JP2001320260A

JP2001320260A - 分波器デバイス

Info

Publication number: JP2001320260A
Application number: JP2000137191A
Authority: JP
Inventors: Osamu Igata; 理伊形; Yoshio Sato; 良夫佐藤; Nobuaki Hirasawa; 暢朗平沢; Hidekuni Fukushima; 英訓福島
Original assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; Fujitsu Media Devices Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2001-11-16
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: DE10115775A1; US6501344B2; JP3375936B2; US20010040487A1; KR20010103579A

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、分波器デバイスに関し、１つの
位相整合回路を２層以上の層にわたって配置することに
より、小型化かつ安定した特性の分波器デバイスを提供
することを課題とする。【解決手段】異なる帯域中心周波数を有する２つの弾
性表面波フィルタを用いた分波器デバイスにおいて、２
つの弾性表面波フィルタ同士の位相を整合させる位相整
合用回路が線路パターンで形成され、かつ少なくとも１
つの線路パターンが多層パッケージの複数の内層にわた
って分割して形成され、少なくとも隣接する層に形成さ
れた前記線路パターンの形状が異なっていることを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、分波器デバイス
に関し、特に、弾性表面波フィルタを用いた分波器デバ
イスに関する。近年、移動体通信システムの発展に伴っ
て、携帯電話，携帯情報端末が急速に普及しており、さ
らに、小型化かつ高性能化が求められている。また、使
用周波数も、８００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ帯，１．５ＧＨｚ
〜２．０ＧＨｚ等、多岐にわたっている。

【０００２】

【従来の技術】近年の携帯電話の開発では、システムの
多様化によりデュアルモード（アナログとディジタルの
併用、ディジタルのＴＤＭＡ：時間分割変調方式、とＣ
ＤＭＡ：コード分割変調方式の併用）あるいはデュアル
バンド(800MHz帯と1.9GHz帯の併用、900MHz帯と1.8GHz
帯あるいは1.5GHz帯の併用)化を行うことで端末を高機
能化することが行われている。

【０００３】これに伴い、携帯電話に用いる部品（たと
えばフィルタ）も高機能化が求められている。さらに、
高機能化以外に小型且つ低コスト化の要求も当然のよう
に求められている。これらの移動体通信機器では、アン
テナを通して送受信される信号の分岐、生成を行うＲＦ
部における部品として、アンテナ分波器が用いられてい
る。

【０００４】図２０に、従来から用いられている携帯電
話の高周波部の構成ブロック図を示す。マイクから入力
された音声信号１００は、変調器１０１によって携帯電
話システムの変調方式の変調信号に変換され、さらに局
部発信器１０８によって所定の搬送周波数に変換された
後、その所定の送信周波数の信号のみを選択する段間フ
ィルタ１０２を通過し、パワーアンプ１０３によって所
望の信号強度にまで増幅され、アンテナ分波器１０５に
送られる。アンテナ分波器１０５は、所定の送信周波数
の信号のみをアンテナ１０４に送り、アンテナ１０４か
ら無線信号として空気中に送信する。

【０００５】一方、アンテナ１０４で受信された信号
は、アンテナ分波器１０５に送られ、所定の周波数の信
号だけが選択される。選択された受信信号は、ローノイ
ズアンプ１０６により増幅され、段間フィルタ１０７を
経由した後、通話信号のみをＩＦフィルタにより選択し
て復調器１１１により音声信号１００として取り出され
る。アンテナ分波器１０５は、アンテナ１０４といわゆ
る音声信号の処理回路との間に位置し、送信信号及び受
信信号を分配し、それぞれが干渉しないようにする機能
を備えたものである。

【０００６】アンテナ分波器は少なくとも送信用フィル
タと受信用フィルタが必要であり、さらに、送信信号と
受信信号が干渉しないようにするための整合回路（ある
いは位相整合用回路，位相整合のための線路パターンと
もいう）を有する。

【０００７】高機能端末におけるアンテナ分波器は、誘
電体あるいは少なくとも一方に誘電体を用いた弾性表面
波フィルタとの複合分波器、あるいは弾性表面波フィル
タのみで構成されたものがある。誘電体を用いた分波器
は、サイズが大きいために、携帯端末機器の小型化や薄
型化が非常に難しい。また、片方に弾性表面波分波器を
用いる場合でも誘電体デバイスのサイズが小型・薄型化
を難しくしている。

【０００８】従来の弾性表面波フィルタを用いた分波器
デバイスは、プリント板上に個別のフィルタと整合回路
を搭載したモジュール型のものや多層セラミックパッケ
ージに送信及び受信用フィルタチップを搭載し整合回路
をパッケージ内に設けた一体型のものがある。これら
は、誘電体を用いた分波器に比べ体積を１／３から１／
１５程度の、高さ方向だけでみると１／２から１／３程
度の小型薄型化が可能となる。この弾性表面波デバイス
を用い且つデバイスサイズを小型にすることで、誘電体
デバイスと同等のコストにすることが可能となってい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】今後、更なる小型化が
要求されているが、その小型化のためには、特開平１０
−１２６２１３号公報に記載したような多層セラミクス
パッケージを用いた構造を用いること、さらにはひとつ
のチップ上に２つのフィルタを形成することやワイヤ接
続を用いないフリップチップ実装技術を適用することが
必須である。いずれの場合においても、２つの弾性表面
波フィルタを搭載する気密封止可能な「分波器パッケー
ジ」と、２つのフィルタを分波器構成する場合の「整合
回路」は必要となる。

【００１０】すなわち、小型且つ低コストの分波器デバ
イスを実現するには、特性の安定した分波器パッケージ
が大量に生産されることが求められる。分波器パッケー
ジを大量生産するために、セラミックスの多層シートに
マトリクス状に個々のパッケージデバイスを配置して焼
成し最終段階で個片にブレイクする工法がとられている
が、従来のような個々のデバイス間の捨てシロがあるよ
うなシート（図４参照）から、捨てシロ部分を取り除い
てダイレクトにデバイスを並べる細密マトリクス配置の
ようなシート（図５参照）を用いることによる生産数量
の向上を図った製造方法等に近年改良されてきている。
図４，図５において、正方形一つ一つが、分波器デバイ
スを意味している。多層シートは、たとえば、５枚のセ
ラミクスシートを重ね合わせて形成される。また、分波
器パッケージは、主として積層工程とその後に行われる
焼成工程とによって製造される。

【００１１】ここで問題となってくるのが、数枚のセラ
ミクスシートを多層化する場合に発生するシートの積層
ズレの精度である。図６に従来の分波器パッケージの断
面構造を示す。

【００１２】図６において、この従来の分波器パッケー
ジは、レイヤ１（Ｌ１）からレイヤ５（Ｌ５）までの５
層構造からなり、最上層のレイヤ（Ｌ１）の上に蓋５が
配置され、レイヤ４（Ｌ４）の表面上にフィルタチップ
２及び３が搭載され、フィルタチップ上の接続端子とレ
イヤ２（Ｌ２）上のボンディング端子とが、ワイヤ４で
接続される。レイヤ５（Ｌ５）の裏面には、外部回路と
の接続端子が配置されている。

【００１３】また、位相整合用回路の線路パターン１
が、内層であるレイヤ３（Ｌ３）上の表面に形成されて
いる。さらに、ボンディング端子のあるレイヤ２（Ｌ
２）の層から最下層であるレイヤ５（Ｌ５）の裏面ま
で、レイヤ５（Ｌ５）の接続端子への接続経路であるサ
イドキャステレーション６が形成されている。ここで、
分波器パッケージの小型化とともにパッケージの側面の
幅厚みも狭くなってくるため、積層ズレにより内層に形
成されたパターン（例えば位相整合用線路パターン１）
がパッケージ側面を用いた接続部６（サイドキャステレ
ーション）のパターンと接触するような不具合（ショー
ト不良）が起こってくる。

【００１４】これらの接触を防ぐためにサイドキャステ
レーション６を形成する層を減らすと、位置あわせ精度
がますます厳しくなる。また複数層にわたって位相整合
用の線路パターンが上下の線路パターンの位置が重なり
合うように形成されていると、設計値と特性が異なると
か、安定な特性が得られないという問題が発生してい
た。

【００１５】図１１から図１３に、従来における位相整
合回路の線路パターンの位相回転量のシミュレーション
結果の説明図を示す。図１１は、線路パターンａを一層
中に形成した場合を示しており、線路パターンａは、そ
の上層及び下層に形成されたＧＮＤパターン（ｂ，ｃ）
にはさまれた構造となっている。ここで、距離Ｌ１＝
０．５mm，Ｌ２＝０．６mm，誘電率εｒ＝９．５，線路
パターンのライン幅Ｗ１＝０．１mm，ライン長さＬ０＝
２４mmである。

【００１６】図１２は、１つの整合回路を線路パターン
ａ１，ａ２として２つの層にわけて形成した場合を示し
ており、線路パターンａ１，ａ２は紙面の上下方向すな
わち層の重なり方向に重なった位置に配置され、ＧＮＤ
パターンｂ，ｃにはさまれた構造となっている。ここ
で、距離Ｌ３＝０．５mm，Ｌ４＝０．３mm，Ｌ５＝０．
３mmであり、ライン幅Ｗ１，ライン長さＬ０は図１１と
同様である。

【００１７】図１３は、１つの整合回路を線路パターン
ａ１，ａ２，ａ３として３つの層にわけて形成した場合
を示しており、線路パターンａ１，ａ２，ａ３は紙面の
上下方向に重なった位置に配置され、ＧＮＤパターン
ｂ，ｃにはさまれた構造となっている。ここで、距離Ｌ
６＝０．３mm，Ｌ７＝０．２mm，Ｌ８＝０．３mm，Ｌ９
＝０．３mmであり、ライン幅Ｗ１，ライン長さＬ０は図
１１と同様である。

【００１８】図１１において、１層で形成したパターン
における位相回転量は約188度であるのに対して、２
層、３層と折り返して同じ長さのパターンを形成する
と、図１２，図１３に示すように、回転量が132度、105
度と減少していくことがわかる。すなわち、回転量の減
少は、フィルタの周波数特性のうち、整合性が劣化して
いくことを意味する。

【００１９】一方、アンテナ分波器デバイスは、数百Ｍ
Ｈｚから数ＧＨｚの周波数帯で用いられるため、分波器
パッケージにできるだけ多くの接地端子を設けることに
より、所望の周波数特性を実現するような手法がとられ
ているため、パッケージのすべての辺の周囲に接続用端
子があることが多い。すなわち、わずかな多層シートの
積層ずれでも、ショート不良を起こす原因となる。

【００２０】パターンがショートすると分波器の回路構
成が構成できないため、分波器デバイスの所望のフィル
タ特性が得られず、不良品となる。また、図１２のよう
に上下の層で整合回路の線路パターンが重なっている場
合には線路パターンａ１，ａ２間に容量結合が発生す
る。それにより、線路長が同じであるにも関わらず本来
所望の位相回転量に設計していた回転量より回転が減少
するとかまたは、信号端子間の特性に漏れ信号が発生す
ることになり、その結果分波器を構成している２つのフ
ィルタの周波数特性が劣化してしまっていた。

【００２１】この発明は、以上のような事情を考慮して
なされたものであり、従来よりも小型かつフィルタ特性
の安定した高性能の分波器デバイスを安価に提供するこ
とを課題とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明は、異なる帯域
中心周波数を有する２つの弾性表面波フィルタを用いた
分波器デバイスにおいて、２つの弾性表面波フィルタ同
士の位相を整合させる位相整合用回路が線路パターンで
形成され、かつ少なくとも１つの線路パターンが多層パ
ッケージの複数の内層にわたって分割して形成され、少
なくとも隣接する層に形成された前記線路パターンの形
状が異なっていることを特徴とする分波器デバイスを提
供するものである。これによれば、小型かつ安定した特
性の分波器デバイスを提供することができる。

【００２３】また、前記位相整合用回路が、隣接する２
つの内層にわたって形成され、かつ一方の内層に形成さ
れた位相整合用回路のパターン形状が直線状パターンで
あって、他方の内層に形成された位相整合用回路のパタ
ーン形状がスネーク状パターンとなるようにしてもよ
い。

【００２４】ここで、前記スネーク状パターンの対称中
心線と、前記直線状パターンの幅方向中心線とが、層の
重なり方向において異なるようにしてもよい。

【００２５】さらに、前記位相整合用回路が、隣接する
２つの内層にわたって形成され、かつその２つの層に形
成された位相整合用回路のパターン形状がどちらも直線
状パターンであり、かつ、その２つの直線状パターンの
形成位置が、層の重なり方向において異なるようにして
もよい。ここで、隣接する２つの内層にわたって形成さ
れるパターンを、どちらもスネーク状パターンとしても
よい。

【００２６】また、前記最上層に形成された第１の回路
パターンと最下層に形成された第２の回路パターンと
が、他のすべての回路パターンとは接続されないビアを
通して接続されるような構成を備えてもよい。

【００２７】さらに、最下層に外部接続端子を有する層
を備え、前記位相整合回路が形成された層よりも下の層
の外部側面に、前記外部接続端子に接続される接続ライ
ンを設けるようにしてもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施の形態に基
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。図１に、この発明で対象
とする分波器の構成の概略ブロック図を示す。この分波
器は、２つのＳＡＷフィルタ２（Ｆ１）、３（Ｆ２）と
１つの整合回路１とからなり、アンテナに接続される共
通端子Ｔ０と、外部端子に接続される入出力端子Ｔ１，
Ｔ２とを備える。

【００２９】ここでフィルタＦ１，Ｆ２は、小型化、要
求される性能の観点から弾性表面波共振器を組み合わせ
た弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタという）
を用いる。整合回路１は、２つのＳＡＷフィルタの互い
の干渉を低減して、所望のフィルタ特性を得るために共
通端子Ｔ０とＳＡＷフィルタとの間に設けられる。整合
回路１は、共通端子Ｔ０とフィルタＦ１の間、及び共通
端子Ｔ０とフィルタＦ２の間にそれぞれ設けてもよい
が、特に小型化の観点からは共通端子Ｔ０とどちらか一
方のフィルタとの間に１つだけ設けることが好ましい。
以下の説明では、共通端子Ｔ０とフィルタＦ１の間に設
けるものとする。

【００３０】また、整合回路１は、一般に、タングステ
ンや銅を主成分とする材料で作成され、一定の長さを有
する細長い線路で形成される。この整合回路１は、幅
０．１〜０．２ｍｍ程度で線路長は数十ｍｍ程度である
が、要求されるＳＡＷフィルタの中心周波数との関係
で、その線路長は特定される。

【００３１】図２に、この発明の分波器に用いられる２
つのＳＡＷフィルタＦ１，Ｆ２の周波数特性のグラフを
示す。ここで、ＳＡＷフィルタＦ１，Ｆ２は、互いに異
なる帯域中心周波数（Ｆ１＜Ｆ２）を有しているが、た
とえば、ＳＡＷフィルタＦ１の帯域中心周波数を８３６
ＭＨｚ、ＳＡＷフィルタＦ２の帯域中心周波数を８８１
ＭＨｚとするものを作ることができる。

【００３２】図３に、この発明のＳＡＷフィルタを搭載
した分波器パッケージの一実施例の概略断面図を示す。
また、この実施例では分波器パッケージは５つの層から
なる多層構造を備えている。多層構造の層の数は５層に
限られるものではないが、少ない方が低背化の点で有利
である。

【００３３】最上層Ｌ１（レイヤ１）の上には、内部の
フィルタを保護する蓋５が配置される。蓋は、Ａｕメッ
キあるいはＮｉメッキ等の金属材料、またはパッケージ
と同じセラミック材料で作られる。

【００３４】レイヤ１（Ｌ１）は、上記蓋５をのせるた
めのパッケージの枠であり、ガラスセラミックあるいは
アルミナセラミクス等の材料で作られる。レイヤ（Ｌ
２）及びレイヤ３（Ｌ３）は、キャビティ層と呼ばれる
層であり、レイヤ２とレイヤ３の合計高さはフィルタＦ
１とほぼ同じである。

【００３５】レイヤ２（Ｌ２）の表面は、ＳＡＷフィル
タ上の端子と外部との接続を形成する層であり、いわゆ
るボンディング端子層を形成している。このボンディン
グ端子層の表面に設けられた端子（図１の入出力端子Ｔ
１，Ｔ２に相当）と、ＳＡＷフィルタ上の端子とは、ワ
イヤ４により接続される。レイヤ２（Ｌ２）はガラスあ
るいはアルミナセラミック等の材料で作成され、その表
面の端子及び配線パターンはタングステン、Ｃｕ、Ａｇ
等の導体材料の表面をＡｕメッキ処理して作成される。
またワイヤ４はＡｌ−Ｓｉ等の材料を用いればよい。

【００３６】レイヤ３（Ｌ３）及びレイヤ４（Ｌ４）
は、その表面に整合回路１のパターンを形成した整合層
であり、ガラスあるいはアルミナセラミック等の材料で
作成される。

【００３７】図３において、整合回路１は符号１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄで示された部分であり、レイヤ３（Ｌ
３）とレイヤ４（Ｌ４）の２層にわたって形成される
が、電気的に接続された１本の線路パターンである。こ
こで、レイヤ３（Ｌ３）に形成された整合回路部分１ａ
と１ｂとは、その層内では所定のパターン形状に引きま
わされ、同様に整合回路部１ｃと１ｄとはレイヤ４（Ｌ
４）の層内では所定のパターン形状に引きまわされる。

【００３８】また、レイヤ３（Ｌ３）に形成された整合
回路の一端と、レイヤ４（Ｌ４）に形成された整合回路
の一端とは、レイヤ３（Ｌ３）の層内を貫くビア（図示
していない）によって、電気的に接続される。また、レ
イヤ３（Ｌ３）及びレイヤ４（Ｌ４）のそれぞれの整合
回路の線路パターンは、フィルタチップを搭載する中央
に設けられた空洞のまわりに形成される。

【００３９】レイヤ４（Ｌ４）は、その表面にフィルタ
Ｆ１，Ｆ２を実装する層（いわゆるダイヤタッチ層）で
もある。レイヤ４（Ｌ４）のフィルタを実装する表面に
は、ＧＮＤパターン９が形成される。ＳＡＷフィルタ
は、このＧＮＤパターン９の上に導電性のペースト等を
用いて接着される。

【００４０】レイヤ５（Ｌ５）は最下層であるが、その
レイヤ４（Ｌ４）と接する表面には、シールド用のＧＮ
Ｄパターン８が形成される。また、レイヤ５（Ｌ５）の
裏面には、外部信号端子７（Ｔ₀，Ｔ₁，Ｔ₂）が配置さ
れる。

【００４１】さらに、図３に示すように、ボンディング
端子のない層であって、整合回路パターンの形成されて
いる層以下の層（レイヤ３（Ｌ３）、レイヤ４（Ｌ
４）、レイヤ５（Ｌ５））の側壁に、レイヤ５（Ｌ５）
裏面に設けられた外部信号端子との接続ライン（以下、
この接続ラインをサイドキャステレーションという）を
設ける。

【００４２】このように、サイドキャステレーションを
レイヤ３，４及び５の３つの層のみに設けることによ
り、レイヤ２からレイヤ５の４つの層にわたってサイド
キャステレーションを設けた場合よりも、各層ごとの多
層シートの位置合わせは難しくなるかもしれないが、各
層の積層ずれに対するショート不良を低減させることが
可能となる。すなわち、製造時の歩留まりを向上させる
ことができる。

【００４３】また、この発明において、２層（レイヤ３
とレイヤ４）にわたって形成された整合回路のそれぞれ
の層の線路パターンは、紙面の垂直方向、すなわち層の
重なり方向に見て、完全に重なり合うような位置に配置
されないように形成することを特徴とする。

【００４４】整合回路の２つの線路パターンが大部分に
おいて重なりあっている場合（図１２参照）には、前記
したように安定した特性が得られない。要求される設計
仕様等によって許容できる重なり量（重なった領域の面
積）は異なるため、重なり量の所定値は定めることはで
きないが、少なくとも２つの線路パターンのうち３０％
程度以上は重ならない配置とすることが好ましい。すな
わち、重なり合う領域の面積ができるだけ少なくなるよ
うな配置が好ましい。

【００４５】たとえば、各層の整合回路の線路パターン
が直線状のパターンである場合には、各直線状のパター
ンの幅方向の中心線の位置が、層の重なり方向に見て所
定の距離以上異ならせるように、各層の整合回路の線路
パターンを形成する。ただし、各層の整合回路の線路パ
ターンの配置がすべての位置において重なり合わないよ
うにすることは通常困難であるので、一部分で重なり合
う部分あるいは交差する部分があってもよい。

【００４６】また、一方の層の整合回路のパターンが直
線状のパターンであって、他方の層の整合回路のパター
ンがスネーク状のパターンとしてもよい。スネーク状パ
ターンとは、少なくとも直線状のパターンでないことを
意味し、局所的に見れば直線パターンであっても全体的
に見れば曲線的なパターンとなっていればよい。たとえ
ば、スネーク状パターンとしては、のこぎり波的パター
ン，正弦波的パターン，半波整流的パターン等が考えら
れる。

【００４７】このように一方が直線状パターン、他方が
スネーク状パターンの場合は、層の重なり方向に見て交
差する部分が複数個できるが、その他の部分では重なら
ない配置となる。特に、スネーク状パターンが正弦波パ
ターンのように対称的パターンで作られる場合には、ス
ネーク状パターンの対称中心線と、直線状パターンの幅
方向中心線とが、層の重なり方向において異なる位置と
なるようにしてもよい。

【００４８】また、２層（レイヤ３，レイヤ４）の整合
回路の線路パターンのどちらもスネーク状パターンとし
てもよい。この場合も、２つのパターンが重ならないよ
うに配置する必要があり、２つのスネーク状パターン
が、層の重なり方向に見て、重なる部分の領域面積がで
きるだけ少なくなるように両パターンの設計時に考慮す
る必要がある。

【００４９】たとえば、曲線の周期を異ならせるとか、
または２つのパターンの層の重なり方向の位置を一定距
離だけずらすようにすればよい。２層にわたって形成さ
れた整合回路の線路パターンを上記のように配置するこ
とにより、従来よりもフィルタ設計時の周波数特性値に
より近く安定したフィルタ特性を得ることができる。フ
ィルタ特性については後述する。

【００５０】以上のように、この発明の分波器パッケー
ジは５つの層からなる多層構造を有しているが、その外
形サイズは、８００ＭＨｚ帯の分波器の場合は５（横）
×５（縦）×１．３（高さ）mm程度とすることができ
る。また、１．９ＧＨｚ帯の分波器の場合は、３．８
（横）×３．８（縦）×１．３（高さ）mm程度とするこ
とができ、いずれの場合もそのサイズを従来の分波器パ
ッケージの１０〜３５％程度とすることができる。

【００５１】図７に、この発明の分波器パッケージの層
のうち、整合回路１が形成されるレイヤ３（Ｌ３）及び
レイヤ４（Ｌ４）の表面のパターン図の一実施例を示
す。図７(a)は、レイヤ４（Ｌ４）の表面を上方から見
た平面図であり、図７(b)はレイヤ３（Ｌ３）の表面を
上方から見た平面図である。図７(b)において、中央部
分の四角形状の部分は空洞となっている。また図７(a)
において、中央部分の四角形状の部分には、ＳＡＷフィ
ルタが搭載される。

【００５２】図７(a)及び(b)の符号１１は１本の整合回
路の線路パターンであり、ビアを介して接続されてい
る。図７(b)において、整合回路の一端が１１ａと１１
ｄであり、図７(b)の１１ｂと図７(a)の１１ｂ′とがビ
アを通して接続され、さらに図７(a)の１１ｃ′と図７
(b)の１１ｃとがビアを通して接続されている。

【００５３】また、図７(a)のレイヤ４（Ｌ４）の線路
パターンは、図の上下方向においてスネーク状のパター
ンとなっているのに対し、図７(b)のレイヤ３（Ｌ３）
の線路パターンは図の上下方向において直線状のパター
ンとなっている。整合回路１１の一端１１ａ及び１１ｄ
はパッケージのサイドキャステレーションを通してそれ
ぞれレイヤ５（Ｌ５）の裏面に配置されたアンテナへの
共通端子Ｔ０及び外部接続端子Ｔ１に接続される。

【００５４】図７(c)は、図７(a),(b)に示したレイヤ３
及びレイヤ４のパターンを含むこの発明の分波器パッケ
ージの断面図である。図７（ｃ）では、整合回路１１の
線路パターンの層の重なり方向の位置について、レイヤ
４のスネーク状パターンの部分が、レイヤ３の直線状パ
ターンよりも外側に配置されている状態を示している。

【００５５】ここで、直線状パターンの線幅をＷ（≒
０．１mm）とすると、直線状パターンの幅方向中心線の
位置と、スネーク状パターンの対称中心線の位置との距
離をｎとすると、ｎ≧２．２Ｗ程度とすることが好まし
い。

【００５６】図８にこの発明の分波器パッケージの一実
施例における各層の構成パターンの平面図を示す。各層
のパッケージ材料には、高誘電率（ε＝９．５）ガラス
セラミックを用い、レイヤ１（Ｌ１）からレイヤ５（Ｌ
５）までの５層の構造とする。

【００５７】図８(a)から(e)は、レイヤ１（Ｌ１）から
レイヤ５（Ｌ５）までの各層の表面上のパターンを示し
ている。図８(f)は、レイヤ５（Ｌ５）の裏面上のパタ
ーンを示している。図８(a)に示すレイヤ１（Ｌ１）に
おいて、中央部の四角形部分は空洞であり、その周辺に
はＧＮＤパターンが形成されている。

【００５８】図８(b)に示すレイヤ２（Ｌ２）には、フ
ィルタＦ１とのワイヤボンディングのためのパッドとＧ
ＮＤ端子が形成され、これらの端子と図８(f)のレイヤ
５（Ｌ５）裏面の端子とをサイドキャストレーションを
介して接続するためのパターンが形成されている。中央
部分の四角形内部は空洞である。レイヤ２（Ｌ２）での
サイドキャストレーションは、図８(b)のパッケージ外
周の紙面の上片と下辺に形成された半円の切り欠き部分
である。

【００５９】図８(c)に示すレイヤ３（Ｌ３）には、整
合回路１２が形成されている。整合回路１２の一端１２
ａは、ビアパターンによりボンディングパッド１２ｄに
接続され、符号１２ｂはビアを通して下層であるレイヤ
４（Ｌ４）の符号１２ｂ′と接続されている。ここで、
整合回路１２の線路パターンは線幅を約０．１mmとす
る。中央部分の四角形内部は空洞である。

【００６０】図８(d)に示すレイヤ４（Ｌ４）には、整
合回路１２が形成されているが、符号１２ｂ′が前記し
たレイヤ３（Ｌ３）の整合回路１２のパターンと接続さ
れた端部であり、符号１２ｃが整合回路１２の一端であ
る。ここで一端１２ｃは、ビアを介してボンディング端
子１２ｅに接続される。

【００６１】図８(c)及び(d)からわかるように、整合回
路１２は、２層にわたり、その一端１２ａから他の一端
１２ｃまでの長さを有する１本の線路パターンである。
レイヤ４（Ｌ４）の中央部の四角形はＧＮＤパターンで
あり、この四角形領域の上にＳＡＷフィルタが搭載され
る。

【００６２】図８(e)は、レイヤ５（Ｌ５）の表面のパ
ターンを示しているが、ほぼ全面にわたりＧＮＤパター
ンが形成されている。このＧＮＤパターンはパッケージ
周囲の上辺と下辺のサイドキャストレーションを通して
前記したレイヤ２（Ｌ２）のＧＮＤ端子と接続されてい
る。

【００６３】また、レイヤ５（Ｌ５）の表面と裏面のパ
ターンを接続するためのサイドキャストレーションが、
パッケージ周囲の左辺と右辺に形成されている。図８
(e)の右辺に形成されたサイドキャストレーションはＧ
ＮＤパターンに接続されている。

【００６４】図８（ｆ）はレイヤ５（Ｌ５）裏面のパタ
ーンであるが、分波器パッケージ外部の素子等との接続
のための端子（ＧＮＤ，共通端子Ｔ０，外部入出力端子
Ｔ１，Ｔ２）が配置されている。

【００６５】また、図８(a)から図８(e)において、パッ
ケージの左下部分に設けられた符号１３ａ〜１３ｅは、
これら５つの層の位置合わせをするためのビアである。
このビアは、分波器としてのパターンとは接続されてい
ない独立したパターンである。位置合わせが正常であれ
ば、レイヤ１の符号１３ａとレイヤ５の符号１３ｅまで
が電気的に導通する。

【００６６】レイヤ１（Ｌ１）からレイヤ５（Ｌ５）ま
での５つの層を所定の位置に重ね合わせる積層工程にお
いて、パッケージの焼成前に、このビアを形成し、検査
ツールを用いてこのビアの導通を確認する。もしレイヤ
１からレイヤ５までの導通がなければ、位置がずれてい
ることになるので、焼成前にずれの修正が可能である。

【００６７】各層の位置の修正は、たとえば、このビア
内に、微小なピンを挿入することにより可能である。こ
のように焼成前の積層工程の段階で位置ずれを修正する
ことができるので、分波器パッケージの歩留りを向上さ
せることができる。以上の実施例では、整合回路が２層
にわたって形成される場合を示したが、３層以上にわた
って形成されるようにしてもよい。

【００６８】次に、この分波器パッケージを用いて、実
際に分波器を構成した場合のフィルタ特性等について説
明する。ここでは中央部にフィルタチップを搭載したア
ンテナ分波器の特性を考える。搭載するフィルタチップ
は、１ポート弾性表面波共振等を梯子型に接続したいわ
ゆるラダー型ＳＡＷフィルタを用いる。図１０に、ラダ
ー型ＳＡＷフィルタ（Ｆ１，Ｆ２）を用いた場合の分波
器の概略回路図を示す。

【００６９】このＳＡＷフィルタは、基板材料としてＬ
ｉＴａＯ₃（たとえば方位：４２Ｙｒｏｔ−Ｘ伝播）を
用い、電極材料としてアルミニウムを主成分とする合金
（Ａｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｍｇ）及びその多層膜（Ａｌ−Ｃ
ｕ／Ｃｕ／Ａｌ−Ｃｕ，Ａｌ／Ｃｕ／Ａｌ，Ａｌ／Ｍｇ
／Ａｌ、Ａｌ−Ｍｇ／Ｍｇ／Ａｌ−Ｍｇのうちいずれ
か）を用いる。このフィルタチップを図８(d)のパッケ
ージのレイヤ４（Ｌ４）上に搭載し、パッケージのレイ
ヤ２（Ｌ２）の端子とフィルタチップ上の所定の端子と
をＡｌ−Ｓｉワイヤによって接続する。

【００７０】１．９ＧＨｚ帯の分波器を形成する場合に
は、ＳＡＷ共振器の電極周期は約１．９５〜２．１８μ
ｍとし、規格化膜厚は約９％とする。また、位相整合回
路１２の線路長は、約１０mmとし、図８(c)と(d)に示す
ように直線状パターンとスネーク状パターンとする。こ
のとき、ＰＣＳシステム用のＳＡＷフィルタでは、送受
信フィルタの帯域幅は６０ＭＨｚであり、損失は送信フ
ィルタで約２．０ｄＢ，受信フィルタで約４．０ｄＢ，
阻止域減衰量は送信フィルタで約３０ｄＢ，受信フィル
タで約４０ｄＢとなる。

【００７１】８８０ＭＨｚ帯の分波器を形成する場合
は、ＳＡＷ共振器の電極周期は約４．３〜４．８μｍと
し、規格化膜厚は約９％とする。また、位相整合回路１
２の線路長は約２４mmとし、図８(c)と(d)に示すように
直線状パターンとスネーク状パターンとする。このと
き、ＡＭＰＳシステム用のＳＡＷフィルタでは、送受信
フィルタの帯域幅は２５ＭＨｚであり、損失は送信フィ
ルタで約１．２ｄＢ，受信フィルタで約３．０ｄＢ，阻
止域減衰量は送信フィルタで約４０ｄＢ，受信フィルタ
で約５０ｄＢとなる。

【００７２】図９に、この発明の位相整合回路の線路パ
ターンのずれについての説明図を示す。図９は、分波器
パッケージの一部分の断面図を示したものであり、レイ
ヤ３の表面に形成された線路パターン２１の線幅をｗ
１，レイヤ４の表面に形成された線路パターン２２の線
幅をｗ２とする。

【００７３】また、両線路パターン２１，２２の左右に
示した部分（符号２３，２４と符号２５，２６の部分）
は、パッケージの焼成後にできる線路パターンのにじみ
量を示している。さらに、ｗ０は、にじみ量（符号２
４，２５）を考慮した両パターン間の距離を示してい
る。にじみ量は、線路パターン２１について０．１ｗ
１，線路パターン２２について０．１ｗ２程度である。
ここで、実施例として、ｗ１＝ｗ２＝０．１mmとし、ｗ
０＝１．２×ｗ１＋０．１ｗ＝１．３ｗ＝０．１３mmと
したものを作成した。

【００７４】この発明の実施例では、前記した図８等に
示すように、整合回路が２層にわたって形成されるもの
を示したが、分波器のフィルタ特性を説明するために、
整合回路が１層中に形成された場合と２層又は３層にわ
たって形成された場合の特性を比較するシミュレーショ
ンを行った。

【００７５】図１５に、整合回路を形成する層の数と位
相回転量との関係を示すグラフを示す。ここで位相回転
量とは、スミスチャート上において、整合回路を挿入し
たことによる整合性の改善度を示す量であり、回転の角
度（ｄｅｇ）によって表わされる。一般に対象とするフ
ィルタの中心周波数等のパラメータによって好ましい回
転角度が異なるため、回転の角度の大小だけで、改善の
良否を議論することができないが、図１５においては、
回転量が大きいほど整合性の特性が良く、回転量が小さ
いほど整合性が悪いと言える。

【００７６】図１５において、白丸印は、整合回路が直
線状のパターンの場合の理論値であり、黒丸印は分波器
を構成したときの実測値である。また２層にわたって整
合回路を形成したときは、両パターンとも直線状であ
り、かつ幅方向の中心位置は同じとする。ここで、１層
の場合において、分波器を構成した場合の回転量は１８
０度から１３０度へと減少し、整合性はかなり悪くなる
ことがわかる。また、２層の場合は、整合性が若干悪く
なるが、３層の場合は若干改良していることがわかる。

【００７７】また、図１５の２層の場合において、三角
印は、２つの線路パターンの形状を直線状とスネーク状
とした場合の位相回転量を示しているが、両方の線路パ
ターンとも直線状の場合に比べて、回転量が１５０度程
度まで上昇するので整合性がより改善されていることが
わかる。以上の考察によれば、整合回路の線路パターン
を１層中に形成するよりも、２層にわたって形成しかつ
そのパターン形状を異ならせた方が、分波器の特性は改
善されることがわかる。

【００７８】また、図１５において、３層にわたって線
路パターンを形成した場合、三角印は３つの線路パター
ンのうち中央の線路パターンの中心位置を他の線路パタ
ーンの中心位置に対して２００μｍずらした場合を示し
ている。

【００７９】図１４に、３層にわたって線路パターンを
形成し、かつ中央の線路パターンの中心位置を異ならせ
た場合の位相回転量のシミュレーション結果の説明図を
示す。ここで図１４の符号Ｌ１０が線路パターンのずら
し量であり、Ｌ１０＝２００μｍとする。

【００８０】図１３に示したように、３つの線路パター
ンの位置をそろえた場合の位相回転量は１０５度程度で
あったのに対し、図１４に示したように、中央の線路パ
ターンをずらしたものでは、位相回転量は１２１度程度
となった。また、位置のずらし量Ｌ１０を１００μｍと
したときには、位相回転量は１１１度程度であった。こ
こで、３層の場合は、中心位置をそろえた場合に比べ
て、中心位置をずらした方が位相回転量が若干増加する
ため、整合性が改善されると言える。

【００８１】図１６及び図１７に、図７に示したこの発
明の分波器パッケージにおけるスミスチャートとデバイ
ス通過特性のグラフを示す。ここで、整合回路は２層
（レイヤ３，レイヤ４）にわたって形成され、かつ線路
パターンは一方が直線状のものであり、他方がスネーク
状のものである。

【００８２】図１６(a)において、位相回転量は約２２
０度である。また、図１６(b)は８００ＭＨｚ帯の分波
器のフィルタ特性（デバイス通過特性）であり、図１７
は１．９ＧＨｚ帯の分波器のフィルタ特性であるが、図
１６(b),図１７どちらのグラフにおいても、図１９
（ｂ）と比較して相手側フィルタの通過帯域の減衰量が
増加している点が改善されていると言える。

【００８３】図１８に、従来において整合回路を１層で
形成した場合のスミスチャートを示す。この場合の位相
回転量は約１８０度であり、図１６(a)に比べて４０度
ほど回転量が少ないため、整合性が悪いと言える。

【００８４】図１９に、整合回路を２層にわたって形成
し、２つの線路パターンを直線状パターンで、かつその
幅方向の中心位置を同一とした場合（すなわち層の重な
り方向に重なっている場合）のスミスチャートとデバイ
ス通過特性（８００ＭＨｚ帯）のグラフを示す。

【００８５】図１９(a)のスミスチャートにおいて、位
相回転量は１４０度程度であり、図１６(a)に比べて回
転量は８０度少ない。また、図１９と図１６(b)のデバ
イス通過特性を比較しても、図１６(b)の方が、相手側
フィルタの通過帯域における減衰量が改善されているこ
とがわかる。

【００８６】以上より、図１６から図１９に示した３つ
のフィルタ特性のグラフの比較によれば、整合回路を２
層にわたって形成し、かつ２つの線路パターンの位置を
図７のように異ならせた分波器パッケージの方が、１層
のもの、及び２層かつ２つの線路パターンの位置を層の
重なり方向に重ならせたものよりも、安定した特性が得
られることがわかる。

【００８７】また、８００ＭＨｚ帯の分波器において、
整合回路の線路長は約２４mm必要であるが、整合回路を
１層で形成した場合には、分波器パッケージでは約７×
５×１．３mm程度の大きさが必要であったが、図８のよ
うに整合回路を２層にわたって形成した場合には、５×
５×１．３mm程度の大きさとすることができ、分波器パ
ッケージを小型化できる。

【００８８】また、従来用いられいた分波器パッケージ
のサイドキャステレーションは、レイヤ２（Ｌ２）から
レイヤ５（Ｌ５）までの各層の周辺に形成されていた
が、図７及び図８に示すように、ワイヤボンディング層
（レイヤ２）のパターンに関係しないサイドキャステレ
ーションを、整合回路の線路パターンが形成されている
層（レイヤ３及びレイヤ４）よりも下の層であるレイヤ
５（Ｌ５）に形成している。すなわち、整合回路の線路
パターンが形成された層にサイドキャステレーションが
ないので、レイヤ３及びレイヤ４の線路パターンの形状
及び配置の余裕度をより大きくとることができ、かつ積
層時のショート不良も軽減できる。

【００８９】さらに、図８に示すような他のパターンと
は独立したパターンであるビア（１３ａ〜１３ｅ）を設
けているので、すべての層を積層した後であって焼成す
る前に、位置ずれの有無の確認が容易にでき、かつ位置
ずれが検出された際に焼成前に位置修正を行うことがで
きるので、歩留りを向上させることができる。

【００９０】

【発明の効果】この発明によれば、小型化かつ安定した
フィルタ特性を持つ分波器パッケージを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の分波器の構成の概略ブロック図であ
る。

【図２】この発明の分波器に用いられる２つのＳＡＷフ
ィルタの周波数特性のグラフである。

【図３】この発明のＳＡＷフィルタを搭載した分波器パ
ッケージの一実施例の概略断面図である。

【図４】従来における分波器パッケージの多層シートの
説明図である。

【図５】従来における分波器パッケージの細密配置の多
層シートの説明図である。

【図６】従来の分波器パッケージの断面構造の説明図で
ある。

【図７】この発明の整合回路が作成される層のパターン
の実施例の説明図である。

【図８】この発明の分波器パッケージの一実施例におけ
る各層の構成パターンの平面図である。

【図９】この発明の位相整合回路の線路パターンのずれ
の説明図である。

【図１０】この発明のラダー型ＳＡＷフィルタを用いた
場合の分波器の概略回路図である。

【図１１】従来における位相整合回路の位相回転量のシ
ミュレーション結果の説明図である。

【図１２】従来における位相整合回路の位相回転量のシ
ミュレーション結果の説明図である。

【図１３】従来における位相整合回路の位相回転量のシ
ミュレーション結果の説明図である。

【図１４】この発明の整合回路を３層にわたって形成し
た場合の、位相回転量のシミュレーション結果の説明図
である。

【図１５】整合回路を形成する層の数と、位相回転量と
の関係のグラフである。

【図１６】この発明の整合回路を２層にわたって形成し
た場合のスミスチャートとデバイス通過特性のグラフで
ある。

【図１７】この発明の整合回路を２層にわたって形成し
た場合のデバイス通過特性のグラフである。

【図１８】従来における整合回路を１層で形成した場合
のスミスチャートである。

【図１９】従来における整合回路を２層にわたって形成
し、層方向に重なるように配置した場合のスミスチャー
トとデバイス通過特性のグラフである。

【図２０】従来から用いられている携帯電話の高周波部
の構成ブロック図である。

【符号の説明】

１整合回路２ＳＡＷフィルタ３ＳＡＷフィルタ４ワイヤ５蓋６サイドキャステレーション７外部信号端子８ＧＮＤパターン９ＧＮＤパターン１１整合回路の線路パターン１２整合回路１３ａビア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤良夫神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者平沢暢朗長野県須坂市大字小山460番地富士通メディアデバイス株式会社内 (72)発明者福島英訓長野県須坂市大字小山460番地富士通メディアデバイス株式会社内Ｆターム(参考） 5J097 AA29 BB15 JJ01 KK02 KK10 LL07 5K011 BA03 DA02 EA02 JA01 KA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる帯域中心周波数を有する２つの弾
性表面波フィルタを用いた分波器デバイスにおいて、２
つの弾性表面波フィルタ同士の位相を整合させる位相整
合用回路が線路パターンで形成され、かつ少なくとも１
つの線路パターンが多層パッケージの複数の内層にわた
って分割して形成され、少なくとも隣接する層に形成さ
れた前記線路パターンの形状が異なっていることを特徴
とする分波器デバイス。
【請求項２】前記一方の内層に形成された位相整合用
回路のパターン形状が直線状パターンであって、他方の
内層に形成された位相整合用回路のパターン形状がスネ
ーク状パターンであることを特徴とする請求項１の分波
器デバイス。
【請求項３】前記スネーク状パターンの対称中心線
と、前記直線状パターンの幅方向中心線とが、層の重な
り方向において異なっていることを特徴とする請求項２
の分波器デバイス。
【請求項４】前記２つの位相整合用回路のパターン形
状がいずれも直線状パターンであり、かつ、この２つの
直線状パターンの形成位置が、層の重なり方向において
異なっていることを特徴とする請求項１の分波器デバイ
ス。
【請求項５】前記位相整合用回路のパターン形状がい
ずれもスネーク状パターンであり、かつこれらのスネー
ク状パターンの形成位置が、層の重なり方向において異
なっていることを特徴とする請求項１の分波器デバイ
ス。
【請求項６】前記最上層に形成された第１の回路パタ
ーンと最下層に形成された第２の回路パターンとが、他
のすべての回路パターンとは接続されないビアを通して
接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれか
に記載した分波器デバイス。
【請求項７】前記位相整合用回路が形成された層の上
に弾性表面波フィルタと接続するためのボンディング端
子が設けられたボンディング層を備え、最下層に外部接
続端子を有する層を備え、前記ボンディング端子と対応
する外部接続端子とが、ボンディング層と最下層との間
に位置する内層の外部側面を通して接続されることを特
徴とする請求項１から６のいずれかに記載した分波器デ
バイス。
【請求項８】最下層に外部接続端子を有する層を備
え、前記位相整合回路が形成された層よりも下の層の外
部側面に、前記外部接続端子に接続される接続ラインを
設けたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記
載した分波器デバイス。