JP4588116B1 - 分波器、通信用モジュール部品、及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アイソレーション特性および減衰特性を改善することができる分波器およびそれを用いた通信装置を提供する。
【解決手段】 アンテナ端子４、第１端子１、および第２端子２，３を有し、アンテナ端子４と第１端子１との間に配置され、ラダー型フィルタ回路を構成するための並列共振子を含む第１フィルタ５と、アンテナ端子４と第２端子２との間に配置され、且つ第１フィルタ５の通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する第２フィルタ６と、第１フィルタ５の並列共振子とグランド部Ｇとの間に配置され、且つアンテナ端子４と電磁界結合する電磁界結合素子８と、を備えた構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、分波器、通信用モジュール部品、並びに通信装置に関するものである。

携帯電話機などの通信端末のフロントエンド部では、送受信周波数を分波する分波器が使用されている。

分波器は、アンテナ端子、送信端子、および受信端子を有し、アンテナ端子と送信端子との間には送信用フィルタが配置され、アンテナ端子と受信端子との間には受信用フィルタが配置されている。通信端末において、分波器の後段には送信回路と受信回路が配置されており、分波器は送信回路からの送信信号をアンテナ端子へ、アンテナ端子で受信した受信信号を受信回路へ分波する機能を有している。

このような分波器では、送信信号が受信回路へ流れ込まないようにするため、または受信信号が送信回路へ流れ込まないようにするために送信用フィルタと受信用フィルタとの整合をとるようにしている。

しかしながら、各フィルタの設計によっては、最も整合が取れた状態でも、例えば送信用フィルタからアンテナへのインピーダンスより受信用フィルタへのインピーダンスがわずかに低くなる場合や、アンテナから受信用フィルタへのインピーダンスより送信用フィルタへのインピーダンスがわずかに低くなる場合がある。そうすると、本来、送信用フィルタからアンテナへ抜ける信号が受信用フィルタへ流れたり、アンテナから受信用フィルタへ入力されるはずだった信号が送信用フィルタへと流れるなどして、アイソレーション特性が劣化することになる。

分波器に使用される送信用フィルタ、受信用フィルタは圧電基板上にＩＤＴ電極を形成した弾性表面波フィルタにより構成されることが多いが、従来の分波器ではＩＤＴ電極の電極指間距離や電極指の本数などを変えるなどして各フィルタのインピーダンスを調整することによりアイソレーション特性の改善を図っていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−１８３３８０号公報

ところで分波器に求められる要求スペックとしては、アイソレーション特性以外に減衰特性も重要となってくる。アイソレーション特性、減衰特性のいずれかの特性が悪いと、携帯電話器の通話品質が劣化するなどの問題が生じるためである。

しかしながら従来の調整方法では、調整可能な範囲は限られており、アイソレーション特性と減衰特性の要求スペックをともに満たすことが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するべく案出されたものであり、アイソレーション特性および減衰特性を改善することができる分波器およびそれを用いた通信装置を提供する。

本発明の一実施形態にかかる分波器は、アンテナ端子と第１端子との間に位置し、並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、前記アンテナ端子と第２端子との間に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、前記第１フィルタの前記並列共振子とグランド部との間に位置し、前記アンテナ端子と電磁界結合する第１の電磁界結合素子と、前記第１フィルタの前記並列共振子と電気的に接続され、且つ前記アンテナ端子と電磁界結合する第２の電磁界結合素子と、を備えたものである。

また本発明の一実施形態にかかる分波器は、回路基板と、前記回路基板の第１の表面に位置するアンテナ端子、不平衡信号が入力される第１端子、平衡信号が出力される第２端子、並びにグランド部と、前記回路基板の第１の表面と反対側の第２の表面に実装される圧電基板と、前記回路基板に実装するための前記圧電基板の実装面に位置し、且つ並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、前記圧電基板の前記実装面に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、前記回路基板に設けられるとともに、一端が前記並列共振子に接続され、他端が前記グランド部に接続される第１の導体と、を備え、前記第１端子は前記第１フィルタと電気的に接続され、前記第２端子は前記第２フィルタと電気的に接続され、前記第１の導体の一部と前記アンテナ端子との間に他の導体が介在されないように双方を配置してなり、前記第１導体の一部と前記アンテナ端子との距離、前記第１導体の一部と前記第１端子との距離、および前記第１導体の一部と前記第２端子との距離の３つの距離のうち、前記第１導体の一部と前記アンテナ端子との距離が最小である。

また本発明の一実施形態にかかる分波器は、回路基板と、前記回路基板の第１の表面に位置するアンテナ端子、不平衡信号が入力される第１端子、平衡信号が出力される第２端子、並びにグランド部と、前記回路基板の第１の表面と反対側の第２の表面に実装される圧電基板と、前記回路基板に実装するための前記圧電基板の実装面に位置し、且つ並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、前記圧電基板の前記実装面に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、前記回路基板に設けられるとともに、一端が前記並列共振子に接続され、他端が前記グランド部に接続される第１の導体と、一端が前記第１の導体と接続され、他端が他の導体に接続されない第２配線パターンと、を備え、前記第１端子は前記第１フィルタと電気的に接続され、前記第２端子は前記第２フィルタと電気的に接続され、前記第１の導体の一部と前記アンテナ端子との間に他の導体が介在されないように双方を配置してなり、前記第２配線パターンの一部と前記アンテナ端子との間に他の配線が介在されないように双方を配置したものである。

本発明の一実施形態にかかる通信装置、および本発明の一実施形態にかかる通信用モジュール部品は、上記いずれかに記載の分波器を備えたものである。

上記の分波器によれば、まず電磁界結合素子によって第１フィルタを通過する信号が第２フィルタの通過周波数帯域において減衰極を有するようにグランドへ落ちる。従来はグランドへ落ち切らなかった信号が発生し、これがアイソレーション特性あるいは減衰特性を劣化させる要因となるが、本発明の分波器の場合、電磁界結合素子がアンテナ端子と電磁界結合しているため、電磁界結合素子とアンテナ端子との間に信号が透過するルートが形成され、このルートを介してグランドに落ちきらなかった信号をアンテナ端子に落とすことができる。これによりアイソレーション特性と減衰特性がともに改善され、電気特性に優れた分波器となすことが可能となる。

またこのような分波器を通信用モジュール部品に適用することによって、電気特性に優れた電子部品モジュール部品となすことができる。

またこのような分波器を通信装置に適用することによって、通話品質に優れた通信装置となすことができる。

本発明の第１の実施形態にかかる分波器を構成する回路基板の各層のパターン配置およびビア配置を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる分波器の等価回路図である。 図１に示す回路基板の変形例を示す図である。 図１に示す回路基板の変形例を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる通信装置のブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる分波器に使用される圧電基板に形成されたフィルタパターンを示す図である。 図１に示す回路基板と図６に示す圧電基板を用いて分波器を作製したときの電気特性を示す図である。 図３に示す回路基板と図６に示す圧電基板を用いて分波器を作製したときの電気特性を示す図である。 図４に示す回路基板と図６に示す圧電基板を用いて分波器を作製したときの電気特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる分波器の斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる分波器に使用される圧電基板に形成されたフィルタパターンの他の例を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる通信用モジュール部品を示す図であり、（ａ）は通信用モジュール部品の斜視図、（ｂ）は通信用モジュール部品のブロック回路図である。 本発明の第１の実施形態にかかる分波器の他の例を示す等価回路図である。 本発明の第２の実施形態にかかる分波器の等価回路図である。 本発明の第２の実施形態にかかる分波器に使用される圧電基板に形成されたフィルタパターンを示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる分波器に使用される回路基板の各層のパターン配置およびビア配置を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる分波器に使用される回路基板に形成されたパターン同士の位置関係を説明するための図である。 比較例の分波器に使用される回路基板に形成されたパターンを示す図である。 実施例４および比較例の分波器のアイソレーション特性を示すグラフである。

以下、本発明にかかる分波器の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する図面において同様の箇所には同じ符号を付すものとする。また、各パターンの大きさやパターン間の距離等、あるいはビアの本数や直径や形状等については、説明のために模式的に図示したものであるので、これらに限定されるものではない。

＜分波器＞
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態にかかる分波器２００の斜視図を図１０に示す。図１０に示す分波器２００は、誘電体層を複数個積層することにより形成された回路基板１００と、第１フィルタとしての送信用フィルタ５および第２フィルタとしての受信用フィルタ６を有する圧電基板１０１とから主に構成されている。送信用フィルタ５と受信用フィルタ６は、圧電基板１０１の主面に併設されている。圧電基板１０１は、送信用フィルタ５と受信用フィルタ６が設けられた面（以下、実装面１０１Ａともいう）を、回路基板１００の上面１００Ａ（第２の表面）に向かい合わせた状態で、回路基板１００にフリップチップ実装される。圧電基板１０１は、回路基板１００より一回り小さいサイズに設定され、全体が封止樹脂１０３（図では点線で示す）により覆われて保護されている。なお、回路基板１００の厚みは、例えば、３５０μｍ〜４００μｍ、圧電基板１０１の厚みは、例えば、２３０μｍ〜２８０μｍである。

図６は、本実施形態にかかる分波器に使用される圧電基板１０１を上面側から見たときの透視図である。本実施形態における送信用フィルタ５は、弾性表面波フィルタからなる。具体的には図６に示されるように複数の弾性表面波共振子６１，６２，６３，６４，６５を直列接続あるいは並列接続することによりラダー型フィルタ回路を構成している。弾性表面波共振子６１，６２が並列共振子であり、弾性表面波共振子６３，６４，６５が直
列共振子である。一方、受信用フィルタ６は、縦多重モード型フィルタ回路を構成するものであり、図６に示されるように複数の弾性表面波共振子７１，７２，７３，７４，７５，７６を備えた弾性表面波フィルタである。なお図６において、１’は回路基板１００の送信側信号端子１と電気的に接続される端子、２’、３’は回路基板１００の受信側信号端子２、３と電気的に接続される端子、４’は回路基板１００のアンテナ端子４と電気的に接続される端子である。

送信用フィルタ５と受信用フィルタ６は同一の圧電基板上に作製されていても、個別の圧電基板に作製されていても構わないが、図６に示したように同一の圧電基板上に作製されている方が望ましい。分波器の製造上、送信用フィルタ５と受信用フィルタ６のそれぞれに製造ばらつきが発生するが、それぞれのフィルタが個別の基板上に作製されている場合、様々な製造ばらつきの送信用フィルタと受信用フィルタを組み合わせることになり、整合回路の線路パターンの最適なインダクタンス値が組み合わせによって異なってしまう可能性がある。しかし、同一の圧電基板上に作製されている場合、ウェハーのほぼ同じ場所に作製されたフィルタ同士であるため、同一基板上の送信側フィルタと受信側フィルタで見た場合、ウェハーから切り出したどの基板でも最適なインダクタンス値はほぼ同じになるため、組み合わせによるばらつきを気にする必要が無くなるためである。また、小型化の観点からも送信用フィルタと受信用フィルタを同一圧電基板に形成した方が有利である。

図６に示すような構成により図２の等価回路図において破線で示した送信用フィルタ５および受信用フィルタ６が形成される。送信用フィルタ５と受信用フィルタ６は通過帯域周波数が互いに異なるように設定されており、本実施形態では、受信用フィルタ６の通過周波数帯域が、送信用フィルタ５の通過周波数帯域よりも高くなるように設定されている。

また送信用フィルタ５は、入力信号、出力信号がともに不平衡信号のフィルタであり、受信用フィルタ６は入力信号が不平衡信号、出力信号が平衡信号のフィルタとなっている。すなわち図２において送信信号端子１は不平衡信号端子であり、受信信号端子２，３は平衡信号端子である。

図２に示すように本実施形態における分波器２００では、送信用フィルタ５の構成要素の一つである弾性表面波共振子６１とグランド部Ｇとの間に電磁界結合素子８が配置されている。この電磁界結合素子８は、送信信号が受信用フィルタの通過周波数帯域において減衰極を有するようにするための素子である。この素子を設けることにより送信信号が受信回路側へ漏れないようにしている。本実施形態における分波器は、電磁界結合素子８とアンテナ端子とを電磁界結合させている。このような構成とすることによって、電磁界結合素子８とアンテナ端子４との間に信号が透過するルートが形成され、このルートを介してグランドに落ちきらなかった信号をアンテナ端子４側に落とすことができる。これによりアイソレーション特性と減衰特性がともに改善され、電気特性に優れた分波器となすことができる。

なお本実施形態では、電磁界結合素子８とアンテナ端子４との電磁界結合は図２に示すように容量結合Ｃおよび誘導結合Ｌによって実現されている。

次に回路基板１００について説明する。図１は、回路基板１００を構成する各誘電体層を示すものである。

本実施形態にかかる分波器２００に使用される回路基板１００は３層の誘電体層を積層してなる。図１において、（ａ）は圧電基板１０１が実装される面１００Ａに形成された
パターン、（ｇ）は回路基板１００の裏面（第１の表面）に形成されたパターン、（ｃ），（ｅ）は回路基板１００の内層に形成されたパターン、（ｂ）は（ａ）に示したパターンと（ｃ）に示したパターンとの間を接続するビア、（ｄ）は（ｃ）に示すパターンと（ｅ）に示すパターンとの間を接続するビア、（ｆ）は（ｅ）に示したパターンと（ｇ）に示したパターンとの間を接続するビアである。この例では送信用フィルタ５および受信用フィルタ６が形成された圧電基板１０１を、第１主面１０１Ａと第２主面１００Ａとが向かい合う状態で回路基板１００にフリップチップ実装している。

図１の（ａ）において、環状電極１６は弾性表面波共振子の振動空間を確保し、これら弾性表面波共振子を気密封止するためのパターンであり、圧電基板１０１の第１主面１０１Ａに設けた環状電極１６’と半田などの接合材を介して接合されるようになっている。

本実施形態では圧電基板１０１が回路基板１００にフリップチップ実装される場合を示しているが、必ずしもフリップチップ実装される必要は無く、フェイスアップ実装した後、フィルタの接続端子と回路基板の接続端子をワイヤーボンディング等の方法で接続しても良い。また、本実施形態では送信用フィルタ５と受信用フィルタ６とが同一圧電基板上に作製され、図１（ａ）に示すパターンに接続できる端子電極および環状電極を備えている場合を示している。この例ではパターン１０，１４を含む左側の領域Ｔに送信用フィルタ５が配置され、パターン１２，１３，１５を含む右側の領域Ｒに受信用フィルタ６が配置される。

図１に示すように送信側信号端子１（第１端子）から入力された送信信号はビア４５，パターン３８，ビア３１，パターン２４，ビア１７およびパターン１０を介して送信用弾性フィルタ５に入力される。送信用フィルタ５から出力された送信信号はパターン１１，ビア１８，パターン２５，ビア３２，パターン３９，ビア４６およびアンテナ端子４を介して接続されたアンテナ（図示せず）に出力される。またアンテナから入力された受信信号はアンテナ端子４，ビア４６，パターン３９，ビア３２，パターン２５，ビア１８およびパターン１１を介して受信用フィルタ６に入力され、パターン１２，１３，ビア１９，２０，パターン２６，２７，ビア３３，３４，パターン４０，４１，およびビア４７，４８を介して受信側信号端子２，３（第２端子）から出力される。

なお本実施形態では、アンテナ端子４に接続される整合用インダクタンス７は図２に示すように分波器２００の外部に配置されており、送信用フィルタ５と受信用フィルタ６の整合をとっている。

電磁界結合素子８は、第１配線パターンからなる。第１配線パターンは、パターン１４、ビア２１、パターン２８、ビア３５、パターン４２、ビア４９からなり、グランド部Ｇに接続されている。パターン１４が圧電基板１０１側の接地パッド６０と接続されることにより、電磁界結合素子８を構成する第１配線パターンが送信用フィルタの並列共振子である弾性表面波共振子６１に接続されることとなる。

本実施形態では電磁界結合素子８とアンテナ端子４とを電磁界結合させるために、第１配線パターンの一部とアンテナ端子４との間に他の配線用の導体が介在されないようにしている。具体的には、パターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４との間に他の導体が介在されないようにして両者を配置している。このように配置することによってパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４との間で容量結合および誘導結合が起こる。これにより、送信用フィルタ５の並列共振子である弾性表面波共振子６１と電磁界結合素子８とを通過してアンテナ端子４へと信号が流れるルートが形成され、送信用フィルタ５を通過する信号レベルが低くなる。一方、送信用フィルタ５の受信帯域における減衰レベルは高くなるものの、第１配線パターンの主要部分を構成するパターン４２のアンテナ端子４に対す
る配置を変えることによって、電磁界結合素子８とアンテナ端子４との間の容量結合の大きさを調整することができ、受信帯域における送信用フィルタの減衰レベルとアイソレーションレベルを調整することが可能となる。

図１ではパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４との位置関係を示すためパターン４２の一部４２ｐからアンテナ端子４が配置された（ｇ）に示す誘電体層に向かって点線をおろしている。これからわかるように、本実施形態においては、パターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４とは、平面視したときに、重なる位置から少しずれた位置関係にある。換言すればパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４とは斜め方向において対向する位置関係にあるが、このような場合でも両者の間に他の配線を設けないようにすることで電磁界結合させることができる。すなわちパターン４２の一部４２Ｐとアンテナ端子４とを最短距離で結ぶ直線上に他の配線が介在されていなければ両者を電磁界結合させることができる。逆に言うとパターン４２の一部４２Ｐとは、パターン４２のうち、アンテナ端子４との間で他の配線に邪魔されずに直線で結ぶことができる部分のことをいう。

回路基板１００を構成する誘電体の材料としては例えばアルミナを主成分とするセラミックスや、低温で焼結可能なガラスセラミックス、または有機材料を主成分とするガラスエポキシ樹脂等が用いられる。セラミックスやガラスセラミックスを用いる場合には、セラミックス等の金属酸化物と有機バインダとを有機溶剤等で均質混練したスラリーをシート状に成型したグリーンシートを作製し、所望の導体パターンやビアを形成した後、これらグリーンシートを積層し圧着することにより一体形成して焼成することによって作製される。

第１配線パターンは各誘電体層の表面に導体で作製され、誘電体層間は導体を充填したビアで接続される。ここで導体としては、銀、銀にパラジウムを添加した合金、タングステン、銅および金などを用いることができる。これらのパターンは、金属導体をスクリーン印刷、あるいは蒸着やスパッタリング等の成膜法とエッチングとの組合せ等により形成されて作製される。フィルタと直接接続されるパターンや、ＰＣＢ等の外部回路に分波器を搭載する際に接続する端子には、さらにフィルタの接続端子との良好な接合に必要であれば、表面にＮｉあるいはＡｕ等のめっきを施してもよい。
図３は図１に示した回路基板１００のパターンの変形例を示す図である。図３に示す例は、図１とほぼ同じ構成であるが、第１配線パターンを構成するパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４との距離を小さくしたものである。すなわちパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４とは上下方向に重なる位置関係にある。このように配置した場合、容量結合を大きくすることができる。

図４は図１に示した回路基板１００のパターンの別の変形例を示す図である。図４に示す例は、図１とほぼ同じ構成であるが、第１配線パターンを構成するパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４との距離を大きくしたものである。すなわちパターン４２の一部４２ｐとアンテナ端子４とは平面視したときに図１に示すものより両者の距離が大きくなるようにしている。このように配置した場合、両者の容量結合を小さくすることができる。

以上、説明した本実施形態の分波器２００によれば、電磁界結合素子がアンテナ端子と電磁界結合しているため、電磁界結合素子８とアンテナ端子４との間に信号が透過するルートが形成され、このルートを介してグランドに落ちきらなかった信号をアンテナ端子に落とすことができる。これによりアイソレーション特性と減衰特性がともに改善され、電気特性に優れた分波器となすことができる。

＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態にかかる分波器３００について説明する。なお、上述した第１の実施形態にかかる分波器２００と同じ構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。

図１４は、分波器３００の等価回路図である。同図に示すように分波器３００は、弾性表面波共振子６１と電気的に接続される第２の電磁界結合素子９を備えている。この第２の電磁界結合素子９はアンテナ端子４と電磁界結合（この実施形態では容量結合Ｃ’）している。このような第２の電磁界結合素子９を設けることにより電磁界結合素子８の機能をより高めることができる。すなわち、第２の電磁界結合素子９を設けたことにより、電磁界結合素子８とアンテナ端子４との間の信号透過ルートに加え、第２の電磁界結合素子９とアンテナ端子４との間の信号透過ルートが形成されるため、グランドに落ちきらなかった信号をより確実にアンテナ端子側へ流すことができる。これによりアイソレーション特性のより大きな改善を図ることができる。

図１５は分波器３００に使用される圧電基板１０１を上面側から見たときの透視図である。分波器３００の送信フィルタ５は、分波器２００と同様に弾性表面波フィルタからなる。具体的には図１５に示されるように複数の弾性表面波共振子６１乃至６７を直列接続あるいは並列接続することによりラダー型フィルタ回路を構成している。一方、受信用フィルタ６は、縦多重モード型フィルタ回路を構成するものであり、複数の弾性表面波共振子７１乃至７４からなる。これらの共振子の前段および後段には別の共振子が配置されており、減衰極の調整等を行っている。また弾性表面波共振子７１とその前段に配置された共振子８１とを接続する配線と、グランド用の配線とは絶縁層９０を介して交差している。このように絶縁層９０を用いて立体配線構造を採用することにより圧電基板１０１を小型化することができ、ひいては分波器３００を小型化することができる。同様に弾性表面波共振子７４とその前段に配置された共振子８２とを接続する配線と、グランド用の配線も絶縁層９０を介して立体交差している。

図１６は分波器３００に使用される回路基板１００を構成する各誘電体層を示すものである。同図に示す回路基板１００は、３層の誘電体層を積層してなる。回路基板１００の最上層に位置する誘電体層（図１６（ａ））には、圧電基板１０１の主面に設けられた各種端子と接続されるパターンが設けられている。なおこの例では、破線で囲った右側の領域Ｔには送信用フィルタ５が、破線で囲った左側の領域Ｒには受信用フィルタ６がそれぞれ対向するようにして圧電基板１０１がフリップチップ実装される。

電磁界結合素子８を構成する第１配線パターンは、パターン１４、ビア２１、パターン２８、ビア３５、パターン４２、ビア４９からなり最後にグランド部Ｇに接続されている。第１配線パターンの一部を構成するパターン４２は、アンテナ端子４との間に他の配線が介在されないようにして配置されている。これによりパターン４２とアンテナ端子４とは、容量結合Ｃ及び誘導結合Ｌをしている。

分波器３００は、先に図１４を用いて説明したように電磁界結合素子８に加え第２の電磁界結合素子９を有している。この第２の電磁界結合素子９は、２層目の誘電体層（図１６（ｃ））の主面に形成された第２配線パターン２８’からなる。なお図では第２配線パターン２８’とパターン２８との境界を破線で示している。第２配線パターン２８’は、一端が第１配線パターンの一部を構成するパターン２８に接続され、他端は他の配線に接続されないようになっている。また第２配線パターン２８’は、その一部がアンテナ端子４との間に他の配線が介在されないようにして配置されている。図１７は、回路基板１００を平面透視したときの第２配線パターン２８’、アンテナ端子４、及びパターン４２の位置関係を示す図であり、第２配線パターン２８’を太線で、アンテナ端子４を一点鎖線で、パターン４２を破線でそれぞれ示している。同図において矢印で示した部分は、第２
配線パターン２８’とアンテナ端子４との間に他の配線が介在されない領域となっており、この領域で第２配線パターン２８’とアンテナ端子４とが容量結合Ｃ’をしている。この対向領域の面積を変えることによって容量結合Ｃ’の大きさを調整することができ、これによって、フィルタのアイソレーションレベルをより精度良く調整することができる。

尚、本発明は上述の実施形態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。

上述した実施形態においては送信用フィルタ５および受信用フィルタ６が弾性表面波フィルタからなる場合について示したが、フィルタの構成はこれに限らず、薄膜音響共振器により構成してもよい。図１１は送信用フィルタ５が薄膜音響共振器からなる例を示す圧電基板１００の平面図である。具体的には図１１に示すように複数の薄膜音響波共振子６１’，６２’，６３’，６４’，６５’を直列接続あるいは並列接続することによりラダー型フィルタ回路を構成している。各薄膜音響波共振子は、下部電極と、下部電極上に配置される圧電膜と、圧電膜上に配置される上部電極とを含み、下部電極の下に振動空間が形成されたものである。

また上述した実施形態においては送信用フィルタ５の並列共振子である弾性表面波共振子７１とグランド部Ｇとの間に電磁界結合素子８を配置したが、図１３に示すように、受信用フィルタ６の並列共振子である弾性表面波共振子６１とグランド部Ｇとの間に電磁界結合素子８を配置するようにしてもよい。この場合、受信用フィルタ６が第１フィルタ、送信用フィルタ５が第２フィルタに相当する。したがって、送信用フィルタ５は受信用フィルタ６の通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有している。

＜通信用モジュール部品＞
次に本発明の通信用モジュール部品の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態にかかる通信用モジュール部品４００の斜視図である。通信用モジュール部品４００は、分波器２００の他にパワーアンプＰＡ、バンドパスフィルタＢＰＦなどを含み、例えば、携帯電話機などの送信用モジュールとして使用される。

通信用モジュール部品４００は、モジュール用基板３００の上面に分波器２００、パワーアンプＰＡ、バンドパスフィルタＢＰＦを実装させた上、これらの部品を樹脂３０１により被覆したものである。本実施形態の通信用モジュールは、上述した分波器２００を搭載していることにより電気特性に優れている。なお、分波器２００の回路基板１００の内部パターンをモジュール用基板３００の内部に形成し、モジュール用基板３００に圧電基板１０１を直接実装することも可能である。また分波器２００に代えて第２の実施形態にかかる分波器３００を使用してもよい。

＜通信装置＞
次に本発明の通信装置の実施形態について説明する。図５は、本実施形態にかかる通信装置のブロック図である。図５に示す通信装置は、アンテナＡＮＴと、アンテナＡＮＴに接続されるＲＦ回路６００と、ＲＦ回路６００に接続されるＩＦ回路７００と、ＩＦ回路に接続される信号処理回路ＤＳＰと、信号処理回路ＤＳＰに接続されるインターフェース部８００とを備えたものである。

ＲＦ回路６００は、分波器２００、パワーアンプＰＡ、送信用バンドパスフィルタＢＰＦ１、ローノイズアンプＬＮＡ、受信用バンドパスフィルタＢＰＦ２、および局部発振器ＬＯを備えている。ＩＦ回路７００は、変調器ＭＯＤ、ローパスフィルタＬＰＳ、および復調器Ｄｅ−ＭＯＤを備えている。ユーザーインターフェース部８００は、制御部ＣＯＮＴ，操作部ＫＢ、マイクロフォンＭＩＣ、およびスピーカーＳＰを備えている。

同図に示すようにマイクロフォンＭＩＣより入力された音声信号はＤＳＰ（Ｄｉｇｉａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）でＡ／Ｄ変換された後、変調器ＭＯＤで変調され、更に局部発振器ＬＯの発振信号を用いてミキサで周波数変換される。ミキサの出力は送信用バンドパスフィルタＢＰＦ１およびパワーアンプＰＡを通り、分波器２００を通ってアンテナＡＮＴに出力される。アンテナＡＮＴからの受信信号は分波器２００を通ってローノイズアンプＬＮＡ、受信用バンドパスフィルタＢＰＦ２を経てミキサへ入力される。ミキサは局部発振器ＬＯの発振信号を用いて受信信号の周波数を変換し、変換された信号はローパスフィルタＬＰＦを通って復調器Ｄｅ−ＭＯＤで復調され、更にDSPでD/A変換され、スピーカーから音声信号が出力される。図５に示す通信装置は分波器２００を具備しているため、ノイズの少ない通話が可能である。なお分波器２００に代えて第２の実施形態に係る分波器３００を使用してもよい。

図１、３、４に示した各回路基板１００を用いて分波器を作製した実施例について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、圧電基板１０１としてタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）を用い、その主面上に厚みが６ｎｍのＴｉ薄膜を形成し、その上に厚みが１５７ｎｍのＡｌ−Ｃｕ薄膜を形成した。

次に、レジスト塗布装置によりフォトレジストを約0.5μｍの厚みに塗布した。そして
、縮小投影露光装置（ステッパー）により、共振器や信号線，パッド電極等および共振器や信号線，パッド電極等を囲む環状電極１６’となるフォトレジストパターンを形成した。環状電極１６’は回路基板上に形成された環状電極１６と半田接合され、接地パターンとしての機能を持つとともに弾性表面波素子２２を気密封止する機能も併せ持つ。さらに、現像装置にて不要部分のフォトレジストをアルカリ現像液で溶解させた。

次に、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置により図６に示す電極パターンを形成した。そして、電極パターンの所定領域上に保護膜を作製した。すなわち、ＣＶＤ（ChemicalVapor Deposition）装置により、電極パターン及び圧電基板の主面上にＳｉＯ_２膜を約
１５ｎｍの厚みに形成した。そして、フォトリソグラフィによってフォトレジストのパターニングを行ない、ＲＩＥ装置等でフリップチップ用電極部（入出力電極，接地電極及びパッド電極）のＳｉＯ_２膜のエッチングを行った。次に、スパッタリング装置を使用し、ＳｉＯ_２膜を除去した部分にＣｒ，Ｎｉ，Ａｕよりなる積層電極を成膜した。このときの電極膜厚はそれぞれ0.01μm 、1μm 、0.2μmとした。さらに、フォトレジスト及び不要
箇所の積層電極をリフトオフ法により同時に除去し、積層電極が形成された部分を、フリップチップ用バンプを接続するためのフリップチップ用電極部とした。

次に、圧電基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、フィルタ素子のチップに分割した。

次に、セラミックからなる積層構造の回路基板１００の上面に銀からなるパターン電極、入出力導体、及び接地導体上に、導電材を印刷した。導電材としては半田を使用した。そして、各チップをフリップチップ実装装置によって、電極形成面を下面にして回路基板上に仮接着した。仮接着はＮ_２雰囲気中で行った。さらに、Ｎ_２雰囲気中でベークを行ない、半田を溶融することにより、チップと回路基板とを接着した。なお、本回路基板は集合基板となっており、複数のチップを搭載している。

次に、チップが接着された回路基板に樹脂を塗布し、Ｎ_２雰囲気中でベークを行ない、チップを樹脂封止した。

次に、各回路基板を含む大型基板にダイシング線に沿ってダイシング加工を施し、個片に分割し、本発明の分波器を作製した。なお、個片に分割されたセラミック回路基板は、２．５×２．０ｍｍの搭載面積と、０．９ｍｍの高さを有する。以上により、本実施例の分波器を作製した。

分波器を更にプリント基板に実装し、ＳＭＡコネクタと同軸ケーブルを介してネットワークアナライザを用いて各ポート間のＳパラメータを測定した。2.1ＧＨｚ帯における送
信端子と受信端子間の透過係数と帯域外減衰量およびアイソレーションのデータを表１、図７、８、９に示す。なお、実施例１は図１に示す回路基板１００を用いて作製した分波器、実施例２は図３に示す回路基板１００を用いて作製した分波器、実施例３は図４に示す回路基板１００を用いて作製した分波器である。表１および図７〜９において、Ｔｘ帯は１．９２〜１．９８ＧＨｚの帯域、Ｒｘ帯は２．１１〜２．１７ＧＨｚの帯域である。

また、表１に図１，３，４に対応したＴｘ帯、Ｒｘ帯のフィルタ特性値を示す。これらの結果から、パターン４２の一部４２ｐをアンテナ端子４に近付けるほど受信帯域における送信用フィルタの減衰レベルが高くなることがわかる。また、電磁界結合素子８を構成する第１配線パターンとアンテナ端子４の配置関係により、受信帯域の送信用フィルタの減衰レベルとアイソレーションレベルの調整が可能であることが分かる。

次に実施例４の分波器について説明する。

実施例４の分波器は、図１５に示した圧電基板１０１及び図１６に示した回路基板１００を用いて作製したものである。実施例４の分波器の作製方法及び使用材料は、前述した実施例１乃至３と同じであるため、説明を省略する。ただし圧電基板１００の主面に形成される電極の膜厚が実施例１乃至３の分波器とは異なっており、実施例４の分波器は、Ｔｉ薄膜が６ｎｍ、その上に形成されるＡｌ−Ｃｕ薄膜が３９１ｎｍである。

一方で、比較例の分波器を実施例４の分波器と同じ材料を用いて同じ方法により作製した。比較例の分波器は、実施例４の分波器とは、図１６（ｃ）に示した誘電体層におけるパターンが異なっている。図１８は、比較例の分波器について図１６（ｃ）に相当する誘電体層のパターンを示す平面図である。同図に示すように比較例の分波器は第２配線パターン２８’がないものであり、それ以外の構成要素は実施例４の分波器と全て同じである。

このような実施例４の分波器と比較例の分波器を用いてアイソレーション特性を実施例１乃至３と同じ方法により測定した。なお、送信用フィルタ５の通過周波数帯域は８２４ＭＨｚ〜８４９ＭＨｚ、受信用フィルタ６の通過周波数帯域は８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚである。

測定結果を図１９に示す。実施例４の分波器の特性を実線で、比較例の分波器の特性を
破線でそれぞれ示している。

図１９に示すように受信側の通過周波数帯域（８６９ＭＨｚ〜８９４ＭＨｚ）において、比較例の分波器のアイソレーション特性が５１．５ｄＢであるのに対し、実施例４の分波器のアイソレーション特性は５４．０ｄＢである。すなわち、実施例４の分波器は比較例の分波器と比較してアイソレーション特性が２．５ｄＢと大幅に改善している。これにより第２の電磁界結合素子９（第２配線パターン２８’）を設けることにより、アイソレーション特性を改善できることが確認できた。

１・・・送信側信号端子（第１端子）
２、３・・・受信側信号端子（第２端子）
４・・・アンテナ端子（アンテナ端子）
５・・・送信用フィルタ（第１フィルタ）
６・・・受信用フィルタ（第２フィルタ）
８・・・電磁界結合素子

Claims (7)

1. アンテナ端子と第１端子との間に位置し、並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、
   前記アンテナ端子と第２端子との間に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、
   前記第１フィルタの前記並列共振子とグランド部との間に位置し、前記アンテナ端子と電磁界結合する第１の電磁界結合素子と、
   前記第１フィルタの前記並列共振子と電気的に接続され、且つ前記アンテナ端子と電磁界結合する第２の電磁界結合素子と、
   を備えた分波器。
2. 前記第１フィルタおよび前記第２フィルタの少なくとも一方が弾性表面波フィルタを有する、請求項１に記載の分波器。
3. 前記第１のフィルタは送信用フィルタを有し、前記第２のフィルタは受信用フィルタを有し、前記第２端子は平衡信号端子を有する、請求項１に記載の分波器。
4. 回路基板と、
   前記回路基板の第１の表面に位置するアンテナ端子、不平衡信号が入力される第１端子、平衡信号が出力される第２端子、並びにグランド部と、
   前記回路基板の第１の表面と反対側の第２の表面に実装される圧電基板と、
   前記回路基板に実装するための前記圧電基板の実装面に位置し、且つ並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、
   前記圧電基板の前記実装面に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、
   前記回路基板に設けられるとともに、一端が前記並列共振子に接続され、他端が前記グランド部に接続される第１の導体と、を備え、
   前記第１端子は前記第１フィルタと電気的に接続され、
   前記第２端子は前記第２フィルタと電気的に接続され、
   前記第１の導体の一部と前記アンテナ端子との間に他の導体が介在されないように双方を配置してなり、
   前記第１導体の一部と前記アンテナ端子との距離、前記第１導体の一部と前記第１端子との距離、および前記第１導体の一部と前記第２端子との距離の３つの距離のうち、前記第１導体の一部と前記アンテナ端子との距離が最小である、分波器。
5. 回路基板と、
   前記回路基板の第１の表面に位置するアンテナ端子、不平衡信号が入力される第１端子、平衡信号が出力される第２端子、並びにグランド部と、
   前記回路基板の第１の表面と反対側の第２の表面に実装される圧電基板と、
   前記回路基板に実装するための前記圧電基板の実装面に位置し、且つ並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、
   前記圧電基板の前記実装面に位置し、前記第１フィルタの通過周波数帯域よりも高い通過周波数帯域を有する縦多重モード型の第２フィルタと、
   前記回路基板に設けられるとともに、一端が前記並列共振子に接続され、他端が前記グランド部に接続される第１の導体と、
   一端が前記第１の導体と接続され、他端が他の導体に接続されない第２配線パターンと、を備え、
   前記第１端子は前記第１フィルタと電気的に接続され、
   前記第２端子は前記第２フィルタと電気的に接続され、
   前記第１の導体の一部と前記アンテナ端子との間に他の導体が介在されないように双方を配置してなり、
   前記第２配線パターンの一部と前記アンテナ端子との間に他の配線が介在されないように双方を配置した、分波器。
6. モジュール用基板と、
   前記モジュール用基板に実装される請求項１乃至５のいずれかに記載の分波器と、
   を備えた通信用モジュール部品。
7. アンテナと、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の分波器を含み、前記アンテナに接続されるＲＦ回路と、
   前記ＲＦ回路に接続されるＩＦ回路と、
   前記ＩＦ回路に接続される信号処理回路と、
   前記信号処理回路に接続されるインターフェース部と、
   を備えた通信装置。
   

Images