WO2012036134A1 - フィルタ及びバランを備えた積層体型電子部品 - Google Patents

フィルタ及びバランを備えた積層体型電子部品 Download PDF

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WO2012036134A1
WO2012036134A1 PCT/JP2011/070762 JP2011070762W WO2012036134A1 WO 2012036134 A1 WO2012036134 A1 WO 2012036134A1 JP 2011070762 W JP2011070762 W JP 2011070762W WO 2012036134 A1 WO2012036134 A1 WO 2012036134A1
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balun
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ground electrode
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裕崇 佐竹
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日立金属株式会社
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    • H03H2001/0085—Multilayer, e.g. LTCC, HTCC, green sheets

Definitions

  • the present invention relates to an electronic component for a wireless communication device including a filter and a balun so that interference does not occur even if the device is downsized.
  • FIG. 25 shows a high-frequency circuit of a wireless communication device for wireless LAN (Local Area Network).
  • This high-frequency circuit includes a high-frequency switch SW that is connected to the antenna ANT and switches the connection between the transmission circuit Tx and the reception circuit Rx.
  • a filter FIL2 and an amplifier are sequentially provided in the path through which the transmission signal of the frequency f1 passes.
  • the PA, the filter FIL1, and the balun BAL1 are connected, and the filter FIL4, the low noise amplifier LNA, the filter FIL3, and the balun BAL2 are connected in order from the antenna ANT to the path through which the reception signal of the frequency f2 passes.
  • a semiconductor device IC that handles a balanced signal resistant to noise is used. Further, since the input / output impedance of the semiconductor device IC may be different from the input / output impedance of other circuit elements, a balun is often required for the conversion between the balanced signal and the unbalanced signal and the impedance conversion.
  • JP 2003-018039 A is arranged between a transmission circuit and a reception circuit and an antenna, and controls a connection between the transmission circuit and the antenna, and a connection between the reception circuit and the antenna,
  • a first balanced-unbalanced circuit disposed between the switch circuit and the transmitting circuit, the first balanced-unbalanced circuit comprising: a first transmission line; a first transmission line;
  • a balun transformer comprising a second transmission line and a third transmission line that are electromagnetically coupled, wherein one end of the first transmission line is connected to an unbalanced end, and the other end is a ground or open end.
  • the second and third transmissions of the balun transformer constituting the balanced-unbalanced circuit Line is connected at one end to each other, it discloses an RF stage module which is grounded via a capacitor.
  • Transmission lines and capacitors that make up filters, balun transformers, and switch circuits are formed on dielectrics that make up the stack, and passive elements that cannot be built into the stack, diodes, and active elements such as GaAs FETs and RFICs It is mounted on the top surface of the stack.
  • a filter and a balun are built in a laminate formed by laminating insulator layers 310A to 310J having conductor patterns 330 to 390, and the filter and the balun are mutually connected.
  • a multilayer electronic component is disclosed that is formed by shifting laterally so as not to overlap, and is connected between an unbalanced terminal and a pair of balanced terminals.
  • the first problem is that electronic components having various circuit functions are poor in versatility, so that high-frequency circuits that can use them are limited.
  • electronic components corresponding to the respective circuit blocks are necessary, and it is difficult to share electronic components.
  • the manufacturing cost of an industrial product is reduced according to the manufacturing quantity, but it is difficult to manufacture at low cost because conventional electronic components are difficult to be generalized.
  • the circuit specifications are changed, the electronic parts corresponding to the changes must be redesigned from the beginning.
  • the second problem is characteristic deterioration due to electromagnetic interference generated between a plurality of circuits.
  • the conductor pattern constituting the bandpass filter and the conductor pattern constituting the balun are shifted on the insulator layer so that the bandpass filter and the balun do not overlap in the stacking direction. Is formed.
  • the bandpass filter and the balun are arranged closer to each other in the laminated body, and it has become difficult to arrange them apart so as not to cause interference.
  • an object of the present invention is to provide an electronic component that can be shared by various high-frequency circuits, includes a filter and a balun so that there is no interference even when downsized, and has excellent electrical characteristics.
  • the first electronic component of the present invention comprises a laminate composed of a plurality of insulator layers on which a conductor pattern is formed, Ground electrodes are respectively formed on the insulator layer on the top surface side and the insulator layer on the bottom surface side of the laminate,
  • the stacked body includes the top surface side ground electrode and the bottom surface by a first shield formed by a group of vertical via holes formed in the stacking direction so as to electrically connect the top surface side ground electrode and the bottom surface side ground electrode.
  • the conductor pattern constituting the first filter for the first frequency band is disposed in the first region
  • the conductor pattern constituting the first balun for the first frequency band is arranged in the second region
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the bottom or side of the laminate, One of the terminal electrodes serving as the unbalanced port of the first filter is disposed adjacent to the terminal electrode serving as the unbalanced port of the first balun without passing through any other terminal electrode except the ground electrode.
  • the first filter and the first balun are electrically disconnected in the stacked body.
  • the second electronic component of the present invention is a vertical via hole formed in the stacking direction so as to electrically connect the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode.
  • a second shield that intersects the first shield, and the first and second shields cause the laminate to face between the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode.
  • the conductor pattern constituting the first filter for the first frequency band is disposed in the first region
  • the conductor pattern constituting the first balun for the first frequency band is arranged in the second region
  • the conductor pattern constituting the second filter for the second frequency band is arranged in the third region
  • the conductor pattern constituting the second balun for the second frequency band is arranged in the fourth region
  • One of the terminal electrodes serving as the unbalanced port of the second filter is disposed adjacent to the terminal electrode serving as the unbalanced port of the second balun without passing through any other terminal electrode except the ground electrode.
  • the first filter, the first balun, the second filter, and the second balun are electrically disconnected in the stacked body.
  • the third electronic component of the present invention is a vertical via hole formed in the stacking direction so as to electrically connect the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode.
  • a third shield that intersects with the second shield, and the first to third shields cause the laminate to face between the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode.
  • the conductor pattern constituting the first filter for the first frequency band is disposed in the first region, The conductor pattern constituting the first balun for the first frequency band is arranged in the second region, The conductor pattern constituting the second filter for the second frequency band is arranged in the third region, The conductor pattern constituting the second balun for the second frequency band is arranged in the fourth region, The conductor pattern constituting the third filter for the first frequency band is arranged in the fifth region, The conductor pattern constituting the fourth filter for the second frequency band is arranged in the sixth region, The first filter, the first balun, the second filter, the second balun, the third filter, and the fourth filter are electrically non-conductive within the laminate. It is in a connected state.
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the top and bottom surfaces of the laminate, and the other unbalanced port of the first filter is connected to the terminal electrode on the top or bottom surface. Is preferred.
  • another unbalanced port of each of the first and second filters is connected to a terminal electrode on the top surface or the bottom surface.
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the upper surface and the bottom surface of the laminate, and another unbalanced port of the first filter and another unbalanced of the second filter
  • the port, the two unbalanced ports of the third filter, and the two unbalanced ports of the fourth filter are preferably connected to the terminal electrodes on the top surface or the bottom surface.
  • the third shield In the third electronic component, at least a part of the via hole group constituting the third shield is extended from the upper surface to the bottom surface of the multilayer body, and an amplifier is disposed on the upper surface of the multilayer body so as to overlap the third shield.
  • the third shield can be used as a heat dissipation path of the amplifier.
  • a high frequency amplifier is disposed on the upper surface of the laminate.
  • the fourth electronic component of the present invention comprises a laminate composed of a plurality of insulator layers on which a conductor pattern is formed, Ground electrodes are respectively formed on the insulator layer on the top surface side and the insulator layer on the bottom surface side of the laminate, Due to the first shield formed by the ground electrode formed on the insulator layer between the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode, the laminate is interposed between the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode.
  • the conductor pattern constituting the first filter for the first frequency band is disposed in the first region
  • the conductor pattern constituting the first balun for the first frequency band is arranged in the second region
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the bottom or side of the laminate, One of the terminal electrodes serving as the unbalanced port of the first filter is disposed adjacent to the terminal electrode serving as the unbalanced port of the first balun without passing through any other terminal electrode except the ground electrode.
  • the first filter and the first balun are electrically disconnected in the stacked body.
  • the top surface side ground electrode, the bottom surface side ground electrode, and the first shield are electrically connected in the stacking direction.
  • a second shield composed of a group of vertical via holes formed, and the stacked body is arranged in a plane direction and a stacking direction between the upper surface side ground electrode and the lower surface side ground electrode by the first and second shields.
  • the conductor pattern constituting the first filter for the first frequency band is disposed in the first region
  • the conductor pattern constituting the first balun for the first frequency band is arranged in the second region
  • the conductor pattern constituting the second filter for the second frequency band is arranged in the third region
  • the conductor pattern constituting the second balun for the second frequency band is arranged in the fourth region
  • One of the terminal electrodes serving as the unbalanced port of the second filter is disposed adjacent to the terminal electrode serving as the unbalanced port of the second balun without passing through any other terminal electrode except the ground electrode.
  • the first filter, the first balun, the second filter, and the second balun are electrically disconnected in the stacked body.
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the top and bottom surfaces of the laminate, and the other unbalanced port of the first filter is connected to the terminal electrode on the top or bottom surface. Is preferred.
  • another unbalanced port of the first and second filters is connected to a terminal electrode on the top surface or the bottom surface.
  • a high-frequency amplifier is disposed on the upper surface of the laminate.
  • an electronic component that can be shared by various high-frequency circuits and that has no interference between the filter and the balun even when downsized and has excellent electrical characteristics can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of an electronic component according to an embodiment of the present invention. It is a perspective view which shows an example of arrangement
  • FIG. 7 (a) is an exploded cross-sectional view taken along line AA in FIG. It is a disassembled perspective view which shows the internal structure of the laminated body which comprises the electronic component by one Example of this invention. It is a block diagram which shows the circuit of the electronic component by other Example of this invention. It is a perspective view which shows an example of arrangement
  • FIG. 20 is a block diagram showing an example of a circuit of the electronic component shown in FIG.
  • FIG. 20 is a bottom view showing the arrangement of terminal electrodes in the laminate constituting the electronic component shown in FIG.
  • FIG. 20 is an exploded perspective view showing an internal structure of a laminate that constitutes the electronic component shown in FIG.
  • FIG. 20 is a diagram showing paths of transmission signals and reception signals in the electronic component shown in FIG.
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration in which the filter terminal and the balun terminal are short-circuited in the high-frequency circuit shown in FIG. 24 (a).
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration in which a notch filter is provided between a filter terminal and a balun terminal in the high-frequency circuit shown in FIG. 24 (a).
  • FIG. 25 is a block diagram showing a configuration in which a low-pass filter is provided between a filter terminal and a balun terminal in the high-frequency circuit shown in FIG. 24 (a).
  • FIG. 25A is a block diagram showing a configuration in which a high-pass filter is provided between a filter terminal and a balun terminal in the high-frequency circuit shown in FIG. 24 (a). It is a block diagram which shows an example of the high frequency circuit in a radio
  • FIG. 1 shows an external appearance of an electronic component 1 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an arrangement of a filter 20 and a balun 25 in the electronic component 1
  • FIG. 3 shows a circuit configuration thereof.
  • the multilayer body 10 constituting the electronic component 1 includes a plurality of areas 10a electromagnetically shielded by a plurality of ground electrodes GND1 and GND2 and shields SR that electrically connect the ground electrodes GND1 and GND2 at different lamination positions.
  • 10b the conductor pattern constituting the first filter 20 is arranged in the first region 10a, and the conductor pattern constituting the first balun 25 is different from the region 10a. In the region 10b. Since the regions 10a and 10b are shielded, the filter 20 and the balun 25 are less likely to receive noise from other circuits.
  • the pair of input / output ports P1, Pa of the filter 20 are unbalanced ports, and the input port Pb of the pair of input / output ports Pb, P2 +, P2- of the balun 25 is an unbalanced port, and the output ports P2 +, P2- Is a balanced port.
  • one port is used as an input port and the other port is used as an output port, but this is not restrictive.
  • the filter 20 and the balun 25 are not connected in the laminated body 10, and the input port P1 and output port Pa of the filter 20, and the input port Pb and output port P2 + / P2 of the balun 25 -Are each connected to a terminal electrode formed on the outer surface of the laminate. Therefore, for example, when the electronic component 1 of the present invention is mounted on a circuit board (not shown) as shown in FIG. 4, another circuit element 27 (notch filter in this example) and a connection line 120 on the circuit board, The filter 20 and the balun 25 may be connected via 120. Further, as shown in FIG. 5, the filter 20 and the balun 25 may be connected via a connection line 120 or a connection pad (not shown) on the circuit board. Alternatively, the filter 20 and the balun 25 may be used alone. Therefore, one electronic component can be used in four ways.
  • the terminal electrode may be either the side electrode structure shown in FIG. 1 or the bottom electrode structure shown in FIG.
  • the internal conductor pattern is connected to the terminal electrode via the via hole in the multilayer body 10, so that the electrode is not exposed on the side surface.
  • the electronic component 1 can be disposed close to other circuit elements on the mounting substrate, and the area of the RF circuit portion on the substrate can be reduced.
  • the bottom electrode structure has a configuration that is less susceptible to electromagnetic interference with other circuit elements.
  • the reference numerals given to the terminal electrodes in FIGS. 1 and 6 are the input port P1 and output port Pa of the filter 20 in FIG. 3, the input port Pb and output (balanced) ports P2 + and P2- of the balun 25, the ground port GND, and Corresponds to port GND / Vba to which DC voltage is input.
  • the filter 20 and the balun 25 are arranged so as not to overlap in the stacking direction in the stacked body 10, but the filter 20 and the balun 25 are shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). May be arranged in the stacking direction (up and down).
  • the laminated body 10 is partitioned into two upper and lower regions 10a and 10b by the intermediate ground electrode GND2 that functions as the shield SR between the upper surface side ground electrode GND1 and the lower surface side ground electrode GND3, and the filter 20 is the first one.
  • the balun 25 is disposed in the second region 10b.
  • FIG. 8 shows the internal structure of the laminate 10 composed of 18 insulator layers L1 to L18 constituting the electronic component 1 shown in FIG.
  • the laminated body 10 is divided into two regions 10a and 10b by the shield SR, the filter 20 is disposed in the first region 10a, and the balun 25 is disposed in the second region 10b.
  • Conductive patterns and via holes are formed in the ceramic green sheets constituting each insulator layer, and a plurality of green sheets are laminated and integrated, and then sintered to form a ceramic substrate (laminated body) 10.
  • you may comprise a laminated body by the resin-made insulator layers by the resin multilayering technique.
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the outer peripheral portion of the back surface of the lowermost insulator layer L18, and each terminal electrode is connected to an upper conductor pattern through a via hole.
  • a ground pad GND5 connected to an upper-layer ground electrode through a via hole is provided in a central area separated from each terminal electrode. The ground pad GND5 gives a stable ground potential and improves the connection strength with the circuit board.
  • the terminal electrodes are the input port P1 and output port Pa of the filter 20, the input port Pb and output (balanced) ports P2 + and P2- of the balun 25, the ground port G1, and the port to which a DC voltage is input.
  • Vba and a port G2 grounded through a capacitor provided on the circuit board.
  • the input port P1 and the output ports P2 + and P2- are arranged on different side surfaces (opposite side surfaces in the example shown in FIG. 8).
  • the output port Pa and the input port Pb are formed side by side on the side surfaces (adjacent side surfaces) different from the output ports P2 + and P2-.
  • the ground port G1 is connected to the upper layer ground electrode together with the ground pad GND5.
  • a line DL connecting the port Vba and the port G2 is formed on the upper surface of the insulator layer L18.
  • a ground electrode GND4 is formed on almost the entire surface of the insulating layer L17, a via hole for connecting to the ground pad GND5 is formed at the center of the ground electrode GND4, and a ground port G1 is connected to the peripheral portion of the ground electrode GND4.
  • a via hole connected to the terminal electrode is formed.
  • the outer peripheral edge of the ground pad GND5 is inside the outer peripheral edge of the ground electrode GND4.
  • a series of via hole groups constituting a shield SR for partitioning the region 10a and the region 10b in a plane direction is formed.
  • a conductor pattern for the capacitor constituting the filter 20 is formed, and in the region 10b, a via hole connecting the upper layer conductor pattern constituting the balun 25 and the output ports P2 +, P2- and the port G2 is formed.
  • the insulator layer L15 is formed with a series of via-hole groups constituting the shield SR for partitioning into the region 10a and the region 10b, and a ground electrode GND3 covering almost the entire surface.
  • a conductor pattern for the capacitor constituting the filter 20 is formed, and in the region 10b, a via hole connecting the upper layer conductor pattern constituting the balun 25 and the output ports P2 +, P2- and the port G2 is formed. Has been.
  • a series of via holes constituting the shield SR for partitioning into the region 10a and the region 10b are formed.
  • a conductor pattern for the capacitor constituting the filter 20 is formed, and in the region 10b, a via hole connecting the upper layer conductor pattern constituting the balun 25 and the output ports P2 +, P2- and the port G2 is formed.
  • a series of via-hole groups constituting the shield SR for partitioning into the region 10a and the region 10b and a ground electrode GND2 covering almost the entire surface are formed.
  • via holes are formed to connect the upper conductor pattern constituting the balun 25 to the output ports P2 +, P2- and the port G2.
  • a series of via holes constituting the shield SR for partitioning into the region 10a and the region 10b are formed.
  • the conductor pattern of the resonator line constituting the filter 20 is formed, and in the region 10b, the conductor pattern of the inductor line constituting the balun 25 is formed.
  • a line DL that connects the port Vba and the conductor pattern for the line that forms the balun 25 is formed.
  • the filter 20 and the balun 25 themselves formed in this way have the same equivalent circuit as shown in FIG.
  • a stable ground potential can be obtained in the laminate 10 by connecting the ground electrodes GND1 to GND4 with a plurality of via holes.
  • the shield SR and the ground electrode By the shield SR and the ground electrode, the region 10a where the conductor pattern of the filter 20 is formed and the region 10b where the conductor pattern of the balun 25 is formed are partitioned so as not to interfere electromagnetically.
  • the area constituting the line and the area constituting the capacitor are different, and the position of the shield SR is also different between the area constituting the line and the area constituting the capacitor. In this way, by changing the area ratio of the region 10a and the region 10b in each insulator layer, a region necessary for forming the capacitor for the filter 20 is secured within a limited area.
  • the shield SR may be omitted in the region constituting the capacitor. For example, when only the via hole that connects the conductor pattern of the balun 25 is formed in the same insulator layer where the capacitor of the filter 20 is formed, the shield SR may be omitted.
  • FIG. 9 shows that the laminated body 100 is arranged in four planes 100a, 100b, 100c, and 100d in the plane direction by orthogonal first and second shields SR and SR so as to correspond to the first and second frequency bands.
  • the circuit of the divided electronic component is shown.
  • a conductor pattern constituting the first filter 20 for the first frequency band is formed in the first region 100a, and a first balun 25 for the first frequency band is constituted in the second region 100b.
  • a conductor pattern is formed, a conductor pattern constituting the second filter 21 for the second frequency band is formed in the third region 100c, and a second frequency band is used in the fourth region 100d.
  • a conductor pattern constituting the second balun 26 is formed.
  • the terminal electrode which becomes one unbalanced port Pa of the first filter 20 is directly adjacent to the terminal electrode which becomes the unbalanced port Pb of the first balun 25 (without passing through other terminal electrodes except the ground electrode).
  • the terminal electrode that becomes one unbalanced port Pc of the second filter 21 is directly adjacent to the terminal electrode that becomes the unbalanced port Pd of the second balun 26 (without passing through any other terminal electrode except the ground electrode). Matching.
  • the first filter 20, the first balun 25, the second filter 21, and the second balun 26 are electrically disconnected in the stacked body 100.
  • the other unbalanced port P1 of the first filter 20 and the other unbalanced port P3 of the second filter 21 are preferably arranged on the same side of the laminate 100, and the first balun 25
  • the balanced ports P2 + and P2- and the balanced ports P4 + and P4- of the second balun 26 are preferably arranged on different sides (sides facing in the example shown in FIG. 9) different from the unbalanced ports P1 and P3.
  • the unbalanced port P1 may be formed on the same side as the unbalanced ports Pa and Pb
  • the unbalanced port P3 may be formed on the same side as the unbalanced ports Pc and Pd.
  • the filters 20 and 21 and the baluns 25 and 26 are arranged in four regions 100a to 100d that are not overlapped in the stacking direction and are partitioned by two shields SR formed of via hole groups in the stack 100.
  • the second shield SR is formed which includes a via hole group respectively connected to the top side ground electrode GND1, the bottom side ground electrode GND3, and the intermediate ground electrode GND2 functioning as the first shield SR.
  • the first and second shields SR and SR divide the laminate 100 in the plane direction and the lamination direction to form four regions 100a to 100d.
  • Filters 20 and 21 and a balun 25 are formed in each region 100a to 100d. 26 may be arranged.
  • the configuration of the filters 20 and 21 and the baluns 25 and 26 used in the present invention is not particularly limited, and known ones may be used. 12 and 13 show filters, and configuration examples FIGS. 14 to 17 show configuration examples of baluns. Each of the illustrated filters is a band pass filter, but a low pass filter may be used.
  • the balun shown in FIG. 14 is coupled to the half-wavelength first line Lb1 connected to the port Pb, the quarter-wavelength second line Lb2-1 coupled to the first line Lb1, and the first line Lb1.
  • This is a so-called merchant balun including a quarter-wavelength third line Lb2-2.
  • the other end of the first line Lb1 is an open end.
  • One end of each of the second line Lb2-1 and the third line Lb2-2 is grounded, and the other end is connected to the unbalanced ports P2- and P2 +.
  • the ground ends of the second line Lb2-1 and the third line Lb2-2 are grounded via the DC cut capacitor Cb1, and a voltage can be applied from the port Vb.
  • the first line Lb1 of the merchant balun is composed of a first coil Lb1-1 and a second coil Lb1-2, and each of the second line Lb2-1 and the third line Lb2-2 is a third line.
  • the coil Lb2-1 and the fourth coil Lb2-2 are configured.
  • the balun shown in FIG. 17 includes a first coil Lb1-1 connected to the port Pb, a second coil Lb1-2 having one end connected in series with the first coil Lb1-1 and the other end grounded, A third coil Lb2-1 electromagnetically coupled to the coil Lb1-1 and a fourth coil Lb2-2 electromagnetically coupled to the second coil Lb1-2 are provided. One end of each of the third coil Lb2-1 and the fourth coil Lb2-2 is grounded, and the other end is connected to the unbalanced ports P2- and P2 +.
  • FIG. 18 shows the appearance of an electronic component 1 according to another embodiment of the present invention.
  • the electronic component 1 is used in a high frequency transmission / reception circuit unit of a wireless LAN device, and includes a high frequency amplifier, a low noise amplifier, and a high frequency switch, along with a plurality of filters and a balun.
  • Chip components such as a semiconductor used for a high-frequency amplifier, a low-noise amplifier, a high-frequency switch, and a capacitor that cannot be built in the multilayer body 150 are mounted on the multilayer body 150 and sealed with a resin 160.
  • FIG. 19 shows an arrangement of circuit elements such as filters and baluns of the electronic component 11 shown in FIG.
  • the inside of the multilayer body 150 constituting the electronic component 11 is composed of a plurality of ground electrodes GND1, GND2 at different lamination positions and a plurality of shields SR1, SR2, SR3, SR4 electrically connected to the ground electrodes GND1, GND2. It is partitioned in a plane direction into a plurality of electromagnetically shielded regions.
  • the filters 20, 21 and the baluns 25, 26 are arranged in four regions A, B, C, D defined by the first shield SR1 and the second shield SR2.
  • the low-pass filter 32 and the matching circuit 30, the band-pass filter 35, and the matching circuit 29 are respectively disposed in three regions C, F, and G partitioned by the third shield SR3 and the fourth shield SR4. .
  • a power line 250 to a high frequency amplifier or the like is formed on the insulator layer 200 outside the ground electrodes GND1 and GND2. Since each region is shielded in this way, each circuit element is unlikely to receive noise from other circuit elements.
  • FIG. 20 shows an equivalent circuit of the electronic component 11 shown in FIGS.
  • a single-pole double-throw (SPDT) high-frequency switch 60 is connected to the antenna port Ant via a matching circuit 29, and the balun 25, filter 20, high-frequency amplifier 80, low-pass filter 32, The matching circuit 30 is provided, and the balun 26, the filter 21, the low noise amplifier 85, and the band pass filter 35 are provided in the path of the received signal.
  • the high frequency switch 60, the high frequency amplifier 80, and the low noise amplifier 85 are mounted on the multilayer body 150, and other circuits are formed by conductor patterns in the multilayer body 150. Some circuit elements such as a DC cut capacitor and a matching circuit of the high frequency amplifier 85 are mounted on the laminate 150.
  • a plurality of terminal electrodes are formed on the bottom surface of the laminate 150. Reference numerals given to the terminal electrodes correspond to ports of an equivalent circuit of the electronic component shown in FIG.
  • a ground pad GND connected to an upper-layer ground electrode through a via hole is provided in the central region of the bottom surface of the multilayer body 150 to provide a stable ground potential and improve the connection strength with the circuit board.
  • the terminal electrode provided along the outer periphery of the ground pad GND is adjacent to the first side surface and the plurality of ground ports GND, the antenna port Ant, and the unconnected port NC formed on the first side surface (right side in FIG. 21).
  • the voltage supply terminals Vcc1, Vcc2, Vatt, Vb, Vcc, the input port Pa of the filter 20, and the output port Pb of the balun 25 formed on the second side (lower side in FIG. 21) are opposed to the second side.
  • FIG. 22 shows the internal structure of the laminate 150 of the electronic component 11 shown in FIGS.
  • Laminate 150 is composed of 18 layers, but is partially omitted from the drawing.
  • the multilayer body 150 includes seven regions A by a plurality of ground electrodes GND1 to GND4 formed on different insulator layers L3, L7, L9, and L11 and a plurality of shields SR that electrically connect the ground electrodes GND1 to GND4. It is divided into ⁇ G.
  • the conductor pattern of the first balun 25 is formed in the region A
  • the conductor pattern of the first filter 20 is formed in the region 10b
  • the conductor pattern of the low-pass filter 32 and the matching circuit 30 is formed in the region C.
  • the conductor pattern of the second balun 26 is formed, in the region E, the conductor pattern of the second filter 21 is formed, and in the region F, the band-pass filter 35 is formed. In the region G, the conductor pattern of the matching circuit 29 is formed.
  • a thermal via TB extending from the top surface of the multilayer body 150 to the ground pad GND on the bottom surface is formed in the region 10b, and the semiconductor element of the high-frequency amplifier 80 is mounted on a portion corresponding to the region 10b on the top surface of the multilayer body 150. ing. Thermal vias TB intensively arranged on the output side of the high-frequency amplifier 80 are also used as a shield SR between the region 10b and the region C. With such a configuration, even a stacked body including a plurality of circuits can be reduced in size.
  • a plurality of power supply lines 250 are intensively arranged on the insulator layers L2 and L12 located outside the ground electrodes GND1 and GND4 to be separated from the conductor pattern constituting the circuit.
  • a via hole connected to the ground electrode is provided so that interference between the power lines 250 is reduced.
  • FIG. 23 shows the arrangement of the main top terminal electrodes of the laminate.
  • the reference numerals assigned to the upper surface terminal electrodes in FIG. 23 correspond to the reference numerals assigned to the ports of the equivalent circuit shown in FIG.
  • the ports Br1 and Br2 of the bandpass filter 35 are all connected to the upper surface terminal electrode formed on the upper surface of the multilayer body.
  • the semiconductor elements 60, 80, and 85 such as mounted chip parts, amplifiers, and switches are connected by bonding wires WB.
  • FIG. 24 (a) shows a high-frequency circuit corresponding to 2.5 GHz band WiMAX (WiBro) constituted by the multilayer electronic component 1 of the present invention.
  • the multilayer electronic component 1 includes a filter 20 and a balun 25.
  • the filter 20 is a bandpass filter having a pass band of 2.3 to 2.7 GHz. 1.
  • this high-frequency circuit is used as a high-frequency circuit having a frequency band of 2.3 to 2.7 GHz, the terminal Pa of the filter 20 and the terminal Pb of the balun 25 are short-circuited as shown in FIG.
  • a notch filter 27 for attenuating a 2.4 to 2.5 GHz signal is provided between the terminal Pa and the terminal Pb. 2.
  • the filter 20 and the balun 25 are electrically disconnected from each other in the laminated body, so that the external circuit connected to the terminals Pa and Pb (mounted on the upper surface of the laminated electronic component) ) Can be changed to high-frequency circuits of various frequency bands. Therefore, not only can the number of electronic components corresponding to various high-frequency circuits be reduced, but also the design becomes simple.

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Abstract

　導体パターンが形成された複数の絶縁体層からなる積層体を具備する電子部品であって、積層体の上面側絶縁体層と底面側絶縁体層にグランド電極が形成されており、上面側グランド電極と底面側グランド電極とを電気的に接続する縦列のビアホール群からなる第一のシールドにより積層体は第一及び第二の領域に区画されており、第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが、第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンがそれぞれ配置されており、積層体の底面又は側面に複数の端子電極が形成されており、第一のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、第一のバランの不平衡ポートとなる端子電極とグランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合っており、第一のフィルタと第一のバランとは電気的に非接続状態である電子部品。

Description

フィルタ及びバランを備えた積層体型電子部品
　本発明は、小型化しても干渉が生じないようにフィルタ及びバランを具備する無線通信装置用電子部品に関する。
　携帯電話等の無線通信装置の小型化に伴って、それに用いられる電子部品も急速に小型化されている。図25は無線LAN（Local Area Network）用の無線通信装置の高周波回路を示す。この高周波回路は、アンテナANTに接続されて送信回路Txと受信回路Rxとの接続を切り替える高周波スイッチSWを具備し、周波数f1の送信信号が通過する経路には、アンテナANTから順にフィルタFIL2、増幅器PA、フィルタFIL1及びバランBAL1が接続されており、周波数f2の受信信号が通過する経路には、アンテナANTから順にフィルタFIL4、ローノイズアンプLNA、フィルタFIL3及びバランBAL2が接続されている。このような高周波回路に用いられる送信回路Tx及び受信回路Rxには、ノイズに強い平衡信号を扱う半導体装置ICが用いられる。また半導体装置ICの入出力インピーダンスが他の回路素子の入出力インピーダンスと相違することがあるので、平衡信号と不平衡信号との変換、及びインピーダンス変換のためにバランを必要とすることが多い。
　特開2003-018039号は、送信回路及び受信回路とアンテナとの間に配置されて、前記送信回路と前記アンテナとの接続、及び前記受信回路と前記アンテナとの接続を制御するスイッチ回路と、前記スイッチ回路と前記送信回路との間に配置された第一の平衡－不平衡回路とを具備し、前記第一の平衡－不平衡回路は第一の伝送線路と前記第一の伝送線路と電磁結合する第二の伝送線路及び第三の伝送線路とを備えたバルントランスであり、前記第一の伝送線路は一端が不平衡端に接続され、他端が接地又は開放端となり、前記第二の伝送線路は一端が接地され、他端が第一の平衡端に接続され、前記第三の伝送線路は一端が接地され、他端が第二の平衡端に接続され、前記第１の平衡－不平衡回路を構成するバルントランスの第二及び第三の伝送線路は一端同士で接続され、コンデンサを介して接地されているRF段モジュールを開示している。フィルタ、バルントランス及びスイッチ回路を構成する伝送線路及びコンデンサは、積層体を構成する誘電体上に形成されており、積層体に内蔵できない受動素子、ダイオード、及びGaAs FET、RFIC等の能動素子は積層体の上面に搭載されている。
　特開2003-258585号は、図26に示すように、導体パターン330～390を有する絶縁体層310A～310Jを積層してなる積層体内にフィルタ及びバランを内蔵し、前記フィルタ及び前記バランは互いに重畳しないように横にずらして形成されており、不平衡用端子と一対の平衡用端子間に接続されている積層型電子部品を開示している。
　複数の回路機能を有する小型の電子部品を積層体を用いて製造する場合、幾つかの問題がある。第一の問題点は、様々な回路機能を有する電子部品の汎用性が乏しいために、それを使用できる高周波回路が限られることである。例えば特開2003-018039号に示された様々な回路ブロックを製品化する場合、それぞれに応じた電子部品が必要であり、電子部品を共通化することは難しい。一般的に工業製品の製造コストは製造数量に応じて低減するが、従来の電子部品では汎用化が困難であるため、安価に製造するのが困難であった。また回路仕様が変更されると、それに応じた電子部品を始めから設計し直さなければならない。
　第二の問題点は、複数の回路間で生じる電磁気的な干渉による特性劣化である。特開2003-258585号では、バンドパスフィルタとバランが積層方向に重畳しないように、バンドパスフィルタを構成する導体パターンとバランを構成する導体パターンは、横にずらした状態で絶縁体層上に形成されている。しかしながら電子部品の小型化に伴って、バンドパスフィルタとバランとが一層近接して積層体内に配置されるようになり、干渉を生じない程度に離間させて配置するのが困難になってきた。
　従って本発明の目的は、種々の高周波回路で共用可能であり、小型化しても干渉がないようにフィルタ及びバランを具備し、かつ優れた電気的特性を有する電子部品を提供することである。
　本発明の第一の電子部品は、導体パターンが形成された複数の絶縁体層からなる積層体を具備し、
　前記積層体の上面側の絶縁体層と底面側の絶縁体層にそれぞれグランド電極が形成されており、
　上面側グランド電極と底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成された第一のシールドにより、前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一及び第二の領域に区画されており、
　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記積層体の底面又は側面に複数の端子電極が形成されており、
　前記第一のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第一のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
　前記第一のフィルタと前記第一のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする。
　本発明の第二の電子部品は、第一の電子部品の構成に加えて、前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成され、前記第一のシールドと交差する第二のシールドを有し、前記第一及び第二のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一～第四の領域に区画されており、
　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第二のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする。
　本発明の第三の電子部品は、第二の電子部品の構成に加えて、前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成され、前記第二のシールドと交差する第三のシールドを有し、前記第一～第三のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一～第六の領域に区画されており、
　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第五の領域に第一の周波数帯用の第三のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第六の領域に第二の周波数帯用の第四のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランと、前記第三のフィルタと、前記第四のフィルタとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする。
　第一の電子部品において、前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続しているのが好ましい。また第二の電子部品において、前記第一及び第二のフィルタの各々のもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続しているのが好ましい。
　第三の電子部品において、前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートと、前記第二のフィルタのもう一つの不平衡ポートと、前記第三のフィルタの2つの不平衡ポートと、前記第四のフィルタの2つの不平衡ポートとは、上面又は底面の端子電極に接続しているのが好ましい。
　また第三の電子部品では、前記第三のシールドを構成するビアホール群の少なくとも一部を積層体の上面から底面まで延ばし、前記積層体の上面で前記第三のシールドと重なる部分に増幅器を配置することにより、前記第三のシールドを前記増幅器の放熱経路とすることができる。
　第一～第三の電子部品において、前記積層体の上面に高周波増幅器が配置されているのが好ましい。
　本発明の第四の電子部品は、導体パターンが形成された複数の絶縁体層からなる積層体を具備し、
　前記積層体の上面側の絶縁体層と底面側の絶縁体層にそれぞれグランド電極が形成されており、
　上面側グランド電極と底面側グランド電極との間の絶縁体層に形成されたグランド電極により構成された第一のシールドにより、前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で積層方向に第一及び第二の領域に区画されており、
　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記積層体の底面又は側面に複数の端子電極が形成されており、
　前記第一のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第一のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
　前記第一のフィルタと前記第一のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする。
　本発明の第五の電子部品は、第四の電子部品の構成に加えて、前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極と前記第一のシールドとを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群からなる第二のシールドを有し、前記第一及び第二のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向及び積層方向に第一～第四の領域に区画されており、
　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
　前記第二のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第二のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする。
　第四の電子部品において、前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続しているのが好ましい。また第五の電子部品において、前記第一及び第二のフィルタのもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続しているのが好ましい。
　第四及び第五の電子部品において、前記積層体の上面に高周波増幅器が配置されているのが好ましい。
　本発明によれば、種々の高周波回路で共用可能であり、小型化してもフィルタとバランとの干渉がなく、かつ優れた電気的特性を有する電子部品が得られる。
本発明の一実施例による電子部品の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電子部品を構成する積層体におけるフィルタ及びバランの配置の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施例による電子部品の回路を示すブロック図である。 本発明の一実施例による電子部品におけるフィルタとバランの接続の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施例による電子部品におけるフィルタとバランの接続の他の例を示すブロック図である。 本発明の一実施例による電子部品を構成する積層体における端子電極の配置を示す斜視図である。 本発明の他の実施例による電子部品を構成する積層体におけるフィルタ及びバランの配置の他の例を示す斜視図である。 図7(a) の線分A-Aに沿って得られた分解断面図である。 本発明の一実施例による電子部品を構成する積層体の内部構造を示す分解斜視図である。 本発明のさらに他の実施例による電子部品の回路を示すブロック図である。 本発明の他の実施例による電子部品を構成する積層体におけるフィルタ及びバランの配置の一例を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施例による電子部品を構成する積層体におけるフィルタとバランの配置の他の例を示す斜視図である。 本発明の電子部品に用いるフィルタの一例を示す図である。 本発明の電子部品に用いるフィルタの他の例を示す図である。 本発明の電子部品に用いるバランの一例を示す図である。 本発明の電子部品に用いるバランの他の例を示す図である。 本発明の電子部品に用いるバランのさらに他の例を示す図である。 本発明の電子部品に用いるバランのさらに他の例を示す図である。 本発明の他の実施例による電子部品の外観を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施例による電子部品を構成する積層体におけるフィルタ、バラン等の配置を示す分解斜視図である。 図19に示す電子部品の回路の一例を示すブロック図である。 図19に示す電子部品を構成する積層体における端子電極の配置を示す底面図である。 図19に示す電子部品を構成する積層体の内部構造を示す分解斜視図である。 図19に示す電子部品における送信信号及び受信信号の経路示す図である。 本発明の電子部品を具備する高周波回路の基本構成の一例を示すブロック図である。 図24(a) に示す高周波回路において、フィルタの端子とバランの端子を短絡した構成を示すブロック図である。 図24(a) に示す高周波回路において、フィルタの端子とバランの端子との間にノッチフィルタを設けた構成を示すブロック図である。 図24(a) に示す高周波回路において、フィルタの端子とバランの端子との間にローパスフィルタを設けた構成を示すブロック図である。 図24(a) に示す高周波回路において、フィルタの端子とバランの端子との間にハイパスフィルタを設けた構成を示すブロック図である。 無線通信装置内の高周波回路の一例を示すブロック図である。 従来の電子部品の内部構成を示す分解斜視図である。
　本発明の好ましい実施例を図面を参照して以下詳細に説明する。一実施例に関する説明は特に断りがなければ他の実施例にもそのまま当てはまる。
　図1は本発明の一実施例による電子部品1の外観を示し、図2は電子部品1におけるフィルタ20及びバラン25の配置を示し、図3はその回路構成を示す。電子部品1を構成する積層体10は、異なる積層位置にある複数のグランド電極GND1，GND2と、グランド電極GND1，GND2を電気的に接続するシールドSRにより、電磁気的にシールドされた複数の領域10a，10bに面方向に区画されており、第一のフィルタ20を構成する導体パターンは第一の領域10aに配置されており、第一のバラン25を構成する導体パターンは領域10aと異なる第二の領域10bに配置されている。各領域10a，10bがシールドされた状態にあるので、フィルタ20及びバラン25はそれぞれ他の回路からのノイズを受け難い。
　フィルタ20の一対の入出力ポートP1，Paは不平衡ポートであり、バラン25の一対の入出力ポートPb，P2+，P2-のうち入力ポートPbは不平衡ポートであり、出力ポートP2+，P2-は平衡ポートである。以下の説明では、各回路において一方のポートを入力ポートとし、他方のポートを出力ポートとしているが、限定的ではない。
　本発明の電子部品1では、フィルタ20とバラン25とは積層体10内では接続されておらず、フィルタ20の入力ポートP1及び出力ポートPaと、バラン25の入力ポートPb及び出力ポートP2+／P2-とは、それぞれ積層体の外面に形成された端子電極に接続されている。このため、例えば図4に示すように本発明の電子部品1を回路基板（図示せず）に実装する場合、他の回路素子27（この例ではノッチフィルタ）及び回路基板上の接続線路120，120を介してフィルタ20とバラン25とを接続しても良い。また図5に示すように、回路基板上の接続線路120又は接続パッド（図示せず）を介してフィルタ20とバラン25とを接続しても良い。あるいは、フィルタ20及びバラン25を単独で用いても良い。従って、一つの電子部品を四通りの方法で使用できる。
　端子電極は、図1に示す側面電極構造及び図6に示す底面電極構造のいずれでも良い。底面電極構造の場合、内部の導体パターンは積層体10内のビアホールを介して端子電極と接続されるため、側面に電極が露出しない。このため、電子部品1を実装基板上で他の回路素子と近接して配置することができ、基板上のRF回路部の面積を低減できる。また底面電極構造は、他の回路素子との電磁気的な干渉を受け難い構成である。
　図1及び図6で端子電極に付与した符号は、図3におけるフィルタ20の入力ポートP1及び出力ポートPa、バラン25の入力ポートPb及び出力（平衡）ポートP2+，P2-、グランドポートGND、及び直流電圧が入力されるポートGND/Vbaに対応する。
　図2に示す例ではフィルタ20及びバラン25は積層体10内で積層方向に重ならないように配置されているが、図7(a) 及び図7(b) に示すようにフィルタ20及びバラン25を積層方向（上下）に配置しても良い。その場合、上面側グランド電極GND1と底面側グランド電極GND3との間でシールドSRとして機能する中間のグランド電極GND2により、積層体10は上下2つの領域10a，10bに区画され、フィルタ20は第一の領域10aに配置され、バラン25は第二の領域10bに配置されている。
　図8は、図3に示す電子部品1を構成する18層の絶縁体層L1～L18からなる積層体10の内部構造を示す。積層体10はシールドSRにより2つの領域10a，10bに区画されており、第一の領域10aにフィルタ20が配置されており、第二の領域10bにバラン25が配置されている。各絶縁体層を構成するセラミックグリーンシートには導体パターン及びビアホールが形成され、複数のグリーンシートが積層され一体化された後、焼結されてセラミック基板（積層体）10となる。また、樹脂多層化技術により樹脂製の絶縁体層により積層体を構成しても良い。
　最下層の絶縁体層L18の裏面の外周部には複数の端子電極が形成されており、それぞれがビアホールを介して上層側の導体パターンに接続されている。各端子電極から離隔した中央域に、ビアホールを介して上層のグランド電極に接続されたグランドパッドGND5が設けられている。グランドパッドGND5は安定したグランド電位を与えるとともに、回路基板との接続強度を向上させる。
　図8に示すように、端子電極は、フィルタ20の入力ポートP1及び出力ポートPa、バラン25の入力ポートPb及び出力（平衡）ポートP2+，P2-、グランドポートG1、直流電圧が入力されるポートVba、及び回路基板に設けられたコンデンサを介して接地されるポートG2からなる。入力ポートP1及び出力ポートP2+，P2-は異なる側面（図8に示す例では対向する側面）に配置されている。出力ポートPa及び入力ポートPbは出力ポートP2+，P2-と異なる側面（隣接する側面）に並んで形成されている。グランドポートG1は、グランドパッドGND5とともに上層のグランド電極に接続されている。絶縁体層L18の上面には、ポートVbaとポートG2を接続する線路DLが形成されている。
　直流電圧の入力を必要としない場合、ポートVba及びポートG2のどちらか一方を回路基板のグランドと接続し、他方を非接続とする。勿論、いずれもグランドと接続して良い。
　絶縁体層L17のほぼ全面にグランド電極GND4が形成されており、グランド電極GND4の中央部にグランドパッドGND5と接続するためのビアホールが形成されており、グランド電極GND4の周縁部にグランドポートG1となる端子電極と接続されるビアホールが形成されている。グランドパッドGND5の外周縁はグランド電極GND4の外周縁より内側にある。
　絶縁体層L16には、領域10a及び領域10bに面方向に区画するためのシールドSRを構成する縦列のビアホール群が形成されている。領域10aにはフィルタ20を構成するコンデンサ用の導体パターンが形成されており、領域10bにはバラン25を構成する上層の導体パターンと出力ポートP2+，P2-及びポートG2とを接続するビアホールが形成されている。
　絶縁体層L15には、領域10a及び領域10bに区画するためのシールドSRを構成する縦列のビアホール群と、ほぼ全面を覆うグランド電極GND3とが形成されている。領域10aにはフィルタ20を構成するコンデンサ用の導体パターンが形成されており、領域10bにはバラン25を構成する上層の導体パターンと出力ポートP2+，P2-及びポートG2とを接続するビアホールが形成されている。
　絶縁体層L14には、領域10a及び領域10bに区画するためのシールドSRを構成する縦列のビアホール群が形成されている。領域10aにはフィルタ20を構成するコンデンサ用の導体パターンが形成されており、領域10bにはバラン25を構成する上層の導体パターンと出力ポートP2+，P2-及びポートG2とを接続するビアホールが形成されている。
　絶縁体層L13には、領域10a及び領域10bに区画するためのシールドSRを構成する縦列のビアホール群と、ほぼ全面を覆うグランド電極GND2とが形成されている。領域10bにはバラン25を構成する上層の導体パターンと出力ポートP2+，P2-及びポートG2とを接続するビアホールが形成されている。
　絶縁体層L4～L12には、領域10a及び領域10bに区画するためのシールドSRを構成する縦列のビアホール群が形成されている。領域10aにはフィルタ20を構成する共振器用線路の導体パターンが形成されており、領域10bにはバラン25を構成するインダクタ用線路の導体パターンが形成されている。
　絶縁体層L3には、シールドSRを構成する縦列のビアホール群と、ほぼ全面を覆うグランド電極GND1とが形成されている。
　絶縁体層L2には、ポートVbaとバラン25を構成する線路用の導体パターンとを接続する線路DLが形成されている。絶縁体層L1には何も形成されていない。このようにして形成されたフィルタ20及びバラン25自体は図20に示すのと同じ等価回路を有する。
　グランド電極GND1～GND4を複数のビアホールで接続することにより、積層体10内で安定したグランド電位が得られる。シールドSR及びグランド電極により、フィルタ20の導体パターンを形成する領域10aと、バラン25の導体パターンを形成する領域10bとは電磁気的に干渉しないように区画されている。この例の電子部品では、線路を構成する領域とコンデンサを構成する領域が異なり、シールドSRの位置も線路を構成する領域とコンデンサを構成する領域で異ならせている。このようにそれぞれの絶縁体層で領域10aと領域10bの面積比を異ならせることにより、限られた面積内でフィルタ20用のコンデンサを形成するのに必要な領域を確保している。
　同一面内におけるコンデンサ用電極パターンの電磁気的な干渉は、線路を構成する導体パターン間の電磁気的な干渉より小さいので、コンデンサを構成する領域ではシールドSRを省略しても良い。例えば、フィルタ20のコンデンサが形成されたのと同じ絶縁体層にバラン25の導体パターンを接続するビアホールだけが形成されている場合、シールドSRを省略しても良い。
　図9は、第一及び第二の周波数帯に対応可能なように、直交する第一及び第二のシールドSR，SRにより積層体100が4つの領域100a，100b，100c，100dに面方向に区画された電子部品の回路を示す。第一の領域100aに第一の周波数帯用の第一のフィルタ20を構成する導体パターンが形成されており、第二の領域100bに第一の周波数帯用の第一のバラン25を構成する導体パターンが形成されており、第三の領域100cに第二の周波数帯用の第二のフィルタ21を構成する導体パターンが形成されており、第四の領域100dに第二の周波数帯用の第二のバラン26を構成する導体パターンが形成されている。
　第一のフィルタ20の一方の不平衡ポートPaとなる端子電極は第一のバラン25の不平衡ポートPbとなる端子電極と直接（グランド電極を除く他の端子電極を介さずに）隣り合っており、第二のフィルタ21の一方の不平衡ポートPcとなる端子電極は第二のバラン26の不平衡ポートPdとなる端子電極と直接（グランド電極を除く他の端子電極を介さずに）隣り合っている。第一のフィルタ20と、第一のバラン25と、第二のフィルタ21と、第二のバラン26とは積層体100内で電気的に非接続状態にある。
　第一のフィルタ20のもう一つの不平衡ポートP1と第二のフィルタ21のもう一つの不平衡ポートP3とは、積層体100の同じ側面に並んでいるのが好ましく、第一のバラン25の平衡ポートP2+，P2-と第二のバラン26の平衡ポートP4+，P4-とは、不平衡ポートP1，P3と異なる側面（図9に示す例では対向する側面）に並んでいるのが好ましい。また、不平衡ポートP1を不平衡ポートPa，Pbと同じ側面に形成し、不平衡ポートP3を不平衡ポートPc，Pdと同じ側面に形成しても良い。
　図10に示す例では、フィルタ20，21及びバラン25、26は、積層体100内においてビアホール群からなる2つのシールドSRにより区画された積層方向に重ならない4つの領域100a～100dに配置されている。しかし、図11に示すように、上面側グランド電極GND1、底面側グランド電極GND3、及び第一のシールドSRとして機能する中間のグランド電極GND2にそれぞれ接続したビアホール群からなる第二のシールドSRを形成し、第一及び第二のシールドSR，SRにより積層体100を面方向及び積層方向に区画して4つの領域100a～100dを形成し、各領域100a～100dにフィルタ20，21及びバラン25、26を配置しても良い。
　本発明に用いるフィルタ20，21及びバラン25，26の構成に特に限定されず、公知のものを使用しても良い。図12及び図13はフィルタのを示し、構成例図14～図17はバランの構成例を示す。図示するフィルタはいずれもバンドパスフィルタであるが、ローパスフィルタを用いても良い。
　図14に示すバランは、ポートPbと接続する1/2波長の第一線路Lb1と、第一線路Lb1と結合する1/4波長の第二線路Lb2-1と、同じく第一線路Lb1と結合する1/4波長の第三線路Lb2-2とを備えた、所謂マーチャントバランである。第一線路Lb1の他端は開放端である。また、第二線路Lb2-1及び第三線路Lb2-2の各々の一端は接地されており、他端は不平衡ポートP2-，P2+に接続されている。
　図15に示すバランでは、第二線路Lb2-1及び第三線路Lb2-2の接地端がDCカットコンデンサCb1を介して接地されており、ポートVbから電圧を印加することができる。
　図16に示すバランは、マーチャントバランの第一線路Lb1を第一コイルLb1-1及び第二コイルLb1-2により構成し、第二線路Lb2-1及び第三線路Lb2-2の各々を第三コイルLb2-1及び第四コイルLb2-2により構成したものである。
　図17に示すバランは、ポートPbと接続する第一コイルLb1-1と、一端が第一コイルLb1-1と直列に接続し、他端が接地された第二コイルLb1-2と、第一コイルLb1-1と電磁結合する第三コイルLb2-1と、第二コイルLb1-2と電磁結合する第四コイルLb2-2とを有する。第三コイルLb2-1及び第四コイルLb2-2の各々の一端は接地されており、他端は不平衡ポートP2-，P2+に接続されている。
　図18は本発明の他の実施例による電子部品1の外観を示す。この電子部品1は無線LAN装置の高周波送受信回路部に用いられるものであり、複数のフィルタ及びバランとともに、高周波増幅器、ローノイズアンプ及び高周波スイッチを具備する。高周波増幅器、ローノイズアンプ、高周波スイッチ等に用いられる半導体、及び積層体150に内蔵できないコンデンサ等のチップ部品は、積層体150上に実装され、樹脂160で封止されている。
　図19は図18に示す電子部品11のフィルタ、バラン等の回路素子の配置を示す。電子部品11を構成する積層体150の内部は、異なる積層位置にある複数のグランド電極GND1，GND2と、グランド電極GND1，GND2に電気的に接続した複数のシールドSR1，SR2，SR3，SR4により、電磁気的にシールドされた複数の領域に面方向に区画されている。フィルタ20、21及びバラン25，26は、第一のシールドSR1及び第二のシールドSR2により区画された4つの領域A，B，C，Dに配置されている。また、ローパスフィルタ32及び整合回路30、バンドパスフィルタ35、及び整合回路29は、第三のシールドSR3及び第四のシールドSR4により区画された3つの領域C，F，Gにそれぞれ配置されている。高周波増幅器等への電源線路250はグランド電極GND1，GND2より外側の絶縁体層200に形成されている。このように各領域がシールドされているので、各回路素子は他の回路素子からのノイズを受け難い。
　図20は図18及び図19に示す電子部品11の等価回路を示す。アンテナポートAntには、整合回路29を介して単極双投型（SPDT）の高周波スイッチ60が接続されており、送信信号の経路にはバラン25、フィルタ20、高周波増幅器80、ローパスフィルタ32、及び整合回路30が設けられており、受信信号の経路にはバラン26、フィルタ21、ローノイズアンプ85、及びバンドパスフィルタ35が設けられている。高周波スイッチ60、高周波増幅器80及びローノイズアンプ85は積層体150上に実装されており、その他の回路は積層体150内の導体パターンにより形成されている。DCカットコンデンサ、高周波増幅器85の整合回路等の一部の回路素子は積層体150上に実装されている。
　図21に示すように、積層体150の底面には複数の端子電極が形成されている。各端子電極に付与した符号は図20に示す電子部品の等価回路のポートに対応する。積層体150の底面の中央領域にビアホールを介して上層のグランド電極に接続されたグランドパッドGNDが設けられており、安定したグランド電位を与えるとともに、回路基板との接続強度を向上させている。グランドパッドGNDの外周に沿って設けられた端子電極は、第一側面（図21の右側）に形成された複数のグランドポートGND、アンテナポートAnt及び非接続ポートＮCと、第一側面に隣接する第二の側面（図21の下側）に形成された電圧供給端子Vcc1，Vcc2，Vatt，Vb，Vcc、フィルタ20の入力ポートPa、及びバラン25の出力ポートPbと、第二の側面に対向する第三の側面（図21の上側）に形成された電圧供給端子VcL、VbL，Vr，Vt、フィルタ21の出力ポートPc、及びバラン26の入力ポートPdと、第四側面（図21の左側）に形成された電圧供給端子Vd、グランドポートGND、バラン25の入力（平衡）ポートP2+，P2-、及びバラン26の出力（平衡）ポートP4+、P4-とからなる。
　図22は図18～図21に示す電子部品11の積層体150の内部構造を示す。積層体150は18層からなるが、図面上は一部省略している。積層体150は、異なる絶縁体層L3，L7，L9，L11に形成された複数のグランド電極GND1～GND4と、グランド電極GND1～GND4を電気的に接続する複数のシールドSRにより、7つの領域A～Gに区画されている。領域Aには第一のバラン25の導体パターンが形成されており、領域10bには第一のフィルタ20の導体パターンが形成されており、領域Cにはローパスフィルタ32及び整合回路30の導体パターンが形成されており、領域Dには第二のバラン26の導体パターンが形成されており、領域Eには第二のフィルタ21の導体パターンが形成されており、領域Fにはバンドパスフィルタ35の導体パターンが形成されており、領域Gには整合回路29の導体パターンが形成されている。
　領域10bに積層体150の上面から底面のグランドパッドGNDまで延在するサーマルビアTBが形成されており、積層体150の上面のうち領域10bに相当する部分に高周波増幅器80の半導体素子が搭載されている。高周波増幅器80の出力側に集中的に配置されたサーマルビアTBは、領域10bと領域Cの間のシールドSRとしても利用されている。このような構成により、複数の回路を含む積層体でも小型化できる。
　グランド電極GND1，GND4の外側に位置する絶縁体層L2、L12に複数の電源線路250を集中的に配置し、回路を構成する導体パターンと分離している。また電源線路250間の干渉が低減するように、グランド電極と接続するビアホールが設けられている。
　図23は積層体の主要な上面端子電極の配置を示す。図23で上面端子電極に付した符号は、図20に示す等価回路のポートに付した符号に対応する。積層体内の導体パターンで形成されたフィルタ20のポートP2／Bt1、フィルタ21のポートP3／Br3、整合回路29のポートA1、整合回路30のポートLt1、Lt2、ローパスフィルタ32のポートM1、M2、及びバンドパスフィルタ35のポートBr1，Br2は全て、積層体の上面に形成された上面端子電極に接続している。実装されたチップ部品、増幅器、スイッチ等の半導体素子60、80、85の接続はボンディングワイヤWBで行なわれている。
　図24(a) は、本発明の積層型電子部品1により構成された2.5 GHz帯のWiMAX（WiBro）に対応の高周波回路を示す。この積層型電子部品1はフィルタ20及びバラン25を具備する。フィルタ20は2.3～2.7 GHzを通過帯域とするバンドパスフィルタである。
1. この高周波回路を2.3～2.7 GHzの周波数帯域を有する高周波回路として使用する場合、図24(b) に示すようにフィルタ20の端子Paとバラン25の端子Pbとを短絡するか、図24(c) に示すように端子Paと端子Pbとの間に2.4～2.5 GHzの信号を減衰させるノッチフィルタ27を設ける。
2. この高周波回路を2.3～2.4 GHzのWiBro（韓国）に使用する場合、図24(d) に示すように、端子Paと端子Pbとの間に2.4 GHz超の信号を減衰させるローパスフィルタ28aを設ける。
3. この高周波回路を2.5～2.7 GHzのWiMAX（日本及び米国）に使用する場合、図24(e) に示すように、端子Paと端子Pbとの間に2.5 GHz未満の信号を減衰させるハイパスフィルタ28bを設ける。
　以上の通り、本発明の電子部品はフィルタ20とバラン25とが積層体内で電気的に非接続状態にあるので、端子Pa及びPbに接続する外部回路（積層型電子部品の上面に実装される）を変えることにより、種々の周波数帯の高周波回路にすることができる。そのため、多種の高周波回路に対応する電子部品の種類を低減できるだけでなく、その設計も簡単になる。

Claims (12)

  1. 　導体パターンが形成された複数の絶縁体層からなる積層体を具備する電子部品であって、
    　前記積層体の上面側の絶縁体層と底面側の絶縁体層にそれぞれグランド電極が形成されており、
    　上面側グランド電極と底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成された第一のシールドにより、前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一及び第二の領域に区画されており、
    　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記積層体の底面又は側面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第一のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
    　前記第一のフィルタと前記第一のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする電子部品。
  2. 　請求項1に記載の電子部品において、さらに前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成され、前記第一のシールドと交差する第二のシールドを有し、前記第一及び第二のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一～第四の領域に区画されており、
    　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第二のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
    　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする電子部品。
  3. 　請求項2に記載の電子部品において、さらに前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極とを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群により構成され、前記第二のシールドと交差する第三のシールドを有し、前記第一～第三のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向に第一～第六の領域に区画されており、
    　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第五の領域に第一の周波数帯用の第三のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第六の領域に第二の周波数帯用の第四のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランと、前記第三のフィルタと、前記第四のフィルタとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする電子部品。
  4. 　請求項1に記載の電子部品において、
    　前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続していることを特徴とする電子部品。
  5. 　請求項2に記載の電子部品において、
    　前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一及び第二のフィルタの各々のもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続していることを特徴とする電子部品。
  6. 　請求項3に記載の電子部品において、
    　前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートと、前記第二のフィルタのもう一つの不平衡ポートと、前記第三のフィルタの2つの不平衡ポートと、前記第四のフィルタの2つの不平衡ポートとは、上面又は底面の端子電極に接続していることを特徴とする電子部品。
  7. 　請求項1～6のいずれかに記載の電子部品において、前記積層体の上面に高周波増幅器が配置されていることを特徴とする電子部品。
  8. 　導体パターンが形成された複数の絶縁体層からなる積層体を具備する電子部品であって、
    　前記積層体の上面側の絶縁体層と底面側の絶縁体層にそれぞれグランド電極が形成されており、
    　上面側グランド電極と底面側グランド電極との間の絶縁体層に形成されたグランド電極により構成された第一のシールドにより、前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で積層方向に第一及び第二の領域に区画されており、
    　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記積層体の底面又は側面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第一のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
    　前記第一のフィルタと前記第一のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする電子部品。
  9. 　請求項8に記載の電子部品において、さらに前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極と前記第一のシールドとを電気的に接続するように積層方向に形成された縦列のビアホール群からなる第二のシールドを有し、前記第一及び第二のシールドにより前記積層体は前記上面側グランド電極と前記底面側グランド電極との間で面方向及び積層方向に第一～第四の領域に区画されており、
    　前記第一の領域に第一の周波数帯用の第一のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二の領域に第一の周波数帯用の第一のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第三の領域に第二の周波数帯用の第二のフィルタを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第四の領域に第二の周波数帯用の第二のバランを構成する導体パターンが配置されており、
    　前記第二のフィルタの不平衡ポートとなる端子電極の一つは、前記第二のバランの不平衡ポートとなる端子電極と、グランド電極を除く他の端子電極を介さずに隣り合って配置されており、
    　前記第一のフィルタと、前記第一のバランと、前記第二のフィルタと、前記第二のバランとは前記積層体内で電気的に非接続状態にあることを特徴とする電子部品。
  10. 　請求項8に記載の電子部品において、
    　前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一のフィルタのもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続していることを特徴とする電子部品。
  11. 　請求項9に記載の電子部品において、
    　前記積層体の上面及び底面に複数の端子電極が形成されており、
    　前記第一及び第二のフィルタの各々のもう一つの不平衡ポートは上面又は底面の端子電極と接続していることを特徴とする電子部品。
  12. 　請求項8～11のいずれかに記載の電子部品において、前記積層体の上面に高周波増幅器が配置されていることを特徴とする電子部品。
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