JP2006093996A

JP2006093996A - ダイプレクサ

Info

Publication number: JP2006093996A
Application number: JP2004275523A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Okamoto; 哲也岡元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】ダイプレクサの上面側に新たに接地電極を設けても浮遊容量を抑えることができ、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされるダイプレクサを提供すること。
【解決手段】複数の誘電体層を積層して成る基体１８と、誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成された第１および第２の接地電極１１，１２と、第１の接地電極１１と第２の接地電極１２との間の誘電体層に配置されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタとを具備しており、ハイパスフィルタは、第１の接地コンデンサ６および第１乃至第３のコンデンサ１４〜１６を形成する各電極が、基体１８の厚み方向に重なるように配置されているとともに、基体１８の厚みの半分以下の厚みの領域に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種通信機器に用いられる複数の誘電体を積層し構成されるダイプレクサに関する。

従来、ダイプレクサとしては複数の誘電体を積層したセラミックス等の誘電体の内部に、インダクタやキャパシタを内部電極として形成し、それぞれをストリップラインやビア導体で電気的に接続することにより構成され製品化されている。これにより、インダクタやキャパシタを基板表面に実装するのに比べ、小型化できる。

また、近年、内部にダイプレクサだけでなくローパスフィルタやアンテナスイッチ回路の一部となる位相ライン等を内蔵するとともに、上面にダイオードや抵抗などの部品を搭載したアンテナスイッチモジュールも製品化されている。

例えば、特許文献１では、第１乃至第３のポートと、第１および第２のポート間の低域通過フィルタを構成する第１のインダクタおよび第１のコンデンサと、第２および第３のポート間の高域通過フィルタを構成する第２のインダクタおよび第２のコンデンサとを備えるとともに、第１および第２のインダクタが、セラミックスからなる複数の絶縁層を積層してなる多層基板に内蔵されるストリップライン電極で形成され、第１および第２のコンデンサが、多層基板に内蔵されるコンデンサ電極で形成されるダイプレクサであって、第２のポートと第３のポートとの間に直列接続される第２のコンデンサを、第１および第２のポート間に接続される第１のコンデンサ上に配置し、かつ多層基板の高さ方向に積み重ねたタイプレクサが開示されている。

これによれば、第２のポートと第３のポートとの間に直列接続される第２のコンデンサを、第１および第２のポート間に接続される第１のコンデンサ上に配置し、かつ多層基板の高さ方向に積み重ねることで、第２のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に発生する浮遊容量を抑えることができるというものである。
特開２０００−３４９５８１号公報

しかしながら、特許文献１に示すようなダイプレクサでは、第２のコンデンサを第１のポートおよび第２のポート間に接続される第１のコンデンサ上に配置したことにより、第２のコンデンサを形成するコンデンサ電極とグランド電極との間に発生する不要な浮遊容量を抑えることができるが、ダイプレクサの上面側にスイッチやＩＣなどの搭載部品を配置するために、ダイプレクサと搭載部品のアイソレーションを確保するシールドとなる新たな接地電極を設けると、第２のコンデンサ電極と新たな接地電極との間に新たに不要な浮遊容量が発生し、高域通過フィルタ側の通過帯域が狭くなるという問題があった。

また、第１および第２のコンデンサを形成する電極は多層基板の高さ方向に積み重ねられているが、必要とされる電極の大きさが異なるため、電極の重なりのない部分においては、第１および第２のコンデンサとグランド電極との間に不要な浮遊容量が発生し、高域通過フィルタ側の通過帯域が狭くなるという問題があった。

本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、例えばダイプレクサの上面側にも新たに接地電極を設けても浮遊容量を抑えることができ、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされるダイプレクサを提供することにある。

本発明のダイプレクサは、複数の誘電体層を積層して成る基体と、前記誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成された第１および第２の接地電極と、前記第１の接地電極と前記第２の接地電極との間の誘電体層に配置されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタと、前記ローパスフィルタの一端と前記ハイパスフィルタの一端とを電気的に接続した共通端子と、前記ローパスフィルタの他端に設けられたローパスフィルタ端子と、前記ハイパスフィルタの他端に設けられたハイパスフィルタ端子とを具備しており、前記ローパスフィルタは、前記共通端子と前記ローパスフィルタ端子との間に接続された第１のインダクタおよび第１のコンデンサと、前記ローパスフィルタ端子に接続された第１の接地コンデンサとからなり、前記ハイパスフィルタは、前記共通端子と前記ハイパスフィルタ端子との間に直列接続された第２および第３のコンデンサと、一端が接地された第２の接地コンデンサの他端と前記第２および第３のコンデンサの接続部に接続された第２のインダクタとからなり、前記第１の接地コンデンサおよび前記第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極が、前記基体の厚み方向に重なるように配置されているとともに、前記基体の厚みの半分以下の厚みの領域に形成されていることを特徴とする。

本発明のダイプレクサは好ましくは、前記第１の接地コンデンサおよび前記第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極は、前記基体の前記第１の接地電極側の領域に前記誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成されているとともに、前記各電極の面積が厚み方向において前記基体の中央側に向かって漸次小さくなっていることを特徴とする。

本発明のダイプレクサは、複数の誘電体層を積層して成る基体と、誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成された第１および第２の接地電極と、第１の接地電極と第２の接地電極との間の誘電体層に配置されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタと、ローパスフィルタの一端とハイパスフィルタの一端とを電気的に接続した共通端子と、ローパスフィルタの他端に設けられたローパスフィルタ端子と、ハイパスフィルタの他端に設けられたハイパスフィルタ端子とを具備しており、ローパスフィルタは、共通端子とローパスフィルタ端子との間に接続された第１のインダクタおよび第１のコンデンサと、ローパスフィルタ端子に接続された第１の接地コンデンサとからなり、ハイパスフィルタは、共通端子とハイパスフィルタ端子との間に直列接続された第２および第３のコンデンサと、一端が接地された第２の接地コンデンサの他端と第２および第３のコンデンサの接続部に接続された第２のインダクタとからなり、第１の接地コンデンサおよび第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極が、基体の厚み方向に重なるように配置されているとともに、基体の厚みの半分以下の厚みの領域に形成されていることにより、第３のコンデンサを形成する電極と第２の接地電極との間の距離を離すことができ、第３のコンデンサを形成する電極と第２の接地電極との間に生じる不要な浮遊容量を減少させることができるため、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされる。

また本発明のダイプレクサは好ましくは、第１の接地コンデンサおよび第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極は、基体の第１の接地電極側の領域に誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成されているとともに、各電極の面積が厚み方向において基体の中央側に向かって漸次小さくなっていることにより、下側のコンデンサを形成する電極が上側のコンデンサを形成する電極より大きくなっており、フリンジング効果（電極の端部から電界が放射状に広がる効果）にて生じる浮遊容量を少なくすることができる。例えば第３のコンデンサを形成する電極の下側に、第３のコンデンサを形成する電極より形状の大きい第１および第２のコンデンサを形成する電極を配置したことにより、第３のコンデンサを形成する電極のフリンジング効果により生じる電界は主に第１および第２のコンデンサを形成する電極との間に発生し、第３のコンデンサを形成する電極と第１の接地電極との間に生じる電界は少なくなり、第３のコンデンサの浮遊容量を少なくすることができる。同様に第１および第２のコンデンサを形成する電極の浮遊容量を少なくすることができる。このことにより、第１乃至第３のコンデンサの各々より第１の接地電極との間に生じる電界を少なくすることができるため、第１乃至第３のコンデンサの浮遊容量を少なくすることができ、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされる。

よって、ダイプレクサの上面側にスイッチやＩＣなどの搭載部品を配置するための、ダイプレクサと搭載部品のアイソレーションを確保するシールドとなる新たな接地電極を設けても、ダイプレクサのハイパスフィルタの通過帯域の広域化がなされる。

本発明のダイプレクサについて図面を用いて以下に説明する。図１は本発明のダイプレクサについて実施の形態の１例を示す等価回路図、図２は本発明のダイプレクサの実施の形態の一例を示す分解斜視図、図３は本発明のダイプレクサの実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は共通端子、２はローパスフィルタ端子、３はハイパスフィルタ端子、４は第１のインダクタ、５は第１のコンデンサ、６は第１の接地コンデンサ、７は第２のコンデンサ、８は第３のコンデンサ、９は第２のインダクタ、１０は第２の接地コンデンサである。第１のインダクタ４、第１のコンデンサ５、第１の接地コンデンサ６にてローパスフィルタを形成するとともに、第２のコンデンサ７、第３のコンデンサ８、第２のインダクタ９、第２の接地コンデンサ１０にてハイパスフィルタを形成している。

また図２，図３において、１１は第１の接地電極、１２は第２の接地電極、１３は第1の接地コンデンサ電極、１４は第１のコンデンサ電極、１５は第２のコンデンサ電極、１６は第３のコンデンサ電極、１７は第２の接地コンデンサ電極、１８は基体である。

第1の接地コンデンサ６は第１の接地電極１１と第1の接地コンデンサ電極１３とによって形成した接地コンデンサであり、第１のコンデンサ５は第１の接地コンデンサ電極１３と第１のコンデンサ電極１４とによって形成したコンデンサであり、第２のコンデンサ７は第１のコンデンサ電極１４と第２のコンデンサ電極１５とによって形成したコンデンサであり、第３のコンデンサ８は第２のコンデンサ電極１５と第３のコンデンサ電極１６とによって形成したコンデンサであり、第２の接地コンデンサ１０は第１の接地電極１１と第２の接地コンデンサ電極１７とによって形成した接地コンデンサである。

図３に示すように、第１の接地コンデンサ６（第１の接地電極１１，第1の接地コンデンサ電極１３）、第１のコンデンサ５（第１の接地コンデンサ電極１３，第１のコンデンサ電極１４）、第２のコンデンサ７（第１のコンデンサ電極１４，第２のコンデンサ電極１５）、第３のコンデンサ８（第２のコンデンサ電極１５，第３のコンデンサ電極１６）を構成する第１の接地コンデンサ電極１３、第１乃至第３のコンデンサ電極１４乃至１６が、基体１８の厚みの半分以下の厚みの領域に形成されている。

また、第１の接地コンデンサ６（第１の接地電極１１，第1の接地コンデンサ電極１３）、第１のコンデンサ５（第１の接地コンデンサ電極１３，第１のコンデンサ電極１４）、第２のコンデンサ７（第１のコンデンサ電極１４，第２のコンデンサ電極１５）、第３のコンデンサ８（第２のコンデンサ電極１５，第３のコンデンサ電極１６）を構成する第１の接地コンデンサ電極１３、第１乃至第３のコンデンサ電極１４乃至１６は、基体１８の第１の接地電極１１側の領域（図３では、基体１８の第１の接地電極１１の直上である下側領域）に誘電体層間の異なる層間にそれぞれ形成されているとともに、各電極の面積が厚み方向において基体１８の中央側に向かって漸次小さくなっている。即ち、コンデンサ電極の面積が第１の接地電極１１側から上面側に行くほど小さく、つまり第１の接地コンデンサ電極１３、第１のコンデンサ電極１４、第２のコンデンサ電極１５、第３のコンデンサ電極１６の順にそれらの面積が厚み方向において基体１８の中央側に向かって漸次小さくなっている。

図４は、図１の本発明のダイプレクサのハイパスフィルタ側の周波数特性を示すグラフである。図４において、横軸は周波数（単位ＧＨｚ）を、縦軸はハイパスフィルタ側の信号通過量Ｓ(２，１)（単位ｄＢ）を表わし、実線の特性曲線は本発明のダイプレクサの周波数特性を、破線の周波数特性は従来のダイプレクサの上面にダイプレクサに近接させて接地電極を追加した場合の周波数特性を示している。

図４より、本発明のダイプレクサは、第１の接地コンデンサ電極１３、第１のコンデンサ電極１４、第２のコンデンサ電極１５、第３のコンデンサ電極１６を基体１８の厚み方向の半分以下の厚みの領域に形成したことにより、ダイプレクサの上面側に新たに第２の接地電極１２を設けても、ダイプレクサのハイパスフィルタを構成する第１乃至第３のコンデンサ電極１４乃至１６と第２の接地電極１２との間に生じる浮遊容量を小さくすることができるため、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされていることが分かる。

また、第１の接地コンデンサ電極１３、第１のコンデンサ電極１４、第２のコンデンサ電極１５、第３のコンデンサ電極１６の順にそれらの面積が厚み方向において基体１８の中央側に向かって漸次小さくなっていることにより、下側のコンデンサを形成する電極が上側のコンデンサを形成する電極より大きくなっており、フリンジング効果（電極の端部から電界が放射状に広がる効果）にて生じる浮遊容量を少なくすることができる。例えば第３コンデンサ電極１６の下側に、第３のコンデンサ電極１６より形状の大きい第１および第２のコンデンサ電極１４、１５を配置したことにより、第３のコンデンサ電極１６のフリンジング効果により生じる電界は主に第１および第２のコンデンサ電極１４、１５との間に発生し、第３のコンデンサ電極１６と第１の接地電極１１との間に生じる電界は少なくなり、第３のコンデンサ電極１６の浮遊容量を少なくすることができる。同様の理由により第１および第２のコンデンサ電極１４、１５の浮遊容量を少なくすることができる。このことにより、第１乃至第３のコンデンサの各々より第１の接地電極との間に生じる電界を少なくすることができるため、第１乃至第３のコンデンサの浮遊容量を少なくすることができ、ハイパスフィルタの通過帯域の広帯域化がなされることとなる。

なお、本発明のダイプレクサは、例えば誘電体層がセラミックスから成る場合、焼成後に各誘電体層となるセラミックグリーンシート（以下、グリーンシートともいう）に所定の孔開け加工を施すとともに、各電極のパターン形状および貫通導体となる貫通孔やグリーンシートの側面等に導体ペーストを塗布し、これらを積層して焼成することによって製作される。あるいは、誘電体層がフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド樹脂のような樹脂から成る場合、樹脂基板を用い、その表面に被着させた銅箔をエッチングして各電極パターンの形成を行ない、層間接続用の貫通導体を形成して積層プレスすることによって製作される。

また、基体１８としては、アルミナセラミックス，ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、または四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂，ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。

また、共通端子１、ローパスフィルタ端子２、ハイパスフィルタ端子３、第１および第２のインダクタ４，９、第１および第２の接地電極１１，１２、第１および第２の接地コンデンサ電極１３，１７、第１乃至３のコンデンサ電極１４乃至１６には、高周波信号伝送用の金属材料から成る導体層が用いられる。例えば、Ｃｕ層、Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｃｒ−Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔａ_２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの、またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等が用いられ、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。

次に、図５に本発明のダイプレクサの実施の形態の他の例を示す。図５において、１ａは共通端子、２ａはローパスフィルタ端子、３ａはハイパスフィルタ端子、４ａは第１のインダクタ、９ａは第２のインダクタ、１１ａは第１の接地電極、１２ａは第２の接地電極、１３ａは第１の接地コンデンサ電極、１４ａは第１のコンデンサ電極、１５ａは第２のコンデンサ電極、１６ａは第３のコンデンサ電極、１７ａは第２の接地コンデンサ電極、１８ａは基体である。図５のものは図１のものと比較して、第２の接地コンデンサ１０が第２の接地電極１２ａと第２の接地コンデンサ電極１７ａとによって形成された接地コンデンサとなるように配置していることが異なる。この構成によって、第１の接地電極１１ａの上面に第１の接地コンデンサ電極１３ａと第２の接地コンデンサ電極１７ａを配置する必要がなくなるため、平面方向に対して小型化することができる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。たとえば、基体の一部に高誘電率材料や、磁性体等を用いることによりインダクタやキャパシタンスを小型化することによりダイプレクサ自体を小型化したり、第２の接地電極１２と第３のコンデンサ電極１６との間に低誘電率層を形成し更に浮遊容量の低減をはかっても良い。

本発明のダイプレクサの等価回路図である。図１のダイプレクサの分解斜視図である。図１のダイプレクサの断面図である。図１のダイプレクサのハイパスフィルタの周波数特性を示すグラフである。本発明のダイプレクサの実施の形態の他の例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１・・・共通端子
２・・・ローパスフィルタ端子
３・・・ハイパスフィルタ端子
４・・・第１のインダクタ
５・・・第１のコンデンサ
６・・・第１の接地コンデンサ
７・・・第２のコンデンサ
８・・・第３のコンデンサ
９・・・第２のインダクタ
１０・・・第２の接地コンデンサ
１１・・・第１の接地電極
１２・・・第２の接地電極
１３・・・第1の接地コンデンサ電極
１４・・・第１のコンデンサ電極
１５・・・第２のコンデンサ電極
１６・・・第３のコンデンサ電極
１７・・・第２の接地コンデンサ電極
１８・・・基体

Claims

複数の誘電体層を積層して成る基体と、前記誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成された第１および第２の接地電極と、前記第１の接地電極と前記第２の接地電極との間の誘電体層に配置されたローパスフィルタおよびハイパスフィルタと、前記ローパスフィルタの一端と前記ハイパスフィルタの一端とを電気的に接続した共通端子と、前記ローパスフィルタの他端に設けられたローパスフィルタ端子と、前記ハイパスフィルタの他端に設けられたハイパスフィルタ端子とを具備しており、前記ローパスフィルタは、前記共通端子と前記ローパスフィルタ端子との間に接続された第１のインダクタおよび第１のコンデンサと、前記ローパスフィルタ端子に接続された第１の接地コンデンサとからなり、前記ハイパスフィルタは、前記共通端子と前記ハイパスフィルタ端子との間に直列接続された第２および第３のコンデンサと、一端が接地された第２の接地コンデンサの他端と前記第２および第３のコンデンサの接続部に接続された第２のインダクタとからなり、前記第１の接地コンデンサおよび前記第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極が、前記基体の厚み方向に重なるように配置されているとともに、前記基体の厚みの半分以下の厚みの領域に形成されていることを特徴とするダイプレクサ。
前記第１の接地コンデンサおよび前記第１乃至第３のコンデンサを形成する各電極は、前記基体の前記第１の接地電極側の領域に前記誘電体層の異なる層間にそれぞれ形成されているとともに、前記各電極の面積が厚み方向において前記基体の中央側に向かって漸次小さくなっていることを特徴とする請求項１記載のダイプレクサ。