JP4166635B2

JP4166635B2 - Multilayer high frequency module

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Publication number: JP4166635B2
Application number: JP2003179421A
Authority: JP
Inventors: 英樹長谷川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP2005020154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の通信装置において送信信号および受信信号を処理するための積層型高周波モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機等の移動体通信機器は、飛躍的に普及してきている。移動体通信機器には、１つのアンテナを送信と受信とに共用させるために送信信号の経路と受信信号の経路とを切り替える高周波モジュールを備えているものがある。この高周波モジュールは、例えば、送受信の経路を切り替える高周波スイッチと、送信信号における高調波成分を除去するローパスフィルタ（以下、ＬＰＦとも記す。）と、受信信号を濾波するバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦとも記す。）とを備えている。ＢＰＦとしては、例えば弾性表面波フィルタ（以下、ＳＡＷフィルタとも記す。）が用いられる。
【０００３】
以下、高周波スイッチと、ＬＰＦと、ＢＰＦとしてのＳＡＷフィルタとを備えた高周波モジュールについて説明する。従来の高周波モジュールでは、例えば、高周波スイッチ、ＬＰＦおよびＳＡＷフィルタはディスクリート部品になっており、これらは個別に配線基板上に実装されていた。このような構成の高周波モジュールでは、各部品間に、インピーダンスの整合を行うための整合回路を設ける必要があった。そのため、この高周波モジュールでは、使用部品の点数が多くなり、その結果、実装面積および配線基板が大きくなっていた。
【０００４】
携帯電話機等の移動体通信機器では、年々、小型化が進められている。そのため、移動体通信機器では、より高密度の部品実装技術が要求されている。このような事情から、例えば特許文献１ないし３に示されるように、多層基板を用いて、高周波スイッチおよびＳＡＷフィルタを一体化してなる高周波部品も提案されている。
【０００５】
特許文献１ないし３に記載された各高周波部品では、高周波スイッチの少なくとも一部は多層基板内において構成され、ＳＡＷフィルタは多層基板上に搭載されている。特許文献１に記載された高周波部品では、高周波スイッチとＳＡＷフィルタとの間の線路とグランドとの間に、これらの間に発生する浮遊容量を打ち消すためのインダクタンス素子が設けられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２８３４９６号公報
【特許文献２】
特開平１０−３２５２１号公報
【特許文献３】
特開２００１−１０２９５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２および３には、多層基板を用いて高周波スイッチおよびＳＡＷフィルタを一体化することにより、高周波スイッチとＳＡＷフィルタとの間に整合回路を設ける必要がなくなる旨が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載されているように、実際には、多層基板の表面に形成されＳＡＷフィルタに接続される表面パッド電極と、多層基板内部のグランド用の導体層との間で浮遊容量が発生する。その結果、高周波スイッチとＳＡＷフィルタとの間においてインピーダンスの不整合が発生し、高周波スイッチとＳＡＷフィルタとを含む経路の挿入損失が増加する。
【０００８】
特許文献１には、上記の浮遊容量を打ち消すために、高周波スイッチとＳＡＷフィルタとの間の線路とグランドとの間にインダクタンス素子を設ける技術が記載されている。しかしながら、この技術では、インダクタンス素子の分だけ、高周波部品が大型化してしまうという問題点がある。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、送信信号および受信信号を処理するための積層型高周波モジュールであって、挿入損失の増加を抑え、且つ小型化できるようにした積層型高周波モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールは、送信信号と受信信号とを切り替えるための切替回路と、切替回路に接続されたフィルタ素子と、切替回路およびフィルタ素子を集積するための多層基板とを備えている。多層基板は、多層基板の表面に形成されてフィルタ素子が接続される表面パッド電極と、多層基板の内部に形成された複数の内部導体層とを有している。フィルタ素子は、表面パッド電極に接続されるように多層基板に搭載されている。本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールは、更に、切替回路とフィルタ素子との間に設けられたキャパシタを備えている。
【００１１】
本発明の第１の積層型高周波モジュールでは、上記キャパシタは、表面パッド電極とこれに対向するように配置された内部導体層とによって構成されている。
【００１２】
本発明の第２の積層型高周波モジュールでは、上記キャパシタは、表面パッド電極に接続された内部導体層とこれに対向するように配置された他の内部導体層とによって構成されている。
【００１３】
本発明の第３の積層型高周波モジュールでは、上記キャパシタは、表面パッド電極およびこれに接続された内部導体層とこれらに対向するように配置された他の内部導体層とによって構成されている。
【００１４】
本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールでは、表面パッド電極に接続されるように上記キャパシタを設けることにより、表面パッド電極とグランド用の内部導体層との間に浮遊容量が発生することを防止したり、上記キャパシタを用いて切替回路とフィルタ素子との間のインピーダンスの整合を行うことが可能になる。
【００１５】
本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールにおいて、フィルタ素子はバンドパスフィルタを構成してもよい。この場合、バンドパスフィルタは受信信号を濾波するものであってもよい。
【００１６】
また、本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールにおいて、フィルタ素子は弾性表面波素子を含んでいてもよい。
【００１７】
また、本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールにおいて、キャパシタは、表面パッド電極とグランド用の内部導体層との間の位置に配置されていてもよい。
【００１８】
また、本発明の第１ないし第３の積層型高周波モジュールは、更に、上記キャパシタを含み、切替回路とフィルタ素子との間のインピーダンスの整合を行う整合回路を備えていてもよい。この場合、整合回路は、更に、上記キャパシタを構成する内部導体層とグランド用の内部導体層とによって構成される第２のキャパシタを含んでいてもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る積層型高周波モジュールの回路構成の一例について説明する。ここでは、一例として、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式の携帯電話機に用いられる積層型高周波モジュールについて説明する。図１に示した積層型高周波モジュール１は、ＧＳＭ方式の送信信号および受信信号を処理する。ＧＳＭ方式の送信信号の周波数帯域は８８０ＭＨｚ〜９１５ＭＨｚである。ＧＳＭ方式の受信信号の周波数帯域は９２５ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚである。
【００２０】
積層型高周波モジュール１は、アンテナ端子２と、送信信号端子３と、受信信号端子４と、高周波スイッチ１０と、ローパスフィルタ（以下、ＬＰＦと記す。）３０と、バンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦと記す。）４０と、整合回路５０とを備えている。アンテナ端子２は、図示しないアンテナに接続される。送信信号端子３は、図示しない送信回路に接続され、この送信回路からの送信信号を入力する。受信信号端子４は、図示しない受信回路に接続され、この受信回路に対して受信信号を出力する。
【００２１】
高周波スイッチ１０は、アンテナ端子２に接続されている。ＬＰＦ３０は、高周波スイッチ１０と送信信号端子３との間に配置されている。ＢＰＦ４０は、受信信号端子４に接続されている。整合回路５０は、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０との間に配置されている。
【００２２】
高周波スイッチ１０は、３つのポート１１〜１３を有している。ポート１１は、アンテナ端子２に接続されている。ポート１２は、ＬＰＦ３０に接続されている。ポート１３は、整合回路５０に接続されている。
【００２３】
高周波スイッチ１０は、更に、一端がポート１１に接続され、他端が接地されたキャパシタ１４と、一端がポート１１に接続され、他端がポート１３に接続されたインダクタ１５と、アノードがポート１３に接続されたダイオード１６と、一端がダイオード１６のカソードに接続され、他端が接地されたキャパシタ１７と、一端がダイオード１６のカソードに接続され、他端が接地された抵抗器１８とを有している。
【００２４】
高周波スイッチ１０は、更に、カソードがポート１１に接続され、アノードがポート１２に接続されたダイオード１９と、一端がポート１２に接続されたインダクタ２０と、一端がインダクタ２０の他端に接続され、他端が接地されたキャパシタ２１と、インダクタ２０とキャパシタ２１との接続点に接続された制御端子２２とを有している。ダイオード１６，１９としては、例えばＰＩＮダイオードが用いられる。
【００２５】
高周波スイッチ１０では、制御端子２２に印加される制御信号がハイレベルのときには、２つのダイオード１６，１９が共に導通状態となり、ポート１２がポート１１に接続される。一方、制御端子２２に印加される制御信号がローレベルのときには、２つのダイオード１６，１９が共に非導通状態となり、ポート１３がポート１１に接続される。
【００２６】
高周波スイッチ１０においてポート１２がポート１１に接続されると、ＬＰＦ３０と高周波スイッチ１０とを介して、送信信号端子３がアンテナ端子２に接続される。また、高周波スイッチ１０においてポート１３がポート１１に接続されると、高周波スイッチ１０、整合回路５０およびＢＰＦ４０を介して、受信信号端子４がアンテナ端子２に接続される。このように、高周波スイッチ１０は、送信信号と受信信号とを切り替える。高周波スイッチ１０は、本発明における切替回路に対応する。
【００２７】
ＬＰＦ３０は、一端が送信信号端子３に接続され、他端が高周波スイッチ１０のポート１２に接続されたインダクタ３１と、一端が送信信号端子３に接続され、他端がポート１２に接続されたキャパシタ３２と、一端が送信信号端子３に接続され、他端が接地されたキャパシタ３３と、一端がポート１２に接続され、他端が接地されたキャパシタ３４とを有している。ＬＰＦ３０は、送信信号に含まれる高調波成分を除去する。
【００２８】
ＢＰＦ４０は、弾性表面波素子を含むフィルタ素子４１を有している。フィルタ素子４１の一端は、整合回路５０に接続されている。フィルタ素子４１の他端は、受信信号端子４に接続されている。ＢＰＦ４０は、受信信号を濾波する。
【００２９】
整合回路５０は、一端が高周波スイッチ１０のポート１３に接続され、他端がフィルタ素子４１の一端に接続されたキャパシタ５１と、一端がポート１３に接続され、他端が接地されたキャパシタ５２とを有している。整合回路５０は、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０とのインピーダンスの整合を行う。
【００３０】
次に、図２を参照して、本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１の構造について説明する。図２は、本実施の形態に係る積層型高周波モジュールの外観の一例を示す斜視図である。積層型高周波モジュール１は、その構成要素を複合化するための１つの多層基板６０を備えている。多層基板６０は、誘電体層と、パターン化された導体層とが交互に積層された構造になっている。積層型高周波モジュール１の構成要素は、多層基板６０の内部に形成された内部導体層と多層基板６０の表面に形成された表面導体層と、多層基板６０に搭載された素子とを用いて構成されている。図２には、多層基板６０にフィルタ素子４１とダイオード１６，１９が搭載された例を示している。
【００３１】
多層基板６０は、例えば低温焼成セラミック多層基板になっている。この場合、多層基板６０は、例えば以下のようにして製造される。すなわち、まず、予めスルーホール用の孔が形成されたセラミックグリーンシート上に、例えば銀を主成分とする導電性ペーストを用いて、所定のパターンの導体層を形成する。次に、このように導体層が形成された複数のセラミックグリーンシートを積層し、これらを同時に焼成する。これにより、スルーホールも同時に形成される。また、積層体の側面または底面に、図示しない端子電極を形成して、多層基板６０を完成させる。端子電極は、外部装置との接続に用いられる。例えば、多層基板６０は、プリント配線基板等の他の基板に実装され、その際、端子電極は、他の基板の導体層に対して、例えば半田付けによって接続される。
【００３２】
フィルタ素子４１は、例えばフリップチップボンディング法によって多層基板６０に実装されている。
【００３３】
次に、図３ないし図５を参照して、本実施の形態における整合回路５０の具体的な構成の第１ないし第３の例について説明する。図３ないし図５は、それぞれ、フィルタ素子４１とその近傍における多層基板６０の一部とを示している。図３ないし図５に示したように、多層基板６０は、その表面に形成されてフィルタ素子４１が接続される複数の表面パッド電極を有している。図３ないし図５には、複数の表面パッド電極のうちの２つの表面パッド電極６１，６２のみを示している。フィルタ素子４１は、表面パッド電極６１，６２に接続されるように多層基板６０に搭載されている。多層基板６０は、複数の内部導体層を有している。この複数の内部導体層には、グランド用の内部導体層６３，６４，６５が含まれている。表面パッド電極６２は、グランド用の内部導体層６３に接続されている。
【００３４】
図３に示したように、第１の例では、表面パッド電極６１とこれに対向するように配置された内部導体層６６とによって、キャパシタ５１が構成されている。内部導体層６６は、高周波スイッチ１０のポート１３に接続されている。また、第１の例では、内部導体層６６とグランド用の内部導体層６４とによって、キャパシタ５２が構成されている。キャパシタ５１は、表面パッド電極６１とグランド用の内部導体層６４との間の位置に配置されている。
【００３５】
図４に示したように、第２の例では、表面パッド電極６１に接続された内部導体層７１ａ，７１ｂ，７１ｃと、これらに対向するように配置された内部導体層７２ａ，７２ｂ，７２ｃとによって、キャパシタ５１が構成されている。内部導体層７１ａ，７１ｂ，７１ｃと内部導体層７２ａ，７２ｂ，７２ｃとは、交互に配置されている。内部導体層７１ａ，７１ｂ，７１ｃは互いに接続されている。内部導体層７２ａ，７２ｂ，７２ｃも互いに接続されている。内部導体層７２ａ，７２ｂ，７２ｃは、高周波スイッチ１０のポート１３に接続されている。また、第２の例では、内部導体層７２ｃとグランド用の内部導体層６４とによって、キャパシタ５２が構成されている。なお、例えば内部導体層７２ａをグランド用の内部導体層６３に対向する位置まで伸ばし、内部導体層７２ａと内部導体層６３とによって、キャパシタ５２の少なくとも一部を構成してもよい。キャパシタ５１は、表面パッド電極６１とグランド用の内部導体層６４との間の位置に配置されている。
【００３６】
図５に示したように、第３の例では、表面パッド電極６１およびこれに接続された内部導体層８１ａ，８１ｂ，８１ｃと、これらに対向するように配置された内部導体層８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄとによって、キャパシタ５１が構成されている。表面パッド電極６１、内部導体層８１ａ，８１ｂ，８１ｃと内部導体層８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄとは、交互に配置されている。内部導体層８１ａ，８１ｂ，８１ｃは互いに接続されている。内部導体層８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄも互いに接続されている。内部導体層８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄは、高周波スイッチ１０のポート１３に接続されている。また、第３の例では、内部導体層８２ｄとグランド用の内部導体層６４とによって、キャパシタ５２が構成されている。なお、例えば内部導体層８２ｂをグランド用の内部導体層６３に対向する位置まで伸ばし、内部導体層８２ｂと内部導体層６３とによって、キャパシタ５２の少なくとも一部を構成してもよい。キャパシタ５１は、表面パッド電極６１とグランド用の内部導体層６４との間の位置に配置されている。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態では、表面パッド電極６１に接続されるように、多層基板６０内にキャパシタ５１を設けている。このキャパシタ５１は、表面パッド電極６１とグランド用の内部導体層６４との間の位置に配置されている。これにより、表面パッド電極６１とグランド用の内部導体層６４との間に浮遊容量が発生することを防止することができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０との間に整合回路５０を設けている。これにより、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０との間でインピーダンスの整合を行うことができる。また、整合回路５０は、上記のキャパシタ５１と、キャパシタ５２とによって構成されている。キャパシタ５２は、キャパシタ５１を構成する内部導体層と、グランド用の内部導体層６４とによって構成されている。このように、整合回路５０の構成は極めて簡単であり、整合回路５０の占有スペースは小さい。
【００３９】
以上のことから、本実施の形態によれば、積層型高周波モジュール１において、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０とを含む経路の挿入損失の増加を抑えることができると共に、積層型高周波モジュール１を小型化することができる。
【００４０】
また、キャパシタ５１は、直流電流の通過を阻止する機能も有する。従って、本実施の形態によれば、弾性表面波素子を含むフィルタ素子４１に直流電圧やサージ電圧が印加されることを防止でき、これにより、フィルタ素子４１の特性の劣化を防止することができる。
【００４１】
次に、本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１の効果を具体的に示す。ここでは、比較例の積層型高周波モジュール１０１と本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１とについて、それぞれ挿入損失を測定した結果を示す。
【００４２】
まず、比較例の積層型高周波モジュール１０１の構成について説明する。図７は、比較例の積層型高周波モジュール１０１の回路構成を示す回路図である。この積層型高周波モジュール１０１では、整合回路５０は設けられておらず、高周波スイッチ１０のポート１３は、線路１０２を介して、フィルタ素子４１に接続されている。また、比較例の積層型高周波モジュール１０１では、線路１０２とグランドとの間に浮遊容量１０３が発生している。比較例の積層型高周波モジュール１０１におけるその他の構成は、図１に示した積層型高周波モジュール１と同様である。
【００４３】
図８は、比較例の積層型高周波モジュール１０１について、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０とを含む経路の挿入損失および反射損失の周波数特性の一例を示している。なお、浮遊容量１０３のキャパシタンスは、約０．２４ｐＦである。図８において、符号１１１で示した線は挿入損失を表わし、符号１１２で表した線は反射損失を表わしている。図８から分かるように、比較例の積層型高周波モジュール１０１では、ＧＳＭ方式の受信信号に使用される周波数である９６０ＭＨｚ付近では、挿入損失が約−５．０ｄＢ、反射損失が約−６．４ｄＢとなっている。比較例の積層型高周波モジュール１０１では、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０との間におけるインピーダンスの不整合により、挿入損失が大きくなっている。
【００４４】
図６は、本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１について、高周波スイッチ１０とＢＰＦ４０とを含む経路の挿入損失および反射損失の周波数特性の一例を示している。なお、キャパシタ５１のキャパシタンスは８．５ｐＦであり、キャパシタ５２のキャパシタンスは１．８ｐＦである。図６において、符号９１で示した線は挿入損失を表わし、符号９２で表した線は反射損失を表わしている。図６から分かるように、本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１では、ＧＳＭ方式の受信信号に使用される周波数である９６０ＭＨｚ付近では、挿入損失が約−２．８ｄＢ、反射損失が約−１５．４ｄＢとなっている。このように、本実施の形態に係る積層型高周波モジュール１によれば、比較例の積層型高周波モジュール１０１に比べて、挿入損失を低減することができる。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、フィルタ素子４１は、弾性表面波素子を含むものに限らず、例えば、バルク弾性波素子を含むものでもよいし、誘電体フィルタを含むものでもよい。
【００４６】
また、フィルタ素子４１を多層基板６０に実装する方法は、フリップチップボンディング法に限らず、ワイヤボンディング法等の他の実装方法であってもよい。また、多層基板６０の上面にフィルタ素子４１を収納する凹部を設け、この凹部内にフィルタ素子４１を配置してもよい。
【００４７】
また、本発明は、１つの周波数帯域の送信信号および受信信号を処理するモジュールに限らず、２以上の周波数帯域の送信信号および受信信号を処理するモジュールにも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積層型高周波モジュールでは、表面パッド電極に接続されるように、多層基板内にキャパシタを設けている。これにより、本発明によれば、表面パッド電極とグランド用の内部導体層との間に浮遊容量が発生することを防止したり、上記キャパシタを用いて切替回路とフィルタ素子との間のインピーダンスの整合を行うことが可能になる。従って、本発明によれば、積層型高周波モジュールの挿入損失の増加を抑え、且つ積層型高周波モジュールを小型化することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る積層型高周波モジュールの回路構成の一例を示す回路図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る積層型高周波モジュールの外観の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態における整合回路の構成の第１の例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態における整合回路の構成の第２の例を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態における整合回路の構成の第３の例を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る積層型高周波モジュールにおける高周波スイッチとＢＰＦとを含む経路の挿入損失および反射損失の周波数特性の一例を示す特性図である。
【図７】比較例の積層型高周波モジュールの回路構成を示す回路図である。
【図８】図７に示した比較例の積層型高周波モジュールにおける高周波スイッチとＢＰＦとを含む経路の挿入損失および反射損失の周波数特性の一例を示す特性図である。
【符号の説明】
１…積層型高周波モジュール、１０…高周波スイッチ、３０…ローパスフィルタ、４０…バンドパスフィルタ、４１…フィルタ素子、５０…整合回路、５１，５２…キャパシタ、６０…多層基板、６１，６２…表面パッド電極、６３〜６６…内部導体層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stacked high-frequency module for processing transmission signals and reception signals in a communication device such as a mobile phone.
[0002]
[Prior art]
In recent years, mobile communication devices such as mobile phones have been spreading rapidly. Some mobile communication devices include a high-frequency module that switches between a transmission signal path and a reception signal path in order to share one antenna for transmission and reception. The high-frequency module includes, for example, a high-frequency switch that switches transmission / reception paths, a low-pass filter that removes harmonic components in a transmission signal (hereinafter also referred to as LPF), and a band-pass filter that filters a reception signal (hereinafter also referred to as BPF). It is described.) As the BPF, for example, a surface acoustic wave filter (hereinafter also referred to as a SAW filter) is used.
[0003]
Hereinafter, a high-frequency module including a high-frequency switch, an LPF, and a SAW filter as a BPF will be described. In the conventional high-frequency module, for example, the high-frequency switch, LPF, and SAW filter are discrete components, and these are individually mounted on the wiring board. In the high-frequency module having such a configuration, it is necessary to provide a matching circuit for impedance matching between the components. For this reason, in this high-frequency module, the number of parts used is increased, and as a result, the mounting area and the wiring board are increased.
[0004]
In mobile communication devices such as mobile phones, downsizing is progressing year by year. Therefore, higher-density component mounting technology is required for mobile communication devices. Under such circumstances, for example, as shown in Patent Documents 1 to 3, high-frequency components in which a high-frequency switch and a SAW filter are integrated using a multilayer substrate have been proposed.
[0005]
In each high-frequency component described in Patent Documents 1 to 3, at least a part of the high-frequency switch is configured in a multilayer substrate, and the SAW filter is mounted on the multilayer substrate. In the high-frequency component described in Patent Document 1, an inductance element is provided between a line between the high-frequency switch and the SAW filter and the ground for canceling the stray capacitance generated between them.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-28396 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-32521 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-102957
[Problems to be solved by the invention]
Patent Documents 2 and 3 describe that it is not necessary to provide a matching circuit between the high frequency switch and the SAW filter by integrating the high frequency switch and the SAW filter using a multilayer substrate. However, as described in Patent Document 1, actually, a floating capacitance is formed between the surface pad electrode formed on the surface of the multilayer substrate and connected to the SAW filter, and the ground conductor layer in the multilayer substrate. Will occur. As a result, impedance mismatch occurs between the high-frequency switch and the SAW filter, and the insertion loss of the path including the high-frequency switch and the SAW filter increases.
[0008]
Patent Document 1 describes a technique in which an inductance element is provided between a line between a high-frequency switch and a SAW filter and the ground in order to cancel the stray capacitance. However, this technique has a problem that the high-frequency component is increased in size by the inductance element.
[0009]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is a stacked high-frequency module for processing a transmission signal and a reception signal, which can suppress an increase in insertion loss and can be downsized. It is to provide a stacked high-frequency module.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The first to third stacked high-frequency modules of the present invention include a switching circuit for switching between a transmission signal and a reception signal, a filter element connected to the switching circuit, and a multilayer for integrating the switching circuit and the filter element. And a substrate. The multilayer substrate has a surface pad electrode formed on the surface of the multilayer substrate to which the filter element is connected, and a plurality of internal conductor layers formed inside the multilayer substrate. The filter element is mounted on the multilayer substrate so as to be connected to the surface pad electrode. The first to third stacked high-frequency modules of the present invention further include a capacitor provided between the switching circuit and the filter element.
[0011]
In the first multilayer high-frequency module of the present invention, the capacitor includes a surface pad electrode and an internal conductor layer disposed so as to face the surface pad electrode.
[0012]
In the second multilayer high-frequency module of the present invention, the capacitor is constituted by an inner conductor layer connected to the surface pad electrode and another inner conductor layer disposed so as to face the inner conductor layer.
[0013]
In the third multilayer high-frequency module of the present invention, the capacitor is composed of a surface pad electrode, an internal conductor layer connected to the surface pad electrode, and another internal conductor layer disposed so as to oppose them.
[0014]
In the first to third stacked high-frequency modules of the present invention, by providing the capacitor so as to be connected to the surface pad electrode, a stray capacitance is generated between the surface pad electrode and the ground internal conductor layer. This can be prevented, and impedance matching between the switching circuit and the filter element can be performed using the capacitor.
[0015]
In the first to third stacked high-frequency modules of the present invention, the filter element may constitute a band-pass filter. In this case, the band pass filter may filter the received signal.
[0016]
In the first to third stacked high-frequency modules of the present invention, the filter element may include a surface acoustic wave element.
[0017]
In the first to third multilayer high-frequency modules of the present invention, the capacitor may be disposed at a position between the surface pad electrode and the ground internal conductor layer.
[0018]
The first to third stacked high-frequency modules of the present invention may further include a matching circuit that includes the capacitor and performs impedance matching between the switching circuit and the filter element. In this case, the matching circuit may further include a second capacitor constituted by the internal conductor layer constituting the capacitor and the ground internal conductor layer.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an example of a circuit configuration of a stacked high-frequency module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, as an example, a stacked high-frequency module used in a GSM (Global System for Mobile Communications) mobile phone will be described. The stacked high-frequency module 1 shown in FIG. 1 processes GSM transmission signals and reception signals. The frequency band of the GSM transmission signal is 880 MHz to 915 MHz. The frequency band of GSM reception signals is 925 MHz to 960 MHz.
[0020]
The stacked high-frequency module 1 includes an antenna terminal 2, a transmission signal terminal 3, a reception signal terminal 4, a high-frequency switch 10, a low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) 30, a band-pass filter (hereinafter referred to as BPF). 40) and a matching circuit 50. The antenna terminal 2 is connected to an antenna (not shown). The transmission signal terminal 3 is connected to a transmission circuit (not shown) and receives a transmission signal from the transmission circuit. The reception signal terminal 4 is connected to a reception circuit (not shown) and outputs a reception signal to the reception circuit.
[0021]
The high frequency switch 10 is connected to the antenna terminal 2. The LPF 30 is disposed between the high frequency switch 10 and the transmission signal terminal 3. The BPF 40 is connected to the reception signal terminal 4. The matching circuit 50 is disposed between the high frequency switch 10 and the BPF 40.
[0022]
The high frequency switch 10 has three ports 11 to 13. The port 11 is connected to the antenna terminal 2. The port 12 is connected to the LPF 30. The port 13 is connected to the matching circuit 50.
[0023]
The high-frequency switch 10 further includes a capacitor 14 having one end connected to the port 11 and the other end grounded, an inductor 15 having one end connected to the port 11 and the other end connected to the port 13, and an anode connected to the port 13. And a capacitor 17 having one end connected to the cathode of the diode 16 and the other end grounded, and a resistor 18 having one end connected to the cathode of the diode 16 and the other end grounded. is doing.
[0024]
The high-frequency switch 10 further includes a diode 19 having a cathode connected to the port 11 and an anode connected to the port 12, an inductor 20 having one end connected to the port 12, and one end connected to the other end of the inductor 20. The capacitor 21 is grounded at the other end, and has a control terminal 22 connected to a connection point between the inductor 20 and the capacitor 21. As the diodes 16 and 19, for example, PIN diodes are used.
[0025]
In the high frequency switch 10, when the control signal applied to the control terminal 22 is at a high level, the two diodes 16 and 19 are both in a conductive state, and the port 12 is connected to the port 11. On the other hand, when the control signal applied to the control terminal 22 is at a low level, the two diodes 16 and 19 are both turned off, and the port 13 is connected to the port 11.
[0026]
When the port 12 is connected to the port 11 in the high frequency switch 10, the transmission signal terminal 3 is connected to the antenna terminal 2 through the LPF 30 and the high frequency switch 10. When the port 13 is connected to the port 11 in the high frequency switch 10, the reception signal terminal 4 is connected to the antenna terminal 2 through the high frequency switch 10, the matching circuit 50, and the BPF 40. Thus, the high frequency switch 10 switches between a transmission signal and a reception signal. The high frequency switch 10 corresponds to the switching circuit in the present invention.
[0027]
The LPF 30 has an inductor 31 having one end connected to the transmission signal terminal 3 and the other end connected to the port 12 of the high frequency switch 10, and a capacitor having one end connected to the transmission signal terminal 3 and the other end connected to the port 12. 32, a capacitor 33 having one end connected to the transmission signal terminal 3 and the other end grounded, and a capacitor 34 having one end connected to the port 12 and the other end grounded. The LPF 30 removes harmonic components contained in the transmission signal.
[0028]
The BPF 40 has a filter element 41 including a surface acoustic wave element. One end of the filter element 41 is connected to the matching circuit 50. The other end of the filter element 41 is connected to the reception signal terminal 4. The BPF 40 filters the received signal.
[0029]
The matching circuit 50 has one end connected to the port 13 of the high-frequency switch 10 and the other end connected to one end of the filter element 41, and a capacitor 52 having one end connected to the port 13 and the other end grounded. have. The matching circuit 50 performs impedance matching between the high frequency switch 10 and the BPF 40.
[0030]
Next, with reference to FIG. 2, the structure of the multilayer high-frequency module 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the appearance of the stacked high-frequency module according to the present embodiment. The laminated high-frequency module 1 includes one multilayer substrate 60 for composing the constituent elements. The multilayer substrate 60 has a structure in which dielectric layers and patterned conductor layers are alternately stacked. The components of the multilayer high-frequency module 1 are configured using an internal conductor layer formed inside the multilayer substrate 60, a surface conductor layer formed on the surface of the multilayer substrate 60, and elements mounted on the multilayer substrate 60. Has been. FIG. 2 shows an example in which the filter element 41 and the diodes 16 and 19 are mounted on the multilayer substrate 60.
[0031]
The multilayer substrate 60 is, for example, a low-temperature fired ceramic multilayer substrate. In this case, the multilayer substrate 60 is manufactured as follows, for example. That is, first, a conductive layer having a predetermined pattern is formed on a ceramic green sheet in which holes for through holes have been formed in advance using, for example, a conductive paste mainly composed of silver. Next, a plurality of ceramic green sheets on which the conductor layers are thus formed are laminated and fired at the same time. Thereby, a through hole is simultaneously formed. Further, terminal electrodes (not shown) are formed on the side surfaces or the bottom surface of the multilayer body to complete the multilayer substrate 60. The terminal electrode is used for connection with an external device. For example, the multilayer board 60 is mounted on another board such as a printed wiring board, and at that time, the terminal electrode is connected to the conductor layer of the other board, for example, by soldering.
[0032]
The filter element 41 is mounted on the multilayer substrate 60 by, for example, a flip chip bonding method.
[0033]
Next, first to third examples of a specific configuration of the matching circuit 50 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5 show the filter element 41 and a part of the multilayer substrate 60 in the vicinity thereof. As shown in FIGS. 3 to 5, the multilayer substrate 60 has a plurality of surface pad electrodes formed on the surface thereof to which the filter element 41 is connected. 3 to 5 show only two surface pad electrodes 61 and 62 among the plurality of surface pad electrodes. The filter element 41 is mounted on the multilayer substrate 60 so as to be connected to the surface pad electrodes 61 and 62. The multilayer substrate 60 has a plurality of internal conductor layers. The plurality of internal conductor layers include internal conductor layers 63, 64, 65 for ground. The surface pad electrode 62 is connected to the internal conductor layer 63 for ground.
[0034]
As shown in FIG. 3, in the first example, the capacitor 51 is configured by the surface pad electrode 61 and the internal conductor layer 66 disposed so as to face the surface pad electrode 61. The internal conductor layer 66 is connected to the port 13 of the high frequency switch 10. In the first example, the internal conductor layer 66 and the ground internal conductor layer 64 constitute the capacitor 52. The capacitor 51 is disposed at a position between the surface pad electrode 61 and the internal conductor layer 64 for ground.
[0035]
As shown in FIG. 4, in the second example, the inner conductor layers 71a, 71b, 71c connected to the surface pad electrode 61, and the inner conductor layers 72a, 72b, 72c arranged so as to oppose them, Thus, the capacitor 51 is configured. The internal conductor layers 71a, 71b, 71c and the internal conductor layers 72a, 72b, 72c are alternately arranged. The inner conductor layers 71a, 71b, 71c are connected to each other. The inner conductor layers 72a, 72b, 72c are also connected to each other. The internal conductor layers 72 a, 72 b, 72 c are connected to the port 13 of the high frequency switch 10. In the second example, the capacitor 52 is configured by the internal conductor layer 72c and the ground internal conductor layer 64. For example, the internal conductor layer 72a may be extended to a position facing the ground internal conductor layer 63, and the internal conductor layer 72a and the internal conductor layer 63 may constitute at least a part of the capacitor 52. The capacitor 51 is disposed at a position between the surface pad electrode 61 and the internal conductor layer 64 for ground.
[0036]
As shown in FIG. 5, in the third example, the surface pad electrode 61 and the inner conductor layers 81a, 81b, 81c connected thereto, and the inner conductor layers 82a, 82b, The capacitor 51 is constituted by 82c and 82d. The surface pad electrode 61, the inner conductor layers 81a, 81b, and 81c and the inner conductor layers 82a, 82b, 82c, and 82d are alternately arranged. The inner conductor layers 81a, 81b, 81c are connected to each other. The inner conductor layers 82a, 82b, 82c, and 82d are also connected to each other. The internal conductor layers 82 a, 82 b, 82 c, 82 d are connected to the port 13 of the high frequency switch 10. In the third example, the capacitor 52 is constituted by the internal conductor layer 82d and the ground internal conductor layer 64. For example, the internal conductor layer 82b may be extended to a position facing the ground internal conductor layer 63, and the internal conductor layer 82b and the internal conductor layer 63 may constitute at least a part of the capacitor 52. The capacitor 51 is disposed at a position between the surface pad electrode 61 and the internal conductor layer 64 for ground.
[0037]
As described above, in this embodiment, the capacitor 51 is provided in the multilayer substrate 60 so as to be connected to the surface pad electrode 61. The capacitor 51 is disposed at a position between the surface pad electrode 61 and the ground internal conductor layer 64. Thereby, stray capacitance can be prevented from occurring between the surface pad electrode 61 and the internal conductor layer 64 for ground.
[0038]
In the present embodiment, a matching circuit 50 is provided between the high frequency switch 10 and the BPF 40. Thereby, impedance matching can be performed between the high frequency switch 10 and the BPF 40. The matching circuit 50 includes the capacitor 51 and the capacitor 52 described above. The capacitor 52 includes an internal conductor layer constituting the capacitor 51 and a ground internal conductor layer 64. Thus, the configuration of the matching circuit 50 is very simple, and the space occupied by the matching circuit 50 is small.
[0039]
From the above, according to the present embodiment, in the multilayer high-frequency module 1, an increase in insertion loss of a path including the high-frequency switch 10 and the BPF 40 can be suppressed, and the multilayer high-frequency module 1 is downsized. be able to.
[0040]
Capacitor 51 also has a function of blocking the passage of direct current. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to prevent a DC voltage or a surge voltage from being applied to the filter element 41 including the surface acoustic wave element, thereby preventing deterioration of the characteristics of the filter element 41. .
[0041]
Next, the effect of the multilayer high-frequency module 1 according to the present embodiment will be specifically shown. Here, the result of measuring the insertion loss for each of the laminated high-frequency module 101 of the comparative example and the laminated high-frequency module 1 according to the present embodiment is shown.
[0042]
First, the configuration of the laminated high-frequency module 101 of the comparative example will be described. FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the laminated high-frequency module 101 of the comparative example. In the multilayer high-frequency module 101, the matching circuit 50 is not provided, and the port 13 of the high-frequency switch 10 is connected to the filter element 41 via the line 102. In the multilayer high-frequency module 101 of the comparative example, the stray capacitance 103 is generated between the line 102 and the ground. Other configurations of the laminated high-frequency module 101 of the comparative example are the same as those of the laminated high-frequency module 1 shown in FIG.
[0043]
FIG. 8 shows an example of frequency characteristics of insertion loss and reflection loss of a path including the high frequency switch 10 and the BPF 40 in the multilayer high frequency module 101 of the comparative example. The capacitance of the stray capacitance 103 is about 0.24 pF. In FIG. 8, a line denoted by reference numeral 111 represents an insertion loss, and a line denoted by reference numeral 112 represents a reflection loss. As can be seen from FIG. 8, in the multilayer high-frequency module 101 of the comparative example, the insertion loss is about −5.0 dB and the reflection loss is about −6.4 dB in the vicinity of 960 MHz, which is the frequency used for the GSM received signal. It has become. In the multilayer high-frequency module 101 of the comparative example, the insertion loss is large due to impedance mismatch between the high-frequency switch 10 and the BPF 40.
[0044]
FIG. 6 shows an example of frequency characteristics of insertion loss and reflection loss of a path including the high frequency switch 10 and the BPF 40 in the multilayer high frequency module 1 according to the present embodiment. The capacitance of the capacitor 51 is 8.5 pF, and the capacitance of the capacitor 52 is 1.8 pF. In FIG. 6, a line denoted by reference numeral 91 represents insertion loss, and a line denoted by reference numeral 92 represents reflection loss. As can be seen from FIG. 6, in the multilayer high-frequency module 1 according to the present embodiment, the insertion loss is about −2.8 dB and the reflection loss is about −around 960 MHz, which is the frequency used for the GSM reception signal. It is 15.4 dB. Thus, according to the multilayer high-frequency module 1 according to the present embodiment, the insertion loss can be reduced as compared with the multilayer high-frequency module 101 of the comparative example.
[0045]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, the filter element 41 is not limited to a surface acoustic wave element, and may include a bulk acoustic wave element or a dielectric filter, for example.
[0046]
The method of mounting the filter element 41 on the multilayer substrate 60 is not limited to the flip chip bonding method, and may be another mounting method such as a wire bonding method. Further, a recess for accommodating the filter element 41 may be provided on the upper surface of the multilayer substrate 60, and the filter element 41 may be disposed in the recess.
[0047]
Further, the present invention is not limited to a module that processes a transmission signal and a reception signal in one frequency band, and can also be applied to a module that processes a transmission signal and a reception signal in two or more frequency bands.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, in the multilayer high-frequency module of the present invention, the capacitor is provided in the multilayer substrate so as to be connected to the surface pad electrode. Thus, according to the present invention, stray capacitance can be prevented from being generated between the surface pad electrode and the ground inner conductor layer, or the impedance between the switching circuit and the filter element can be reduced using the capacitor. It becomes possible to perform matching. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress an increase in insertion loss of the multilayer high-frequency module and to reduce the size of the multilayer high-frequency module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a multilayer high-frequency module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of an appearance of a stacked high-frequency module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first example of a configuration of a matching circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second example of the configuration of the matching circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third example of the configuration of the matching circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing an example of frequency characteristics of insertion loss and reflection loss of a path including a high-frequency switch and a BPF in the multilayer high-frequency module according to one embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a laminated high-frequency module of a comparative example.
8 is a characteristic diagram showing an example of frequency characteristics of insertion loss and reflection loss of a path including a high-frequency switch and a BPF in the multilayer high-frequency module of the comparative example shown in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated type high frequency module, 10 ... High frequency switch, 30 ... Low pass filter, 40 ... Band pass filter, 41 ... Filter element, 50 ... Matching circuit, 51, 52 ... Capacitor, 60 ... Multilayer substrate, 61, 62 ... Surface pad Electrodes, 63 to 66, inner conductor layers.

Claims

A switching circuit for switching between a transmission signal and a reception signal;
A filter element connected to the switching circuit;
A multilayer high-frequency module comprising a multilayer substrate for integrating the switching circuit and the filter element,
The multilayer substrate is a surface pad electrode formed on a surface of the multilayer substrate, the surface pad electrode on which the filter element is disposed and directly connected, and a plurality of internal conductors formed in the multilayer substrate And having a layer
The filter element is mounted on the multilayer substrate so as to be disposed on the surface pad electrode and directly connected to the surface pad electrode ,
The multilayer high-frequency module further includes a capacitor provided between the switching circuit and the filter element and configured by the surface pad electrode and an internal conductor layer disposed so as to face the surface pad electrode. A stacked high-frequency module.

A switching circuit for switching between a transmission signal and a reception signal;
A filter element connected to the switching circuit;
A multilayer high-frequency module comprising a multilayer substrate for integrating the switching circuit and the filter element,
The multilayer substrate is a surface pad electrode formed on a surface of the multilayer substrate, the surface pad electrode on which the filter element is disposed and directly connected, and a plurality of internal conductors formed in the multilayer substrate And having a layer
The filter element is mounted on the multilayer substrate so as to be disposed on the surface pad electrode and directly connected to the surface pad electrode ,
The multilayer high-frequency module is further provided between the switching circuit and the filter element, and the surface pad electrode and the internal conductor layer connected to the surface pad electrode and other internal conductor layers arranged to face them. A multilayer high-frequency module comprising a capacitor constituted by:

The filter element is stacked high frequency module according to claim 1 or 2, wherein the configuring the band-pass filter.

4. The stacked high-frequency module according to claim 3 , wherein the band-pass filter filters the received signal.

The filter element is laminated high-frequency module according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it contains a surface acoustic wave device.

The capacitor, the multilayer high frequency module according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is disposed at a position between the inner conductor layer of the surface pad electrode and the ground.

Further comprising the capacitor, the switching circuit and the impedance multilayer high-frequency module according to any one of claims 1 to 6, further comprising a matching circuit for performing matching between the filter element.

The matching circuit further includes a second capacitor including an internal conductor layer that is an internal conductor layer constituting the capacitor and is not connected to the surface pad electrode, and an internal conductor layer for ground. The multilayer high-frequency module according to claim 7,