、半導体部品とは別に実装されてきた。近年は、マルチバンド化によって１台の携帯電話端末に搭載されるフィルタや分波器の数が急速に増加したため、これらフィルタや分波器をそれぞれ１つにまとめてモジュール化する要求が増加している。さらには、これらのモジュールのさらなる小型化及び薄型化も要求されている。
【０００４】
このような背景の中、弾性波フィルタやそれを用いた分波器を複数搭載したモジュール開発が活発となっている。
【０００５】
ここで、小型なモジュールを開発するためには、個々のフィルタや分波器をできるだけ近接配置してモジュール基板に搭載することが好ましい。また、モジュール基板内の配線同士も近接して配置することが好ましい。さらには、当然、弾性波フィルタや、分波器自体も小型化することが好ましいため、弾性波フィルタ素子を格納するためのパッケージ内の配線同士も近接して配置することが好ましい。また、特許文献１は、多層基板にフィルタ素子を実装して小型化を図る弾性波フィルタを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７１４２１号公報公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
弾性波フィルタ内の配線同士を近接配置すると、配線間において不要な電磁結合が発生しやすくなる。また、モジュール基板内の配線同士を近接配置すると、配線間において不要な電磁結合が発生しやすくなる。配線間において不要な電磁結合が発生すると、フィルタの抑圧や分波器のアイソレーションが劣化しやすくなる。
【０００８】
本発明の目的は、小型で、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を有する通信モジュール実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示する通信モジュールは、フィルタ素子と、前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄いものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願の開示によれば、小型で、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】配線同士が大きく離間した基板の断面図
【図１Ｂ】配線同士が近接した基板の断面図
【図２Ａ】パッケージの平面図
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図３Ａ】モジュール基板の平面図
【図３Ｂ】図３ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図４】配線から放射される電界の発生概念を説明するための基板の断面図
【図５Ａ】多数の絶縁層が積層された多層基板の断面図
【図５Ｂ】表層絶縁層が他の絶縁層よりも薄い多層基板の断面図
【図６Ａ】本実施の形態にかかるモジュール基板の斜視図
【図６Ｂ】図６ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図７】実施例１にかかるモジュール基板の断面図
【図８】比較例にかかるモジュール基板の断面図
【図９】実施例１及び比較例にかかる分波器の周波数特性を示す特性図
【図１０】実施例２にかかるモジュール基板の断面図
【図１１】実施例１及び２にかかる分波器の周波数特性を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
通信モジュールは、前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、表層絶縁層に配された配線の近傍に発生する電界を、優先的にグランドに落とすことができるので、不要な電磁界結合を低減することができる。よって、抑圧特性、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００１３】
通信モジュールは、前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、表層絶縁層に配された配線の近傍に発生する電界を、優先的にグランドに落とすことができるので、不要な電磁界結合を低減することができる。よって、抑圧特性、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００１４】
通信モジュールにおいて、前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、パッケージ内の表層配線とグランドが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００１５】
通信モジュールにおいて、前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、パッケージ内の表層配線とグランドが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００１６】
（実施の形態）
〔１．通信モジュールの基本構成〕
本願の開示は、携帯電話に代表される移動通信機器や無線機器に使用される通信モジュールに関する。特に、弾性波フィルタ素子を用いたフィルタバンクや、分波器モジュールに関する。
【００１７】
弾性波フィルタ素子または分波器を搭載した小型モジュールの抑圧特性やアイソレーション性能を劣化させる要因として、弾性波フィルタ素子を搭載するパッケージ内において近接配置された配線同士の電磁結合と、モジュール基板内において近接配置された配線同士の電磁結合とがある。従って、小型モジュールにおいて抑圧特性やアイソレーション性能を向上させるには、上記近接配置された配線間の電磁結合を低減させることがポイントとなる。
【００１８】
図１Ａ及び図１Ｂは、表面にマイクロストリップ線路からなる配線１０１ａ及び１０１ｂを備えた絶縁基板の断面図である。絶縁基板１０２の裏面には、グランド層１０３が配されている。図中の矢印は、配線１０１ａ及び１０１ｂから発生する電界を示している。まず、図１Ａに示すように、配線１０１ａと配線１０１ｂとの間隔が十分大きな場合、各々の配線間にはほとんど電界は発生せず、配線１０１ａ及び１０１ｂとグランド層１０３との間に電界が集中する。これに対して、図１Ｂに示すように、配線１０１ａと配線１０１ｂとが近接配置している場合、配線１０１ａ及び１０１ｂとグランド層１０３との間に電界が発生するとともに、配線１０１ａと配線１０１ｂとの間にも電界が発生する（破線枠１０４）。配線１０１ａと配線１０１ｂとの間に発生した電界が電磁的に結合することで、図１Ｂに示すようなマイクロストリップ線路を備えた弾性波フィルタ素子の抑圧特性や分波器のアイソレーション特性が低下する。
【００１９】
図２Ａは、弾性波フィルタ素子が実装されたパッケージ基板の平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。パッケージ基板１２は、多層の絶縁基板が積層されて形成されている。配線１１ａ及び１１ｂは、パッケージ基板１２を貫通して配され、一方の端部がパッケージ基板１２の表面に露出し（接続端子１１ｃ及び１１ｅ）、他方の端部がパッケージ基板１２の裏面に露出している（グランド端子１１ｄ及び１１ｆ）。弾性波フィルタ素子１３は、接続端子１１ｃ及び１１ｅに、フリップチップボンディングにより接続されている。弾性波フィルタ素子１３は、キャップ１４により封止されている。ここで、配線１１ａと配線１１ｂとが最も近接する可能性が高いのは、弾性波フィルタ素子１３の実装面の配線層、つまり最表層配線層１１ｇである。なぜなら、図２Ａに示すように弾性波フィルタ素子１３がキャップ１４で封止されているため、最表層配線層１１ｇにおいては、キャップ１４の壁厚み分Ｄ１だけ配線可能領域Ｄ２が狭くなってしまうからである。最表層配線層１１ｇにおいて、配線同士の距離が狭まると、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなり、抑圧が低下したり、アイソレーションが低下したりすることがある。なお、配線１１ａ及び１１ｂにおける最表層配線層１１ｇ以外の配線層では、キャップ１４の壁厚みによる制限は受けない。また、本明細書における「実装」とは、弾性波フィルタ素子などの各種素子が基板に対して半田等で電気的に接続および機械的に接合されている状態に限らず、接着剤等で機械的に接合されている状態も含む。
【００２０】
なお、キャップ１４は、パッケージ用基板１２をキャビティ化し、キャップ１４の側壁１４ａに相当する部分をパッケージ基板１２に一体形成してもよい。さらに、樹脂封止技術等を用いて曲線的なキャップ構造としてもよい。このような構造を採用したとしても、結果的に最表層配線層１１ｇにおける配線可能領域Ｄ２は狭くなり、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなる。
【００２１】
図３Ａは、弾性波フィルタ素子を搭載した通信モジュールの平面図である。図３Ｂは、図３ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。配線２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、パッケージ基板２２の表面（部品搭載面）に配されている。パッケージ基板２２は、複数の絶縁基板が積層されており、各絶縁基板間には配線２１ｅが配されている。パッケージ基板２２の裏面には、グランド端子２１ｆが配されている。図示は省略するが、配線２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ、グランド端子２１ｆは、パッケージ基板２２を貫通する配線（不図示）により電気的に接続されている。弾性波フィルタ素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、パッケージ基板２２に表面に実装され、それぞれ配線２１ａ〜２１ｄに電気的に接続されている。配線２１ａ〜２１ｄには、それぞれチップ部品２４ａ〜２４ｄが電気的に接続されている。チップ部品２４ａ〜２４ｄは、コイルやコンデンサ等である。図３Ａに示すように、最表層配線層（パッケージ基板２２における部品搭載面に形成された配線２１ａ〜２１ｄ等）は、パッケージ基板２２の表面（部品搭載面）において搭載部品の面積だけ配線可能領域が小さくなる。従って、他の配線層と比べると、配線同士の近接配置が圧倒的に発生しやすく、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなる。よって、弾性波フィルタ素子において抑圧が低下したり、分波器においてアイソレーションが低下したりすることがある。
【００２２】
このように、弾性波フィルタ素子を備えた通信モジュールにおいては、パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層において最も配線間隔が狭くなり、不要な電磁結合が生じやすい。つまり、パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層における配線間結合を抑制することが、小型でかつ抑圧特性及びアイソレーション性能が良好なモジュールを実現するために重要である。
【００２３】
パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層における配線間結合を抑制する手法を説明する。図１で示した近接配線間の結合の原理を考えると、結合を抑制するには配線間に発生する電界を減らすこと、つまり、各々の配線と下面にあるグランドとの間に電界を集中させることである。各々の配線とグランドとの間に電界を集中させるための原理を図４に示す。図４は、表面にマイクロストリップ線路からなる配線４１ａ及び４１ｂ（最表層配線層）を備えた絶縁基板４２の断面図である。基板４２の裏面には、グランド層４３が配されている。絶縁基板４２（表層絶縁層）は、配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３とに挟まれている。図４に示す構成において、絶縁基板４２の厚さＴ１を薄くすることにより、配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３との距離を近づけることができる。これにより、図４における矢印に示すように、配線４１ａ及び４１ｂにおいて発生する電界を優先的にグランドに落とすことができ、配線４１ａと配線４１ｂとの間に電界を発生しにくくすることができる。したがって、配線４１ａと配線４１ｂとの不要な結合を低減することができ、弾性波フィルタ素子の抑圧および分波器のアイソレーションを良好にすることができる。なお、図４においては、絶縁基板４３の裏面にグランド層４３を備えたが、少なくとも配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３との間に電位差を生じさせることができる構造であればよい。
【００２４】
〔２．通信モジュールの具体構成〕
図４に示す原理をもとに、小型でかつ良好な抑圧特性、アイソレーション性能を有するモジュールの実現について説明する。弾性波フィルタ素子または分波器を搭載するモジュールには、薄型化が求められている。従って、弾性波フィルタ用パッケージ、およびモジュール基板の薄型化も求められるが、パッケージ自体およびモジュール基板自体の強度の観点から、ある程度の厚みが必要となっている。このことを考えると、パッケージおよびモジュール基板は、図４に示す単一の絶縁層からなる基板ではなく、複数の絶縁層を有する多層基板とすることが好ましい。
【００２５】
図５Ａは、表層絶縁層５２ａ（厚さＴ１１）に加えて、それと同じ厚さの絶縁層５２ｂ〜５２ｅ（厚さＴ１２〜Ｔ１５）を積層した多層基板の断面図である。図５Ｂは、厚さＴ２１の表層絶縁層５２ｆに、厚さＴ２１よりも厚い絶縁層５２ｇ及び５２ｈ（厚さＴ２２、Ｔ２３）を積層した多層基板の断面図である。図５Ａに示す多層基板の全体の厚さ（Ｔ１１〜Ｔ１５の和）と、図５Ｂに示す多層基板の全体の厚さ（Ｔ２１〜Ｔ２３の和）とは同等である。表層絶縁層５２ａ及び５２ｆの表面には、配線５１ａ及び５１ｂが配されている。絶縁層５２ｅ及び５２ｈの裏面には、フットパッド層５３ａ及び５３ｂが配されている。配線５１ａとフットパッド層５３ａとは、内部配線５４ａによって電気的に接続されている。配線５１ｂとフットパッド層５３ｂとは、内部配線５４ｂによって電気的に接続されている。表層絶縁層５２ａと絶縁層５２ｂとの間には、グランド層５３ｃが配されている。表層絶縁層５２ｆと絶縁層５２ｇとの間には、グランド層５３ｃが配されている。
【００２６】
まず、図５Ａに示す多層基板は、絶縁層の層数が多いため、製造時の積層工程が多く、コスト増加が生じる。さらに、製造過程において薄い絶縁層をハンドリングすることは、厚い絶縁層をハンドリングするよりも難しくなるため、積層ずれが生じやすくなる。一方、図５Ｂに示す多層基板は、絶縁層の層数が少ないため製造時の積層工程が少なく、図５Ａに示す多層基板よりもコストを低減することができる。さらに、図５Ｂに示す多層基板は、絶縁層５２ｇ及び５２ｈの厚さが絶縁層５２ｆの厚さよりも厚いため、製造過程においてハンドリングが容易となり、積層ずれを生じにくくすることができる。従って、図５Ｂに示す多層基板の方が、図５Ａに示す多層基板よりも安価でかつ製造性に優れている。
【００２７】
図６Ａは、複数の弾性表面波フィルタ素子を含む分波器を１つのモジュール基板に搭載した通信モジュールの斜視図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。図６Ａに示す通信モジュールは、モジュール基板６２の表面に複数の分波器６１を備えている。分波器６１は、パッケージ基板６１ｃ上に複数の弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂを備えている。弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂは、メタルキャップ６１ｆにより覆われている。パッケージ基板６１ｃは、複数の絶縁層を積層して形成されている。パッケージ基板６１ｃに含まれる表層絶縁層６１ｄの厚さＴ３１は、他の絶縁層６１ｅの厚さＴ３２よりも薄い。モジュール基板６２は、複数の絶縁層を積層して形成されている。モジュール基板６２に含まれる表層絶縁層６２ａの厚さＴ３３は、他の絶縁層６２ｂ及び６２ｃの厚さＴ３４及びＴ３５よりも薄い。図６Ｂに示すように、パッケージ基板６１ｃは、表面に配線６１ｇを備え、裏面にフットパッド層６１ｈを備えている。配線６１ｇとフットパッド層６１ｈとは、内部配線６１ｉで電気的に接続されている。配線６１ｇには、弾性表面波フィルタ素子６１ａが電気的に接続されている。モジュール基板６２は、表面に配線６２ｄを備え、裏面にグランド層６２ｅを備えている。配線６２ｄとグランド層６２ｅとは、内部配線６２ｆで電気的に接続されている。配線６２ｄは、パッケージ基板６１ｃのグランド層６１ｈが電気的に接続されている。表層絶縁層６１ｄと絶縁層６１ｅとの間には、グランド層６１ｎが配されている。表層絶縁層６２ａと絶縁層６２ｂとの間には、グランド層６２ｊが配されている。インダクタンスＬ１は、パッケージ基板６１ｃ内の配線で形成されたインダクタンスである。インダクタンスＬ２は、モジュール基板６２内の配線で形成されたインダクタンスである。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂに示す通信モジュールによれば、パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｄが他の絶縁層よりも薄いため、配線６１ｇとグランド層６１ｎとの距離を小さくすることができる。したがって、配線６１ｇの周辺に発生する電界をグランド層６１ｎに落とすことができ、弾性波フィルタの抑圧特性を良好にすることができるとともに、分波器のアイソレーション特性を良好にすることができる。また、モジュール基板６２の表層絶縁層６２ａが他の絶縁層よりも薄いため、配線６２ｄとグランド層６２ｊとの距離を小さくすることができる。したがって、配線６２ｄの周辺に発生する電界をグランド層６２ｊに落とすことができ、弾性波フィルタの抑圧特性および分波器のアイソレーション特性を良好にできる通信モジュールを実現することができる。
【００２９】
図６Ａ及び図６Ｂに示す通信モジュールにおける任意の分波器６１について、アイソレーションなどの特性シミュレーションを行った。なお、弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂの特性は、モード結合理論を用いて計算した。パッケージ基板６１ｃおよびメタルキャップ６１ｆさらにモジュール基板６２を含めた全体の特性は、三次元の電磁界解析ソフトを用いて計算した。これらの計算方法は、本発明の効果を実証するには十分な精度を有するものである。
【００３０】
〔２−１．実施例１〕
図７は、特性シミュレーションに用いた実施例１の弾性波分波器を示す断面図である。弾性波分波器として、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式携帯電話のＢａｎｄ１分波器（送信帯域：１９２０−１９８０ＭＨｚ、受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）を設計した。弾性波フィルタ素子は、ＬｉＴａＯ3基板を用いて作製された弾性表面波フィルタとした。フィルタ搭載用のパッケージ基板６１ｃは、アルミナセラミックスで形成し、メタルキャップ６１ｆにより封止した。モジュール基板６２は、樹脂材料としてＦＲ４（FR：Flame Retardant）（比誘電率：４．８）を用いたビルドアップ基板とした。パッケージ基板６１ｃは、アルミナセラミックスの絶縁体を３層積層し、表層絶縁層６１ｊの厚さを５０μｍ、中層絶縁層６１ｋの厚さを５０μｍ、最下層絶縁層６１ｍの厚さを９０μｍとして、表層絶縁層６１ｊを他の層よりも薄くした。また、モジュール基板６２は、絶縁体を３層積層し、表層絶縁層６２ｇの厚さを４０μｍ、中層絶縁層６２ｈの厚さを６０μｍ、最下層絶縁層６２ｉの厚さを４０μｍとした。
【００３１】
なお、実施例１では、パッケージ基板６１ｃにおける表層絶縁層６１ｊの厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くする構成としたが、表層絶縁層６１ｊの比誘電率を他の絶縁層の比誘電率以下とする構成としてもよい。このような構成とすることにより、表層絶縁層６１ｊ上に配されている配線と表層絶縁層６１ｊの下に配されているグランド層とが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。また、モジュール基板６２における表層絶縁層６２ｇの厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くする構成としたが、表層絶縁層６２ｇの比誘電率を他の絶縁層の比誘電率以下とする構成としてもよい。このような構成とすることにより、表層絶縁層６２ｇ上に配されている配線と表層絶縁層６２ｇの下に配されているグランド層とが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｊ及びモジュール基板６２の表層絶縁層６２ｇの材料としては、例えばフッ素樹脂基板（比誘電率：２．２）、ガラスフッ素樹脂基板（比誘電率：２．６）、ポリイミド基板（比誘電率：２．９〜３．０）、ビスマレイミドトリアジン樹脂等からなる熱硬化性樹脂基板（比誘電率：３．３）などがある。表層絶縁層以外の絶縁層をＦＲ４（比誘電率：４．８）で形成することにより、表層絶縁層の比誘電率を他の絶縁層の比誘電率よりも低くすることができる。なお、上記基板材料、比誘電率は一例であり、本発明がこれらの材料や比誘電率に限定されるものではない。また、上記基板材料、比誘電率は、実施例１におけるパッケージ基板及びモジュール基板について説明したが、他の実施例及び実施の形態に示すパッケージ基板及びモジュール基板にも適用可能である。
【００３２】
図８は、弾性波分波器の比較例である。図８に示す弾性波分波器における基板構造は、例えば特許文献に開示している基板と同様の構造である。図８において、図７に示すパッケージ基板６１ｃ及びモジュール基板６２以外の構成については同一構成であるため、符号の付与及び詳しい説明は省略する。パッケージ基板７１は、アルミナセラミックスの絶縁体を２層積層し、表層絶縁層７１ａ及び最下層絶縁層７１ｂの厚さを同じ厚さ（それぞれ９０μｍ）とした。モジュール基板７２は、樹脂からなる絶縁体を３層積層し、表層絶縁層７２ａの厚さを４０μｍ、中層絶縁層７２ｂの厚さを６０μｍ、最下層絶縁層７２ｃの厚さを４０μｍとした。
【００３３】
図９は、アイソレーション特性の計算結果を示す。図９において、実線特性は、図７に示す弾性波分波器（実施例１）におけるアイソレーション特性の計算結果であり、破線特性は、図８に示す弾性波分波器（比較例）におけるアイソレーション特性の計算結果である。図９に示すように、実施例１にかかる弾性波分波器によれば、最も重要である送信帯域のアイソレーションが比較例に比べて最大１０ｄＢ以上改善することが確認できた。
【００３４】
一方、図８に示す比較例の弾性波分波器は、モジュール基板７２の表層絶縁層７２ａを他の絶縁層よりも薄くしているが、パッケージ基板７１における表層絶縁層７１ａは他の絶縁層と同等の厚さであるため、アイソレーション特性は実施例１の弾性波分波器よりも大幅に悪化する。このように、モジュール基板だけでなく、モジュール基板とパッケージ基板の両方において表層絶縁層の厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くすることにより、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００３５】
〔２−２．実施例２〕
図１０は、特性シミュレーションに用いた実施例２の弾性波分波器を示す断面図である。図１０において、図７に示す弾性波分波器と同様の構成については同一符号を付与して詳しい説明は省略する。図１０に示す弾性波分波器において、図７に示す弾性波分波器と異なるのは、パッケージ基板６１ｃにおける表層絶縁層６１ｊの厚さを２５μｍとし、中層絶縁層６１ｋの厚さを７０μｍとし、最下層絶縁層６１ｍの厚さを７０μｍとした点である。モジュール基板６２は、実施例１の弾性波分波器と同様、表層絶縁層６２ｇの厚さを４０μｍとし、中層絶縁層６２ｈの厚さを６０μｍとし、最下層絶縁層６２ｉの厚さを４０μｍとした。実施例２の弾性波分波器は、パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｊの厚さを、モジュール基板６２の表層絶縁層６２ｇの厚さよりも薄くしたことを特徴としている。
【００３６】
図１１は、図１０に示す弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果を示す。なお、図１１において、実線特性は実施例２にかかる弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果であり、破線特性は実施例１にかかる弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果である。図１１に示すように、実施例２にかかる弾性波分波器によれば、最も重要である送信帯域のアイソレーションが最大５ｄＢ以上改善するのが確認できた。
【００３７】
〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、弾性波フィルタ素子を搭載するパッケージ内における配線同士の不要な電磁結合、および、複数の弾性波フィルタや分波器を搭載するモジュール基板内における配線同士の不要な電磁結合を抑制することができる。したがって、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を有する通信モジュールを実現することができる。
【００３８】
また、絶縁層を多層積層したパッケージ基板およびモジュール基板における表層絶縁層を他の絶縁層よりも薄くすることにより、各基板を薄くすることができる。したがって、通信モジュールを小型化することができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、基板における表層絶縁層のみを他の絶縁層よりも薄くしているため、絶縁層の層数を少なくすることができる。したがって、基板を製造する際の絶縁層積層工程を少なくすることができるので、コストを低減することができる。さらに、表層絶縁層以外の絶縁層の厚さが表層絶縁層の厚さよりも厚いため、製造過程においてハンドリングが容易となり、積層ずれを生じにくくすることができる。したがって、製造性に優れている。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、パッケージ基板の表層絶縁層の比誘電率を、パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることにより、パッケージ内の最表層配線とグランドとが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板の表層絶縁層の比誘電率を、モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることにより、パッケージ内の最表層配線とグランドとが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板上にコイルを搭載したことにより、パッケージおよびモジュール基板の表層絶縁層を薄くしたことによる浮遊容量増加分をコイルで補償でき、より良好な特性を得ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、弾性波フィルタ素子を格納するためのパッケージ内に、インダクタンスを形成するための配線を備えた構成としたことにより、モジュール基板上に搭載するコイルの数を低減でき、より小型な通信モジュールを実現できる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板内に、インダクタンスを形成するための配線を備えたことにより、モジュール基板上に搭載するコイルの数を低減でき、より小型な通信モジュールを実現できる。
【００４５】
なお、本実施の形態における弾性表面波フィルタ素子６１ａは、本発明のフィルタ素子の一例である。本発明のフィルタ素子は、弾性表面波フィルタ素子に限らず、弾性境界波フィルタ素子など、様々なフィルタ素子に適用可能である。本実施の形態におけるパッケージ基板６１ｃは、本発明のパッケージ基板の一例である。本実施の形態におけるモジュール基板６２は、本発明のモジュール基板の一例である。本実施の形態における表層絶縁層６１ｄは、本発明のパッケージ基板における表層絶縁層の一例である。本実施の形態における表層絶縁層６２ａは、本発明のモジュール基板における表層絶縁層の一例である。
【００４６】
本願の開示は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの移動体通信、高周波無線通信で使用可能な通信モジュールに有用である。
【００４７】
（付記１）
フィルタ素子と、
前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、
前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、
前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、
前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、
前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い、通信モジュール。
【００４８】
（付記２）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板の表層絶縁層の厚さよりも薄い、付記１記載の通信モジュール。
【００４９】
（付記３）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、付記１記載の通信モジュール。
【００５０】
（付記４）
前記パッケージ基板の前記実装面には、前記フィルタ素子と接続する表面配線を有し、
前記グランドパターンは前記表面配線とオーバーラップする、付記３記載の通信モジュール。
【００５１】
（付記５）
前記表面配線が信号線の場合に、前記信号線が他の表面配線と対向する部分が前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記４記載の通信モジュール。
【００５２】
（付記６）
前記表面配線がグランド線の場合に、前記グランド線と前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記４記載の通信モジュール。
【００５３】
（付記７）
前記グランドパターンは、前記フィルタ素子搭載領域に配置する表面配線の内側部分と、前記表面配線とオーバーラップする部分を有する、付記４記載の通信モジュール。
【００５４】
（付記８）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、付記１記載の通信モジュール。
【００５５】
（付記９）
前記モジュール基板の前記実装面には、前記パッケージ基板と接続する表面配線を有し、
前記グランドパターンは前記表面配線とオーバーラップする、付記８記載の通信モジュール。
【００５６】
（付記１０）
前記表面配線が信号線の場合に、前記信号線が他の表面配線と対向する部分が前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記９記載の通信モジュール。
【００５７】
（付記１１）
前記表面配線がグランド線の場合に、前記グランド線と前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記９記載の通信モジュール。
【００５８】
（付記１２）
前記グランドパターンは、前記パッケージ基板搭載領域に配置する表面配線の内側部分と、前記表面配線とオーバーラップする部分を有する、付記９記載の通信モジュール。
【００５９】
（付記１３）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる他のすべての絶縁層の厚さよりも薄いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６０】
（付記１４）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる他のすべての絶縁層の厚さよりも薄いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６１】
（付記１５）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６２】
（付記１６）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６３】
（付記１７）
前記モジュール基板上にコイルが搭載されている、付記１記載の通信モジュール。
【００６４】
（付記１８）
前記フィルタ素子を格納するためのパッケージ内に、インダクタンスを形成するための配線が含まれている、付記１に記載の通信モジュール。
【００６５】
（付記１９）
前記モジュール基板内に、インダクタンスを形成するための配線が含まれている、付記１に記載の通信モジュール。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願に開示する通信モジュールは、移動体通信機器あるいは無線通信機器に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
６１ 分波器
６１ｃ パッケージ基板
６２ モジュール基板
【技術分野】
【０００１】
本願の開示は、通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話端末に代表される無線通信機器のマルチバンド／システム化が進み、１台の電話機に複数の無線装置が搭載されるようになっている。しかしながら、携帯電話機自体は小型化及び薄型化が継続して要求されており、その中に搭載される部品の小型化及び薄型化が強く要望されている状況である。また、無線通信機器の低コスト化に対する要求も強く、いくつかの搭載部品を１モジュール化することで、小型化とともに実装コストを低減させることが多くなっている。
【０００３】
無線通信機器の搭載部品のうち、弾性波フィルタやそれを用いた分波器は、他の半導体部品に集積することが困難であるため、半導体部品とは別に実装されてきた。近年は、マルチバンド化によって１台の携帯電話端末に搭載されるフィルタや分波器の数が急速に増加したため、これらフィルタや分波器をそれぞれ１つにまとめてモジュール化する要求が増加している。さらには、これらのモジュールのさらなる小型化及び薄型化も要求されている。
【０００４】
このような背景の中、弾性波フィルタやそれを用いた分波器を複数搭載したモジュール開発が活発となっている。
【０００５】
ここで、小型なモジュールを開発するためには、個々のフィルタや分波器をできるだけ近接配置してモジュール基板に搭載することが好ましい。また、モジュール基板内の配線同士も近接して配置することが好ましい。さらには、当然、弾性波フィルタや、分波器自体も小型化することが好ましいため、弾性波フィルタ素子を格納するためのパッケージ内の配線同士も近接して配置することが好ましい。また、特許文献１は、多層基板にフィルタ素子を実装して小型化を図る弾性波フィルタを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７１４２１号公報公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
弾性波フィルタ内の配線同士を近接配置すると、配線間において不要な電磁結合が発生しやすくなる。また、モジュール基板内の配線同士を近接配置すると、配線間において不要な電磁結合が発生しやすくなる。配線間において不要な電磁結合が発生すると、フィルタの抑圧や分波器のアイソレーションが劣化しやすくなる。
【０００８】
本発明の目的は、小型で、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を有する通信モジュール実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示する通信モジュールは、フィルタ素子と、前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄いものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願の開示によれば、小型で、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】配線同士が大きく離間した基板の断面図
【図１Ｂ】配線同士が近接した基板の断面図
【図２Ａ】パッケージの平面図
【図２Ｂ】図２ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図３Ａ】モジュール基板の平面図
【図３Ｂ】図３ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図４】配線から放射される電界の発生概念を説明するための基板の断面図
【図５Ａ】多数の絶縁層が積層された多層基板の断面図
【図５Ｂ】表層絶縁層が他の絶縁層よりも薄い多層基板の断面図
【図６Ａ】本実施の形態にかかるモジュール基板の斜視図
【図６Ｂ】図６ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図
【図７】実施例１にかかるモジュール基板の断面図
【図８】比較例にかかるモジュール基板の断面図
【図９】実施例１及び比較例にかかる分波器の周波数特性を示す特性図
【図１０】実施例２にかかるモジュール基板の断面図
【図１１】実施例１及び２にかかる分波器の周波数特性を示す特性図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
通信モジュールは、前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、表層絶縁層に配された配線の近傍に発生する電界を、優先的にグランドに落とすことができるので、不要な電磁界結合を低減することができる。よって、抑圧特性、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００１３】
通信モジュールは、前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、表層絶縁層に配された配線の近傍に発生する電界を、優先的にグランドに落とすことができるので、不要な電磁界結合を低減することができる。よって、抑圧特性、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００１４】
通信モジュールにおいて、前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、パッケージ内の表層配線とグランドが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００１５】
通信モジュールにおいて、前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることが好ましい。このような構成とすることで、パッケージ内の表層配線とグランドが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００１６】
（実施の形態）
〔１．通信モジュールの基本構成〕
本願の開示は、携帯電話に代表される移動通信機器や無線機器に使用される通信モジュールに関する。特に、弾性波フィルタ素子を用いたフィルタバンクや、分波器モジュールに関する。
【００１７】
弾性波フィルタ素子または分波器を搭載した小型モジュールの抑圧特性やアイソレーション性能を劣化させる要因として、弾性波フィルタ素子を搭載するパッケージ内において近接配置された配線同士の電磁結合と、モジュール基板内において近接配置された配線同士の電磁結合とがある。従って、小型モジュールにおいて抑圧特性やアイソレーション性能を向上させるには、上記近接配置された配線間の電磁結合を低減させることがポイントとなる。
【００１８】
図１Ａ及び図１Ｂは、表面にマイクロストリップ線路からなる配線１０１ａ及び１０１ｂを備えた絶縁基板の断面図である。絶縁基板１０２の裏面には、グランド層１０３が配されている。図中の矢印は、配線１０１ａ及び１０１ｂから発生する電界を示している。まず、図１Ａに示すように、配線１０１ａと配線１０１ｂとの間隔が十分大きな場合、各々の配線間にはほとんど電界は発生せず、配線１０１ａ及び１０１ｂとグランド層１０３との間に電界が集中する。これに対して、図１Ｂに示すように、配線１０１ａと配線１０１ｂとが近接配置している場合、配線１０１ａ及び１０１ｂとグランド層１０３との間に電界が発生するとともに、配線１０１ａと配線１０１ｂとの間にも電界が発生する（破線枠１０４）。配線１０１ａと配線１０１ｂとの間に発生した電界が電磁的に結合することで、図１Ｂに示すようなマイクロストリップ線路を備えた弾性波フィルタ素子の抑圧特性や分波器のアイソレーション特性が低下する。
【００１９】
図２Ａは、弾性波フィルタ素子が実装されたパッケージ基板の平面図である。図２Ｂは、図２ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。パッケージ基板１２は、多層の絶縁基板が積層されて形成されている。配線１１ａ及び１１ｂは、パッケージ基板１２を貫通して配され、一方の端部がパッケージ基板１２の表面に露出し（接続端子１１ｃ及び１１ｅ）、他方の端部がパッケージ基板１２の裏面に露出している（グランド端子１１ｄ及び１１ｆ）。弾性波フィルタ素子１３は、接続端子１１ｃ及び１１ｅに、フリップチップボンディングにより接続されている。弾性波フィルタ素子１３は、キャップ１４により封止されている。ここで、配線１１ａと配線１１ｂとが最も近接する可能性が高いのは、弾性波フィルタ素子１３の実装面の配線層、つまり最表層配線層１１ｇである。なぜなら、図２Ａに示すように弾性波フィルタ素子１３がキャップ１４で封止されているため、最表層配線層１１ｇにおいては、キャップ１４の壁厚み分Ｄ１だけ配線可能領域Ｄ２が狭くなってしまうからである。最表層配線層１１ｇにおいて、配線同士の距離が狭まると、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなり、抑圧が低下したり、アイソレーションが低下したりすることがある。なお、配線１１ａ及び１１ｂにおける最表層配線層１１ｇ以外の配線層では、キャップ１４の壁厚みによる制限は受けない。また、本明細書における「実装」とは、弾性波フィルタ素子などの各種素子が基板に対して半田等で電気的に接続および機械的に接合されている状態に限らず、接着剤等で機械的に接合されている状態も含む。
【００２０】
なお、キャップ１４は、パッケージ用基板１２をキャビティ化し、キャップ１４の側壁１４ａに相当する部分をパッケージ基板１２に一体形成してもよい。さらに、樹脂封止技術等を用いて曲線的なキャップ構造としてもよい。このような構造を採用したとしても、結果的に最表層配線層１１ｇにおける配線可能領域Ｄ２は狭くなり、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなる。
【００２１】
図３Ａは、弾性波フィルタ素子を搭載した通信モジュールの平面図である。図３Ｂは、図３ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。配線２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、パッケージ基板２２の表面（部品搭載面）に配されている。パッケージ基板２２は、複数の絶縁基板が積層されており、各絶縁基板間には配線２１ｅが配されている。パッケージ基板２２の裏面には、グランド端子２１ｆが配されている。図示は省略するが、配線２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ、グランド端子２１ｆは、パッケージ基板２２を貫通する配線（不図示）により電気的に接続されている。弾性波フィルタ素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、パッケージ基板２２に表面に実装され、それぞれ配線２１ａ〜２１ｄに電気的に接続されている。配線２１ａ〜２１ｄには、それぞれチップ部品２４ａ〜２４ｄが電気的に接続されている。チップ部品２４ａ〜２４ｄは、コイルやコンデンサ等である。図３Ａに示すように、最表層配線層（パッケージ基板２２における部品搭載面に形成された配線２１ａ〜２１ｄ等）は、パッケージ基板２２の表面（部品搭載面）において搭載部品の面積だけ配線可能領域が小さくなる。従って、他の配線層と比べると、配線同士の近接配置が圧倒的に発生しやすく、配線１１ａ及び１１ｂにおいて発生する電界が不要結合する可能性が高くなる。よって、弾性波フィルタ素子において抑圧が低下したり、分波器においてアイソレーションが低下したりすることがある。
【００２２】
このように、弾性波フィルタ素子を備えた通信モジュールにおいては、パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層において最も配線間隔が狭くなり、不要な電磁結合が生じやすい。つまり、パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層における配線間結合を抑制することが、小型でかつ抑圧特性及びアイソレーション性能が良好なモジュールを実現するために重要である。
【００２３】
パッケージおよびモジュール基板の最表層配線層における配線間結合を抑制する手法を説明する。図１で示した近接配線間の結合の原理を考えると、結合を抑制するには配線間に発生する電界を減らすこと、つまり、各々の配線と下面にあるグランドとの間に電界を集中させることである。各々の配線とグランドとの間に電界を集中させるための原理を図４に示す。図４は、表面にマイクロストリップ線路からなる配線４１ａ及び４１ｂ（最表層配線層）を備えた絶縁基板４２の断面図である。基板４２の裏面には、グランド層４３が配されている。絶縁基板４２（表層絶縁層）は、配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３とに挟まれている。図４に示す構成において、絶縁基板４２の厚さＴ１を薄くすることにより、配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３との距離を近づけることができる。これにより、図４における矢印に示すように、配線４１ａ及び４１ｂにおいて発生する電界を優先的にグランドに落とすことができ、配線４１ａと配線４１ｂとの間に電界を発生しにくくすることができる。したがって、配線４１ａと配線４１ｂとの不要な結合を低減することができ、弾性波フィルタ素子の抑圧および分波器のアイソレーションを良好にすることができる。なお、図４においては、絶縁基板４３の裏面にグランド層４３を備えたが、少なくとも配線４１ａ及び４１ｂとグランド層４３との間に電位差を生じさせることができる構造であればよい。
【００２４】
〔２．通信モジュールの具体構成〕
図４に示す原理をもとに、小型でかつ良好な抑圧特性、アイソレーション性能を有するモジュールの実現について説明する。弾性波フィルタ素子または分波器を搭載するモジュールには、薄型化が求められている。従って、弾性波フィルタ用パッケージ、およびモジュール基板の薄型化も求められるが、パッケージ自体およびモジュール基板自体の強度の観点から、ある程度の厚みが必要となっている。このことを考えると、パッケージおよびモジュール基板は、図４に示す単一の絶縁層からなる基板ではなく、複数の絶縁層を有する多層基板とすることが好ましい。
【００２５】
図５Ａは、表層絶縁層５２ａ（厚さＴ１１）に加えて、それと同じ厚さの絶縁層５２ｂ〜５２ｅ（厚さＴ１２〜Ｔ１５）を積層した多層基板の断面図である。図５Ｂは、厚さＴ２１の表層絶縁層５２ｆに、厚さＴ２１よりも厚い絶縁層５２ｇ及び５２ｈ（厚さＴ２２、Ｔ２３）を積層した多層基板の断面図である。図５Ａに示す多層基板の全体の厚さ（Ｔ１１〜Ｔ１５の和）と、図５Ｂに示す多層基板の全体の厚さ（Ｔ２１〜Ｔ２３の和）とは同等である。表層絶縁層５２ａ及び５２ｆの表面には、配線５１ａ及び５１ｂが配されている。絶縁層５２ｅ及び５２ｈの裏面には、フットパッド層５３ａ及び５３ｂが配されている。配線５１ａとフットパッド層５３ａとは、内部配線５４ａによって電気的に接続されている。配線５１ｂとフットパッド層５３ｂとは、内部配線５４ｂによって電気的に接続されている。表層絶縁層５２ａと絶縁層５２ｂとの間には、グランド層５３ｃが配されている。表層絶縁層５２ｆと絶縁層５２ｇとの間には、グランド層５３ｃが配されている。
【００２６】
まず、図５Ａに示す多層基板は、絶縁層の層数が多いため、製造時の積層工程が多く、コスト増加が生じる。さらに、製造過程において薄い絶縁層をハンドリングすることは、厚い絶縁層をハンドリングするよりも難しくなるため、積層ずれが生じやすくなる。一方、図５Ｂに示す多層基板は、絶縁層の層数が少ないため製造時の積層工程が少なく、図５Ａに示す多層基板よりもコストを低減することができる。さらに、図５Ｂに示す多層基板は、絶縁層５２ｇ及び５２ｈの厚さが絶縁層５２ｆの厚さよりも厚いため、製造過程においてハンドリングが容易となり、積層ずれを生じにくくすることができる。従って、図５Ｂに示す多層基板の方が、図５Ａに示す多層基板よりも安価でかつ製造性に優れている。
【００２７】
図６Ａは、複数の弾性表面波フィルタ素子を含む分波器を１つのモジュール基板に搭載した通信モジュールの斜視図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＺ−Ｚ部の断面図である。図６Ａに示す通信モジュールは、モジュール基板６２の表面に複数の分波器６１を備えている。分波器６１は、パッケージ基板６１ｃ上に複数の弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂを備えている。弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂは、メタルキャップ６１ｆにより覆われている。パッケージ基板６１ｃは、複数の絶縁層を積層して形成されている。パッケージ基板６１ｃに含まれる表層絶縁層６１ｄの厚さＴ３１は、他の絶縁層６１ｅの厚さＴ３２よりも薄い。モジュール基板６２は、複数の絶縁層を積層して形成されている。モジュール基板６２に含まれる表層絶縁層６２ａの厚さＴ３３は、他の絶縁層６２ｂ及び６２ｃの厚さＴ３４及びＴ３５よりも薄い。図６Ｂに示すように、パッケージ基板６１ｃは、表面に配線６１ｇを備え、裏面にフットパッド層６１ｈを備えている。配線６１ｇとフットパッド層６１ｈとは、内部配線６１ｉで電気的に接続されている。配線６１ｇには、弾性表面波フィルタ素子６１ａが電気的に接続されている。モジュール基板６２は、表面に配線６２ｄを備え、裏面にグランド層６２ｅを備えている。配線６２ｄとグランド層６２ｅとは、内部配線６２ｆで電気的に接続されている。配線６２ｄは、パッケージ基板６１ｃのグランド層６１ｈが電気的に接続されている。表層絶縁層６１ｄと絶縁層６１ｅとの間には、グランド層６１ｎが配されている。表層絶縁層６２ａと絶縁層６２ｂとの間には、グランド層６２ｊが配されている。インダクタンスＬ１は、パッケージ基板６１ｃ内の配線で形成されたインダクタンスである。インダクタンスＬ２は、モジュール基板６２内の配線で形成されたインダクタンスである。
【００２８】
図６Ａ及び図６Ｂに示す通信モジュールによれば、パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｄが他の絶縁層よりも薄いため、配線６１ｇとグランド層６１ｎとの距離を小さくすることができる。したがって、配線６１ｇの周辺に発生する電界をグランド層６１ｎに落とすことができ、弾性波フィルタの抑圧特性を良好にすることができるとともに、分波器のアイソレーション特性を良好にすることができる。また、モジュール基板６２の表層絶縁層６２ａが他の絶縁層よりも薄いため、配線６２ｄとグランド層６２ｊとの距離を小さくすることができる。したがって、配線６２ｄの周辺に発生する電界をグランド層６２ｊに落とすことができ、弾性波フィルタの抑圧特性および分波器のアイソレーション特性を良好にできる通信モジュールを実現することができる。
【００２９】
図６Ａ及び図６Ｂに示す通信モジュールにおける任意の分波器６１について、アイソレーションなどの特性シミュレーションを行った。なお、弾性表面波フィルタ素子６１ａ及び６１ｂの特性は、モード結合理論を用いて計算した。パッケージ基板６１ｃおよびメタルキャップ６１ｆさらにモジュール基板６２を含めた全体の特性は、三次元の電磁界解析ソフトを用いて計算した。これらの計算方法は、本発明の効果を実証するには十分な精度を有するものである。
【００３０】
〔２−１．実施例１〕
図７は、特性シミュレーションに用いた実施例１の弾性波分波器を示す断面図である。弾性波分波器として、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）方式携帯電話のＢａｎｄ１分波器（送信帯域：１９２０−１９８０ＭＨｚ、受信帯域：２１１０−２１７０ＭＨｚ）を設計した。弾性波フィルタ素子は、ＬｉＴａＯ3基板を用いて作製された弾性表面波フィルタとした。フィルタ搭載用のパッケージ基板６１ｃは、アルミナセラミックスで形成し、メタルキャップ６１ｆにより封止した。モジュール基板６２は、樹脂材料としてＦＲ４（FR：Flame Retardant）（比誘電率：４．８）を用いたビルドアップ基板とした。パッケージ基板６１ｃは、アルミナセラミックスの絶縁体を３層積層し、表層絶縁層６１ｊの厚さを５０μｍ、中層絶縁層６１ｋの厚さを５０μｍ、最下層絶縁層６１ｍの厚さを９０μｍとして、表層絶縁層６１ｊを他の層よりも薄くした。また、モジュール基板６２は、絶縁体を３層積層し、表層絶縁層６２ｇの厚さを４０μｍ、中層絶縁層６２ｈの厚さを６０μｍ、最下層絶縁層６２ｉの厚さを４０μｍとした。
【００３１】
なお、実施例１では、パッケージ基板６１ｃにおける表層絶縁層６１ｊの厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くする構成としたが、表層絶縁層６１ｊの比誘電率を他の絶縁層の比誘電率以下とする構成としてもよい。このような構成とすることにより、表層絶縁層６１ｊ上に配されている配線と表層絶縁層６１ｊの下に配されているグランド層とが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。また、モジュール基板６２における表層絶縁層６２ｇの厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くする構成としたが、表層絶縁層６２ｇの比誘電率を他の絶縁層の比誘電率以下とする構成としてもよい。このような構成とすることにより、表層絶縁層６２ｇ上に配されている配線と表層絶縁層６２ｇの下に配されているグランド層とが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｊ及びモジュール基板６２の表層絶縁層６２ｇの材料としては、例えばフッ素樹脂基板（比誘電率：２．２）、ガラスフッ素樹脂基板（比誘電率：２．６）、ポリイミド基板（比誘電率：２．９〜３．０）、ビスマレイミドトリアジン樹脂等からなる熱硬化性樹脂基板（比誘電率：３．３）などがある。表層絶縁層以外の絶縁層をＦＲ４（比誘電率：４．８）で形成することにより、表層絶縁層の比誘電率を他の絶縁層の比誘電率よりも低くすることができる。なお、上記基板材料、比誘電率は一例であり、本発明がこれらの材料や比誘電率に限定されるものではない。また、上記基板材料、比誘電率は、実施例１におけるパッケージ基板及びモジュール基板について説明したが、他の実施例及び実施の形態に示すパッケージ基板及びモジュール基板にも適用可能である。
【００３２】
図８は、弾性波分波器の比較例である。図８に示す弾性波分波器における基板構造は、例えば特許文献に開示している基板と同様の構造である。図８において、図７に示すパッケージ基板６１ｃ及びモジュール基板６２以外の構成については同一構成であるため、符号の付与及び詳しい説明は省略する。パッケージ基板７１は、アルミナセラミックスの絶縁体を２層積層し、表層絶縁層７１ａ及び最下層絶縁層７１ｂの厚さを同じ厚さ（それぞれ９０μｍ）とした。モジュール基板７２は、樹脂からなる絶縁体を３層積層し、表層絶縁層７２ａの厚さを４０μｍ、中層絶縁層７２ｂの厚さを６０μｍ、最下層絶縁層７２ｃの厚さを４０μｍとした。
【００３３】
図９は、アイソレーション特性の計算結果を示す。図９において、実線特性は、図７に示す弾性波分波器（実施例１）におけるアイソレーション特性の計算結果であり、破線特性は、図８に示す弾性波分波器（比較例）におけるアイソレーション特性の計算結果である。図９に示すように、実施例１にかかる弾性波分波器によれば、最も重要である送信帯域のアイソレーションが比較例に比べて最大１０ｄＢ以上改善することが確認できた。
【００３４】
一方、図８に示す比較例の弾性波分波器は、モジュール基板７２の表層絶縁層７２ａを他の絶縁層よりも薄くしているが、パッケージ基板７１における表層絶縁層７１ａは他の絶縁層と同等の厚さであるため、アイソレーション特性は実施例１の弾性波分波器よりも大幅に悪化する。このように、モジュール基板だけでなく、モジュール基板とパッケージ基板の両方において表層絶縁層の厚さを他の絶縁層の厚さよりも薄くすることにより、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００３５】
〔２−２．実施例２〕
図１０は、特性シミュレーションに用いた実施例２の弾性波分波器を示す断面図である。図１０において、図７に示す弾性波分波器と同様の構成については同一符号を付与して詳しい説明は省略する。図１０に示す弾性波分波器において、図７に示す弾性波分波器と異なるのは、パッケージ基板６１ｃにおける表層絶縁層６１ｊの厚さを２５μｍとし、中層絶縁層６１ｋの厚さを７０μｍとし、最下層絶縁層６１ｍの厚さを７０μｍとした点である。モジュール基板６２は、実施例１の弾性波分波器と同様、表層絶縁層６２ｇの厚さを４０μｍとし、中層絶縁層６２ｈの厚さを６０μｍとし、最下層絶縁層６２ｉの厚さを４０μｍとした。実施例２の弾性波分波器は、パッケージ基板６１ｃの表層絶縁層６１ｊの厚さを、モジュール基板６２の表層絶縁層６２ｇの厚さよりも薄くしたことを特徴としている。
【００３６】
図１１は、図１０に示す弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果を示す。なお、図１１において、実線特性は実施例２にかかる弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果であり、破線特性は実施例１にかかる弾性波分波器のアイソレーション特性の計算結果である。図１１に示すように、実施例２にかかる弾性波分波器によれば、最も重要である送信帯域のアイソレーションが最大５ｄＢ以上改善するのが確認できた。
【００３７】
〔３．実施の形態の効果、他〕
本実施の形態によれば、弾性波フィルタ素子を搭載するパッケージ内における配線同士の不要な電磁結合、および、複数の弾性波フィルタや分波器を搭載するモジュール基板内における配線同士の不要な電磁結合を抑制することができる。したがって、良好な抑圧特性及びアイソレーション性能を有する通信モジュールを実現することができる。
【００３８】
また、絶縁層を多層積層したパッケージ基板およびモジュール基板における表層絶縁層を他の絶縁層よりも薄くすることにより、各基板を薄くすることができる。したがって、通信モジュールを小型化することができる。
【００３９】
また、本実施の形態によれば、基板における表層絶縁層のみを他の絶縁層よりも薄くしているため、絶縁層の層数を少なくすることができる。したがって、基板を製造する際の絶縁層積層工程を少なくすることができるので、コストを低減することができる。さらに、表層絶縁層以外の絶縁層の厚さが表層絶縁層の厚さよりも厚いため、製造過程においてハンドリングが容易となり、積層ずれを生じにくくすることができる。したがって、製造性に優れている。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、パッケージ基板の表層絶縁層の比誘電率を、パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることにより、パッケージ内の最表層配線とグランドとが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００４１】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板の表層絶縁層の比誘電率を、モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである構成とすることにより、パッケージ内の最表層配線とグランドとが接近することによる容量増加を低減でき、良好な特性が得られる。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板上にコイルを搭載したことにより、パッケージおよびモジュール基板の表層絶縁層を薄くしたことによる浮遊容量増加分をコイルで補償でき、より良好な特性を得ることができる。
【００４３】
また、本実施の形態によれば、弾性波フィルタ素子を格納するためのパッケージ内に、インダクタンスを形成するための配線を備えた構成としたことにより、モジュール基板上に搭載するコイルの数を低減でき、より小型な通信モジュールを実現できる。
【００４４】
また、本実施の形態によれば、モジュール基板内に、インダクタンスを形成するための配線を備えたことにより、モジュール基板上に搭載するコイルの数を低減でき、より小型な通信モジュールを実現できる。
【００４５】
なお、本実施の形態における弾性表面波フィルタ素子６１ａは、本発明のフィルタ素子の一例である。本発明のフィルタ素子は、弾性表面波フィルタ素子に限らず、弾性境界波フィルタ素子など、様々なフィルタ素子に適用可能である。本実施の形態におけるパッケージ基板６１ｃは、本発明のパッケージ基板の一例である。本実施の形態におけるモジュール基板６２は、本発明のモジュール基板の一例である。本実施の形態における表層絶縁層６１ｄは、本発明のパッケージ基板における表層絶縁層の一例である。本実施の形態における表層絶縁層６２ａは、本発明のモジュール基板における表層絶縁層の一例である。
【００４６】
本願の開示は、携帯電話、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの移動体通信、高周波無線通信で使用可能な通信モジュールに有用である。
【００４７】
（付記１）
フィルタ素子と、
前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、
前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、
前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、
前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、
前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い、通信モジュール。
【００４８】
（付記２）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板の表層絶縁層の厚さよりも薄い、付記１記載の通信モジュール。
【００４９】
（付記３）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、付記１記載の通信モジュール。
【００５０】
（付記４）
前記パッケージ基板の前記実装面には、前記フィルタ素子と接続する表面配線を有し、
前記グランドパターンは前記表面配線とオーバーラップする、付記３記載の通信モジュール。
【００５１】
（付記５）
前記表面配線が信号線の場合に、前記信号線が他の表面配線と対向する部分が前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記４記載の通信モジュール。
【００５２】
（付記６）
前記表面配線がグランド線の場合に、前記グランド線と前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記４記載の通信モジュール。
【００５３】
（付記７）
前記グランドパターンは、前記フィルタ素子搭載領域に配置する表面配線の内側部分と、前記表面配線とオーバーラップする部分を有する、付記４記載の通信モジュール。
【００５４】
（付記８）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、付記１記載の通信モジュール。
【００５５】
（付記９）
前記モジュール基板の前記実装面には、前記パッケージ基板と接続する表面配線を有し、
前記グランドパターンは前記表面配線とオーバーラップする、付記８記載の通信モジュール。
【００５６】
（付記１０）
前記表面配線が信号線の場合に、前記信号線が他の表面配線と対向する部分が前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記９記載の通信モジュール。
【００５７】
（付記１１）
前記表面配線がグランド線の場合に、前記グランド線と前記グランドパターンとがオーバーラップする、付記９記載の通信モジュール。
【００５８】
（付記１２）
前記グランドパターンは、前記パッケージ基板搭載領域に配置する表面配線の内側部分と、前記表面配線とオーバーラップする部分を有する、付記９記載の通信モジュール。
【００５９】
（付記１３）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる他のすべての絶縁層の厚さよりも薄いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６０】
（付記１４）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる他のすべての絶縁層の厚さよりも薄いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６１】
（付記１５）
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６２】
（付記１６）
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、付記１記載の通信モジュール。
【００６３】
（付記１７）
前記モジュール基板上にコイルが搭載されている、付記１記載の通信モジュール。
【００６４】
（付記１８）
前記フィルタ素子を格納するためのパッケージ内に、インダクタンスを形成するための配線が含まれている、付記１に記載の通信モジュール。
【００６５】
（付記１９）
前記モジュール基板内に、インダクタンスを形成するための配線が含まれている、付記１に記載の通信モジュール。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本願に開示する通信モジュールは、移動体通信機器あるいは無線通信機器に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
６１ 分波器
６１ｃ パッケージ基板
６２ モジュール基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルタ素子と、
前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、
前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、
前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、
前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、
前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い、通信モジュール。
【請求項２】
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、請求項１記載の通信モジュール。
【請求項３】
前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、請求項１または２記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、請求項１記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、請求項１記載の通信モジュール。
【請求項１】
フィルタ素子と、
前記フィルタ素子が実装されているパッケージ基板と、
前記パッケージ基板が実装されているモジュール基板とを備え、
前記パッケージ基板及び前記モジュール基板は、それぞれ複数の配線層及び絶縁層を積層して形成されている、通信モジュールであって、
前記パッケージ基板における前記フィルタ素子の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記パッケージ基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄く、
前記モジュール基板における前記パッケージ基板の実装面を形成する表層絶縁層の厚さは、前記モジュール基板に含まれる少なくとも１つの他の絶縁層の厚さよりも薄い、通信モジュール。
【請求項２】
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、請求項１記載の通信モジュール。
【請求項３】
前記モジュール基板の前記表層絶縁層における前記実装面に対する裏面にグランドパターンが配置されている、請求項１または２記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記パッケージ基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記パッケージ基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、請求項１記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記モジュール基板の前記表層絶縁層の比誘電率は、前記モジュール基板に含まれる他の絶縁層の比誘電率よりも低いか同じである、請求項１記載の通信モジュール。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５８５８６（Ｐ２０１０−２５８５８６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４０３１（Ｐ２００９−１０４０３１）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
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