专利名称：高频电路模块和无线通信设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高频电路模块和无线通信设备，特别涉及在小型化方面有效的高频电路模块和无线通信设备。
背景技术：
以往，为了谋求无线通信设备的小型化，人们研究出将无线通信电路的RF前端部和基带部模块化的高频电路模块。这样的高频电路模块，根据蓝牙、无线LAN等的通信标准进行设计，在组装到便携电话、PC等的应用设备之后，作为给这些应用设备带来无线通信功能的模块发挥作用。
这里，在这种高频电路模块中，已知一种将高频电路和作为该高频电路的基准振荡器而发挥作用的晶体振荡电路一体化的技术。例如，已经研究出下述文献中所公开的结构[专利文献1] 日本特开平10-135756号公报；[专利文献2] 日本特开2002-9225号公报。
另外，作为晶体振荡电路的例子，已知在下述文献中所公开的电路[专利文献3] 日本特开平7-99411号公报。
在专利文献1中，如该文献的图1所述，公开了以下的结构在多层基板的表面和背面设置空腔(cavity)，在表面侧的空腔内配置晶体振子和IC，在背面侧的空腔内配置无源部件。但是，由于在该结构中，晶体振子和IC安放在同一空腔内，所以，需要安装面积，难以构成与IC的芯片尺寸相近的模块。
在专利文献2中，如该文献的图1所示，公开了以下的结构在多层基板的表面侧，配置晶体振子、基带IC和存储器IC；在背面侧的空腔内，配置高频IC。但是，因为在该结构中，晶体振子和其他IC也配置在同一面上，所以，与专利文献1一样，需要安装面积。
近年来，研究出集成了高频电路块和基带电路块的单芯片IC；另外，当考虑追求与IC的芯片尺寸相当的模块等各种因素之后，专利文献1和专利文献2的结构在小型化方面是有限的。另一方面，如专利文献3所述，晶体振荡电路由晶体振子、反相放大器和反馈电路构成。晶体振子必需有机械性的密封结构，并且要求以最短布线来配置反相放大器和反馈电路，因此，要求既满足晶体振荡电路的特性，又对小型化有效的模块结构。
发明内容
本发明提供一种对具有高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块的小型化有效的技术。
为了达到上述目的，方案1的发明，提供一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，在上述多层基板的表面侧，配置了构成上述高频电路的一部分的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子。
这里，高频电路，是指构成无线通信电路的RF前端部和基带处理部；集成了该高频电路的一部分的RFIC安装在多层基板上。作为集成在RFIC内的电路块可以只是RF前端部或只是基带部，但是，优选采用在1个芯片内集成了这两个块的RFIC。在以不同的芯片构成RF前端部和基带部的情况下，可以将集成了RF前端部的RFIC和集成了基带部的BBIC这2个芯片，共同布置在多层基板的表面侧。
另外，作为高频电路，在构成用于蓝牙的电路的情况下，可以利用专利文献2的图2所示的电路结构；在构成用于无线LAN的电路的情况下，可以利用众所周知的电路结构。此外，构成高频电路的滤波器、电感、电容等无源元件，可以集成在RFIC内，也可以内置在多层基板内，还可以作为部件安装在多层基板的表面。
晶体振荡电路，是用作高频电路的基准振荡器的电路，由下述元件构成具备C-MOS转换器的振荡用半导体、晶体振子、确定振荡频率的电容。这里，晶体振荡电路，通过晶体振子的谐振作用，生成预定频率的时钟信号，输入到高频电路。晶体振荡电路的结构，可以采用专利文献3所述的结构。
多层基板是在基板上实现高频电路内的布线的一部分、晶体振荡电路内的布线的一部分、或高频电路与晶体振荡电路间的连线的要素；可以由陶瓷制的基板构成，也可以由树脂制的基板构成。在由陶瓷制的基板构成的情况下，例如，能够在利用低温烧制材料形成的基板上，涂敷银、铜等导电材料，形成布线图形，在层叠了多个这样形成的基板之后，以900℃～1000℃进行烧制，从而形成多层基板。
在该多层基板的背面，形成预定形状的空腔，在该空腔内安放晶体振子。这样，因为空腔的壁面成为安放晶体振子的结构，所以，不需要晶体振子密封用的封装，并且，因为能够将晶体振子与RFIC重叠配置，所以，即使在RFIC的面积大时，也可以提供与芯片尺寸相当的模块。
另外，方案2的发明，提供一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述高频电路的信号处理部和上述晶体振荡电路的调整部的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子。
这样，通过将晶体振荡电路的调整部集成在配置于多层基板的表面侧的RFIC内，并且，将晶体振子安放在设置于多层基板的背面的空腔内，就可以进行采用了IC的晶体振荡电路的调整，并且能够谋求安装面积的减少。
这里，高频电路的信号处理部，是指利用由晶体振荡电路所生成的时钟信号进行信号处理的电路块，这样，由于通过集成高频电路的信号处理部与晶体振荡电路的一部分，高频电路和晶体振荡电路的布线变短，所以，能够构成在振荡特性、尺寸等方面优良的电路模块。优选晶体振荡电路的反相放大器也集成在同一IC内。
另外，方案3的发明，提供一种在多层基板上构成了高频电路、晶体振荡电路和存储电路的高频电路模块，在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述高频电路的信号处理部和上述晶体振荡电路的调整部的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的第1空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子；在上述多层基板的背面侧所设置的第2空腔内，配置了构成上述存储电路的存储元件。
这里，存储电路，构成存储用于信号处理的软件及各种设定数据的存储区域，也可以像专利文献3的图2所描述的那样，用EEPROM构成。
这样，因为通过分别设置安放晶体振子的空腔和安放存储元件的空腔，能够容易地进行晶体振子的密封，并且能够有效地利用多层基板的背面区域，所以，能够期待与可能是最大元件的RFIC相当的小型化。因为集成了RF前端部和基带部二者的RFIC，大于密封晶体振子所需要的面积和安放EEPROM所需要的面积，所以，下述结构是有效的在多层基板的表面侧配置RFIC，在多层基板的背面侧配置晶体振子和存储元件。
另外，方案4的发明，提供一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，上述晶体振荡电路包括晶体振子、反相放大器、构成反馈电路的可变电容及固定电容；在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述反相放大器和上述可变电容的电路元件；在上述多层基板内，内置了上述固定电容；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了上述晶体振子。
这样，使晶体振荡电路的结构要素分散在多层基板的表面、内层和背面，从而，可以实现进一步小型化的电路模块。即，可以集成为IC的反相放大器、调整用的可变电容由表面侧的集成电路来实现，将必需大电容的固定电容内置在多层基板上，将需要机械振动空间和密封的晶体振子，配置在背面侧所设置的空腔内，从而，能够以最短布线在多层基板上实现晶体振荡电路。
此时，优选在多层基板的厚度方向上线性地配置被配置在多层基板的表面侧的反相放大器和可变电容、内置在多层基板中的固定电容、以及配置在多层基板的背面侧的晶体振子，以最短的布线构成晶体振荡电路。
另外，方案5的发明，提供一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，包括RFIC，配置在上述多层基板的表面侧，构成上述高频电路的一部分；空腔，设置在上述多层基板的背面侧；晶体振子，设置在上述空腔内，构成上述晶体振荡电路的一部分；导电性的密封盖，在从上述多层基板的背面露出来的状态下，密封上述空腔；以及外部端子，在与上述密封盖的露出面相同的面上露出。
这样，通过预先用导电性的材料形成密封晶体振子的密封盖，并从多层基板的背面露出，可以将该密封盖用作加固端子或用作接地图形，并谋求晶体装载区域的更有效的利用。作为密封盖的材料，优选使用AuSn合金。
另外，方案6的发明，提供一种无线通信设备，该无线通信设备在主板上安装了在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，包括RFIC，配置在上述多层基板的表面侧，构成上述高频电路的一部分；空腔，设置在上述多层基板的背面侧；晶体振子，设置在上述空腔内，构成上述晶体振荡电路的一部分；导电性的密封盖，在从上述多层基板的背面露出来的状态下，密封上述空腔；以及外部端子，在与上述密封盖的露出面相同的面上露出，上述高频电路模块，通过上述密封盖和上述外部端子，安装在上述主板上，并且，至少通过上述外部端子与上述主板内部进行电连接。
这样，通过密封盖来连接电路模块和主板，从而增加电路模块的安装强度，另外，如果将密封盖用作接地图形，则能够期待接地图形的强化。
像以上说明的那样，通过本发明，能够在使之满足晶体振荡电路的特性的同时，谋求高频电路模块的小型化。
图1是表示本发明的高频电路模块的结构的剖面图。
图2是表示图1所示的晶体振子的平面结构的放大仰视图。
图3是表示由图1所示的电路模块所实现的无线通信电路的结构的电路框图。
图4是表示由图1所示的电路模块所实现的晶体振荡电路的结构的电路框图。
图5是表示本发明的高频电路模块的第2实施方式的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的高频电路模块进行详细地说明。
本发明不限于以下说明的实施方式，还可以进行适当地变更。
图1是表示本发明的高频电路模块的结构的剖面图。如该图所示，本电路模块，在多层基板20的表面侧安装集成电路元件12和无源部件14-1～14-5，在多层基板20的内层内置有内置电容30，在多层基板20的背面侧设置空腔22，在该空腔内设置由导电性粘接剂26固定的晶体片24。由该固定了的晶体片24构成晶体振子23。
集成电路元件12是集成了高频电路的RF前端部、基带部和晶体振荡电路的调整部的倒装片(flip chip)式IC，通过多个突起，被连接在设置于多层基板的表面的未图示的电极焊盘上。另外，无源部件14-1～14-5是天线、滤波器、电容、电感等无源部件，这些无源部件，通过在该各部件的壁面形成的外部电极，被连接在设置于多层基板表面的电极焊盘上。
多层基板20，通过层叠多个陶瓷布线基板而形成，在其内部内置有内置电容30、GND电极40，以及电源线和各种布线图形。这里，内置电容30，由中间隔着一个陶瓷基板上下配置的电容上部电极32和电容下部电极34组成，作为晶体振荡电路内的电容元件而发挥作用。电容下部电极34，通过通孔连接在GND电极40上，这样，内置电容30成为接地电容。
连接集成电路元件12和晶体振子23的通孔，以贯穿电容器上部电极32的方式，直线地从晶体片24形成到集成电路元件12。其结果是，晶体振荡电路以最短布线构成。这样，因为通过直线地形成从晶体振子到集成电路的布线，能够缩短与其他布线的平行距离，所以，寄生电容和电路损耗降低，振荡电路特性稳定。
密封盖28，以与多层基板20的背面处于相同的面内的形式，密封空腔22的开口部；与配置在多层基板20的外围的外部端子50一起，通过焊锡52，连接在设置于主板100上的电极焊盘上。该密封盖28由AuSn合金形成。
图2是表示图1所示的晶体振子的平面结构的放大仰视图。如该图所示，晶体片24配置在与电容下部电极34平面地重叠的位置上。其一端是开放端，另一端通过导电性粘接剂26，连接在连接图形25上。连接图形25，由从空腔22的壁面突出来的内置图形形成，通过将晶体片24固定在该连接图形25上，构成一端支撑结构的晶体振子。
图1所示的用于与集成电路元件12相连接的通孔，被连接在该连接图形25上。另外，晶体片24与空腔22的壁面隔开一定间隔地设置，在可振动的状态下固定。
图3是表示由图1所示的电路模块所实现的无线通信电路的结构的电路框图。如该图所示，在本电路模块中，无线通信电路被具体化，该无线通信电路由下述部分构成进行电波的发送接收的天线ANT、使预定的通信频带通过的带通滤波器BPF、切换发送路径TX和接收路径RX的高频开关RF-SW、配置在发送路径上的功率放大器PA、集成了RF前端部的RF-IC、集成了基带部的BB-IC、生成BB-IC的时钟信号的晶体振子XTAL、作为存储元件而发挥作用的EEPROM。
图4是表示由图1所示的电路模块所实现的晶体振荡电路的结构的电路框图。如该图所示，晶体振荡电路由下述部分构成由反相放大器60和电阻R组成的放大电路、由可变电容C和固定电容C1及固定电容C2组成的反馈电路、配置在该反馈电路内的晶体振子XTAL。
这里，当给晶体振荡电路接通电源，向反相放大器60输入信号时，生成晶体振子XTAL与该信号所包含的预定的频率谐振的谐振信号。通过反馈电路，该谐振信号被再次输入到反相放大器60，通过反复进行反馈和谐振，生成预定频率的振荡信号。
晶体振荡电路的振荡频率，由构成反馈电路的可变电容C和固定电容C1及固定电容C2的合成电容所确定，通过调整可变电容的电容值，能够控制振荡频率。关于晶体振荡电路的结构和动作，在专利文献3中有详细的说明，因此，在本申请说明书中省略。
本发明的晶体振荡电路，如图4的符号A所示的区域，即反向放大器60、可变电容C和电阻R，集成在图1的集成电路元件12内；符号B所示的区域，即固定电容C1及固定电容C2，内置于图1的多层基板20内；符号C所示的区域，即晶体振子XTAL，形成于图1的空腔22内。
图5是表示本发明的高频电路模块的第2实施方式的剖面图。该图所示的电路模块，除了图1所示的集成电路元件12和晶体振子23以外，还有在多层基板20的背面安装了EEPROM的结构。
在该电路模块中，在多层基板20的表面侧，安装天线ANT和集成电路元件12；在集成电路元件12内集成有图1中作为部件安装的滤波器、电感等无源元件，图4所示的晶体振荡电路的反向放大器60、可变电容C及电阻R。
在多层基板20的内部，图4所示的晶体振荡电路的固定电容C1及固定电容C2分别连接在各自独立的通孔上，利用内置接地电极GND，构成接地电容。连接在固定电容C1和固定电容C2上的各通孔，作为集成电路元件12和晶体振子XTAL的连接线而发挥作用。
在内置接地电极GND的下层，配置内置电源电极PWR，并以平行的形式配置电源线和GND线。在该内置接地电极GND和内置电源电极PWR中，在形成连接集成电路元件12和晶体振子XTAL的各通孔的部分，设置预定形状的狭缝，防止与各通孔接触。
在多层基板20的背面侧，形成安放EEPROM的第1空腔22-1和安放晶体振子XTAL的第2空腔22-2；在第2空腔上，设置密封晶体振子XTAL的密封盖28。晶体振子XTAL与图1所示的结构相同，用晶体片24构成。
根据本发明，能够谋求具备晶体振荡电路的高频电路模块的小型化，所以，可以期待应用到要求更加小型化的便携电话、可移动设备等移动通信设备。
权利要求
1.一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，其特征在于在上述多层基板的表面侧，配置了构成上述高频电路的一部分的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子。
2.一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，其特征在于在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述高频电路的信号处理部和上述晶体振荡电路的调整部的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子。
3.一种在多层基板上构成了高频电路、晶体振荡电路和存储电路的高频电路模块，其特征在于在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述高频电路的信号处理部和上述晶体振荡电路的调整部的RFIC；在上述多层基板的背面侧所设置的第1空腔内，配置了构成上述晶体振荡电路的一部分的晶体振子；在上述多层基板的背面侧所设置的第2空腔内，配置了构成上述存储电路的存储元件。
4.一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，其特征在于上述晶体振荡电路包括晶体振子、反相放大器、构成反馈电路的可变电容及固定电容；在上述多层基板的表面侧，配置了集成了上述反相放大器和上述可变电容的电路元件；在上述多层基板内，内置了上述固定电容；在上述多层基板的背面侧所设置的空腔内，配置了上述晶体振子。
5.一种在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，其特征在于，包括RFIC，配置在上述多层基板的表面侧，构成上述高频电路的一部分；空腔，设置在上述多层基板的背面侧；晶体振子，设置在上述空腔内，构成上述晶体振荡电路的一部分；导电性的密封盖，在从上述多层基板的背面露出来的状态下，密封上述空腔；以及外部端子，在与上述密封盖的露出面相同的面上露出。
6.一种无线通信设备，在主板上安装了在多层基板上构成了高频电路和晶体振荡电路的高频电路模块，其特征在于，包括RFIC，配置在上述多层基板的表面侧，构成上述高频电路的一部分；空腔，设置在上述多层基板的背面侧；晶体振子，配置在上述空腔内，构成上述晶体振荡电路的一部分；导电性的密封盖，在从上述多层基板的背面露出来的状态下，密封上述空腔；以及外部端子，在与上述密封盖的露出面相同的面上露出，上述高频电路模块，通过上述密封盖和上述外部端子安装在上述主板上，并且，至少通过上述外部端子与上述主板内部进行电连接。
全文摘要
本发明提供一种在保持晶体振荡电路的振荡特性的同时，对小型化有效的高频电路模块。在多层基板(20)的表面侧安装集成电路元件(12)和无源部件(14－1)～(14－5)，在多层基板(20)的内部内置作为晶体振荡电路的构成要素的电容(30)，在多层基板(20)的背面侧设置空腔(22)，安放作为晶体振荡电路的构成要素的晶体振子(23)，用密封盖(28)将空腔(22)内部密封起来；该密封盖(28)由导电性材料形成，通过焊锡(52)固定在主板(100)上所形成的电极焊盘上。
文档编号H05K1/02GK1694250SQ20051006903
公开日2005年11月9日 申请日期2005年4月29日 优先权日2004年4月30日
发明者村田龙司 申请人:太阳诱电株式会社