JP4596300B2 - 高周波スイッチモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は準マイクロ波帯などの高周波帯域で用いられる高周波複合部品に関し、少なくとも１つのアンテナで送受信系を取り扱う高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及には、目を見張るものがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られている。このような携帯電話の無線通信システムには、ＰＤＣ、ＰＣＳ、ＧＳＭ１８００、ＥＧＳＭ等がある。
当初の携帯電話は１つのアンテナを１つの送受信系で共用するシングルバンド携帯電話から始まった。このような高周波スイッチは、例えば特開平２−１０８３０１号に開示されている。この高周波スイッチは、送信回路とアンテナの間に配置されたダイオードと、アンテナと受信回路との間に配置されたλ／４位相線路とを有し、λ／４位相線路の受信回路側はダイオードを介して接地されており、もって各ダイオードに流れるバイアス電流により信号経路を切換えるλ／４型スイッチ回路を構成している。
また、このようなλ／４型スイッチ回路を、低温焼結誘電体セラミック材料を用い積層体一体化して多層基板に構成した高周波スイッチが開発された（例えば特開平６−１９７０４０号公報参照）。
【０００３】
その後、携帯電話サービスの加入者数は急増し、各システムに割り当てられた周波数帯では賄い切れない場合が生じてきた。そこで、複数のシステムを利用できるようにして、実質的に利用可能な周波数の増加を計るデュアルバンド携帯電話等が市場に出てきた。このデュアルバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、二つ以上の送受信系を取り扱うものである。例えば、デュアルバンド携帯電話では、ＧＳＭ１８００（送信ＴＸ．１７１０〜１７８５MHz、受信ＲＸ．１８０５〜１８８０MHz）、第２の送受信系としてＥＧＳＭ（送信ＴＸ．８８０〜９１５MHz、受信ＲＸ．９２５〜９６０MHz）の２つのシステムに対応する。このような携帯電話では、それぞれの周波数に応じた信号経路、及び複数の周波数を切り替えるためのスイッチとして分波回路とスイッチ回路を用いて構成される高周波スイッチが用いられる（例えば特開平１１−２２５０８９号）。これにより、携帯電話の利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することが出来る。このような高周波スイッチを以下高周波スイッチモジュールと呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記高周波スイッチモジュールが用いられる高周波回路で用いられる部品は、特性インピーダンスの値を５０Ωとするのが一般的である。前記携帯電話の小型・軽量化が進むなかで、高周波スイッチモジュールも小型化・低背化を強く求められている。
伝送線路の特性インピーダンスは、周知のようにグランド面からの距離、伝送線路が形成される誘電体材料の比誘電率、伝送線路の幅によって変化する。前記伝送線路を多層基板に形成し、その特性インピーダンスを略５０Ωに設定するには、伝送線路の幅を適宜調整して設定するのが容易である。具体的には、高周波スイッチモジュールの小型・低背化に従い伝送線路の幅を細くすることで対応する。その結果、伝送線路の抵抗が増加してしまい受信側の挿入損失を増大させ受信感度を低下させる問題があつた。
そこで本発明は、高周波スイッチモジュールを小型・低背化しても受信側の挿入損失を劣化させない高周波スイッチモジュールを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信回路とアンテナの間に配置された第１のスイッチング素子と、アンテナと受信回路との間に配置された伝送線路と、該伝送線路の受信回路側を接地する第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記伝送線路との接続点とアンテナとの間にフィルタ回路を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子により高周波信号の信号経路を切換えるスイッチ回路を備えた高周波スイッチモジュールであって、前記伝送線路は電極パターンと誘電体層から構成される積層体の、複数の電極パターンを重ねスルーホールで接続して構成され、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は前記積層体上に配置され、前記伝送線路の下層側には、ほぼ全面に形成されたグランド電極を有するが上層側には有さず、前記伝送線路の特性インピーダンスを３０Ω〜４５Ωとするとする高周波スイッチモジュールである。
本発明においては、前記接続点から前記フィルタ回路を見たインピーダンスを、前記伝送線路の特性インピーダンスと略等しくするのが好ましい。また前記伝送線路を、複数の誘電体層を積層してなる多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとするのも好ましい。前記フィルタ回路は前記多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとコンデンサで構成されるのが好ましい。そして、前記スイッチング素子をダイオード、トランジスタから選ばれる少なくとも一つとし、前記多層基板の外面に搭載するのがより好ましい。
また、前記伝送線路の受信回路側と接続するＳＡＷフィルタを前記積層体に搭載し、前記ＳＡＷフィルタを前記伝送線路の直上に配置するのも好ましい。更に、前記スイッチ回路を複数設けて、各スイッチ回路で異なる送受信系の高周波信号の信号経路を切り替えて、複数の送受信系に対応した高周波スイッチモジュールとするのも好ましい。
【０００９】
（作用）
本発明者等は、高周波スイッチモジュールを小型化する上で、受信側の挿入損失の劣化という問題に対して、アンテナと受信回路との間に配置された伝送線路の抵抗損失に着目し種々検討するなかで、前記伝送線路を低抵抗損失で構成するのに、ＡｇやＣｕなどの低抵抗の導体を使用して伝送線路を構成するとともに、伝送線路の表皮面積を増加させるように伝送線路の幅を太く形成することに着想した。
【００１０】
多層基板という限られた空間において、伝送線路の幅を太く形成することは、その特性インピーダンスを低下させることにつながる。前記のように、高周波回路では特性インピーダンスの値を５０Ωとするのが一般的であるが、本発明者等は発想を転換して、受信経路の主経路にある伝送線路のパターン幅を機能的に変え、具体的には主経路に接続した伝送線路のパターン幅を相対的に太くすることにより、あえて伝送線路の特性インピーダンスを低くすることにより、伝送線路の抵抗を増加させることなく、受信側の挿入損失が劣化せず受信信号を効率よくアンテナから受信端子へ伝送できることを知見した。
【００１１】
なお、前記伝送線の特性インピーダンスは、４５Ωを超えると受信時の挿入損失が従来とさほど変わりなく、３０Ω未満にすることは、挿入損失低減効果は大きいが、パターン幅を広くし過ぎ、小型化の要請に添えなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る伝送線路が用いられる高周波スイッチモジュールについて、図を用いて説明する。図１はシングルバンド、図２はデュアルバンドに適用した場合の等価回路を示す。
【００１３】
図１は、本発明の１実施例で、シングルバンド携帯電話に用いる高周波スイッチモジュールの回路を示す。このスイッチ回路は、スイッチング素子として、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２を用い、そして２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２を備え、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信回路ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信回路ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信回路ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。前記伝送線路ＬＰ２は、複数の誘電体層を積層してなる多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとするとともに、幅を太く形成することで、その特性インピーダンスを３０〜４５Ωとしている。
【００１４】
更に前記ダイオードＤＰ１と前記伝送線路ＬＰ２との接続点とアンテナとの間にフィルタ回路を配置した。本実施例においては前記フィルタ回路を伝送線路ＬＦ１１と、コンデンサＣＦ１１、ＣＦ１２から構成されるローパスフィルタとし、送信回路ＴＸからの高調波成分を抑制するようにしている。ここで、前記接続点から見たフィルタ回路のインピーダンスを伝送線路の特性インピーダンスと略等しくするように構成した。この結果、フィルタ回路とスイッチ回路との不整合による損失を低減させるとともに、アンテナ端子ＡＮＴと受信系ＲＸが低抵抗で接続することが出来る。
【００１５】
また通常アンテナは、高周波スイッチモジュールの外にロット状、ワイヤ状のものが取り付けられ、高周波スイッチモジュールのアンテナ端子ＡＮＴに接続されるが、今後モジュール化の要請が更に強まると、平面アンテナを更に複合化して取り込んだ高周波スイッチモジュールも考えられる。本発明は、実施例としてはアンテナを外部取り付けしたものを例示するが、アンテナを含んだ複合モジュールにも適用できる。
【００１６】
図２に他の高周波スイッチモジュールの実施例を示す。この実施例は、通過帯域の異なる第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）と第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）を扱う高周波スイッチモジュールであり、第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）の送信信号と受信信号を切り換える第１のスイッチ回路、第１のスイッチ回路の送信ラインに接続される第１のローパスフィルタ回路、第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）の送信信号と受信信号を切り換える第２のスイッチ回路、第２のスイッチ回路の送信ラインに接続される第２のローパスフィルタ回路、第１の送受信系と第２の送受信系を分波する２つのフィルタ回路からなる分波回路から構成されている。
【００１７】
アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路部分は、２つのノッチフィルタ回路が主回路となっている。つまり、伝送線路ＬＦ１とコンデンサＣＦ１で一つのノッチ回路を構成し、伝送線路ＬＦ２とコンデンサＣＦ２でもう一つのノッチフィルタ回路を構成している。
そして、一つのノッチフィルタ回路には、アースに接続されるコンデンサＣＦ３が接続されている。このコンデンサＣＦ３は、分波特性のローパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。また、もう一つのノッチフィルタ回路には、アースに接続される伝送線路ＬＦ３と、コンデンサＣＦ４を直列に接続している。この伝送線路ＬＦ３とコンデンサＣＦ４は、分波特性のハイパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。
この分波回路は、ノッチフィルタ回路以外、例えばバンドパスフィルタ回路、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路などを用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成することも出来る。
【００１８】
次に、第１のスイッチ回路について説明する。第１のスイッチ回路は、図２上側のスイッチ回路であり、ＥＧＳＭ９００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＧ１、ＤＧ２と、２つの伝送線路ＬＧ１、ＬＧ２からなり、ダイオードＤＧ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＧ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＧ２が接続され、その受信側にカソードが接続されたダイオードＤＧ２が接続され、そのダイオードＤＧ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＧ６が接続され、その間にインダクタＬＧが接続され、コントロール回路ＶＣ１に接続される。
本発明では、伝送線路ＬＧ２の線路インピーダンスを３０〜４５Ωにして受信時の挿入損失を低減した。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＧ３と、コンデンサＣＧ３、ＣＧ４、ＣＧ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＧ１と伝送線路ＬＧ１の間に挿入されている。
【００１９】
次に、第２のスイッチ回路について説明する。第２のスイッチ回路は、図２下側のスイッチ回路であり、ＧＳＭ１８００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。
本発明では、伝送線路ＬＰ２の線路インピーダンスを３０〜４５Ωにして受信時の挿入損失を低減した。
【００２０】
コントロール回路の動作を説明する。ＥＧＳＭ９００系の送信を有効とする場合には、電圧端子ＶＣ１に所定の電圧を印加する。同様に、電圧端子ＶＣ２に所定の電圧を印加するとＧＳＭ１８００系の送信が有効となる。受信時には、どちらの電圧端子ＶＣ１，ＶＣ２にも電圧を印加しない。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。
【００２１】
図２に示す実施例には、伝送線路ＬＧ２，ＬＰ２と受信ＲＸ（ＲＸ／ＥＧＳＭ９００，ＲＸ／ＧＳＭ１８００）の間に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを接続してある。ＳＡＷフィルタを用いることにより、小型化できるし、電気的にもＱ（共振回路の先鋭度）の高いフィルタとなり、小型かつ受信信号の選択度が良くなるという効果がある。
図２において、コンデンサＣＧＰの機能は、高周波的に伝送線路ＬＧ１とＬＰ１の接続点Ｎ１とアースとの間のインピーダンスを低くするものである。
図２の抵抗Ｒの機能は、ダイオードに流す電流値を制御する為である。この実施例では、ＥＧＳＭ９００系とＧＳＭ１８００系の各々のコントロール回路ＶＣ１、ＶＣ２に共通になるように構成したので部品点数を低減できる。
なお、図２において伝送線路とＳＡＷフィルタの間にＤＣ（直流）カットのコンデンサは不要である。 ＳＡＷフィルタが、その構造上ＤＣ（直流）を遮断できるからである。
以上、本発明をシングルバンド、デュアルバンド高周波スイッチモジュールについて説明したが、トリプルバンド以上のマルチバンドに適用できる。
【００２２】
図３に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを用いた高周波スイッチモジュールの斜視図を示す。なお、図３では、側面電極を使わずにスルーホールだけで回路を構成して、高周波スイッチモジュールの底部に電極を集中した実施例を示す。側面電極を用いるか、併用することもできる。
側面電極を用いると、パターン設計の自由度が上がるだけでなく、フィレットを形成して半田強度を向上する効果があるが、高周波スイッチモジュールの外部電極のピッチが１．２７ｍｍから０．６５ｍｍへ狭ピッチ化しモジュールの超小型化、パツケージ密度向上の傾向が進行すると、高周波スイッチモジュールの重量は減少して半田強度向上の必要性は低下する反面、半田時に電極間が半田ブリッジ（橋絡）したり、積層体の上面に搭載した部品とショートする恐れが増加している為である。
ＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）、ＰＩＮダイオード（ＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２）、コンデンサ（ＣＧ１，ＣＧＰ）、抵抗Ｒ以外は、全て積層体ＭＬに印刷回路として形成した。大きな構成としては、図３の手前に２個のＳＡＷフィルタ、図３の左方に分波器を配置し、グランドパターンが形成された誘電体層を介して、その下にスイッチ回路とローパスフィルタ、更にグランドパターンが形成された誘電体層をサンドイッチして、コンデンサのパターンが印刷された誘電体層、そして、一番下にグランドパターンを配置した。図３に示す実装では、積層体ＭＬ１、ＭＬ２に段差を設けてＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）を配置したので、低背化が実現でき、更に小型化が可能となった。積層体ＭＬ１、ＭＬ２は一体構造である。
【００２３】
本発明は、図３に示すように高周波スイッチモジュールを、積層構造及びその積層体上にチップ部品を配置することにより、小型に構成できる。
複数の送受信系の共通端子であるアンテナ端子ＡＮＴ、各送受信系のそれぞれの送信系端子ＴＸ、受信系端子ＲＸは高周波信号用の端子であり、これを高周波端子と呼ぶ。この高周波端子は、図３、図４に例示するように積層体の裏面、または裏面と側面に形成され、しかもこの高周波端子同士が隣り合わないように配置した。各高周波端子の記号は、図２の等価回路と対応している。
この高周波端子間には、グランド端子ＧＮＤ又はスイッチ回路制御端子（ＶＣ１，ＶＣ２）が配置される。また、この高周波端子間には、少なくとも１つのグランド端子ＧＮＤが配置されることが好ましい。このように、高周波端子間を隣り合わないようにすること、又高周波端子間にグランド端子をサンドイッチして配置することにより、高周波端子間の干渉を抑え、又低損失化を計ることができる。
【００２４】
送信系端子と受信系端子とは、送信系端子どうし、又受信系端子どうしが隣り合わない程度に近接して配置されることが好ましい。また、積層体の中心線に対し、別々の領域に、それぞれ送信系端子、受信系端子を配置することが好ましい。また、この送信系端子、受信系端子は線対称に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、高周波スイッチモジュールが実装される複数の送受信系を扱う装置において、送信系回路、受信系回路と接続し易い。
【００２５】
共通端子と、それぞれの送受信系の送信端子、受信端子とは、積層体を実装面に垂直な面で２分した場合、別領域に形成することが好ましい。この高周波スイッチモジュールは、アンテナと送受信回路の間に配置されるので、この端子配置により、アンテナと高周波スイッチモジュール、及び送受信回路と高周波スイッチモジュールを最短の線路で接続することができ、余分な損失を防止できる。
【００２６】
本発明では、積層体上に配置されたチップ部品を囲むように金属ケースを配置することが好ましい。シールド効果だけでなく、高周波スイッチモジュールのユーザがチップマウンタで半田付けする際に、金属ケースだと真空吸引し易いからである。シールド効果が要求されず、単にチップマウンタの供給用としての平面形成の為だけなら、高周波スイッチモジュールをリフロー半田時の熱に耐えられる耐熱性の樹脂でモールドしたり、その上を金属コーティングしても良い。
この金属ケースは、積層体の側面の端子電極を露出させた状態で装着することが好ましい。また、金属ケースは、積層体の上面に半田付けで固定することができる。また、この金属ケースにより、マウンタ装置を使用して、本発明の高周波スイッチモジュールを実装することができる。
また、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフィルタを用いる場合、既にパッケージングされ市販されるＳＡＷフィルタを用いても良いが、ベアチップ、フリップチップのＳＡＷフィルタを用いて、高周波スイッチモジュール全体をパッケージングすれば、なお小型化、高性能化できる。
【００２７】
この積層体の内部構造について説明する。図５と図６に各層の印刷パターン図を示す。この実施例は、１層の厚みが０．０５ｍｍ（一体焼成後の寸法）の誘電体シートに各層の電極を印刷してスルーホールで接続した例である。図５，図６でスルーホールは、×印を付けたランドである。×部に孔が開いてスルーホールを形成している。
図５は積層体の一番上の層（１）から０．０５ｍｍの層厚毎に、第８層（８）迄を、図６は更にその下の層である第９層（９）から第１８層（１８）迄を示す。パターンに付したＤＧ１、ＣＧ１，ＤＧ２等の記号は、図２の等価回路と対応する。
【００２８】
この積層体は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなるグリーンシートを用意し、そのグリーンシート上にＡｇ、Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを形成し、それを適宜積層し、一体焼成させて構成される。以下、焼成後の各層の構成を、最下層から順に説明する。
まず、最下層の第１８層（図６（１８））上には、グランド電極ＧＮＤがほぼ全面（ＧＮＤ電極については、分かり易い様にパターンを塗りつぶした）に形成されている。これにより安定したアースが確保できる。特に、この実施例では複数のスルーホール（図６（１８）の場合、左右各々６個のスルーホール）で裏面に連通し、図４に示す幅広で細長いＧＮＤとして外部回路との接続に使え、安定したアース効果が得られる。
第１７層（図６（１７））には、コンデンサ用電極（ＣＧ６，ＣＧＬ，ＣＰ６，ＣＰＬ）が形成される。これらのコンデンサは、スイッチ回路のダイオードの開閉を制御するコントロール回路に用いる。
第１６層（図６（１６））にも、ＧＮＤ電極がほぼ全面に形成されている。
第１５層（図６（１５））の一点鎖線を境に、手前側にＧＳＭ１８００系、反対側にＥＧＳＭ９００系を配置した。これにより接続の最短化を計り、電気的特性の向上が図れる。
第１５層（図６（１５））から第１１層（図６（１１））にかけて、層の右半分にコントロール回路のインダクタンスＬＧ、ＬＰを多層に亘ってコイル構成した。第１５層（図６（１５））の左半分は、ローパスフィルタのコンデンサパターン（ＣＧ３，ＣＧ４，ＣＰ３，ＣＰ４）を配置した。
第１４層（図６（１４））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左半分にローパスフィルタのコンデンサＣＧ７，ＣＰ７を配置した。
第１３層（図６（１３））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側にスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ１,ＬＰ２を配置した。
第１２層（図６（１２））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１を配置した。
第１１層（図６（１１））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１のパターンの一部を配置した。
第１０層（図６（１０））にはＥＧＳＭ９００系のスイッチ回路の伝送線路ＬＧ２，ＬＧ３のパターンの一部を配置した。
この実施例では、伝送線路ＬＧ２の線幅を他の線路と異なり、線路幅を太くすることにより線路の抵抗を低減した。そしてその線路インピーダンスを低減している。また、スイッチ回路とローパスフィルタとを同一面上に配置したので、両者のマッチングが更に向上した。
第９層（図６（９））には、中央に示す縦線から右側に受信系のローパスフィルタであるＳＡＷフィルタＳＧ，ＳＰ用のパターンを配置した。中央に示す縦線の左側に分波回路のパターンを配置した。
【００２９】
図５に示す各層は、図６に示す各層と違い、右方を欠いた形状である。図５の破線は、それ以下の図６の各層に対応する部分を示す。このような形状の組合せにより、図３に示すような段差付きの積層体ＭＬ１，ＭＬ２が得られ、段差部にＳＡＷフィルタＳＧ、ＳＰを搭載したコンパクトな高周波スイッチモジュールが得られた。積層体ＭＬ１は図５，積層体ＭＬ２は図６に対応する。
この段差の形成方法の一例を説明する。まず、同一寸法のグリーンシートに図５，図６に示す各電極パターンを印刷する。図５のパターンの場合には、左部のみの印刷で、右部には印刷パターンはない。次に各グリーンシートを積層してゆくのであるが、第１８層（図６（１８））から積層して第９層（図６（９））を積層した後、グリーンシートの厚み８０μｍ程度に比べて十分に薄く（２０μｍ程度）且つグリーンシートから剥離可能なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等（剥離シートと呼ぶ）を図５の破線で示す部分に挿入し、更に第８層（図５（８））から第１層（図５（１））まで積層して積層体を完成する。その後、図５の縦線部から超硬刃で切り込みを剥離シートの上まで入れ、剥離シートごと、その上のグリーンシート積層体を除去すると、図３に示す段差部が容易に形成できる。
以下、積層体ＭＬ１に対応する各層の配置を、図５を用いて説明を続ける。
第８層と第７層（図５（８）と（７））には分波回路のコンデンサＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ４のパターンを印刷する。
第６層（図５（６））はダミー層である。ダミー層とは上下の層（第５層、第７層）に形成された電極パターンを電気的に接続するスルーホールを設け、他の電極パターンが全く印刷されてないものをいう。積層体においてアンテナ端子ＡＮＴと伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３との距離を隔てる為に設けた。
なお、ダミー層ではなくて、アンテナ端子ＡＮＴと伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３がパターン印刷される層の層厚を変えても良い。ダミー層を用いる場合には、全部の層を１つの例えば５０μｍのシートで形成でき、生産性が向上する効果がある。
第５層と第４層（図５（５）と（４））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１〜ＬＦ３を配置した。第３層（図５（３））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２を配置した。これにより、グランドパターンＧＮＤ（図６（１６）、（１８））から最も離して配置でき、両者間の間隔を最大にしたので、インダクタンスを十分大きく取れる。
第１層には積層体ＭＬ１の上に取り付ける部品であるダイオードＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２、コンデンサＣＧ１，ＣＧＰ、抵抗Ｒのパターンを設けた。なお、第２層（図５（２））はそれら搭載部品を積層体内の他のパターンと接続するためのパターンを示す。
【００３０】
以上、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフイルタを用い、且つ積層体に段差を設けて小型化した高周波スイッチモジュールの一実施例を示したが、本発明は段差を設けた積層体に限定されず、積層体にキャビティ（凹部）を設けてＳＡＷフイルタを搭載してもよいし、平板状の積層体にＳＡＷフイルタを搭載してもよい。
【００３１】
（実施例）
受信系と接続する伝送線路の特性インピーダンスを３０〜４５Ωにして、受信時の挿入損失を低減するために、この実施例では線路ＬＧ２のパターン幅を、図６の（１０）〜（１３）に示すように、０．１６ｍｍとし他の伝送線路を０．０７ｍｍにして、ＬＧ２の線路インピーダンスを４０Ωとした。比較例として、伝送線路ＬＧ２のパターン幅を他の伝送線路と同様に０．０７ｍｍにして線路インピーダンス５０Ωとした。その結果、受信時の挿入損失は比較例１．２ｄＢに対して０．９ｄＢと低減した。抵抗が小さくなって導体損が減り挿入損失が減少した。また、前記伝送線路の線路幅を０．０８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下とし、線路インピーダンスを３０Ω〜４５Ωとすれば、受信時の挿入損失が低減できることが出来た。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、受信時の挿入損失が低減し受信感度を向上した高周波スイッチモジュールを提供することができる。本発明によれば、この高周波スイッチモジュールを、好ましくは積層構造を用いることにより、小型に、しかもワンチップに構成できる。これにより、デュアルバンド携帯電話などにおいて、機器の小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の等価回路図である。
【図２】本発明に係る別の実施例の等価回路図である。
【図３】本発明に係る高周波スイッチモジュールを示す斜視図である。
【図４】本発明に係る高周波スイッチモジュールの底部の電極配置図である。
【図５】図２に示す等価回路の積層体の各層のパターンを示す図である。
【図６】図５の積層体の各層のパターンの続きを示す図である。
【符号の説明】
ＬＦ２，ＬＦ３ 伝送線路
ＬＰ２，ＬＰ３ 伝送線路
ＴＸ 送信系端子
ＲＸ 受信系端子
ＡＮＴ アンテナ端子
【発明の属する技術分野】
本発明は準マイクロ波帯などの高周波帯域で用いられる高周波複合部品に関し、少なくとも１つのアンテナで送受信系を取り扱う高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及には、目を見張るものがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られている。このような携帯電話の無線通信システムには、ＰＤＣ、ＰＣＳ、ＧＳＭ１８００、ＥＧＳＭ等がある。
当初の携帯電話は１つのアンテナを１つの送受信系で共用するシングルバンド携帯電話から始まった。このような高周波スイッチは、例えば特開平２−１０８３０１号に開示されている。この高周波スイッチは、送信回路とアンテナの間に配置されたダイオードと、アンテナと受信回路との間に配置されたλ／４位相線路とを有し、λ／４位相線路の受信回路側はダイオードを介して接地されており、もって各ダイオードに流れるバイアス電流により信号経路を切換えるλ／４型スイッチ回路を構成している。
また、このようなλ／４型スイッチ回路を、低温焼結誘電体セラミック材料を用い積層体一体化して多層基板に構成した高周波スイッチが開発された（例えば特開平６−１９７０４０号公報参照）。
【０００３】
その後、携帯電話サービスの加入者数は急増し、各システムに割り当てられた周波数帯では賄い切れない場合が生じてきた。そこで、複数のシステムを利用できるようにして、実質的に利用可能な周波数の増加を計るデュアルバンド携帯電話等が市場に出てきた。このデュアルバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、二つ以上の送受信系を取り扱うものである。例えば、デュアルバンド携帯電話では、ＧＳＭ１８００（送信ＴＸ．１７１０〜１７８５MHz、受信ＲＸ．１８０５〜１８８０MHz）、第２の送受信系としてＥＧＳＭ（送信ＴＸ．８８０〜９１５MHz、受信ＲＸ．９２５〜９６０MHz）の２つのシステムに対応する。このような携帯電話では、それぞれの周波数に応じた信号経路、及び複数の周波数を切り替えるためのスイッチとして分波回路とスイッチ回路を用いて構成される高周波スイッチが用いられる（例えば特開平１１−２２５０８９号）。これにより、携帯電話の利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することが出来る。このような高周波スイッチを以下高周波スイッチモジュールと呼ぶ。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記高周波スイッチモジュールが用いられる高周波回路で用いられる部品は、特性インピーダンスの値を５０Ωとするのが一般的である。前記携帯電話の小型・軽量化が進むなかで、高周波スイッチモジュールも小型化・低背化を強く求められている。
伝送線路の特性インピーダンスは、周知のようにグランド面からの距離、伝送線路が形成される誘電体材料の比誘電率、伝送線路の幅によって変化する。前記伝送線路を多層基板に形成し、その特性インピーダンスを略５０Ωに設定するには、伝送線路の幅を適宜調整して設定するのが容易である。具体的には、高周波スイッチモジュールの小型・低背化に従い伝送線路の幅を細くすることで対応する。その結果、伝送線路の抵抗が増加してしまい受信側の挿入損失を増大させ受信感度を低下させる問題があつた。
そこで本発明は、高周波スイッチモジュールを小型・低背化しても受信側の挿入損失を劣化させない高周波スイッチモジュールを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送信回路とアンテナの間に配置された第１のスイッチング素子と、アンテナと受信回路との間に配置された伝送線路と、該伝送線路の受信回路側を接地する第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記伝送線路との接続点とアンテナとの間にフィルタ回路を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子により高周波信号の信号経路を切換えるスイッチ回路を備えた高周波スイッチモジュールであって、前記伝送線路は電極パターンと誘電体層から構成される積層体の、複数の電極パターンを重ねスルーホールで接続して構成され、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は前記積層体上に配置され、前記伝送線路の下層側には、ほぼ全面に形成されたグランド電極を有するが上層側には有さず、前記伝送線路の特性インピーダンスを３０Ω〜４５Ωとするとする高周波スイッチモジュールである。
本発明においては、前記接続点から前記フィルタ回路を見たインピーダンスを、前記伝送線路の特性インピーダンスと略等しくするのが好ましい。また前記伝送線路を、複数の誘電体層を積層してなる多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとするのも好ましい。前記フィルタ回路は前記多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとコンデンサで構成されるのが好ましい。そして、前記スイッチング素子をダイオード、トランジスタから選ばれる少なくとも一つとし、前記多層基板の外面に搭載するのがより好ましい。
また、前記伝送線路の受信回路側と接続するＳＡＷフィルタを前記積層体に搭載し、前記ＳＡＷフィルタを前記伝送線路の直上に配置するのも好ましい。更に、前記スイッチ回路を複数設けて、各スイッチ回路で異なる送受信系の高周波信号の信号経路を切り替えて、複数の送受信系に対応した高周波スイッチモジュールとするのも好ましい。
【０００９】
（作用）
本発明者等は、高周波スイッチモジュールを小型化する上で、受信側の挿入損失の劣化という問題に対して、アンテナと受信回路との間に配置された伝送線路の抵抗損失に着目し種々検討するなかで、前記伝送線路を低抵抗損失で構成するのに、ＡｇやＣｕなどの低抵抗の導体を使用して伝送線路を構成するとともに、伝送線路の表皮面積を増加させるように伝送線路の幅を太く形成することに着想した。
【００１０】
多層基板という限られた空間において、伝送線路の幅を太く形成することは、その特性インピーダンスを低下させることにつながる。前記のように、高周波回路では特性インピーダンスの値を５０Ωとするのが一般的であるが、本発明者等は発想を転換して、受信経路の主経路にある伝送線路のパターン幅を機能的に変え、具体的には主経路に接続した伝送線路のパターン幅を相対的に太くすることにより、あえて伝送線路の特性インピーダンスを低くすることにより、伝送線路の抵抗を増加させることなく、受信側の挿入損失が劣化せず受信信号を効率よくアンテナから受信端子へ伝送できることを知見した。
【００１１】
なお、前記伝送線の特性インピーダンスは、４５Ωを超えると受信時の挿入損失が従来とさほど変わりなく、３０Ω未満にすることは、挿入損失低減効果は大きいが、パターン幅を広くし過ぎ、小型化の要請に添えなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る伝送線路が用いられる高周波スイッチモジュールについて、図を用いて説明する。図１はシングルバンド、図２はデュアルバンドに適用した場合の等価回路を示す。
【００１３】
図１は、本発明の１実施例で、シングルバンド携帯電話に用いる高周波スイッチモジュールの回路を示す。このスイッチ回路は、スイッチング素子として、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２を用い、そして２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２を備え、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信回路ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信回路ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信回路ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。前記伝送線路ＬＰ２は、複数の誘電体層を積層してなる多層基板に形成されたストリップライン又はマイクロストリップラインとするとともに、幅を太く形成することで、その特性インピーダンスを３０〜４５Ωとしている。
【００１４】
更に前記ダイオードＤＰ１と前記伝送線路ＬＰ２との接続点とアンテナとの間にフィルタ回路を配置した。本実施例においては前記フィルタ回路を伝送線路ＬＦ１１と、コンデンサＣＦ１１、ＣＦ１２から構成されるローパスフィルタとし、送信回路ＴＸからの高調波成分を抑制するようにしている。ここで、前記接続点から見たフィルタ回路のインピーダンスを伝送線路の特性インピーダンスと略等しくするように構成した。この結果、フィルタ回路とスイッチ回路との不整合による損失を低減させるとともに、アンテナ端子ＡＮＴと受信系ＲＸが低抵抗で接続することが出来る。
【００１５】
また通常アンテナは、高周波スイッチモジュールの外にロット状、ワイヤ状のものが取り付けられ、高周波スイッチモジュールのアンテナ端子ＡＮＴに接続されるが、今後モジュール化の要請が更に強まると、平面アンテナを更に複合化して取り込んだ高周波スイッチモジュールも考えられる。本発明は、実施例としてはアンテナを外部取り付けしたものを例示するが、アンテナを含んだ複合モジュールにも適用できる。
【００１６】
図２に他の高周波スイッチモジュールの実施例を示す。この実施例は、通過帯域の異なる第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）と第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）を扱う高周波スイッチモジュールであり、第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）の送信信号と受信信号を切り換える第１のスイッチ回路、第１のスイッチ回路の送信ラインに接続される第１のローパスフィルタ回路、第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）の送信信号と受信信号を切り換える第２のスイッチ回路、第２のスイッチ回路の送信ラインに接続される第２のローパスフィルタ回路、第１の送受信系と第２の送受信系を分波する２つのフィルタ回路からなる分波回路から構成されている。
【００１７】
アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路部分は、２つのノッチフィルタ回路が主回路となっている。つまり、伝送線路ＬＦ１とコンデンサＣＦ１で一つのノッチ回路を構成し、伝送線路ＬＦ２とコンデンサＣＦ２でもう一つのノッチフィルタ回路を構成している。
そして、一つのノッチフィルタ回路には、アースに接続されるコンデンサＣＦ３が接続されている。このコンデンサＣＦ３は、分波特性のローパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。また、もう一つのノッチフィルタ回路には、アースに接続される伝送線路ＬＦ３と、コンデンサＣＦ４を直列に接続している。この伝送線路ＬＦ３とコンデンサＣＦ４は、分波特性のハイパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。
この分波回路は、ノッチフィルタ回路以外、例えばバンドパスフィルタ回路、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路などを用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成することも出来る。
【００１８】
次に、第１のスイッチ回路について説明する。第１のスイッチ回路は、図２上側のスイッチ回路であり、ＥＧＳＭ９００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＧ１、ＤＧ２と、２つの伝送線路ＬＧ１、ＬＧ２からなり、ダイオードＤＧ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＧ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＧ２が接続され、その受信側にカソードが接続されたダイオードＤＧ２が接続され、そのダイオードＤＧ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＧ６が接続され、その間にインダクタＬＧが接続され、コントロール回路ＶＣ１に接続される。
本発明では、伝送線路ＬＧ２の線路インピーダンスを３０〜４５Ωにして受信時の挿入損失を低減した。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＧ３と、コンデンサＣＧ３、ＣＧ４、ＣＧ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＧ１と伝送線路ＬＧ１の間に挿入されている。
【００１９】
次に、第２のスイッチ回路について説明する。第２のスイッチ回路は、図２下側のスイッチ回路であり、ＧＳＭ１８００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。
本発明では、伝送線路ＬＰ２の線路インピーダンスを３０〜４５Ωにして受信時の挿入損失を低減した。
【００２０】
コントロール回路の動作を説明する。ＥＧＳＭ９００系の送信を有効とする場合には、電圧端子ＶＣ１に所定の電圧を印加する。同様に、電圧端子ＶＣ２に所定の電圧を印加するとＧＳＭ１８００系の送信が有効となる。受信時には、どちらの電圧端子ＶＣ１，ＶＣ２にも電圧を印加しない。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。
【００２１】
図２に示す実施例には、伝送線路ＬＧ２，ＬＰ２と受信ＲＸ（ＲＸ／ＥＧＳＭ９００，ＲＸ／ＧＳＭ１８００）の間に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを接続してある。ＳＡＷフィルタを用いることにより、小型化できるし、電気的にもＱ（共振回路の先鋭度）の高いフィルタとなり、小型かつ受信信号の選択度が良くなるという効果がある。
図２において、コンデンサＣＧＰの機能は、高周波的に伝送線路ＬＧ１とＬＰ１の接続点Ｎ１とアースとの間のインピーダンスを低くするものである。
図２の抵抗Ｒの機能は、ダイオードに流す電流値を制御する為である。この実施例では、ＥＧＳＭ９００系とＧＳＭ１８００系の各々のコントロール回路ＶＣ１、ＶＣ２に共通になるように構成したので部品点数を低減できる。
なお、図２において伝送線路とＳＡＷフィルタの間にＤＣ（直流）カットのコンデンサは不要である。 ＳＡＷフィルタが、その構造上ＤＣ（直流）を遮断できるからである。
以上、本発明をシングルバンド、デュアルバンド高周波スイッチモジュールについて説明したが、トリプルバンド以上のマルチバンドに適用できる。
【００２２】
図３に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを用いた高周波スイッチモジュールの斜視図を示す。なお、図３では、側面電極を使わずにスルーホールだけで回路を構成して、高周波スイッチモジュールの底部に電極を集中した実施例を示す。側面電極を用いるか、併用することもできる。
側面電極を用いると、パターン設計の自由度が上がるだけでなく、フィレットを形成して半田強度を向上する効果があるが、高周波スイッチモジュールの外部電極のピッチが１．２７ｍｍから０．６５ｍｍへ狭ピッチ化しモジュールの超小型化、パツケージ密度向上の傾向が進行すると、高周波スイッチモジュールの重量は減少して半田強度向上の必要性は低下する反面、半田時に電極間が半田ブリッジ（橋絡）したり、積層体の上面に搭載した部品とショートする恐れが増加している為である。
ＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）、ＰＩＮダイオード（ＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２）、コンデンサ（ＣＧ１，ＣＧＰ）、抵抗Ｒ以外は、全て積層体ＭＬに印刷回路として形成した。大きな構成としては、図３の手前に２個のＳＡＷフィルタ、図３の左方に分波器を配置し、グランドパターンが形成された誘電体層を介して、その下にスイッチ回路とローパスフィルタ、更にグランドパターンが形成された誘電体層をサンドイッチして、コンデンサのパターンが印刷された誘電体層、そして、一番下にグランドパターンを配置した。図３に示す実装では、積層体ＭＬ１、ＭＬ２に段差を設けてＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）を配置したので、低背化が実現でき、更に小型化が可能となった。積層体ＭＬ１、ＭＬ２は一体構造である。
【００２３】
本発明は、図３に示すように高周波スイッチモジュールを、積層構造及びその積層体上にチップ部品を配置することにより、小型に構成できる。
複数の送受信系の共通端子であるアンテナ端子ＡＮＴ、各送受信系のそれぞれの送信系端子ＴＸ、受信系端子ＲＸは高周波信号用の端子であり、これを高周波端子と呼ぶ。この高周波端子は、図３、図４に例示するように積層体の裏面、または裏面と側面に形成され、しかもこの高周波端子同士が隣り合わないように配置した。各高周波端子の記号は、図２の等価回路と対応している。
この高周波端子間には、グランド端子ＧＮＤ又はスイッチ回路制御端子（ＶＣ１，ＶＣ２）が配置される。また、この高周波端子間には、少なくとも１つのグランド端子ＧＮＤが配置されることが好ましい。このように、高周波端子間を隣り合わないようにすること、又高周波端子間にグランド端子をサンドイッチして配置することにより、高周波端子間の干渉を抑え、又低損失化を計ることができる。
【００２４】
送信系端子と受信系端子とは、送信系端子どうし、又受信系端子どうしが隣り合わない程度に近接して配置されることが好ましい。また、積層体の中心線に対し、別々の領域に、それぞれ送信系端子、受信系端子を配置することが好ましい。また、この送信系端子、受信系端子は線対称に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、高周波スイッチモジュールが実装される複数の送受信系を扱う装置において、送信系回路、受信系回路と接続し易い。
【００２５】
共通端子と、それぞれの送受信系の送信端子、受信端子とは、積層体を実装面に垂直な面で２分した場合、別領域に形成することが好ましい。この高周波スイッチモジュールは、アンテナと送受信回路の間に配置されるので、この端子配置により、アンテナと高周波スイッチモジュール、及び送受信回路と高周波スイッチモジュールを最短の線路で接続することができ、余分な損失を防止できる。
【００２６】
本発明では、積層体上に配置されたチップ部品を囲むように金属ケースを配置することが好ましい。シールド効果だけでなく、高周波スイッチモジュールのユーザがチップマウンタで半田付けする際に、金属ケースだと真空吸引し易いからである。シールド効果が要求されず、単にチップマウンタの供給用としての平面形成の為だけなら、高周波スイッチモジュールをリフロー半田時の熱に耐えられる耐熱性の樹脂でモールドしたり、その上を金属コーティングしても良い。
この金属ケースは、積層体の側面の端子電極を露出させた状態で装着することが好ましい。また、金属ケースは、積層体の上面に半田付けで固定することができる。また、この金属ケースにより、マウンタ装置を使用して、本発明の高周波スイッチモジュールを実装することができる。
また、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフィルタを用いる場合、既にパッケージングされ市販されるＳＡＷフィルタを用いても良いが、ベアチップ、フリップチップのＳＡＷフィルタを用いて、高周波スイッチモジュール全体をパッケージングすれば、なお小型化、高性能化できる。
【００２７】
この積層体の内部構造について説明する。図５と図６に各層の印刷パターン図を示す。この実施例は、１層の厚みが０．０５ｍｍ（一体焼成後の寸法）の誘電体シートに各層の電極を印刷してスルーホールで接続した例である。図５，図６でスルーホールは、×印を付けたランドである。×部に孔が開いてスルーホールを形成している。
図５は積層体の一番上の層（１）から０．０５ｍｍの層厚毎に、第８層（８）迄を、図６は更にその下の層である第９層（９）から第１８層（１８）迄を示す。パターンに付したＤＧ１、ＣＧ１，ＤＧ２等の記号は、図２の等価回路と対応する。
【００２８】
この積層体は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなるグリーンシートを用意し、そのグリーンシート上にＡｇ、Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを形成し、それを適宜積層し、一体焼成させて構成される。以下、焼成後の各層の構成を、最下層から順に説明する。
まず、最下層の第１８層（図６（１８））上には、グランド電極ＧＮＤがほぼ全面（ＧＮＤ電極については、分かり易い様にパターンを塗りつぶした）に形成されている。これにより安定したアースが確保できる。特に、この実施例では複数のスルーホール（図６（１８）の場合、左右各々６個のスルーホール）で裏面に連通し、図４に示す幅広で細長いＧＮＤとして外部回路との接続に使え、安定したアース効果が得られる。
第１７層（図６（１７））には、コンデンサ用電極（ＣＧ６，ＣＧＬ，ＣＰ６，ＣＰＬ）が形成される。これらのコンデンサは、スイッチ回路のダイオードの開閉を制御するコントロール回路に用いる。
第１６層（図６（１６））にも、ＧＮＤ電極がほぼ全面に形成されている。
第１５層（図６（１５））の一点鎖線を境に、手前側にＧＳＭ１８００系、反対側にＥＧＳＭ９００系を配置した。これにより接続の最短化を計り、電気的特性の向上が図れる。
第１５層（図６（１５））から第１１層（図６（１１））にかけて、層の右半分にコントロール回路のインダクタンスＬＧ、ＬＰを多層に亘ってコイル構成した。第１５層（図６（１５））の左半分は、ローパスフィルタのコンデンサパターン（ＣＧ３，ＣＧ４，ＣＰ３，ＣＰ４）を配置した。
第１４層（図６（１４））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左半分にローパスフィルタのコンデンサＣＧ７，ＣＰ７を配置した。
第１３層（図６（１３））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側にスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ１,ＬＰ２を配置した。
第１２層（図６（１２））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１を配置した。
第１１層（図６（１１））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１のパターンの一部を配置した。
第１０層（図６（１０））にはＥＧＳＭ９００系のスイッチ回路の伝送線路ＬＧ２，ＬＧ３のパターンの一部を配置した。
この実施例では、伝送線路ＬＧ２の線幅を他の線路と異なり、線路幅を太くすることにより線路の抵抗を低減した。そしてその線路インピーダンスを低減している。また、スイッチ回路とローパスフィルタとを同一面上に配置したので、両者のマッチングが更に向上した。
第９層（図６（９））には、中央に示す縦線から右側に受信系のローパスフィルタであるＳＡＷフィルタＳＧ，ＳＰ用のパターンを配置した。中央に示す縦線の左側に分波回路のパターンを配置した。
【００２９】
図５に示す各層は、図６に示す各層と違い、右方を欠いた形状である。図５の破線は、それ以下の図６の各層に対応する部分を示す。このような形状の組合せにより、図３に示すような段差付きの積層体ＭＬ１，ＭＬ２が得られ、段差部にＳＡＷフィルタＳＧ、ＳＰを搭載したコンパクトな高周波スイッチモジュールが得られた。積層体ＭＬ１は図５，積層体ＭＬ２は図６に対応する。
この段差の形成方法の一例を説明する。まず、同一寸法のグリーンシートに図５，図６に示す各電極パターンを印刷する。図５のパターンの場合には、左部のみの印刷で、右部には印刷パターンはない。次に各グリーンシートを積層してゆくのであるが、第１８層（図６（１８））から積層して第９層（図６（９））を積層した後、グリーンシートの厚み８０μｍ程度に比べて十分に薄く（２０μｍ程度）且つグリーンシートから剥離可能なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等（剥離シートと呼ぶ）を図５の破線で示す部分に挿入し、更に第８層（図５（８））から第１層（図５（１））まで積層して積層体を完成する。その後、図５の縦線部から超硬刃で切り込みを剥離シートの上まで入れ、剥離シートごと、その上のグリーンシート積層体を除去すると、図３に示す段差部が容易に形成できる。
以下、積層体ＭＬ１に対応する各層の配置を、図５を用いて説明を続ける。
第８層と第７層（図５（８）と（７））には分波回路のコンデンサＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ４のパターンを印刷する。
第６層（図５（６））はダミー層である。ダミー層とは上下の層（第５層、第７層）に形成された電極パターンを電気的に接続するスルーホールを設け、他の電極パターンが全く印刷されてないものをいう。積層体においてアンテナ端子ＡＮＴと伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３との距離を隔てる為に設けた。
なお、ダミー層ではなくて、アンテナ端子ＡＮＴと伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２、ＬＦ３がパターン印刷される層の層厚を変えても良い。ダミー層を用いる場合には、全部の層を１つの例えば５０μｍのシートで形成でき、生産性が向上する効果がある。
第５層と第４層（図５（５）と（４））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１〜ＬＦ３を配置した。第３層（図５（３））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２を配置した。これにより、グランドパターンＧＮＤ（図６（１６）、（１８））から最も離して配置でき、両者間の間隔を最大にしたので、インダクタンスを十分大きく取れる。
第１層には積層体ＭＬ１の上に取り付ける部品であるダイオードＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２、コンデンサＣＧ１，ＣＧＰ、抵抗Ｒのパターンを設けた。なお、第２層（図５（２））はそれら搭載部品を積層体内の他のパターンと接続するためのパターンを示す。
【００３０】
以上、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフイルタを用い、且つ積層体に段差を設けて小型化した高周波スイッチモジュールの一実施例を示したが、本発明は段差を設けた積層体に限定されず、積層体にキャビティ（凹部）を設けてＳＡＷフイルタを搭載してもよいし、平板状の積層体にＳＡＷフイルタを搭載してもよい。
【００３１】
（実施例）
受信系と接続する伝送線路の特性インピーダンスを３０〜４５Ωにして、受信時の挿入損失を低減するために、この実施例では線路ＬＧ２のパターン幅を、図６の（１０）〜（１３）に示すように、０．１６ｍｍとし他の伝送線路を０．０７ｍｍにして、ＬＧ２の線路インピーダンスを４０Ωとした。比較例として、伝送線路ＬＧ２のパターン幅を他の伝送線路と同様に０．０７ｍｍにして線路インピーダンス５０Ωとした。その結果、受信時の挿入損失は比較例１．２ｄＢに対して０．９ｄＢと低減した。抵抗が小さくなって導体損が減り挿入損失が減少した。また、前記伝送線路の線路幅を０．０８ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下とし、線路インピーダンスを３０Ω〜４５Ωとすれば、受信時の挿入損失が低減できることが出来た。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によると、受信時の挿入損失が低減し受信感度を向上した高周波スイッチモジュールを提供することができる。本発明によれば、この高周波スイッチモジュールを、好ましくは積層構造を用いることにより、小型に、しかもワンチップに構成できる。これにより、デュアルバンド携帯電話などにおいて、機器の小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の等価回路図である。
【図２】本発明に係る別の実施例の等価回路図である。
【図３】本発明に係る高周波スイッチモジュールを示す斜視図である。
【図４】本発明に係る高周波スイッチモジュールの底部の電極配置図である。
【図５】図２に示す等価回路の積層体の各層のパターンを示す図である。
【図６】図５の積層体の各層のパターンの続きを示す図である。
【符号の説明】
ＬＦ２，ＬＦ３ 伝送線路
ＬＰ２，ＬＰ３ 伝送線路
ＴＸ 送信系端子
ＲＸ 受信系端子
ＡＮＴ アンテナ端子
Claims (3)
- 送信回路とアンテナの間に配置された第１のスイッチング素子と、アンテナと受信回路との間に配置された伝送線路と、該伝送線路の受信回路側を接地する第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子と前記伝送線路との接続点とアンテナとの間にフィルタ回路を有し、前記第１及び第２のスイッチング素子により高周波信号の信号経路を切換えるスイッチ回路を備えた高周波スイッチモジュールであって、
前記伝送線路は電極パターンと誘電体層から構成される積層体の、複数の電極パターンを重ねスルーホールで接続して構成され、前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子は前記積層体上に配置され、前記伝送線路の下層側には、ほぼ全面に形成されたグランド電極を有するが上層側には有さず、
前記伝送線路の特性インピーダンスを３０Ω〜４５Ωとすることを特徴とする高周波スイッチモジュール。 - 前記伝送線路の受信回路側と接続するＳＡＷフィルタが前記積層体に搭載され、前記ＳＡＷフィルタは前記伝送線路の直上に位置することを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
- 前記スイッチ回路を複数設けてなり、
各スイッチ回路は異なる送受信系の高周波信号の信号経路を切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波スイッチモジュール。
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