JP2006319512A

JP2006319512A - 多層配線基板装置

Info

Publication number: JP2006319512A
Application number: JP2005138190A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yoshimoto; 義弘吉本; Norihiro Shimada; 規広島田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】スイッチングモジュール部と受信モジュール部とが一体化されており、アイソレーション性能に優れた多層配線基板装置を得る。
【解決手段】送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングＩＣ４１と、スイッチングＩＣと組み合わされてデュプレクサを構成しているＳＡＷフィルタ４２と、インピーダンス整合素子４３と、スイッチングモジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン１３とを有するスイッチングモジュール部３と、増幅用ＩＣ４４と、ミキサーＩＣ４５と、段間フィルタとしてのＳＡＷフィルタ４６と、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子４７と、受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン２５とを有する受信モジュール部４とを有し、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が基板本体２内に形成されておりかつ分離されている、多層配線基板装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば通信機器のフロントエンドモジュールとして用いられる多層配線基板装置に関し、より詳細には、多層配線基板を用いて、スイッチングモジュール部と受信モジュール部とが一体化されている多層配線基板装置に関する。

携帯電話機などの移動体通信機器には、送信回路、受信回路及びスイッチングモジュールが搭載されている。スイッチングモジュールにより、送信回路と受信回路との切り換えが行われる。また、スイッチングモジュールと受信回路との間には、スイッチングモジュールによって分割された信号を受信回路に入力するのに適切な状態とするための増幅・ミキシングを行う受信モジュールが接続されている。

従来、スイッチングモジュールと受信モジュールとは、それぞれ別の電子部品により構成されていた。別部品として構成されていたスイッチングモジュール及び受信モジュールが回路基板に実装され、フロントエンド部分を構成していた。この場合、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のインピーダンス整合を図る必要があった。また、スイッチングモジュールと受信モジュールとが別部品で構成さていたため、実装面積が大きくなるという問題があった。

他方、下記の特許文献１〜３に記載の通信機では、送信用スイッチングモジュール及び受信用スイッチングモジュールを一体化することにより、実装面積の低減が図られている。もっとも、特許文献１〜３では、いずれも、通過帯域が異なる送信用スイッチングモジュールと、受信用スイッチングモジュールとが一体化されているにすぎなかった。

ところで、前述したスイッチングモジュールと受信モジュールとを１つの多層基板内に構成し、一体化することにより、実装面積の低減及び双方のモジュール間の整合を図ることができる。しかしながら、スイッチングモジュールにより分割された信号が、同じ多層基板内に形成されているグラウンド電位に接続される電極を介して受信モジュール側に回り込み、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが低下するという問題があった。

なお、下記の特許文献４には、図６に示す多層基板が開示されている。図６に示す多層基板１０１では、Ａグループ１０２、Ｂグループ１０３、Ｃグループ１０４及びＤグループ１０５が、異なる機能を有するグループとして構成されている。各グループ中の回路部品は、それぞれ、対応して設けられている第１層のグラウンドパターン１０６〜１０９に接続されており、かつスルーホール電極を有する導電路により、多層基板内の第３層の電極１１４に電気的に接続されている。ここでは、各機能グループ１０２〜１０５の第１層のグラウンドパターン１０６〜１０９が、それぞれ、他の機能グループのグラウンドパターンから分離されているので、グラウンド電位の安定が図られるとされている。また、第２層及び第４層としてのグラウンド層１１３，１１５は共通化されており、共通化された第４層のグラウンド層１１５に、グラウンドパターン１０６〜１０９が接続されている。

同様に、下記の特許文献５においても、異なる機能パターン間のアイソレーションを確保するために、機能パターンごとに異なるグラウンド電極に接続する構成が示されているが、これらの複数のグラウンド電極は、最下層の共通グラウンド電極に接続されている。
特開２００１−１７７４３４号公報特開２００１−３５２２０２号公報特開２００４−４８４０５号公報特開２００４−１１９５９８号公報実用新案登録第２５４３２４８号公報

上記のように、従来の移動体通信機器におけるフロントエンド部分においては、前述したように、スイッチングモジュールと受信モジュールとはそれぞれ異なる電子部品により構成されていた。そのため、実装面積が大きくなり、かつ各モジュール間のインピーダンス整合を図る必要があるという問題があった。また、多層基板を用いてスイッチングモジュールと受信モジュールとを一体化した場合には、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが十分でなくなるという問題があった。特に、移動体通信機器では、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションは５０ｄＢ以上であることが強く求められている。スイッチングモジュールと受信モジュールとを多層基板内に構成して一体化した場合、このような高いレベルのアイソレーションを確保することはできなかった。

なお、特許文献４，５では、異なる機能パターン間のアイソレーションを確保する方法が示されているが、最下層の共通グラウンド電極に、各機能グループのグラウンド電位に接続される端子が最終的に接続されていた。従って、機能パターン間のアイソレーションを５０ｄＢ以上のように十分な大きさとすることは困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、例えば移動体通信機器等のフロントエンド部分を構成するのに用いられる多層配線基板装置であって、スイッチングモジュールと受信モジュールとが一体化されており、それによって実装面積の低減及びモジュール間のインピーダンス整合が図られているだけでなく、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが十分な大きさとされ得る、多層配線基板装置を提供することにある。

本発明は、複数の内部導体パターンと、少なくとも１つの内部導体パターンに接続された少なくとも１つのビアホール電極とを有し、少なくとも一方面に電子部品素子が搭載される実装部が設けられている基板本体と、前記基板本体の一方面に実装された少なくとも１つの電子部品素子とを備える多層配線基板装置であって、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングＩＣと、スイッチングＩＣと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、受信信号を増幅する増幅用ＩＣと、ミキサーＩＣと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とを備え、前記スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が前記基板本体内に設けられており、かつ分離されていることを特徴とする。

本発明に係る多層配線基板装置のある特定の局面では、前記スイッチングモジュール部と、前記受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインをさらに備え、該配線ラインを除いては、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている。

本発明に係る多層配線基板装置は、例えば移動体通信機器のフロントエンド部分を構成するのに用いられる。この多層配線基板装置では、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングＩＣと、スイッチングＩＣと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、受信信号を増幅する増幅用ＩＣと、ミキサーＩＣと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とが構成されている。そして、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極は基板本体内に形成されているが、互いに分離されている。すなわち、スイッチングモジュール用グラウンド電極と、受信モジュール用グラウンド電極とが多層配線基板装置において分離されているため、グラウンド電極を介した信号の回り込みが抑制される。それによって、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションが十分に大きくされている。よって、例えば、５０ｄＢ以上の高レベルのアイソレーション性能を満足し得る多層配線基板装置を容易に提供することが可能となる。

スイッチングモジュール部と受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインを除いて、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている場合には、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションをより一層高めることが可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施形態に係る多層配線基板装置の正面断面図である。

多層配線基板装置１は、携帯電話機のフロントエンド部分を構成する１つの部品として用意される。

多層配線基板装置１は、基板本体２を有する。基板本体２は、特に限定されるわけではないが、本発明では、複数のセラミック層を介して、複数の内部導体パターンが積層されている、周知のセラミック多層基板により構成されている。

また、本実施形態では、上記基板本体２を用いて、スイッチングモジュール部３と、受信モジュール部４とが構成され、一体化されている。図示の破線Ａの左側において、スイッチングモジュール部３が構成されており、右側において受信モジュール部４が構成されている。

図２は、本実施形態の多層基板配線装置１を用いて構成されているフロントエンド部分の回路構成を示す回路図である。図２における構成要素について示した参照符号は、図１に示した各部分の参照符号に対応している。図２に示すように、スイッチングモジュール部３は、送信用アンテナＡＮＴ１及び受信用アンテナＡＮＴ２に接続される部分であり、受信モジュール部４は、スイッチングモジュール部３によって切り換えられた受信信号を増幅し、受信回路に与える部分である。

すなわち、受信モジュール部４は、スイッチングモジュール部３と、受信モジュール部４の後段に接続されている受信回路との間に挿入される部分である。

図１に示すように、スイッチングモジュール部３においては、基板本体２内に、複数の内部導体パターン１１〜１６及びビアホール電極１７〜２３が形成されている。同様に、受信モジュール部４においては、複数の内部導体パターン２４〜２８及びビアホール電極２９〜３５が形成されている。

図３及び図４は、図１に示した基板本体２の異なる高さ位置の正面断面図であり、それぞれ、内部導体パターン１３，２５が形成されている高さ位置及び内部導体パターン１５，２８が形成されている高さ位置の平面断面図である。

スイッチングモジュール部３においては、上記複数の内部導体パターン１１〜１６及びビアホール電極１７〜２３が適宜電気的に接続されて、スイッチングモジュール部の回路が構成されている。

また、基板本体２は、下面に実装部としての凹部２ａ，２ｂを有する。凹部２ａは、スイッチングモジュール部３に配置されており、凹部２ａ内に、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングＩＣ４１が搭載されている。さらに、スイッチングモジュール部３においては、基板本体２の上面に、スイッチングＩＣ４１と組合わされてデュプレクサを構成しているＳＡＷフィルタ４２が搭載されている。また、スイッチングモジュール部３においては、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子４３が基板本体２の上面に搭載されている。なお、基板本体２の上面において、上記ＳＡＷフィルタ４２及びインダクタ素子４３などが搭載されている部分が、上面側の実装部を構成している。

本発明において、基板本体に設けられる実装部は、凹部２ａのように、電子部品素子を収納する形状とされている必要は必ずしもなく、基板本体２の上面のように、平坦な部分であってもよい。これらのスイッチングＩＣ４１、ＳＡＷフィルタ４２及びインダクタ素子４３などの回路構成要素が、前述した複数の内部導体パターン及びビアホール電極により電気的に接続され、スイッチングモジュール部３の回路が構成されている。

他方、受信モジュール部４においては、基板本体２の下面に形成された凹部２ｂに、ＩＣ４４が搭載されている。ＩＣ４４は、増幅用ＩＣであり、ＩＣ４４と並んで、ミキサーＩＣ４５が配置されている。そして、基板本体２の上面側には、段間フィルタとしてのＳＡＷフィルタ４６と、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子４７とが搭載されている。上記ＩＣ４４、ミキサーＩＣ４５、ＳＡＷフィルタ４６及びインダクタ素子４７並びに後述の受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン２４〜２８が、受信モジュール部４を構成している回路構成要素である。

また、図５は、基板本体２の平面図である。図５から明らかなように、基板本体２の上面には、上記ＳＡＷフィルタ４２だけでなく、さらに他の様々な電子部品素子４６等が搭載されており、受信モジュール部４においても、基板本体２の上面に、ＳＡＷフィルタ４６及びインダクタ素子４７以外に、様々な電子部品素子が搭載されている。

これらの各電子部品素子についても、スイッチングモジュール部３を構成している電子部品素子はスイッチングモジュール部３が設けられている領域の基板本体部分の上方または下方に、受信モジュール部４を構成している電子部品素子は、基板本体２において受信モジュール部４が構成されている領域の部分の上方または下方に配置されている。

なお、上記実施形態では、インピーダンス整合素子を構成する電子部品素子等が基板本体２の上面に搭載されていたが、基板本体２の下面に搭載されていてもよく、また基板本体２内に構成されていてもよい。すなわち、スイッチングモジュール部３及び受信モジュール部４を構成する構成要素は、基板本体２に搭載されていてもよく、基板本体２内に配置されていてもよい。

なお、基板本体２内に形成されている内部導体パターンのうち、スイッチングモジュール部３における上記内部導体パターンのうち、内部導体パターン１３が、スイッチングモジュール部用グラウンド電極である。また、内部導体パターン２５が、受信モジュール部４におけるグラウンド電位に接続される受信モジュール用グラウンド電極である。

上記スイッチングモジュール部３と、受信モジュール部４とは、基板本体２に設けられた配線ライン５１により電気的に接続されている。

図１から明らかなように、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部４を構成している回路構成要素とは、基板本体２内において、配線ライン５１を除いて互いに重ならないように配置されている。

本実施形態の多層配線基板装置１では、上記スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４とが１つの基板本体２を用いて一体に構成されている。従って、移動体通信機器に搭載するに際しての、スイッチングモジュール部３及び受信モジュール部４の実装面積を低減することが可能となり、かつ部品点数の低減を図ることができる。

加えて、予めスイッチングモジュール部３と、受信モジュール部４とが一体化されているため、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４とを含む回路全体において特性が最良となるように、スイッチングモジュール部３及び受信モジュール部４を構成している部品の部品定数を設定することができる。そのため、移動体通信機器を製造するに際し、後の段階における煩雑な調整を簡略化することが可能となる。

のみならず、本実施形態では、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４とが基板本体２を用いて一体化されているが、スイッチングモジュール部３におけるスイッチングモジュール用グラウンド電極としての内部導体パターンと、受信モジュール部４における受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターンとが、基板本体２内において分離されている。そのため、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４との間の信号の回り込みが生じ難い。よって、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４とを一体化したにもかかわらず、両者の間のアイソレーションが十分な大きさとされ得る。すなわち、この種の移動体通信機器では、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションが５０ｄＢ以上であることが強く求められているが、本実施形態では、このような高いレベルのアイソレーション性能を十分に出すことができる。

特に、本実施形態では、配線ライン５１を除いて、スイッチングモジュール部３を構成している構成要素と、受信モジュール部４を構成している構成要素とが基板本体２内において重なり合っていないため、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４との間のアイソレーションはより一層高くすることが可能とされている。もっとも、本発明においては、スイッチングモジュール部３の構成要素と、受信モジュール部４との構成要素とは、一部重なるように配置されてもよく、その場合においても、本発明に従って、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が分離されておれば、両者の間のアイソレーションは十分な大きさとすることができる。

加えて、本実施形態では、基板本体２内に構成されている構成要素だけでなく、基板本体２に実装されている構成要素、すなわちスイッチングモジュール部３では上記スイッチングＩＣ４１、ＳＡＷフィルタ４２及びインダクタ素子４３が、受信モジュール部４では、上記ＩＣ４４、ミキサーＩＣ４５、ＳＡＷフィルタ４６及びインダクタ素子４７が、それぞれ、スイッチングモジュール部３及び受信モジュール部４が構成されている基板本体部分の上方または下方に搭載されているため、それによっても、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４との間のアイソレーションが高められている。このように、基板本体２内におけるスイッチングモジュール部３を構成している要素と、受信モジュール部４を構成している要素とを分離するだけでなく、基板本体２に搭載される素子についても、スイッチングモジュール部３を構成している素子と、受信モジュール部４を構成している素子を、それぞれスイッチングモジュール部３及び受信モジュール部４が構成されている領域の上方または下方に配置することにより、スイッチングモジュール部３と受信モジュール部４とのアイソレーションをより一層高めることができ、望ましい。

なお、上記実施形態では、インピーダンス整合素子としてインダクタ素子４３，４７が用いられていたが、インダクタ素子に代えて、容量素子や抵抗素子を用いてもよい。

本発明の一実施形態に係る多層配線基板装置を示す正面断面図。図１に示した多層配線基板装置を用いて実現される回路構成を示す回路図。図１に示した実施形態の多層配線基板装置の基板本体内のある高さ位置における平面断面図。図１に示した実施形態の多層配線基板装置の基板本体内の他の高さ位置における平面断面図。図１に示した実施形態の多層配線基板装置の基板平面図。従来の多層基板の一例を示す略図的断面図。

符号の説明

１…多層配線基板装置
２…基板本体
２ａ，２ｂ…凹部
３…スイッチングモジュール部
４…受信モジュール部
１１〜１６…内部導体パターン
１７〜２３…ビアホール電極
２４〜２８…内部導体パターン
２９〜３５…ビアホール電極
４１…スイッチングＩＣ
４２…ＳＡＷフィルタ
４３…インダクタ素子（インピーダンス整合素子）
４４…増幅用ＩＣ
４５…ミキサーＩＣ
４６…ＳＡＷフィルタ
４７…インダクタ素子（インピーダンス整合素子）

Claims

複数の内部導体パターンと、少なくとも１つの内部導体パターンに接続された少なくとも１つのビアホール電極とを有し、少なくとも一方面に電子部品素子が搭載される実装部が設けられている基板本体と、前記基板本体の一方面に実装された少なくとも１つの電子部品素子とを備える多層配線基板装置であって、
送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングＩＣと、スイッチングＩＣと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、
受信信号を増幅する増幅用ＩＣと、ミキサーＩＣと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とを備え、
前記スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が前記基板本体内に設けられており、かつ分離されていることを特徴とする、多層配線基板装置。
前記スイッチングモジュール部と、前記受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインをさらに備え、該配線ラインを除いては、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている、請求項１に記載の多層配線基板装置。