JP2007128939A - 高周波モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタで生じる磁束の阻害やストレイキャパシタンスの増大を低減すると共に、低背化及び小型化の両立が可能な高周波モジュールを提供する。
【解決手段】インダクタ及びコンデンサ有する受動回路を備え、基板１３上に電子部品１１を搭載してなる高周波モジュール１０において、受動回路の一部の構成部分を電子部品１１として基板１３上に搭載し、電子部品１１によって構成される部分を除く他の構成部分を基板１３の内部に形成し、受動回路の一部の構成部分である電子部品と基板１３内部に形成された他の構成部分との間に接地電極１４を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やＰＤＡ(Personal Digital Assistance)等の高周波移動通信機に主に用いられる高周波モジュールに関するものである。

従来、ＬＴＣＣ (Low Temperature Co-fired Ceramic：低温焼成セラミックス)基板を用いた高周波モジュールはフィルタ等の誘電体受動回路をＬＴＣＣ基板内のみに形成することが一般的であった。例えば、図７に示した等価回路により形成される帯域通過型フィルタをＬＴＣＣ基板内に形成した場合の高周波モジュールの構成例は図８に示すようになる。

図７に示す等価回路は帯域通過型フィルタであり、入力端子Ｐ１と出力端子Ｐ２との間に２つのＬＣ共振回路が結合コンデンサＣ１〜Ｃ３によって接続されている。一方のＬＣ共振回路はインダクタＲＬ１とコンデンサＲＣ１を直列接続させて形成され、インダクタＲＬ１の一端が結合コンデンサＣ１，Ｃ２に接続され、コンデンサＲＣ１の他端は接地されている。他方のＬＣ共振回路はインダクタＲＬ２とコンデンサＲＣ２を直列接続させて形成され、インダクタＲＬ２の一端が結合コンデンサＣ２，Ｃ３に接続され、コンデンサＲＣ２の他端は接地されている。

また、図８に示す高周波モジュール３０は、電子部品３１，３２が搭載されたＬＴＣＣ基板３３からなり、ＬＴＣＣ基板３３の内部に帯域通過型フィルタ回路３４が形成されている。

さらに、他の配線との干渉を防ぐ必要がある場合には、図９に示す高周波モジュール３０Ａのように、ＬＴＣＣ基板３３の内部にＧＮＤ（接地）電極４４を形成し、このＧＮＤ電極４４によって内層に形成した受動回路を基板３３に実装した電子部品３１，３２や電源ライン（図示せず）などに対して遮蔽して形成する場合もある。

図９においては、電極４１によって入力端子Ｐ１が形成され、電極４２によって出力端子Ｐ２が形成される。また、コンデンサ電極５１に対して一端部が面対向して配置されたインダクタ電極５２によってコンデンサＣ１が形成され、インダクタ電極５２によってインダクタＲＬ１が形成され、インダクタ電極５２の他端部に対向して配置され且つビア導体４３によりＧＮＤ電極４４に接続されたコンデンサ電極５３によってコンデンサＲＣ１が形成される。

また、インダクタ電極５２の一端部に面対向して配置されたコンデンサ電極５４によってコンデンサＣ２の一部が形成され、インダクタ電極５６の一端部に面対向して配置され且つコンデンサ電極５４にビア導体４３で接続されたコンデンサ電極５５によってコンデンサＣ２の一部が形成されている。さらに、インダクタ電極５６によってインダクタＲＬ２が形成され、インダクタ電極５６の他端部に対向して配置され且つビア導体４３によりＧＮＤ電極４４に接続されたコンデンサ電極５７によってコンデンサＲＣ２が形成される。また、インダクタ電極５６の一端部に面対向して配置され且つビア導体４３で電極４２に接続されたコンデンサ電極５８によってコンデンサＣ３が形成されている。

一方、上記のようなフィルタ等の受動回路をＬＴＣＣ基板の内層に形成しない場合には、図１０に示すように、フィルタ等の受動回路自体を単体の電子部品６１として構成し、この電子部品６１を他の電子部品６２と共にＬＴＣＣ基板６３上に実装することでフィルタ等の受動回路機能を実現していた。

上記のような高周波モジュールとしては、例えば、特開２００５−２４３７８５号公報（特許文献１）、特開２００５−２４３７８７号公報（特許文献２）、特開２００５−２４４８１４号公報（特許文献３）等に開示されている高周波モジュールが知られている。
特開２００５−２４３７８５号公報 特開２００５−２４３７８７号公報 特開２００５−２４４８１４号公報

しかしながら、高周波モジュールに対しては、モジュールの小型化、特に薄型化に対する市場要求が強まってきており、従来のＬＴＣＣ基板等の誘電体基板を用いた高周波モジュールはその構造上、基板上に実装部品を実装する構造であり、基板の厚みと実装部品の厚みのトータルが高周波モジュールの高さを決定している。

従って、高周波モジュールへの低背化要求に対応するため、ＬＴＣＣ基板等の誘電体基板及び、実装部品の双方を薄型化する必要があるが、その特性が誘電体厚みに依存するフィルタやバランスフィルタなどの誘電体受動回路デバイスでは、それに伴う特性確保が課題となっている。また、半導体のＦＣ（Flip Chip：フリップチップ）実装の普及や実装用チップ部品の小型化により、実装部品も低背化が進み、基板上に実装するタイプの誘電体受動回路デバイスの特性確保も困難となってきている。

即ち、前述したように、フィルタ等の誘電体受動回路デバイスをモジュール基板のみ、もしくは実装部品のみで構成しているため、低背化及び小型化の両立が必要となる高周波モジュールにおいては、他の線路との干渉を抑制するための遮蔽シールドとのストレイ影響が生じると共に、誘電体の厚みが特性に影響する分布定数型の回路等では良好な特性を得るための誘電体厚みの確保が困難になるなどの問題を生じていた。

例えば図９に示したような従来構造では、ＬＴＣＣ基板等の誘電体モジュール基板内のみでフィルタ等の受動回路を形成しているが、高周波モジュールを低背化する場合には実装部品及び基板の厚みを極力薄型化する必要があり、それに伴う電源配線やバス配線等との干渉を遮蔽するためのＧＮＤシールドとの間隔が近接することにより内層インダクタで生じる磁束の阻害やストレイキャパシタンスの増大が生じる。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、インダクタで生じる磁束の阻害やストレイキャパシタンスの増大を低減すると共に、低背化及び小型化の両立が可能な高周波モジュールを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、インダクタ及びコンデンサ有する受動回路を備え、基板上に電子部品を搭載してなる高周波モジュールにおいて、前記受動回路の一部の構成部分が電子部品として前記基板上に搭載され、前記受動回路の前記一部の構成部分を除く他の構成部分が前記基板内部に形成されていると共に、前記受動回路の前記一部の構成部分である電子部品と前記他の構成部分との間に接地電極が設けられている高周波モジュールを提案する。

本発明の高周波モジュールによれば、従来の基板の内層のみまたは基板への実装電子部品のみに形成されていた受動回路が、基板内層の受動回路と実装電子部品の受動回路とに分割して形成される。

本発明の高周波モジュールによれば、受動回路を基板の内部と外部に分割して形成することによりモジュールの厚み全体を活用して受動回路を形成でき、基板内層のみ、もしくは基板への実装電子部品のみで受動回路を形成する従来手法に比べて、ストリップライン共振器などの特に厚みへの依存性が高い回路構成素子に対してモジュール全体の厚みを活用することによる特性改善の効果を得られる。

また、受動回路を構成する部品の特性上、ストリップライン共振器などのインダクタを実装電子部品として構成することでストレイキャパシタンス等の構造影響を低減することができると共に、その回路デバイスの回路構成により内層形成と基板外部への実装を自由に設定でき、設計の自由度を高めることができる。

さらに、インダクタ部分を電子部品として基板上に実装することにより、インダクタで生じる磁界が阻害されることはない。また、シールドケース等で封止する場合にも、インダクタを基板に内層形成する場合に比べてシールド部分とのクリアランスが確保されやすく、磁界への干渉が大幅に軽減される。

さらにまた、受動回路を基板内部及び外部実装電子部品に分割して形成することにより、回路デバイスの体積を高さ方向に展開することとなり、回路形成面積を低減することができ、ＬＴＣＣ等の誘電体モジュール基板の集合形成における取り数増加によるコスト低減を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。

本発明は、従来手法においては基板の内層のみに形成されていたフィルタ等の誘電体受動回路または基板上に搭載される実装電子部品のみで形成されていた誘電体内層回路を、図１に示すように、基板１３の内層に形成された受動回路１２と基板１３上に搭載した実装電子部品１１で形成された受動回路とに分割し、これらをランド１３ａやビア導体１３ｂによって接続すると共に、これらの間に遮蔽用のＧＮＤ（接地）電極１４を形成して、高周波モジュール１０を構成することにより、インダクタで生じる磁束の阻害やストレイキャパシタンスの増大を低減すると共に、低背化及び小型化の両立が可能な高周波モジュールを構成している。

また、本発明では、インダクタ部分を実装電子部品１１として基板１３上に実装することにより、インダクタで生じる磁界が阻害されないようにした。これにより、シールドケース等で封止する場合にも、基板１３に内層形成する場合に比べてシールド部分とのクリアランスが確保されやすく、磁界への干渉が大幅に軽減されるようにした。

以下に、本発明の一具体例として第１実施形態を説明する。

図２乃至図４は本発明の第１実施形態を示すもので、図２は第１実施形態における高周波モジュールの要部概略側面図、図３は第１実施形態における高周波モジュールの受動回路部分を示す要部概略正面図、図４は第１実施形態における高周波モジュールの受動回路部分の等価回路図である。

本実施形態では、受動回路として図４に示す帯域通過型フィルタ回路（以下、単にフィルタ回路と称する）を備えた高周波モジュール100を構成した。さらに、第１実施形態の高周波モジュールにおいては、図２及び図３に示すように、図４で示した結合コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３、共振用コンデンサＲＣ１，ＲＣ２をＬＴＣＣ等の誘電体モジュール基板（以下、単に基板と称する）120の内部に内層形成すると共に、共振用インダクタＲＬ１，ＲＬ２を実装電子部品110として構成し、内層形成したコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ＲＣ１，ＲＣ２と半田付け接続し、実装電子部品110と基板120の内部に形成したコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３，ＲＣ１，ＲＣ２との間を遮蔽するＧＮＤ（接地）電極124を基板120の内部に形成した。

即ち、実装電子部品110は誘電体セラミックスからなる素子本体111の内部に共振用インダクタＲＬ１を形成するストリップライン電極112と、共振用インダクタＲＬ２を形成するストリップライン電極115を有し、これらのストリップライン電極112,115のそれぞれの両端がビア導体113を介して素子本体110の外表面に形成された外部端子電極114に接続されている。

また、誘電体モジュール基板120の内部には、結合コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び共振用コンデンサＲＣ１，ＲＣ２を形成するコンデンサ電極131〜137及びＧＮＤ（接地）電極124が形成され、必要に応じて誘電体モジュール基板120の表面に形成されているランド電極121〜123,126,127にビア導体125を介して接続されている。また、ＧＮＤ（接地）電極124はコンデンサ電極131〜137を挟むようにして形成され、図において上層側のＧＮＤ（接地）電極124によって実装電子部品110とコンデンサ電極131〜137との間が遮蔽されている。

上記構成では、コンデンサ電極131,132によって結合コンデンサＣ１が形成され、コンデンサ電極132,135によって結合コンデンサＣ２の一部が形成され、コンデンサ電極135,137によって結合コンデンサＣ２の一部が形成され、コンデンサ電極137,136によって結合コンデンサＣ３が形成されている。また、コンデンサ電極133,134によって共振用コンデンサＲＣ１が形成され、これと同様に図示せぬコンデンサ電極によって共振用コンデンサＲＣ２が形成されている。

上記構成からなる本実施形態の高周波モジュールは、受動回路としてのフィルタ回路を基板120の内部と基板120に搭載した実装電子部品110に分割して形成しているので、モジュールの厚み全体を活用した受動回路を形成でき、基板内層のみ、もしくは実装電子部品のみで受動回路を形成する従来手法に比べて、ストリップライン共振器など、特に誘電体厚みへの依存性が高い回路構成部分に対してモジュール全体の厚みを活用することによる特性改善効果がある。

また、本実施形態で示したように受動回路としてのフィルタ回路を構成する部品の特性上、共振用インダクタＲＬ１，ＲＬ２を実装電子部品110として構成したので、ストレイキャパシタンス等の構造影響を低減することができる。

尚、本考案によれば、図４の回路構成を実現する構成素子は、モジュール基板内部と実装電子部品のいずれかで自由に配置することができるため、設計の自由度を高めることができる。

尚、上記第１実施形態では受動回路としてフィルタ回路を基板120の内部と実装電子部品110に分割して形成したが、これに限定されることはなくフィルタ回路以外の受動回路の場合も同様の効果を得ることができることは言うまでもない。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。

従来、例えば無線機器に用いられ、部品点数削減のために複合化されているチップタイプのバランスフィルタなどは、コンデンサ、水晶振動子、半導体等、他の実装電子部品と同等の高さを要求されてきており、バラン部及びフィルタ部を複合形成する構造上、薄型化による特性確保が困難となってきている。特性確保のために平面に展開した場合には回路面積が増大するので、コスト高を招くと共に無線機器の面積増加を招くこととなる。

第２実施形態では、従来、図５に示すようにフィルタ部310とバラン部320とを有するチップ型の実装電子部品300として形成されていたバランスフィルタ300を、図６に示すようにバラン部410とフィルタ部420に分割し、フィルタ部420を実装電子部品421として構成し、バラン部410を誘電体モジュール基板（以下、単に基板と称する）411の内部に形成した高周波モジュール400を構成した。

図５に示す従来例のバランスフィルタ素子300は、セラミックス素体301の外表面に外部端子電極302〜304が形成され、素体内部にはフィルタ部310とバラン部320とを有している。フィルタ部310は複数の電極311,313〜317及びビア導体312からなり、バラン部320は複数の電極331〜333からなりフィルタ部310の電極317とバラン部320の電極331がビア導体318によって接続されている。また、フィルタ部310とバラン部320との間にはＧＮＤ（接地）電極321,322が配置されて、これによりフィルタ部310とバラン部320との間が遮蔽されている。

図６に示す高周波モジュール400においては、実装電子部品421はセラミックス素体からなり、素体内部にはフィルタを形成する複数の電極423〜427とビア導体432が設けられており、素体表面には外部端子電極441,442が形成されている。さらに、外部端子電極441はビア導体432によって電極423に接続され、電極427はビア導体432によって外部端子電極442に接続されている。

また、基板411の表面には外部端子電極452とランド電極416,416が形成され、基板411の内部には、バラン部410を構成する複数の電極412〜414及びこれらの電極を挟むように上層部と下層部の双方に配置されたＧＮＤ（接地）電極431が設けられている。さらに、外部端子電極452はビア導体415によってランド電極416に接続され、電極414はビア導体418によってランド電極416に接続されている。

実装電子部品421の２つの外部端子電極441,442のそれぞれは基板411の表面に設けられたランド電極416,416に接続されている。

上記のように、モジュール基板411の内部と実装電子部品421に分散させてバランスフィルタを構成することにより、基板411の内層のみもしくは実装電子部品のみで受動回路としてのバランスフィルタを形成する従来手法に比べ、回路デバイスの厚みを増やすことができ、インピーダンスマッチング等を考慮して設計することができると共に、部品点数を削減する複合型のバランスフィルタの利点を損なうこともない。

尚、上記実施形態では受動回路としてＬＣ共振回路、バランスフィルタ回路を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、ＬＣ共振回路の変わりにＬＣＲ複合共振回路としてもよい。

本発明の基本構成を説明する図 本発明の第１実施形態における高周波モジュールの要部概略側面図 本発明の第１実施形態における高周波モジュールの要部概略正面図 本発明の第１実施形態における高周波モジュールの等価回路図 従来例のチップ型バランスフィルタ素子を示す概略側断面図 本発明の第２実施形態における高周波モジュールの要部概略側面図 従来例における帯域通過型フィルタ回路を示す回路図 従来例における高周波モジュールの構成例を説明する図 従来例における高周波モジュールの構成例を説明する図 従来例における高周波モジュールの構成例を説明する図

符号の説明

１０…高周波モジュール、１１…実装電子部品、１２…受動回路，１３ａ…ランド、１３ｂ…ビア導体、１４…ＧＮＤ（接地）電極、100…高周波モジュール、110…実装電子部品、111…素子本体、112,115…ストリップライン電極、113…ビア導体、114…外部端子電極、120…誘電体モジュール基板、121〜123,126,127…ランド電極、124…ＧＮＤ（接地）電極、125…ビア導体、131〜137…コンデンサ電極、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…結合コンデンサ、ＲＬ１，ＲＬ２…共振用インダクタ、ＲＣ１，ＲＣ２…共振用コンデンサ、400…高周波モジュール、410…バラン部、 411…誘電体モジュール基板、452…外部端子電極、412〜414…電極、431…ＧＮＤ（接地）電極、415,418…ビア導体、416,416…ランド電極、420…フィルタ部、421…実装電子部品、423〜427…電極、432…ビア導体、441,442…外部端子電極、447…シールド電極。

Claims (6)

1. インダクタ及びコンデンサを有する受動回路を備え、基板上に電子部品を搭載してなる高周波モジュールにおいて、
   前記受動回路の一部の構成部分が電子部品として前記基板上に搭載され、
   前記受動回路の前記一部の構成部分を除く他の構成部分が前記基板内部に形成されていると共に、
   前記受動回路の前記一部の構成部分である電子部品と前記他の構成部分との間に接地電極が設けられている
   ことを特徴とする高周波モジュール。
2. 前記受動回路が、ＬＣ共振回路を有するフィルタ回路であり、
   前記ＬＣ共振回路の一部の構成部分が電子部品として前記基板上に搭載され、
   前記ＬＣ共振回路の前記一部の構成部分を除く他の構成部分が前記基板内部に形成されていると共に、
   前記ＬＣ共振回路の前記一部の構成部分である電子部品と前記他の構成部分との間に接地電極が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
3. 前記ＬＣ共振回路を構成するインダクタの少なくとも一部が前記電子部品として形成されて前記基板上に搭載され、
   前記ＬＣ共振回路の他の構成部分が前記基板内部に形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の高周波モジュール。
4. 前記受動回路が、分布定数形共振器を有するバランスフィルタ回路であり、
   前記バランスフィルタ回路の一部の構成部分が電子部品として前記基板上に搭載され、
   前記バランスフィルタ回路の前記一部の構成部分を除く他の構成部分が前記基板内部に形成されていると共に、
   前記バランスフィルタ回路の前記一部の構成部分である電子部品と前記他の構成部分との間に接地電極が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
5. 前記バランスフィルタ回路を構成する分布定数型共振器の少なくとも一部が前記電子部品として形成されて前記基板上に搭載され、
   前記バランスフィルタ回路の他の構成部分が前記基板内部に形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の高周波モジュール。
6. 前記基板が誘電体セラミック基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の高周波モジュール。
   
   

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