KR100611421B1

KR100611421B1 - 이동통신기기용 앞단 모듈

Info

Publication number: KR100611421B1
Application number: KR1020010011594A
Authority: KR
Inventors: 하라다노부미; 수가사토시; 타다노히로시; 하세가와히데키
Original assignee: 티디케이가부시기가이샤
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2006-08-09
Also published as: US6600385B2; KR20020015260A; CN1339886A; AR034549A1; US20020021182A1; BR0101369A; EP1182790A2; CN1180560C; EP1182790A3

Abstract

본 발명에 따른 앞단모듈은 다층기판과 표면장착 소자로 구성된다. 또한 앞단모듈은 LC회로를 주체로한 안테나 스위치, 필터, 분파회로를 갖는 고주파회로를 구성하고, 통신 시스템이 다른 복수의 송수신기능을 구비하는 송수신회로의 앞단을 구성한다. 다층기판은 평면방향 중심위치에 분파회로용 패턴을 배치한다. 이 분파회로용 패턴을 경계로하여 통신 시스템이 다른 복수의 안테나 스위치용 도체패턴을 대칭으로 배치하고 있다.

Description

이동통신기기용 앞단 모듈{FRONT END MODULE FOR MOBILE COMMUNICATIONS APPARATUS}

도 1은 본발명의 앞단 모듈의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다층기판의 유전체층에 형성된 패턴을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 앞단모듈의 회로구성예를 나타내는 회로도.

도 4는 도 1과 같은 방향의 일실시예에 따른 앞단 모듈의 앞면도.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 앞단 모듈의 평면도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 앞단 모듈의 측면도.

본 발명은 휴대전화, 자동차 전화 등과 같은 이동통신기에 사용되는 안테나 스위치를 주체로 하는 앞단 모듈에 관한 것이다.

종래의 이동통신기의 앞단 모듈로서는 본 출원인이 제안한 일본특허공개 제1977-261110호에 개시된 안테나 스위치가 있다. 대부분의 휴대전화 시스템은 송신과 수신에서 다른 주파수대역이 설정되기 때문에 송수신 절환부와 안테나 절환부가 상호 유사하여도 소자상수는 다른 구성으로 되기 쉬우며, 설계를 신속히 진행하는데 무담이 되지 않도록 상기 공보에 기재된 안테나 스위치에 있어서는 한쪽의 절환부와 다른 쪽의 절환부는 저역필터를 중심으로 대칭인 회로구성을 취하고 있다.

상기 종래예는 TDMA방식의 휴대전화에 사용되는 안테나 스위치이고, 유럽에 있어서의 GSM방식의 듀얼 밴드 휴대전화와 같이 2개의 송수신 시스템을 취급하는 것에는 이것을 적용할 수 없다. 그 때문에 안테나 스위치를 주체로하여 2개의 대역을 분리하는 회로를 구비한 앞단 모듈이 필요하지만 앞단 모듈의 다층기판에는 보다 많은 회로소자를 구성할 필요가 있어 다층기판이 복잡화되고, 회로상호간의 간섭이 발생하기 쉽다. 또한 적층, 소성 공정에서 변형이 발생하기 쉬어 생산성이 악화되는 문제가 있다.

본발명은 복수의 송수신 시스템을 취급하는 앞단 모듈에 있어서 회로소자를 구성하는 층의 소재를 최적화하는 동시에 다층기판을 소형화하여도 회로상호의 간섭이 발생하기 어려운 다층기판의 앞단모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1특징구성에 따른 앞단 모듈은 서로 다른 다수의 통신시스템에 사용되는 이동체 통신기기용 앞단 모듈로서, 안테나에 접속되는 분파회로와, 이 분파회로를 통하여 안테나에 접속되고, 안테나를 각각 다른 통신시스템의 송신회로 및 수신회로에 대하여 전환접속하는 송수전환 스위치와, 고주파를 제거하는 필터를 구비하고, 이 앞단은 다층기판에 부품을 탑재하여 일체화한 모듈을 구성하며, 상기 다층기판은 평면방향 중심위치에 분파회로용 패턴을 배치하고, 상기 분파회로용 패턴을 경계로 하여 통신시스템이 다른 복수의 송수전환스위치용 도체패턴을 분리하여 배치하는 것이다.

본 발명의 제2특징구성에 따르면, 본 발명의 제1특징 구성에서 상기 다층기판은 복수의 유전체층을 적층하여 구성하고, 상기 다층기판내의 유전체층은, 코일용 도체패턴이 주로 형성되어 서로 인접하여 적층된 복수의 유전체층과, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성되어 서로 인접하여 적층된 복수의 유전체층으로 분리하여 구성하며, 상기 코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층은, 상기 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 유전체층보다 비유전율이 낮게 되는 재료를 선택하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3특징구성에 따르면, 본 발명의 제2특징구성에서, 코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층을 인접하여 적층된 층의 하층에, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 유전체층을 인접하여 설치하고, 상기 코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층의 상층에도, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 층과 같은 소재로 되는 층을 적층하여, 소성에 따른 축소율이 서로 다른 변형을 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4특징구성에 따르면, 상기 제1 또는 제2특징구성에서, 상기 송수전환 스위치는 다이오드와 LC회로로 구성되고, 또한 상기 필터, 분파회로도 LC회로로 구성되며, 상기 LC회로는 상기 다층기판 내에 형성되고, 상기 LC회로의 일부는 상기 다층기판의 상면에 배치된 다이오드와 바이어 홀을 통하여 접속되는 것을 특징으로 한다.

다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라서 설명한다. 도 1은 앞단 모듈을 나타내는 단면도이다. 앞단 모듈(1)은 다층기판(20) 상에 표면실장부품(11)(12) 등을 탑재하고, 또 다층기판(20)과 표면실장부품(11)(12)을 덮도록 다층기판(20)에 실드케이스(15)가 고착되어있다.

다층기판(20)은 유전체층(21-36)이고, 도 1에 있어서는 각 유전체층(21-36)은 실제 두께에 대응하는 크기로 나타나 있다.

도 2는 이 앞단 모듈의 층구조를 나타낸다. 이 앞단 모듈은 앞단 모듈의 다수개 분량의 전극, 접속패턴, 비아홀(via hole)(또는 접속 홀) 또는 마크를 종횡으로 배치하여 형성한 유전체 그린시트를 적층하고, 개개의 앞단 모듈 분량으로 절단하고 가열압착하여 소성함으로써 도 1에 나타낸 개개의 다층기판(20)이 제조된다.

도 2에 있어서, 부호 21-36은 도 1에 나타낸 유전체층이다. 또, 이들 유전체층(21-36)은 제조공정에 있어서는 유전체 그린시트이다. 화살표a-o는 적층된 것을 의미한다. 적층공정에 있어서는 유전체층이되는 그린시트(36)가 최하층이고, 그 위에 유전체층으로 되는 그린시트(35)가 중첩되며, 또 그 위에 그린시트(34)가 적층되도록 그린시트(21-36)가 중첩된다. 이들 그린시트의 가열압착, 절단후의 소성공정에 있어서 소결체로서 일체화되는 동시에 소성에 따른 축소율에 따라서 치수가 변화하고, 또 소성에 의해 소정의 전기적 특성을 갖는 유전체층이 된다.

도 3은 앞단모듈(1)의 회로구성의 일예를 나타내는 회로도이다. 도 3에 있어서 T1-T12는 외부접속전극이다. 이들 외부접속전극의 T9는 안테나로의 외부접속전극이고, 코일L1, L2, L11과 콘덴서C1, C11, C12는 분파회로를 구성한다. 코일L1과 콘덴서C1로부터 외부접속전극T11에 이르는 측의 회로가 DCS방식(1.8GHz 대역)에 대응하는 회로이다. 코일(L11)과 콘덴서(C11)로부터 외부접속전극T1에 이르는 회로가 GSM방식(900MHz 대역)에 대응하는 회로이다.

DCS방식에 대응하는 회로에 있어서, T11은 DCS방식의 송신회로에 접속되는 외부접속전극이다. T7은 DCS방식의 수신회로에 접속되는 외부접속전극이다. T8은 외부회로에 접속되는 외부접속전극이다. T10은 DCS방식의 송수신절환을 행하기 위한 제어신호를 가하는 외부접속전극이다. 코일L6과 콘덴서C6-C8은 저역필터를 구성한다. 다이오드D1, D2과 코일L3-L5와, 콘덴서C2-C5, C9는 송수신절환스위치를 구성한다.

또, GMS방식에 대응하는 회로에 있어서, T1은 GSM방식의 송신회로에 접속되는 외부접속전극이다. T5는 GSM방식의 수신회로에 접속되는 외부접속전극이다. T2는 GSM방식의 송수신절환을 행하기 위한 제어신호를 가하는 외부접속전극이다. T4는 외부회로에서 접지된 외부접속전극이다. 코일(L14)과 콘덴서(C17-C19)는 저역필터를 구성한다. 또, 다이오드(D11, D12)와 코일(L12, L13)과 콘덴서(C13-C16)는 송수신전환스위치를 구성한다. 또, T3, T6, T12는 앞단 모듈의 내부의 접지전극에 접속되는 외부접속전극이다.

도 4 내지 도 6은 앞단 모듈(1)의 외관을 나타낸다. 도 4는 도 1과 같은 방향으로 본 정면도, 도 5는 평면도, 도 6은 도 4와 직교하는 방향으로 본 측면도이다. 도 4, 도 6에 나타낸 바와같이, 실드케이스(15)의 좌우단(도면상)이 평면부에서 직교하도록 아래로 절곡되고, 절곡된 단부(15A, 15B)는 각각 접지전극인 외부접속전극(T6, T12)에 고착되어 접속된다. 또, 도 4에 있어서는 상기 표면실장부품(11, 12)의 도시는 생략한다.

도 5에 있어서 15C는 실드케이스(15)에 설치되어 앞단 모듈(1)의 방향을 나타내는 홀이다. 도 5에 나타낸 바와같이, 상기 앞단 모듈의 회로를 외부에 접속하기 위한 외부접속전극(T1-T12)은 앞단 모듈의 외주에 배치된다. 이들 외부접속전극(T1-T12)은 앞단모듈을 휴대전화의 회로기판에 탑재하여 접속한 것이다.

이 예의 앞단모듈은 실드케이스(15)를 포함하는 높이가 1.8mm, 도 5에 있어서의 좌우방향의 폭이 6.5mm, 상하방향의 폭이 4.8mm이다.

다음에, 이 앞단모듈의 구조를 더욱 상세히 설명한다. 도 1, 도 2에 나타낸 바와같이, 하층의 유전체층(35)에는 접지전극패턴(201)이 거의 전체면에 형성되고, 그 상측에 인접하는 유전체층(34) 상에는 접지콘덴서의 대향전극패턴(202)이 형성된다. 이 유전체층(34)에는 상기 대향전극패턴(202) 이외에도 복수의 대향전극패턴이 형성되지만 부호의 기입을 생략한다. 유전체층(34) 상에 인접하는 유전체층(33)에는 접지전극패턴(203)과, 부호의 기입을 생략하여 표시하는 다른 전극의 패턴이 형성된다.

상기 접지콘덴서 상측에는 거의 패턴이 형성되지 않은 유전체층(28-32)을 적층한다. 이들 유전체층(28-32)은 상하로 인접하는 유전체층 간의 패턴을 접속하는 비아 홀(204)과, 비아 홀들 사이를 접속하는 접속패턴(205)과, 전극패턴(206)과, 부호의 기입을 생략한 그 밖의 전극패턴 및 분파회로용 콘덴서 전극패턴이 형성된다.

또, 상측에 유전체층(22-27)을 적층한다. 이들 유전체층(22-27)에는 코일용도체패턴과, 콘덴서 전극패턴을 혼재시켜서 패터닝하여 코일 및 콘덴서가 형성된다.

전극패턴(211-218)은 분파회로용 콘덴서 전극패턴이다. 분파회로용 콘덴서 전극패턴(211-218)은 도 2의 각 유전체층(22-29)에 있어서 도면상 상하방향의 중간(즉 평면상의 중간)에 위치하도록 형성된다. 그리고, 각 유전체층(22-26) 상에는 도 2의 각 유전체층에 있어서 도면상 상측에는 DCS 방식에 대응하는 회로를 형성하고, 하측에 GSM 방식에 대응하는 회로를 형성한다.

즉, 유전체층(27) 상에는 도면에서 볼때 상측에 DCS방식을 위한 접속패턴(221)을 형성하고, 유전체층(22-26)에는 각층의 도면의 상측에 DCS방식을 위한 코일용 도체패턴(222-226)을 형성한다.

한편, 유전체층(27) 상에는 도면상 하측에 GSM방식을 위한 접속패턴(231)을 형성하고, 유전체층(22-26)에는 각 층의 도면상 하측에 GSM방식을 위한 코일용 도체패턴(232-236)을 형성한다.

이 모듈은 GSM방식과 DCS방식과 같은 높은 주파수 대역에서 사용되므로 상기 각 소자를 형성하는 패턴은 상호 간섭을 충분히 배려한 형태로 배치되어야 한다. 특히 DCS방식의 대역은 GSM방식에 비해 2배의 주파수가 되므로 GSM방식의 송신시스템의 2차고주파로 부여하는 영향을 고려할 필요가 있다. 그러나, 도 2에 나타낸 구성에서는 쌍방의 회로가 공용하는 분파회로용 콘덴서 전극패턴(211-218)을 경계로하여 DCS방식에 대응하는 회로와, GSM방식에 대응하는 회로가 다른 영역으로 분리되어 배치되도록 쌍방의 회로를 분파회로용 콘덴서 전극패턴(211-218)에서 최대한 효율적으로 두어 전체를 소형화하는 효과가 얻어진다.

유전체층(21) 상에는 접속패턴(219)이 형성된다. 이 접속패턴(219)에는 표면실장부품(11, 12)이 접속되고, 탑재된다. 표면실장부품(11, 12)은 다이오드, 칩저항, 칩콘덴서 또는 칩인덕턴스이고, 회로구성에 따라 적절히 배치된다.

상기 접속패턴(219)은 회로구성에 따라 비어 홀에 접속된다. 외부접속전극(T1-T12) 중 예를들면 외부접속전극(T8, T4)은 내부전극의 인출패턴인 접속패턴(221, 231)과 접속된다.

본 실시예의 형태에 있어서 도 1, 도 2에 도시한 유전체층(21-36)의 배치는 전기특성과 그린시트 소성에 따른 축소율을 고려하여 결정된다. 즉, 최상층이 유전체층(21)은 비유전율이 11 정도이고, 축소율이 최소인 그린시트가 선택된다. 또, 그 아래의 유전체층(22-32)은 비유전율이 7.3 정도이고, 축소율이 약간 큰 그린시트가 선택된다. 또, 그 아래의 유전체층(33, 34)은 최상층의 유전체층(21)과 같은 비유전율이 11정도가 되고, 축소율이 작은 그린시트가 선택된다. 또, 그 아래의 유전체층(35, 36)은 유전체층(22-32)과 같은 비유전율이 7.3정도로 되고, 축소율이 약간 큰 것이 선택된다.

즉, 유전체층(22-26)은 주로 코일용 도체패턴을 형성하고, 유전체층(27-32)은 주로 접속패턴을 형성하지만 어느 유전체층(22-32)도 비유전율이 7.3 정도가 되는 소재를 선택한다. 이들 유전체층(22-32)은 비유전율이 낮아 인접패턴과의 부유용량에 의한 간섭을 방지할 수 있다. 유전체층(33, 34)은 콘덴서를 구성하는 전극간의 유전체층이고, 어느 것도 비유전율이 11정도로 되는 소재를 선택한다. 이와같이 비유전율을 다른 유전체층 보다 높게 함으로써 콘덴서로서의 용량을 얻기가 쉽다. 그러나, 유전체층(33, 34)은 소성에 따른 축소율이 작고, 한편 상측의 유전체층(22-32)은 축소율이 크기 때문에 소성시에 변형하게 된다. 그때문에 최상층의 유전체층(21)에 유전체층(33, 34)과 같이 축소율이 작은 소재를 선택함으로써 소성시의 변형을 방지한다.

또, 안테나 스위치를 다이오드와 LC회로로 구성하고, LC회로부를 다층기판 내에 형성하므로 고주파회로에서 일반적으로 이용되는 다이오드, 콘덴서 및 λ/4 스트립 라인에 의한 종래구성과 비교하여 스트립 라인의 임피던스 정합을 고려하지 않아도 좋기 때문에 스트립 라인의 정합을 위한 유전체층을 설치할 필요가 없으며, 그 결과 다층기판을 보다 박형화할 수 있다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 이동통신기기용 앞단 모듈을 상기와 같이 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.

(1) 다층기판의 통신방식이 다른 복수의 송수신기능을 구비한 송수신회로를 일체화하는데 있어서 다층기판에는 평면방향의 중심위치로 분파회로용 패턴이 배치되고, 이 분파회로용 패턴을 경계로하여 통신방식이 다른 복수의 송수전환스위치를 다른 영역에 분리하여 배치함으로써 쌍방의 회로간의 간섭을 분파회로용 패턴으로 방지할 수 있고, 이것에 의해 다층기판전체를 소형화할 수 있다.

(2) 유전체층으로서 각각 코일용 도체패턴이 주로 형성된 복수의 유전체층을 적층방향으로 인접시켜 배치하고, 각각 콘덴서전극 패턴이 주로 형성된 복수의 유전체층을 적층방향으로 인접시켜 분리 배치하므로 코일용 도체패턴을 주로 형성한 복수의 유전체층은 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 층보다 비유전율이 낮아지는 소재를 선택함으로써 적층방향으로 인접하는 패턴 간의 부유용량에 의한 간섭을 방지할 수 있다. 또, 콘덴서전극 패턴을 주로 형성한 유전체층은 콘덴서로서의 용량을 취득하기 쉽고, 다층기판 전체를 소형화할 수 있다.

(3) 코일용 도체패턴을 주로 형성한 층의 아래에 인접하여, 콘덴서 전극패턴을 주로 형성한 층을 적층하고, 상기 코일용도체패턴을 주로 형성한 층의 상층에도 콘덴서 전극패턴을 주로 형성한 층과 같은 소재로 이루어진 층을 적층하였으므로 축소율의 상이함에 의한 소성시의 변형을 방지할 수 있다.

(4) 송수전환스위치를 다이오드와 LC회로로 구성하고, LC회로부를 다층기판 내에 형성하므로 고주파회로에서 일반적으로 이용하는 다이오드, 콘덴서 및 λ/4 스트립 라인에 의한 종래 구성과 비교하여 스트립 라인의 임피던스정합을 고려하지 않아도 되기 때문에 스트립 라인의 정합을 위한 유전체층을 설치할 필요가 없으며, 그 결과 다층기판을 보다 박형화할 수 있다.

Claims

서로 다른 다수의 통신시스템에 사용되는 이동체 통신기기용 앞단 모듈로서,

안테나에 접속되는 분파회로와,

이 분파회로를 통하여 안테나에 접속되고, 안테나를 각각 다른 통신시스템의 송신회로 및 수신회로에 대하여 전환접속하는 송수전환 스위치와,

고주파를 제거하는 필터를 구비하고,

이 앞단은 다층기판에 부품을 탑재하여 일체화한 모듈을 구성하며,

상기 다층기판은 평면방향 중심위치에 분파회로용 패턴을 배치하고,

상기 분파회로용 패턴을 경계로 하여 통신시스템이 다른 복수의 송수전환스위치용 도체패턴을 분리하여 배치하는 것을 특징으로 하는 이동체 통신기기용 앞단 모듈.
제 1항에 있어서,

상기 다층기판은 복수의 유전체층을 적층하여 구성하고, 상기 다층기판내의 유전체층은, 코일용 도체패턴이 주로 형성되어 서로 인접하여 적층된 복수의 유전체층과, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성되어 서로 인접하여 적층된 복수의 유전체층으로 분리하여 구성하며,

상기 코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층은, 상기 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 유전체층보다 비유전율이 낮게 되는 재료를 선택하는 것을 특징으로 하는 이동체 통신기기용 앞단 모듈.
제 2항에 있어서,

코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층을 인접하여 적층된 층의 하층에, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 유전체층을 인접하여 설치하고,

상기 코일용 도체패턴이 주로 형성된 유전체층의 상층에도, 콘덴서 전극패턴이 주로 형성된 층과 같은 소재로 되는 층을 적층하여, 소성에 따른 축소율이 서로 다른 변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 이동체 통신기기용 앞단 모듈.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 송수전환 스위치는 다이오드와 LC회로로 구성되고, 또한 상기 필터, 분파회로도 LC회로로 구성되며,

상기 LC회로는 상기 다층기판 내에 형성되고,

상기 LC회로의 일부는 상기 다층기판의 상면에 배치된 다이오드와 바이어 홀을 통하여 접속되는 것을 특징으로 하는 이동체 통신기기용 앞단 모듈.