WO2012144036A1 - デュープレクサ - Google Patents

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WO2012144036A1
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小野悟
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Taiyo Yuden Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/213Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies
    • H01P1/2135Frequency-selective devices, e.g. filters combining or separating two or more different frequencies using strip line filters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40Circuits
    • H04B1/50Circuits using different frequencies for the two directions of communication
    • H04B1/52Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa
    • H04B1/525Hybrid arrangements, i.e. arrangements for transition from single-path two-direction transmission to single-direction transmission on each of two paths or vice versa with means for reducing leakage of transmitter signal into the receiver
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/70Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/72Networks using surface acoustic waves
    • H03H9/725Duplexers

Definitions

  • the present invention relates to a duplexer, and relates to a duplexer in which a reception filter and a transmission filter are mounted on one substrate.
  • Duplexers are mainly used for wireless communications such as mobile phones.
  • parts having a small size and high reliability have been demanded in order to improve functions of mobile phones and the like.
  • a technique is known in which a chip component such as an elastic wave filter is mounted on an upper surface of a wiring board by a flip chip method and sealed with a solder material (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 an annular metal layer is disposed on the upper surface of the wiring board in order to fix the sealing solder onto the wiring board.
  • Patent Document 1 a leakage electric field is generated from the acoustic wave filter when the solder sealing portion and the acoustic wave filter come into contact with each other.
  • Patent Document 2 it is known to sandwich an insulating layer having a dielectric constant lower than that of an acoustic wave filter between a chip component and a solder sealing portion (for example, Patent Document 2). It is known to suppress a decrease in transmission-reception isolation characteristics by forming a duplexer including an elastic wave filter using the technique disclosed in Patent Document 2.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent / suppress a decrease in transmission-reception isolation characteristics.
  • the present invention includes a reception filter connected between a reception terminal and an antenna terminal, a transmission filter connected between the transmission terminal and the antenna terminal, and the reception terminal, the transmission terminal, and the antenna terminal on the bottom surface.
  • a receiving electrode electrically connected to the receiving terminal, a transmitting electrode electrically connected to the transmitting terminal, an antenna electrode electrically connected to the antenna terminal, the receiving electrode, and the transmitting electrode
  • an annular metal layer that surrounds the antenna electrode and is electrically connected to the ground, and includes a wiring board on which the reception filter and the transmission filter are mounted on the upper surface.
  • a duplexer characterized in that the shortest distance between the side of the annular metal layer closest to the transmission terminal and the receiving electrode is larger than the width of the side of the annular metal layer. Is the difference. According to the present invention, it is possible to prevent and suppress a decrease in transmission-reception isolation characteristics.
  • a metal sealing portion that contacts the annular metal layer and seals the reception filter and the transmission filter may be provided.
  • the shortest distance between the side of the annular metal layer and the receiving electrode may be greater than the shortest distance between the side of the annular metal layer and the transmitting electrode.
  • the shortest distance between the side of the annular metal layer and the receiving electrode may be greater than the shortest distance between the annular metal layer and the antenna electrode.
  • the wiring board has a quadrangular shape, the receiving terminal and the transmitting terminal are formed at both ends of the side of the annular metal layer, and the antenna terminal faces the side of the annular metal layer. It can be set as the structure currently formed in the center part of the side to do.
  • the wiring board may have a flat plate shape.
  • the reception filter and the transmission filter may be flip-chip mounted on the wiring board.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a duplexer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a top view showing the configuration of the wiring board in the first embodiment
  • FIG. 3B is a view of the lower surface of the wiring board seen through from above.
  • FIG. 4 is a top view showing the configuration of the wiring board in the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the isolation characteristics of the duplexers according to the first embodiment and the comparative example.
  • FIG. 6 is a top view showing the configuration of the wiring board according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a top view showing the configuration of the wiring board according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a top view showing the configuration of the wiring board according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of a duplexer.
  • a reception filter 50 is connected between the reception terminal Trx and the antenna terminal Tant.
  • a transmission filter 52 is connected between the transmission terminal Ttx and the antenna terminal Tant.
  • a matching circuit 54 is disposed between the antenna terminal Tant and at least one of the reception filter 50 and the transmission filter 52.
  • the reception filter 50 filters the reception signal input to the antenna terminal Tant and outputs it to the reception terminal Trx.
  • the reception filter 50 suppresses the transmission signal from being output to the reception terminal Trx by suppressing the transmission signal.
  • the transmission filter 52 filters the transmission signal input to the transmission terminal Ttx and outputs it to the antenna terminal Tant.
  • the transmission filter 52 suppresses the reception signal from being output to the transmission terminal Ttx by suppressing the reception signal.
  • the reception signal and the transmission signal have different frequency bands, and the reception filter 50 and the transmission filter 52 have different pass bands.
  • the matching circuit 54 matches the impedance between the antenna terminal Tant and the reception filter 50 and the transmission filter 52.
  • the transmission-reception isolation characteristic indicates the degree of signal leakage from the transmission terminal Ttx to the reception terminal Trx. When the transmission-reception isolation characteristics deteriorate, the transmission signal tends to leak from the transmission terminal Ttx to the reception terminal Trx.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the duplexer according to the first embodiment of the present invention.
  • the cross section corresponds to the XX cross section in FIG.
  • the duplexer 100 includes a wiring substrate 10, a reception filter chip 20, a transmission filter chip 22, and a metal sealing portion 26.
  • the wiring substrate 10 is made of a ceramic material or resin material mainly composed of two layers of aluminum oxide, and metal layers are selectively disposed on the upper surface, the interlayer, and the lower surface.
  • an annular metal layer 14 is provided so as to be surrounded.
  • a wiring metal layer 16 is selectively disposed between the insulating layer 10b and the lower insulating layer 10a, that is, between the layers, and an external connection electrode is provided on the surface (lower surface) of the lower insulating layer 10a. Terminals (foot pads) 18 are selectively provided.
  • an interlayer connection conductor (not shown) selectively disposed in the insulating layers 10a and 10b. ).
  • the annular metal layer 14 is connected to the external connection electrode terminal 18 which is set to the ground potential.
  • the electrode terminal 12, the annular metal layer 14, and the wiring metal layer 16 are formed of copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), or the like.
  • the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 are flip-chip mounted on the upper surface of the wiring substrate 10 via bumps 24 made of copper.
  • the active region (filter forming surface) of the filter chip is disposed to face the upper surface of the wiring substrate 10.
  • the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 are surrounded by a metal sealing part 26.
  • the metal sealing portion 26 is made of tin (Sn) -silver (Ag) -copper (Cu) solder, its inner side surface is in contact with the side surface of the filter chip, and its lower surface is in contact with the annular metal layer 14. .
  • a cap plate 28 made of Kovar is disposed on the reception filter chip 20, the transmission filter chip 22 and the metal sealing portion 26.
  • reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 are received in the cavity 29 formed by the cap plate 28 and the metal sealing portion 26 and are sealed by the wiring board 10.
  • the metal sealing portion 26 and the cap plate 28 are covered with a protective film 30 made of nickel (Ni), and the protective film 30 is also in contact with the annular metal layer 14.
  • cap plate 28 and the protective film 30 it is possible to prevent the metal sealing portion 26 from being deformed due to heat applied when the duplexer 100 is mounted on an electronic device mounting board or the like. -It can also be suppressed.
  • solder As a material constituting the bump 24, gold or solder can be used in addition to copper.
  • solder or metal other than the above-described tin-silver-copper can be used.
  • the cap plate 28 and the protective film 30 may be made of an insulator other than the metal as described above.
  • the melting points of the cap plate 28 and the protective film 30 are preferably higher than the melting point of the metal sealing portion 26.
  • the wiring board 10 has a single layer structure or three or more layers as required.
  • FIG. 3A shows the upper surface of the wiring board 10 in the duplexer 100 according to the first embodiment
  • FIG. 3B shows a state where the lower surface of the wiring board 10 is seen through from above.
  • FIG. 3A the external shapes of the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 to be mounted are shown as rectangles drawn by thick broken lines.
  • An antenna electrode Pant, a reception electrode Prx, a transmission electrode Ptx, and a ground electrode Pgnd are formed with electrode terminals 12 on the upper surface of the wiring substrate 10 located immediately below the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22, respectively. ing.
  • the antenna electrode, the reception electrode, and the ground electrode in the reception filter chip 20 are connected to the antenna electrode Pant, the reception electrode Prx, and the ground electrode Pgnd through bumps 24 (see FIG. 2).
  • the antenna electrode, the transmission electrode, and the ground electrode in the transmission filter chip 22 are connected to the antenna electrode Pant, the transmission electrode Ptx, and the ground electrode Pgnd via the bump 24.
  • the antenna electrode Pant, the reception electrode Prx, the transmission electrode Ptx, and the ground electrode Pgnd function as signal lines for propagating signals and the like, and for mounting and fixing when the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 are flip-chipped. Functions as a pad.
  • the annular metal layer 14 is disposed along the peripheral edge with a predetermined width, and a plurality of electrode terminals such as the antenna electrode Pant, the reception electrode Prx, the transmission electrode Ptx, and the ground electrode Pgnd. 12 is surrounded.
  • the electrode terminals 18 arranged on the lower surface of the wiring board 10 are indicated by thin broken lines.
  • a transmission foot pad Ftx that functions as a transmission terminal Ttx
  • a reception foot pad Frx that functions as a reception terminal Trx
  • an antenna that functions as an antenna terminal Fant.
  • a foot pad Fant and a ground foot pad Fgnd functioning as a ground terminal are formed with electrode terminals 18 respectively.
  • the transmission foot pad Ftx, the reception foot pad Frx, the antenna foot pad Fant, and the ground foot pad Fgnd correspond to the transmission electrode Ptx and the reception electrode corresponding to each other through the wiring metal layer 16 and the interlayer connection conductor (via) 15 of the wiring substrate 10. It is electrically connected to Prx, antenna electrode Pant, or ground electrode Pgnd.
  • the annular metal layer 14 is electrically connected to the ground foot pad Fgnd through the interlayer connection conductor 15.
  • a side of the annular metal layer 14 closest to the reception foot pad Frx and the transmission foot pad Ftx is a first side 40, and a side opposite to the first side 40 is a second side 42.
  • the width of the first side 40 is the width W1
  • the shortest distance between the first side 40 and the receiving electrode Prx is the distance d1
  • the shortest distance between the second side 42 and the antenna electrode Pant is the distance d2.
  • the reception filter 50 is configured with a ladder type filter using a piezoelectric thin film resonator
  • the transmission filter 52 is configured with a ladder type filter using a surface acoustic wave resonator.
  • the chip size Lr1 ⁇ Lr2 of the reception filter chip 20 was 1.0 mm ⁇ 0.79 mm, and the chip size Lt1 ⁇ Lt2 of the transmission filter chip 22 was 1.0 mm ⁇ 0.79 mm.
  • the outer dimensions L1 ⁇ L2 of the wiring board 10 were set to 2.0 mm ⁇ 2.5 mm. Furthermore, the film thicknesses of the first insulating layer 10a and the second insulating layer 10b were each 0.089 mm.
  • the width W1 of the annular metal layer 14 was set to 0.15 mm, and the distance d1 and the distance d2 were set to 0.40 mm and 0.30 mm, respectively.
  • the width W1 of the annular metal layer 14 was 0.47 mm, and the distance d1 and the distance d2 were 0.08 mm and 0.15 mm, respectively.
  • the chip size Lr1 ⁇ Lr2 of the reception filter chip 20, the chip size Lt1 ⁇ Lt2 of the transmission filter chip 22, the size L1 ⁇ L2 of the wiring substrate 10, and the film thicknesses of the insulating layers 10a and 10b were the same as those in the first embodiment. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the transmission-reception isolation characteristics of the duplexers according to Example 1 and the comparative example were measured.
  • the transmission band was selected from 1850 MHz to 1910 MHz, and the reception band was selected from 1930 MHz to 1990 MHz.
  • FIG. 5 shows the isolation characteristics of the duplexer in Example 1 and the duplexer in the comparative example.
  • the duplexer in the first embodiment of the present invention has an increased attenuation in the transmission band as compared with the comparative example, and the transmission-reception isolation characteristics are clearly improved.
  • the transmission foot pad Ftx and the annular metal layer 14 are electromagnetically coupled as a cause of deterioration of the transmission-reception isolation characteristics, and the annular metal layer 14 and the reception electrode Prx are As a result of electromagnetic coupling, a signal may leak from the transmission foot pad Ftx to the reception electrode Prx.
  • the shortest distance d1 between the first side 40 of the annular metal layer 14 and the receiving electrode Prx is larger than the width W1. Furthermore, the distance d1 is more preferably 1.5 times or more of the width W1, and the distance d1 is more preferably twice or more of the width W1.
  • the reception pad and the antenna pad are provided apart from each other in order to suppress interference between the two pads. For this reason, the reception pad and the antenna pad are provided on the diagonal line of the reception filter chip 20.
  • the distance between the antenna electrode Pant and the annular metal layer 14 becomes closer if the distance between the reception electrode Prx and the annular metal layer 14 is increased. End up.
  • the shortest distance d1 between the first side 40 of the annular metal layer 14 and the receiving electrode Prx is greater than the shortest distance d2 between the second side 42 of the annular metal layer 14 and the antenna electrode Pant. Is also preferably large. Furthermore, the distance d1 is more preferably 1.5 times or more than the distance d2, and the distance d1 is more preferably twice or more than the distance d2.
  • the metal sealing portion 26 when the metal sealing portion 26 is in contact with the annular metal layer 14 and seals the reception filter and the transmission filter, the volume of the annular metal is increased. The transmission signal leaks through the unit 26 increases.
  • the wiring board 10 has a quadrangular (rectangular) planar shape.
  • the reception foot pad Frx and the transmission foot pad Ftx are connected to the first metal ring 14 in the first shape.
  • the antenna foot pad Fant is disposed in the center of the second side 42 facing the first side 40.
  • the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 may be mounted face-up on the wiring board 10. However, in order to reduce the size of the duplexer, it is preferable that the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 are flip-chip mounted on the wiring substrate 10.
  • a filter using a surface acoustic wave resonator or a piezoelectric thin film resonator can be used.
  • ladder type filters or multimode filters can be used as the reception filter 50 and the transmission filter 52.
  • the annular metal layer 14 may surround at least a part of the antenna electrode Pant, the reception electrode Prx, the transmission electrode Ptx, and the ground electrode Pgnd. However, in order to hermetically seal the reception filter chip 20 and the transmission filter chip 22 using the metal sealing portion 26, the annular metal layer 14 includes the antenna electrode Pant, the reception electrode Prx, the transmission electrode Ptx, and the ground electrode Pgnd. Preferably it is completely enclosed.
  • the annular metal layer 14 is electrically connected to the ground foot pad Fgnd via at least one interlayer connection conductor 15.
  • FIG. 6 shows a top view of the wiring board 10 in Example 2 of the present invention.
  • the chip size of the transmission filter chip 22 is larger than that of the first embodiment shown in FIG.
  • the distance d2 is larger than the shortest distance d3 between the first side 40 and the transmission electrode Ptx.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the transmission signal leaking to the annular metal layer 14 does not greatly depend on the shortest distance d3 between the transmission electrode Ptx and the first side 40 of the annular metal layer 14.
  • the power of the transmission signal leaking to the annular metal layer 14 is small, the signal leaking to the reception electrode Prx via the annular metal layer 14 depends on the distance d1.
  • the shortest distance d1 between the first side 40 of the annular metal layer 14 and the reception electrode Prx is preferably larger than the shortest distance d3 between the first side 40 and the transmission electrode Ptx. Furthermore, the distance d1 is more preferably 1.5 times or more than d3, and the distance d1 is more preferably twice or more than the distance d3.
  • the reception filter chip 20 is smaller in size than the transmission filter chip 22.
  • the distance d1 can be made larger than the distance d3.
  • FIG. 7 shows a top view of the wiring board 10 in Example 3 of the present invention.
  • two receiving electrodes Prx are provided.
  • a balanced signal is propagated to the two receiving electrodes Prx.
  • the width W1 is the width of the first side 40
  • the distance d1 is the shortest distance between the first side 40 and the receiving electrode Prx
  • the distance d2 is the shortest distance between the second side 42 and the antenna electrode Pant.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the balance characteristic can also be improved.
  • the received signal may be an unbalanced signal.
  • the transmission signal may be either a balanced signal or an unbalanced signal.
  • FIG. 8 shows a top view of the wiring board 10 in Example 4 of the present invention.
  • the reception filter and the transmission filter are formed in one filter chip 23.
  • the width W1 is the width of the first side 40
  • the distance d1 is the shortest distance between the first side 40 and the reception electrode Prx
  • the distance d2 is the shortest distance between the second side 42 and the antenna electrode Pant.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the reception filter 50 and the transmission filter 52 may be formed in one filter chip 23.
  • the elements such as an inductor and / or a capacitor constituting the matching circuit 54 shown in FIG. These elements may be formed in the wiring board 10.

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Abstract

受信端子Frxとアンテナ端子Fantとの間に接続された受信フィルタと、送信端子Ftxと前記アンテナ端子との間に接続された送信フィルタと、前記受信端子、前記送信端子および前記アンテナ端子が下面に形成され、前記受信端子と電気的に接続する受信電極Prxと、前記送信端子と電気的に接続する送信電極Ptxと、前記アンテナ端子と電気的に接続するアンテナ電極Pantと、前記受信電極、前記送信電極および前記アンテナ電極を囲みグランドに電気的に接続された環状金属層14とが上面に形成され、前記受信フィルタと前記送信フィルタとを前記上面に搭載する配線基板10とを具備し、前記受信端子および前記送信端子に最も近い前記環状金属層の辺と前記受信電極との最短距離d1が、前記環状金属層の前記辺の幅W1より大きいことを特徴とするデュープレクサ。

Description

デュープレクサ
 本発明はデュープレクサに関し、一つの基板上に受信フィルタおよび送信フィルタが搭載されたデュープレクサに関する。
 デュープレクサ(デュプレクサ、アンテナ共用器、または分波器とも称される)は、主に携帯電話等の無線通信に用いられている。近年、携帯電話等の高機能化のため、小型でかつ高い信頼性を有する部品が要求されている。このような要求を実現するため、配線基板の上面に弾性波フィルタ等のチップ部品をフリップチップ法により搭載し、半田材により封止する技術が知られている(例えば特許文献1)。特許文献1においては、封止用半田を配線基板上に固着させるために、配線基板の上面に環状に金属層が配設されている。特許文献1の構造においては、半田封止部と弾性波フィルタとが接触することにより、弾性波フィルタから漏れ電界が発生する。この漏れ電界を抑制するため、弾性波フィルタよりも低い誘電率を有する絶縁層をチップ部品と半田封止部の間に挟むことが知られている(例えば特許文献2)。特許文献2に開示される技術を用い、弾性波フィルタを含むデュープレクサを形成することにより、送信-受信間アイソレーション特性の低下を抑制することが知られている。
特開2006-203149号公報 特開2010-74418号公報
 しかしながら、特許文献1並びに特許文献2に開示される技術を用いたデュープレクサにおいて、さらなる小型化を行なうと、配線基板の上面に形成された環状金属層を介し、送信側から受信側に不要な信号が漏れてしまい、送信-受信間アイソレーション特性を低下させてしまう。
 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、送信-受信間アイソレーション特性の低下を防止・抑制することを目的とする。
 本発明は、受信端子とアンテナ端子との間に接続された受信フィルタと、送信端子と前記アンテナ端子との間に接続された送信フィルタと、前記受信端子、前記送信端子および前記アンテナ端子が下面に形成され、前記受信端子と電気的に接続する受信電極と、前記送信端子と電気的に接続する送信電極と、前記アンテナ端子と電気的に接続するアンテナ電極と、前記受信電極、前記送信電極および前記アンテナ電極を囲みグランドに電気的に接続された環状金属層とが上面に形成され、前記受信フィルタと前記送信フィルタとを前記上面に搭載する配線基板とを具備し、前記受信端子および前記送信端子に最も近い前記環状金属層の辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層の前記辺の幅より大きいことを特徴とするデュープレクサである。本発明によれば、送信-受信間アイソレーション特性の低下を防止・抑制することができる。
 上記構成において、前記環状金属層に接触し、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタを封止する金属封止部を具備する構成とすることができる。
 上記構成において、前記環状金属層の前記辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層の前記辺と前記送信電極との最短距離より大きい構成とすることができる。
 上記構成において、前記環状金属層の前記辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層と前記アンテナ電極との最短距離より大きい構成とすることができる。
 上記構成において、前記配線基板は四角形状を有し、前記受信端子と前記送信端子は、前記環状金属層の前記辺の両端に形成され、前記アンテナ端子は、前記環状金属層の前記辺に対向する辺の中央部に形成されている構成とすることができる。
 上記構成において、前記配線基板は平板状である構成とすることができる。
 上記構成において、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、前記配線基板にフリップチップ実装されている構成とすることができる。
 本発明によれば、送信-受信間アイソレーション特性の低下を防止・抑制することができる。
図1は、デュープレクサの構成を示す機能ブロック図である。 図2は、本発明の実施例1に係るデュープレクサの構成を示す断面図である 図3(a)は、前記実施例1における配線基板の構成を示す上面図、図3(b)は、配線基板の下面を上方から透視した図である。 図4は、比較例における配線基板の構成を示す上面図である。 図5は、前記実施例1および比較例に係るデュープレクサのアイソレーション特性を示す図である。 図6は、本発明の実施例2における配線基板の構成を示す上面図である。 図7は、本発明の実施例3における配線基板の構成を示す上面図である。 図8は、本発明の実施例4における配線基板の構成を示す上面図である。
 本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
 まず、デュープレクサについて説明する。図1は、デュープレクサの構成を示す機能ブロック図である。
 当該デュープレクサにあっては、受信端子Trxとアンテナ端子Tantとの間に受信フィルタ50が接続されている。送信端子Ttxとアンテナ端子Tantとの間に送信フィルタ52が接続されている。そして、アンテナ端子Tantと受信フィルタ50および送信フィルタ52の少なくとも一方との間に整合回路54が配設されている。
 かかる構成に於いて、受信フィルタ50はアンテナ端子Tantに入力された受信信号をフィルタリングして受信端子Trxに出力する。一方、当該受信フィルタ50は、送信信号を抑圧することにより、送信信号が受信端子Trxに出力されることを抑制する。
 一方、送信フィルタ52は送信端子Ttxに入力された送信信号をフィルタリングしてアンテナ端子Tantに出力する。当該送信フィルタ52は、受信信号を抑圧することにより、受信信号が送信端子Ttxに出力されることを抑制する。
 受信信号と送信信号は異なる周波数帯域であり、受信フィルタ50と送信フィルタ52とは異なる通過帯域を有する。
 整合回路54は、アンテナ端子Tantと受信フィルタ50および送信フィルタ52との間のインピーダンスを整合させる。送信-受信間アイソレーション特性は、送信端子Ttxから受信端子Trxへの信号の漏れの程度を示す。送信-受信間アイソレーション特性が劣化すると、送信信号が送信端子Ttxから受信端子Trxに漏れやすくなる。
 本発明の実施例1に係るデュープレクサの断面構造を、図2に示す。当該断面は、後述する図3(a)に於けるX-X断面に相当する。
 図2に示されるように、実施例1に係るデュープレクサ100は、配線基板10、受信フィルタチップ20、送信フィルタチップ22および金属封止部26を具備している。
 配線基板10は、2層の酸化アルミニウムを主体とするセラミック材或いは樹脂材からなり、その上面、層間ならびに下面には、金属層が選択的に配設されている。
 即ち、上層の絶縁層10bの上面には、フィルタチップの電極が接続される電極端子12と、当該電極端子12から離間し、且つ絶縁層10bの上面周縁部近傍に於いて当該電極端子12を囲繞して配設された環状金属層14を具備している。
 また、絶縁層10bと下層の絶縁層10aとの間、即ち層間には、配線金属層16が選択的に配設され、更に下層の絶縁層10aの表面(下面)には、外部接続用電極端子(フットパッド)18が選択的に配設されている。
 そして、前記電極端子12、環状金属層14、配線金属層16ならびに外部接続用電極端子18との間は、絶縁層10a、10b中に選択的に配設された層間接続用導体(図示せず)により接続されている。環状金属層14は、接地電位とされる外部接続用電極端子18に接続されている。
 かかる電極端子12、環状金属層14ならびに配線金属層16は、銅(Cu)、銀(Ag)或いは金(Au)などにより形成される。
 そして、当該配線基板10の上面には、受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22が銅からなるバンプ24を介してフリップチップ実装されている。即ち、当該フィルタチップの活性領域(フィルタ形成面)は、配線基板10の上面に対向して配置されている。
 受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22は、その周囲を金属封止部26により囲まれている。かかる金属封止部26は、錫(Sn)-銀(Ag)-銅(Cu)半田からなり、その内側面はフィルタチップの側面に接し、且つその下面は前記環状金属層14に接している。
 そして、受信フィルタチップ20、送信フィルタチップ22および金属封止部26上には、コバールからなるキャップ板28が配設されている。
 即ち、受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22は、キャップ板28および金属封止部26をもって形成されるキャビティ29内に受容され、配線基板10をもって封止されている。
 更に、金属封止部26およびキャップ板28は、ニッケル(Ni)からなる保護膜30により被覆されており、当該保護膜30も前記環状金属層14に接している。
 かかる構成によれば、金属封止部26、キャップ板28ならびに保護膜30を用いて受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22を封止することにより、樹脂封止に比べ気密性の高い封止が可能であり、また高いシールド効果を具備している。
 また、キャップ板28および保護膜30を用いることにより、当該デュープレクサ100を電子機器内搭載用基板などに実装する際に、加えられる熱に起因して金属封止部26が変形することを、防止・抑制することもできる。
 尚、バンプ24を構成する材料としては、銅以外に、金または半田を用いることができる。また、金属封止部26としては、前述の錫-銀-銅以外の半田または金属を用いることができる。
 更に、キャップ板28および保護膜30は、前述の如き金属の他、絶縁体を用いることもできる。但し、キャップ板28および保護膜30の融点は金属封止部26の融点より高いことが好ましい。加えて、配線基板10は、必要に応じて単層または3層以上の構成が選択される。
 実施例1に係るデュープレクサ100における、配線基板10の上面を図3(a)に示し、当該配線基板10の下面を上方から透視した状態を図3(b)に示す。
 図3(a)においては、搭載される受信フィルタチップ20、送信フィルタチップ22の外形を、太い破線で描く矩形をもって示している。
 そして、当該受信フィルタチップ20、送信フィルタチップ22それぞれの直下に位置する配線基板10の上面には、アンテナ電極Pant、受信電極Prx、送信電極Ptxおよびグランド電極Pgndが、それぞれ電極端子12をもって形成されている。
 受信フィルタチップ20におけるアンテナ電極、受信電極ならびにグランド電極は、バンプ24(図2参照)を介して、アンテナ電極Pant、受信電極Prxおよびグランド電極Pgndに接続されている。一方、送信フィルタチップ22におけるアンテナ電極、送信電極ならびにグランド電極は、バンプ24を介して、アンテナ電極Pant、送信電極Ptxおよびグランド電極Pgndに接続されている。
 即ち、アンテナ電極Pant、受信電極Prx、送信電極Ptxならびにグランド電極Pgndは、信号等を伝搬する信号線路として機能すると共に、受信フィルタチップ20ならびに送信フィルタチップ22をフリップチップする際の搭載・固定用パッドとして機能する。
 そして、配線基板10の上面においては、その周縁部に沿って環状金属層14が所定の幅をもって配設され、アンテナ電極Pant、受信電極Prx、送信電極Ptxおよびグランド電極Pgndなど、複数の電極端子12を囲繞している。
尚、図3(a)にあっては、配線基板10の下面に配置された電極端子18を細い破線をもって示している。
 一方、配線基板10の下面には、図3(b)に示される様に、送信端子Ttxとして機能する送信フットパッドFtx、受信端子Trxとして機能する受信フットパッドFrx、アンテナ端子Fantとして機能するアンテナフットパッドFantおよびグランド端子として機能するグランドフットパッドFgndが、それぞれ電極端子18をもって形成されている。
 送信フットパッドFtx、受信フットパッドFrx、アンテナフットパッドFantおよびグランドフットパッドFgndは、配線基板10の配線金属層16および層間接続用導体(ビア)15を介して、対応する送信電極Ptx、受信電極Prx、アンテナ電極Pant或いはグランド電極Pgndと電気的に接続される。実施例1においては、受信電極Prxは1つであり、受信信号は、不平衡信号である。
 また、前記環状金属層14は、層間接続用導体15を介して、グランドフットパッドFgndに電気的に接続される。
 ここで、受信フットパッドFrxならびに送信フットパッドFtxに最も近い環状金属層14の辺を第1の辺40、当該第1の辺40に対向する辺を第2の辺42とする。
 そして第1の辺40の幅を幅W1、第1の辺40と受信電極Prxとの最短距離を距離d1、第2の辺42とアンテナ電極Pantとの最短距離を距離d2とする。
 実施例1のデュープレクサとして、受信フィルタ50を、圧電薄膜共振器を用いたラダー型フィルタをもって構成し、送信フィルタ52を、弾性表面波共振器を用いたラダー型フィルタをもって構成した。
 かかる受信フィルタチップ20のチップサイズLr1×Lr2を1.0mm×0.79mm、送信フィルタチップ22のチップサイズLt1×Lt2を1.0mm×0.79mmとした。
 また、配線基板10の外形寸法L1×L2を2.0mm×2.5mmとした。更に、第1の絶縁層10aおよび第2の絶縁層10bの膜厚を、それぞれ0.089mmとした。
 そして、前記環状金属層14の幅W1を0.15mmとし、距離d1および距離d2を、それぞれ0.40mmおよび0.30mmとした。
 一方、比較例に係るデュープレクサ110における配線基板10Sの上面の形態を、図4に示す。
 図4に示されるように、比較例に係るデュープレクサ110においては、環状金属層14の幅W1を0.47mm、距離d1および距離d2をそれぞれ0.08mmおよび0.15mmとした。
 受信フィルタチップ20のチップサイズLr1×Lr2、送信フィルタチップ22のチップサイズLt1×Lt2、配線基板10のサイズL1×L2、および絶縁層10aおよび10bの膜厚は実施例1と同一とした。その他の構成も実施例1と同じであり、説明を省略する。
 実施例1および比較例に係るデュープレクサについて、送信-受信アイソレーション特性を測定した。送信帯域は1850MHz~1910MHz、受信帯域は1930MHz~1990MHzを選択した。
 実施例1におけるデュープレクサならびに比較例におけるデュープレクサのアイソレーション特性を、図5に示す。図示されるように、本発明の実施例1におけるデュープレクサは、比較例に比べ、送信帯域における減衰量が増加しており、送信-受信アイソレーション特性が明らかに向上している。
 この様な送信-受信アイソレーション特性からして、送信-受信アイソレーション特性の劣化の要因として、送信フットパッドFtxと環状金属層14とが電磁結合し、また環状金属層14と受信電極Prxとが電磁結合することにより、信号が送信フットパッドFtxから受信電極Prxに漏れることが考えられる。
 環状金属層14の幅W1が広い場合、送信フットパッドFtxと環状金属層14との電磁結合が生じ易く、また、環状金属層14と受信電極Prxとが電磁結合し易い。
 一方、環状金属層14と受信電極Prxとの距離が近いと、環状金属層14と受信電極Prxとは電磁結合し易い。
 よって、環状金属層14の第1の辺40と受信電極Prxとの最短距離d1が幅W1より大きいことが好ましい。さらに、距離d1が幅W1の1.5倍以上であることがより好ましく、距離d1が幅W1の2倍以上であることがさらに好ましい。
 受信フィルタチップ20においては、受信パッドとアンテナパッドは、両パッドとの間の干渉を抑制するために、離れて設けられる。このため、受信パッドとアンテナパッドとは、受信フィルタチップ20の対角線上に設けられる。
 従って、かかる受信フィルタチップ20を、環状金属層14内に配置する場合、受信電極Prxと環状金属層14との距離を離すようにすると、アンテナ電極Pantと環状金属層14との距離は近づいてしまう。
 この様な場合、環状金属層14の第1の辺40と受信電極Prxとの間の最短距離d1が、環状金属層14の第2の辺42とアンテナ電極Pantとの間の最短距離d2よりも大きいことが好ましい。さらに、距離d1が距離d2の1.5倍以上であることがより好ましく、距離d1が距離d2の2倍以上であることがより好ましい。
 実施例1のように、金属封止部26が環状金属層14に接触し、受信フィルタおよび送信フィルタを封止する場合、環状の金属の体積が大きくなるため、環状金属層14および金属封止部26を介した送信信号の漏れが大きくなる。
 よって、金属封止部26を有する場合に、実施例1のような配置を行なうことが好ましい。
 実施例1においては、配線基板10はその平面形状が四角形(矩形)である。この様な場合、受信フットパッドFrx、送信フットパッドFtxおよびアンテナフットパッドFantのそれぞれの間の間隔を大きくするためには、受信フットパッドFrxと送信フットパッドFtxを、環状金属層14の第1の辺40の両端近傍に配置し、一方、アンテナフットパッドFantを、前記第1の辺40に対向する第2の辺42の、中央部に配置することが好ましい。
 配線基板10は平板状である場合、環状金属層14と受信電極Prxとの結合が大きくなる。よって、実施例1の配置を行なうことが好ましい。
 受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22は、配線基板10にフェースアップ実装されていてもよい。しかしながら、デュープレクサの小型化のためには、受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22は、配線基板10にフリップチップ実装されていることが好ましい。
 送信フィルタ52および受信フィルタ50として、弾性表面波共振器または圧電薄膜共振器を用いたフィルタを用いることができる。また、受信フィルタ50および送信フィルタ52として、ラダー型フィルタまたは多重モードフィルタを用いることができる。
 また、環状金属層14は、アンテナ電極Pant、受信電極Prx、送信電極Ptxおよびグランド電極Pgndの少なくとも一部を囲っていればよい。しかしながら、金属封止部26を用い、受信フィルタチップ20および送信フィルタチップ22を気密封止するためには、環状金属層14は、アンテナ電極Pant、受信電極Prx、送信電極Ptxおよびグランド電極Pgndを完全に囲んでいることが好ましい。そして、当該環状金属層14は、少なくとも1つの層間接続用導体15を介してグランドフットパッドFgndに電気的に接続される。
 本発明の実施例2における配線基板10の上面図を、図6に示す。かかる実施例2にあっては、図3(a)に示した実施例1と比較して、送信フィルタチップ22のチップサイズが大きい。この場合、距離d2は、第1の辺40と送信電極Ptxとの最短距離d3より大きい。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
 送信フットパッドFtxには大電力が入力されるため、環状金属層14に漏れる送信信号は、送信電極Ptxと環状金属層14の第1の辺40との最短距離d3に大きくは依存しない。一方、環状金属層14に漏れる送信信号の電力は小さいため、環状金属層14を介して受信電極Prxに漏れる信号は距離d1に依存する。
 よって、環状金属層14の第1の辺40と受信電極Prxとの最短距離d1が、第1の辺40と送信電極Ptxとの最短距離d3より大きいことが好ましい。
さらに、距離d1がd3の1.5倍以上であることがより好ましく、距離d1が距離d3の2倍以上であることがより好ましい。
 例えば、送信フィルタ52として耐電力性の高いラダー型フィルタを用い、受信フィルタ50として多重モードフィルタを用いた場合、受信フィルタチップ20は送信フィルタチップ22よりサイズが小さくなる。この場合、距離d1を距離d3より大きくすることができる。
 本発明の実施例3における配線基板10の上面図を、図7に示す。かかる実施例3にあっては、前記実施例1と異なり、受信電極Prxが2つ設けられている。2つの受信電極Prxには平衡信号が伝搬される。幅W1は、第1の辺40の幅、距離d1は、第1の辺40と受信電極Prxとの最短距離、距離d2は、第2の辺42とアンテナ電極Pantとの最短距離であり、実施例1と同様である。その他の構成は実施例1と同じであり説明を省略する。
 実施例3においては、送信-受信アイソレーション特性を向上できるため、バランス特性も向上できる。また、実施例1のように受信信号は不平衡信号でもよい。送信信号も平衡信号および不平衡信号のいずれでもよい。
 本発明の実施例4における配線基板10の上面図を、図8に示す。かかる実施例4にあっては、前記実施例1と異なり、受信フィルタと送信フィルタが1つのフィルタチップ23に形成されている。幅W1は、第1の辺40の幅、距離d1は、第1の辺40と受信電極Prxとの最短距離、距離d2は、第2の辺42とアンテナ電極Pantとの最短距離であり、実施例1と同様である。その他の構成は、実施例1と同じであり説明を省略する。
 実施例3のように、受信フィルタ50と送信フィルタ52とは1つのフィルタチップ23に形成されていてもよい。
 また、図1の整合回路54を構成するインダクタまたは/およびキャパシタ等の要素は、受動素子チップに形成され、配線基板10に搭載されていてもよい。また、これらの要素は、配線基板10内に形成されていてもよい。
 以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
  10     配線基板
  12     電極端子
  14     環状金属層
  15     層間接続用導体(ビア)
  16     配線金属層
  18     外部接続用電極端子
  20     受信フィルタチップ
  22     送信フィルタチップ
  24     バンプ
  26     金属封止部
  28     キャップ板
  30     保護膜
  40     第1の辺
  42     第2の辺

Claims (7)

  1.  受信端子とアンテナ端子との間に接続された受信フィルタと、
     送信端子と前記アンテナ端子との間に接続された送信フィルタと、
     前記受信端子、前記送信端子および前記アンテナ端子が下面に形成され、前記受信端子と電気的に接続する受信電極と、前記送信端子と電気的に接続する送信電極と、前記アンテナ端子と電気的に接続するアンテナ電極と、前記受信電極、前記送信電極および前記アンテナ電極を囲みグランドに電気的に接続された環状金属層とが上面に形成され、前記受信フィルタと前記送信フィルタとを前記上面に搭載する配線基板とを具備し、
     前記受信端子および前記送信端子に最も近い前記環状金属層の辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層の前記辺の幅より大きいことを特徴とするデュープレクサ。
  2.  前記環状金属層に接触し、前記受信フィルタおよび前記送信フィルタを封止する金属封止部を具備することを特徴とする請求項1記載のデュープレクサ。
  3.  前記環状金属層の前記辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層の前記辺と前記送信電極との最短距離より大きいことを特徴とする請求項1または2記載のデュープレクサ。
  4.  前記環状金属層の前記辺と前記受信電極との最短距離が、前記環状金属層と前記アンテナ電極との最短距離より大きいことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載のデュープレクサ。
  5.  前記配線基板は四角形状を有し、
     前記受信端子と前記送信端子は、前記環状金属層の前記辺の両端に形成され、
     前記アンテナ端子は、前記環状金属層の前記辺に対向する辺の中央部に形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載のデュープレクサ。
  6.  前記配線基板は平板状であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項記載のデュープレクサ。
  7.  前記受信フィルタおよび前記送信フィルタは、前記配線基板にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項記載のデュープレクサ。
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