專利名稱：無線通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信模塊，尤其涉及使用低溫共燒陶乾(LTCC)結(jié)構(gòu) 實現(xiàn)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊。
背景技術(shù)：
圖1為具有多個無線通信模塊的一無線通信裝置的接收器部分，其中使 用已知的印刷電路板(PCB )架構(gòu)實現(xiàn)它。為了滿足現(xiàn)代人無線通信的需求， 一般來說，移動通信裝置如手機或個人數(shù)字助理(PDA)上通常會搭載好幾 種不同的無線通信模塊或系統(tǒng)，例如3.5G、 GPS接收器、無線網(wǎng)絡(luò)及藍牙 等。在圖1中的例子中，有多個個無線通信模塊的接收器110a 110d共享 一組天線102，并通過一系統(tǒng)切換器106來切換功能。每個接收器110a~ 110d 又可能需要處理多個頻道的信號。以接收器110a為例，其中可能包含好幾 組用以個別處理不同頻道信號的射頻模塊115a 115n。這幾組射頻模塊 115a~ 115n通過一頻道切換器112接收從系統(tǒng)切換器106端傳送進來的射頻 信號。以射頻模塊115a為例，其中可能包含了低噪放大器104、帶通濾波器 116和混波器120。低噪放大器104將自系統(tǒng)切換器106端傳送進來的射頻 信號放大，帶通濾波器116再對低噪放大器104放大過后的信號進行濾波， 以濾除不必要的信號，接著由混波器120將信號降頻之后產(chǎn)生中頻或低頻信 號，并后送至后端例如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(未圖標(biāo))。射頻模塊115a中可能包 含許多其它已知的組件，在此不加詳述。
值得關(guān)注的是，在帶通濾波器116和混波器120之間的信號傳送可能有 阻抗不匹配的問題，所以傳統(tǒng)上會使用一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)118耦接于兩者之間 以修正線路上阻抗不匹配的問題。在帶通濾波器116和低噪放大器104之間 也存在同樣的問題，所以一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)114在該兩者之間提供阻抗匹配的 功能。更進一步的說，射頻模塊115a 115n中任兩個組件之間的耦接都會 有阻抗不匹配的問題，所以每個環(huán)節(jié)可能都需要配置一組阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，不 限定于上述的架構(gòu)。另一方面，在該接收器110a中，所有的射頻模塊115a 115n是利用離 散型的集總組件(DiscreteComponents)來配置在一印刷電路板111的表層。該 印刷電路板111可能是一種多層結(jié)構(gòu)如FR4。由于材質(zhì)本身的限制，當(dāng)所有 組件都配置在一起時，電路的復(fù)雜度相對提高，除了重量和面積的消耗之外， 系統(tǒng)的穩(wěn)定度和效能可能也會受影響。在這個講求輕薄短小市場趨勢下，印 刷電路板111面積的占用問題往往成為 一項瓶頸。
除此之外， 一般的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)是由電感與電容所組成。而電感與電容 都是一種現(xiàn)成組件，制造商販?zhǔn)鄣慕M件通常具有固定的數(shù)值和規(guī)格。使用一 般且固定數(shù)值的組件來打造的阻抗匹配電路，要完全使各種不同組件之間的 阻抗來達成最佳匹配是有困難的?；谏鲜隼碛?， 一種改良式的電路板架構(gòu) 是有待開發(fā)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種無線通信模塊，采用的是低溫共燒陶瓷(LTCC)基板。 該低溫共燒陶毫基板至少包含一第一層以及一第二層。在該第一層上，配置 有至少一第一通信組件以及一第二通信組件。而所有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，均配 置在該第二層，耦接該第 一通信組件以及該第二通信組件以提供阻抗匹配功 能使信號正確傳送。
更具體的說，該第一層即為表層，而該第二層是具有一深度的內(nèi)層。而 該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含至少一電感或電容，以內(nèi)埋方式制造于該第二層之中。
本發(fā)明的應(yīng)用可適用于一接收器，而該第一通信組件及該第二通信組件 可以是低噪放大器、帶通濾波器及降頻混波器的其中二者。
本發(fā)明的應(yīng)用也可適用于一發(fā)射器，而該第一通信組件及該第二通信組 件可以是功率放大器、帶通濾波器及升頻混波器的其中二者。
更進一步地，本發(fā)明提出其它有關(guān)通信裝置的實施例，其中可能包含許 多不同通信系統(tǒng)的接收器或發(fā)射器，而每一接收器或發(fā)射器中又包含許多不 同頻道的射頻模塊。而這些射頻模塊使用如上所述的低溫共燒陶瓷架構(gòu)。


圖1為一通信裝置，使用已知的印刷電路板(PCB)架構(gòu)； 圖2為本發(fā)明實施例的一通信裝置，使用LTCC架構(gòu)；圖3為本發(fā)明通信裝置的剖面圖4a為一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)410的實施例；以及
圖4b為本發(fā)明的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)420的實施例。
主要組件符號說明
102 天線104、 104a~ 104c j氐。桑;改大器
105a功率放大器 106系統(tǒng)切換器
107 系統(tǒng)切換器 110a 110d 無線通信模塊
111印刷電路板 112頻道切換器
114 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 115a 115d 射頻模塊
113 頻道切換器 116帶通濾波器
118 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 120混波器
210a 210d接收器212a-212c 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)
214a 214c阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)
215a 215d射頻模塊 216a 216c 帶通濾波器
218a 218c降頻混波器
221 表層 222內(nèi)層
225a 225d射頻模塊 230a 230d 發(fā)射器
232a阻抗匹配網(wǎng)纟各 234a 阻抗匹配網(wǎng)《各
236a帶通濾波器 238a 升頻混波器
251表層 252內(nèi)層
410、 420阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)402、 406、 412 電感
404 電容
具體實施例方式
下列實施例具體的說明如何以優(yōu)選的方式實現(xiàn)本發(fā)明。實施例僅供說明 一般應(yīng)用的方式，而非用以限制本發(fā)明的范圍。實際范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
低溫共燒陶資(Low-Temperature Cofired Ceramics; LTCC )是以陶資作 為電路基板材料，內(nèi)外電極可分別使用銀、金、銅等金屬，在約攝氏900多 度的燒結(jié)爐中，將被動組件(如低容值電容、電阻、濾波器、阻抗轉(zhuǎn)換器、 耦合器等組件埋入多層陶瓷基板中)以平行式印刷涂布制程燒結(jié)形成整合式 陶資組件。
6LTCC為近年來相當(dāng)受人矚目整合組件技術(shù)，因為陶瓷與硅的材質(zhì)極接 近，因此適合與IC芯片連接，且具有省空間、降低成本的優(yōu)點，并且所制 造的模塊具有IC封裝、埋入式被動組件及三度空間高密度電路連接的功能。
品，整合型組件產(chǎn)品項目包含零組件(Components )、基板(Substrates)與 模塊(Modules )。由于LTCC是以陶瓷為介電材料，具有高Q值與高頻的特 性，因而非常適用于高頻通信模塊中。
圖2為本發(fā)明實施例的一通信裝置，使用LTCC架構(gòu)。該通信裝置主要 分為發(fā)射器和接收器兩部分。該通信裝置中可能包含多個接收器210a~ 210d,個別負(fù)責(zé)不同領(lǐng)域的通信，例如WCDMA、 GPS、 WiFi及藍芽等。同 樣的，可能也會存在多個發(fā)射器(即發(fā)射器230a 230d)。在本實施例中， 該等發(fā)射器230a 230d和接收器210a 210d共享同一組天線102。 一射頻 切換器103可選擇接收模式或發(fā)射模式。在接收模式時，射頻信號通過一系 統(tǒng)切換器106的切換，發(fā)送至該等接收器210a 210d的其中之一。而在發(fā) 射模式時，該等發(fā)射器230a 230d其中的一發(fā)出的射頻信號通過系統(tǒng)切換 器107的切換傳送至射頻切換器103，最后經(jīng)由天線102發(fā)出。
在每一接收器210a-210d中，可能又包含了用以處理多個頻道的信號 的多個射頻模塊，各用以處理不同頻道的信號。在此以接收器210a為例進 行說明。該接收器210a中包含了四個射頻模塊215a 215d,通過一頻道切 換器112決定射頻模塊215a 215d其中之一從系統(tǒng)切換器106接收并處理 射頻信號。頻道切換器112未必是必要組件，所以在其它實施例中可以忽略 不計。在本發(fā)明中，每一射頻模塊215a 215d是采用LTCC基板而制造的。 更進一步的說，所有的射頻模塊215a 215d也可以是同時設(shè)置在同一塊 LTCC基板上。該LTCC基板至少分為兩層，表層221和內(nèi)層222。而一般 的通信組件例如低噪放大器104a、帶通濾波器216a及降頻混波器218a均設(shè) 置在表層221上。而所有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)如212a和214a則內(nèi)埋在內(nèi)層222 中。在本實施例中，阻抗匹配電路212a負(fù)責(zé)匹配低噪放大器104a和帶通濾 波器216a之間的阻抗，而阻抗匹配電路214a負(fù)責(zé)匹配帶通濾波器216a和 降頻混波器218a之間的阻抗。然而通信組件并不限定于圖2所述， 一般通 信裝置中常用的通信信號處理組件例如可變功率放大器、低通濾波器等均可 適用本實施例的架構(gòu)，配置在表層221之上。任兩個通信組件之間均可能需
7要阻抗匹配電路，而只要是阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)埋在內(nèi)層222中的通信裝置均屬
于本發(fā)明的范圍。
在發(fā)射器方面，每一個發(fā)射器同樣可能包含了用以處理多個頻道的信號
的多個射頻模塊。以發(fā)射器230a為例，其中又包含了多個個射頻模塊225a~ 225d，個別處理不同頻道的信號。在某些應(yīng)用中，該230a可能包含一頻道 切換器113用以決定輸出射頻模塊225a 225d其中之一所處理的信號。由 于是采用LTCC基板的架構(gòu)，所有的射頻模塊225a 225d可以是同時設(shè)置 在同一塊LTCC基板上，而其中的組件分布在一表層251和以及具有一深度 的內(nèi)層252內(nèi)。 一般的通信組件例如功率放大器105a、帶通濾波器236a及 升頻混波器238a均設(shè)置在表層251上。而所有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)如232a和234a 則內(nèi)埋在內(nèi)層252中。在本實施例中，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)232a負(fù)責(zé)匹配功率放 大器105a和帶通濾波器236a之間的阻抗，而阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)234a負(fù)責(zé)匹配 帶通濾波器236a和升頻混波器238a之間的阻抗。
圖3為本發(fā)明通信裝置的剖面圖，對應(yīng)于圖2的射頻模塊215a, 215b 和215c。這三個射頻模塊215a,215b和215c同時配置在一塊LTCC基板300 上。在射頻模塊215a中，低噪放大器104a，帶通濾波器216a和混波器218a 被配置在LTCC基板300的表層221。相對地，阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)212a和214a 被內(nèi)埋在內(nèi)層222中。212a內(nèi)埋在低噪放大器104a和216a之間的下方，耦 接該兩者以提供阻抗匹配的功能。同樣地，214a內(nèi)埋在216a和218a之間的 下方，耦接該兩者以進行阻抗匹配。另一方面，射頻模塊215b和215c中的 結(jié)構(gòu)也是如此，不另贅述。從剖面圖的觀點來看，不同的接收器中的多個射 頻模塊可以依照此方式同時排列在同 一塊LTCC上。由于阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)212a、 212b、 212c和214a、 214b、 214c均是采用內(nèi)埋的方式，使每一射頻才莫塊215a、 215b、 215c占用的面積得以有效地縮減。另一方面，圖3的結(jié)構(gòu)也適用于發(fā) 射器230a 230d的情況，實施的方式同理可推，不再重復(fù)說明。
圖4a為一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)410的實施例。在圖2的內(nèi)層222及252中， 該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)212a及232a的結(jié)構(gòu)基本上如阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)410所示，包含 一電感402和一電容404。在內(nèi)層222中內(nèi)埋一電感402和一電容404的技 術(shù)，是屬于LTCC制造領(lǐng)域的已知技術(shù)。其特色是可以將具有任意電感值的 電感402和任意電容值的電容404依需求制作在LTCC之中。相對于傳統(tǒng)做法只能使用固定電感值和電容值的現(xiàn)成組件，本發(fā)明的阻抗匹配效果可以更 加精準(zhǔn)。
圖4b為本發(fā)明的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)420的實施例。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)420是一 種差動對的架構(gòu)，適合應(yīng)用于圖2所示的內(nèi)層222及252中的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò) 214a及234a。該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)420中包含了三個電感，其中電感406和電 感412平行，而電感408橋接該兩者之間。針對不同頻道的射頻模塊，通信 組件之間所使用的匹配值也不相同。內(nèi)埋在LTCC中的電感可以通過長度寬 度的精確設(shè)計來達成百分的分匹配的效果。
本發(fā)明最主要的精神是將無線通信裝置里射頻電路所使用的阻抗匹配 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)埋在LTCC的內(nèi)層中，以能夠與表層的通信信號處理組件重迭配置， 達到節(jié)省面積的效果。此外，利用此種架構(gòu)，更可以視需求來更加精確地制 作及調(diào)整阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)里各組件的相關(guān)數(shù)值，不再受到傳統(tǒng)組件的規(guī)格限 制，不論是精準(zhǔn)度或是成本都有效的達成改良。圖2中的通信裝置雖然同時 包含了多個發(fā)射器與多個接收器，每個發(fā)射器與接收器中亦可能包含多個頻 道，但是本發(fā)明也適用于單一發(fā)射器或接收器，任何單一射頻模塊只要阻抗 匹配網(wǎng)絡(luò)內(nèi)埋在LTCC中者，均屬于本發(fā)明的范圍。而本發(fā)明所適用的通信 協(xié)議亦不限定于實施例中所述，舉凡WCDMA 、 CMDA2000 , EV-DO&EV-DV, EDGE, GPRS， GSM, WiFi， WiMAX, A-GPS, GPS, BT, RFID, UWB， SDR, DVHB, DAB， FM等均可應(yīng)用在其中。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實施例說明如上，但可以理解的是本發(fā)明的范圍未必 如此限定。相對的，任何基于相同精神或?qū)σ阎夹g(shù)者為顯而易見的改良均 在本發(fā)明涵蓋范圍內(nèi)。因此本發(fā)明的范圍必須以最廣義的方式解讀。
權(quán)利要求
1. 一種無線通信模塊，包含一低溫共燒陶瓷基板，至少包含一第一層以及一第二層；一第一通信組件以及一第二通信組件，配置在該第一層；一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，配置在該第二層，耦接該第一通信組件以及該第二通信組件，以提供阻抗匹配功能使一信號在該第一通信組件及該第二通信組件之間得以正確傳送。
2. 如權(quán)利要求1所述的無線通信模塊，其中該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含一電感 及一電容至少其中之一，并內(nèi)嵌在該第二層之中。
3. 如權(quán)利要求1所述的無線通信模塊，其中該第一通信組件及該第二通 信組件為低噪放大器、帶通濾波器及降頻混波器的其中二者，或是為功率放 大器、帶通濾波器及升頻混波器的其中二者。
4. 一種無線通信裝置，包含一天線；一低溫共燒陶瓷基板，至少包含一第一層以及一第二層；多個接收器，耦接該天線，其中一接收器被配置在該低溫共燒陶瓷基板上，包含多個射頻模塊，各用以處理不同頻道的信號，其中的一射頻模塊包含一第一通信組件以及一第二通信組件，配置在該第一層； 一阻抗匹配組件，配置在該第二層，耦接該第一通信組件以及該第二通信組件，以提供阻抗匹配功能使一信號在該第一通信組件及該第二通信組件之間得以正確傳送。
5. 如權(quán)利要求4所述的無線通信裝置，其中該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含一電感 及一電容至少其中之一，并內(nèi)嵌在該第二層之中。
6. 如權(quán)利要求4所述的無線通信裝置，其中該第一通信組件及該第二通 信組件為低噪放大器、帶通濾波器及降頻混波器的其中二者。
7. —種無線通信裝置，包含 一天線；一低溫共燒陶瓷基板，至少包含一第一層以及一第二層；多個發(fā)射器，耦接該天線，其中的一發(fā)射器被配置在該低溫共燒陶瓷基板上，包含多個射頻模塊，各用以處理不同頻道的信號，其中的一射頻模塊包含一第一通信組件以及一第二通信組件，配置在該第一層； 一阻抗匹配組件，配置在該第二層，耦接該第一通信組件以及該第二通信組件，以提供阻抗匹配功能使一信號在該第一通信組件及該第二通信組件之間得以正確傳送。
8. 如權(quán)利要求7所述的無線通信裝置，其中該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含一電感 及一電容至少其中之一，并內(nèi)嵌在該第二層之中。
9. 如權(quán)利要求7所述的無線通信裝置，其中該第一通信組件及該第二通 信組件為功率放大器、帶通濾波器及升頻混波器的其中二者。
10. —種無線通信模塊，包含一低溫共燒陶瓷基板，至少包含一第一層以及一第二層； 一第一通信組件、 一第二通信組件以及一第三通信組件，配置在該第一層；一第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，配置在該第二層，耦接該第一通信組件以及該第 二通信組件，一第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，配置在該第二層，耦接該第二通信組件以及該第 三通信組件。
11. 如權(quán)利要求IO所述的無線通信模塊，其中該第 一 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含至少 一 電感以及一 電容內(nèi)嵌在該第二層之中；以及該第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含至少三個電感內(nèi)嵌在該第二層之中。
12. 如權(quán)利要求IO所述的無線通信模塊，其中 該第一通信組件為一低噪放大器或一功率放大器； 該第二通信組件為一帶通濾波器或一帶通濾波器；以及 該第三通信組件為 一 降頻混波器或 一升頻混波器。
全文摘要
本發(fā)明提出一種無線通信模塊，采用的是低溫共燒陶瓷(LTCC)基板。該低溫共燒陶瓷基板至少包含一第一層以及一第二層。在該第一層上，配置有至少一第一通信組件以及一第二通信組件。而所有的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，均配置在該第二層，耦接該第一通信組件以及該第二通信組件以提供阻抗匹配功能使信號正確傳送。更具體的說，該第一層即為表層，而該第二層是具有一深度的內(nèi)層。而該阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包含至少一電感或電容，以內(nèi)埋方式制造于該第二層之中。
文檔編號H04B1/18GK101453230SQ20071019624
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者童維信, 蘇志欽, 陳萬明, 黃明三 申請人:宏達國際電子股份有限公司