高周波モジュール
【課題】デュプレクサの受信用帯域通過フィルタの設計変更を最小限に留めた良好な減衰特性の高周波モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の高周波モジュールは、弾性表面波素子における複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端をリング状接地用端子に接続し、単独接地用端子およびリング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、単独接地用端子とグランドパターンとの間に介在させるインダクタンス成分を、誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とする。
【解決手段】本発明の高周波モジュールは、弾性表面波素子における複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端をリング状接地用端子に接続し、単独接地用端子およびリング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、単独接地用端子とグランドパターンとの間に介在させるインダクタンス成分を、誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とする。
【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誘電体積層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が誘電体基板に搭載されている。
【０００３】
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。ここで、受信信号と送信信号の周波数間隔は狭いため、このデュプレクサを構成するフィルタ素子としては急峻な遮断特性を持つ弾性表面波素子が主に用いられる。
【０００４】
この構成において、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ためのものである。
【０００５】
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。
【０００６】
なお、デュプレクサのＴｘ帯における減衰量が悪いと、高周波モジュールのノイズ特性、アイソレーション特性が悪くなるので、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタの減衰量を大きくする設計が求められる。
【０００７】
図８にデュプレクサを構成するフィルタ素子としての受信用帯域通過フィルタの等価回路の従来例を示す。本回路は、ラダー型弾性表面波フィルタという一般的なフィルタであり、信号線路に対して直列に挿入される直列共振用励振電極１ｓ、２ｓと、入力端子と直列共振用励振電極１ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極１ｐと、直列共振用励振電極１ｓと直列共振用励振電極２ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極２ｐと、直列共振用励振電極２ｓと出力端子の間に一端を接続される並列共振用励振電極３ｐから構成される。並列共振用励振電極１ｐ、２ｐ、３ｐ各々の他端はＬ成分Ｌｇを介して接地される。減衰極の発生メカニズムとしては、並列共振用励振電極の共振周波数と直列共振用励振電極の反共振周波数に減衰極が形成される。これらの減衰極をＴｘ帯の減衰量が最も良くなるような減衰極の配置になるような設計が望ましい（特許文献１参照）。
【０００８】
図９にデュプレクサを構成するフィルタ素子としての受信用帯域通過フィルタの構造図の従来例を示す。支持基板９０６はＬｉＴａＯ３が用いられている。そして、信号の入力される入力端子９０２から、導体パターン９０５ａ、直列共振用励振電極９０１ｄ、導体パターン９０５ｂ、直列共振用励振電極９０１ｅ、導体パターン９０５ｃ、信号の出力される出力端子９０３へと順に接続されている。また、並列共振用励振電極９０１ａは導体パターン９０５ａと導体パターン９０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極９０１ｂは導体パターン９０５ｂと導体パターン９０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極９０１ｃは導体パターン９０５ｃと導体パターン９０５ｄ間に配置されている。この導体パターン９０５ｄはリング状接地用端子９０４と接続されている。
【０００９】
図１０に図９で示した受信用帯域通過フィルタを実装した高周波モジュールの従来例を示す。誘電体基板１００１の表面には、受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極１００５と、受信用帯域通過フィルタ１００２の入力端子と接続される入力用電極１００３と、受信用帯域通過フィルタ１００２の出力端子と接続される出力用電極１００４が設けられている。受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と誘電体基板１００１のリング状接地用電極１００５とは半田等で接合され、直列共振用励振電極および並列共振用励振電極の形成面が気密に封止される。このように、この受信用帯域通過フィルタ１００２においては、直列共振用励振電極および並列共振用励振電極の形成面の気密封止が必要となるが、図９および図１０に示す構造で気密封止および並列共振用励振電極の一端の接地を兼ねている。そして、入力信号はデュプレクサの位相調整回路に接続される接続用配線１００８ａからビア１００９ａを介して入力用電極１００３から受信用帯域通過フィルタ１００２に入力される。出力信号は受信用フィルタ１００２の出力端子から出力用電極１００４、ビア１００９ｅを介して、外部端子１００６から出力される。また、リング状接地用電極１００５と裏面接地電極１００７は、ビア１００９ｂ、接続用配線１００８ｂ、ビア１００９ｃ、接続用配線１００８ｃ、ビア１００９ｄによって直流的に接続されている。
【特許文献１】特開２００２−２１７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、前記高周波モジュールを用いる場合、受信用帯域通過フィルタの減衰極の調整方法として、減衰量が最も良くなるように図８の等価回路Ｌｇを調整する方法がある。具体的には、図１０の受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と誘電体基板１００１の裏面接地電極１００７間を接続する接続配線およびビアの電気長を変えることである。
【００１１】
しかし、図１０に示す構造においてＬｇを最適に調整しても、図１１の従来例のデュプレクサ受信特性に示すような特性が限界である。図１１の破線で示す範囲は、Ｃｅｌｌｕｌａｒ帯のＴｘ帯（８２４ＭＨｚ−８４９ＭＨｚ）であって、減衰量として４６ｄＢであり、所望の減衰量に対して不足した特性しか得られない。
【００１２】
これに対し、改善策として受信用帯域通過フィルタの励振電極の設計変更を行う方法があるが、コストと設計時間を費やすことになるため、容易に行えないという問題があった。
【００１３】
本発明は、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタの設計変更を最小限に留めた良好な減衰特性の高周波モジュール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】
【００１４】
本発明の高周波モジュールは、圧電基板の一方主面に、複数の直列共振用励振電極および複数の並列共振用励振電極が形成されるとともに、リング状接地用端子および該リング状接地用端子から独立して単独接地用端子が形成された弾性表面波素子を、誘電体基板の表面にフェイスダウン実装してなる高周波モジュールであって、前記弾性表面波素子における前記複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を前記単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端を前記リング状接地用端子に接続し、前記単独接地用端子および前記リング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して前記誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、前記単独接地用端子と前記グランドパターンとの間に介在させる前記インダクタンス成分を、前記誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高周波モジュールによれば、２箇所のインダクタンス成分（ＬＧ）で調整することが可能となり、調整の自由度が増すとともに、最適なインダクタンス成分を持たせることで、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量が最も良くなる減衰極位置に配することができる。特に、複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続したことで、送信用帯域通過フィルタの通過帯域における損失を維持しつつ、受信フィルタの良好な減衰量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
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り、この図では、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）と、ＧＰＳ(Global Positioning System)測位システム（１５７５ＭＨｚ）を共用する移動体通信機器の高周波信号処理回路を示している。
【００１８】
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に破線で示したように、分波器２、送信用帯域通過フィルタ３ａと受信用帯域通過フィルタ３ｂと位相調整回路３ｃとから構成されるデュプレクサ、送信用フィルタ６、電力増幅器５、方向性結合器４、電力検出回路７、ＧＰＳ用フィルタ８などを含む主要回路が誘電体積層基板の上部または内部に配置され、１つの高周波モジュール１６を形成している。なお、この高周波モジュールは、図１に示す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も実装してさらに大きく形成してもよい。
【００１９】
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誘電体積層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。
【００２０】
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(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、誘電体フィルタ、ＦＢＡＲフィルタ、ＢＡＷフィルタなどを用いることもできる。
【００２１】
デュプレクサは、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ものであり、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。ここで、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、ＧＰＳ用フィルタ８と同様に、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。
【００２２】
送信用フィルタ６は、セルラーシステムの周波数帯（８００ＭＨｚ帯）の送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。
【００２３】
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り、送信用フィルタ６を通過した送信信号をＡＮＴ端子における定格出力まで電力を増幅するためのものである。定格出力はシステムや製品によってまちまちであるが、８００ＭＨｚのＣＤＭＡ方式では２５ｄＢｍ〜２５．３ｄＢｍが良く規定される。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで、セルラー送信系における信号の流れを説明すると、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、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。
【００２６】
一方、セルラー受信系における信号の流れとしては、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を通り、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を通して受信信号処理回路１２に入力され、信号処理される。
【００２７】
また、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。
【００２８】
図２は、図１中の破線に囲まれた領域（高周波モジュール１６）を１つの誘電体積層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である。
【００２９】
図２において、誘電体積層基板１７の表層には、電力増幅器５（図示しない）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、図示しないが、方向性結合器４や分波器２は、誘電体積層基板１７の表面に搭載されるチップインダクタ（チップＬ）およびチップＣや、誘電体積層基板１７の表面や内部に形成される導体パターンによって構成されている。さらに、電力増幅器５を構成する電力増幅用位相調整回路も図示されていないが、この電力増幅用位相調整回路も誘電体積層基板１７表面に搭載されるチップＬや、誘電体積層基板１７の表面や内部に形成される導体パターンによって構成されている。
【００３０】
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、上述したように、弾性表面波フィルタや誘電体フィルタ、ＦＢＡＲフィルタが使用されている。ここで、弾性表面波フィルタを用いる場合、弾性表面波フィルタ素子を誘電体積層基板１７の表層に実装することでフィルタとして機能させることができる。
【００３１】
誘電体積層基板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。
【００３２】
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。そして、上記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ２、Ｃａ−ＴｉＯ２、ＭｇＯ−ＴｉＯ２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。また、上記（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、さらにはこれらにＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を配合した組成物が挙げられる。さらに、上記（３）のガラスとしては、例えば、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、上記（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、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＺｒＯ２、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。
【００３３】
一方、配線導体層は、誘電体積層基板１７と同時焼成して形成するために、誘電体積層基板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。
【００３４】
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。
【００３５】
特に、誘電体積層基板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７〜２５と樹脂積層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。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。
【００３６】
この高周波モジュールは、複数個取りになった誘電体積層基板の作製、誘電体積層基板へのクリーム半田の印刷、表面実装部品を誘電体積層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、誘電体積層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。
【００３７】
図３に本発明の等価回路を示す。本回路は、ラダー型弾性表面波フィルタという一般的なフィルタであり、信号線路に対して直列に挿入される直列共振用励振電極１ｓ、２ｓと、入力端子と直列共振用励振電極１ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極１ｐと、直列共振用励振電極１ｓと直列共振用励振電極２ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極２ｐと、直列共振用励振電極２ｓと出力端子の間に一端を接続される並列共振用励振電極３ｐから構成される。そして、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極３ｐの他端はインダクタ成分のＬｇ２を介して接地され、その他の並列共振用励振電極１ｐ、２ｐ各々の他端はインダクタンス成分Ｌｇ１を介して接地される。
【００３８】
ここで、減衰極の発生メカニズムとして、並列共振用励振電極の共振周波数と直列共振用励振電極の反共振周波数に減衰極が形成される。そして、並列共振用励振電極３ｐと裏面接地電極（グランドパターン）間にあるＬｇ２を調整することで、減衰極の反共振周波数を調整することができ、Ｌｇ１とのバランスを変化させることでも同様の効果を得ることができることから、並列共振用励振電極３ｐによって形成される減衰極の位置を調整することができる。そして、図７に示す本発明のデュプレクサの受信特性を図１１に示す従来のデュプレクサの受信特性と比較して明らかなように、図７の破線で示す範囲がＣｅｌｌｕｌａｒ帯のＴｘ帯（８２４ＭＨｚ−８４９ＭＨｚ）で、減衰量として５６ｄＢであり、図１１の従来例と比べて減衰量が約６ｄＢ改善していることがわかる。
【００３９】
次に、図４に本発明のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図を示す。支持基板４０６はＬｉＴａＯ３を用いる。信号は入力端子４０２から入力されて、導体パターン４０５ａ、直列共振用励振電極４０１ｄ、導体パターン４０５ｂ、直列共振用励振電極４０１ｅ、導体パターン４０５ｃ、出力端子４０３の順に接続される。また、並列共振用励振電極４０１ａは導体パターン４０５ａと導体パターン４０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極４０１ｂは導体パターン４０５ｂと導体パターン４０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極４０１ｃは導体パターン４０５ｅと導体パターン４０５ｃ間に配置される。そして、導体パターン４０５ｄはリング状接地用端子４０４と接続されており、導体パターン４０５ｅ上には単独接地用端子４０７が設けられている。このように、並列共振用励振電極の全てがリング状接地用端子４０４に接続されておらず、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極（並列共振用励振電極４０１ｃ）の一端をリング状接地用端子４０４から独立して設けられた単独接地用端子４０７に接続されていることから、後述のように、２箇所のインダクタンス成分（ＬＧ）で調整することが可能となり、調整の自由度が増すとともに、最適なインダクタンス成分を持たせることで、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量が最も良くなる減衰極位置に配することができる。ここで、仮に複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も入力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した場合には、送信用帯域通過フィルタの通過帯域において損失が大きくなるとともに、ＶＳＷＲが劣化してしまうという問題があり、最も入力に近くもなく出力に近くもない並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した場合には、受信フィルタの減衰極周波数に対する感度がよくない。これに対し、複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した本発明によれば、送信用帯域通過フィルタの通過帯域における損失を維持しつつ、受信フィルタの良好な減衰量を確保することができる。
【００４０】
なお、導体パターンの材質としては、例えばＴｉとＡｌ−Ｃｕの積層構造のものが採用でき、端子の材質としては、例えばＣｒとＮｉとＡｕの積層構造のものが採用できる。また、導体パターン４０５ｅおよび単独接地用端子４０７の設けられる位置については、並列共振用励振電極４０１ｃの一端に接続されるものであれば図４に示す配置に限定はされない。
【００４１】
図５に、本発明の高周波モジュールの一実施形態を示す。図５に示す構造は、単独接地用端子とグランドパターンの間に介在されるインダクタンス成分を、誘電体基板の表面に実装したチップＬで構成したものである。
【００４２】
誘電体基板５０１の表面には、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタ５０２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極５０５と、受信用帯域通過フィルタ５０２の入力端子と接続される入力用電極５０３と、受信用帯域通過フィルタ５０２の出力端子と接続される出力用電極５０４が設けられている。入力信号はデュプレクサを構成する位相調整回路に接続される接続用配線５０８ａからビア５０９ａを経由して入力用電極から受信用帯域通過フィルタ５０２に入力され、出力信号は受信用帯域通過フィルタ５０２の出力端子から出力用電極５０４、ビア５０９ｅを経由して、外部端子５０６から出力される。また、リング状接地用電極５０５と裏面接地電極５０７（誘電体基板５０１の裏面に形成されたグランドパターン）とは、ビア５０９ｂ、接続用配線５０８ｂ、ビア５０９ｃ、接続用配線５０８ｃ、ビア５０９ｄによって直流的に接続されている。ここで、図においては、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。また、受信用帯域通過フィルタ５０２の単独接地用端子は単独接地用電極５１０に接続された後、ビア５０９ｆ、接続用配線５０８ｄ、ビア５０９ｇを介して誘電体基板５０１の表面に形成されたチップＬ用電極５１１ａに接続されている。そして、誘電体基板５０１の表面にはチップＬ５１２が実装されており、このチップＬ５１２の一端はチップＬ用電極５１１ａに接続され、他端はチップＬ用電極５１１ｂと接続されている。チップＬ用電極５１１ｂはビア５０９ｈを介して裏面接地電極５０７に接続される。
【００４３】
このような構造においては、チップＬ５１２の交換をすることで、受信用帯域通過フィルタ５０２の単独接地用端子と誘電体基板５０１の裏面接地電極５０７間のインダクタンス値を変化させることができるので、受信用帯域通過フィルタ５０２の減衰極を調整することが出来る。これによりデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量を最適化できる。
【００４４】
また、参考例を図６に示す。図６に示す構造は、事前にデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの単独接地用端子と裏面接地電極間のインダクタンス値が分かっている場合に採用できる構造であり、単独接地用端子とグランドパターンの間に介在されるインダクタンス成分を、誘電体基板の内層導体パターンで形成したものである。
【００４５】
誘電体基板６０１の表面には、受信用帯域通過フィルタ６０２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極６０５と、受信用帯域通過フィルタ６０２の入力端子と接続される入力用電極６０３と、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタ６０２の出力端子と接続される出力用電極６０４が設けられている。入力信号はデュプレクサを構成する位相調整回路に接続される接続用配線６０８ａからビア６０９ａを経由して入力用電極６０３から受信用帯域通過フィルタ６０２に入力され、出力信号は受信用帯域通過フィルタ６０２の出力端子から出力用電極６０４、ビア６０９ｅを経由して、外部端子６０６から出力される。
【００４６】
リング状接地用電極６０５と裏面接地電極６０７（誘電体基板６０１の裏面に形成されたグランドパターン）とは、ビア６０９ｂ、接続用配線６０８ｂ、ビア６０９ｃ、接続用配線６０８ｃ、ビア６０９ｄによって直流的に接続されている。ここで、図においては、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。また、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタ６０２の単独接地用端子は、単独接地用電極６１０に接続された後、ビア６０９ｆ、接続用配線６０８ｄ、ビア６０９ｇ、接続用配線６０８ｅ、ビア６０９ｈを介して裏面接地電極６０７に接続される。この構造も同様に、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。なお、本例では接続用配線の形状としてコ字状のものを示してあるが、この形状に限定されず、Ｌ字状、Ｕ字状など必要に応じて変更可能である。
【００４７】
このような構造においては、受信用帯域通過フィルタの単独接地用端子と誘電体基板の裏面接地電極間の接続用配線とビアの長さを調整する（例えば螺旋の巻き数を増やす）ことで、インダクタンス値を変化させることができるので、図５に示す本発明の実施形態と同等の効果を得ることが出来る。例えば、誘電体基板が１２層からなる場合は、前記インダクタンス値が８００ＭＨｚにおいて３．６ｎＨになるように螺旋の巻き数を調整すれば良い。このような構造では、誘電体基板の内層領域を有効に使用することで、実装エリア（実装部品）が少なく、高周波モジュールの小型化、部材のコストダウンが可能になる。
【００４８】
しかしながら、このような構造では後調整できないので、表面にチップインダクタを実装する本発明の形態のほうが好ましく採用できる。
【００４９】
なお、本発明の実施形態として、弾性表面波フィルタを用いた場合について示したが、ＦＢＡＲフィルタ等を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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を１つの誘電体積層基板内にモジュール化した高周波モジュール１６の斜視透過図を示す。
【図３】本発明の高周波モジュールの等価回路である。
【図４】本発明のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図である。
【図５】本発明の高周波モジュールの一実施形態である。
【図６】高周波モジュールの参考例である。
【図７】本発明のデュプレクサの受信特性である。
【図８】従来の高周波モジュールの等価回路である。
【図９】従来のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図である。
【図１０】従来の高周波モジュールの斜視透過図である。
【図１１】従来のデュプレクサの受信特性である。
【符号の説明】
【００５１】
１：アンテナ
２：分波器
３ａ：送信用帯域通過フィルタ
３ｂ：受信用帯域通過フィルタ
３ｃ：位相調整回路
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：送信信号処理回路
１２：受信信号処理回路
１３：ベースバンドＩＣ
１４：ＶＣ−ＴＣＸＯ
１５：ＶＣＯ
１６：高周波モジュール
１７：誘電体積層基板
１８：電力増幅用半導体素子
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ：並列共振用励振電極
４０１ｄ、４０１ｅ：直列共振用励振電極
４０２：入力端子
４０３：出力端子
４０４：リング状接地用端子
４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ、４０５ｄ、４０５ｅ：導体パターン
４０６：支持基板
４０７：単独接地用端子
５０１、６０１：誘電体基板
５０２、６０２：受信用帯域通過フィルタ
５０３、６０３：入力用電極
５０４、６０４：出力用電極
５０５、６０５：リング状接地用電極
５０６、６０６：外部端子
５０７、６０７：裏面接地電極
５０８ａ〜５０８ｄ、６０８ａ〜６０８ｅ：接続用配線
５０９ａ〜５０９ｈ、６０９ａ〜６０９ｈ：ビア
５１０、６１０：単独接地用電極
５１１ａ、５１１ｂ：チップＬ用電極
５１２：チップＬ
Ａ：受信用帯域通過フィルタ搭載部
Ｂ：チップＬ搭載部
【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誘電体積層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が誘電体基板に搭載されている。
【０００３】
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。ここで、受信信号と送信信号の周波数間隔は狭いため、このデュプレクサを構成するフィルタ素子としては急峻な遮断特性を持つ弾性表面波素子が主に用いられる。
【０００４】
この構成において、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ためのものである。
【０００５】
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。
【０００６】
なお、デュプレクサのＴｘ帯における減衰量が悪いと、高周波モジュールのノイズ特性、アイソレーション特性が悪くなるので、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタの減衰量を大きくする設計が求められる。
【０００７】
図８にデュプレクサを構成するフィルタ素子としての受信用帯域通過フィルタの等価回路の従来例を示す。本回路は、ラダー型弾性表面波フィルタという一般的なフィルタであり、信号線路に対して直列に挿入される直列共振用励振電極１ｓ、２ｓと、入力端子と直列共振用励振電極１ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極１ｐと、直列共振用励振電極１ｓと直列共振用励振電極２ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極２ｐと、直列共振用励振電極２ｓと出力端子の間に一端を接続される並列共振用励振電極３ｐから構成される。並列共振用励振電極１ｐ、２ｐ、３ｐ各々の他端はＬ成分Ｌｇを介して接地される。減衰極の発生メカニズムとしては、並列共振用励振電極の共振周波数と直列共振用励振電極の反共振周波数に減衰極が形成される。これらの減衰極をＴｘ帯の減衰量が最も良くなるような減衰極の配置になるような設計が望ましい（特許文献１参照）。
【０００８】
図９にデュプレクサを構成するフィルタ素子としての受信用帯域通過フィルタの構造図の従来例を示す。支持基板９０６はＬｉＴａＯ３が用いられている。そして、信号の入力される入力端子９０２から、導体パターン９０５ａ、直列共振用励振電極９０１ｄ、導体パターン９０５ｂ、直列共振用励振電極９０１ｅ、導体パターン９０５ｃ、信号の出力される出力端子９０３へと順に接続されている。また、並列共振用励振電極９０１ａは導体パターン９０５ａと導体パターン９０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極９０１ｂは導体パターン９０５ｂと導体パターン９０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極９０１ｃは導体パターン９０５ｃと導体パターン９０５ｄ間に配置されている。この導体パターン９０５ｄはリング状接地用端子９０４と接続されている。
【０００９】
図１０に図９で示した受信用帯域通過フィルタを実装した高周波モジュールの従来例を示す。誘電体基板１００１の表面には、受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極１００５と、受信用帯域通過フィルタ１００２の入力端子と接続される入力用電極１００３と、受信用帯域通過フィルタ１００２の出力端子と接続される出力用電極１００４が設けられている。受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と誘電体基板１００１のリング状接地用電極１００５とは半田等で接合され、直列共振用励振電極および並列共振用励振電極の形成面が気密に封止される。このように、この受信用帯域通過フィルタ１００２においては、直列共振用励振電極および並列共振用励振電極の形成面の気密封止が必要となるが、図９および図１０に示す構造で気密封止および並列共振用励振電極の一端の接地を兼ねている。そして、入力信号はデュプレクサの位相調整回路に接続される接続用配線１００８ａからビア１００９ａを介して入力用電極１００３から受信用帯域通過フィルタ１００２に入力される。出力信号は受信用フィルタ１００２の出力端子から出力用電極１００４、ビア１００９ｅを介して、外部端子１００６から出力される。また、リング状接地用電極１００５と裏面接地電極１００７は、ビア１００９ｂ、接続用配線１００８ｂ、ビア１００９ｃ、接続用配線１００８ｃ、ビア１００９ｄによって直流的に接続されている。
【特許文献１】特開２００２−２１７６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、前記高周波モジュールを用いる場合、受信用帯域通過フィルタの減衰極の調整方法として、減衰量が最も良くなるように図８の等価回路Ｌｇを調整する方法がある。具体的には、図１０の受信用帯域通過フィルタ１００２のリング状接地用端子と誘電体基板１００１の裏面接地電極１００７間を接続する接続配線およびビアの電気長を変えることである。
【００１１】
しかし、図１０に示す構造においてＬｇを最適に調整しても、図１１の従来例のデュプレクサ受信特性に示すような特性が限界である。図１１の破線で示す範囲は、Ｃｅｌｌｕｌａｒ帯のＴｘ帯（８２４ＭＨｚ−８４９ＭＨｚ）であって、減衰量として４６ｄＢであり、所望の減衰量に対して不足した特性しか得られない。
【００１２】
これに対し、改善策として受信用帯域通過フィルタの励振電極の設計変更を行う方法があるが、コストと設計時間を費やすことになるため、容易に行えないという問題があった。
【００１３】
本発明は、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタの設計変更を最小限に留めた良好な減衰特性の高周波モジュール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】
【００１４】
本発明の高周波モジュールは、圧電基板の一方主面に、複数の直列共振用励振電極および複数の並列共振用励振電極が形成されるとともに、リング状接地用端子および該リング状接地用端子から独立して単独接地用端子が形成された弾性表面波素子を、誘電体基板の表面にフェイスダウン実装してなる高周波モジュールであって、前記弾性表面波素子における前記複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を前記単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端を前記リング状接地用端子に接続し、前記単独接地用端子および前記リング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して前記誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、前記単独接地用端子と前記グランドパターンとの間に介在させる前記インダクタンス成分を、前記誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の高周波モジュールによれば、２箇所のインダクタンス成分（ＬＧ）で調整することが可能となり、調整の自由度が増すとともに、最適なインダクタンス成分を持たせることで、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量が最も良くなる減衰極位置に配することができる。特に、複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続したことで、送信用帯域通過フィルタの通過帯域における損失を維持しつつ、受信フィルタの良好な減衰量を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
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り、この図では、セルラーシステム（８００ＭＨｚ帯）と、ＧＰＳ(Global Positioning System)測位システム（１５７５ＭＨｚ）を共用する移動体通信機器の高周波信号処理回路を示している。
【００１８】
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に破線で示したように、分波器２、送信用帯域通過フィルタ３ａと受信用帯域通過フィルタ３ｂと位相調整回路３ｃとから構成されるデュプレクサ、送信用フィルタ６、電力増幅器５、方向性結合器４、電力検出回路７、ＧＰＳ用フィルタ８などを含む主要回路が誘電体積層基板の上部または内部に配置され、１つの高周波モジュール１６を形成している。なお、この高周波モジュールは、図１に示す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も実装してさらに大きく形成してもよい。
【００１９】
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誘電体積層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。
【００２０】
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(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、誘電体フィルタ、ＦＢＡＲフィルタ、ＢＡＷフィルタなどを用いることもできる。
【００２１】
デュプレクサは、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ものであり、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。ここで、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、ＧＰＳ用フィルタ８と同様に、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。
【００２２】
送信用フィルタ６は、セルラーシステムの周波数帯（８００ＭＨｚ帯）の送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。
【００２３】
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り、送信用フィルタ６を通過した送信信号をＡＮＴ端子における定格出力まで電力を増幅するためのものである。定格出力はシステムや製品によってまちまちであるが、８００ＭＨｚのＣＤＭＡ方式では２５ｄＢｍ〜２５．３ｄＢｍが良く規定される。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで、セルラー送信系における信号の流れを説明すると、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、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。
【００２６】
一方、セルラー受信系における信号の流れとしては、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を通り、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を通して受信信号処理回路１２に入力され、信号処理される。
【００２７】
また、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。
【００２８】
図２は、図１中の破線に囲まれた領域（高周波モジュール１６）を１つの誘電体積層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である。
【００２９】
図２において、誘電体積層基板１７の表層には、電力増幅器５（図示しない）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、図示しないが、方向性結合器４や分波器２は、誘電体積層基板１７の表面に搭載されるチップインダクタ（チップＬ）およびチップＣや、誘電体積層基板１７の表面や内部に形成される導体パターンによって構成されている。さらに、電力増幅器５を構成する電力増幅用位相調整回路も図示されていないが、この電力増幅用位相調整回路も誘電体積層基板１７表面に搭載されるチップＬや、誘電体積層基板１７の表面や内部に形成される導体パターンによって構成されている。
【００３０】
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、上述したように、弾性表面波フィルタや誘電体フィルタ、ＦＢＡＲフィルタが使用されている。ここで、弾性表面波フィルタを用いる場合、弾性表面波フィルタ素子を誘電体積層基板１７の表層に実装することでフィルタとして機能させることができる。
【００３１】
誘電体積層基板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。
【００３２】
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。そして、上記（２）の混合物としては、ＢａＯ−ＴｉＯ２、Ｃａ−ＴｉＯ２、ＭｇＯ−ＴｉＯ２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。また、上記（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、さらにはこれらにＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を配合した組成物が挙げられる。さらに、上記（３）のガラスとしては、例えば、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、上記（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、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ＺｒＯ２、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。
【００３３】
一方、配線導体層は、誘電体積層基板１７と同時焼成して形成するために、誘電体積層基板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。
【００３４】
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。
【００３５】
特に、誘電体積層基板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７〜２５と樹脂積層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。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。
【００３６】
この高周波モジュールは、複数個取りになった誘電体積層基板の作製、誘電体積層基板へのクリーム半田の印刷、表面実装部品を誘電体積層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、誘電体積層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。
【００３７】
図３に本発明の等価回路を示す。本回路は、ラダー型弾性表面波フィルタという一般的なフィルタであり、信号線路に対して直列に挿入される直列共振用励振電極１ｓ、２ｓと、入力端子と直列共振用励振電極１ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極１ｐと、直列共振用励振電極１ｓと直列共振用励振電極２ｓの間に一端を接続される並列共振用励振電極２ｐと、直列共振用励振電極２ｓと出力端子の間に一端を接続される並列共振用励振電極３ｐから構成される。そして、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極３ｐの他端はインダクタ成分のＬｇ２を介して接地され、その他の並列共振用励振電極１ｐ、２ｐ各々の他端はインダクタンス成分Ｌｇ１を介して接地される。
【００３８】
ここで、減衰極の発生メカニズムとして、並列共振用励振電極の共振周波数と直列共振用励振電極の反共振周波数に減衰極が形成される。そして、並列共振用励振電極３ｐと裏面接地電極（グランドパターン）間にあるＬｇ２を調整することで、減衰極の反共振周波数を調整することができ、Ｌｇ１とのバランスを変化させることでも同様の効果を得ることができることから、並列共振用励振電極３ｐによって形成される減衰極の位置を調整することができる。そして、図７に示す本発明のデュプレクサの受信特性を図１１に示す従来のデュプレクサの受信特性と比較して明らかなように、図７の破線で示す範囲がＣｅｌｌｕｌａｒ帯のＴｘ帯（８２４ＭＨｚ−８４９ＭＨｚ）で、減衰量として５６ｄＢであり、図１１の従来例と比べて減衰量が約６ｄＢ改善していることがわかる。
【００３９】
次に、図４に本発明のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図を示す。支持基板４０６はＬｉＴａＯ３を用いる。信号は入力端子４０２から入力されて、導体パターン４０５ａ、直列共振用励振電極４０１ｄ、導体パターン４０５ｂ、直列共振用励振電極４０１ｅ、導体パターン４０５ｃ、出力端子４０３の順に接続される。また、並列共振用励振電極４０１ａは導体パターン４０５ａと導体パターン４０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極４０１ｂは導体パターン４０５ｂと導体パターン４０５ｄ間に配置され、並列共振用励振電極４０１ｃは導体パターン４０５ｅと導体パターン４０５ｃ間に配置される。そして、導体パターン４０５ｄはリング状接地用端子４０４と接続されており、導体パターン４０５ｅ上には単独接地用端子４０７が設けられている。このように、並列共振用励振電極の全てがリング状接地用端子４０４に接続されておらず、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極（並列共振用励振電極４０１ｃ）の一端をリング状接地用端子４０４から独立して設けられた単独接地用端子４０７に接続されていることから、後述のように、２箇所のインダクタンス成分（ＬＧ）で調整することが可能となり、調整の自由度が増すとともに、最適なインダクタンス成分を持たせることで、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量が最も良くなる減衰極位置に配することができる。ここで、仮に複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も入力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した場合には、送信用帯域通過フィルタの通過帯域において損失が大きくなるとともに、ＶＳＷＲが劣化してしまうという問題があり、最も入力に近くもなく出力に近くもない並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した場合には、受信フィルタの減衰極周波数に対する感度がよくない。これに対し、複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を単独接地用端子に接続した本発明によれば、送信用帯域通過フィルタの通過帯域における損失を維持しつつ、受信フィルタの良好な減衰量を確保することができる。
【００４０】
なお、導体パターンの材質としては、例えばＴｉとＡｌ−Ｃｕの積層構造のものが採用でき、端子の材質としては、例えばＣｒとＮｉとＡｕの積層構造のものが採用できる。また、導体パターン４０５ｅおよび単独接地用端子４０７の設けられる位置については、並列共振用励振電極４０１ｃの一端に接続されるものであれば図４に示す配置に限定はされない。
【００４１】
図５に、本発明の高周波モジュールの一実施形態を示す。図５に示す構造は、単独接地用端子とグランドパターンの間に介在されるインダクタンス成分を、誘電体基板の表面に実装したチップＬで構成したものである。
【００４２】
誘電体基板５０１の表面には、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタ５０２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極５０５と、受信用帯域通過フィルタ５０２の入力端子と接続される入力用電極５０３と、受信用帯域通過フィルタ５０２の出力端子と接続される出力用電極５０４が設けられている。入力信号はデュプレクサを構成する位相調整回路に接続される接続用配線５０８ａからビア５０９ａを経由して入力用電極から受信用帯域通過フィルタ５０２に入力され、出力信号は受信用帯域通過フィルタ５０２の出力端子から出力用電極５０４、ビア５０９ｅを経由して、外部端子５０６から出力される。また、リング状接地用電極５０５と裏面接地電極５０７（誘電体基板５０１の裏面に形成されたグランドパターン）とは、ビア５０９ｂ、接続用配線５０８ｂ、ビア５０９ｃ、接続用配線５０８ｃ、ビア５０９ｄによって直流的に接続されている。ここで、図においては、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。また、受信用帯域通過フィルタ５０２の単独接地用端子は単独接地用電極５１０に接続された後、ビア５０９ｆ、接続用配線５０８ｄ、ビア５０９ｇを介して誘電体基板５０１の表面に形成されたチップＬ用電極５１１ａに接続されている。そして、誘電体基板５０１の表面にはチップＬ５１２が実装されており、このチップＬ５１２の一端はチップＬ用電極５１１ａに接続され、他端はチップＬ用電極５１１ｂと接続されている。チップＬ用電極５１１ｂはビア５０９ｈを介して裏面接地電極５０７に接続される。
【００４３】
このような構造においては、チップＬ５１２の交換をすることで、受信用帯域通過フィルタ５０２の単独接地用端子と誘電体基板５０１の裏面接地電極５０７間のインダクタンス値を変化させることができるので、受信用帯域通過フィルタ５０２の減衰極を調整することが出来る。これによりデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの減衰量を最適化できる。
【００４４】
また、参考例を図６に示す。図６に示す構造は、事前にデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの単独接地用端子と裏面接地電極間のインダクタンス値が分かっている場合に採用できる構造であり、単独接地用端子とグランドパターンの間に介在されるインダクタンス成分を、誘電体基板の内層導体パターンで形成したものである。
【００４５】
誘電体基板６０１の表面には、受信用帯域通過フィルタ６０２のリング状接地用端子と接続されるリング状接地用電極６０５と、受信用帯域通過フィルタ６０２の入力端子と接続される入力用電極６０３と、デュプレクサの受信用帯域通過フィルタ６０２の出力端子と接続される出力用電極６０４が設けられている。入力信号はデュプレクサを構成する位相調整回路に接続される接続用配線６０８ａからビア６０９ａを経由して入力用電極６０３から受信用帯域通過フィルタ６０２に入力され、出力信号は受信用帯域通過フィルタ６０２の出力端子から出力用電極６０４、ビア６０９ｅを経由して、外部端子６０６から出力される。
【００４６】
リング状接地用電極６０５と裏面接地電極６０７（誘電体基板６０１の裏面に形成されたグランドパターン）とは、ビア６０９ｂ、接続用配線６０８ｂ、ビア６０９ｃ、接続用配線６０８ｃ、ビア６０９ｄによって直流的に接続されている。ここで、図においては、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。また、デュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタ６０２の単独接地用端子は、単独接地用電極６１０に接続された後、ビア６０９ｆ、接続用配線６０８ｄ、ビア６０９ｇ、接続用配線６０８ｅ、ビア６０９ｈを介して裏面接地電極６０７に接続される。この構造も同様に、２つのコ字状の接続用配線を誘電体基板５０１内部の異なる層に９０度向きをかえて配置しており、このような配置により接続用配線とビアとがくずれた螺旋状構造を呈することでインダクタンス成分となっている。なお、本例では接続用配線の形状としてコ字状のものを示してあるが、この形状に限定されず、Ｌ字状、Ｕ字状など必要に応じて変更可能である。
【００４７】
このような構造においては、受信用帯域通過フィルタの単独接地用端子と誘電体基板の裏面接地電極間の接続用配線とビアの長さを調整する（例えば螺旋の巻き数を増やす）ことで、インダクタンス値を変化させることができるので、図５に示す本発明の実施形態と同等の効果を得ることが出来る。例えば、誘電体基板が１２層からなる場合は、前記インダクタンス値が８００ＭＨｚにおいて３．６ｎＨになるように螺旋の巻き数を調整すれば良い。このような構造では、誘電体基板の内層領域を有効に使用することで、実装エリア（実装部品）が少なく、高周波モジュールの小型化、部材のコストダウンが可能になる。
【００４８】
しかしながら、このような構造では後調整できないので、表面にチップインダクタを実装する本発明の形態のほうが好ましく採用できる。
【００４９】
なお、本発明の実施形態として、弾性表面波フィルタを用いた場合について示したが、ＦＢＡＲフィルタ等を用いても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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を１つの誘電体積層基板内にモジュール化した高周波モジュール１６の斜視透過図を示す。
【図３】本発明の高周波モジュールの等価回路である。
【図４】本発明のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図である。
【図５】本発明の高周波モジュールの一実施形態である。
【図６】高周波モジュールの参考例である。
【図７】本発明のデュプレクサの受信特性である。
【図８】従来の高周波モジュールの等価回路である。
【図９】従来のデュプレクサを構成する受信用帯域通過フィルタの構造図である。
【図１０】従来の高周波モジュールの斜視透過図である。
【図１１】従来のデュプレクサの受信特性である。
【符号の説明】
【００５１】
１：アンテナ
２：分波器
３ａ：送信用帯域通過フィルタ
３ｂ：受信用帯域通過フィルタ
３ｃ：位相調整回路
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：送信信号処理回路
１２：受信信号処理回路
１３：ベースバンドＩＣ
１４：ＶＣ−ＴＣＸＯ
１５：ＶＣＯ
１６：高周波モジュール
１７：誘電体積層基板
１８：電力増幅用半導体素子
４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃ：並列共振用励振電極
４０１ｄ、４０１ｅ：直列共振用励振電極
４０２：入力端子
４０３：出力端子
４０４：リング状接地用端子
４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ、４０５ｄ、４０５ｅ：導体パターン
４０６：支持基板
４０７：単独接地用端子
５０１、６０１：誘電体基板
５０２、６０２：受信用帯域通過フィルタ
５０３、６０３：入力用電極
５０４、６０４：出力用電極
５０５、６０５：リング状接地用電極
５０６、６０６：外部端子
５０７、６０７：裏面接地電極
５０８ａ〜５０８ｄ、６０８ａ〜６０８ｅ：接続用配線
５０９ａ〜５０９ｈ、６０９ａ〜６０９ｈ：ビア
５１０、６１０：単独接地用電極
５１１ａ、５１１ｂ：チップＬ用電極
５１２：チップＬ
Ａ：受信用帯域通過フィルタ搭載部
Ｂ：チップＬ搭載部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の一方主面に、複数の直列共振用励振電極および複数の並列共振用励振電極が形成されるとともに、リング状接地用端子および該リング状接地用端子から独立して単独接地用端子が形成された弾性表面波素子を、誘電体基板の表面にフェイスダウン実装してなる高周波モジュールであって、
前記弾性表面波素子における前記複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を前記単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端を前記リング状接地用端子に接続し、
前記単独接地用端子および前記リング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して前記誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、
前記単独接地用端子と前記グランドパターンとの間に介在させる前記インダクタンス成分を、前記誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項１】
圧電基板の一方主面に、複数の直列共振用励振電極および複数の並列共振用励振電極が形成されるとともに、リング状接地用端子および該リング状接地用端子から独立して単独接地用端子が形成された弾性表面波素子を、誘電体基板の表面にフェイスダウン実装してなる高周波モジュールであって、
前記弾性表面波素子における前記複数の並列共振用励振電極のうち、回路上最も出力に近い並列共振用励振電極の一端を前記単独接地用端子に接続するとともに、その他の並列共振用励振電極の一端を前記リング状接地用端子に接続し、
前記単独接地用端子および前記リング状接地用端子をそれぞれ独立にインダクタンス成分を介して前記誘電体基板の裏面に形成されたグランドパターンに接続してなり、
前記単独接地用端子と前記グランドパターンとの間に介在させる前記インダクタンス成分を、前記誘電体基板の表面に実装したチップインダクタで構成したことを特徴とする高周波モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３３３１６８（Ｐ２００６−３３３１６８Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５５０４６（Ｐ２００５−１５５０４６）
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【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１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２７日（２００５．５．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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