JP6224484B2 - Directional coupler and high frequency module - Google Patents

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Description

本発明は、複数の絶縁層が積層されてなる積層体と、絶縁層を挟んで互いに対向し合うように絶縁層に設けられている主線路および副線路とを含む方向性結合器、およびこの方向性結合器を含む高周波モジュールに関するものである。   The present invention relates to a directional coupler including a laminate formed by laminating a plurality of insulating layers, and a main line and a sub-line provided in the insulating layer so as to face each other with the insulating layer interposed therebetween, and The present invention relates to a high-frequency module including a directional coupler.

近年、携帯電話機は、2つ以上の送受信系を搭載するいわゆるマルチバンド方式の採用が増えてきている。マルチバンド方式の携帯電話機では各送受信系の構成に必要な回路を搭載する必要があるが、回路が複雑になる。また、個別の専用部品を用いて回路を構成すれば機器(携帯電話機等)の大型化、高コスト化を招くことになる。そのために送受信系のフィルタ素子等の各回路部品を一体化した高周波モジュール化も進んでいる。この高周波モジュールにおいて複数の回路部品間を電気的に接続するための基板または単独の部品として方向性結合器が使用されている。   In recent years, mobile phones have increasingly adopted a so-called multi-band system in which two or more transmission / reception systems are installed. A multiband mobile phone needs to be equipped with a circuit necessary for the configuration of each transmission / reception system, but the circuit becomes complicated. Further, if a circuit is configured using individual dedicated parts, the size of the device (cell phone, etc.) and the cost increase will be caused. For this reason, high frequency modules that integrate circuit components such as transmission / reception filter elements are also being developed. In this high frequency module, a directional coupler is used as a substrate or a single component for electrically connecting a plurality of circuit components.

上記のように、フィルタ素子等の高周波信号が伝送される素子に接続される部品として方向性結合器が多用されている。方向性結合器は、高周波信号が伝送される主線路と、主線路と電磁的に結合された副線路とを有している。主線路および副線路は、複数の絶縁層が積層された積層体に設けられている。例えば、主線路と副線路とが絶縁層を挟んで上下に対向し合うことによって、主線路と副線路とが電磁的に結合されている。   As described above, directional couplers are frequently used as components connected to elements that transmit high-frequency signals such as filter elements. The directional coupler includes a main line through which a high-frequency signal is transmitted, and a sub line that is electromagnetically coupled to the main line. The main line and the sub line are provided in a laminated body in which a plurality of insulating layers are laminated. For example, the main line and the sub line are electromagnetically coupled to each other by vertically opposing the main line and the sub line with an insulating layer interposed therebetween.

このような方向性結合器では、主線路および副線路は、高周波線路において一般的なインピーダンス値(通常は50Ω)に調整されている。副線路は、例えば主線路が接続されている素子に対して電気的な情報を送り返す(フィードバックする)ための信号が伝送される。   In such a directional coupler, the main line and the sub line are adjusted to a general impedance value (usually 50Ω) in the high frequency line. For example, a signal for sending back (feeding back) electrical information to an element to which the main line is connected is transmitted to the sub line.

特開平10−126117号公報JP-A-10-126117

上記の方向性結合器においては、近年、上記のインピーダンス値と異なる回路(回路部品)に電気的に接続されるケースが生じるようになってきている。例えば、比較的インピーダンス値が低い(20Ω程度)半導体素子に副線路が接続される場合である。この場合には、方向性結合器と半導体素子との間に別途インピーダンス変換回路が設けられる。   In the directional coupler described above, in recent years, there are cases in which the directional coupler is electrically connected to a circuit (circuit component) different from the impedance value. For example, the sub line is connected to a semiconductor element having a relatively low impedance value (about 20Ω). In this case, a separate impedance conversion circuit is provided between the directional coupler and the semiconductor element.

しかしながら、このようなインピーダンス変換回路が設けられると、方向性結合器および回路部品等を含む高周波モジュールとしての小型化が難しくなるという問題点があった。   However, when such an impedance conversion circuit is provided, there is a problem that it is difficult to reduce the size as a high-frequency module including a directional coupler and circuit components.

本発明の一つの態様による方向性結合器は、互いに積層された複数の絶縁層を含んでおり、互いに対向し合う第1主面および第2主面を有する積層体と、該積層体の前記第1主面および前記第2主面に設けられており、前記積層体を挟んで互いに対向し合う一対の接地導体層と、前記一対の接地導体層の間で前記積層体の内部に前記第1主面側から順に設けられているとともに前記複数の絶縁層の一部を間に挟んで互いに対向し合う主線路および
副線路を含んでおり、前記主線路が第1のインピーダンス値を有する回路に電気的に接続される線路部とを含んでいる。また、該線路部のうち前記副線路が、前記第1のインピーダンス値よりも低い第2のインピーダンス値を有する低インピーダンス回路に電気的に接続される低インピーダンス接続部を含んでおり、該低インピーダンス接続部における前記第2主面に設けられた前記接地導体層と前記副線路との間の距離が、前記第1主面に設けられた前記接地導体層と前記主線路との間の距離よりも小さい。
A directional coupler according to an aspect of the present invention includes a plurality of insulating layers stacked on each other, a stacked body having a first main surface and a second main surface facing each other, and the above-described stacked body A pair of ground conductor layers provided on the first main surface and the second main surface and facing each other across the multilayer body; and the first main surface and the second main surface between the pair of ground conductor layers inside the multilayer body. A circuit including a main line and a sub line which are provided in order from one main surface side and face each other with a part of the plurality of insulating layers interposed therebetween, and the main line has a first impedance value And a line portion electrically connected to each other. The sub-line includes a low-impedance connection portion that is electrically connected to a low-impedance circuit having a second impedance value lower than the first impedance value. the distance between the connection part to your Keru said ground conductor layer provided on the second major surface and said sub-line, between said first major surface to the ground conductor layer provided the main line Less than distance.

本発明の一つの態様の高周波モジュールは、上記構成の方向性結合器と、該結合器が電気的に接続された回路とを含んでいる。   The high-frequency module according to one aspect of the present invention includes the directional coupler having the above-described configuration and a circuit to which the coupler is electrically connected.

本発明の一つの態様の方向性結合器によれば、副線路と接地導体層との間の距離が、主線路と接地導体層との間の距離よりも小さい。そのため、副線路の特に低インピーダンス接続部において接地導体層との間により大きな静電容量が生じる。これにより接続部における副線路のインピーダンス値を、主線路を含む信号線路のインピーダンス値よりも低くすることができ、方向性結合器と半導体素子等の低インピーダンス回路を有する素子との間でインピーダンス値が整合される。したがって、インピーダンス整合回路等が不要であり、高周波モジュール等の小型化が容易な方向性結合器を提供することができる。   According to the directional coupler of one aspect of the present invention, the distance between the sub line and the ground conductor layer is smaller than the distance between the main line and the ground conductor layer. Therefore, a larger capacitance is generated between the sub-line and the ground conductor layer, particularly in the low impedance connection portion. As a result, the impedance value of the sub line at the connection portion can be made lower than the impedance value of the signal line including the main line, and the impedance value between the directional coupler and the element having a low impedance circuit such as a semiconductor element. Are aligned. Therefore, it is possible to provide a directional coupler that does not require an impedance matching circuit or the like and can be easily downsized, such as a high-frequency module.

本発明の一つの態様の高周波モジュールは、上記構成の方向性結合器を含むことから、小型化において有利である。   Since the high-frequency module according to one aspect of the present invention includes the directional coupler configured as described above, it is advantageous in downsizing.

本発明の実施形態の方向性結合器における要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part in the directional coupler of embodiment of this invention. 図1に示す方向性結合器を含む高周波モジュールにおける要部を模式的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows typically the principal part in the high frequency module containing the directional coupler shown in FIG. 図1に示す方向性結合器の変形例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the modification of the directional coupler shown in FIG.

本発明の方向性結合器および高周波モジュールを、添付の図面を参照して説明する。図1は本発明の実施形態の方向性結合器における要部を示す断面図である。また、図2は、図1に示す方向性結合器を含む高周波モジュールにおける要部を模式的に示す回路図である。なお、以下の説明におけるインピーダンスは特性インピーダンスである。   The directional coupler and high-frequency module of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of a directional coupler according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram schematically showing a main part of the high-frequency module including the directional coupler shown in FIG. The impedance in the following description is a characteristic impedance.

図1に示す方向性結合器9において、複数の絶縁層2が積層されて積層体1が形成されている。積層体1は、例えば四角形の板状であり、互いに対向し合う第1主面および第2主面を有している。図1の例では、積層体1の上面が第1主面であり、下面が第2主面である。この積層体1の第1および第2両主面に、積層体1を挟んで互いに対向し合う一対の接地導体層3が設けられている。また、積層体1の内部には、第1主面側から順に主線路4および副線路5が設けられている。主線路4および副線路5は、絶縁層2の一部を間に挟んで互いに対向し合い、互いに電磁的に結合されている。これらの主線路4および副線路5は、外部の回路(電気回路)に電気的に接続されて信号が伝送される線路部6を構成している。   In the directional coupler 9 shown in FIG. 1, a plurality of insulating layers 2 are stacked to form a stacked body 1. The laminated body 1 has, for example, a rectangular plate shape, and has a first main surface and a second main surface that face each other. In the example of FIG. 1, the upper surface of the laminate 1 is a first main surface, and the lower surface is a second main surface. A pair of ground conductor layers 3 are provided on both the first and second main surfaces of the multilayer body 1 so as to face each other with the multilayer body 1 interposed therebetween. Moreover, the main line 4 and the subline 5 are provided in the laminated body 1 in order from the first main surface side. The main line 4 and the sub line 5 face each other with a part of the insulating layer 2 interposed therebetween, and are electromagnetically coupled to each other. The main line 4 and the sub line 5 are electrically connected to an external circuit (electric circuit) to form a line portion 6 through which signals are transmitted.

積層体1は、主線路4および副線路5を、互いに電気的に絶縁された状態で設けるための絶縁基体として機能している。この絶縁基体は、積層体1以外に、他の絶縁層またはコーティング層等の付加部分(図示せず)を含んでいてもよい。   The laminated body 1 functions as an insulating base for providing the main line 4 and the sub line 5 in a state of being electrically insulated from each other. In addition to the laminate 1, this insulating substrate may include additional portions (not shown) such as other insulating layers or coating layers.

付加部分としての他の絶縁層等としては、例えば絶縁層2とは比誘電率または比透磁率等の電気特性、または熱伝導率等の熱的特性等の特性が異なるものが挙げられる。また、付加部分としての絶縁層等は、接地導体層3を外気から保護して酸化等を抑制するための
、絶縁コート層(図示せず)であってもよい。すなわち、実施形態の方向性結合器は、積層体1と付加部分とを含む絶縁基板(図示せず)に、接地導体層3、主線路4および副線路5が設けられたものであってもよい。
Examples of the other insulating layer as the additional portion include those having different characteristics from the insulating layer 2 such as electrical characteristics such as relative permittivity or relative permeability, or thermal characteristics such as thermal conductivity. Further, the insulating layer or the like as an additional portion may be an insulating coating layer (not shown) for protecting the ground conductor layer 3 from the outside air and suppressing oxidation or the like. That is, the directional coupler according to the embodiment may be one in which the ground conductor layer 3, the main line 4, and the sub line 5 are provided on an insulating substrate (not shown) including the multilayer body 1 and the additional portion. Good.

絶縁層2は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化珪素質焼結体または炭化珪素質焼結体等のセラミック焼結材料によって形成されている。   The insulating layer 2 is made of, for example, a ceramic sintered body such as an aluminum oxide sintered body, a glass ceramic sintered body, an aluminum nitride sintered body, a mullite sintered body, a silicon nitride sintered body, or a silicon carbide sintered body. It is made of a binder.

積層体1は、例えば各絶縁層1がガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、次のようにして製作される。まず、ホウケイ酸ガラス等のガラス粉末と酸化アルミニウム等のセラミック粉末とからなる原料粉末に適当な有機バインダおよび溶剤等を添加混合してスラリーを作製する。次に、このスラリーをドクターブレード法等の成形法でシート状に成形することにより複数枚のセラミックグリーンシートを作製する。その後、セラミックグリーンシートを切断加工や打ち抜き加工により適当な形状とするとともにこれらを積層する。最後にこの積層されたセラミックグリーンシートを還元雰囲気中において約900〜1000℃の温度で焼成することによって積層体1を製作することができる。   For example, when each insulating layer 1 is made of a glass ceramic sintered body, the laminate 1 is manufactured as follows. First, a slurry is prepared by adding and mixing an appropriate organic binder, a solvent, and the like to a raw material powder made of glass powder such as borosilicate glass and ceramic powder such as aluminum oxide. Next, a plurality of ceramic green sheets are produced by forming the slurry into a sheet by a forming method such as a doctor blade method. Thereafter, the ceramic green sheets are formed into an appropriate shape by cutting or punching and are laminated. Finally, the laminated body 1 can be manufactured by firing the laminated ceramic green sheets at a temperature of about 900 to 1000 ° C. in a reducing atmosphere.

積層体1の第1および第2両主面に設けられた一対の接地導体層3は、上記線路部6と外部との間で電磁的なノイズの送受を低減する機能を有している。また、これらの接地導体層3は、線路部6のインピーダンスを所定の値に調整する機能を有している。主線路4および副線路5のそれぞれと接地導体層3との間で静電容量が生じ、この静電容量の大きさに応じて主線路4および副線路5のインピーダンス値が所定の値に調整されている。   The pair of ground conductor layers 3 provided on both the first and second main surfaces of the multilayer body 1 has a function of reducing electromagnetic noise transmission and reception between the line portion 6 and the outside. These ground conductor layers 3 have a function of adjusting the impedance of the line portion 6 to a predetermined value. Capacitance is generated between each of the main line 4 and the sub line 5 and the ground conductor layer 3, and the impedance value of the main line 4 and the sub line 5 is adjusted to a predetermined value according to the magnitude of the electrostatic capacity. Has been.

接地導体層3は、例えば、銅、銀、パラジウム、白金、タングステン、モリブデンもしくはマンガン等の金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金の金属材料により形成されている。これらの金属材料は、メタライズ層やめっき層の形態で積層体1の両主面に設けられている。   The ground conductor layer 3 is formed of, for example, a metal material such as copper, silver, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, or manganese, or an alloy metal material containing these metal materials. These metal materials are provided on both main surfaces of the laminate 1 in the form of a metallized layer or a plating layer.

接地導体層3は、例えば、銅のメタライズ層からなる場合1であれば、銅の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペース1トを、積層体1となるセラミックグリーンシートの所定部位にスクリーン印刷等の方法で印刷し、焼成することによって積層体1の第1および第2両主面に被着させることができる。   If the ground conductor layer 3 is made of, for example, a copper metallized layer, a metal paste 1 prepared by kneading copper powder together with an organic solvent and a binder is used as a predetermined ceramic green sheet for the laminate 1. It can be made to adhere to both the 1st and 2nd main surfaces of the laminated body 1 by printing on a site | part by methods, such as screen printing, and baking.

なお本実施形態では、接地導体層3は、積層体1の第1および第2両主面のほぼ全域を覆うように(いわゆるベタ状に)設けられている。これにより、上記のような電磁的遮蔽用またはインピーダンス値調整用等の機能が効果的に実現されている。   In the present embodiment, the ground conductor layer 3 is provided so as to cover substantially the entire area of the first and second main surfaces of the multilayer body 1 (so-called solid shape). Thereby, the functions for electromagnetic shielding or impedance value adjustment as described above are effectively realized.

ただし、接地導体層3は、必ずしも積層体1の第1および第2両主面のほぼ全域を覆うように設けられているものである必要はなく、後述する接続端子等の他の導体の位置、積層体1の焼成時の反り等の変形の低減もしくはその他の設計上の都合、または生産性、経済性等に応じて、適宜非形成部(いわゆるパターンの抜き部分)が設けられたものであっても構わない。   However, the ground conductor layer 3 does not necessarily have to be provided so as to cover almost the entire area of the first and second main surfaces of the multilayer body 1, and the position of other conductors such as connection terminals described later. In accordance with reduction of deformation such as warpage during firing of the laminate 1 or other design convenience, or productivity, economy, etc., a non-formed portion (so-called pattern-extracted portion) is appropriately provided. It does not matter.

方向性結合器9は、例えば図2に示すように、線路部6の両端がそれぞれ、接続端子7に電気的に接続され、この接続端子7を経て、スイッチ(SW)、フィルタ素子、アンテナ(AN)または半導体集積回路素子(IC)等の回路部品が有する回路と電気的に接続されている。これらの方向性結合器9と回路部品が有する回路とによって、本発明の実施形態の高周波モジュール10が形成されている。回路部品と方向性結合器とを電気的に接続する接続用の回路は、通常、50Ωに設定されている。   For example, as shown in FIG. 2, the directional coupler 9 has both ends of the line portion 6 electrically connected to the connection terminal 7, and the switch (SW), filter element, antenna ( AN) or a circuit included in a circuit component such as a semiconductor integrated circuit element (IC). The directional coupler 9 and the circuit included in the circuit component form the high frequency module 10 according to the embodiment of the present invention. The connection circuit for electrically connecting the circuit component and the directional coupler is normally set to 50Ω.

高周波モジュールについて、方向性越結合器9および回路部品は、例えばプリント回路基板等の基板に搭載されている。また、スイッチ、フィルタ素子、アンテナ等の回路は、基板に直接設けられた電気回路により構成されたものであってもよい。つまり、方向性結合器9が実装される基板について、スイッチまたはフィルタ等として機能する回路と、この基板に搭載される回路部品間を接続する回路とを有するものであっても構わない。方向性結合器9および回路部品と基板との電気的な接続は、例えばそれぞれの接続用の部位同士をはんだ等の導電性接続材で接続することにより行なわれる。   In the high-frequency module, the directional coupler 9 and the circuit components are mounted on a substrate such as a printed circuit board. Further, the circuit such as the switch, the filter element, and the antenna may be constituted by an electric circuit directly provided on the substrate. That is, the board on which the directional coupler 9 is mounted may have a circuit that functions as a switch or a filter and a circuit that connects circuit components mounted on the board. The electrical connection between the directional coupler 9 and the circuit components and the substrate is performed, for example, by connecting the respective connecting portions with a conductive connecting material such as solder.

高周波モジュールは、例えば携帯電話機においてマルチバンド形式の回路を一体的に構成する部分である。このような高周波モジュールが部品として用いられることにより、携帯電話機等の機器の小型化および高機能化がより容易になる。   The high-frequency module is a part that integrally configures a multiband circuit in a mobile phone, for example. By using such a high-frequency module as a component, it becomes easier to reduce the size and increase the functionality of a device such as a mobile phone.

実施形態の方向性結合器9および高周波モジュール10において、副線路5が、第1のインピーダンス値である50Ωよりも低い第2のインピーダンス値を有する低インピーダンス回路に電気的に接続されている。本実施形態における低インピーダンス回路は、副線路5が電気的に接続されているICの回路であり、例えば約20Ω程度の回路である。すなわち、副線路5は、低インピーダンス回路に接続される低インピーダンス接続部(以下、単に接続部ともいう)を含んでいる。   In the directional coupler 9 and the high-frequency module 10 of the embodiment, the sub line 5 is electrically connected to a low impedance circuit having a second impedance value lower than 50Ω that is the first impedance value. The low impedance circuit in the present embodiment is an IC circuit to which the sub line 5 is electrically connected, for example, a circuit of about 20Ω. That is, the sub line 5 includes a low impedance connection part (hereinafter also simply referred to as a connection part) connected to the low impedance circuit.

この副線路5の接続部において、第2主面に設けられた接地導体層3と副線路5との間の距離が、第1主面に設けられた接地導体層3と主線路4との間の距離よりも小さい。言い換えれば、複数の絶縁層2の厚みが互いに同じ程度であるときに、第2主面に設けられた接地導体層3と副線路5との間の絶縁層2の層数が、第1主面に設けられた接地導体層3と主線路4との間の絶縁層2の層数よりも小さい。なお、以下の説明においては、第1(2)主面に設けられた接地導体層3と主(副)線路4(5)との間の距離を、単に接地導体層3と主(副)線路4(5)との間の距離という。   In the connection portion of the sub line 5, the distance between the ground conductor layer 3 provided on the second main surface and the sub line 5 is such that the ground conductor layer 3 provided on the first main surface and the main line 4 are Less than the distance between. In other words, when the plurality of insulating layers 2 have the same thickness, the number of insulating layers 2 between the ground conductor layer 3 and the sub line 5 provided on the second main surface is the first main layer. The number is smaller than the number of insulating layers 2 between the ground conductor layer 3 and the main line 4 provided on the surface. In the following description, the distance between the ground conductor layer 3 provided on the first (2) main surface and the main (secondary) line 4 (5) is simply referred to as the ground conductor layer 3 and the main (secondary) line. It is called the distance between the track 4 (5).

上記のような方向性結合器9によれば、副線路5と接地導体層3との間の距離が、主線路4と接地導体層3との間の距離よりも小さいため、副線路5のうち特に接続部において接地導体層3との間により大きな静電容量が生じる。これにより、接続部における副線路5のインピーダンス値を、主線路4を含む線路部6のインピーダンス値よりも低くすることができる。そのため、方向性結合器9とIC等の低インピーダンス回路を有する素子との間でインピーダンス値が整合される。したがって、インピーダンス整合回路等が不要であり、高周波モジュール10の小型化が容易な方向性結合器を提供することができる。   According to the directional coupler 9 as described above, the distance between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 is smaller than the distance between the main line 4 and the ground conductor layer 3. Of these, a larger capacitance is generated between the ground conductor layer 3 and the connection portion. Thereby, the impedance value of the sub line 5 in the connection part can be made lower than the impedance value of the line part 6 including the main line 4. Therefore, the impedance value is matched between the directional coupler 9 and an element having a low impedance circuit such as an IC. Therefore, it is possible to provide a directional coupler that does not require an impedance matching circuit or the like and that facilitates downsizing of the high-frequency module 10.

また、高周波モジュールのフィルタ機能等の機能を高めることも容易であるため、高機能化においても有利である。   In addition, since it is easy to enhance functions such as a filter function of the high-frequency module, it is advantageous in enhancing the function.

また、実施形態の高周波モジュール10は、上記のように小型化等に有利な方向性結合器9を含むことから、小型化等において有利である。   Moreover, since the high frequency module 10 of the embodiment includes the directional coupler 9 that is advantageous for downsizing as described above, it is advantageous for downsizing and the like.

なお、上記の方向性結合器9および高周波モジュール10における線路部6のより具体的な機能等は、例えば下記の通りである。   In addition, the more specific function of the line part 6 in said directional coupler 9 and the high frequency module 10 is as follows, for example.

主線路4は、例えばパワーアンプで増幅された高周波信号を入力し、送受信あるいは通信帯域を切り替えるスイッチ、または高周波信号の高調波等を取り除くフィルタ等へ出力するための信号線路である。方向性結合器から出力された信号は、例えばフィルタで所定の周波数帯域にフィルタリングされ、その後アンテナに伝送されアンテナから外部に送信される。アンテナは、例えば携帯電話機等のアンテナである。   The main line 4 is a signal line for inputting, for example, a high-frequency signal amplified by a power amplifier and outputting it to a switch for switching transmission / reception or a communication band, a filter for removing harmonics, etc. of the high-frequency signal. The signal output from the directional coupler is filtered to a predetermined frequency band by a filter, for example, and then transmitted to the antenna and transmitted to the outside from the antenna. The antenna is an antenna of a mobile phone, for example.

この主線路4に対して副線路5が電磁的に接続されている。主線路4と副線路5との電磁的な接続を利用して、主線路を伝送される信号の一部が副線路に伝送される。副線路5に伝送された信号が、副線路5と電気的に接続されたIC等に伝送されて処理され、主線路4を伝送されている信号レベルがモニターされる。つまり、主線路4を伝送される信号レベルが、副線路5を介して、信号レベルを比較するICに送られる。このICで、例えば設定した信号レベルより入力された信号レベルが低い時はパワーアンプへ出力レベルを上げるようにフィードバックが行われ、信号レベルが高いときは逆となる。この場合、ICに含まれている回路が前述したように約20Ωと比較的低い。そのため、副線路5のうち低インピーダンス回路との接続部が、比較的低インピーダンスとされている。   The sub line 5 is electromagnetically connected to the main line 4. A part of a signal transmitted through the main line is transmitted to the sub line by using an electromagnetic connection between the main line 4 and the sub line 5. The signal transmitted to the sub line 5 is transmitted to an IC or the like electrically connected to the sub line 5 for processing, and the signal level transmitted through the main line 4 is monitored. That is, the signal level transmitted through the main line 4 is sent to the IC for comparing the signal level via the sub line 5. In this IC, for example, when the input signal level is lower than the set signal level, feedback is performed to increase the output level to the power amplifier, and vice versa when the signal level is high. In this case, the circuit included in the IC is relatively low at about 20Ω as described above. Therefore, the connection part with the low impedance circuit among the sublines 5 is set to a relatively low impedance.

主線路4および副線路5は、例えば接地導体層3と同様に、銅、銀、パラジウム、白金、タングステン、モリブデンもしくはマンガン等の金属材料、またはこれらの金属材料を含む合金の金属材料により形成されている。これらの金属材料は、メタライズ層やめっき層の形態で積層体1の所定部位に設けられている。   The main line 4 and the sub line 5 are formed of, for example, a metal material such as copper, silver, palladium, platinum, tungsten, molybdenum, or manganese, or an alloy metal material containing these metal materials, like the ground conductor layer 3. ing. These metal materials are provided in the predetermined part of the laminated body 1 in the form of a metallized layer or a plating layer.

主線路4および副線路5は、例えば、銅のメタライズ層からなる場合であれば、銅の粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、積層体1となるセラミックグリーンシートの所定部位にスクリーン印刷等の方法で印刷し、焼成することによって形成することができる。   If the main line 4 and the sub line 5 are made of, for example, a copper metallized layer, a metal paste prepared by kneading copper powder together with an organic solvent and a binder is used as a predetermined ceramic green sheet for the laminate 1. It can be formed by printing on a site by a method such as screen printing and baking.

なお、実施形態の高周波モジュール10においては、副線路5のうちICと接続されている端部と反対側の端部が終端抵抗に接続されている。終端抵抗によって、副線路5を伝送された信号に対する終端処理が行なわれる。終端抵抗の抵抗値は、例えばICと同じ程度の抵抗値に設定されている。   In the high frequency module 10 of the embodiment, the end of the sub line 5 opposite to the end connected to the IC is connected to the termination resistor. Termination processing is performed on the signal transmitted through the sub line 5 by the termination resistor. For example, the resistance value of the termination resistor is set to the same resistance value as that of the IC.

終端抵抗は、セラミックチップ抵抗部品等の独立した回路部品であってもよく、方向性結合器9が実装される上記の基板に形成された抵抗回路(印刷回路等)からなるものであってもよい。   The termination resistor may be an independent circuit component such as a ceramic chip resistor component, or may be a resistor circuit (printed circuit or the like) formed on the substrate on which the directional coupler 9 is mounted. Good.

方向性結合器9の主線路4と接地導体層3との間の距離、および副線路5と接地導体層3との間の距離は、副線路5が接続される回路のインピーダンス値、絶縁層2の材料(比誘電率)、副線路5を形成している材料および副線路の幅等の条件に応じて、所定のインピーダンス値なるように適宜設定される。   The distance between the main line 4 and the ground conductor layer 3 of the directional coupler 9 and the distance between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 are the impedance value of the circuit to which the sub line 5 is connected, the insulating layer In accordance with conditions such as the material 2 (relative dielectric constant), the material forming the sub-line 5 and the width of the sub-line, the impedance is appropriately set to have a predetermined impedance value.

例えば、主線路4および副線路5が銅のメタライズ層からなり、絶縁層2がホウケイ酸ガラスと酸化アルミニウムとを主成分とするガラスセラミック焼結体(比誘電率8.0)か
らなり、主線路4および副線路5の線幅が75μmの場合であれば、主線路4と接地導体層3との間の距離は約340〜360μmに設定される。また、副線路5と接地導体層3との間の距離は約40〜60μm程度に設定される。これにより、主線路4のインピーダンスが約50Ωになり、副線路のインピーダンスが約20Ωになる。
For example, the main line 4 and the sub line 5 are made of a copper metallized layer, the insulating layer 2 is made of a glass ceramic sintered body (relative permittivity: 8.0) mainly composed of borosilicate glass and aluminum oxide, and the main line 4 If the line width of the sub line 5 is 75 μm, the distance between the main line 4 and the ground conductor layer 3 is set to about 340 to 360 μm. The distance between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 is set to about 40 to 60 μm. As a result, the impedance of the main line 4 becomes about 50Ω, and the impedance of the sub line becomes about 20Ω.

図3は、図1に示す方向性結合器の変形例を示す分解斜視図である。図3の例においては、副線路5の全長にわたって、副線路5と接地導体層3との間の距離が、主線路4と接地導体層3との間の距離よりも小さい。また、主線路4および副線路5は、それぞれの両端部がビア導体を介して積層体1の第1主面および第2主面にそれぞれ電気的に導出されている。   FIG. 3 is an exploded perspective view showing a modification of the directional coupler shown in FIG. In the example of FIG. 3, the distance between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 is smaller than the distance between the main line 4 and the ground conductor layer 3 over the entire length of the sub line 5. Further, both ends of the main line 4 and the sub line 5 are electrically led to the first main surface and the second main surface of the multilayer body 1 through via conductors, respectively.

副線路5の全長にわたって、そのインピーダンスが比較的低く抑えられているため、例えばIC等の低インピーダンス回路と副線路5との間のインピーダンスの整合においてより有利である。   Since the impedance of the sub-line 5 is kept relatively low over the entire length of the sub-line 5, it is more advantageous in matching impedance between the sub-line 5 and a low-impedance circuit such as an IC.

なお、ビア導体は、一つまたは複数の絶縁層2を厚み方向に貫通している貫通導体である。図3においては、ビア導体について破線を用いて模式的に示している。ビア導体は、例えば絶縁層2となるセラミックグリーンシートに貫通孔を設けておいて、この貫通孔内に接地導体層3を形成するのと同様の金属ペーストを充填し、セラミックグリーンシートと同時焼成することによって設けることができる。貫通孔は、例えば金属ピンを用いた機械的な打ち抜き加工、またはレーザ光を用いた加工等の孔あけ加工によって形成することができる。金属ペーストの貫通孔への充填の際には、真空吸引等の手段を併用して金属ペーストの充填を容易なものとする。   The via conductor is a through conductor that penetrates one or a plurality of insulating layers 2 in the thickness direction. In FIG. 3, via conductors are schematically shown using broken lines. For example, the via conductor is provided with a through hole in a ceramic green sheet to be the insulating layer 2 and is filled with the same metal paste as that for forming the ground conductor layer 3 in the through hole, and simultaneously fired with the ceramic green sheet. Can be provided. The through hole can be formed by a punching process such as a mechanical punching process using a metal pin or a process using a laser beam. When filling the through hole with the metal paste, means such as vacuum suction are used together to facilitate filling of the metal paste.

ビア導体のうち第1主面および第2主面に電気的に導出した部分が、方向性結合器9の接続端子7を構成している。接続端子7は、例えばビア導体の端部のみからなるものでもよく、この端部と端部を被覆するメタライズ層等のカバー導体(図示せず)とからなるものでもよい。また、露出表面にニッケルおよび金等のめっき層が被着されているものでもよい。   Portions of the via conductor that are electrically led to the first main surface and the second main surface constitute the connection terminal 7 of the directional coupler 9. The connection terminal 7 may be composed of, for example, only the end portion of the via conductor, or may be composed of this end portion and a cover conductor (not shown) such as a metallized layer covering the end portion. Further, the exposed surface may be coated with a plating layer such as nickel and gold.

積層体1の第1および第2主面のそれぞれに、ほぼ全面に設けられている接地導体層3は、ビア導体の端部が位置している部分では、非形成になっている。これにより、ビア導体と接地導体層3とが互いに電気的に短絡する可能性が低減されている。   The ground conductor layer 3 provided on substantially the entire surface of each of the first and second main surfaces of the multilayer body 1 is not formed in the portion where the end portion of the via conductor is located. Thereby, the possibility that the via conductor and the ground conductor layer 3 are electrically short-circuited with each other is reduced.

また、接続端子7が、方向性結合器9が搭載される基板に含まれる接続用の回路の所定部位にはんだ等の導電性接続材を介して接続される。方向性結合器9の接続端子7が接続される上記プリント回路基板等の基板の接続用の回路を介して、同じく基板に搭載される回路部品(抵抗部品およびIC等)等と電気的に接続される。   Further, the connection terminal 7 is connected to a predetermined portion of a connection circuit included in a substrate on which the directional coupler 9 is mounted via a conductive connection material such as solder. Electrically connected to circuit components (resistor components, ICs, etc.) mounted on the board through the circuit for connecting the board such as the printed circuit board to which the connection terminal 7 of the directional coupler 9 is connected. Is done.

主線路4および副線路5と基板の接続用の回路との電気的な接続は、必ずしも接続端子7を介して行なわれるものである必要はなく、主線路4または副線路の端部等を積層体1の外表面に露出させて、この露出部分に回路部品が直接に接続されていても構わない。   The electrical connection between the main line 4 and the sub line 5 and the circuit for connecting the substrate does not necessarily have to be made via the connection terminal 7, and the end of the main line 4 or the sub line is laminated. It may be exposed to the outer surface of the body 1 and the circuit component may be directly connected to the exposed portion.

上記実施形態およびその変形例の方向性結合器9については、低インピーダンス接続部において、複数の絶縁層2のうち第2主面に設けられた接地導体層3と副線路5との間に位置しているものの誘電率が、第1主面に設けられた接地導体層3と主線路4との間に位置しているものの誘電率よりも大きいものであってもよい。この場合には、副線路5と接地導体層3との間に生じる静電容量が、誘電率が比較的高い絶縁層2の介在によって効果的に高められる。そのため、副線路5のインピーダンスを比較的低く抑えることがより容易な方向性結合器9とすることができる。   About the directional coupler 9 of the said embodiment and its modification, it is located between the ground conductor layer 3 provided in the 2nd main surface among the some insulating layers 2, and the subline 5 in the low impedance connection part. However, the dielectric constant may be larger than the dielectric constant of the one located between the ground conductor layer 3 provided on the first main surface and the main line 4. In this case, the electrostatic capacitance generated between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 is effectively increased by the interposition of the insulating layer 2 having a relatively high dielectric constant. Therefore, the directional coupler 9 that makes it easier to keep the impedance of the sub line 5 relatively low can be obtained.

副線路5と接地導体層3との間の絶縁層3の誘電率を、主線路4と接地導体層3との間の絶縁層3の誘電率よりも大きくする場合、副線路5と接地導体層3との間の絶縁層3を、誘電率が比較的大きい絶縁材料で形成する。例えば、複数の絶縁層2がいずれも、ガラスセラミック焼結体からなる場合であれば、副線路5と接地導体層3との間の絶縁層2に含まれるホウケイ酸ガラス等のガラス成分(比誘電率が約4〜6)の含有率を、主線路4と絶縁層3との間の絶縁層2に含まれるガラス成分の含有率よりも小さくすればよい。言い換えれば、例えば誘電率をより大きくしたい絶縁層2について、誘電率が比較的高い酸化アルミニウム(比誘電率が約8)等の成分がより多く含まれるように設定する。   When the dielectric constant of the insulating layer 3 between the sub line 5 and the ground conductor layer 3 is larger than the dielectric constant of the insulating layer 3 between the main line 4 and the ground conductor layer 3, the sub line 5 and the ground conductor The insulating layer 3 between the layers 3 is formed of an insulating material having a relatively large dielectric constant. For example, if all of the plurality of insulating layers 2 are made of a glass ceramic sintered body, a glass component (ratio) such as borosilicate glass included in the insulating layer 2 between the sub line 5 and the ground conductor layer 3. What is necessary is just to make the content rate of a dielectric constant about 4-6 smaller than the content rate of the glass component contained in the insulating layer 2 between the main line 4 and the insulating layer 3. FIG. In other words, for example, the insulating layer 2 for which the dielectric constant is desired to be increased is set so as to include more components such as aluminum oxide having a relatively high dielectric constant (relative dielectric constant is about 8).

また、この場合でも、副線路5と接地導体層3との間の絶縁層2の全てについて誘電率が比較的大きいものとする必要はなく、所望の静電容量値(インピーダンス値)に応じて、一部の絶縁層2のみについて、その誘電率を大きくしてもよい。   Even in this case, it is not necessary that the dielectric constant of all the insulating layers 2 between the sub-line 5 and the ground conductor layer 3 is relatively large, depending on a desired capacitance value (impedance value). The dielectric constant of only some of the insulating layers 2 may be increased.

なお、本発明の方向性結合器および高周波モジュールは、上記実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、方向性結合器9は、それぞれ複数の主線路および副線路が互いに対になって(上下対向し合って)一つの積層体設けられたもの(図示せず)であってもよい。   Note that the directional coupler and the high-frequency module of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention. For example, the directional coupler 9 may be one (not shown) in which a plurality of main lines and sub-lines are paired with each other (upward and downward facing each other) and provided as a single laminate.

また、主線路4と副線路とについて、いずれか一方の幅を他方の幅よりも広くてもよい。この場合、絶縁層2の積層ずれ等による主線路4と副線路5とのずれの可能性が低減される。   Moreover, about the main line 4 and a subline, either one width | variety may be wider than the other width | variety. In this case, the possibility of a shift between the main line 4 and the sub line 5 due to a stacking shift of the insulating layer 2 or the like is reduced.

また、複数の絶縁層2の厚みが互いに同じである必要はなく、厚みが互いに異なるものが含まれていてもよい。この場合、主線路4および副線路5のそれぞれと接地導体層3との間の距離は、絶縁層2の層数の多少のみによらず、絶縁層2の厚みの大小によっても調整することができる。   Moreover, the thickness of the some insulating layer 2 does not need to be the same mutually, and the thing from which thickness differs may be contained. In this case, the distance between each of the main line 4 and the sub line 5 and the ground conductor layer 3 can be adjusted not only by the number of layers of the insulating layer 2 but also by the thickness of the insulating layer 2. it can.

1・・・・積層体
2・・・・絶縁層
3・・・・接地導体層
4・・・・主線路
5・・・・副線路
6・・・・線路部
7・・・・接続端子
9・・・・方向性結合器
10・・・・高周波モジュール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laminated body 2 ... Insulating layer 3 ... Grounding conductor layer 4 ... Main line 5 ... Sub line 6 ... Line part 7 ... Connection terminal 9. Directional coupler
10 ... High frequency module

Claims (3)

互いに積層された複数の絶縁層を含んでおり、互いに対向し合う第1主面および第2主面を有する積層体と、
該積層体の前記第1主面および前記第2主面に設けられており、前記積層体を挟んで互いに対向し合う一対の接地導体層と、
前記一対の接地導体層の間で前記積層体の内部に前記第1主面側から順に設けられているとともに前記複数の絶縁層の一部を間に挟んで互いに対向し合う主線路および副線路を含んでおり、前記主線路が第1のインピーダンス値を有する回路に電気的に接続される線路部とを備えており、
該線路部のうち前記副線路が、前記第1のインピーダンス値よりも低い第2のインピーダンス値を有する低インピーダンス回路に電気的に接続される低インピーダンス接続部を含んでおり、該低インピーダンス接続部における前記第2主面に設けられた前記接地導体層と前記副線路との間の距離が、前記第1主面に設けられた前記接地導体層と前記主線路との間の距離よりも小さいことを特徴とする方向性結合器。
A stacked body including a plurality of insulating layers stacked on each other and having a first main surface and a second main surface facing each other;
A pair of ground conductor layers provided on the first main surface and the second main surface of the multilayer body and facing each other across the multilayer body;
A main line and a sub-line that are provided in order from the first main surface side in the multilayer body between the pair of ground conductor layers and face each other with a part of the plurality of insulating layers interposed therebetween The main line is electrically connected to a circuit having a first impedance value, and
The sub-line includes a low-impedance connection portion that is electrically connected to a low-impedance circuit having a second impedance value lower than the first impedance value. the distance between the contact Keru said second main surface to the ground conductor layer provided between the sub-line, than the distance between the first major surface to the ground conductor layer provided between the main line Is a small directional coupler.
前記低インピーダンス接続部において、前記複数の絶縁層のうち前記第2主面に設けられた前記接地導体層と前記副線路との間に位置しているものの誘電率が、前記第1主面に設けられた前記接地導体層と前記主線路との間に位置しているものの誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の方向性結合器。 In the low impedance connection portion, a dielectric constant of the plurality of insulating layers located between the ground conductor layer provided on the second main surface and the sub line is in the first main surface. The directional coupler according to claim 1, wherein the directional coupler is larger than a dielectric constant of what is located between the ground conductor layer provided and the main line. 請求項1または請求項2に記載の方向性結合器と、
該結合器が電気的に接続された回路とを備えることを特徴とする高周波モジュール。
The directional coupler according to claim 1 or 2,
A high-frequency module comprising: a circuit in which the coupler is electrically connected.
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