JP2011155470A

JP2011155470A - フィルタモジュール用基板ならびにそれを用いたフィルタモジュール，無線通信モジュールおよび無線通信機器

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Publication number: JP2011155470A
Application number: JP2010015428A
Authority: JP
Inventors: Toru Takahashi; 徹高橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-01-27
Filing date: 2010-01-27
Publication date: 2011-08-11

Abstract

【課題】フィルタ特性を変更可能であるとともに部品点数が少なく小型のフィルタモジュール用基板を提供する。
【解決手段】誘電体基板11と、第１および第２の入出力端子21，22と、接地端子と、第１〜第６のパッド電極31〜36と、第１〜第６の線路導体41〜46と、第１〜第４の容量電極とを備えており、第１のチップキャパシタ71が第１および第２のパッド電極31，32に実装され、かつ第２のチップキャパシタ72が第５および第６のパッド電極35，36に実装され、かつチップフィルタ78が第３および第４のパッド電極33，34に実装されるか、または、第３のチップキャパシタ73が第１および第２のパッド電極31，32に実装され、かつ第４のチップキャパシタ74が第５および第６のパッド電極35，36に実装され、かつチップインダクタ77が第３および第４のパッド電極33，34に実装されるフィルタモジュール用基板とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタ特性を選択可能なフィルタモジュール用基板ならびにそれを用いたフィルタモジュール，無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。

周波数特性の異なる複数のフィルタを備え、所望の特性に応じてフィルタを選択して使用するフィルタバンク回路が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開平11−88200号公報

しかしながら、特許文献１にて提案されたようなフィルタバンク回路においては、周波数特性の異なる複数のフィルタおよびそれらを切り替えるスイッチを備える必要があることから、多数の部品が必要であり大型化するという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、フィルタ特性を変更可能であるとともに部品点数が少なく小型のフィルタモジュール用基板ならびにそれを用いたフィルタモジュール，無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。

本発明のフィルタモジュール用基板は、複数の誘電体層が積層されてなる誘電体基板と、該誘電体基板の第１または第２の主面に配置された、第１の入出力端子，第２の入出力端子および接地端子と、前記誘電体基板の第１の主面に所定の間隔を開けて配置された第１乃至第６のパッド電極と、前記第１の入出力端子および前記第１のパッド電極を接続する第１の線路導体と、前記第２のパッド電極および前記第３のパッド電極を接続するとともに第１のインダクタとして機能する第２の線路導体と、前記第３のパッド電極および前記接地端子を接続するとともに第２のインダクタとして機能する第３の線路導体と、前記第４のパッド電極および前記接地端子を接続するとともに第３のインダクタとして機能する第４の線路導体と、前記第４のパッド電極および前記第５のパッド電極を接続するとともに第４のインダクタとして機能する第５の線路導体と、前記第６のパッド電極および前記第２の入出力端子を接続する第６の線路導体と、前記誘電体層を介して対向するように配置されて第１のキャパシタを構成するとともに前記第２のパッド電極および前記接地端子にそれぞれ接続された第１および第２の容量電極と、前記誘電体層を介して対向するように配置されて第２のキャパシタを構成するとともに前記第５のパッド電極および前記接地端子にそれぞれ接続された第３および第４の容量電極とを備えており、第１のチップキャパシタが前記第１および第２のパッド電極に実装され、かつ第２のチップキャパシタが前記第５および第６のパッド電極に実装され、かつチップフィルタが前記第３および第４のパッド電極に実装されるか、または、第３のチップキャパシタが前記第１および第２のパッド電極に実装され、かつ第４のチップキャパシタが前記第５および第６のパッド電極に実装され、かつチップインダクタが前記第３および第４のパッド電極に実装されることを特徴とするものである。

本発明のフィルタモジュールは、上記構成のフィルタモジュール用基板と、前記第１および第２のパッド電極に実装された前記第３のチップキャパシタと、前記第５および第６のパッド電極に実装された前記第４のチップキャパシタと、前記第３および第４のパッド電極に実装された前記チップインダクタとを備えることを特徴とするものである。

本発明の無線通信モジュールは、上記構成のフィルタモジュールを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを備えることを特徴とするものである。

本発明の無線通信機器は、上記構成の無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とするものである。

上述した構成を備える本発明のフィルタモジュール用基板によれば、高い周波数選択性が必要な場合には、高い周波数選択性を備えるチップフィルタならびに第１および第２のチップキャパシタを実装して、第１〜第４のインダクタ，第１および第２のキャパシタならびに第１および第２のチップキャパシタによってチップフィルタの整合回路を構成することができるとともに、周波数選択性が低くてもよい場合には、チップインダクタならびに第３および第４のチップキャパシタを実装して、第１〜第４のインダクタ，第１および第２のキャパシタ，第１および第２のチップキャパシタならびにチップインダクタによってバンドパスフィルタを構成することができる。よって、フィルタ特性を変更可能であるとともに、部品点数が少なく小型のフィルタモジュール用基板を得ることができる。

上述した構成を備える本発明のフィルタモジュールによれば、部品点数が少なく安価な部品のみを用いてフィルタモジュールを構成することができるので、小型で製造コストが低いフィルタモジュールを得ることができる。

上述した構成を備える本発明の無線通信モジュールおよび無線通信機器によれば、小型で製造コストが低いフィルタモジュールを利用して通信信号の濾波を行うことができるので、小型で製造コストが低い無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。

本発明の実施の形態の第１の例のフィルタモジュール用基板を模式的に示す外観斜視図である。本発明の実施の形態の第２の例のフィルタモジュールを模式的に示す外観斜視図である。図２に示すフィルタモジュールの等価回路を示す図である。本発明の実施の形態の第３の例のフィルタモジュールを模式的に示す外観斜視図である。図４に示すフィルタモジュールの等価回路を示す図である。本発明の実施の形態の第４の例の無線通信モジュールおよび無線通信機器を模式的に示すブロック図である。本発明の実施の形態の第２の例のフィルタモジュールの電気特性を示すグラフである。本発明の実施の形態の第３の例のフィルタモジュールの電気特性を示すグラフである。

以下、本発明のフィルタモジュール用基板を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。（実施の形態の第１の例）
図１は、本発明の実施の形態の第１の例のフィルタモジュール用基板を模式的に示す外観斜視図である。

本例のフィルタモジュール用基板は、図１に示すように、誘電体基板11と、第１の入出力端子21と、第２の入出力端子22と、接地端子（図示せず）と、第１乃至第６のパッド電極31〜36と、第１の線路導体41と、第２の線路導体42と、第３の線路導体（図示せず）と、第４の線路導体（図示せず）と、第５の線路導体45と、第６の線路導体46と、第１乃至第４の容量電極（図示せず）とを備えている。

誘電体基板11は、複数の誘電体層が積層されてなる。第１の入出力端子21および第２の入出力端子22は、誘電体基板11の第１の主面（上面）に配置されている。接地端子（図示せず）は、誘電体基板11の第２の主面（下面）に配置されている。第１乃至第６のパッド電極31〜36は、誘電体基板11の第１の主面に所定の間隔を開けて配置されている。第１の線路導体41は誘電体基板11の第１の主面に配置されており、第１の入出力端子21と第１のパッド電極31とを接続している。第２の線路導体42は、誘電体基板11の第１の主面に配置されて第２のパッド電極32と第３のパッド電極33とを接続しており、第１のインダクタ51として機能する。第３の線路導体（図示せず）は、誘電体基板11の内部に配置されて第３のパッド電極33と接地端子（図示せず）とを接続しており、第２のインダクタ52として機能する。第４の線路導体（図示せず）は、誘電体基板11の内部に配置されて第４のパッド電極34と接地端子（図示せず）とを接続しており、第３のインダクタ53として機能する。なお、第３の線路導体および第４の線路導体は、誘電体層を貫通するスルーホール等の貫通導体および誘電体層間に配置された平面導体で構成されている。第５の線路導体45は、誘電体基板11の第１の主面に配置されて第４のパッド電極34と第５のパッド電極35とを接続しており、第４のインダクタ54として機能する。第６の線路導体46は、誘電体基板11の第１の主面に配置されており、第６のパッド電極36と第２の入出力端子22とを接続している。第１および第２の容量電極（図示せず）は、誘電体基板11の内部に誘電体層を介して対向するように配置されて第１のキャパシタ61を構成しており、第１の容量電極（図示せず）は第２のパッド電極32に接続されており、第２の容量電極（図示せず）は接地端子（図示せず）に接続されている。第３および第４の容量電極（図示せず）は、誘電体基板11の内部に誘電体層を介して対向するように配置されて第２のキャパシタ62を構成しており、第３の容量電極（図示せず）は第５のパッド電極35に接続されており、第４の容量電極（図示せず）は接地端子（図示せず）に接続されている。

このような構成を備える本例のフィルタモジュール用基板によれば、後に詳述するように、高い周波数選択性が必要な場合には、図２に示すように、高い周波数選択性を備えるチップフィルタ78ならびに第１および第２のチップキャパシタ71，72を実装して、第１〜第４のインダクタ51〜54，第１および第２のキャパシタ61，62ならびに第１および第２のチップキャパシタ71，72によってチップフィルタ78の整合回路を構成することができるとともに、周波数選択性が低くてもよい場合には、図４に示すように、チップインダクタ77ならびに第３および第４のチップキャパシタタ73，74を実装して、第１〜第４のインダクタ51〜54，第１および第２のキャパシタ62，第１および第２のチップキャパシタ71，72ならびにチップインダクタ77によってバンドパスフィルタを構成することができる。よって、フィルタ特性を変更可能であるとともに、部品点数が少なく小型のフィルタモジュール用基板を得ることができる。

なお、本例のフィルタモジュール用基板において、誘電体基板11の材質としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ_３，Ｐｂ_４Ｆｅ_２Ｎｂ_２Ｏ_１２，ＴｉＯ_２等を含有する誘電体セラミック材料と、Ｂ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，Ａｌ_２Ｏ_３，ＺｎＯ等のガラス材料とからなり、800〜1200℃程度の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用
いられる。各種の電極および端子の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。各種の電極および端子の厚みは、例えば0.001〜0.2ｍｍに設定される。

本例のフィルタモジュール用基板は、例えば次のようにして作製することができる。まず、セラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿を作製するとともに、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて貫通孔を形成し、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ等の導体を含む導体ペーストを充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に印刷法を用いて前述したのと同様の導体ペーストを塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、これらの導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着し、800℃〜1050℃程度のピーク温
度で焼成することにより作製される。
（実施の形態の第２の例）
図２は、上述した実施の形態の第１の例のフィルタモジュール用基板を用いた、本発明の実施の形態の第２の例のフィルタモジュールを模式的に示す外観斜視図である。図３は、図２に示すフィルタモジュールの等価回路を示す図である。なお、本例においては、上述した実施の形態の第１の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。

本例のフィルタモジュールは、図１に示すように、図１に示すフィルタモジュール用基板に対して、第１のチップキャパシタ71が第１および第２のパッド電極31，32に実装され、第２のチップキャパシタ72が第５および第６のパッド電極35，36に実装され、チップフィルタ78が第３および第４のパッド電極33，34に実装されている。

このような構成を備える本例のフィルタモジュールの等価回路は、図３に示すようなものとなる。すなわち、第１の入出力端子21と第２の入出力端子22との間に、第１のチップキャパシタ71，第１のインダクタ51，チップフィルタ78，第４のインダクタ54および第２のチップキャパシタ72が直列に接続されており、第１のチップキャパシタ71および第１のインダクタ51の間とアース電位との間に第１のキャパシタ61が接続されており、第１のインダクタ51およびチップフィルタ78の間とアース電位との間に第２のインダクタ52が接続されており、チップフィルタ78および第４のインダクタ54の間とアース電位との間に第３のインダクタ53が接続されており、第４のインダクタ54および第２のチップキャパシタ72の間とアース電位との間に第２のキャパシタ62が接続されている。

なお、チップフィルタ78としては、周波数選択性の高いＳＡＷフィルタ，誘電体フィルタ等が用いられており、第１〜第４のインダクタ51〜54，第１および第２のキャパシタ61，62ならびに第１および第２のチップキャパシタ71，72によってチップフィルタ78の整合回路が構成されている。

このような構成を備える本例のフィルタモジュールによれば、周波数選択性の高いチップフィルタ78と、チップフィルタ78の入出力インピーダンスを所望のインピーダンスに整合させる整合回路とを備えることから、周波数選択性の高いフィルタ特性を備えるとともに、部品点数が少なく小型のフィルタモジュールを得ることができる。
（実施の形態の第３の例）
図４は、前述した実施の形態の第１の例のフィルタモジュール用基板を用いた、本発明の実施の形態の第３の例のフィルタモジュールを模式的に示す外観斜視図である。図５は、図４に示すフィルタモジュールの等価回路を示す図である。なお、本例においては、前述した実施の形態の第１の例と異なる部分について説明し、同一の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。

本例のフィルタモジュールは、図４に示すように、図１に示すフィルタモジュール用基板に対して、第３のチップキャパシタ73が第１および第２のパッド電極31，32に実装され、第４のチップキャパシタ74が第５および第６のパッド電極35，36に実装され、チップインダクタ77が第３および第４のパッド電極33，34に実装されている。

このような構成を備える本例のフィルタモジュールの等価回路は、図５に示すようなものとなる。すなわち、第１の入出力端子21と第２の入出力端子22との間に、第３のチップキャパシタ73，第１のインダクタ51，チップインダクタ77，第４のインダクタ54および第４のチップキャパシタ74が直列に接続されており、第３のチップキャパシタ73および第１のインダクタ51の間とアース電位との間に第１のキャパシタ61が接続されており、第１のインダクタ51およびチップインダクタ77の間とアース電位との間に第２のインダクタ52が接続されており、チップインダクタ77および第４のインダクタ54の間とアース電位との間に第３のインダクタ53が接続されており、第４のインダクタ54および第４のチップキャパシタ74の間とアース電位との間に第２のキャパシタ62が接続されている。

このような構成を備える本例のフィルタモジュールにおいては、第１〜第４のインダクタ51〜54，第１および第２のキャパシタ61，62，第３および第４のチップキャパシタ73，74ならびにチップインダクタ77によって２段のバンドパスフィルタが構成されている。なお、第３および第４のチップキャパシタ73，74によって入出力インピーダンスを調整することができ、チップインダクタ77によって段間の誘導結合を調整することができる。

このような構成を備える本例のフィルタモジュールによれば、実装するのは２つのチップキャパシタ73，74および１つのチップインダクタ77のみであり、部品点数が少なく安価な部品のみを用いてフィルタモジュールを構成することができるので、小型で製造コストが低いフィルタモジュールを得ることができる。

このように、実施の形態の第１の例のフィルタモジュール用基板，実施の形態の第２の例のフィルタモジュールおよび実施の形態の第３の例のフィルタモジュールによれば、第１〜第４のインダクタ51〜54ならびに第１および第２のキャパシタ61，62は、チップフィルタ78のインピーダンス整合回路の一部として機能するとともに、バンドパスフィルタを構成する共振回路としても機能するように設定されているので、部品点数が少ない小型のフィルタモジュール用基板およびフィルタモジュールを得ることができる。

（実施の形態の第４の例）
図６は本発明の実施の形態の第４の例の無線通信モジュール80および無線通信機器85を模式的に示すブロック図である。

本例の無線通信モジュール80は、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には上述した実施の形態の第３の例のフィルタモジュール821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信し
たＲＦ信号における通信帯域以外の信号をフィルタモジュール821によって減衰させてい
る。

具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ 811が配置され、Ｒ
Ｆ部82にはフィルタモジュール821とベースバンド部81との間にＲＦＩＣ 822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のフィルタモジュール821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の
送受信がなされる本例の無線通信機器85が構成される。

このような構成を有する本例の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、小型で製造コストが低いフィルタモジュール821を用いて通信信号の濾波を行うことから
、小型で製造コストが低い無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
（変形例）
本発明は上述した実施の形態の例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において種々の変更，改良が可能である。

例えば、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、第１および第２の入出力端子21，22が誘電体基板11の上面に第１の主面（上面）配置され、接地端子（図示せず）が誘電体基板11の第２の主面（下面）に配置された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第１および第２の入出力端子21，22が誘電体基板11の第２の主面に配置されるようにしてもよく、また、接地端子（図示せず）が誘電体基板11の第１の主面に配置されるようにしても構わない。

また、前述した実施の形態の第１〜第３の例においては、第１の線路導体41，第２の線路導体42，第５の線路導体45および第６の線路導体46が誘電体基板11の第１の主面（上面）に配置され、第３の線路導体（図示せず）および第４の線路導体（図示せず）が誘電体基板11の内部に配置された例を示したが、第１の線路導体41，第２の線路導体42，第５の線路導体45および第６の線路導体46が誘電体基板11の内部に配置されるようにしてもよく、第３の線路導体（図示せず）および第４の線路導体（図示せず）が誘電体基板11の第１の主面（上面）に配置されるようにしても構わない。

さらに、前述した実施の形態の第４の例の無線通信モジュール80および無線通信機器85においては、実施の形態の第３の例のフィルタモジュールを備えた例を示したが、実施の形態の第２の例のフィルタモジュールを備えるようにしても構わない。

次に、本発明のフィルタモジュールの具体例について説明する。

図２，図３に示した実施の形態の第１の例のフィルタモジュールおよび図４，５に示した実施の形態の第３の例のフィルタモジュールの電気特性をシミュレーションによって算出した。その結果を図７，図８に示す。

本シミュレーションにおいては、誘電体基板11を構成する誘電体の比誘電率を9.7とし
、誘電正接を0.0025とした。各種導体の導電率は３×10^７Ｓとした。第２の線路導体42および第５の線路導体45は、誘電体基板11中に構成した幅が0.075ｍｍで長さが0.5ｍｍの線路とし、第３の線路導体（図示せず）および第４の線路導体（図示せず）は誘電体基板11中に形成した幅が0.075ｍｍで長さが２ｍｍの線路とした。第１〜第４の容量電極（図示
せず）は、誘電体基板11中に形成された幅が0.7ｍｍで長さが１ｍｍの矩形状導体とし、
第１の容量電極と第２の容量電極との間隔および第３の容量電極と第４の容量電極との間隔は0.075ｍｍとした。第１および第２のチップキャパシタ71，72は５ｐＦとし、第３お
よび第４のチップキャパシタ73，74は10ｐＦとし、チップインダクタ77は１ｎＨとした。チップフィルタ78としては、中心周波数が2590ＭＨｚで帯域幅が200ＭＨｚで公称インピ
ーダンスが50Ωのストリップラインフィルタを使用した。

図７は、実施の形態の第２の例のフィルタモジュールの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフであり、図８は、実施の形態の第３の例のフィルタモジュールの電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。グラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦
軸は減衰量を示す。また、実線は伝送特性を示し、破線は反射特性を示している。図７および図８に示すグラフによれば、周波数選択性の異なる２つの良好なフィルタ特性が得られており、本発明の有効性が確認できた。

11：誘電体基板
21：第１の入出力端子
22：第２の入出力端子
31：第１のパッド電極
32：第２のパッド電極
33：第３のパッド電極
34：第４のパッド電極
35：第５のパッド電極
36：第６のパッド電極
41：第１の線路導体
42：第２の線路導体
45：第５の線路導体
46：第６の線路導体
51：第１のインダクタ
52：第２のインダクタ
53：第３のインダクタ
54：第４のインダクタ
61：第１のキャパシタ
62：第２のキャパシタ
71：第１のチップキャパシタ
72：第２のチップキャパシタ
73：第３のチップキャパシタ
74：第４のチップキャパシタ
77：チップインダクタ
78：チップフィルタ
80：無線通信モジュール
81：ベースバンド部
82：ＲＦ部
821：フィルタモジュール
84：アンテナ
85：無線通信機器

Claims

複数の誘電体層が積層されてなる誘電体基板と、
該誘電体基板の第１または第２の主面に配置された、第１の入出力端子，第２の入出力端子および接地端子と、
前記誘電体基板の第１の主面に所定の間隔を開けて配置された第１乃至第６のパッド電極と、
前記第１の入出力端子および前記第１のパッド電極を接続する第１の線路導体と、
前記第２のパッド電極および前記第３のパッド電極を接続するとともに第１のインダクタとして機能する第２の線路導体と、
前記第３のパッド電極および前記接地端子を接続するとともに第２のインダクタとして機能する第３の線路導体と、
前記第４のパッド電極および前記接地端子を接続するとともに第３のインダクタとして機能する第４の線路導体と、
前記第４のパッド電極および前記第５のパッド電極を接続するとともに第４のインダクタとして機能する第５の線路導体と、
前記第６のパッド電極および前記第２の入出力端子を接続する第６の線路導体と、
前記誘電体層を介して対向するように配置されて第１のキャパシタを構成するとともに前記第２のパッド電極および前記接地端子にそれぞれ接続された第１および第２の容量電極と、
前記誘電体層を介して対向するように配置されて第２のキャパシタを構成するとともに前記第５のパッド電極および前記接地端子にそれぞれ接続された第３および第４の容量電極とを備えており、
第１のチップキャパシタが前記第１および第２のパッド電極に実装され、かつ第２のチップキャパシタが前記第５および第６のパッド電極に実装され、かつチップフィルタが前記第３および第４のパッド電極に実装されるか、または、第３のチップキャパシタが前記第１および第２のパッド電極に実装され、かつ第４のチップキャパシタが前記第５および第６のパッド電極に実装され、かつチップインダクタが前記第３および第４のパッド電極に実装されることを特徴とするフィルタモジュール用基板。
請求項１に記載のフィルタモジュール用基板と、前記第１および第２のパッド電極に実装された前記第３のチップキャパシタと、前記第５および第６のパッド電極に実装された前記第４のチップキャパシタと、前記第３および第４のパッド電極に実装された前記チップインダクタとを備えることを特徴とするフィルタモジュール。
請求項２に記載のフィルタモジュールを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部とを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
請求項３に記載の無線通信モジュールと、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。