JP4655093B2 - 高周波モジュール - Google Patents

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Description

本発明は高周波モジュールに関し、詳しくは、弾性表面波装置や境界波装置などを用いた高周波モジュールに関する。
従来、携帯電話などでは、弾性表面波フィルタを搭載した高周波モジュールが用いられている。
例えば、図１６の電気回路図、図１７の斜視図に示すように、絶縁基板２の表面に、弾性表面波素子３の平衡出力端３ａ，３ｂ間にインダクタ４を配置し、弾性表面波素子３とインダクタ４とを絶縁基板２の表面に形成した接続線路５により接続し、インダクタ４の端子と絶縁基板２の裏面に設けた接続端子（図示せず）とを、絶縁基板４内のビアホール導体（図示せず）で接続する高周波モジュール１が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１４２９８１号公報
上記の従来例の構成を適用すると、例えば、図８の斜視図、図９の断面図、図１０の分解斜視図、図１１の絶縁基板表裏面の透視図に示すように、絶縁基板１３の表面１３ａに複数の弾性表面波フィルタ１８とインダクタ１６とを搭載した高周波モジュール１０ａを構成することが考えられる。
この場合、インダクタ１６を搭載する実装ランド３４と絶縁基板１３の裏面１３ｂの接続端子２６とは、図９及び図１１に示したように、それぞれ、ビアホール導体４４の両端に接続されるため、インダクタ１６を搭載する実装ランド３４のピッチＰａと絶縁基板１３の裏面１３ｂの接続端子２６のピッチとを等しくする必要がある。
ところで、携帯電話用の高周波モジュール等では、小型化、接続端子の狭ピッチ化が求められている。
接続端子だけを狭ピッチにするには、図１２の斜視図、図１３の表面側から見た絶縁基板裏面の透視図に示す高周波モジュール１０ｂのように、絶縁基板１４の表面１４ａに、インダクタ１６を搭載する実装ランドからの引き回し部３７を設け、そこからビアホール導体を落として、絶縁基板１４の裏面１４ｂの接続端子２８のピッチＰｂを小さくすることが考えられる。この場合、絶縁基板１４には、引き回し部３７を設けるスペース１４ｘが余分に必要となるので、製品サイズ（面積）が大きくなってしまい、高周波モジュールの小型化に逆行する。
製品サイズを既存のままで接続端子を狭ピッチにするには、図１４の斜視図、図１５（ａ）の絶縁基板表面の平面図、図１５（ｂ）の表面側から見た絶縁基板裏面の透視図に示す高周波モジュール１０ｃのように、絶縁基板１５の表面１５ａに搭載する素子１７を小さくすることが考えられる。この場合、絶縁基板１５の裏面１５ｂの接続端子２７のピッチに合ったサイズの素子１７を選定する必要があるため、接続端子２７のピッチＰｃは、素子１７のサイズに制約される。また、ビアホール導体間の距離は、製造技術上、小さくするにしても限界がある。そのため、接続端子２７のピッチＰｃは、ある程度までしか小さくすることができない。
本発明は、かかる実情に鑑み、小型化に反することなく、接続端子のピッチを自由に小さくすることができる高周波モジュールを提供しようとするものである。
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した高周波モジュールを提供する。
高周波モジュールは、（ａ）一方主面に、他の回路に接続するための複数の接続端子が設けられ、他方主面に、複数の実装ランドが設けられた基板と、（ｂ）前記基板の他方主面の片側に実装され、不平衡端子と２つの平衡端子とを１組又は２組以上備える、１個又は２個以上のフィルタデバイスと、（ｃ）前記基板の他方主面の前記フィルタデバイスとは反対側に実装され、前記フィルタデバイスに電気的に接続された、１個又は２個以上の素子とを備える。前記実装ランドは、前記フィルタデバイスの前記平衡端子と接続される２個以上の平衡実装ランドと、前記素子と接続される２個以上の素子実装ランドとを含む。前記基板の他方主面には、前記平衡実装ランドと前記素子実装ランドとをそれぞれ接続する２個以上の接続配線が形成されている。前記基板の一方主面には、２個以上の接続線路が形成されている。前記基板における前記フィルタデバイスが実装される実装領域内には、前記他方主面から前記一方主面まで前記基板を貫通するビアホール導体が設けられている。複数の前記接続端子のうち２個以上の接続端子が、前記基板の一方主面の前記素子と同じ側において、前記ビアホール導体から離れて配置され、かつ、それぞれ前記接続線路の一端と接続されている。前記ビアホール導体の一方の端部が前記平衡実装ランドに接続されており、前記ビアホール導体の他方の端部が前記接続線路の他端に接続されている。前記接続線路に接続されている前記接続端子のピッチは、前記接続配線と、前記平衡実装ランドと、前記ビアホール導体と、前記接続線路とを介して該接続端子と接続されている前記素子実装ランドのピッチよりも小さい。
上記構成によれば、接続線路を介して特定接続端子に接続されたビアホール導体のピッチよりも、特定接続端子のピッチを小さくすることによって、特定接続端子を狭ピッチ化することができる。特定接続端子はビアホール導体のピッチに制約されずに設計することができるので、高周波モジュールの小型化が可能となる。
すなわち、従来例のように、素子の実装ランドからビアホール導体を落とし、ビアホール導体の基板反対側の端部付近に接続端子を設ける場合には、接続端子のピッチは素子の実装ランドのピッチに制約されるが、本発明の上記構成では、このような制約がない。
なお、フィルタデバイスは、弾性表面波を利用するＳＡＷフィルタや、バルク波を利用するＢＡＷフィルタなど、任意の種類のフィルタデバイスである。
好ましくは、前記フィルタデバイスは、（１）前記不平衡端子と２つの前記平衡端子とを２組以上備え、少なくとも２つ以上の帯域に対するフィルタを２組以上含み、（２）前記平衡出力端子が前記素子に隣り合うように、前記基板の前記他方主面に配置される。
この場合、フィルタデバイスの平衡端子に接続される接続端子（特定接続端子）のピッチを小さくすることができる。
好ましくは、前記素子は、前記フィルタデバイスの少なくとも１組の２つの前記平衡端子間に並列に接続されたインダクタである。
この場合、インダクタによって、フィルタデバイスの特性を改善することができる。素子（インダクタ）の大きさとは無関係に、特定接続端子のピッチを設定することができ、素子の選定が容易になる。
本発明によれば、小型化に反することなく、また、特性劣化をまねくことなく接続端子のピッチを自由に小さくすることができる。
弾性表面波装置の斜視図である。（実施例） 弾性表面波装置の断面図である。（実施例） 弾性表面波装置の分解斜視図である。（実施例） 弾性表面波装置の基板の（ａ）表面の平面図、（ｂ）基板表面側から見た裏面の透視図である。（実施例） 弾性表面波装置を用いる高周波モジュールの電気回路図である。（実施例） インダクタの挿入損失のグラフである。（実施例、従来例） インダクタの出力インピーダンスのグラフである。（実施例、参考例） 弾性表面波装置の斜視図である。（参考例１） 弾性表面波装置の断面図である。（参考例１） 弾性表面波装置の分解斜視図である。（参考例１） 弾性表面波装置の（ａ）基板表面の平面図、（ｂ）基板表面側から見た基板裏面の透視図である。（参考例１） 弾性表面波装置の斜視図である。（参考例２） 弾性表面波装置の基板裏面の透視図である。（参考例２） 弾性表面波装置の斜視図である。（参考例３） 弾性表面波装置の（ａ）基板表面の平面図、（ｂ）基板表面側から見た基板裏面の透視図である。（参考例３） 弾性表面波装置の電気回路図である。（従来例） 弾性表面波装置の斜視図である。（従来例）
符号の説明
１０ 高周波モジュール
１２ 基板
１６ 素子
１８ａ，１８ｂ ＳＡＷフィルタデバイス（フィルタデバイス）
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１の斜視図に示すように、弾性表面波装置１０は、プリント基板１２の表面に、２個のＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂと、４個のインダクタ１６とが搭載されている。
各ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂは、１つの不平衡入力電極と２つの平衡出力電極とを有するＳＡＷフィルタが２組内蔵されている、バランス出力対応デュアルＳＡＷフィルタである。インダクタ１６は、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂの各ＳＡＷフィルタとの整合をとるためのマッチング素子である。
図１の線II−IIに沿って切断した断面図である図２に示すように、プリント基板１２には、表面１２ａと裏面１２ｂとの間を貫通するビアホール導体４０，４２が設けられている。ビアホール導体４０，４２は、導電材料からなる。
図３の分解斜視図、図４のプリント基板１２の表面１２ａの平面図に示すように、プリント基板１２の表面１２ａには、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂを搭載する各領域１５内に、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂの外部電極（図示せず）と接続するための実装ランド３０，３１，３２，３９が配置されている。
すなわち、各領域１５内には、プリント基板１２の表面１２ａの対向する１対の辺の一方１２ｐに沿って、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂのグランド電極（図示せず）に接続される各１つの実装ランド３０の両側に、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂの不平衡信号入力電極にそれぞれ接続される各２つの実装ランド（以下、「不平衡実装ランド」ともいう。）３１が配置されている。プリント基板１２の表面１２ａの対向する１対の辺の他方１２ｑ側には、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂの平衡信号入力電極にそれぞれ接続される各４つの実装ランド（以下、「平衡実装ランド」ともいう。）３２が配置されている。実装ランド３０，３１と、実装ランド３２との間には、ＳＡＷフィルタデバイス１８ａ，１８ｂの他のグランド電極（図示せず）に接続される各２つの実装ランド３９が配置されている。
プリント基板１２の表面１２ａの対向する１対の辺の他方１２ｑに沿って、４つのインダクタ１６の電極にそれぞれ接続される８つの実装ランド（以下、「インダクタ実装ランド」ともいう。）３４が配置されている。
８つのインダクタ実装ランド３４と８つの平衡実装ランド３２とは、それぞれ、接続配線３３によって電気的に接続されている。８つのインダクタ実装ランド３４と８つの平衡実装ランド３２とは、プリント基板１２の表面１２ａの対向する１対の辺の他方１２ｑに沿って、それぞれ、一列に配置されている。
図４のプリント基板１２の裏面１２ｂを表面１２ａ側から見た透視図に示すように、プリント基板１２の裏面１２ｂには、プリント基板１２の裏面１２ｂの対向する１対の辺の一方１２ｓに沿って、他の回路に接続するための接続端子として、４つの不平衡信号入力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと、２つのグランド端子２０とが配置されている。また、プリント基板１２の裏面１２ｂの対向する１対の辺の他方１２ｔに沿って、接続端子として、４組の平衡信号出力端子２２ａ，２２ｂ；２３ａ，２３ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂが配置されている。
図３及び図４において黒い楕円は、ビアホール導体の端部４０ａ，４０ｂ；４２ａ，４２ｂを示している。図４に示すように、平衡信号出力端子２２ａ，２２ｂ；２３ａ，２３ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂは、それぞれ、接続線路２３の一端に接続されている。各接続線路２３の他端２４には、ビアホール導体４２の端部４２ｂが接続されている。ビアホール導体４２の他方の端部４２ａには、平衡実装ランド３２が接続されている。
インダクタ実装ランド３４と平衡信号出力端子２２ａ，２２ｂ；２３ａ，２３ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂとは、接続配線３３、平衡実装ランド３２、ビアホール導体４２、接続線路２３を介して接続されており、ビアホール導体の両端に直接接続されていない。そのため、平衡信号出力端子２２ａ，２２ｂ；２３ａ，２３ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂのピッチＰは、インダクタ実装ランド３４のピッチよりも小さくすることができる。
弾性表面波装置１０は、アンテナ回路モジュールの基板に実装され、図５に示すアンテナ回路ＡＣ２において、符号１０ａ，１０ｂで示す部分を構成する。図５の回路図には、接続端子である不平衡信号入力端子２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ及び平衡信号出力端子２２ａ，２２ｂ；２３ａ，２３ｂ；２４ａ，２４ｂ；２５ａ，２５ｂに対応する部分に、同じ符号を付している。ＳＡＷフィルタデバイス１８ａは、ＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ１，ＳＡＷ２を構成し、ＳＡＷフィルタデバイス１８ｂは、ＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ３，ＳＡＷ４を構成する。インダクタ１６は、コイルＬ６１，Ｌ６２，Ｌ６３，Ｌ６４を構成する。
アンテナ回路ＡＣ２は、アンテナ端子ＡＮＴとダイプレクサ回路ＤＰとを接続する信号経路に、ローパスフィルタ回路ＬＰＦ１が配設されている。ダイプレクサ回路ＤＰには、スイッチ回路ＳＷ１２に接続する信号経路にローパスフィルタＬＰＦ２が配設され、スイッチ回路ＳＷ３４に接続する信号経路にハイパスフィルタＨＰＦが配設されている。
スイッチ回路ＳＷ１２は、ＧＳＭ８５０／ＥＧＳＭ系の信号経路の切換を行う。
スイッチ回路ＳＷ１２と受信端子ＲＸ１ａ，ＲＸ１ｂとを接続する信号経路には、平衡型のＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ１が接続され、受信端子ＲＸ１ａ，ＲＸ１ｂ間には、コイルＬ６１が接続されている。このＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ１は、ＧＳＭ８５０規格の受信周波数帯域（０．８６９〜０．８９４ＧＨｚ）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させる。
スイッチ回路ＳＷ１２と受信端子ＲＸ２ａ，ＲＸ２ｂとを接続する信号経路には、平衡型のＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ２が接続され、受信端子ＲＸ２ａ，ＲＸ２ｂ間には、コイルＬ６２が接続されている。このＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ２は、ＥＧＳＭ規格の受信周波数帯域（０．９２５〜０．９６０ＧＨｚ）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させる。スイッチ回路ＳＷ１２と送信端子ＴＸ１２とを接続する信号経路には、ローパスフィルタ回路ＬＰＦ３が配設されている。
スイッチ回路ＳＷ３４と受信端子ＲＸ３ａ，ＲＸ３ｂとを接続する信号経路には、平衡型のＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ３が接続され、受信端子ＲＸ３ａ，ＲＸ３ｂ間には、コイルＬ６３が接続されている。このＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ３は、ＤＣＳシステムの受信周波数帯域（１．８０５〜１．８８０ＧＨｚ）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させる。
スイッチ回路ＳＷ３４と受信端子ＲＸ４ａ，ＲＸ４ｂとを接続する信号経路には、平衡型のＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ４が接続され、受信端子ＲＸ４ａ，ＲＸ４ｂ間には、コイルＬ６４が接続されている。このＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ３は、ＰＣＳシステムの受信周波数帯域（１．９３０〜１．９９０ＧＨｚ）の信号を通過させ、それ以外の周波数の信号を減衰させる。
これらの回路構成によって、アンテナ切換回路ＡＣ２は、制御端子ＶＣ１２，ＶＣ２，ＶＣ３４，ＶＣ４の各制御電圧に基づいて、ＧＳＭ８５０，ＥＧＳＭ，ＤＣＳ，ＰＣＳの４つのシステムの各送受信系と、１つのアンテナ部との間における信号経路の切換を行うことができる。
以上に説明した高周波モジュールは、小型化に反することなく、接続端子のピッチを自由に小さくすることができる。
すなわち、ＳＡＷフィルタの平衡出力端子下部に設けたビアホール導体の下端と接続端子との間を、接続線路によって接続することによって、製品裏面端子のピッチを自由に変更できる。
ＳＡＷフィルタ及び素子を配置したスペース内の経路で、素子と接続端子とを接続することができるので、製品を小型化することができる。
また、裏面端子の間隔と無関係に素子サイズを選定することができるので、素子選択の自由度が増し、素子の小型化によって基板の小型化、高周波モジュールの小型化が可能となる。
現在、ＩＣ端子のピッチは、その小型化に伴って０．５０ｍｍが主流になっている。そのため、高周波モジュールの平衡信号入力端子ピッチも０．５０ｍｍが求められる。実施例の高周波モジュールを用いれば、Ｑの優れた１．０×０．５ｍｍサイズのインダクタを図５のコイルＬ６１として用いても、０．５０ｍｍピッチの平衡信号入力端子を実現することができる。一方、従来例で０．５０ｍｍピッチの平衡信号入力端子を実現するためには、Ｑの悪い０．６×０．３ｍｍサイズのインダクタを図５のコイルＬ６１として用いる必要がある。
図７に、図５におけるコイルＬ６１に、Ｑの優れた１．０×０．５ｍｍサイズのインダクタとＱの悪い０．６×０．３ｍｍサイズのインダクタとを用いた場合のＳＡＷフィルタ回路ＳＡＷ１の平衡信号入力端子２２ａ，２２ｂの出力インピーダンスを示す。実線は１．０×０．５ｍｍサイズのインダクタを用いた場合の出力インピーダンスを示し、鎖線は０．６×０．３ｍｍサイズのインダクタを用いた場合の出力インピーダンスを示す。図６は、１．０×０．５ｍｍサイズのインダクタの挿入損失と、０．６×０．３ｍｍサイズのインダクタの挿入損失とを比較したグラフである。
図７から、本発明を用いてＱの優れた１．０×０．５ｍｍサイズのインダクタをコイルＬ６１として用いた方が通過帯域内特性が劣化しないことがわかる。
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。
例えば、基板に搭載されるフィルタデバイスは、ＳＡＷ（弾性表面波）デバイスに限らず、ＢＡＷ（バルク波）デバイスなどであってもよい。また、フィルタデバイスには、インダクタ以外の素子を接続してもよい。

Claims (3)

  1. 一方主面に、他の回路に接続するための複数の接続端子が設けられ、他方主面に、複数の実装ランドが設けられた基板と、
    前記基板の他方主面の片側に実装され、不平衡端子と２つの平衡端子とを１組又は２組以上備える、１個又は２個以上のフィルタデバイスと、
    前記基板の他方主面の前記フィルタデバイスとは反対側に実装され、前記フィルタデバイスに電気的に接続された、１個又は２個以上の素子と、
    を備えた高周波モジュールにおいて、
    前記実装ランドは、前記フィルタデバイスの前記平衡端子と接続される２個以上の平衡実装ランドと、前記素子と接続される２個以上の素子実装ランドとを含み、
    前記基板の他方主面には、前記平衡実装ランドと前記素子実装ランドとをそれぞれ接続する２個以上の接続配線が形成されており、
    前記基板の一方主面には、２個以上の接続線路が形成されており、
    前記基板における前記フィルタデバイスが実装される実装領域内には、前記他方主面から前記一方主面まで前記基板を貫通するビアホール導体が設けられており、
    複数の前記接続端子のうち２個以上の接続端子が、前記基板の一方主面の前記素子と同じ側において、前記ビアホール導体から離れて配置され、かつ、それぞれ前記接続線路の一端と接続されており、
    前記ビアホール導体の一方の端部が前記平衡実装ランドに接続されており、前記ビアホール導体の他方の端部が前記接続線路の他端に接続されており、
    前記接続線路に接続されている前記接続端子のピッチは、前記接続配線と、前記平衡実装ランドと、前記ビアホール導体と、前記接続線路とを介して該接続端子と接続されている前記素子実装ランドのピッチよりも小さいことを特徴とする、高周波モジュール。
  2. 前記フィルタデバイスは、
    前記不平衡端子と２つの前記平衡端子とを２組以上備え、少なくとも２つ以上の帯域に対するフィルタを２組以上含み、
    前記平衡出力端子が前記素子に隣り合うように、前記基板の前記他方主面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 前記素子は、前記フィルタデバイスの少なくとも１組の２つの前記平衡端子間に並列に接続されたインダクタであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の高周波モジュール。
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