JP3838438B2 - 複合スイッチ回路部品 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチ回路に関わり、ディジタル携帯電話などの高周波回路において、信号の伝送経路を切り換えるための高周波スイッチ回路に適用されるダイオードスイッチに関するものである。

例えば、ディジタル携帯電話などのスイッチ回路は、アンテナと受信回路との伝送経路および送信回路とアンテナとの伝送経路を切り換えるのに使用される。

また、このスイッチ回路としては、受信ダイバーシチ方式を採用している電話などにおいて、受信回路と第１のアンテナとの伝送経路および受信回路と第２のアンテナとの伝送経路を切り換えるのにも使用される。また同様に、送信ダイバーシチ方式を採用している携帯電話用の基地局などの場合、送信回路と第１のアンテナとの伝送経路および送信回路と第２のアンテナとの伝送経路を切り換えるのに使用される。

また、このスイッチ回路は、車載用ブースターなどとの外部接続用端子を持つ携帯電話などの内部回路と上記端子への経路との切換や、携帯電話用の基地局などの複数チャネルの切換用としても用いられる。

従来のスイッチ回路としては、特開平６−１９７０４０号に開示されているものがある。この従来例の回路図を図７に示す。このスイッチ回路は、アンテナＡＮＴ、送信回路ＴＸ、受信回路ＲＸに接続される。送信回路ＴＸには、第１のコンデンサＣ１０１を介して第１のダイオードＤ１０１のアノードが接続され、第１のダイオードＤ１０１のカソードには、第３のコンデンサＣ１０３を介してアンテナＡＮＴに接続される。

アンテナＡＮＴには、第３のコンデンサＣ１０３、第２の伝送線路ＳＬ２、第４のコンデンサＣ１０４の直列回路を介して受信回路ＲＸに接続される。また第１のダイオードＤ１０１のアノードは、第１の伝送線路ＳＬ１と第２のコンデンサＣ１０２の直列回路を介して接地される。さらに、第１の伝送線路ＳＬ１と第２のコンデンサＣ１０２の中間には、抵抗Ｒ１０１を介してコントロール回路Ｔ１が接続される。また第２の伝送線路ＳＬ２と第４のコンデンサＣ１０４の中間には、第２のダイオードＤ１０２のアノードが接続され、第２のダイオードＤ１０２のカソードは、接地されている。

そして、上記伝送線路、コンデンサが積層体内に形成され、積層体上にダイオード、コンデンサ、抵抗を搭載する構造となっている。

このスイッチ回路に、フィルタ部品等を接続して使用する場合、そのスイッチ回路とフィルタ部品等とを別々の部品とし、組み合わせていた。このため、実装面積が大きく、更にはインピーダンスマッチング用回路を付加しなければならないという問題点があった。また、その他の部品とも同様である。

このスイッチ回路が用いられるディジタル携帯電話などにおいては、小型化の要求が極めて強い。そこで、本発明は、新たな機能を付加し、小型で、高性能な複合スイッチ回路部品を提供することを目的とする。

本発明は、インダクタと、前記インダクタとアースとの間に接続するコンデンサを備えたローパスフィルタ回路と、前記インダクタを構成する伝送線路と結合する結合線路を備えたカップラ回路と、半導体素子を備えたスイッチ回路を備え、前記伝送線路と結合線路を、複数の誘電体層を積層した積層体内に形成された電極パターンにより構成し、前記半導体素子は前記積層体に搭載した複合スイッチ回路部品である。
前記半導体素子と前記伝送線路とは前記積層体に形成されたスルーホール電極を介して接続するのが好ましい。
また本発明は、前記伝送線路を構成する電極パターンと前記結合線路を構成する電極パターンとを、異なる誘電体層に形成したものである。
また本発明は、前記半導体素子が２つのダイオードであって、この２つのダイオードの間に他の伝送線路を接続し、前記他の伝送線路を前記積層体に電極パターンにより構成したものである。そして、前記他の伝送線路を構成する電極パターンに対して上下に位置する誘電体層にアース電極を形成し、さらに上側の前記アース電極のさらに上部に、前記伝送線路を構成する電極パターンと前記結合線路を構成する電極パターンを形成したものである。
また本発明は、ローパスフィルタ回路のコンデンサを、積層体内に形成された電極パターンで構成したものである。
また本発明は、前記ローパスフィルタ回路は伝送線路と並列に接続されるコンデンサを有するものである。

本発明によれば、ローパスフィルタ回路及びカップラ回路を内蔵したスイッチ回路であって、小型で、特性の優れた複合スイッチ回路を構成することができる。また、伝送線路、ローパスフィルタ回路及びカップラ回路を誘電体層の積層体内に形成し、小型の複合スイッチ回路部品を構成出来る。

本発明では、スイッチ回路とローパスフィルタ回路とカップラ回路を一つの部品とし、しかも積層構造で構成することにより、小型の複合スイッチ回路部品を構成している。本発明に係る一実施例の等価回路図を図３に示す。この等価回路図によれば、アンテナスイッチ回路の第１のダイオードＤ１と第１の伝送線路Ｌ１との間に、Ｌ３とＣ２とＣ３とＣ４とからなるローパスフィルタ回路が挿入され、そのＬ３に結合する結合線路Ｌ４が設けられている。

また本発明では、積層構造の中で、スイッチ回路部をその複合スイッチ回路部品の実装面に対し、下側に配置し、ローパスフィルタ回路部を上側に配置している。そして、その上側にカップラ回路を配置している。また、本発明では、スイッチ回路用の伝送線路をアース電極で上下から挟み、その上側のアース電極の更に上部に、ローパスフィルタ回路用コンデンサの導電パターンを形成している。この構造により、小型で特性の良い複合スイッチ回路部品を得ることができる。

また本発明では、スイッチ回路内の第１のダイオードのアノードと第１の伝送線路との間にローパスフィルタ回路を挿入したものである。この実施例の等価回路において、送信回路ＴＸとアンテナＡＮＴとを接続した場合の等価回路を図４に示す。この等価回路では、ダイオードはＯＮ状態となるため低抵抗となり無視している。この図４に示すように、本発明によれば、等価回路の対称性が良い。このため、広帯域で低損失な特性を得ることができる。

以下、実施例に従い本発明を詳細に説明する。本発明に係る一実施例の斜視図を図１に示す。またこの実施例の積層分解斜視図を図２に、等価回路図を図３に示す。この実施例は、誘電体層の積層体２と、２つのダイオードが内蔵された半導体素子１とから構成されている。尚、等価回路図において、破線内がこの実施例部分であり、その破線の外側のコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、抵抗Ｒ１、Ｒ２は外付部品として、回路基板上などで接続される。また、この外付部品は、積層体内に、又は積層体上に構成することも可能である。

送信回路側にアノードが接続され、アンテナ側にカソードが接続される第１のダイオードと、前記第１のダイオードのアノードに接続される第１の伝送線路と、前記アンテナと受信回路との間に接続される第２の伝送線路と、および前記受信回路側にアノードが接続され、アース側にカソードが接続される第２のダイオードを含むスイッチ回路と、前記第１のダイオードのアノード側に接続されたローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路のインダクタンス成分を構成する伝送線路に結合する結合線路とを有する。
前記スイッチ回路の第１又は第２の伝送線路、前記ローパスフィルタの他の伝送線路とコンデンサ、前記カップラ回路の結合線路を、複数の誘電体層を積層した積層体内に形成された電極パターンにより構成している。

この積層体２の内部構造は図２に示すとおりである。下層の誘電体層２１には、第１のアース電極３１が形成され、所定の引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（２）（９） （１０）に接続される。

誘電体層２１の上には、第１のアース電極３１と対向してコンデンサＣ１を形成するコンデンサ電極４１が形成された誘電体層２２が積層される。このコンデンサ電極４１は、引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（５）に接続される。

この上には、伝送線路を構成する２つの誘電体層２３、２４が積層される。等価回路図における伝送線路Ｌ１は、誘電体層２３のライン電極１１と誘電体層２４のライン電極１２とを接続して構成される。この２つのライン電極の接続は、スルーホール電極５１を介して行われている。そして、各誘電体層の側面に臨む引き出し電極がそれぞれ形成されて、外部電極（３）（７）に接続される。

また等価回路図における伝送線路Ｌ２は、誘電体層２３のライン電極１３と誘電体層２４のライン電極１４とを接続して構成される。この２つのライン電極の接続は、スルーホール電極５２を介して行われている。そして、各誘電体層の側面に臨む引き出し電極がそれぞれ形成され、外部電極（１）（６）に接続されている。

その上の誘電体層２５には、第２のアース電極３２が形成され、所定の引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（２）（９） （１０）に接続される。

その上の誘電体層２６の上には、第２のアース電極３２と対向してコンデンサＣ２、Ｃ３を形成するコンデンサ電極４２、４３が形成されている。そのコンデンサ電極４２は、引き出し電極が形成され、外部電極（３）に接続されている。

その上の誘電体層２７の上には、コンデンサ電極４２と対向してコンデンサＣ４を形成するコンデンサ電極４４が形成されている。このコンデンサ電極４４は、スルーホール電極５３が形成され、下層のコンデンサ電極４３に接続されている。

その上の誘電体層２８の上には、Ｌ３を構成するコイル電極１５が形成されている。このコイル電極１５の一端は、外部電極（３）と接続され、他方は、スルーホール電極５４で、下層のスルーホール電極５３と接続されている。

その上の誘電体層２９の上には、Ｌ３を構成するコイル電極１５と結合するように結合線路Ｌ４となる線路１６が形成されている。この線路１６は、外部電極（４）（８）と接続されている。また、ひとつのスルーホール電極５５が形成されており、このスルーホール電極５５は、下層のスルーホール電極５４と接続されている。

そして、最上層の誘電体層３０の上面には、パターン電極が形成されている。一つのパターン電極１７は、スルーホール電極５６で下層のスルーホール電極５５と接続されている。また、パターン電極１８は、マークである。他に、外部電極（１）（５）（６）と接続されたパターン電極が形成されている。

この積層体は、誘電体材料を用い、ドクターブレードでシート成形し、このシート上にＡｇ電極をスクリーン印刷してパターン電極を形成し、これを積層して、圧着し、一体で焼成されたものである。そして、焼成後側面の端子電極（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）（９） （１０）、及び上面のパターン電極を形成した。そして、２つのダイオードが内蔵された半導体素子１の端子がそれぞれパターン電極１６と（６）、（１）と（５）に接続される。

この実施例によれば、コンデンサＣ２、Ｃ３、Ｃ４、インダクタＬ３とからなるローパスフィルタ回路（ＬＰＦ）が、スイッチ回路の第１のダイオードＤ１のアノードと第１の伝送線路Ｌ１との間に構成されている。また、Ｌ３とＬ４の結合によりカップラ回路を構成している。

この実施例の挿入損失特性を図５に示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）の通過帯域部分の拡大図である。本発明の実施例によれば、９００±２５０ＭＨｚで挿入損失１ｄＢ以下の特性が得られており、優れた特性であることがわかる。

この実施例では、第１のアース電極３１と第２のアース電極３２の間に、第１の伝送線路と第２の伝送線路を配置している。このスイッチ回路は、この複合スイッチ回路部品の実装面側に配置されている。そして、そのスイッチ回路の上側に、ローパスフィルタ回路が構成されている。

このローパスフィルタ回路部分が、スイッチ回路部分の上側に配置されていることにより、そのローパスフィルタ回路のアース間に挿入されているコンデンサＣ２、Ｃ３部分において、その容量を構成する導電パターン４２、４３と対向する第２のアース電極３２は、実際の基板上のアースに接続する引き出し部を有する。この実施例の場合、外部電極（２）がそれにあたる。この外部電極（２）はライン電極として機能し、前記のコンデンサＣ２、Ｃ３にインダクタＬが直列に接続された回路と見なされる。この等価回路図は、図６に示すようになり、コンデンサＣ２とインダクタＬ４との直列共振、及びコンデンサＣ３とインダクタＬ５との直列共振により、高調波の低減に効果を発揮している。

またこの伝送線路Ｌ１、Ｌ２は、いずれもスパイラル形状に形成され、２層に分かれて形成されている。このスパイラル形状とし、更に重複部分を設けることにより、ライン長を短くできた。

本発明によれば、ローパスフィルタ回路及びカップラ回路を内蔵したスイッチ回路を一体に、しかも小型に構成することができる。しかも、広帯域な特性を有し、しかも低損失であり、かつ高調波抑制効果も高いという優れた特性を有している。また本発明では、送信回路、アンテナ、受信回路のスイッチ回路として説明したが、３つの回路のスイッチ回路として用いることができることは言うまでもなく、その他の回路のスイッチとして利用することも本発明の範囲である。

本発明は、ローパスフィルタ回路及びカップラ回路を内蔵したスイッチ回路であって、小型で、特性の優れた複合スイッチ回路を構成することができる。また、伝送線路、ローパスフィルタ回路及びカップラ回路を誘電体層の積層体内に形成し、小型の複合スイッチ回路部品を構成出来、ディジタル携帯電話などに好適である。

本発明に係る一実施例の斜視図である。 図１に示す実施例の積層体の分解斜視図である。 図１に示す本発明に係る実施例の等価回路図である。 本発明に係る実施例の送信回路ＴＸとアンテナＡＮＴとを接続した場合の等価回路図である。 本発明に係る一実施例の挿入損失特性を示すグラフである。 本発明に係る実施例の等価回路の一部である。 従来のスイッチ回路の等価回路図である。

符号の説明

１ 半導体素子
２ 積層体
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０ 誘電体層
３１ 第１のアース電極
１１、１２、１３、１４、１５、１６ ライン電極
５１、５２、５３、５４、５５、５６ スルーホール電極
３２ 第２のアース電極
４１、４２、４３、４４ コンデンサ用電極

Claims (9)

1. インダクタと、前記インダクタとアースとの間に接続するコンデンサを備えたローパスフィルタ回路と、前記インダクタを構成する伝送線路と結合する結合線路を備えたカップラ回路と、半導体素子を備えたスイッチ回路を備え、
   前記伝送線路と結合線路を、複数の誘電体層を積層した積層体内に形成された電極パターンにより構成し、前記半導体素子は前記積層体に搭載したことを特徴とする複合スイッチ回路部品。
2. 前記半導体素子と前記伝送線路とを前記積層体に形成されたスルーホール電極を介して接続したことを特徴とする請求項１に記載の複合スイッチ回路部品。
3. 前記伝送線路を構成する電極パターンと前記結合線路を構成する電極パターンとを、異なる誘電体層に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の複合スイッチ回路部品。
4. 前記半導体素子がダイオードであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の複合スイッチ回路部品。
5. 前記半導体素子は２つのダイオードを備え、前記２つのダイオードの間には他の伝送線路を有し、前記他の伝送線路を前記積層体に電極パターンにより構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の複合スイッチ回路部品。
6. 前記他の伝送線路を構成する電極パターンに対して上下に位置する誘電体層にアース電極を形成したことを特徴とする請求項５に記載の複合スイッチ回路部品。
7. 上側の前記アース電極のさらに上部に、前記伝送線路を構成する電極パターンと前記結合線路を構成する電極パターンを形成したことを特徴とする請求項６に記載の複合スイッチ回路部品。
8. 前記コンデンサを積層体内に形成された電極パターンで構成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の複合スイッチ回路部品。
9. 前記ローパスフィルタ回路は前記伝送線路と並列に接続されるコンデンサ有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の複合スイッチ回路部品。

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