JP3750792B2

JP3750792B2 - 移動体通信機器用フロントエンドモジュール

Info

Publication number: JP3750792B2
Application number: JP2000250393A
Authority: JP
Inventors: 暢巳原田; 誠志須賀; 宏多々納; 英樹長谷川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2020-08-21
Also published as: TW497339B; JP2001177434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、自動車電話などの移動体通信機器に利用可能な送受切換えスイッチを主体とするフロントエンドモジュールに関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来の移動体通信機器のフロントエンドモジュールとして、本出願人の提案でなる特開平９−２６１１１０号公報に開示されたアンテナスイッチがある。携帯電話システムのほとんどは、送信と受信とで異なる周波数帯域に設定されるため、送受信切り換え部とアンテナ切り換え部が似かよった回路であっても、素子定数は異なる構成になり易く、設計を迅速に進めるうえで負担にならないように、前記公報に記載のアンテナスイッチにおいては、一方の切り換え部と他方の切り換え部は、ローパスフィルタを中心に対称な回路構成としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例は、ＴＤＭＡ方式の携帯電話に使用されるアンテナスイッチであり、欧州におけるＧＳＭ方式デュアルバンド携帯電話のように、２つの送受信系を取り扱うものにはこれを適用することができない。そのため、アンテナスイッチを主体として、２つの帯域を分波する回路を備えたフロントエンドモジュールが要望されるが、フロントエンドモジュールの多層基板にはより多くの回路素子を構成する必要があり、多層基板は複雑になり、回路相互間の干渉が生じやすく、また、積層し焼成する工程で変形が生じやすく、歩留まりが悪くなりやすい。
【０００４】
そこで、本発明は、複数の送受信系を取り扱うフロントエンドモジュールにおいて、回路素子を構成する層の素材を最適化すると共に、多層基板を小型化しても回路相互の干渉が生じ難い多層基板のフロントエンドモジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の移動体通信機器用フロントエンドモジュールは、異なる通信方式に使用される移動体通信機器用フロントエンドモジュールであって、
アンテナに接続される分波回路と、
該分波回路を介してアンテナに接続され、アンテナをそれぞれ異なる通信方式の送信回路、受信回路に対して切換え接続する送受切換えスイッチと、
高周波を除去するフィルタとを少なくとも有し、
該フロントエンドは多層基板に部品を搭載して一体化したモジュールを構成し、
前記多層基板は平面方向中心位置に分波回路用パターンを配置し、
該分波回路用パターンを境にして、通信方式が異なる複数の送受切換えスイッチ用導体パターンを分離して配置する
ことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の移動体通信機器用フロントエンドモジュールは、請求項１において、前記多層基板は複数の誘電体層を積層して構成し、
前記多層基板内の誘電体層は、コイル用導体パターンが主に形成されて互いに隣接して積層された複数の誘電体層と、コンデンサ電極パターンが主に形成されて互いに隣接して積層された複数の誘電体層とに分離して構成し、
前記コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層は、前記コンデンサ電極パターンが主に形成された誘電体層より比誘電率が低くなる材料を選択する
ことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の移動体通信機器用フロントエンドモジュールは、請求項２において、コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層を隣接して積層してなる層の下層に、コンデンサ電極パターンが主に形成された誘電体層を隣接して積層してなる層を設け、
前記コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層の上層にも、コンデンサ電極パターンが主に形成された層と同じ素材からなる層を積層して、焼成に伴う縮率が相違する変形を防止する
ことを特徴とする。
【０００８】
請求項４の移動体通信機器用フロントエンドモジュールは、請求項１から３までのいずれかにおいて、前記送受切換えスイッチは、ダイオードとＬＣ回路とで構成され、かつ前記フィルタ、分波回路もＬＣ回路で構成され、
前記ＬＣ回路は前記多層基板内に形成され、
前記ＬＣ回路の一部は、前記多層基板の上面に配置されたダイオードとビアホールを通して接続される
ことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１はフロントエンドモジュールを示す断面図である。フロントエンドモジュール１は、多層基板２０上に表面実装部品１１、１２等を搭載し、さらに多層基板２０と、表面実装部品１１、１２とを覆うように、多層基板２０にシールドケース１５が固着されている。
【００１０】
多層基板２０は、誘電体層２１〜３６でなり、図１においては、各誘電体層２１〜３６は実際の厚みに対応する厚みで描いてある。
【００１１】
図２は該フロントエンドモジュールの層構造を示す。該フロントエンドモジュールは、フロントエンドモジュールの多数個分の電極、接続パターン、ビアホールまたはマークを縦横に配置して形成した誘電体グリーンシートを積層し、個々のフロントエンドモジュール分に切断し、加熱圧着し、焼成して図１に示した個々の多層基板２０が製造される。
【００１２】
図２において、２１〜３６は図１に示した誘電体層である。これらの誘電体層２１〜３６は、製造工程においては誘電体グリーンシートである。矢印ａ〜ｏは積層されることを意味する。積層工程においては、誘電体層となるグリーンシート３６が最下層であり、その上に誘電体層となるグリーンシート３５が重ねられ、さらにその上にグリーンシート３４が重ねられるというふうにグリーンシート２１〜３６が重ねられる。これらのグリーンシートの加熱圧着、切断後の焼成工程において、焼結体として一体化されるとともに、焼成に伴う縮率に従って寸法が変化し、かつ焼成により所定の電気特性を有する誘電体層となる。
【００１３】
図３はフロントエンドモジュール１の回路構成の１例を示す回路図である。図３において、Ｔ１〜Ｔ１２は外部接続電極である。これらの外部接続電極のＴ９はアンテナへの外部接続電極であり、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ１１とコンデンサＣ１、Ｃ１１、Ｃ１２は分波回路を構成する。コイルＬ１とコンデンサＣ１から外部接続電極Ｔ１１に至る側の回路（図面上、右側の回路）がＤＣＳ方式（１．８ＧＨｚ帯）に対応する回路である。コイルＬ１１とコンデンサＣ１１から外部接続電極Ｔ１に至る回路（図面上、左側の回路）がＧＳＭ方式（９００ＭＨｚ帯）に対応する回路である。
【００１４】
右側のＤＣＳ方式に対応する回路において、Ｔ１１はＤＣＳ方式の送信回路に接続される外部接続電極である。Ｔ７はＤＣＳ方式の受信回路に接続される外部接続電極である。Ｔ８は外部回路で接地される外部接続電極である。Ｔ１０はＤＣＳ方式の送受切り換えを行うための制御信号を加える外部接続電極である。コイルＬ６とコンデンサＣ６〜Ｃ８はローパスフィルタを構成する。ダイオードＤ１、Ｄ２と、コイルＬ３〜Ｌ５と、コンデンサＣ２〜Ｃ５、Ｃ９は送受切換えスイッチを構成する。
【００１５】
また、左側のＧＳＭ方式に対応する回路において、Ｔ１はＧＳＭ方式の送信回路に接続される外部接続電極である。Ｔ５はＧＳＭ方式の受信回路に接続される外部接続電極である。Ｔ２はＧＳＭ方式の送受切り換えを行うための制御信号を加える外部接続電極である。Ｔ４は外部回路で接地される外部接続電極である。コイルＬ１４とコンデンサＣ１７〜Ｃ１９はローパスフィルタを構成する。また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２とコイルＬ１２、Ｌ１３とコンデンサＣ１３〜Ｃ１６は送受切換えスイッチを構成する。また、Ｔ３、Ｔ６、Ｔ１２はフロントエンドモジュールの内部のグランド電極に接続される外部接続電極である。
【００１６】
図４ないし図６はフロントエンドモジュール１の外観を示す。図４は図１と同じ方向より見た正面図、図５は平面図、図６は図４と直交する方向から見た側面図である。図４、図６に示すように、シールドケース１５の左右端（図面上）が平面部に直交するように下方に折り曲げられ、折り曲げられた端部１５Ａ、１５Ｂは、それぞれ、グランド電極である外部接続電極Ｔ６、Ｔ１２に固着して接続される。なお、図４においては、前記表面実装部品１１、１２の図示は省略している。
【００１７】
図５において、１５Ｃはシールドケース１５に設けた孔であり、フロントエンドモジュール１の方向を示す目印である。図５に示すように、前記フロントエンドモジュールの回路を外部に接続するための外部接続電極Ｔ１〜Ｔ１２は、フロントエンドモジュールの外周に配置される。これらの外部接続電極Ｔ１〜Ｔ１２は、フロントエンドモジュールを携帯電話の回路基板に搭載して接続するものである。
【００１８】
この例のフロントエンドモジュールは、シールドケース１５を含む高さが１．８ｍｍ、図５における左右方向の幅が６.５ｍｍ、上下方向の幅が４．８ｍｍである。
【００１９】
次に該フロントエンドモジュールの構造をさらに詳細に説明する。図１、図２に示すように、下層の誘電体層３５には接地電極パターン２０１がほぼ全面に形成され、その上側に隣接する誘電体層３４上には接地コンデンサの対向電極パターン２０２が形成される。該誘電体層３４には、前記対向電極パターン２０２以外にも複数の対向電極パターンが形成されるが、符号の記入を省略する。誘電体層３４上に隣接する誘電体層３３には、接地電極パターン２０３と、符号の記入を省略して示す他の電極パターンとが形成される。
【００２０】
前記接地コンデンサの上側にはほとんどパターンが形成されていない誘電体層２８〜３２を積層する。これらの誘電体層２８〜３２は、上下に隣接する誘電体層間のパターンを接続するビアホール２０４と、ビアホール間を接続する接続パターン２０５と、電極パターン２０６と、符号の記入を省略したその他の電極パターンおよび分波回路用のコンデンサ電極パターンのいくつかが形成される。
【００２１】
さらに、上側に誘電体層２２〜２７を積層する。これらの誘電体層２２〜２７にはコイル用導体パターンと、コンデンサ電極パターンとを混在させてパターニングしてコイルおよびコンデンサが形成される。
【００２２】
電極パターン２１１〜２１８は分波回路用コンデンサ電極パターンである。分波回路用コンデンサ電極パターン２１１〜２１８は、図２の各誘電体層２２〜２９において、図面上、上下方向の中間（すなわち平面上の中間）に位置するように形成される。そして、各誘電体層２２〜２６上には、図２の各誘電体層において、図面上、上側にはＤＣＳ方式に対応する回路を形成し、下側にＧＳＭ方式に対応する回路を形成する。
【００２３】
すなわち、誘電体層２７上には、図面上、上側にＤＣＳ方式のための接続パターン２２１を形成し、誘電体層２２〜２６には、各層の図面上、上側にＤＣＳ方式のためのコイル用導体パターン２２２〜２２６を形成する。
【００２４】
一方、誘電体層２７上には、図面上、下側にＧＳＭ方式のための接続パターン２３１を形成し、誘電体層２２〜２６には、各層の図面上、下側にＧＳＭ方式のためのコイル用導体パターン２３２〜２３６を形成する。
【００２５】
該モジュールは、ＧＳＭ方式とＤＣＳ方式という高い周波数帯で使用されるため、前記各素子を形成するパターンは相互の干渉を十分に配慮した形で配置されなければならない。特にＤＣＳ方式の帯域は、ＧＳＭ方式のおよそ２倍の周波数になるため、ＧＳＭ方式の送信系の２次高調波に与える影響を考慮する必要がある。しかし図２に示した構成では、双方の回路が共用する分波回路用コンデンサ電極パターン２１１〜２１８を境にして、ＤＣＳ方式に対応する回路と、ＧＳＭ方式に対応する回路が、別の領域に分離して配置されることになり、双方の回路を分波回路用コンデンサ電極パターン２１１〜２１８で最も隔てながら全体を小型化する効果が生じる。
【００２６】
誘電体層２１上には接続パターン２１９が形成される。該接続パターン２１９には表面実装部品１１、１２が接続され、搭載される。表面実装部品１１、１２はダイオード、チップ抵抗、チップコンデンサまたはチップインダクタであり、回路構成に従って適宜に配置される。
【００２７】
前記接続パターン２１９は回路構成に従って対応するビアホールに接続される。外部接続電極Ｔ１〜Ｔ１２のうち、例えば外部接続電極Ｔ８、Ｔ４は、内部電極の引き出しパターンである接続パターン２２１、２３１と接続される。
【００２８】
本実施の形態において、図１、図２に示した誘電体層２１〜３６の配置は、電気特性と、グリーンシートの焼成に伴う縮率を考慮して決定されている。すなわち、最上層の誘電体層２１は比誘電率が１１程度となり、縮率が小さいグリーンシートが選択される。また、その下の誘電体層２２〜３２は、比誘電率が７．３程度となり、縮率がやや大きいグリーンシートが選択される。また、その下の誘電体層３３、３４は、最上層の誘電体層２１と同じく比誘電率が１１程度となり、縮率が小さいグリーンシートが選択される。さらにその下の誘電体層３５、３６は、誘電体層２２〜３２と同様に比誘電率が７．３程度となり、縮率がやや大きいものが選択される。
【００２９】
すなわち、誘電体層２２〜２６は主にコイル用導体パターンを形成し、誘電体層２７〜３２は主に接続パターンを形成するが、いずれの誘電体層２２〜３２も比誘電率が７．３程度となる素材を選択する。これらの誘電体層２２〜３２は比誘電率が低いことにより、隣接するパターンとの浮遊容量による干渉を防止できる。誘電体層３３、３４はコンデンサを構成する電極間の誘電体層であり、いずれも比誘電率が１１程度となる素材を選択する。このように比誘電率を他の誘電体層より高くすることにより、コンデンサとしての容量を得やすい。しかし、誘電体層３３、３４は焼成に伴う縮率が小さく、一方、上層の誘電体層２２〜３２は縮率が大きいので、焼成時に変形してしまう。そのため、最上層の誘電体層２１に誘電体層３３、３４と同じ縮率の小さい素材を選択することで焼成時の変形を防止する。
【００３０】
また、送受切換えスイッチを、ダイオードとＬＣ回路で構成し、ＬＣ回路部を多層基板内に形成したので、高周波回路で一般的に用いられるダイオード、コンデンサおよびλ／４ストリップラインによる従来構成に比較し、ストリップラインのインピーダンス整合を考慮しなくてもよいため、ストリップラインの整合をとるための誘電体層を設ける必要がないので、多層基板をより薄型化することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動体通信機器用フロントエンドモジュールを上述の構成にしたことにより、以下の効果が得られる。
（１）多層基板の通信方式が異なる複数の送受信機能を備える送受信回路を一体化するに当たり、多層基板は、平面方向の中心位置に分波回路用パターンを配置し、該分波回路用パターンを境にして、通信方式が異なる複数の送受切換えスイッチを別の領域に分離して配置することにより、双方の回路間の干渉を分波回路用パターンで防ぐことができ、これにより多層基板全体を小型化することができる。
【００３２】
（２）誘電体層として、それぞれコイル用導体パターンが主に形成された複数の誘電体層を積層方向に隣接させて配置し、それぞれコンデンサ電極パターンが主に形成された複数の誘電体層を積層方向に隣接させて配置するというふうに、分離配置したので、コイル用導体パターンを主に形成した複数の誘電体層は、コンデンサ電極パターンが主に形成された層より比誘電率が低くなる素材を選択することにより、積層方向に隣接するパターン間の浮遊容量による干渉を防止できる。また、コンデンサ電極パターンを主に形成した誘電体層はコンデンサとしての容量を取得し易く、多層基板全体を小型化できる。
【００３３】
（３）コイル用導体パターンを主に形成した層の下に隣接して、コンデンサ電極パターンを主に形成した層を積層し、前記コイル用導体パターンを主に形成した層の上層にもコンデンサ電極パターンを主に形成した層と同様の素材からなる層を積層したので、縮率の相違による焼成時の変形を防止することができる。
【００３４】
（４）送受切換えスイッチを、ダイオードとＬＣ回路で構成し、ＬＣ回路部を多層基板内に形成したので、高周波回路で一般的に用いられるダイオード、コンデンサおよびλ／４ストリップラインによる従来構成に比較し、ストリップラインのインピーダンス整合を考慮しなくてもよいため、ストリップラインの整合をとるための誘電体層を設ける必要がないので、多層基板をより薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロントエンドモジュールの一実施の形態を示す断面図。
【図２】該実施の形態の多層基板の各誘電体層に形成するパターンを示す図。
【図３】該実施の形態のフロントエンドモジュールの回路構成の一例を示す回路図。
【図４】該実施の形態のフロントエンドモジュールの外観を図１と同一方向で示す正面図。
【図５】該実施の形態のフロントエンドモジュールの平面図である。
【図６】該実施の形態のフロントエンドモジュールの側面図。
【符号の説明】
１：フロントエンドモジュール、１１、１２：表面実装部品、１５：シールドケース、２０：多層基板、２１〜３６：誘電体層、２０１、２０３：接地電極パターン、２０２：対向電極、２０４：ビアホール、２０５、２１９、２２１、２３１：接続パターン、２０６：電極、２１１〜２１８：分波回路用コンデンサ電極パターン、２２２〜２２６、２３２〜２３６：コイル用導体パターン、Ｔ１〜Ｔ１２：外部接続電極

Claims

異なる通信方式に使用される移動体通信機器用フロントエンドモジュールであって、
アンテナに接続される分波回路と、
該分波回路を介してアンテナに接続され、アンテナをそれぞれ異なる通信方式の送信回路、受信回路に対して切換え接続する送受切換えスイッチと、
高周波を除去するフィルタとを少なくとも有し、
該フロントエンドは多層基板に部品を搭載して一体化したモジュールを構成し、
前記多層基板は平面方向中心位置に分波回路用パターンを配置し、
該分波回路用パターンを境にして、通信方式が異なる複数の送受切換えスイッチ用導体パターンを分離して配置する
ことを特徴とする移動体通信機器用フロントエンドモジュール。
前記多層基板は複数の誘電体層を積層して構成し、
前記多層基板内の誘電体層は、コイル用導体パターンが主に形成されて互いに隣接して積層された複数の誘電体層と、コンデンサ電極パターンが主に形成されて互いに隣接して積層された複数の誘電体層とに分離して構成し、
前記コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層は、前記コンデンサ電極パターンが主に形成された誘電体層より比誘電率が低くなる材料を選択する
ことを特徴とする請求項１記載の移動体通信機器用フロントエンドモジュール。
コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層を隣接して積層してなる層の下層に、コンデンサ電極パターンが主に形成された誘電体層を隣接して積層してなる層を設け、
前記コイル用導体パターンが主に形成された誘電体層の上層にも、コンデンサ電極パターンが主に形成された層と同じ素材からなる層を積層して、焼成に伴う縮率が相違する変形を防止する
ことを特徴とする請求項２記載の移動体通信機器用フロントエンドモジュール。
前記送受切換えスイッチは、ダイオードとＬＣ回路とで構成され、かつ前記フィルタ、分波回路もＬＣ回路で構成され、
前記ＬＣ回路は前記多層基板内に形成され、
前記ＬＣ回路の一部は、前記多層基板の上面に配置されたダイオードとビアホールを通して接続される
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の移動体通信機器用フロントエンドモジュール。