JP2002290267A

JP2002290267A - フロントエンドモジュール

Info

Publication number: JP2002290267A
Application number: JP2001084666A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takatani; 稔高谷; Toshiichi Endo; 敏一遠藤; Kazutoshi Tsuyutani; 和俊露谷
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-04

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の通信方式に兼用される移動体通信機器の
フロントエンドモジュールにおいて、内部素子間のクロ
ストークを低減させ、減衰特性を向上させることが可能
となる構成のものを提供する。【解決手段】スイッチ部１７とダイプレクサ部７の各受
動素子を、導体と樹脂または樹脂にセラミックを混合し
た複合材料とからなる積層体８内に縦並びに分離して配
置する。スイッチ部１７とダイプレクサ部７の受動素子
の間に空隙層１８を介在させる。また、別の態様として
異なる通信方式の送受信系の受動素子を、導体と樹脂ま
たは樹脂にセラミックを混合した複合材料とからなる積
層体内に横並びに分離して配置する。そしてこれらの異
なる送受信系の受動素子の間に空隙部させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の通信方式に
兼用される携帯電話等の移動体通信機器において、送受
信回路とアンテナ部との間の回路を構成するフロントエ
ンドモジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話において、特許第３０３１１７
８号公報には、単一の通信方式に用いられる携帯電話の
フロントエンドモジュールをセラミック積層体によって
構成する例として、送受信の切換え用スイッチ部とフィ
ルタ部とを１つの積層体内に構成した例が示されてい
る。

【０００３】また、特許第２９８３０１６号公報には、
複数の通信方式を扱うマルチバンド方式のフロントエン
ドモジュールにおいて、ダイプレクサ部（分波回路）
と、送信回路、受信回路における通信方式の切換えのた
めのスイッチ部とを、１つのセラミック積層体内に構成
した例が開示されている。

【０００４】いずれの積層体においても、スイッチ部や
フィルタ部あるいはダイプレクサ部のコンデンサを積層
体内に集中させて配置し、インダクタを積層方向の異な
る層に集中させて配置している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
フロントエンドモジュールにおいては、積層体内にダイ
プレクサ部（フィルタ部）とスイッチ部とを混在させて
いるので、コンデンサや伝送線路が非常に近接して配置
されることになる。そのため、コンデンサ電極や伝送線
路間の分布容量や電磁結合により、クロストークが発生
し、特定の周波数の信号のみを伝送するための減衰特性
が確保しにくいという問題点があった。このクロストー
クは、特に数ギガヘルツの高周波になると非常に小さな
容量でも特性に大きく効くため、少しでも減らす必要が
ある。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑み、複数の通信
方式に兼用される移動体通信機器のフロントエンドモジ
ュールにおいて、内部素子間のクロストークを低減さ
せ、減衰特性を向上させることが可能となる構成のもの
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のフロントエン
ドモジュールは、異なる複数種類の通信方式に兼用され
る移動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュー
ルであって、アンテナを該当する方式の送信回路、受信
回路に切換えるスイッチ部の受動素子と、該スイッチ部
とアンテナとの間に設けるダイプレクサ部の受動素子と
を、導体と樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した複合
材料とからなる積層体内に縦並びに分離して配置し、前
記スイッチ部と前記ダイプレクサ部の各受動素子の間に
空隙層を介在させたことを特徴とする。

【０００８】このように、スイッチ部とダイプレクサ部
の各受動素子を縦ならびに（積層方向に）分離して配置
し、かつ両者間に空隙層を介在させれば、エアーギャッ
プ（空隙）は比誘電率が１であるから、スイッチ部とダ
イプレクサ部との間の容量結合によるクロストークが減
少し、減衰特性を改善することができる。また、エアー
ギャップ（空隙）により、高周波信号がグランドに漏れ
ることを防ぐことにより、挿入損失を押さえることがで
き、これらにより、ギガヘルツ帯域における高周波を扱
うフロントエンドモジュールとして好適なものが提供で
きる。

【０００９】請求項２のフロントエンドモジュールは、
異なる複数種類の通信方式に兼用される移動体通信機器
に用いられるフロントエンドモジュールであって、異な
る通信方式の送受信系の受動素子を、導体と樹脂または
樹脂に誘電体粉末を混合した複合材料とからなる積層体
内に横並びに分離して配置し、これらの異なる送受信系
の受動素子の間に空隙部を介在させたことを特徴とす
る。

【００１０】このように、異なる送受信系の受動素子を
横ならびに（積層面方向に）分離し、かつ両者間に空隙
部を介在させれば、エアーギャップ（空隙）は比誘電率
が１であるから、異なる送受信系間の容量結合が低減さ
れてアイソレーション効果を高め、減衰特性を改善する
ことができる。これにより、ギガヘルツ帯域における高
周波を扱うフロントエンドモジュールとして好適なもの
が提供できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明のフロントエンドモ
ジュールの一実施の形態を示すブロック図である。本実
施の形態は、ＧＳＭ方式（９００ＭＨｚ帯）とＤＣＳ方
式（１．８ＧＨｚ帯）に兼用されるものを示す。図１に
おいて、１はフロントエンドモジュール、２はアンテ
ナ、T１、T５はそれぞれＧＳＭ方式の送信回路、受信回
路に接続される端子電極、T１１、T７はそれぞれＤＣＳ
方式の送信回路、受信回路に接続される端子電極であ
る。矢印は各方式の信号の流れを示す。

【００１２】３、４はそれぞれＧＳＭ方式、ＤＣＳ方式
の送信信号中に含まれる高調波を除去するローパスフィ
ルタ、５はＤＣＳ方式の送受切換え用スイッチ部、６は
ＧＳＭ方式の送受切換え用スイッチ部、７はＤＣＳ方式
の信号とＧＳＭ方式の信号を分離する分波回路として設
けられたダイプレクサ部である。

【００１３】図２は前記フロントエンドモジュール１の
回路構成を説明する回路図である。図２において、Ｔ１
〜Ｔ１１は後述の積層体８（図３参照）の外側に設けら
れる端子電極である。端子電極Ｔ９はアンテナへの端子
電極であり、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ１１とコンデン
サＣ１、Ｃ１１、Ｃ１２は分波回路である前記ダイプレ
クサ部７を構成する。インダクタＬ１とコンデンサＣ１
から端子電極Ｔ１１に至る側の回路（図面上、右側の回
路）がＤＣＳ方式に対応する回路である。インダクタＬ
１１とコンデンサＣ１１から端子電極Ｔ１に至る回路
（図面上、左側の回路）がＧＳＭ方式に対応する回路で
ある。

【００１４】右側のＤＣＳ方式に対応する回路におい
て、Ｔ１１はＤＣＳ方式の送信回路に接続される端子電
極である。Ｔ７はＤＣＳ方式の受信回路に接続される端
子電極である。Ｔ８、Ｔ１０はＤＣＳ方式の送受切換え
を行うための制御信号を加える端子電極である。インダ
クタＬ６とコンデンサＣ６〜Ｃ８は前記ローパスフィル
タ３を構成する。ダイオードＤ１、Ｄ２と、インダクタ
Ｌ３〜Ｌ５と、コンデンサＣ２〜Ｃ５、Ｃ９は送受信切
換えスイッチ部５を構成する。

【００１５】また、左側のＧＳＭ方式に対応する回路に
おいて、Ｔ１はＧＳＭ方式の送信回路に接続される端子
電極である。Ｔ５はＧＳＭ方式の受信回路に接続される
端子電極である。Ｔ２、Ｔ４はＧＳＭ方式の送受切り換
えを行うための制御信号を加える端子電極である。イン
ダクタＬ１４とコンデンサＣ１７〜Ｃ１９はローパスフ
ィルタ４を構成する。また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２
とインダクタＬ１２、Ｌ１３とコンデンサＣ１３〜Ｃ１
６は送受信切換えスイッチ部６を構成する。

【００１６】このように構成されたスイッチ部６（５）
を用いて送信を行う場合、端子電極Ｔ２（Ｔ１０）に正
のバイアス電圧を印加し、端子電極Ｔ４（Ｔ８）には負
のバイアス電圧を印加する。この電圧は、ダイオードＤ
１１（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）に対し、順方向のバイア
ス電圧として働くために、ダイオードＤ１１（Ｄ１）、
Ｄ１２（Ｄ２）をオンにする。このとき、コンデンサＣ
１３〜Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ１９（Ｃ２〜Ｃ４、Ｃ７〜Ｃ
９）によって直流分がカットされ、ダイオードＤ１１
（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）を含む回路にのみ端子電極Ｔ
２（Ｔ１０）、Ｔ４（Ｔ８）に加えられた電圧が印加さ
れる。

【００１７】従って、インダクタＬ１２（Ｌ４）がダイ
オードＤ１２（Ｄ２）により接地されて送信周波数で共
振し、インピーダンスがほぼ無限大となるため、送信回
路の端子電極Ｔ１（Ｔ１１）からの送信信号は、受信回
路の端子電極Ｔ５（Ｔ７）側にはほとんど伝送されるこ
となくダイオードＤ１１（Ｄ１）を経てダイプレクサ部
７に伝送される。なお、インダクタＬ１３（Ｌ５）はコ
ンデンサＣ１６（Ｃ９）を介して接地されているため、
送信周波数で共振し、インピーダンスがほぼ無限大とな
り、送信信号がアース側へ漏れることを防止している。

【００１８】一方、受信時には、端子電極Ｔ２（Ｔ１
０）に負のバイアス電圧を印加し、端子電極Ｔ４（Ｔ
８）に正のバイアス電圧を印加する。この電圧は、ダイ
オードＤ１１（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）に対し逆方向の
バイアス電圧として働くため、ダイオードＤ１１（Ｄ
１）、Ｄ１２（Ｄ２）はオフ状態となり、アンテナ２か
らの受信信号は、インダクタＬ１２（Ｌ４）を経て受信
側端子電極Ｔ５（Ｔ７）へと伝送され、送信側端子電極
Ｔ１（Ｔ１１）にはほとんど伝送されない。

【００１９】このように、高周波スイッチ部６（５）は
端子電極Ｔ２（Ｔ１０）、Ｔ４（Ｔ８）に印加するバイ
アス電圧をコントロールすることにより、信号の送受信
の切り換えを行うことができる。

【００２０】なお、インダクタＬ３とコンデンサＣ５の
直列回路は、コンデンサＣ５とオフ時のダイオードＤ１
との合成静電容量と、インダクタＬ３の値とで共振する
並列共振回路を構成し、かつその共振周波数を受信信号
の周波数と一致させた周波数で共振させることにより、
ダイオードＤ１のオフ時のインダクタＬ３との接続点の
インピーダンスを増加させ、挿入損失や反射損失を低減
させるのに用いられる。

【００２１】また、アンテナ２に接続されるダイプレク
サ部７は、通過帯域の異なる第一の送受信系（ＧＳＭ）
と第二の送受信系（ＤＣＳ）の２つの受信系を分波する
分波回路である。ダイプレクサは２つのノッチ回路が主
回路となっている。つまり、インダクタＬ１１とコンデ
ンサＣ１１で１つのノッチ回路を構成し、インダクタＬ
１とコンデンサＣ１とでもう１つのノッチ回路を構成し
ている。

【００２２】そして、一方のノッチ回路は、コンデンサ
Ｃ１２とコンデンサＣ１５を介して接地している。この
２つのコンデンサＣ１２、Ｃ１５は、分波特性のローパ
スフィルタ特性を向上させる目的で設けられている。

【００２３】他方のノッチ回路は、直列に接続されたイ
ンダクタＬ２とコンデンサＣ４を介して接地している。
これのインダクタＬ２とコンデンサＣ４は、分波特性の
ハイパスフィルタ特性を向上させる目的で設けられてい
る。

【００２４】図３は本発明によるフロントエンドモジュ
ールの一実施の形態を示す断面図である。図４は該フロ
ントエンドモジュールの層構造図である。該フロントエ
ンドモジュールは、積層体（ベース基板）８と、該積層
体８上に搭載した前記ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ１１、
Ｄ１２や抵抗Ｒ１、Ｒ１１等の搭載部品１９とからな
る。

【００２５】積層体８は、ガラスクロスを埋設した樹脂
または樹脂に誘電体粉末を混合した（必要に応じて磁性
体粉末をさらに混合する）低誘電率層９ａ〜９ｇと、ガ
ラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混
合した（必要に応じて磁性体粉末をさらに混合する）高
誘電率層１０ａ〜１０ｃとを、各層間にインダクタ導体
１１、１４やコンデンサ電極１２、１５を形成して一体
に積層してなる。１６は積層体８の底面に形成したグラ
ンド電極である。

【００２６】該積層体８は、上層にダイプレクサ部７を
構成し、下層にローパスフィルタ３、４を含むスイッチ
部５、６となる部分（以下スイッチ部と称す）１７を構
成する。これらの部分７、１７において形成される受動
素子は図２に示したコンデンサＣ１〜Ｃ１９、インダク
タＬ１〜Ｌ１４である。前記ダイプレクサ部７とスイッ
チ部７との間にエアーギャップ（空隙）１８を形成す
る。図４に示すように、本例の該エアーギャップ（空
隙）１８は、積層面方向に拡がる低誘電率層９ｃに打抜
き等により形成し、他の隣接層間に介在させることによ
り形成している。

【００２７】このように、ダイプレクサ部７とスイッチ
部１７とを積層方向に分離配置すると共に、両者間にエ
アーギャップ（空隙）１８を介在させて容量結合を低減
する。また、最上層は低誘電率層９ａを形成してダイプ
レクサ部７と搭載部品１９や導体パターンとの容量結合
を低減する。また、インダクタ導体１４の上下層は低誘
電率層９ｅ〜９ｇとしてコンデンサ電極１５やグランド
電極１６との容量結合を低減する。

【００２８】前記低誘電率層９ａ〜９ｇには、好ましく
は比誘電率が２．５〜５．０のものを用いる。また、高
誘電率層１０ａ〜１０ｃには好ましくは比誘電率が１
５．０〜３０．０のものを用いる。本実施の形態におい
ては、低誘電率層９ａ〜９ｇには、難燃剤を混合しかつ
ガラスクロスを埋設したビニルベンジル樹脂で比誘電率
が３．５で厚みが１００μｍのものを用いた。また、高
誘電率層１０ａ〜１０ｃにはチタン酸バリウムでなる誘
電率粉末および難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設
したエポキシ樹脂で比誘電率が２０で厚みが６０μｍの
ものを用いた。

【００２９】なお、誘電体粉末を含む樹脂からなる複合
材料としては、樹脂に誘電体粉末とトルエン等の溶剤を
加えて混練してペースト化したものあるいはシート状に
したものを用いる。樹脂としては、上記のもののほか、
フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ
レジン）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）等が
用いられる。また、これらの樹脂に混合する誘電体粉末
としては、上記のほか、例えばＣａＴｉＯ_３系、ＳｒＴ
ｉＯ_３系、ＢａＴｉＯ_３−ＢａＺｒＯ_３系、ＢａＯ−Ｔ
ｉＯ_２−Ｎｄ_２Ｏ_３系、ＢａＯ−４ＴｉＯ_２系等のセラ
ミック誘電体粉末や、誘電体単結晶粉末、誘電体皮膜を
有する金属粉末等が用いられる。勿論本発明において用
いる誘電体粉末、樹脂はこれらの材質のものに限定され
ない。

【００３０】この積層体は、前記複合材料でなるプリプ
レグに銅箔を貼着け、半硬化させて複数個の積層体分の
導体パターンが形成されるようにエッチングした後、次
に新たにプリプレグ、銅箔を貼着けてエッチングすると
いう工程を繰り返すか、あるいはガラスクロスを用いな
いビルドアップ工法や導体形成に厚膜印刷工法や薄膜形
成方法を用いることができる。本例の積層体８のサイズ
は、高さ２ｍｍで、縦横の寸法が５ｍｍ×７ｍｍであ
る。

【００３１】前記エアーギャップ（空隙）１８の形成方
法としては、図４に示すように、低誘電率層９ｃとなる
（空隙）１８が埋まらないように調整して熱プレスする
ことで一体化させる方法がある。

【００３２】また、エアーギャップ（空隙）１８の別の
形成方法として、エアーギャップ（空隙）１８を形成し
たコア基板（９ｃとなる低誘電率層）と低誘電率層９ｂ
および９ｄとの間に接着シートを介在させてこれらの層
を互いに接着する方法も採用できる。

【００３３】また、エアーギャップ（空隙）１８の別の
形成方法として、予めエアーギャップ（空隙）となる低
誘電率層９ｃをエアーギャップ（空隙）１８なしで積層
し硬化させておき、エアーギャップ（空隙）となる部分
にドリルもしくはレーザにより孔を連続させたような孔
を開けてエアーギャップ（空隙）を形成することができ
る。この場合は、積層体８の一方の側面から他方の側面
に貫通した孔、または非貫通の孔によりエアーギャップ
（空隙）を形成することになる。

【００３４】このように、スイッチ部１７の受動素子と
ダイプレクサ部７の受動素子とを縦並びに（積層方向
に）分離して配置し、かつ両者間に空隙層１８を介在さ
せれはエアーギャップ（空隙）１８は比誘電率が１であ
るから、スイッチ部１７とダイプレクサ部７との間のク
ロストークが減少し、減衰特性を改善することができ
る。また、エアーギャップ（空隙）１８により、高周波
信号がグランド１６に漏れることを防ぐことにより、挿
入損失を押さえることができ、これらにより、ＧＨｚ帯
域における高周波を扱うフロントエンドモジュールとし
て好適なものが提供できる。

【００３５】図５は本発明のフロントエンドモジュール
の他の実施の形態を示す断面図、図６はその層構造を示
す平面図である。本実施の形態においては、異なる通信
方式であるＧＳＭ方式とＤＣＳ方式の送受信系の受動素
子を、図５、図６の図面上左側がＧＳＭ方式の領域３
０、右側がＤＣＳ方式の領域３１となるように、積層体
２０内に横並びに（積層面方向に）分離して配置し、こ
れらの領域間に、積層方向に設けた空隙部１８を介在さ
せたものである。

【００３６】本実施の形態においても、積層体２０は、
インダクタ導体２３、２６あるいはコンデンサ電極２
４、２７となる導体と、樹脂または樹脂に誘電体粉末を
混合した複合材料でなる絶縁体層（２１ａ〜２１ｆは低
誘電率層、２２ａ〜２２ｅは高誘電率層）とからなる。
この場合も、低誘電率層２１ａ〜２１ｆ、高誘電率層２
２ａ〜２２ｅの一部または全部に磁性体粉末を混合して
インダクタのインダクタンスを高めることもある。１９
は積層体２０に搭載した半導体素子または受動素子から
なる搭載部品である。２８は積層体２０の底面に形成し
たグランド電極である。

【００３７】本実施の形態の積層体２０は、図６に示す
ように、最上下層またはさらにその近傍層以外の内部の
各層にレーザ、ドリル、パンチ等により孔１８ａ〜１８
ｉを開けておき、これらを積層して熱プレスにより一体
化することにより、積層方向に連続するエアーギャップ
（空隙）１８を形成している。なお、このエアーギャッ
プ（空隙）１８は、上下に貫通して設けてもよく、ま
た、積層して一体化した後に、レーザ、ドリル、パンチ
等により積層方向に貫通したまたは非貫通のエアーギャ
ップ（空隙）を設けてもよい。

【００３８】このように、異なる送受信系（ＧＳＭ、Ｄ
ＣＳ）の受動素子を横ならびに分離して配置し、両者間
に空隙部１８を介在させれば、エアーギャップ（空隙）
１８は比誘電率が１であるから、異なる送受信系間のア
イソレーション効果を高め、減衰特性を改善することが
できる。

【００３９】本発明は、２ギガヘルツを超える周波数領
域で使用される移動体通信機器のフロントエンドモジュ
ールにも好適に利用できる。また、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｐ
ＣＳ方式の３つの異なる通信方式を取り扱うフロントエ
ンドモジュールにも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】請求項１によれば、スイッチ部とダイプ
レクサ部の受動素子を縦並びに分離して配置し、かつ両
者間に空隙層を介在させたので、スイッチ部とダイプレ
クサ部との間のクロストークが減少し、減衰特性を改善
することができる。また、エアーギャップ（空隙）によ
り、高周波信号がグランドに漏れることを防ぐことによ
り、挿入損失を押さえることができ、これらにより、ギ
ガヘルツ帯域における高周波を扱うフロントエンドモジ
ュールとして好適なものが提供できる。

【００４１】請求項２によれば、異なる通信方式の送受
信系の受動素子を、導体と樹脂または樹脂にセラミック
を混合した複合材料とからなる積層体内に横並びに分離
して配置し、これらの異なる送受信系の受動素子の間
に、積層方向に形成されたエアーギャップを介在させた
ので、異なる送受信系間のアイソレーション効果を高
め、減衰特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフロントエンドモジュールの一実施の
形態を示すブロック図である。

【図２】図１のフロントエンドモジュールの回路図であ
る。

【図３】本発明のフロントエンドモジュールの一実施の
形態を示す断面図である。

【図４】図３のフロントエンドモジュールの層構造を示
す斜視図である。

【図５】本発明のフロントエンドモジュールの他の実施
の形態を示す断面図である。

【図６】図５のフロントエンドモジュールの各層の配置
を示す平面図である。

【符号の説明】

１：フロントエンドモジュール、２：アンテナ、３、
４：ローパスフィルタ、５、６：スイッチ部、７：ダイ
プレクサ部、８：積層体、９ａ〜９ｇ：低誘電率層、１
０ａ〜１０ｃ：高誘電率層、１１、１４：インダクタ導
体、１２、１５：コンデンサ電極、１６：グランド電
極、１７：スイッチ部、１８：エアーギャップ（空隙
層、空隙部）、１９：搭載部品、２０：積層体、２１ａ
〜２１ｆ：低誘電率層、２２ａ〜２２ｅ：高誘電率層、
２３、２６：インダクタ導体、２４、２７：コンデンサ
電極、２８：グランド電極、３０：ＧＳＭ領域、３１：
ＤＣＳ領域

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月２５日（２００２．３．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】フロントエンドモジュール

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００５】

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のフロントエンド
モジュールは、異なる複数種類の通信方式に兼用される
移動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュール
であって、アンテナを該当する方式の送信回路、受信回
路に切換えるスイッチ部の受動素子と、該スイッチ部と
アンテナとの間に設けるダイプレクサ部の受動素子と
を、導体と樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した複合
材料とからなる積層体内に縦並びに分離して配置し、前
記スイッチ部と前記ダイプレクサ部との各受動素子の間
に空隙層を介在させたことを特徴とする。

【０００８】このように、スイッチ部とダイプレクサ部
の各受動素子を縦ならびに（積層方向に）分離して配置
し、かつ両者間に空隙層を介在させれば、エアーギャッ
プ（空隙）は比誘電率が１であるから、スイッチ部とダ
イプレクサ部との間の容量結合によるクロストークが減
少し、減衰特性を改善することができる。また、エアー
ギャップ（空隙）により、高周波信号がグランドに漏れ
ることを防ぐことにより、挿入損失を抑えることがで
き、これらにより、ギガヘルツ帯域における高周波を扱
うフロントエンドモジュールとして好適なものが提供で
きる。

【０００９】また、本発明のフロントエンドモジュール
は、異なる複数種類の通信方式に兼用される移動体通信
機器に用いられるフロントエンドモジュールであって、
異なる通信方式の送受信系の受動素子を、導体と樹脂ま
たは樹脂に誘電体粉末を混合した複合材料とからなる積
層体内に横並びに分離して配置し、これらの異なる送受
信系の受動素子の間に空隙部を介在させたことを特徴と
する。

【００１１】また、本発明のフロントエンドモジュール
は、異なる複数種類の通信方式に兼用される移動体通信
機器に用いられるフロントエンドモジュールであって、
アンテナを該当する方式の送信回路、受信回路に切換え
るスイッチ部の受動素子と、該スイッチ部とアンテナと
の間に設けるダイプレクサ部の受動素子とを、導体と樹
脂または樹脂に誘電体粉末を混合した複合材料とからな
る積層体内に縦並びに分離して配置し、前記スイッチ部
と前記ダイプレクサ部との各受動素子の間に空隙層を介
在させ、かつ、異なる通信方式の送受信系の受動素子
を、積層体内に横並びに分離して配置し、これらの異な
る送受信系の受動素子の間に空隙部を介在させたことを
特徴とする。

【００１２】また、本発明のフロントエンドモジュール
は、前記樹脂が、ビニルベンジル樹脂、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリ
フェニレンエーテル樹脂のうちの一種以上のものからな
り、かつこれらの樹脂に混合する誘電体粉末が、ＢａＴ
ｉＯ_３系、ＣａＴｉＯ_３系、ＳｒＴｉＯ_３系、ＢａＴｉ
Ｏ_３−ＢａＺｒＯ_３系、ＢａＯ−ＴｉＯ_２−Ｎｄ_２Ｏ _３
系、ＢａＯ−４ＴｉＯ_２系等のセラミック誘電体粉末、
誘電体単結晶粉末、誘電体皮膜を有する金属粉末のうち
の一種以上のものからなることを特徴とする。

【００１３】

【００１４】３、４はそれぞれＧＳＭ方式、ＤＣＳ方式
の送信信号中に含まれる高調波を除去するローパスフィ
ルタ、５はＤＣＳ方式の送受切換え用スイッチ部、６は
ＧＳＭ方式の送受切換え用スイッチ部、７はＤＣＳ方式
の信号とＧＳＭ方式の信号を分離する分波回路として設
けられたダイプレクサ部である。

【００１５】図２は前記フロントエンドモジュール１の
回路構成を説明する回路図である。図２において、Ｔ１
〜Ｔ１１は後述の積層体８（図３参照）の外側に設けら
れる端子電極である。端子電極Ｔ９はアンテナへの端子
電極であり、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ１１とコンデン
サＣ１、Ｃ１１、Ｃ１２は分波回路である前記ダイプレ
クサ部７を構成する。インダクタＬ１とコンデンサＣ１
から端子電極Ｔ１１に至る側の回路（図面上、右側の回
路）がＤＣＳ方式に対応する回路である。インダクタＬ
１１とコンデンサＣ１１から端子電極Ｔ１に至る回路
（図面上、左側の回路）がＧＳＭ方式に対応する回路で
ある。

【００１６】右側のＤＣＳ方式に対応する回路におい
て、Ｔ１１はＤＣＳ方式の送信回路に接続される端子電
極である。Ｔ７はＤＣＳ方式の受信回路に接続される端
子電極である。Ｔ８、Ｔ１０はＤＣＳ方式の送受切換え
を行うための制御信号を加える端子電極である。インダ
クタＬ６とコンデンサＣ６〜Ｃ８は前記ローパスフィル
タ３を構成する。ダイオードＤ１、Ｄ２と、インダクタ
Ｌ３〜Ｌ５と、コンデンサＣ２〜Ｃ５、Ｃ９は送受信切
換えスイッチ部５を構成する。

【００１７】また、左側のＧＳＭ方式に対応する回路に
おいて、Ｔ１はＧＳＭ方式の送信回路に接続される端子
電極である。Ｔ５はＧＳＭ方式の受信回路に接続される
端子電極である。Ｔ２、Ｔ４はＧＳＭ方式の送受切り換
えを行うための制御信号を加える端子電極である。イン
ダクタＬ１４とコンデンサＣ１７〜Ｃ１９はローパスフ
ィルタ４を構成する。また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２
とインダクタＬ１２、Ｌ１３とコンデンサＣ１３〜Ｃ１
６は送受信切換えスイッチ部６を構成する。

【００１８】このように構成されたスイッチ部６（５）
を用いて送信を行う場合、端子電極Ｔ２（Ｔ１０）に正
のバイアス電圧を印加し、端子電極Ｔ４（Ｔ８）には負
のバイアス電圧を印加する。この電圧は、ダイオードＤ
１１（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）に対し、順方向のバイア
ス電圧として働くために、ダイオードＤ１１（Ｄ１）、
Ｄ１２（Ｄ２）をオンにする。このとき、コンデンサＣ
１３〜Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ１９（Ｃ２〜Ｃ４、Ｃ７〜Ｃ
９）によって直流分がカットされ、ダイオードＤ１１
（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）を含む回路にのみ端子電極Ｔ
２（Ｔ１０）、Ｔ４（Ｔ８）に加えられた電圧が印加さ
れる。

【００１９】従って、インダクタＬ１２（Ｌ４）がダイ
オードＤ１２（Ｄ２）により接地されて送信周波数で共
振し、インピーダンスがほぼ無限大となるため、送信回
路の端子電極Ｔ１（Ｔ１１）からの送信信号は、受信回
路の端子電極Ｔ５（Ｔ７）側にはほとんど伝送されるこ
となくダイオードＤ１１（Ｄ１）を経てダイプレクサ部
７に伝送される。なお、インダクタＬ１３（Ｌ５）はコ
ンデンサＣ１６（Ｃ９）を介して接地されているため、
送信周波数で共振し、インピーダンスがほぼ無限大とな
り、送信信号がアース側へ漏れることを防止している。

【００２０】一方、受信時には、端子電極Ｔ２（Ｔ１
０）に負のバイアス電圧を印加し、端子電極Ｔ４（Ｔ
８）に正のバイアス電圧を印加する。この電圧は、ダイ
オードＤ１１（Ｄ１）、Ｄ１２（Ｄ２）に対し逆方向の
バイアス電圧として働くため、ダイオードＤ１１（Ｄ
１）、Ｄ１２（Ｄ２）はオフ状態となり、アンテナ２か
らの受信信号は、インダクタＬ１２（Ｌ４）を経て受信
側端子電極Ｔ５（Ｔ７）へと伝送され、送信側端子電極
Ｔ１（Ｔ１１）にはほとんど伝送されない。

【００２１】このように、高周波スイッチ部６（５）は
端子電極Ｔ２（Ｔ１０）、Ｔ４（Ｔ８）に印加するバイ
アス電圧をコントロールすることにより、信号の送受信
の切り換えを行うことができる。

【００２２】なお、インダクタＬ３とコンデンサＣ５の
直列回路は、コンデンサＣ５とオフ時のダイオードＤ１
との合成静電容量と、インダクタＬ３の値とで共振する
並列共振回路を構成し、かつその共振周波数を受信信号
の周波数と一致させた周波数で共振させることにより、
ダイオードＤ１のオフ時のインダクタＬ３との接続点の
インピーダンスを増加させ、挿入損失や反射損失を低減
させるのに用いられる。

【００２３】また、アンテナ２に接続されるダイプレク
サ部７は、通過帯域の異なる第一の送受信系（ＧＳＭ）
と第二の送受信系（ＤＣＳ）の２つの受信系を分波する
分波回路である。ダイプレクサは２つのノッチ回路が主
回路となっている。つまり、インダクタＬ１１とコンデ
ンサＣ１１で１つのノッチ回路を構成し、インダクタＬ
１とコンデンサＣ１とでもう１つのノッチ回路を構成し
ている。

【００２４】そして、一方のノッチ回路は、コンデンサ
Ｃ１２とコンデンサＣ１５を介して接地している。この
２つのコンデンサＣ１２、Ｃ１５は、分波特性のローパ
スフィルタ特性を向上させる目的で設けられている。

【００２５】他方のノッチ回路は、直列に接続されたイ
ンダクタＬ２とコンデンサＣ４を介して接地している。
これのインダクタＬ２とコンデンサＣ４は、分波特性の
ハイパスフィルタ特性を向上させる目的で設けられてい
る。

【００２６】図３は本発明によるフロントエンドモジュ
ールの一実施の形態を示す断面図である。図４は該フロ
ントエンドモジュールの層構造図である。該フロントエ
ンドモジュールは、積層体（ベース基板）８と、該積層
体８上に搭載した前記ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ１１、
Ｄ１２や抵抗Ｒ１、Ｒ１１等の搭載部品１９とからな
る。

【００２７】積層体８は、ガラスクロスを埋設した樹脂
または樹脂に誘電体粉末を混合した（必要に応じて磁性
体粉末をさらに混合する）低誘電率層９ａ〜９ｇと、ガ
ラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混
合した（必要に応じて磁性体粉末をさらに混合する）高
誘電率層１０ａ〜１０ｃとを、各層間にインダクタ導体
１１、１４やコンデンサ電極１２、１５を形成して一体
に積層してなる。１６は積層体８の底面に形成したグラ
ンド電極である。

【００２８】該積層体８は、上層にダイプレクサ部７を
構成し、下層にローパスフィルタ３、４を含むスイッチ
部５、６となる部分（以下スイッチ部と称す）１７を構
成する。これらの部分７、１７において形成される受動
素子は図２に示したコンデンサＣ１〜Ｃ１９、インダク
タＬ１〜Ｌ１４である。前記ダイプレクサ部７とスイッ
チ部７との間にエアーギャップ（空隙）１８を形成す
る。図４に示すように、本例の該エアーギャップ（空
隙）１８は、積層面方向に拡がる低誘電率層９ｃに打抜
き等により形成し、他の隣接層間に介在させることによ
り形成している。

【００２９】このように、ダイプレクサ部７とスイッチ
部１７とを積層方向に分離配置すると共に、両者間にエ
アーギャップ（空隙）１８を介在させて容量結合を低減
する。また、最上層は低誘電率層９ａを形成してダイプ
レクサ部７と搭載部品１９や導体パターンとの容量結合
を低減する。また、インダクタ導体１４の上下層は低誘
電率層９ｅ〜９ｇとしてコンデンサ電極１５やグランド
電極１６との容量結合を低減する。

【００３０】前記低誘電率層９ａ〜９ｇには、好ましく
は比誘電率が２．５〜５．０のものを用いる。また、高
誘電率層１０ａ〜１０ｃには好ましくは比誘電率が１
５．０〜３０．０のものを用いる。本実施の形態におい
ては、低誘電率層９ａ〜９ｇには、難燃剤を混合しかつ
ガラスクロスを埋設したビニルベンジル樹脂で比誘電率
が３．５で厚みが１００μｍのものを用いた。また、高
誘電率層１０ａ〜１０ｃにはチタン酸バリウムでなる誘
電体粉末および難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設
したエポキシ樹脂で比誘電率が２０で厚みが６０μｍの
ものを用いた。

【００３１】なお、誘電体粉末を含む樹脂からなる複合
材料としては、樹脂に誘電体粉末とトルエン等の溶剤を
加えて混練してペースト化したものあるいはシート状に
したものを用いる。樹脂としては、上記のもののほか、
フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ
レジン）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）等が
用いられる。また、これらの樹脂に混合する誘電体粉末
としては、上記のほか、例えばＣａＴｉＯ_３系、ＳｒＴ
ｉＯ_３系、ＢａＴｉＯ_３−ＢａＺｒＯ_３系、ＢａＯ−Ｔ
ｉＯ_２−Ｎｄ_２Ｏ_３系、ＢａＯ−４ＴｉＯ_２系等のセラ
ミック誘電体粉末や、誘電体単結晶粉末、誘電体皮膜を
有する金属粉末等が用いられる。勿論本発明において用
いる誘電体粉末、樹脂はこれらの材質のものに限定され
ない。

【００３２】この積層体は、前記複合材料でなるプリプ
レグに銅箔を貼着け、半硬化させて複数個の積層体分の
導体パターンが形成されるようにエッチングした後、次
に新たにプリプレグ、銅箔を貼着けてエッチングすると
いう工程を繰り返すか、あるいはガラスクロスを用いな
いビルドアップ工法や導体形成に厚膜印刷工法や薄膜形
成方法を用いることができる。本例の積層体８のサイズ
は、高さ２ｍｍで、縦横の寸法が５ｍｍ×７ｍｍであ
る。

【００３３】前記エアーギャップ（空隙）１８の形成方
法としては、図４に示すように、低誘電率層９ｃとなる
（空隙）１８が埋まらないように調整して熱プレスする
ことで一体化させる方法がある。

【００３４】また、エアーギャップ（空隙）１８の別の
形成方法として、エアーギャップ（空隙）１８を形成し
たコア基板（９ｃとなる低誘電率層）と低誘電率層９ｂ
および９ｄとの間に接着シートを介在させてこれらの層
を互いに接着する方法も採用できる。

【００３５】また、エアーギャップ（空隙）１８の別の
形成方法として、予めエアーギャップ（空隙）となる低
誘電率層９ｃをエアーギャップ（空隙）１８なしで積層
し硬化させておき、エアーギャップ（空隙）となる部分
にドリルもしくはレーザにより孔を連続させたような孔
を開けてエアーギャップ（空隙）を形成することができ
る。この場合は、積層体８の一方の側面から他方の側面
に貫通した孔、または非貫通の孔によりエアーギャップ
（空隙）を形成することになる。

【００３６】このように、スイッチ部１７の受動素子と
ダイプレクサ部７の受動素子とを縦並びに（積層方向
に）分離して配置し、かつ両者間に空隙層１８を介在さ
せれはエアーギャップ（空隙）１８は比誘電率が１であ
るから、スイッチ部１７とダイプレクサ部７との間のク
ロストークが減少し、減衰特性を改善することができ
る。また、エアーギャップ（空隙）１８により、高周波
信号がグランド１６に漏れることを防ぐことにより、挿
入損失を抑えることができ、これらにより、ＧＨｚ帯域
における高周波を扱うフロントエンドモジュールとして
好適なものが提供できる。

【００３７】図５は本発明のフロントエンドモジュール
の他の実施の形態を示す断面図、図６はその層構造を示
す平面図である。本実施の形態においては、異なる通信
方式であるＧＳＭ方式とＤＣＳ方式の送受信系の受動素
子を、図５、図６の図面上左側がＧＳＭ方式の領域３
０、右側がＤＣＳ方式の領域３１となるように、積層体
２０内に横並びに（積層面方向に）分離して配置し、こ
れらの領域間に、積層方向に設けた空隙部１８を介在さ
せたものである。

【００３８】本実施の形態においても、積層体２０は、
インダクタ導体２３、２６あるいはコンデンサ電極２
４、２７となる導体と、樹脂または樹脂に誘電体粉末を
混合した複合材料でなる絶縁体層（２１ａ〜２１ｆは低
誘電率層、２２ａ〜２２ｅは高誘電率層）とからなる。
この場合も、低誘電率層２１ａ〜２１ｆ、高誘電率層２
２ａ〜２２ｅの一部または全部に磁性体粉末を混合して
インダクタのインダクタンスを高めることもある。１９
は積層体２０に搭載した半導体素子または受動素子から
なる搭載部品である。２８は積層体２０の底面に形成し
たグランド電極である。

【００３９】本実施の形態の積層体２０は、図６に示す
ように、最上下層またはさらにその近傍層以外の内部の
各層にレーザ、ドリル、パンチ等により孔１８ａ〜１８
ｉを開けておき、これらを積層して熱プレスにより一体
化することにより、積層方向に連続するエアーギャップ
（空隙）１８を形成している。なお、このエアーギャッ
プ（空隙）１８は、上下に貫通して設けてもよく、ま
た、積層して一体化した後に、レーザ、ドリル、パンチ
等により積層方向に貫通したまたは非貫通のエアーギャ
ップ（空隙）を設けてもよい。

【００４０】このように、異なる送受信系（ＧＳＭ、Ｄ
ＣＳ）の受動素子を横ならびに分離して配置し、両者間
に空隙部１８を介在させれば、エアーギャップ（空隙）
１８は比誘電率が１であるから、異なる送受信系間のア
イソレーション効果を高め、減衰特性を改善することが
できる。

【００４１】本発明は、２ギガヘルツを超える周波数領
域で使用される移動体通信機器のフロントエンドモジュ
ールにも好適に利用できる。また、ＧＳＭ、ＤＣＳ、Ｐ
ＣＳ方式の３つの異なる通信方式を取り扱うフロントエ
ンドモジュールにも適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチ部とダイプレ
クサ部の受動素子を縦並びに分離して配置し、かつ両者
間に空隙層を介在させたので、スイッチ部とダイプレク
サ部との間のクロストークが減少し、減衰特性を改善す
ることができる。また、エアーギャップ（空隙）によ
り、高周波信号がグランドに漏れることを防ぐことによ
り、挿入損失を抑えることができ、これらにより、ギガ
ヘルツ帯域における高周波を扱うフロントエンドモジュ
ールとして好適なものが提供できる。

【００４３】また、異なる通信方式の送受信系の受動素
子を、導体と樹脂または樹脂にセラミックを混合した複
合材料とからなる積層体内に横並びに分離して配置し、
これらの異なる送受信系の受動素子の間に、積層方向に
形成されたエアーギャップを介在させたので、異なる送
受信系間のアイソレーション効果を高め、減衰特性を改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

【符号の説明】１：フロントエンドモジュール、２：アンテナ、３、
４：ローパスフィルタ、５、６：スイッチ部、７：ダイ
プレクサ部、８：積層体、９ａ〜９ｇ：低誘電率層、１
０ａ〜１０ｃ：高誘電率層、１１、１４：インダクタ導
体、１２、１５：コンデンサ電極、１６：グランド電
極、１７：スイッチ部、１８：エアーギャップ（空隙
層、空隙部）、１９：搭載部品、２０：積層体、２１ａ
〜２１ｆ：低誘電率層、２２ａ〜２２ｅ：高誘電率層、
２３、２６：インダクタ導体、２４、２７：コンデンサ
電極、２８：グランド電極、３０：ＧＳＭ領域、３１：
ＤＣＳ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者露谷和俊東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5J012 BA03 BA04 5K011 AA06 DA02 FA01 GA05 GA06 JA01 KA05 KA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる複数種類の通信方式に兼用される移
動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュールで
あって、アンテナを該当する方式の送信回路、受信回路に切換え
るスイッチ部の受動素子と、該スイッチ部とアンテナと
の間に設けるダイプレクサ部の受動素子を、導体と樹脂
または樹脂に誘電体粉末を混合した複合材料とからなる
積層体内に縦並びに分離して配置し、前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部の各受動素子の間
に空隙層を介在させたことを特徴とするフロントエンド
モジュール。
【請求項２】異なる複数種類の通信方式に兼用される移
動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュールで
あって、異なる通信方式の送受信系の受動素子を、導体と樹脂ま
たは樹脂に誘電体粉末を混合した複合材料とからなる積
層体内に横並びに分離して配置し、これらの異なる送受信系の受動素子の間に空隙部を介在
させたことを特徴とするフロントエンドモジュール。