積層誘電体基板、高周波モジュール及び無線通信装置
【課題】積層誘電体基板に設置されたＳＡＷフィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間のアイソレーションを十分に確保する。
【解決手段】積層誘電体基板１７の内部に入力配線導体パターン３０５ａ、出力配線導体パターン３０５ｂ及び接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅが形成されている。前記接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅは、前記入力配線導体パターン３０５ａと前記出力配線導体パターン３０５ｂとの間に複数層にわたって形成され、前記複数層にわたって形成された各接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅどうしを、第４の誘電体層間ビア３０６ｅ，３０６ｆで接続している。
【解決手段】積層誘電体基板１７の内部に入力配線導体パターン３０５ａ、出力配線導体パターン３０５ｂ及び接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅが形成されている。前記接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅは、前記入力配線導体パターン３０５ａと前記出力配線導体パターン３０５ｂとの間に複数層にわたって形成され、前記複数層にわたって形成された各接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅどうしを、第４の誘電体層間ビア３０６ｅ，３０６ｆで接続している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、無線ＬＡＮ、ＷＬＬ(Wireless Local Loop)などの無線通信装置に用いられる積層誘電体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の普及が進みつつあり、携帯電話機の機能、サービスの向上が図られている。このような携帯電話機では各送受信系の構成に必要な高周波回路を誘電体基板に搭載している。
前記高周波回路の一般的構成では、アンテナから入力された受信信号とアンテナに給電する送信信号とを切り替えるデュプレクサが設けられている。前記デュプレクサは、受信信号と送信信号とを切り替える必要があるため、急峻な遮断特性を持つフィルタ素子が用いられる。
【０００３】
アンテナから入ってきた無線信号は、デュプレクサに入力され、ここで受信信号が選択的に通過される。受信信号は、低雑音増幅器で増幅され、信号処理回路に供給される。
一方、送信信号は、所定の送信通過帯域内の送信信号を通過させる帯域通過フィルタを通ってノイズを落とされ、高周波電力増幅回路に伝送される。高周波電力増幅回路は、この送信信号を電力増幅して前記デュプレクサに供給する。
【０００４】
また、ＧＰＳ(Global Positioning System)による測位機能も携帯電話機に取り込まれつつある。ＧＰＳ機能付きの携帯電話機においては、ＧＰＳ信号を前記送受信信号から分離する必要があるので、分波器が設けられている。アンテナから入力されたＧＰＳ信号は、この分波器を通り、ＧＰＳ信号のみを通過させるためのＧＰＳ用フィルタ素子を経て、信号処理回路に供給される。
【０００５】
近年、無線通信装置の小型化、多機能化に伴い、共通化可能な回路部分は、可及的に共通化するようにして機器の小型化、低コスト化を有利に展開することが要請されている。そのため所望の特性が達成できる回路単位で高周波モジュール化されている。
【特許文献１】特開２００４−８０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記高周波モジュールを用いる場合、ケース内に内蔵される基板及び高周波回路に対する小型化の要求が厳しいため、高周波モジュールの大きさをできるだけ小さくすることが要求される。
高周波モジュールの小型化を図る手段として、高周波モジュールに実装するフィルタ素子を小型化する方法が効果的である。
【０００７】
しかしそれにより、フィルタ素子の入力端子と出力端子間の距離が縮まるために、入力信号経路と出力信号経路間の信号漏れ量が多くなり、フィルタの減衰特性が劣化して、積層誘電体基板及び高周波モジュールの所望の電気特性を満たすことが困難になっている。
本発明は、積層誘電体基板の小型化を図りつつ、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間のアイソレーションを十分に確保できる高品質の積層誘電体基板、並びにこの基板を用いた高周波モジュール及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の積層誘電体基板は、入力電極、出力電極及び接地電極を具備するフィルタ素子を一方主面に実装したものであって、前記積層誘電体基板の内部に前記フィルタ素子の入力電極と接続される入力配線導体パターン、前記フィルタ素子の出力電極と接続される出力配線導体パターン及び接地導体パターンが形成され、前記接地導体パターンは、前記入力配線導体パターンと前記出力配線導体パターンとの間に複数層にわたって形成され、前記複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続していることを特徴とする。
【０００９】
この構造の積層誘電体基板によれば、接地導体パターンを、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において、複数層にわたって形成し、各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間を電磁的にシールドすることができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉を低減し、そのアイソレーションを十分に確保できる。これにより積層誘電体基板の小型化、軽量化ができる。
【００１０】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の積層方向に沿って交互に接続することにより、ミアンダ状の接地導体パターンを形成しているものであってもよい。
この構造であれば、誘電体層間ビアで接地導体パターンの端部同士を接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において二次元的な電磁シールド面を形成することができ、したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉をさらに効果的に低減することができる。
【００１１】
また、前記各層に形成された接地導体パターンは、両端を有するとともに平面視して曲がった形状であり、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの端部どうしを接続することにより、スパイラル形状の接地導体パターンを形成している構造を採用することもできる。
この構造であれば、接地導体パターンは誘導性を持つ。前記フィルタ素子の減衰量は、この接地導体パターンの誘導性に応じて変化するので、減衰量を調整することができるという効果が得られる。
【００１２】
また、前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置された形状であり、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続する構造を採用してもよい。
この構造であれば、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において、さらに密度の高い二次元的な（例えば平面格子状の）電磁シールド面を形成することができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉をさらに効果的に低減することができる。
【００１３】
前記フィルタ素子は、高周波フィルタ機能を有するものであれば、いかなる素子を採用してもよい。例えば、弾性表面波素子であってもよい。
また、前記積層誘電体基板用いて、高周波特性の優れた小型、軽量の高周波回路モジュールを作製することができる。
また、前記高周波回路モジュールを搭載することにより、小型で特性の優れた携帯電話機などの無線通信装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、携帯電話装置等の移動体通信機器に用いられる高周波信号処理回路の構成図である。この移動体通信機器は、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）と、ＧＰＳ(Global Positioning System)測位システム（１５７５ＭＨｚ）を共用する通信機器であるとする。
【００１５】
このような構成の高周波信号処理回路を搭載した移動体通信機器においては、各部に対する小型化、軽量化の要求が強く、これらの要求を考慮して、高周波信号処理回路は、所望の特性が達成できる単位でモジュール化されている。
すなわち、図１に破線１６で示したように、分波器２、デュプレクサ３ａ〜３ｃ、送信用フィルタ６、電力増幅器５、ＧＰＳ用フィルタ８などを含む主要回路が、１つの積層誘電体基板に配置され１つの高周波モジュールを形成している。
【００１６】
なお、セルラー受信系を構成する低雑音増幅器９や受信用フィルタ１０も実装したさらに大きな高周波モジュールとしてもよい。
本発明の高周波モジュールは、積層誘電体基板上に形成され、無線通信装置のアンテナに接続される分波器２と、デュプレクサ３ａ〜３ｃと、送信用フィルタ６と、電力増幅器５と、方向性結合器４と、電力検出回路７と、ＧＰＳ用フィルタ８とを備えている。
【００１７】
分波器２は、周波数をセルラーシステムとＧＰＳシステムとに分けるものであり、低域通過フィルタと高域通過フィルタとを含んでいる。これらのフィルタは、誘電体積層誘電体基板内の内層導体パターンで形成されたキャパシタやインダクタで構成してもよく、チップ素子を誘電体積層誘電体基板の表面に実装する形で構成してもよい。また、これらの内層素子と表面実装素子との組み合わせで構成してもよい。
【００１８】
ＧＰＳ用フィルタ８は、急峻な遮断特性によりＧＰＳ受信信号のみを選択する弾性表面波(Surface Acoustic Wave)フィルタなどの表面実装部品で構成される。弾性表面波フィルタは減衰特性が急峻でかつ、小型という特徴があるので、弾性表面波フィルタを用いることで高周波モジュールの性能を向上させ、小型化ができる。なお、弾性表面波フィルタの代わりに、ＦＢＡＲフィルタ、誘電体フィルタ、ＢＡＷフィルタなどを用いることもできる。
【００１９】
デュプレクサ３ａ〜３ｃはセルラーシステムの送信信号と受信信号とを分けるためのデュプレクサであり、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ及び位相調整回路３ｃからなる。送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂも、急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
ＧＰＳ用フィルタ８は、セルラーシステムの周波数帯の信号を減衰さ
せ、ＧＰＳシステムの周波数帯の受信信号のみを通過させるためのフィルタであり、急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
【００２０】
送信用フィルタ６は、ＧＰＳシステムの周波数帯の受信信号を通過させるためのフィルタであり、ここにも急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
電力増幅器５は８００MHｚ帯の送信信号を電力増幅する回路である。
方向性結合器４は、電力増幅器５からの出力信号のレベルをモニタして、そのモニタ信号に基づいて電力増幅器５をオートパワーコントロールするためのものである。そのモニタ出力は、電力検出回路７に入力される。
【００２１】
セルラー送信系における信号の流れを説明する。送信信号処理回路１１から出力されるセルラー送信信号は、送信用フィルタ６でノイズが削減され、電力増幅器５に伝えられる。電力増幅器５で増幅された送信信号は、方向性結合器４を通り、前記送信用帯域通過フィルタ３ａに入力され、分波器２を通してアンテナから放射される。
一方アンテナから入力されたセルラー受信信号は、分波器２、位相調整回路３ｃ、受信用帯域通過フィルタ３ｂを通して、低雑音増幅器９で増幅され、受信信号からノイズを除去する受信用フィルタ１０を通り、受信信号処理回路１２に入力され信号処理される。
【００２２】
アンテナから入力されたＧＰＳ信号は、前記ＧＰＳ用フィルタ８で分離され、受信信号処理回路１２に入力され信号処理される。
図２は、図１中の破線に囲まれた領域１６を１つの積層誘電体基板内にモジュール化した場合の高周波モジュールの斜視透過図を示す。
図２において、積層誘電体基板１７の表層には、電力増幅器５を構成する電力増幅用半導体素子１８、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８、送信用フィルタ６、電力検出回路７が実装されている。また、方向性結合器４や分波器２は、積層誘電体基板１７の表面に搭載されるチップ部品や、積層誘電体基板１７の表面や内部の導体パターンによって形成されている。また電力増幅器５を構成する電力増幅用整合回路も設けられているが、その電力増幅用整合回路も積層誘電体基板１７表面に搭載されるチップ部品や、積層誘電体基板１７の表面や内部の導体パターンによって形成されている。
【００２３】
図２に示す高周波モジュールにおいて、送信用フィルタ６、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８は、すでに述べたように誘電体フィルタやＳＡＷフィルタ、ＦＢＡＲフィルタが使用されている。ＳＡＷフィルタを用いる場合、ＳＡＷフィルタ素子を積層誘電体基板１７の表層に実装することでフィルタとして機能する。
【００２４】
積層誘電体基板１７は、同一寸法形状の誘電体層を複数層積層してなり、その表面や内部に配線導体層が形成されてなるものである。例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機誘電体層に対して、銅箔などの導体によって配線導体層を形成し、積層して熱硬化させたもの、又は、セラミック材料などの無機誘電体グリーンシートに種々の配線導体層を形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。
【００２５】
上記セラミック材料としては、（１）Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣなどを主成分とする焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）金属酸化物の混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。
【００２６】
前記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2システム、Ｃａ−ＴｉＯ2システム、ＭｇＯ−ＴｉＯ2システム等のセラミック材料が用いられる。これらのセラミック材料に、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等の助剤を適宜添加したものも用いられる。前記（３）のガラス組成物としては、少なくともＳｉＯ2を含み、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、具体的には、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、さらにはこれらのシステムにＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2等を配合した組成物が挙げられる。
【００２７】
また、前記（３）のガラスとしては、焼成処理することによっても非晶質ガラス、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出する結晶化ガラスなどが用いられる。また、前記（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2（クォーツ、クリストバライト）、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＺｒＯ2、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3などのチタン酸塩の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、ガラス２０〜８０質量％、フィラー２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。
【００２８】
一方、配線導体層は、積層誘電体基板１７と同時焼成して形成するために、積層誘電体基板１７を形成するセラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせられる。例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガン、銅の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合物としてもよい。セラミック材料が前記（２）（３）の低温焼成セラミック材料を用いる場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする低抵抗導体材料が用いられる。
【００２９】
また、各層を接続するためのビアホール導体は、誘電体層に形成した貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして形成される。
特に、積層誘電体基板１７にセラミック材料を用いれば、セラミック誘電体の比誘電率は通常７から２５と、樹脂積層誘電体基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。
【００３０】
とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、前述したように、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。
この高周波モジュールは、複数個取りになった積層誘電体基板の作製、積層誘電体基板へのクリーム半田の印刷、表面実装部品を積層誘電体基板に載せるためのチップマウント、半田を硬化させるためのリフロー、積層誘電体基板を個片にするためのダイシング又はスナップという製造工程で作られる。なお、ダイシングの前に樹脂封止工程を入れれば、表面を平らにでき、ユーザーがメインボードに搭載するのが容易になるので、高周波モジュール単体として望ましい形状となる。
【００３１】
図３は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７の一例を示す斜視透過図である。また図４は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図３において、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子を３０１で示す。積層誘電体基板１７の表面の"Ａ"は弾性表面波素子３０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の３０２，３０３は、弾性表面波素子３０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、３０４は、弾性表面波素子３０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。また、３０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、３０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００３２】
３０５ａ，３０５ｂは、積層誘電体基板１７の１つの誘電体層に形成された入力配線導体パターン、出力配線導体パターンをそれぞれ示す。入力配線導体パターン３０５ａと入力端子３０９とは、誘電体層間のビア３０６ｄを介してつながっている。また、入力配線導体パターン３０５ａは、誘電体層間のビア３０６ａを介して、積層誘電体基板１７表面の入力端子受け電極３０２につながり、出力配線導体パターン３０５ｂは、誘電体層間のビア３０６ｂを介して、積層誘電体基板１７表面の出力端子受け電極３０３につながっている。
【００３３】
さらに、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極３０４は、ビア３０６ｃ、接地導体パターン３０５ｃ、ビア３０６ｅ、接地導体パターン３０５ｄ、ビア３０６ｆ、接地導体パターン３０５ｅ、ビア３０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極３０７に接続される。
ここで、接地導体パターン３０５ｃ、接地導体パターン３０５ｄ、接地導体パターン３０５ｅは、互いに平行に配置され、それぞれ複数の誘電体層に形成された配線導体である。なお、配線導体は、本発明の実施形態では、上下に接する各誘電体層に形成されているものであるが、必ずしも上下に接する各誘電体層に形成されているものでなくてもよい。配線導体の形成された誘電体層の間に、配線導体の形成されていない誘電体層が挟まれていてもよい（以下に説明する他の実施形態においても同じ）。
【００３４】
前記ビア３０６ｅは、接地線導体パターン３０５ｃの一端と接地導体パターン３０５ｄの一端同士を接続している。前記ビア３０６ｆは、接地導体パターン３０５ｄの他端と接地配線導体パターン３０５ｅの他端同士を接続している。前記ビア３０６ｅとビア３０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
【００３５】
送信信号処理回路１１からの入力信号は、積層誘電体基板１７の裏面の入力端子電極３０９からビア３０６ｄ、入力配線導体パターン３０５ａ、ビア３０６ａ、入力端子受け電極３０２の順に接続された後、弾性表面波素子３０１に入力される。
弾性表面波素子３０１の出力信号は、弾性表面波素子３０１から出力端子受け電極３０３、ビア３０６ｂ、出力配線導体パターン３０５ｂの順で接続された後、電力増幅器５に出力される。
【００３６】
弾性表面波素子３０１の接地電極は、接地端子受け電極３０４、ビア３０６ｃ、接地導体パターン３０５ｃ、ビア３０６ｅ、接地導体パターン３０５ｄ、ビア３０６ｆ、接地導体パターン３０５ｅ、ビア３０６ｇ、裏面接地電極３０７の順に接続される。
この接地経路の形状は、前記接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の上層から下層にかけて交互に接続することにより、ミアンダ状となる。これにより、入力信号経路（３０５ａ）と出力信号経路（３０５ｂ）間に、垂直なシールド面を形成することが出来るので、弾性表面波素子３０１を通らない信号の漏れ量を抑制することができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉を低減し、そのアイソレーションを十分に確保できる。
【００３７】
図５は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７の他の一例を示す斜視透過図である。また図６は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図５において、弾性表面波素子４０１は図３に示した弾性表面波素子３０１と同じもので、"Ａ"は弾性表面波素子４０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の４０２，４０３は、弾性表面波素子４０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、４０４は、弾性表面波素子４０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。４０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、４０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００３８】
４０５ａ，４０５ｂは、積層誘電体基板１７の１つの誘電体層に形成された入力配線導体パターン、出力配線導体パターンをそれぞれ示す。 この図５では、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極４０４が、ビア４０６ｃ、接地導体パターン４０５ｃ、ビア４０６ｅ、接地導体パターン４０５ｄ、ビア４０６ｆ、接地導体パターン４０５ｅ、ビア４０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極４０７に接続されている。
【００３９】
前記ビア４０６ｅとビア４０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
図３の配線と異なっているところは、接地導体パターン４０５ｃ，４０５ｄ，４０５ｅの形状が上から見て、両端が開いているとともに平面視して折れ曲がった形状となっていることである。具体的には、ほぼ「コ」の字状あるいはそれに近い形状になっている。したがって、接地経路の形状は、接地端子受け電極４０４から裏面接地電極４０７に至るまで、スパイラル状に配線される。
【００４０】
これにより、入力信号経路（４０５ａ）と出力信号経路（４０５ｂ）間にシールド面を形成することが出来るので、信号漏れ量を抑制することができる。図３のミアンダ状の接地経路に比べて、接地導体パターン４０５ｃ，４０５ｄ，４０５ｅの総距離が長くなり、シールドを立体的に形成することが出来るので、信号の漏れ量をさらに抑制することができる。さらに、スパイラルによって接地配線を誘導性とすることができるので、前記フィルタ素子の減衰量を調整することができるという効果が得られる。
【００４１】
なお、図５，図６の実施形態において、接地経路を構成する配線導体パターンの形状は、両端が開いているとともに平面視して折れ曲がった形状に限定されるものではない。例えば、両端が開いているとともに平面視してなめらかに湾曲した形状であってもよい。なめらかに湾曲した形状として、例えば、「Ｕ」字状、「Ｃ」字状などの形状があげられる。
【００４２】
図７は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７のさらに他の例を示す斜視透過図である。また図８は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図７において、弾性表面波素子５０１は図３に示した弾性表面波素子３０１と同じもので、"Ａ"は弾性表面波素子５０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の５０２，５０３は、弾性表面波素子５０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、５０４は、弾性表面波素子５０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。５０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、５０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００４３】
この図７では、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極５０４が、ビア５０６ｃ、接地導体パターン５０５ｃ、３本の並列ビア５０６ｅ、接地導体パターン５０５ｄ、３本の並列ビア５０６ｆ、接地導体パターン５０５ｅ、３本の並列ビア５０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極５０７に接続されている。
前記ビア５０６ｅとビア５０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
【００４４】
図３の配線と異なっているところは、図３では、接地導体パターン３０５ｃ，３０５ｄ，３０５ｅの端同士が交互につながってミアンダ状になっていたのに対して、図７では、接地導体パターン５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ同士が中央及び両端で各ビアにより接続され、入力配線導体パターン５０５ａの方向、出力配線導体パターン５０５ｂの方向から見て縦横につながった平面格子状になっていることである。
【００４５】
したがって、接地経路の形状は、接地端子受け電極５０４から裏面接地電極５０７に至るまで、平面格子状に配線される。これにより、入力信号経路（５０５ａ）と出力信号経路（５０５ｂ）間に、電磁シールド面を形成することが出来るので、信号漏れ量を抑制することができる。図３のミアンダ状の接地経路に比べて、ビア５０６ｅ，５０６ｆ，５０６ｇの本数が３本ずつあるので、シールド面の導体密度が、より高くなり、効果的なシールド実現することができ、信号の漏れ量をさらに抑制することができる。
【００４６】
なお、ビア５０６ｅ，５０６ｆ，５０６ｇの本数は、図７に示した３本に限られるものではなく、２本でも４本以上でも、複数本あれば、シールド面の導体密度を高めることができる。また、１本であっても、この１本のビアと配線導体パターン５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅとにより、シールド効果は達せられる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、いままでの実施形態では、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子３０１，４０１，５０１を例にあげて、入出力間で接地導体パターンとビアとを用いてシールド面を構成する構造を説明した。しかし、本発明は、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子に限らず、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８の弾性表面波素子に対しても、同じように適用できる。加えて本発明の一例は弾性表面波素子を使用した場合について示されたが、誘電体フィルタやＦＢＡＲフィルタなどのフィルタ素子を用いた場合でも、同じように適用できる。また、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）とＧＰＳシステムに対応する高周波モジュールについて説明したが、本発明の構造が適用される通過帯域や通信方式はこれらに限定されるわけではない。例えばＧＳＭ方式(Global System for Mobile communication)８５０方式（８５０ＭＨｚ帯）、ＧＳＭ９００方式（９００ＭＨｚ帯）、ＤＣＳ方式（１８００ＭＨｚ帯）、ＰＣＳ方式（１９００ＭＨｚ帯）などに対応する積層誘電体基板、高周波モジュールについても、本発明の構造を適用することができる。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】移動体通信機器に用いられる高周波信号処理回路の構成図である。
【図２】図１の破線に囲まれた領域１６を１つの積層誘電体基板内にモジュール化した場合の高周波モジュールの斜視透過図を示す。
【図３】本発明のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図４】図３のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【図５】本発明の他のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図６】図５のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【図７】本発明のさらに他のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図８】図７のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【符号の説明】
【００４８】
２：分波器
３ａ、３ｂ、３ｃ：デュプレクサ
４：方向性結合器
５：電力増幅器
６：送信用フィルタ
７：電力検出回路
８：ＧＰＳ用フィルタ
９：低雑音増幅器
１０：受信用フィルタ
１１、１２：ＲＦＩＣ
１３：ベースバンドＩＣ
１４：ＶＣ−ＴＣＸＯ
１５：ＶＣＯ
１６：高周波モジュール
１７：積層誘電体基板
１８：電力増幅用半導体素子
３０１、４０１、５０１：弾性表面波素子
３０２、４０２、５０２：入力端子受け電極
３０３、４０３、５０３：出力端子受け電極
３０４、４０４、５０４：接地端子受け電極
３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ：入力配線導体パターン
３０５ｂ、４０５ｂ、５０５ｂ：出力配線導体パターン
３０５ｃ〜３０５ｅ、４０５ｃ〜４０５ｅ、５０５ｃ〜５０５ｅ：接地導体パターン
３０６ａ〜３０６ｇ、４０６ａ〜４０６ｇ、５０６ａ〜５０６ｆ：ビア
３０７、４０７、５０７：裏面接地電極
３０９、４０９、５０９：入力端子
Ａ：送信フィルタ搭載部
ＡＮＴ：アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、無線ＬＡＮ、ＷＬＬ(Wireless Local Loop)などの無線通信装置に用いられる積層誘電体基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機の普及が進みつつあり、携帯電話機の機能、サービスの向上が図られている。このような携帯電話機では各送受信系の構成に必要な高周波回路を誘電体基板に搭載している。
前記高周波回路の一般的構成では、アンテナから入力された受信信号とアンテナに給電する送信信号とを切り替えるデュプレクサが設けられている。前記デュプレクサは、受信信号と送信信号とを切り替える必要があるため、急峻な遮断特性を持つフィルタ素子が用いられる。
【０００３】
アンテナから入ってきた無線信号は、デュプレクサに入力され、ここで受信信号が選択的に通過される。受信信号は、低雑音増幅器で増幅され、信号処理回路に供給される。
一方、送信信号は、所定の送信通過帯域内の送信信号を通過させる帯域通過フィルタを通ってノイズを落とされ、高周波電力増幅回路に伝送される。高周波電力増幅回路は、この送信信号を電力増幅して前記デュプレクサに供給する。
【０００４】
また、ＧＰＳ(Global Positioning System)による測位機能も携帯電話機に取り込まれつつある。ＧＰＳ機能付きの携帯電話機においては、ＧＰＳ信号を前記送受信信号から分離する必要があるので、分波器が設けられている。アンテナから入力されたＧＰＳ信号は、この分波器を通り、ＧＰＳ信号のみを通過させるためのＧＰＳ用フィルタ素子を経て、信号処理回路に供給される。
【０００５】
近年、無線通信装置の小型化、多機能化に伴い、共通化可能な回路部分は、可及的に共通化するようにして機器の小型化、低コスト化を有利に展開することが要請されている。そのため所望の特性が達成できる回路単位で高周波モジュール化されている。
【特許文献１】特開２００４−８０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記高周波モジュールを用いる場合、ケース内に内蔵される基板及び高周波回路に対する小型化の要求が厳しいため、高周波モジュールの大きさをできるだけ小さくすることが要求される。
高周波モジュールの小型化を図る手段として、高周波モジュールに実装するフィルタ素子を小型化する方法が効果的である。
【０００７】
しかしそれにより、フィルタ素子の入力端子と出力端子間の距離が縮まるために、入力信号経路と出力信号経路間の信号漏れ量が多くなり、フィルタの減衰特性が劣化して、積層誘電体基板及び高周波モジュールの所望の電気特性を満たすことが困難になっている。
本発明は、積層誘電体基板の小型化を図りつつ、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間のアイソレーションを十分に確保できる高品質の積層誘電体基板、並びにこの基板を用いた高周波モジュール及び無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の積層誘電体基板は、入力電極、出力電極及び接地電極を具備するフィルタ素子を一方主面に実装したものであって、前記積層誘電体基板の内部に前記フィルタ素子の入力電極と接続される入力配線導体パターン、前記フィルタ素子の出力電極と接続される出力配線導体パターン及び接地導体パターンが形成され、前記接地導体パターンは、前記入力配線導体パターンと前記出力配線導体パターンとの間に複数層にわたって形成され、前記複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続していることを特徴とする。
【０００９】
この構造の積層誘電体基板によれば、接地導体パターンを、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において、複数層にわたって形成し、各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間を電磁的にシールドすることができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉を低減し、そのアイソレーションを十分に確保できる。これにより積層誘電体基板の小型化、軽量化ができる。
【００１０】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の積層方向に沿って交互に接続することにより、ミアンダ状の接地導体パターンを形成しているものであってもよい。
この構造であれば、誘電体層間ビアで接地導体パターンの端部同士を接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において二次元的な電磁シールド面を形成することができ、したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉をさらに効果的に低減することができる。
【００１１】
また、前記各層に形成された接地導体パターンは、両端を有するとともに平面視して曲がった形状であり、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの端部どうしを接続することにより、スパイラル形状の接地導体パターンを形成している構造を採用することもできる。
この構造であれば、接地導体パターンは誘導性を持つ。前記フィルタ素子の減衰量は、この接地導体パターンの誘導性に応じて変化するので、減衰量を調整することができるという効果が得られる。
【００１２】
また、前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置された形状であり、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続する構造を採用してもよい。
この構造であれば、前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続することにより、入力配線導体パターンと出力配線導体パターンとの間において、さらに密度の高い二次元的な（例えば平面格子状の）電磁シールド面を形成することができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉をさらに効果的に低減することができる。
【００１３】
前記フィルタ素子は、高周波フィルタ機能を有するものであれば、いかなる素子を採用してもよい。例えば、弾性表面波素子であってもよい。
また、前記積層誘電体基板用いて、高周波特性の優れた小型、軽量の高周波回路モジュールを作製することができる。
また、前記高周波回路モジュールを搭載することにより、小型で特性の優れた携帯電話機などの無線通信装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、携帯電話装置等の移動体通信機器に用いられる高周波信号処理回路の構成図である。この移動体通信機器は、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）と、ＧＰＳ(Global Positioning System)測位システム（１５７５ＭＨｚ）を共用する通信機器であるとする。
【００１５】
このような構成の高周波信号処理回路を搭載した移動体通信機器においては、各部に対する小型化、軽量化の要求が強く、これらの要求を考慮して、高周波信号処理回路は、所望の特性が達成できる単位でモジュール化されている。
すなわち、図１に破線１６で示したように、分波器２、デュプレクサ３ａ〜３ｃ、送信用フィルタ６、電力増幅器５、ＧＰＳ用フィルタ８などを含む主要回路が、１つの積層誘電体基板に配置され１つの高周波モジュールを形成している。
【００１６】
なお、セルラー受信系を構成する低雑音増幅器９や受信用フィルタ１０も実装したさらに大きな高周波モジュールとしてもよい。
本発明の高周波モジュールは、積層誘電体基板上に形成され、無線通信装置のアンテナに接続される分波器２と、デュプレクサ３ａ〜３ｃと、送信用フィルタ６と、電力増幅器５と、方向性結合器４と、電力検出回路７と、ＧＰＳ用フィルタ８とを備えている。
【００１７】
分波器２は、周波数をセルラーシステムとＧＰＳシステムとに分けるものであり、低域通過フィルタと高域通過フィルタとを含んでいる。これらのフィルタは、誘電体積層誘電体基板内の内層導体パターンで形成されたキャパシタやインダクタで構成してもよく、チップ素子を誘電体積層誘電体基板の表面に実装する形で構成してもよい。また、これらの内層素子と表面実装素子との組み合わせで構成してもよい。
【００１８】
ＧＰＳ用フィルタ８は、急峻な遮断特性によりＧＰＳ受信信号のみを選択する弾性表面波(Surface Acoustic Wave)フィルタなどの表面実装部品で構成される。弾性表面波フィルタは減衰特性が急峻でかつ、小型という特徴があるので、弾性表面波フィルタを用いることで高周波モジュールの性能を向上させ、小型化ができる。なお、弾性表面波フィルタの代わりに、ＦＢＡＲフィルタ、誘電体フィルタ、ＢＡＷフィルタなどを用いることもできる。
【００１９】
デュプレクサ３ａ〜３ｃはセルラーシステムの送信信号と受信信号とを分けるためのデュプレクサであり、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ及び位相調整回路３ｃからなる。送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂも、急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
ＧＰＳ用フィルタ８は、セルラーシステムの周波数帯の信号を減衰さ
せ、ＧＰＳシステムの周波数帯の受信信号のみを通過させるためのフィルタであり、急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
【００２０】
送信用フィルタ６は、ＧＰＳシステムの周波数帯の受信信号を通過させるためのフィルタであり、ここにも急峻な遮断特性を持った弾性表面波フィルタなどが用いられる。
電力増幅器５は８００MHｚ帯の送信信号を電力増幅する回路である。
方向性結合器４は、電力増幅器５からの出力信号のレベルをモニタして、そのモニタ信号に基づいて電力増幅器５をオートパワーコントロールするためのものである。そのモニタ出力は、電力検出回路７に入力される。
【００２１】
セルラー送信系における信号の流れを説明する。送信信号処理回路１１から出力されるセルラー送信信号は、送信用フィルタ６でノイズが削減され、電力増幅器５に伝えられる。電力増幅器５で増幅された送信信号は、方向性結合器４を通り、前記送信用帯域通過フィルタ３ａに入力され、分波器２を通してアンテナから放射される。
一方アンテナから入力されたセルラー受信信号は、分波器２、位相調整回路３ｃ、受信用帯域通過フィルタ３ｂを通して、低雑音増幅器９で増幅され、受信信号からノイズを除去する受信用フィルタ１０を通り、受信信号処理回路１２に入力され信号処理される。
【００２２】
アンテナから入力されたＧＰＳ信号は、前記ＧＰＳ用フィルタ８で分離され、受信信号処理回路１２に入力され信号処理される。
図２は、図１中の破線に囲まれた領域１６を１つの積層誘電体基板内にモジュール化した場合の高周波モジュールの斜視透過図を示す。
図２において、積層誘電体基板１７の表層には、電力増幅器５を構成する電力増幅用半導体素子１８、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８、送信用フィルタ６、電力検出回路７が実装されている。また、方向性結合器４や分波器２は、積層誘電体基板１７の表面に搭載されるチップ部品や、積層誘電体基板１７の表面や内部の導体パターンによって形成されている。また電力増幅器５を構成する電力増幅用整合回路も設けられているが、その電力増幅用整合回路も積層誘電体基板１７表面に搭載されるチップ部品や、積層誘電体基板１７の表面や内部の導体パターンによって形成されている。
【００２３】
図２に示す高周波モジュールにおいて、送信用フィルタ６、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８は、すでに述べたように誘電体フィルタやＳＡＷフィルタ、ＦＢＡＲフィルタが使用されている。ＳＡＷフィルタを用いる場合、ＳＡＷフィルタ素子を積層誘電体基板１７の表層に実装することでフィルタとして機能する。
【００２４】
積層誘電体基板１７は、同一寸法形状の誘電体層を複数層積層してなり、その表面や内部に配線導体層が形成されてなるものである。例えば、ガラスエポキシ樹脂などの有機誘電体層に対して、銅箔などの導体によって配線導体層を形成し、積層して熱硬化させたもの、又は、セラミック材料などの無機誘電体グリーンシートに種々の配線導体層を形成し、これらを積層後同時に焼成したものが用いられる。
【００２５】
上記セラミック材料としては、（１）Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣなどを主成分とする焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）金属酸化物の混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼成セラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。
【００２６】
前記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ2システム、Ｃａ−ＴｉＯ2システム、ＭｇＯ−ＴｉＯ2システム等のセラミック材料が用いられる。これらのセラミック材料に、ＳｉＯ2、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｂ2Ｏ3等の助剤を適宜添加したものも用いられる。前記（３）のガラス組成物としては、少なくともＳｉＯ2を含み、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、具体的には、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯシステム、さらにはこれらのシステムにＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2等を配合した組成物が挙げられる。
【００２７】
また、前記（３）のガラスとしては、焼成処理することによっても非晶質ガラス、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出する結晶化ガラスなどが用いられる。また、前記（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2（クォーツ、クリストバライト）、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＺｒＯ2、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3などのチタン酸塩の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、ガラス２０〜８０質量％、フィラー２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。
【００２８】
一方、配線導体層は、積層誘電体基板１７と同時焼成して形成するために、積層誘電体基板１７を形成するセラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせられる。例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガン、銅の群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合物としてもよい。セラミック材料が前記（２）（３）の低温焼成セラミック材料を用いる場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする低抵抗導体材料が用いられる。
【００２９】
また、各層を接続するためのビアホール導体は、誘電体層に形成した貫通孔にメッキ処理するか、導体ペーストを充填するかして形成される。
特に、積層誘電体基板１７にセラミック材料を用いれば、セラミック誘電体の比誘電率は通常７から２５と、樹脂積層誘電体基板に比べて高いので、誘電体層を薄くでき、誘電体層に内装された回路の素子のサイズを小さくでき、素子間距離も狭くすることができる。
【００３０】
とりわけ、ガラスセラミックスなどの低温で焼成が可能なセラミック材料を用いると、前述したように、導体パターンを低抵抗の銅、銀などによって形成することができるので望ましい。
この高周波モジュールは、複数個取りになった積層誘電体基板の作製、積層誘電体基板へのクリーム半田の印刷、表面実装部品を積層誘電体基板に載せるためのチップマウント、半田を硬化させるためのリフロー、積層誘電体基板を個片にするためのダイシング又はスナップという製造工程で作られる。なお、ダイシングの前に樹脂封止工程を入れれば、表面を平らにでき、ユーザーがメインボードに搭載するのが容易になるので、高周波モジュール単体として望ましい形状となる。
【００３１】
図３は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７の一例を示す斜視透過図である。また図４は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図３において、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子を３０１で示す。積層誘電体基板１７の表面の"Ａ"は弾性表面波素子３０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の３０２，３０３は、弾性表面波素子３０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、３０４は、弾性表面波素子３０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。また、３０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、３０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００３２】
３０５ａ，３０５ｂは、積層誘電体基板１７の１つの誘電体層に形成された入力配線導体パターン、出力配線導体パターンをそれぞれ示す。入力配線導体パターン３０５ａと入力端子３０９とは、誘電体層間のビア３０６ｄを介してつながっている。また、入力配線導体パターン３０５ａは、誘電体層間のビア３０６ａを介して、積層誘電体基板１７表面の入力端子受け電極３０２につながり、出力配線導体パターン３０５ｂは、誘電体層間のビア３０６ｂを介して、積層誘電体基板１７表面の出力端子受け電極３０３につながっている。
【００３３】
さらに、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極３０４は、ビア３０６ｃ、接地導体パターン３０５ｃ、ビア３０６ｅ、接地導体パターン３０５ｄ、ビア３０６ｆ、接地導体パターン３０５ｅ、ビア３０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極３０７に接続される。
ここで、接地導体パターン３０５ｃ、接地導体パターン３０５ｄ、接地導体パターン３０５ｅは、互いに平行に配置され、それぞれ複数の誘電体層に形成された配線導体である。なお、配線導体は、本発明の実施形態では、上下に接する各誘電体層に形成されているものであるが、必ずしも上下に接する各誘電体層に形成されているものでなくてもよい。配線導体の形成された誘電体層の間に、配線導体の形成されていない誘電体層が挟まれていてもよい（以下に説明する他の実施形態においても同じ）。
【００３４】
前記ビア３０６ｅは、接地線導体パターン３０５ｃの一端と接地導体パターン３０５ｄの一端同士を接続している。前記ビア３０６ｆは、接地導体パターン３０５ｄの他端と接地配線導体パターン３０５ｅの他端同士を接続している。前記ビア３０６ｅとビア３０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
【００３５】
送信信号処理回路１１からの入力信号は、積層誘電体基板１７の裏面の入力端子電極３０９からビア３０６ｄ、入力配線導体パターン３０５ａ、ビア３０６ａ、入力端子受け電極３０２の順に接続された後、弾性表面波素子３０１に入力される。
弾性表面波素子３０１の出力信号は、弾性表面波素子３０１から出力端子受け電極３０３、ビア３０６ｂ、出力配線導体パターン３０５ｂの順で接続された後、電力増幅器５に出力される。
【００３６】
弾性表面波素子３０１の接地電極は、接地端子受け電極３０４、ビア３０６ｃ、接地導体パターン３０５ｃ、ビア３０６ｅ、接地導体パターン３０５ｄ、ビア３０６ｆ、接地導体パターン３０５ｅ、ビア３０６ｇ、裏面接地電極３０７の順に接続される。
この接地経路の形状は、前記接地導体パターン３０５ｃ〜３０５ｅの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の上層から下層にかけて交互に接続することにより、ミアンダ状となる。これにより、入力信号経路（３０５ａ）と出力信号経路（３０５ｂ）間に、垂直なシールド面を形成することが出来るので、弾性表面波素子３０１を通らない信号の漏れ量を抑制することができる。したがって、フィルタ素子の入力信号経路と出力信号経路間の信号干渉を低減し、そのアイソレーションを十分に確保できる。
【００３７】
図５は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７の他の一例を示す斜視透過図である。また図６は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図５において、弾性表面波素子４０１は図３に示した弾性表面波素子３０１と同じもので、"Ａ"は弾性表面波素子４０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の４０２，４０３は、弾性表面波素子４０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、４０４は、弾性表面波素子４０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。４０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、４０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００３８】
４０５ａ，４０５ｂは、積層誘電体基板１７の１つの誘電体層に形成された入力配線導体パターン、出力配線導体パターンをそれぞれ示す。 この図５では、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極４０４が、ビア４０６ｃ、接地導体パターン４０５ｃ、ビア４０６ｅ、接地導体パターン４０５ｄ、ビア４０６ｆ、接地導体パターン４０５ｅ、ビア４０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極４０７に接続されている。
【００３９】
前記ビア４０６ｅとビア４０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
図３の配線と異なっているところは、接地導体パターン４０５ｃ，４０５ｄ，４０５ｅの形状が上から見て、両端が開いているとともに平面視して折れ曲がった形状となっていることである。具体的には、ほぼ「コ」の字状あるいはそれに近い形状になっている。したがって、接地経路の形状は、接地端子受け電極４０４から裏面接地電極４０７に至るまで、スパイラル状に配線される。
【００４０】
これにより、入力信号経路（４０５ａ）と出力信号経路（４０５ｂ）間にシールド面を形成することが出来るので、信号漏れ量を抑制することができる。図３のミアンダ状の接地経路に比べて、接地導体パターン４０５ｃ，４０５ｄ，４０５ｅの総距離が長くなり、シールドを立体的に形成することが出来るので、信号の漏れ量をさらに抑制することができる。さらに、スパイラルによって接地配線を誘導性とすることができるので、前記フィルタ素子の減衰量を調整することができるという効果が得られる。
【００４１】
なお、図５，図６の実施形態において、接地経路を構成する配線導体パターンの形状は、両端が開いているとともに平面視して折れ曲がった形状に限定されるものではない。例えば、両端が開いているとともに平面視してなめらかに湾曲した形状であってもよい。なめらかに湾曲した形状として、例えば、「Ｕ」字状、「Ｃ」字状などの形状があげられる。
【００４２】
図７は、本発明の高周波モジュールを構成する積層誘電体基板１７のさらに他の例を示す斜視透過図である。また図８は積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
図７において、弾性表面波素子５０１は図３に示した弾性表面波素子３０１と同じもので、"Ａ"は弾性表面波素子５０１の実装領域を示す。積層誘電体基板１７の表面の５０２，５０３は、弾性表面波素子５０１の入出力電極に接続される入出力端子受け電極を示し、５０４は、弾性表面波素子５０１の接地電極に接続される接地端子受け電極を示す。５０７は積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極、５０９は送信信号処理回路１１につながる入力端子電極を示す。
【００４３】
この図７では、積層誘電体基板１７表面の接地端子受け電極５０４が、ビア５０６ｃ、接地導体パターン５０５ｃ、３本の並列ビア５０６ｅ、接地導体パターン５０５ｄ、３本の並列ビア５０６ｆ、接地導体パターン５０５ｅ、３本の並列ビア５０６ｇを介して、積層誘電体基板１７の裏面に形成された裏面接地電極５０７に接続されている。
前記ビア５０６ｅとビア５０６ｆとが、特許請求の範囲記載の複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを接続する「誘電体層間ビア」を構成する。
【００４４】
図３の配線と異なっているところは、図３では、接地導体パターン３０５ｃ，３０５ｄ，３０５ｅの端同士が交互につながってミアンダ状になっていたのに対して、図７では、接地導体パターン５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅ同士が中央及び両端で各ビアにより接続され、入力配線導体パターン５０５ａの方向、出力配線導体パターン５０５ｂの方向から見て縦横につながった平面格子状になっていることである。
【００４５】
したがって、接地経路の形状は、接地端子受け電極５０４から裏面接地電極５０７に至るまで、平面格子状に配線される。これにより、入力信号経路（５０５ａ）と出力信号経路（５０５ｂ）間に、電磁シールド面を形成することが出来るので、信号漏れ量を抑制することができる。図３のミアンダ状の接地経路に比べて、ビア５０６ｅ，５０６ｆ，５０６ｇの本数が３本ずつあるので、シールド面の導体密度が、より高くなり、効果的なシールド実現することができ、信号の漏れ量をさらに抑制することができる。
【００４６】
なお、ビア５０６ｅ，５０６ｆ，５０６ｇの本数は、図７に示した３本に限られるものではなく、２本でも４本以上でも、複数本あれば、シールド面の導体密度を高めることができる。また、１本であっても、この１本のビアと配線導体パターン５０５ｃ，５０５ｄ，５０５ｅとにより、シールド効果は達せられる。
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、いままでの実施形態では、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子３０１，４０１，５０１を例にあげて、入出力間で接地導体パターンとビアとを用いてシールド面を構成する構造を説明した。しかし、本発明は、送信用フィルタ６を構成する弾性表面波素子に限らず、送信用帯域通過フィルタ３ａ、受信用帯域通過フィルタ３ｂ、ＧＰＳ用フィルタ８の弾性表面波素子に対しても、同じように適用できる。加えて本発明の一例は弾性表面波素子を使用した場合について示されたが、誘電体フィルタやＦＢＡＲフィルタなどのフィルタ素子を用いた場合でも、同じように適用できる。また、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）とＧＰＳシステムに対応する高周波モジュールについて説明したが、本発明の構造が適用される通過帯域や通信方式はこれらに限定されるわけではない。例えばＧＳＭ方式(Global System for Mobile communication)８５０方式（８５０ＭＨｚ帯）、ＧＳＭ９００方式（９００ＭＨｚ帯）、ＤＣＳ方式（１８００ＭＨｚ帯）、ＰＣＳ方式（１９００ＭＨｚ帯）などに対応する積層誘電体基板、高周波モジュールについても、本発明の構造を適用することができる。その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】移動体通信機器に用いられる高周波信号処理回路の構成図である。
【図２】図１の破線に囲まれた領域１６を１つの積層誘電体基板内にモジュール化した場合の高周波モジュールの斜視透過図を示す。
【図３】本発明のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図４】図３のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【図５】本発明の他のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図６】図５のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【図７】本発明のさらに他のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７の内部透過斜視図である。
【図８】図７のシールド構造を適用した積層誘電体基板１７を上面から見た透過図である。
【符号の説明】
【００４８】
２：分波器
３ａ、３ｂ、３ｃ：デュプレクサ
４：方向性結合器
５：電力増幅器
６：送信用フィルタ
７：電力検出回路
８：ＧＰＳ用フィルタ
９：低雑音増幅器
１０：受信用フィルタ
１１、１２：ＲＦＩＣ
１３：ベースバンドＩＣ
１４：ＶＣ−ＴＣＸＯ
１５：ＶＣＯ
１６：高周波モジュール
１７：積層誘電体基板
１８：電力増幅用半導体素子
３０１、４０１、５０１：弾性表面波素子
３０２、４０２、５０２：入力端子受け電極
３０３、４０３、５０３：出力端子受け電極
３０４、４０４、５０４：接地端子受け電極
３０５ａ、４０５ａ、５０５ａ：入力配線導体パターン
３０５ｂ、４０５ｂ、５０５ｂ：出力配線導体パターン
３０５ｃ〜３０５ｅ、４０５ｃ〜４０５ｅ、５０５ｃ〜５０５ｅ：接地導体パターン
３０６ａ〜３０６ｇ、４０６ａ〜４０６ｇ、５０６ａ〜５０６ｆ：ビア
３０７、４０７、５０７：裏面接地電極
３０９、４０９、５０９：入力端子
Ａ：送信フィルタ搭載部
ＡＮＴ：アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電極、出力電極及び接地電極を具備するフィルタ素子を一方主面に実装した積層誘電体基板であって、
前記積層誘電体基板の内部に前記フィルタ素子の入力電極と接続される入力配線導体パターン、前記フィルタ素子の出力電極と接続される出力配線導体パターン及び接地導体パターンが形成され、
前記接地導体パターンは、前記入力配線導体パターンと前記出力配線導体パターンとの間に、複数層にわたって形成され、
前記複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続している積層誘電体基板。
【請求項２】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の積層方向に沿って交互に接続することにより、ミアンダ状の接地導体パターンを形成している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項３】
前記各層に形成された接地導体パターンは、両端を有するとともに平面視して曲がった形状であり、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの端部どうしを接続することにより、スパイラル形状の接地導体パターンを形成している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項４】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項５】
前記誘電体層間ビアにより、平面格子状の接地導体パターンを形成している請求項４記載の積層誘電体基板。
【請求項６】
前記フィルタ素子は、弾性表面波素子である請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の積層誘電体基板用いた高周波回路モジュール。
【請求項８】
請求項７記載の高周波回路モジュールを搭載した携帯電話機などの無線通信装置。
【請求項１】
入力電極、出力電極及び接地電極を具備するフィルタ素子を一方主面に実装した積層誘電体基板であって、
前記積層誘電体基板の内部に前記フィルタ素子の入力電極と接続される入力配線導体パターン、前記フィルタ素子の出力電極と接続される出力配線導体パターン及び接地導体パターンが形成され、
前記接地導体パターンは、前記入力配線導体パターンと前記出力配線導体パターンとの間に、複数層にわたって形成され、
前記複数層にわたって形成された各接地導体パターンどうしを、誘電体層間ビアで接続している積層誘電体基板。
【請求項２】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの一方の端部どうし、他方の端部どうしを、誘電体層の積層方向に沿って交互に接続することにより、ミアンダ状の接地導体パターンを形成している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項３】
前記各層に形成された接地導体パターンは、両端を有するとともに平面視して曲がった形状であり、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンの端部どうしを接続することにより、スパイラル形状の接地導体パターンを形成している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項４】
前記各層に形成された接地導体パターンは、互いに平行に配置され、
前記誘電体層間ビアは、前記接地導体パターンどうしを、複数箇所において接続している請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項５】
前記誘電体層間ビアにより、平面格子状の接地導体パターンを形成している請求項４記載の積層誘電体基板。
【請求項６】
前記フィルタ素子は、弾性表面波素子である請求項１記載の積層誘電体基板。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の積層誘電体基板用いた高周波回路モジュール。
【請求項８】
請求項７記載の高周波回路モジュールを搭載した携帯電話機などの無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−１８６９０７（Ｐ２００６−１８６９０７Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８０８８７（Ｐ２００４−３８０８８７）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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