JP2002158449A - 高周波電子回路モジュールおよびモジュール用多層基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュ
ールの小型化を可能にする。 【解決手段】 高周波電子回路モジュールは、セラミッ
ク多層基板１と、セラミック多層基板１の表面にフリッ
プチップボンディングによって搭載された２つのベアチ
ップの弾性表面波素子２０と、セラミック多層基板１の
表面に搭載された他の素子１１，１２，１３を備えてい
る。セラミック多層基板１の表面には、この表面に搭載
される各素子に接続される導体層２，２Ｇが形成されて
いる。導体層２Ｇは、弾性表面波素子２０の接地用端子
に接続される接地導体層であり、導体層２はその他の導
体層である。接地導体層２Ｇは、弾性表面波素子２０に
対向する領域を含む範囲に配置されている。セラミック
多層基板１の内部において、弾性表面波素子２０に対向
する領域には他の素子が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層基板とこの多
層基板に搭載された弾性表面波素子とを備えた高周波電
子回路モジュール、および弾性表面波素子が搭載されて
高周波電子回路モジュールを構成するモジュール用多層
基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器においては、市場の要求の一つ
として、常に、小型化、軽量化が要求される。そのた
め、電子機器に使用される部品についても小型化、軽量
化が要求される。携帯電話に代表される高周波機器にお
いてはこの傾向が著しく、それに使用される部品におい
ても、特にこの傾向が顕著に見られる。高周波機器にお
いては、部品の小型化のみならず、部品の搭載方法に関
しても高密度化が進み、これらにより、機器の小型化、
軽量化の要求に対応してきている。高周波機器において
は、このような小型化、軽量化の要求に対応するため
に、部品を搭載する基板として、導体層が単層の基板に
代わって、多層基板が主に用いられている。

【０００３】多層基板としては、例えばセラミック多層
基板が用いられる。セラミック多層基板は、複数の絶縁
層を電気的に絶縁体となるセラミックで形成し、導体層
を銀等で形成したものである。このセラミック多層基板
は、一般的な樹脂多層基板に比べて、高周波での損失が
少なく、熱伝導がよく、寸法精度がよく、信頼性に優れ
る等の特徴を併せ持つ。

【０００４】また、セラミック多層基板においては、内
導体をコイル形状にすることによって内部にインダクタ
を形成したり、２つの内導体を平行に対向させることに
よって内部にキャパシタを形成することが可能である。
更に、セラミック多層基板においては、低損失の素子を
寸法精度よく形成することができる。従って、セラミッ
ク多層基板を用いることにより、Ｑが大きく、公差の小
さい素子を内部に形成することが可能になる。

【０００５】こうしたセラミック多層基板の特徴は、特
に携帯電話等の高周波機器において、一定の機能を有す
るように複数の素子や部品を組み合わせて構成されたモ
ジュールに活かされている。すなわち、セラミック多層
基板の表面に様々な部品を搭載することによって、上記
高周波機器に適した、高特性且つ小型のモジュールを実
現することができる。

【０００６】高周波機器においては、機能毎に回路の一
部がまとめられたモジュールを組み合わせて機器の回路
を構成することにより、従来のディスクリート部品を一
つ一つ基板に搭載して回路を構成していく場合に比べ
て、機器の構造が簡単になり、且つ信頼性および特性に
優れた機器を提供できるようになる。

【０００７】また、従来のディスクリート部品を用いて
機器の回路を構成する場合には、各部品毎の特性を組み
合わせて所定の機能を果たすように回路を構成していく
ため、回路の設計が複雑になる。これに対し、モジュー
ルを組み合わせて機器の回路を構成する場合には、モジ
ュール毎に特性の仕様が決まっているため、モジュール
単位での特性を組み合わせて回路を構築することが可能
になり、回路設計の短期間化および省力化が可能にな
る。

【０００８】携帯電話の高周波回路では、いくつかの機
能について回路のモジュール化が行われている。ここ
で、全世界で最も端末数の多いＧＳＭ（Global System
for Mobile Communications）方式のデュアルバンド型
携帯電話におけるアンテナスイッチ部のモジュールの一
例を図１０に示す。

【０００９】図１０に示したモジュールは、セラミック
多層基板１０１と、このセラミック多層基板１０１の表
面に搭載された複数のチップ１０２と、これらのチップ
１０２を覆うシールドケース１０３とを備えている。チ
ップ１０２はダイオードや抵抗等である。セラミック多
層基板１０１は、セラミックで形成された複数の絶縁層
１１１と、隣接する絶縁層１１１の間および表層の絶縁
層１１１の表面に形成された導体層１１２と、複数の絶
縁層を貫通して、複数の導体層１１２間を接続するビア
ホール１１３と、側面に形成された端子電極１１４とを
含んでいる。また、セラミック多層基板１０１内には、
導体層１１２によってインダクタ１１５やキャパシタ１
１６が形成されている。

【００１０】現在、携帯電話の高周波回路では、パワー
アンプ、アンテナスイッチ部等の単機能でモジュール化
が実現されているが、より広範の機能がモジュール化さ
れれば、更にモジュール化の利点が引き出されることに
なる。

【００１１】ところで、携帯電話の高周波回路にはバン
ドパスフィルタが含まれている。このバンドパスフィル
タとしては弾性表面波素子がよく用いられている。その
ため、弾性表面波素子を含むモジュール化も重要とな
る。

【００１２】従来、弾性表面波素子としては、いわゆる
パッケージ品が用いられていた。ここで、図１１を参照
して、弾性表面波素子のパッケージ品の構造の一例につ
いて説明する。図１１に示したパッケージ品では、基台
１２１に対して弾性表面波素子のチップ１２２がフリッ
プチップボンディングによって搭載されている。この例
では、チップ１２２に設けられた金等からなる接続電極
（バンプ）１２３が、基台１２１に形成された金等から
なる導体パターン１２４に対して溶着されている。図示
しないが、チップ１２２は樹脂等によって封止されて、
パッケージが形成される。なお、基台に対して弾性表面
波素子のチップをフリップチップボンディングによって
搭載する技術は、例えば特開平１０−７９６３８号公報
に示されている。

【００１３】もちろん、多層基板上に弾性表面波素子の
パッケージ品を搭載してモジュール化を行うことも可能
であるが、弾性表面波素子のチップを多層基板に直接搭
載すれば、より小型化、低背化、低コスト化が可能とな
る。

【００１４】セラミック多層基板は、インダクタやキャ
パシタを内蔵できるため、モジュールの小型化ができる
ことが特徴になるが、反面、多層基板ゆえに低背化が困
難になるという不具合がある。そのため、多層基板に更
にパッケージ品を搭載する一般的なモジュールでは、今
後更に進む低背化の要求に十分に応えることができな
い。

【００１５】また、パッケージ品は、元々のチップに比
べて大きな占有面積を必要とする。携帯電話に使用され
る部品の中で、弾性表面波素子は最も高背のものの一つ
で、また、占有面積も大きい。こうした状況では、弾性
表面波素子のチップを、パッケージを用いずに、何らか
の形で直接、セラミック多層基板に搭載することが望ま
れている。

【００１６】一方、弾性表面波素子のパッケージ品の製
造においては、チップを作成する工程と、チップをパッ
ケージに搭載し、密閉する工程とがあり、各々のコスト
が同程度かかっている。仮に、弾性表面波素子のチップ
をセラミック多層基板に直接搭載することが可能なら
ば、チップをパッケージに搭載し、密閉する工程が不要
になるため、安価なモジュールを作成することもでき
る。

【００１７】以上説明したように、弾性表面波素子を含
む高周波電子回路モジュールにおいては、他の部品をは
んだ付け等で搭載するセラミック多層基板に対して、弾
性表面波素子をチップのまま直接搭載することが望まし
い。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弾性表
面波素子のチップを、セラミック多層基板等の多層基板
に搭載する場合には、パッケージ品を多層基板に搭載す
る場合とは異なり、次のような２つの問題点がある。

【００１９】第１の問題点は、弾性表面波素子と、多層
基板に内蔵された素子との間で相互干渉が起こることで
ある。第２の問題点は、弾性表面波素子において、所望
の帯域外での減衰が十分に取れなくなることである。

【００２０】ここで、第１の問題点の原因について説明
する。弾性表面波素子のチップを、例えばフリップチッ
プボンディングによって多層基板に搭載する場合を考え
ると、フリップチップボンディング用のチップの構造か
ら必然的に、チップと多層基板の表面との間の距離は約
１０〜５０μｍになる。弾性表面波素子のチップの場合
には、チップの表面に形成された櫛形電極が、多層基板
の表面に対向するように配置されることになる。そのた
め、チップと多層基板の表面との間の距離が上述のよう
に短いと、多層基板の表面に信号線がある場合には弾性
表面波素子と信号線との間で容易に相互干渉が生じ、ま
た、多層基板内部において弾性表面波素子の直下に他の
素子が存在する場合には弾性表面波素子と他の素子との
間で容易に相互干渉が生じる。そのため、従来は、弾性
表面波素子のチップを、例えばフリップチップボンディ
ングによって多層基板に搭載する場合には、多層基板内
部において弾性表面波素子の直下に他の素子を配置する
ことができず、結局、モジュールの小型化が困難になっ
ていた。

【００２１】なお、図１１に示したような弾性表面波素
子のパッケージ品を多層基板に搭載する場合には、パッ
ケージ品の基台１２１が０．３ｍｍ程度の厚みを有する
ため、弾性表面波素子と多層基板に内蔵された素子との
間で干渉は生じない。

【００２２】次に、第２の問題点の原因について説明す
る。弾性表面波素子には、複数の接地用端子があり、全
ての接地用端子を確実に接地する必要がある。しかしな
がら、多層基板では、小型化を追及する観点から、十分
に均一で安定な接地導体層を任意の場所に設けることが
難しい。そのため、各接地用端子と接地導体層との接続
関係が均一ではなくなり、回路図上では接地されている
複数の部分が、実際には等電位とは言い難い場合もよく
ある。このように、弾性表面波素子のチップを多層基板
に搭載する場合には、全ての接地端子を等電位に保つこ
とができず、その結果、所望の帯域外での減衰が十分に
取れなくなる場合がある。

【００２３】なお、パッケージ品においては、パッケー
ジ内部でチップの全ての接地用端子をとりまとめて一つ
の端子に接続し、この端子をマザーボード上の安定した
接地導体層につなぐことは比較的容易に行うことができ
る。

【００２４】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その第１の目的は、多層基板とこの多層基板に搭
載された弾性表面波素子とを備えた高周波電子回路モジ
ュールであって、特性の劣化を防ぎながら小型化を可能
にした高周波電子回路モジュールを提供することにあ
る。

【００２５】本発明の第２の目的は、弾性表面波素子が
搭載されて高周波電子回路モジュールを構成するモジュ
ール用多層基板であって、モジュールの特性の劣化を防
ぎながらモジュールの小型化を可能にするモジュール用
多層基板を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波電子回路
モジュールは、多層基板と、この多層基板の表面にフリ
ップチップボンディングによって搭載された弾性表面波
素子とを備え、弾性表面波素子は、多層基板の表面に対
向する面に形成された接地用端子を有し、多層基板は、
その表面において弾性表面波素子に対向する領域に配置
され、弾性表面波素子の接地用端子に接続された接地導
体層を有し、多層基板は、更に、その内部において弾性
表面波素子に対向する領域に配置された他の素子を有す
るものである。

【００２７】本発明の高周波電子回路モジュールでは、
弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された
接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素
子とが電磁気的に分離される。また、弾性表面波素子の
接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子
に対向する領域に配置された接地導体層に対してほぼ最
短の距離で接続され、接地用端子と接地導体層との接続
関係が均一化される。

【００２８】本発明の高周波電子回路モジュールにおい
て、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する領域に
おける接地導体層の占有率は、５０％以上８０％以下で
あってもよい。

【００２９】また、本発明の高周波電子回路モジュール
において、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向する
領域における接地導体層の占有率は、７０％以上８０％
以下であってもよい。

【００３０】また、本発明の高周波電子回路モジュール
において、多層基板は、セラミックで形成された複数の
絶縁層を有するセラミック多層基板であってもよい。

【００３１】本発明のモジュール用多層基板は、弾性表
面波素子が搭載されて高周波電子回路モジュールを構成
するものであって、弾性表面波素子がフリップチップボ
ンディングによって搭載される表面において弾性表面波
素子に対向する領域に配置され、弾性表面波素子の接地
用端子に接続される接地導体層と、内部において弾性表
面波素子に対向する領域に配置された他の素子とを有す
るものである。

【００３２】本発明のモジュール用多層基板では、弾性
表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された接地
導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素子と
が電磁気的に分離される。また、弾性表面波素子の接地
用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素子に対
向する領域に配置された接地導体層に対してほぼ最短の
距離で接続され、接地用端子と接地導体層との接続関係
が均一化される。

【００３３】本発明のモジュール用多層基板において、
表面の弾性表面波素子に対向する領域における接地導体
層の占有率は、５０％以上８０％以下であってもよい。

【００３４】また、本発明のモジュール用多層基板にお
いて、表面の弾性表面波素子に対向する領域における接
地導体層の占有率は、７０％以上８０％以下であっても
よい。

【００３５】また、本発明のモジュール用多層基板は、
セラミックで形成された複数の絶縁層を有していてもよ
い。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。始めに、図３を参
照して、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュール
およびモジュール用多層基板が適用される高周波電子回
路の一例として、デュアルバンド型携帯電話における高
周波回路の構成の一例について説明する。図３に示した
高周波回路は、第１ないし第３のポートを有し、第１の
ポートがアンテナ３０に接続されたダイプレクサ３１を
備えている。このダイプレクサ３１は、第２のポートと
第３のポートに入力される送信信号を第１のポートより
出力すると共に、第１のポートに入力される受信信号を
その周波数に応じて第２のポートまたは第３のポートよ
り出力するようになっている。第２のポートは欧州にお
ける携帯電話方式であるＧＳＭ方式の信号を入出力する
ようになっている。第３のポートは欧州における携帯電
話方式であるＤＣＳ（Digital Cellular System）方式
の信号を入出力するようになっている。

【００３７】図３に示した高周波回路は、更に、ＧＳＭ
方式の送信と受信を切り換えるためのアンテナスイッチ
３２と、ＤＣＳ方式の送信と受信を切り換えるためのア
ンテナスイッチ３３とを備えている。アンテナスイッチ
３２の可動接点はダイプレクサ３１の第２のポートに接
続され、一方の固定接点はローパスフィルタ（図ではＬ
ＰＦと記す。）３４の出力端に接続され、他方の固定接
点はバンドパスフィルタ（図ではＢＰＦと記す。）３５
の入力端に接続されている。アンテナスイッチ３３の可
動接点はダイプレクサ３１の第３のポートに接続され、
一方の固定接点はローパスフィルタ３６の出力端に接続
され、他方の固定接点はバンドパスフィルタ３７の入力
端に接続されている。

【００３８】図３に示した高周波回路は、更に、同相成
分信号（以下、Ｉ信号と記す。）と直交成分信号（以
下、Ｑ信号と記す。）からなる入力信号の入力端より順
に設けられた直交変調器４１、位相検出器４２、ミキサ
４３およびバラン４４を備えている。バラン４４の出力
端には、ＧＳＭ方式の送信信号用のパワーアンプ（図で
はＰＡと記す。）４５の入力端と、ＤＣＳ方式用の送信
信号用のパワーアンプ４８の入力端とが接続されてい
る。パワーアンプ４５の出力端はカプラ４６を介してロ
ーパスフィルタ３４の入力端に接続されている。カプラ
４６は出力の一部を抽出して自動出力制御回路（図では
ＡＰＣと記す。）４７に送るようになっている。パワー
アンプ４５は、自動出力制御回路４７の出力に基づい
て、出力利得が一定になるように制御されるようになっ
ている。同様に、パワーアンプ４８の出力端はカプラ４
９を介してローパスフィルタ３６の入力端に接続されて
いる。カプラ４９は出力の一部を抽出して自動出力制御
回路５０に送るようになっている。パワーアンプ４８
は、自動出力制御回路５０の出力に基づいて、出力利得
が一定になるように制御されるようになっている。

【００３９】図３に示した高周波回路は、更に、バンド
パスフィルタ３５の後段に順に設けられたローノイズア
ンプ（図ではＬＮＡと記す。）５１およびバラン５２
と、バンドパスフィルタ３７の後段に順に設けられたロ
ーノイズアンプ５３およびバラン５４を備えている。バ
ラン５２，５４の出力端はミキサ５５の入力端に接続さ
れている。高周波回路は、更に、ミキサ５５の後段に順
に設けられた中間周波バンドパスフィルタ（図ではＩＦ
ＢＰＦと記す。）５６、アンプ５７、ミキサ５８、自動
利得制御アンプ５９および直交復調器６０を備えてい
る。直交復調器６０は、復調されたＩ信号とＱ信号を出
力するようになっている。

【００４０】図３に示した高周波回路は、更に、以下の
ようなシンセサイザ構成の高周波発振器を備えている。
すなわち、この発振器は、ＧＳＭ方式用の電圧制御発振
器（図ではＧＳＭＶＣＯと記す。）６１と、ＤＣＳ方式
用の電圧制御発振器（図ではＤＣＳＶＣＯと記す。）６
２と、これらの電圧制御発振器６１，６２に接続された
位相同期化ループ回路（図ではＲＦＰＬＬと記す。）６
３とを有している。なお、位相検出器４２によって得ら
れる位相検出信号は、ローパスフィルタ６４を介して電
圧制御発振器６１に与えられると共に、ローパスフィル
タ６５を介して電圧制御発振器６２に与えられるように
なっている。電圧制御発振器６１，６２の出力は、ミキ
サ４３とミキサ５５に与えられるようになっている。

【００４１】図３に示した高周波回路は、更に、以下の
ようなシンセサイザ構成の中間周波発振器を備えてい
る。すなわち、この発振器は、電圧制御発振器（図では
ＩＦＶＣＯと記す。）７１と、この電圧制御発振器７１
に接続された位相同期化ループ回路（図ではＩＦＰＬＬ
と記す。）７２とを有している。電圧制御発振器７１の
出力はミキサ５８に与えられるようになっている。

【００４２】図３に示した高周波回路は、更に、電圧制
御発振器７１の出力を分周する分周器７３，７５と、分
周器７３の出力を９０°移相して、位相が９０°異なる
２つの信号を生成し、直交変調器４１に与える９０°移
相器７４と、分周器７５の出力を９０°移相して、位相
が９０°異なる２つの信号を生成し、直交復調器６０に
与える９０°移相器７６とを備えている。

【００４３】本実施の形態では、図３に示した高周波回
路において、ダイプレクサ３１、アンテナスイッチ３
２，３３、ローパスフィルタ３４，３６およびバンドパ
スフィルタ３５，３７からなるアンテナスイッチモジュ
ール４０を構成する。

【００４４】本実施の形態に係る高周波電子回路モジュ
ールは、例えば、図３におけるアンテナスイッチモジュ
ール４０に適用される。

【００４５】図４は、図３におけるアンテナスイッチモ
ジュール４０の回路構成の一例を示す回路図である。図
４に示したアンテナスイッチモジュール４０では、ダイ
プレクサ３１は次のように構成されている。すなわち、
ダイプレクサ３１は、各一端がアンテナ３０に接続され
たヘリカルインダクタ１３１、キャパシタ１３２および
キャパシタ１３３と、各一端がキャパシタ１３３の他端
に接続されたキャパシタ１３４およびヘリカルインダク
タ１３５と、一端がヘリカルインダクタ１３５の他端に
接続され、他端が接地されたキャパシタ１３６とを有し
ている。ヘリカルインダクタ１３１とキャパシタ１３２
の各他端は、互いに接続されアンテナスイッチ３２に接
続されている。キャパシタ１３４の他端はアンテナスイ
ッチ３３に接続されている。

【００４６】図４に示したアンテナスイッチモジュール
４０では、アンテナスイッチ３２は次のように構成され
ている。すなわち、アンテナスイッチ３２は、カソード
がヘリカルインダクタ１３１とキャパシタ１３２の接続
点に接続されたＰＩＮダイオード１４１と、一端がダイ
オード１４１のアノードに接続されたヘリカルインダク
タ１４２と、一端がヘリカルインダクタ１４２の他端に
接続され、他端が接地されたキャパシタ１４３と、ヘリ
カルインダクタ１４２とキャパシタ１４３の接続点に設
けられ、送信と受信とを切り換える制御信号が印加され
る制御端１４４と、一端がダイオード１４１のカソード
に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４５とを有
している。

【００４７】アンテナスイッチ３２は、更に、一端がダ
イオード１４１のカソードに接続されたヘリカルインダ
クタ１４６と、一端がヘリカルインダクタ１４６の他端
に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４７と、ア
ノードがヘリカルインダクタ１４６の他端に接続された
ＰＩＮダイオード１４８と、一端がダイオード１４８の
カソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１４
９と、一端がダイオード１４８のカソードに接続され、
他端が接地された抵抗１５０と、一端がヘリカルインダ
クタ１４６の他端に接続され、他端がバンドパスフィル
タ３５の入力端に接続されたキャパシタ１５１とを有し
ている。

【００４８】図４に示したアンテナスイッチモジュール
４０では、ローパスフィルタ３４は次のように構成され
ている。すなわち、ローパスフィルタ３４は、一端がダ
イオード１４１のアノードに接続され、他端がＧＳＭ方
式の送信信号の入力端１５８に接続されたヘリカルイン
ダクタ１５４と、一端がダイオード１４１のアノードに
接続され、他端が入力端１５８に接続されたキャパシタ
１５５と、一端がキャパシタ１５５の一端に接続され、
他端が接地されたキャパシタ１５６と、一端がキャパシ
タ１５５の他端に接続され、他端が接地されたキャパシ
タ１５７とを有している。

【００４９】図４に示したアンテナスイッチモジュール
４０では、アンテナスイッチ３３は次のように構成され
ている。すなわち、アンテナスイッチ３３は、カソード
がキャパシタ１３４の他端に接続されたＰＩＮダイオー
ド１６１と、一端がダイオード１６１のアノードに接続
されたヘリカルインダクタ１６２と、一端がヘリカルイ
ンダクタ１６２の他端に接続され、他端が接地されたキ
ャパシタ１６３と、ヘリカルインダクタ１６２とキャパ
シタ１６３の接続点に設けられ、送信と受信とを切り換
える制御信号が印加される制御端１６４と、一端がダイ
オード１６１のカソードに接続され、他端が接地された
キャパシタ１６５とを有している。

【００５０】アンテナスイッチ３３は、更に、一端がダ
イオード１６１のカソードに接続されたヘリカルインダ
クタ１６６と、一端がヘリカルインダクタ１６６の他端
に接続され、他端が接地されたキャパシタ１６７と、ア
ノードがヘリカルインダクタ１６６の他端に接続された
ＰＩＮダイオード１６８と、一端がダイオード１６８の
カソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１６
９と、一端がダイオード１６８のカソードに接続され、
他端が接地された抵抗１７０と、一端がヘリカルインダ
クタ１６６の他端に接続され、他端がバンドパスフィル
タ３７の入力端に接続されたキャパシタ１７１とを有し
ている。アンテナスイッチ３３は、更に、一端がダイオ
ード１６１のカソードに接続されたヘリカルインダクタ
１７２と、一端がヘリカルインダクタ１７２の他端に接
続され、他端がダイオード１６１のアノードに接続され
たキャパシタ１７３とを有している。

【００５１】図４に示したアンテナスイッチモジュール
４０では、ローパスフィルタ３６は次のように構成され
ている。すなわち、ローパスフィルタ３６は、一端がダ
イオード１６１のアノードに接続され、他端がＤＣＳＭ
方式の送信信号の入力端１７８に接続されたヘリカルイ
ンダクタ１７４と、一端がダイオード１６１のアノード
に接続され、他端が入力端１７８に接続されたキャパシ
タ１７５と、一端がキャパシタ１７５の一端に接続さ
れ、他端が接地されたキャパシタ１７６と、一端がキャ
パシタ１７５の他端に接続され、他端が接地されたキャ
パシタ１７７とを有している。

【００５２】図４におけるアンテナスイッチ３２では、
制御端１４４に印加される制御信号がハイレベルのとき
には、２つのＰＩＮダイオード１４１，１４８が共にオ
ン状態となり、ダイプレクサ３１に送信側のローパスフ
ィルタ３４が接続される。一方、制御端１４４に印加さ
れる制御信号がローレベルのときには、２つのＰＩＮダ
イオード１４１，１４８が共にオフ状態となり、ダイプ
レクサ３１に受信側のバンドパスフィルタ３５が接続さ
れる。アンテナスイッチ３３の動作も、アンテナスイッ
チ３２と同様である。

【００５３】図４に示したアンテナスイッチモジュール
４０において、バンドパスフィルタ３５，３７は、弾性
表面波素子によって構成されている。

【００５４】次に、図１を参照して、本実施の形態に係
る高周波電子回路モジュールについて説明する。図１
は、本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールのセ
ラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこ
の表面に搭載される素子の配置とを示している。図１に
おいて、ハッチングを施した部分が導体層を表してい
る。本実施の形態に係る高周波電子回路モジュールは、
図１に示したように、本実施の形態に係るモジュール用
多層基板としてのセラミック多層基板１と、このセラミ
ック多層基板１の表面にフリップチップボンディングに
よって搭載された２つのベアチップの弾性表面波素子２
０とを備えている。２つの弾性表面波素子２０は、図３
および図４におけるバンドパスフィルタ３５，３７を構
成する。セラミック多層基板１の表面には、更に、４つ
のダイオード１１と、２つの抵抗１２と、１つのインダ
クタ１３が搭載されている。

【００５５】セラミック多層基板１の構成は、図１０に
示したセラミック多層基板１０１と同様である。すなわ
ち、セラミック多層基板１は、セラミックで形成された
複数の絶縁層１１１と、隣接する絶縁層１１１の間およ
び表層の絶縁層１１１の表面に形成された導体層１１２
と、複数の絶縁層を貫通して、複数の導体層１１２間を
接続するビアホール１１３と、側面に形成された端子電
極１１４とを含んでいる。また、セラミック多層基板１
０１内には、導体層１１２によってインダクタ１１５や
キャパシタ１１６が形成されている。

【００５６】図２は、セラミック多層基板１の表面に対
向する弾性表面波素子２０の面の構造の一例を示してい
る。図２に示したように、弾性表面波素子２０は、圧電
基板２１と、この圧電基板２１の一方の面に形成された
櫛形電極２２および導体パターン２３と、導体パターン
２３の端部に形成された端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇと
を有している。端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇは、金等よ
りなる突起状の接続電極（バンプ）で構成されている。
端子２４Ａは入力端子であり、端子２４Ｂは出力端子で
あり、４つの端子２４Ｇは接地用端子である。導体パタ
ーン２３は櫛形電極２２に接続されている。弾性表面波
素子２０は、櫛形電極２２によって発生される弾性表面
波を基本動作に使用する素子であり、本実施の形態では
バンドパスフィルタとしての機能を有する。

【００５７】図１に示したように、セラミック多層基板
１の表面には、この表面に搭載される各素子に接続され
る導体層２，２Ｇが形成されている。導体層２Ｇは、弾
性表面波素子２０の接地用端子２４Ｇに接続される接地
導体層であり、導体層２はその他の導体層である。接地
導体層２Ｇは、セラミック多層基板１のビアホール１１
３あるいは側面の端子電極１１４を経由して、マーザー
ボード上の接地導体層に接続されるようになっている。

【００５８】本実施の形態では、接地導体層２Ｇは、弾
性表面波素子２０の直下の領域すなわち弾性表面波素子
２０に対向する領域を含む範囲に配置されている。１つ
の接地導体層２Ｇは、１つの弾性表面波素子２０におけ
る４つの接地用端子２４Ｇに接続されている。また、セ
ラミック多層基板１の内部において、弾性表面波素子２
０の直下の領域すなわち弾性表面波素子２０に対向する
領域には、インダクタ１１５やキャパシタ１１６等の他
の素子が設けられている。

【００５９】セラミック多層基板１の表面の弾性表面波
素子２０に対向する領域における接地導体層２Ｇの占有
率は、５０％以上８０％以下であることが好ましく、７
０％以上８０％以下であることが更に好ましい。その理
由については、後で詳しく説明する。図１には、上記占
有率を８０％とした例を示している。

【００６０】次に、本実施の形態に係る高周波電子回路
モジュールおよびモジュール用多層基板の作用および効
果について説明する。

【００６１】始めに、２つの比較例の高周波電子回路モ
ジュールを作製してその特性を測定した実験結果につい
て説明する。第１の比較例のモジュールは、セラミック
多層基板の表面に弾性表面波素子のパッケージ品を搭載
したものである。第２の比較例のモジュールは、セラミ
ック多層基板の表面に、フリップチップボンディングに
よってベアチップの弾性表面波素子を搭載したものであ
る。いずれの比較例のモジュールとも、回路構成は本実
施の形態に係るモジュールと同様である。

【００６２】図５は、第１の比較例の高周波電子回路モ
ジュールのセラミック多層基板の表面における導体層の
パターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示して
いる。図５において、ハッチングを施した部分が導体層
を表している。第１の比較例の高周波電子回路モジュー
ルは、セラミック多層基板２０１と、このセラミック多
層基板２０１の表面に搭載された２つの弾性表面波素子
のパッケージ品２２０とを備えている。セラミック多層
基板２０１の表面には、この表面に搭載される各素子に
接続される導体層２０２，２０２Ｇが形成されている。
導体層２０２Ｇは、パッケージ品２２０の接地用端子に
接続される接地導体層であり、導体層２０２はその他の
導体層である。導体層２０２Ｇは、パッケージ品２２０
の接地用端子毎に設けられている。図５に示したモジュ
ールのその他の構成は、図１に示したモジュールと同様
である。

【００６３】図６は、第２の比較例の高周波電子回路モ
ジュールのセラミック多層基板の表面における導体層の
パターンとこの表面に搭載される素子の配置とを示して
いる。図６において、ハッチングを施した部分が導体層
を表している。第２の比較例の高周波電子回路モジュー
ルは、セラミック多層基板３０１と、このセラミック多
層基板３０１の表面に搭載された２つのベアチップの弾
性表面波素子２０とを備えている。セラミック多層基板
３０１の表面には、この表面に搭載される各素子に接続
される導体層３０２，３０２Ｇが形成されている。導体
層３０２Ｇは、弾性表面波素子２０の接地用端子に接続
される接地導体層であり、導体層３０２はその他の導体
層である。導体層３０２Ｇは、弾性表面波素子２０の接
地用端子毎に設けられている。また、導体層３０２Ｇ
は、弾性表面波素子２０に対向する領域内では、弾性表
面波素子２０の接地用端子に接続するための最低限の部
分にのみ配置され、大部分は弾性表面波素子２０に対向
する領域外に配置されている。図６に示したモジュール
のその他の構成は、図１に示したモジュールと同様であ
る。

【００６４】各比較例において、セラミック多層基板２
０１，３０１には、アルミナガラス複合セラミックを絶
縁層とし、内導体層を１５層有するものを用いた。ま
た、セラミック多層基板２０１，３０１の外形は、図５
および図６における左右方向の長さが約８ｍｍ、図５お
よび図６における上下方向の長さが約５ｍｍ、厚みが
０．８ｍｍである。パッケージ品２２０の外形は、図５
における左右方向の長さが２．５ｍｍ、図５における上
下方向の長さが２．０ｍｍ、厚みが１ｍｍである。ベア
チップの弾性表面波素子２０の外形は、図６における左
右方向の長さが１．３ｍｍ、図６における上下方向の長
さが０．８ｍｍ、厚みが０．３５ｍｍである。また、セ
ラミック多層基板２０１の内部には、各パッケージ品２
２０に対向する領域に、それぞれインダクタとキャパシ
タを配置した。同様に、セラミック多層基板３０１の内
部には、各弾性表面波素子２０に対向する領域に、それ
ぞれインダクタとキャパシタを配置した。第１の比較例
と第２の比較例とでは、弾性表面波素子の形態と、セラ
ミック多層基板２０１，３０１の表面における導体層の
パターンが異なる他は、極力同じになるようにした。

【００６５】セラミック多層基板２０１，３０１の表面
における導体層は、以下のようにして形成した。すなわ
ち、絶縁層上に銀をスクリーン印刷し、その表面をプレ
スして平坦化した後、焼結処理して、銀の焼結導体より
なる最下層を形成した。次に、この最下層の上に、ニッ
ケルめっきと、金めっきを順に施して、３層構造の導体
層を形成した。

【００６６】セラミック多層基板２０１，３０１の表面
における導体層と、ベアチップの弾性表面波素子２０以
外の素子との接合は、以下のようにして行った。すなわ
ち、導体層における素子との接合部に、はんだペースト
を塗布し、その上に各素子を搭載した。次に、素子が搭
載されたセラミック多層基板２０１，３０１をリフロー
炉に通して、はんだの固着を行った。次に、セラミック
多層基板２０１，３０１および素子に対してプラズマ洗
浄を行った。

【００６７】一方、セラミック多層基板３０１の表面に
おける導体層とベアチップの弾性表面波素子２０との接
合は、以下のようにして行った。すなわち、弾性表面波
素子２０には、予め、図２に示したように、金スタッド
バンプによって端子２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｇを形成し
た。この弾性表面波素子２０を、端子２４Ａ，２４Ｂ，
２４Ｇが導体層における接合部に接触するように、基板
３０１の表面上に配置し、弾性表面波素子２０側から適
当な荷重を掛けながら超音波を印加して、弾性表面波素
子２０の金バンプと基板３０１の導体層の表面の金との
接合を行った。

【００６８】次に、図７を参照して、第１の比較例と第
２の比較例について、弾性表面波素子を用いたバンドパ
スフィルタの通過帯域特性を測定した結果について説明
する。図７には、最も相互干渉の影響の出やすいＤＣＳ
方式の信号受信側のバンドパスフィルタ３７の周波数と
挿入損失との関係を示している。図７において、点線は
弾性表面波素子のパッケージ品２２０を用いた第１の比
較例の場合の特性を示し、実線はベアチップの弾性表面
波素子２０を用いた第２の比較例の場合の特性を示して
いる。図７から分かるように、第２の比較例の場合には
通過帯域付近にスプリアスが認められる。このスプリア
スは、パッケージ品２２０を用いた場合や、弾性表面波
素子の直下に素子を内蔵しない場合には認められない。
従って、このスプリアスは、ベアチップの弾性表面波素
子２０とその直下に内蔵された素子との間で、相互干渉
が生じた結果現れたものと考えられる。

【００６９】また、図７から、第２の比較例の場合に
は、帯域外における減衰が小さいことが分かる。これ
は、多層基板３０１の内部で電位が複雑に分布して、弾
性表面波素子２０の接地が完全に行われていないことを
示す。

【００７０】次に、本実施の形態に係る高周波電子回路
モジュールおよびモジュール用多層基板において、セラ
ミック多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向す
る領域における接地導体層２Ｇの占有率の好ましい範囲
を求めるために行った実験の結果について説明する。図
８は、この実験で用いた高周波電子回路モジュールのセ
ラミック多層基板の表面における導体層のパターンとこ
の表面に搭載される素子の配置とを示している。図８に
おいて、ハッチングを施した部分が導体層を表してい
る。この実験では、図８に示したように、セラミック多
層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域に
配置された接地導体層２Ｇのうち、弾性表面波素子２０
の端子との接続部を除いた部分の幅Ｗを変えることによ
って、上記占有率が４０％、５０％、６０％、７０％、
８０％の５種類となるモジュールを作製して、それらの
特性を比較した。なお、この実験で用いたモジュールの
作製方法は、第２の比較例と同様である。

【００７１】図９は、上記の５種類のモジュールについ
て、ＤＣＳ方式の信号受信側のバンドパスフィルタ３７
の通過帯域特性、すなわち周波数と挿入損失との関係を
求めた結果を示している。図９には、これらとの比較の
ために、符号ＰＫＧで示した線によって、第１の比較例
の特性も示している。

【００７２】図９から、占有率が５０％に満たないと、
スプリアスが著しく増大し、また、帯域外の減衰が著し
く阻害されることが分かる。また、占有率が７０％以上
になると、第１の比較例に比べて帯域外の減衰が大きく
なることが分かる。一方、占有率を８０％よりも大きく
取ろうとすると、多層基板１の表面の導電層と弾性表面
波素子２０の端子との接続部を著しく小さくすることに
なり、金−金の接合部が不安定になる。従って、占有率
の上限は８０％となった。これらのことから、占有率
は、５０％以上８０％以下であることが好ましく、７０
％以上８０％以下であることが更に好ましい。

【００７３】以上説明したように、本実施の形態では、
セラミック多層基板１は、その表面において弾性表面波
素子２０に対向する領域に配置され、弾性表面波素子２
０の接地用端子２４Ｇに接続された接地導体層２Ｇを有
している。セラミック多層基板１は、更に、その内部に
おいて弾性表面波素子２０に対向する領域に配置された
他の素子を有している。従って、本実施の形態によれ
ば、弾性表面波素子２０とセラミック多層基板１内の素
子との間に配置された接地導体層２Ｇによって、弾性表
面波素子２０とセラミック多層基板１内の素子とを電磁
気的に分離でき、これにより弾性表面波素子２０とセラ
ミック多層基板１内の素子との間における相互干渉を抑
制することができる。従って、本実施の形態によれば、
ベアチップの弾性表面波素子２０をセラミック多層基板
１に対してフリップチップボンディングによって搭載す
ることによりモジュールの低背化および小型化が可能に
なると共に、セラミック多層基板１の内部において弾性
表面波素子２０に対向する領域にも他の素子を配置する
ことができることからセラミック多層基板１の小型化が
可能になる。その結果、本実施の形態によれば、モジュ
ールの低背化および小型化が可能になる。

【００７４】また、本実施の形態によれば、弾性表面波
素子２０の４つの接地用端子２４Ｇは、セラミック多層
基板１の表面において弾性表面波素子２０に対向する領
域内に配置された接地導体層２Ｇに対してほぼ最短の距
離で接続されるので、接地用端子２４Ｇと接地導体層２
Ｇとの接続関係が均一化され、これにより弾性表面波素
子２０において所望の帯域外の減衰を大きくすることが
できる。

【００７５】これらのことから、本実施の形態によれ
ば、モジュールの特性の劣化を防ぎながらモジュールの
小型化が可能になる。

【００７６】また、本実施の形態において、セラミック
多層基板１の表面の弾性表面波素子２０に対向する領域
における接地導体層２Ｇの占有率を、５０％以上８０％
以下、好ましくは７０％以上８０％以下とした場合に
は、モジュールの特性の劣化をより確実に防止すること
ができる。

【００７７】また、本実施の形態では、多層基板として
セラミック多層基板１を用いたので、多層基板内に、低
損失の素子を寸法精度よく形成することができる。

【００７８】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態で
は、本発明を携帯電話のアンテナスイッチモジュールに
適用した例を示したが、本発明は、多層基板と弾性表面
波素子を含むものであれば、他のモジュールにも適用す
ることができる。また、多層基板はセラミック多層基板
に限らず、絶縁層に他の材料を用いた多層基板でもよ
い。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし４の
いずれかに記載の高周波電子回路モジュールによれば、
弾性表面波素子と多層基板内の素子との間に配置された
接地導体層によって、弾性表面波素子と多層基板内の素
子とを電磁気的に分離でき、これにより弾性表面波素子
と多層基板内の素子との間における相互干渉を抑制する
ことができる。また、本発明によれば、弾性表面波素子
の接地用端子は、多層基板の表面において弾性表面波素
子に対向する領域内に配置された接地導体層に対してほ
ぼ最短の距離で接続されるので、接地用端子と接地導体
層との接続関係が均一化され、これにより弾性表面波素
子において所望の帯域外の減衰を大きくすることができ
る。これらのことから、本発明によれば、モジュールの
特性の劣化を防ぎながらモジュールの小型化が可能にな
るという効果を奏する。

【００８０】また、請求項２記載の高周波電子回路モジ
ュールによれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対
向する領域における接地導体層の占有率を、５０％以上
８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより
確実に防止することができるという効果を奏する。

【００８１】また、請求項３記載の高周波電子回路モジ
ュールによれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対
向する領域における接地導体層の占有率を、７０％以上
８０％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより
確実に防止することができるという効果を奏する。

【００８２】また、請求項４記載の高周波電子回路モジ
ュールによれば、多層基板を、セラミックで形成された
複数の絶縁層を有するセラミック多層基板としたので、
多層基板内に、低損失の素子を寸法精度よく形成するこ
とができるという効果を奏する。

【００８３】また、請求項５ないし８のいずれかに記載
のモジュール用多層基板によれば、弾性表面波素子と多
層基板内の素子との間に配置された接地導体層によっ
て、弾性表面波素子と多層基板内の素子とを電磁気的に
分離でき、これにより弾性表面波素子と多層基板内の素
子との間における相互干渉を抑制することができる。ま
た、本発明によれば、弾性表面波素子の接地用端子は、
多層基板の表面において弾性表面波素子に対向する領域
内に配置された接地導体層に対してほぼ最短の距離で接
続されるので、接地用端子と接地導体層との接続関係が
均一化され、これにより弾性表面波素子において所望の
帯域外の減衰を大きくすることができる。これらのこと
から、本発明によれば、モジュールの特性の劣化を防ぎ
ながらモジュールの小型化が可能になるという効果を奏
する。

【００８４】また、請求項６記載のモジュール用多層基
板によれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向す
る領域における接地導体層の占有率を、５０％以上８０
％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実
に防止することができるという効果を奏する。

【００８５】また、請求項７記載のモジュール用多層基
板によれば、多層基板の表面の弾性表面波素子に対向す
る領域における接地導体層の占有率を、７０％以上８０
％以下としたので、モジュールの特性の劣化をより確実
に防止することができるという効果を奏する。

【００８６】また、請求項８記載のモジュール用多層基
板によれば、セラミックで形成された複数の絶縁層を有
するので、多層基板内に、低損失の素子を寸法精度よく
形成することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る高周波電子回路モ
ジュールのセラミック多層基板の表面における導体層の
パターンと素子の配置とを示す説明図である。

【図２】図１に示したセラミック多層基板の表面に対向
する弾性表面波素子の面の構造の一例を示す説明図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態が適用されるデュアルバ
ンド型携帯電話における高周波回路の構成の一例を示す
ブロック図である。

【図４】図３におけるアンテナスイッチモジュールの回
路構成の一例を示す回路図である。

【図５】第１の比較例の高周波電子回路モジュールのセ
ラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素
子の配置とを示す説明図である。

【図６】第２の比較例の高周波電子回路モジュールのセ
ラミック多層基板の表面における導体層のパターンと素
子の配置とを示す説明図である。

【図７】第１の比較例と第２の比較例におけるバンドパ
スフィルタの通過帯域特性を示す特性図である。

【図８】本実施の形態における接地導体層の占有率の好
ましい範囲を求めるための実験で用いた高周波電子回路
モジュールのセラミック多層基板の表面における導体層
のパターンと素子の配置とを示す説明図である。

【図９】図８に示した高周波電子回路モジュールにおけ
るバンドパスフィルタの通過帯域特性を示す特性図であ
る。

【図１０】携帯電話におけるアンテナスイッチ部のモジ
ュールの一例を示す断面図である。

【図１１】弾性表面波素子のパッケージ品の構造の一例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…セラミック多層基板、２…導体層、２Ｇ…接地導体
層、２０…弾性表面波素子、２１…圧電基板、２２…櫛
形電極、２３…導体パターン、２４Ａ…入力端子、２４
Ｂ…出力端子、２４Ｇ…接地用端子。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E346 AA15 BB01 BB04 BB20 HH04 5J011 CA12 5J097 AA10 AA14 AA16 AA30 BB17 JJ01 JJ07 LL08 5K011 AA15 BA03 DA02 JA01 KA05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層基板と、前記多層基板の表面にフリ
   ップチップボンディングによって搭載された弾性表面波
   素子とを備えた高周波電子回路モジュールであって、 前記弾性表面波素子は、前記多層基板の表面に対向する
   面に形成された接地用端子を有し、 前記多層基板は、その表面において前記弾性表面波素子
   に対向する領域に配置され、前記弾性表面波素子の接地
   用端子に接続された接地導体層を有し、 前記多層基板は、更に、その内部において前記弾性表面
   波素子に対向する領域に配置された他の素子を有するこ
   とを特徴とする高周波電子回路モジュール。
2. 【請求項２】 前記多層基板の表面の前記弾性表面波素
   子に対向する領域における前記接地導体層の占有率は、
   ５０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１
   記載の高周波電子回路モジュール。
3. 【請求項３】 前記多層基板の表面の前記弾性表面波素
   子に対向する領域における前記接地導体層の占有率は、
   ７０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１
   記載の高周波電子回路モジュール。
4. 【請求項４】 前記多層基板は、セラミックで形成され
   た複数の絶縁層を有するセラミック多層基板であること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高周
   波電子回路モジュール。
5. 【請求項５】 弾性表面波素子が搭載されて高周波電子
   回路モジュールを構成するモジュール用多層基板であっ
   て、 前記弾性表面波素子がフリップチップボンディングによ
   って搭載される表面において前記弾性表面波素子に対向
   する領域に配置され、前記弾性表面波素子の接地用端子
   に接続される接地導体層と、 内部において前記弾性表面波素子に対向する領域に配置
   された他の素子とを有することを特徴とするモジュール
   用多層基板。
6. 【請求項６】 前記表面の前記弾性表面波素子に対向す
   る領域における前記接地導体層の占有率は、５０％以上
   ８０％以下であることを特徴とする請求項５記載のモジ
   ュール用多層基板。
7. 【請求項７】 前記表面の前記弾性表面波素子に対向す
   る領域における前記接地導体層の占有率は、７０％以上
   ８０％以下であることを特徴とする請求項５記載のモジ
   ュール用多層基板。
8. 【請求項８】 セラミックで形成された複数の絶縁層を
   有することを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに
   記載のモジュール用多層基板。