JP2003023370A - 高周波スイッチモジュール - Google Patents

高周波スイッチモジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的特性を維持しながら小型化可能な高周
波スイッチモジュールを得ることを目的とする。 【解決手段】 高周波部品、伝送線路、コンデンサを備
える高周波スイッチを、複数の誘電体層を積層してなり
相対向する第1および第2の主面と当該主面間を連結す
る側面を備えた積層基板に積層一体化した高周波スイッ
チモジュールであって、前記積層基板に前記高周波部品
を搭載するとともに、前記伝送線路、前記コンデンサを
内蔵し、前記積層基板に搭載される高周波部品と前記積
層基板に内蔵される伝送線路、コンデンサを接続する接
続線路を前記第1の主面の近傍の誘電体層に配置し、前
記伝送線路と前記接続線路との層間に、高周波スイッチ
のコンデンサを構成するグランド電極を配置したことを
特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は準マイクロ波帯など
の高周波帯域で用いられる高周波複合部品に関し、少な
くとも1つのアンテナで送受信系を取り扱う高周波スイ
ッチモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】昨今、携帯電話機等に代表される移動体
通信機器の発展は目覚しいものがある。この移動体通信
機器に用いられる高周波部品として、アンテナと送信回
路との接続、アンテナと受信回路との接続を切換えるた
めに使用される高周波スイッチがある。この高周波スイ
ッチは、例えば特開平2−108301号に開示され、
送信回路とアンテナの間に配置されたダイオードと、ア
ンテナと受信回路との間に配置されたλ/4位相線路と
を有し、λ/4位相線路の受信回路側はダイオードを介
して接地されており、もって各ダイオードに流れるバイ
アス電流により信号経路を切換えるλ/4型スイッチ回
路を構成している。また、このようなλ/4型スイッチ
回路を、低温焼結誘電体セラミック材料を用い積層体一
体化した高周波スイッチモジュールがある(例えば特開
平6−197040号公報参照)。これらの高周波スイ
ッチは一つの送受信系のみを取り扱うものであるが(例
えばGSM‐Glabal System for Mobile Communications ,
DCS‐Digital Cellular System , PCS‐Personal Comm
unications Service等)、二つ以上の送受信系を取り扱
うように分波器と高周波スイッチを用いて構成される高
周波スイッチモジュール(例えば特開平11−2250
89号)も開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図7は、従来の高周波
スイッチモジュールの外観斜視図である。この高周波ス
イッチモジュールは、GSMとDCSとの2つの送受信
系を取り扱うものであり、図8に示す等価回路のよう
に、分波器と2つの高周波スイッチとローパスフィルタ
を備える。これらを構成する高周波部品(ダイオードD
P1,DP2,DG1,DG2)を複数の誘電体層を積層
してなる6750形状の積層基板を搭載し、伝送線路、
コンデンサを積層基板に内蔵して構成される。また、一
部のコンデンサCG1、CG2をチップ部品として搭載
している。この高周波スイッチモジュールでは前記等価
回路における抵抗、インダクタ等を積層基板に内蔵もし
くは搭載せず、高周波スイッチモジュールが実装される
回路基板に配置しているが、これらは適宜、必要に応じ
て積層基板に内蔵もしくは搭載して構成される。
【0004】図9は前記積層基板の分解平面図である。
前記高周波部品が搭載される積層基板の第1の主面近傍
(第2層)には高周波部品と伝送線路、コンデンサを接
続する接続線路SLが形成されており、その下層の第3
層、第4層に分波器を構成する伝送線路LF1、LF
2、LF3、ローパスフィルタを構成するLP3、LG
3が形成され、第5層には分波器のコンデンサCF1、
CF2、CP6が形成されていた。上記のように、接続
線路と伝送線路が極めて近傍に配置されている為、高周
波スイッチモジュールを小型化しようとすると、電磁気
的な干渉により所望の電気的特性が得られないといった
問題があった。
【0005】また、高周波スイッチとローパスフィルタ
を構成するコンデンサが第5層から第9層の、積層基板
のほぼ中央領域に形成される。誘電体基板の第1の主面
に実装される高周波部品等と、積層基板に内蔵されるコ
ンデンサ、伝送線路との接続はスルーホール(図中黒丸
で表示)や積層基板の第1および第2の主面と当該主面
間を連結する側面に形成された外部電極によって行う。
従来の高周波モジュールでは、高周波スイッチのアンテ
ナと受信回路との間に配置された伝送線路LG2、LP
2の受信回路側を接地するスイッチング素子DG2、D
P2に接続するコンデンサCP6、CG6と前記高周波
部品との接続は、例えばコンデンサCG6は、第1層〜
第7層に形成されたスルーホールを介して接続し、コン
デンサCP6は、第1層〜第4層に形成されたスルーホ
ールを介して接続される。高周波スイッチは、GSM、
DCS送信時において、スイッチング素子DG2、DP2
がそれぞれ適宜ONされ高周波的に接地されるため、前
記スイッチング素子とコンデンサとの接続においては、
導体抵抗損を生じないように出来るだけ近距離で接続す
るのが、電気的特性を向上させる上で好ましい。しかし
ながら、従来の高周波スイッチモジュールでは、コンデ
ンサが積層基板のほぼ中央領域に形成されるため、高周
波部品との接続距離を長く取らざるを得ず、結果電気的
特性を向上させることが困難な場合があった。
【0006】上記高周波スイッチモジュールが用いられ
る高周波回路で用いられる部品は、特性インピーダンス
の値を50Ωとするのが一般的である。したがって高周
波スイッチは受信信号の周波数付近において特性インピ
ーダンスが50Ωとなるように設計するのが理想であ
る。この特性インピーダンスは、グランド電極からの距
離、伝送線路の幅等により決定されるが、高周波スイッ
チモジュールの小型化・低背化が進む中で高周波スイッ
チの特性インピーダンスを50Ωに設定しようとすれ
ば、グランド電極間の間隔が小さくなることから、高周
波スイッチの伝送線路LP2、LG2の線路幅を細くせ
ざるを得ず、その結果伝送線路の抵抗が増加してしまい
抵抗損失大させる問題があった。そこで本発明は、この
ような問題点を解消する為になされたものであり、電気
的特性を維持しながら小型化可能な高周波スイッチモジ
ュールを得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波部品、
伝送線路、コンデンサを備える高周波スイッチを、複数
の誘電体層を積層してなり相対向する第1および第2の
主面と当該主面間を連結する側面を備えた積層基板に積
層一体化した高周波スイッチモジュールであって、前記
積層基板に前記高周波部品を搭載するとともに、前記伝
送線路、前記コンデンサを内蔵し、前記積層基板に搭載
される高周波部品と前記積層基板に内蔵される伝送線
路、コンデンサを接続する接続線路を前記第1の主面の
近傍の誘電体層に配置し、前記伝送線路と前記接続線路
との層間に、高周波スイッチのコンデンサを構成するグ
ランド電極を配置した高周波スイッチモジュールであ
る。本発明においては、前記高周波部品をスイッチング
素子又は、スイッチング素子とSAWフィルタとし、前
記スイッチング素子がをイオード又は電解効果型トラン
ジスタとするのが好ましい。前記高周波スイッチは、送
信回路とアンテナの間に配置されたスイッチング素子
と、当該スイッチング素子の送信回路側を接地する伝送
線路又はチップインダクタと、アンテナと受信回路との
間に配置された伝送線路と、当該伝送線路の受信回路側
を接地するスイッチング素子とコンデンサを備える構成
が好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、図1か
ら図6を用いて説明する。図1は本発明の高周波スイッ
チモジュールの外観斜視図であり、図2はその等価回路
であり、図3は積層基板の分解平面図である。本実施例
おいては、積層基板に高周波スイッチの高周波部品とし
てSAWフィルタ、ダイオードDG1、DG2、DP
1、DP2と他に抵抗R1、R2、コンデンサCG1、
CG7、CG8、CP7、CP8を搭載し、コンデンサ
CG6、CP6、伝送線路LG2、LP2を内蔵し、ロ
ーパスフィルタを構成するコンデンサ、伝送線路、分波
器を構成するコンデンサ、伝送線路をそれぞれ、前記積
層基板に内蔵している。前記積層基板は、例えばアルミ
ナ系ガラスセラミック低温焼結材料からなるグリーンシ
ートを用意し、そのグリーンシート上にAg、Pd,C
u等の導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを
形成し、それを適宜積層し、一体焼成させて構成され
る。なお、シートの厚さは20〜250μmの範囲で、
使用用途によりドクターブレード法などで制御される。
所定のコンデンサ、伝送線路、接続線路等の内部電極パ
ターンを多数形成した大きなシートを積層し、1つ1つ
のチップサイズに切断した後、焼成し、端子電極を形成
して積層基板を作製する。積層基板の表面には、前記内
部電極パターンと接続する端子電極が形成されており、
半田メッキまたはAuメッキを施し半田濡れ性を十分得
られるようにしている。第1の主面には、前記高周波部
品等を実装するための端子電極が形成され、第2の主面
には、高周波スイッチモジュールが実装される回路基板
との接続のための端子電極が形成される。前記第1に主
面に形成された端子電極には、メタルマスクを使用して
半田印刷を施し、その後PINダイオードや、容量値が
大きく積層素体内に形成出来なかったチップコンデン
サ、SAWフィルタなどを搭載し、リフロー半田付す
る。
【0009】以下、積層基板の各層の構成を、最上層か
ら順に説明する。まず、第1層上には、上面に搭載する
ダイオードやチップ部品やSAWフィルタの端子電極
(ランド)を形成している。第2層上には、上面に搭載
するダイオードやチップ部品と内部電極パターンとの接
続線路SLが形成されている。第3層上には、高周波ス
イッチのコンデンサCP6、CG6用電極が形成され上
面の高周波部品と極めて近距離で接続するようにしてい
る。第4層上には、前記コンデンサCP6、CG6を構
成するグランド電極GNDと他のコンデンサ用電極CF
4が形成されている。前記コンデンサCP6、CG6用
電極やグランド電極GNDと、前記接続線路SLとは、
少なくとも20μm以上離間させて配置すれば、浮遊容
量の影響を小さく構成することが出来る。離間距離が2
0μm未満だと、前記浮遊容量の影響で電気的特性が著
しく劣化する。第5層、第6層上にはコンデンサCG
6,CF4、CF2用電極が形成され、第7層から第1
2層には、分波器、ローパスフィルタ、高周波スイッチ
を構成する伝送線路が形成されている。この層に形成さ
れる伝送線路は、互いに接続されているものを除いて、
積層方向に重なり合わないように配置するのが好まし
い。第13層、第14層上には、コンデンサCG3、C
G4、CF1、CP3、CP4、CF3用電極が形成さ
れる。この層に形成するコンデンサは上面の高周波部品
等の実装部品と連続して接続しないものや、第2の主面
に形成された端子電極に接続するものを選択し配置する
のが好ましい。最下層の第15層上には、グランド電極
GNDがほぼ全面に形成されている。これにより安定し
たアースが確保できる。
【0010】上記のように構成することで、接続線路S
Lと高周波スイッチ、ローパスフィルタ等を構成する伝
送線路とが磁気結合するのをグランド電極で防ぐことが
出来る。また第4層にグランド電極を形成したので、前
記伝送線路を所望の特性インピーダンスにする場合に、
第15層のグランド電極との距離を確保でき、積層基板
を小型化、特には薄型化する場合であっても、電気的特
性に影響を与えない程度の線路幅で伝送線路を構成する
ことができるので、もって電気的特性を維持しながら5
440形状の小型の高周波スイッチモジュールを得るこ
とが出来る。
【0011】次に他の実施例について説明する。図4は
本発明の高周波スイッチモジュールの部品搭載平面図で
あり、図5はその等価回路であり、図6は積層基板の分
解平面図である。本実施例おいても、積層基板に高周波
スイッチの高周波部品としてSAWフィルタ、ダイオー
ドDG1、DG2、DP1、DP2と他に抵抗R1、R
2、コンデンサCG1、CG7、CG8、CP7、CP
8を搭載し、コンデンサCG6、CP6、伝送線路LG
2、LP2を内蔵し、ローパスフィルタを構成するコン
デンサ、伝送線路、分波器を構成するコンデンサ、伝送
線路をそれぞれ、前記積層基板に内蔵している。
【0012】本実施例では、分波器を構成するコンデン
サCF2、CF4用電極を第3層から第5層に、コンデ
ンサCG6、CP6用電極、グランド電極GNDととも
に形成している。本実施例においては、2枚のグランド
電極でコンデンサCG6、CP6用電極を挟む構造であ
るため、前記コンデンサ電極と第1の主面の端子電極と
の間で寄生容量を発生させない。このように構成しても
電気的特性を維持しながら小型の高周波スイッチモジュ
ールを得ることが出来きた。
【0013】また本発明においては、積層基板を、最下
層から電極面積の大きいグランド電極、電極面積小さい
伝送線路層、電極面積の大きいグランド電極層という順
で中間層を基準に対称な形で積層形成するため、従来構
造よりもバランスよく電極層を配置することが出来るの
で、焼結時における積層基板の変形防止にも効果があ
る。
【0014】
【発明の効果】本発明によると、小型化に対応できる高
周波スイッチモジュールを提供することができる。これ
により、マルチバンド携帯電話などにおいて、機器の超
小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施例の高周波スイッチモジュ
ールの外観斜視図である。
【図2】本発明に係る一実施例の高周波スイッチモジュ
ールの等価回路である。
【図3】本発明に係る一実施例に用いた積層基板の分解
平面図である。
【図4】本発明に係る他の実施例における高周波スイッ
チモジュールの外観斜視図である。
【図5】本発明に係る他の実施例における高周波スイッ
チモジュールの等価回路である。
【図6】本発明に係る他の実施例に用いた積層基板の分
解平面図である。
【図7】従来の高周波スイッチモジュールの外観斜視図
である。
【図8】従来の高周波スイッチモジュールの等価回路で
ある。
【図9】従来の積層基板の分解平面図である。
【符号の説明】
1 高周波スイッチモジュール 2 積層基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波部品、伝送線路、コンデンサを備
    える高周波スイッチを、複数の誘電体層を積層してなり
    相対向する第1および第2の主面と当該主面間を連結す
    る側面を備えた積層基板に積層一体化した高周波スイッ
    チモジュールであって、前記積層基板に前記高周波部品
    を搭載するとともに、前記伝送線路、前記コンデンサを
    内蔵し、前記積層基板に搭載される高周波部品と前記積
    層基板に内蔵される伝送線路、コンデンサを接続する接
    続線路を前記第1の主面の近傍の誘電体層に配置し、前
    記伝送線路と前記接続線路との層間に、高周波スイッチ
    のコンデンサを構成するグランド電極を配置したことを
    特徴とする高周波スイッチモジュール。
  2. 【請求項2】 前記高周波部品がスイッチング素子又
    は、スイッチング素子とSAWフィルタであり、前記ス
    イッチング素子がダイオード又は電解効果型トランジス
    タであることを特徴とする請求項1に記載の高周波スイ
    ッチモジュール。
  3. 【請求項3】 前記高周波スイッチは、送信回路とアン
    テナの間に配置されたスイッチング素子と、当該スイッ
    チング素子の送信回路側を接地する伝送線路又はチップ
    インダクタと、アンテナと受信回路との間に配置された
    伝送線路と、当該伝送線路の受信回路側を接地するスイ
    ッチング素子とコンデンサを備えることを特徴とする請
    求項1又は2に記載の高周波スイッチモジュール。
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