JP2004201263A - 高周波複合部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は高周波複合部品に関するものである。
【解決手段】本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、前記アンテナ(ANT)から受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離して前記通信システムと位置追跡システム(GPS)に提供し、さらに前記通信システムからの信号を前記アンテナ(ANT)に伝達するダイプレクサ(110)；前記ダイプレクサ(110)と前記通信システムに各々連結され、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する表面弾性波デュプレクサ(120)；及び、前記ダイプレクサ(110)と前記位置追跡システムに各々連結され、第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する表面弾性波GPSフィルター(130)；を含む高周波複合部品を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、前記アンテナ(ANT)から受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離して前記通信システムと位置追跡システム(GPS)に提供し、さらに前記通信システムからの信号を前記アンテナ(ANT)に伝達するダイプレクサ(110)；前記ダイプレクサ(110)と前記通信システムに各々連結され、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する表面弾性波デュプレクサ(120)；及び、前記ダイプレクサ(110)と前記位置追跡システムに各々連結され、第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する表面弾性波GPSフィルター(130)；を含む高周波複合部品を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波複合部品に関するもので、より詳しくは、移動通信装置の高周波回路において送受信部とアンテナとの間で高周波信号を処理する部分であるフロント・エンド(front end)部に用いるダイプレクサ(diplexer)と表面弾性波(Surface Acoustic Wave)デュプレクサ(duplexer)及び位置追跡システム(Global Positioning System、GPS)フィルターなどの部品を積層セラミック多層基板によって1つのモジュール化を行い特性の向上及び製品の小型化を実現できる高周波複合部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の移動通信端末機は小型化及び多機能化の流れに伴い位置追跡システム(GPS)を追加して複合製品化される傾向にある。位置追跡システム(GPS)はこうした流れにあわせて端末機に必需的に装着されつつあり、現在諸部品を組み合わせて具現することはできるが、移動通信端末機の小型化及び高機能化のためにこれを複合モジュール化した新たな通信部品の必要性が高まってきている。
【０００３】
移動通信端末機に位置追跡システム(GPS)を追加して1つの製品とさせるには通常ダイプレクサ(diplexer)、表面弾性波デュプレクサ(SAW duplexer)、GPS表面弾性波フィルター(SAW filter)などの部品が必要になる。これら部品の配列関係を図６に簡略に示す。
【０００４】
図６は位置追跡システム(GPS)を付加した従来の移動通信端末機におけるフロント・エンド(front end)部のブロック図である。図６において、ダイプレクサ(511)はアンテナ(510)を通して受信された信号を低周波領域と高周波領域とに分けデュアルバンド(dual band)で用いられるようにする部品である。ここで、通常アンテナを通して受信された信号はCDMA（符号分割多重アクセス）システムまたはPCSシステムに分配される。さらに、ダイプレクサはCDMAシステムやPCSシステムから伝送された信号をアンテナに送る機能も含む。また、前記デュアルバンドの機能はCDMAシステムと本発明のような位置追跡システム(GPS)とのデュアルバンドに用いることができる。
【０００５】
表面弾性波デュプレクサ(512)はアンテナから入ってきた受信信号とCDMAシステムのような通信システムから送出される送信信号とを区分して伝達するフィルターである。前記デュプレクサ(512)は通信システムの受信部(RX)と送信部(TX)とを分けてダイプレクサ(511)から受信した信号を伝達する部品である。即ち、ダイプレクサ(511)から受信した信号をCDMAシステムのような通信システムの受信部(RX)に送り、通信システムの送信部(TX)から受けた信号をダイプレクサ(511)に送る役目を果たす。こうしたデュプレクサには、従来、主に誘電体デュプレクサが用いられてきたが、嵩張るばかりか重いので最近は小さくて軽い他の製品に代替されつつある。従って、通常のCDMA周波数帯域で用いるデュプレクサには表面弾性波デュプレクサが広く使われている。
【０００６】
GPSフィルター(513)は諸信号中GPS信号のみ選別するフィルターとして、GPS信号は受信信号のみ存在するのが普通なので送受信分離の必要が無く受信端のみで構成される。前記ダイプレクサ、デュプレクサ、GPSフィルターなどの部品は各々単品とされ、部品同士の調整回路(matching circuit、515、516)は端末機毎にその特性を調合させるもので端末機の種類によって差が生じることがあり、主にインダクタやキャパシタでその特性を調整する。
【０００７】
前記のような諸部品を1つの複合モジュールで具現するための従来の技術に大韓民国特許出願第2002-29238号がある。図７には前記特許出願第2002-29238号のブロック図が示してあり、図８には高周波複合部品の積層構造物を成す誘電体層の構造が示してある。
【０００８】
前記出願は、各々のダイプレクサとデュプレクサが別々に構成され移動通信端末機に搭載される場合に多くの部品を必要とし、部品同士の間にマッチング回路が必要となり挿入損失が増加することを防止すべく、表面弾性波デュプレクサ(522)とダイプレクサ(521)を含む高周波複合部品を提供している。さらに、図８にはこうした高周波複合部品を具現するための積層構造物の誘電体層が詳細に示してある。
【０００９】
図７において、前記ダイプレクサ(521)の第1ポート(P11)はアンテナ(ANT)と連結され、ダイプレクサの第2ポート(P12)は前記デュプレクサ(522)の第1ポート(P21)と連結され、前記ダイプレクサの第3ポート(P13)は高周波帯域を処理する第2通信システムの一端(HF)と連結される。さらに、前記デュプレクサ(522)の第2ポート(P22)は第1通信システムの受信部(RX)に連結され、デュプレクサの第3ポート(P23)は第1通信システムの送信端(TX)に連結される。ここで、前記第2通信システムは位置追跡システム(GPS)とされることができる。
【００１０】
前記のような機能を働くダイプレクサ及びデュプレクサが1つのパッケージ内に部品化された複合部品に位置追跡システム(GPS)を具現させるためには、GPSフィルターを移動通信端末機の基板上に別途に設置しなければならないので、アンテナを通して入力される信号をGPSフィルターへ伝達する伝達距離が長くなり信号損失が発生することになる。こうした問題を、図８の第7誘電体層(S7)でストリップライン(520)を形成することにより解決した。さらに、前記複合モジュールの場合にダイプレクサをLTCCなどの多層基板内に設けなければならないが、従来の複数個の部品各々における各部品の高さに比して、複合モジュールの場合に上下接地板(S2、S9)同士の間隔が小さくなり、これら接地板と上下パターンとの干渉を防止するパターン設計技術が必要となる。こうした干渉の問題を解決すべく図８のように、接地板(S2、S9)に導電性パターンの形成されないオープン領域(521、522、523)を形成した。
【００１１】
図８の第7誘電体層(S7)において、一側のパターンはアンテナ側に連結されるキャパシタ(C3)を形成することになり、他側のパターンはGPSに連結されるキャパシタ(C5)となる。図８はアンテナとGPSポートが相互対向面に位置する従来の場合で、キャパシタC3とC5が第7誘電体層(S7)上で相互離隔するしかなく、両キャパシタ端子を単に導電性パターンで連結する場合、第9誘電体層(S9)の接地層との干渉がひどくなる問題がある。これを解決すべく第9誘電体層(S9)の接地層上にオープン領域を形成してもよいが、その場合、接地層のオープン領域が大きくなりすぎて接地特性が劣化されかねない。従って、他の解決案として両端子間をインピーダンス50ohmに設定したストリップラインで連結すれば、接地層との干渉及びロス(loss)を最少化できる。しかし、該ストリップラインの必要性のためにL3とL4のようなマッチング回路の追加が必要になり、こうして回路が複雑になる問題が生じる。しかも、L3のために第2誘電体層(S2)にオープン領域(522)を形成しなければならず、これにより接地特性も劣化するという問題が生じる。
【００１２】
即ち、上記のような従来のデュプレクサ及びダイプレクサ複合モジュールに位置追跡システム(GPS)を連結して用いる場合、信号損失の問題を解決すべくストリップラインを形成し、また多層基板にキャパシタを設けながら接地板との干渉を解決すべくオープン領域を形成するなど様々な設計上制約ができ、こうした設計上の制約は基板上に設けるべき素子が多くなりパターン長さが増加するなど特性低下の要因として作用することになる。また、GPSフィルターが別途部品として移動通信端末機に実装されることにからフロント・エンド部の部品数が多くなり、こうして移動通信端末機の寸法を小型化し難くなる問題も抱えている。従って、従来のデュプレクサ及びダイプレクサ複合モジュールにGPSフィルターを含んでモジュール化し、また複合モジュールに前記機能を全て具現させて信号損失を無くす構造が当技術分野において研究されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、移動通信端末機のフロント・エンド部に含まれるダイプレクサ及びデュプレクサとGPSフィルターを単一モジュールに具現させ、移動通信端末機の寸法を小型化し部品個数を省くことに目的がある。
【００１４】
また、本発明はGPSフィルターを含む単一モジュールを提供して、従来ダイプレクサ及びデュプレクサの複合モジュールをGPSフィルターと別途に連結することから発生した信号損失を減少させられ、接地板の形状及び他の誘電体層の形状をより単純化させてパターン設計を容易にすることに目的がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、前記アンテナから受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離して前記通信システムと位置追跡システム(GPS)に提供し、さらに前記通信システムからの信号を前記アンテナに伝達するダイプレクサ；前記ダイプレクサと前記通信システムに各々連結され、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する表面弾性波デュプレクサ；及び、前記ダイプレクサと前記位置追跡システムに各々連結され、第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する表面弾性波GPSフィルター;を含む高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記ダイプレクサは複数個の誘電体層が積層され成る積層構造物において少なくとも一部の誘電体層上に導電性パターンで具現することができ、また前記積層構造物には上部中央に前記デュプレクサ及びGPSフィルターが実装され得るキャビティを形成することができる。さらに、好ましくは、前記通信システムは約824ないし894MHzの周波数帯域を使用するCDMAシステムであることがよい。
【００１６】
さらに、本発明はアンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、低域通過フィルター層、一部にオープン領域の形成された一対の接地層、及び前記一対の接地層の間に積層形成され前記オープン領域への対応位置に導電性パターンにより具現される多数個のキャパシタンス要素を含む高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物；前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルター;及び、前記積層構造物の上部面に配置され前記キャビティを密封する保護層;を含む高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記低域通過フィルター層はCDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させられ、さらに好ましくは前記高域通過フィルター層は位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることができる。好ましくは、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含ませ、また前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは互いに反対側に形成させるとよい。さらに、前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されるか、フリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることができる。好ましくは、前記表面弾性波デュプレクサは送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことができ、前記位相変換素子は前記誘電体積層構造物中いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンにより形成されるλ/4ストリップラインになることができる。
【００１７】
さらに、本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、低域通過フィルター層、一対の接地層、及び高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物；前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルター；及び、前記積層構造物の上部面に配置され前記キャビティを密封する保護層；を含み、前記一対の接地層は一部にオープン領域が形成され、前記誘電体積層構造物の高域通過フィルター層は前記一対の接地層の間に積層形成される複数個の誘電体層から成り前記オープン領域の対応位置に導電性パターンにより形成される少なくとも3つのキャパシタンス要素及び少なくとも1つのインダクタンス要素を含み、前記誘電体積層構造物の低域通過フィルター層は前記高域通過フィルター層の上部に前記接地層を介して前記高域通過フィルター層と分離形成されることを特徴とする高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記低域通過フィルター層はCDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させられ、さらに好ましくは、前記高域通過フィルター層は位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることができる。好ましくは、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含むことができ、また前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは相互反対面に形成されることが好ましい。さらに、前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されるか、フリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることができる。好ましくは、前記表面弾性波デュプレクサは送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことができ、前記位相変換素子は前記誘電体積層構造物中いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンにより形成されるλ/4ストリップラインになることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付の図面に基づきより詳しく説明する。図１は本発明による高周波複合部品の回路構成図を示すブロック図である。本発明の高周波複合部品(100)はダイプレクサ(110)及びSAWデュプレクサ(120)、GPSフィルター(130)を含む。
【００１９】
前記ダイプレクサ(110)は、アンテナ(ANT)から受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離する。ダイプレクサ(110)は前記アンテナ(ANT)と連結されており、通常2種の相異なる周波数帯域を有する通信システムに信号を分配する場合に用いられる。本発明においては、一通信システムと他の一位置追跡システム(GPS)とに各々の信号を分配し、また前記通信システムからの信号をアンテナに伝達する機能を行う。前記位置追跡システム(GPS)は通常受信信号のみを使用するので、送受信分離は不要となる。
【００２０】
前記表面弾性波(SAW)デュプレクサ(120)は前記ダイプレクサ(110)と前記通信システムに各々連結されており、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する。デュプレクサ(120)は通信システムの受信端(RX)及び送信端(TX)を分け、前記ダイプレクサ(110)から受信した信号を受信端(RX)に送り、送信端(TX)から出た信号をダイプレクサ(110)に送る機能として働く。前記SAWデュプレクサは通常2つのSAWフィルターと位相変換素子を含むが、前記SAWフィルターは1GHz以上の高周波の処理には適さないので、前記SAWデュプレクサを用いる第1通信システムは824ないし894MHz周波数帯の信号を処理するCDMA（符号分割多重アクセス）システムであることが好ましい。
【００２１】
前記GPSフィルター(130)は前記ダイプレクサ(110)の高周波信号端に連結され、また位置追跡システム(GPS)に各々連結される。前記位置追跡システム(GPS)は位置追跡システムで、アンテナを通して高周波信号を受け、これにより地理情報など諸情報を得る機能を果たす。前記GPSフィルター(130)は前記高周波信号、即ち第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する。前記GPSフィルターも表面弾性波フィルターを使用する。
【００２２】
前記のような部品は、従来各々別途に組立使用されたり、あるいはダイプレクサとデュプレクサのみ単一部品として組立使用されてきた。しかし、GPSフィルターを除き単一部品として使用する場合、GPSフィルターが移動通信端末機に別途搭載されるので、GPSフィルターに信号を伝達する経路が長くなり信号損失をもたらす問題があった。本発明は前記GPSフィルターを含む複合部品を提供することにより前記のような信号損失、とりわけ挿入損失を大幅に減少させる効果を奏する。また、本発明による複合部品は移動通信端末機の小型化に大変寄与することになる。
【００２３】
本発明の好ましき実施の形態においては、前記通信システムはCDMAシステムで、約824ないし894MHzの周波数を使用する。前記位置追跡システム(GPS)は通常約1570ないし1580MHzの高周波を使用する。
【００２４】
さらに、前記ダイプレクサは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のような複数個の誘電体層が積層されて成る積層構造物(210)の少なくとも一部の誘電体層上に導電性パターンで具現されるのが好ましい。前記ダイプレクサ(110)はLC共振特性を利用して低温焼成セラミック多層基板(LTCC)法により誘電体多層基板にパターンを形成して具現する。また、前記積層構造物(210)には上部中央にデュプレクサ(120)及びGPSフィルター(130)チップを実装できるキャビティ(240)が形成されることになる。これに係わる詳細は後述する。
【００２５】
本発明の高周波複合部品は誘電体積層構造物から成る。図２は本発明の高周波複合部品の平面図(Ａ)及び側断面図(Ｂ)で、図３は本発明の高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造を示す。
【００２６】
誘電体積層構造物(210)は多数個の誘電体層を積層して成り、上部中央にはキャビティ(240)が形成されてSAWデュプレクサ(220)及びSAW GPSフィルター(230)が実装される。誘電体積層構造物(210)には低域通過フィルター層、接地層、及び高域通過フィルター層を含むダイプレクサが設けられる。
【００２７】
低域通過フィルター層は図１のダイプレクサ部分(110)の上側に示すキャパシター及びインダクタ(C1、C2、L1)共振回路部分になり、CDMAシステムにより処理される約824MHzないし894MHzの周波数帯域を通過させる。これは図３に示す誘電体層中第3誘電体層(S3)及び第4誘電体層(S4)に形成されるパターンから成る。
【００２８】
さらに、高域通過フィルター層は多数個の誘電体層を積層して成り、図１のダイプレクサ部分(110)の下側に示すキャパシター及びインダクタ(C3、C4、C5、L3)部分となる。前記高域通過フィルター層は通常3つのキャパシタンス要素を含むことになる。本発明のGPSフィルターを含む複合部品の構造では前記3つのキャパシタンス要素がすべて一側に集まるようになる。前記キャパシタンス要素は誘電体層上に導電性パターンにより形成され、位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させるようになる。これは図３の第6誘電体層(S6)ないし第10誘電体層(S10)に示してある。
【００２９】
接地層は前記高域通過フィルター層の上部及び下部に配列され、一部にオープン領域が形成されるのが特徴である。接地層は図３の第5誘電体層(S5)及び第11誘電体層(S11)として、各々同じ位置にオープン領域(310)が形成されている。前記オープン領域(310)は前記高域通過フィルター層のキャパシタンスなど上下誘電体層に形成されたパターンとの干渉を防止するためのもので、従って、前記接地層の間の誘電体基板には前記オープン領域形成領域と同じ領域にキャパシタンス及びインダクタンス具現要素が形成される。また、前記接地層のうち、中間に位置した接地層(S5)は高域通過フィルター層と低域通過フィルター層との間に位置し両層を区分する機能としての働きもする。
【００３０】
図３をより詳しく説明する。前記積層構造物は第1ないし第12誘電体層で成り、前記第1及び第2誘電体層の真中にはSAWデュプレクサ及びGPSフィルター実装のためのキャビティ(240)が形成されている。前記第2誘電体層(S2)には前記デュプレクサ及びGPSフィルターチップとの接続のための導電性パターンが形成されている。
【００３１】
前記ダイプレクサを具現すべく、第3誘電体層(S3)には第1キャパシター(C1)及び第1インダクタ(L1)が形成される。第4誘電体層(S4)には前記第1インダクタ(L1)が連結されて成り、また第2キャパシター(C2)が形成される。第5誘電体層(S5)は接地層としてオープン領域(310)が形成されておりキャパシター要素との干渉を防止することになる。前記第3誘電体層(S3)及び第4誘電体層(S4)はダイプレクサの低域通過フィルターとなる。
【００３２】
第6誘電体層(S6)には前記第5誘電体層のオープン領域(310)への対応位置にキャパシター要素(C3、C4)が形成される。前記キャパシター要素(C3、C4)は第7誘電体層(S7)と共にキャパシターを成すことになり、また、第7誘電体層は第8誘電体層(S8)と共に他のキャパシター(C5)を成すようになる。前記キャパシター要素(C3、C4、C5)は全て接地層の役目として働く第5誘電体層(S5)及び第11誘電体層(S11)に形成されるオープン領域(310)位置に対応する各誘電体層の位置にのみ形成されるようになる。第9及び第10誘電体層には第2インダクタンス要素(L2)が形成され、こうしたインダクタンス要素(L2)も同じく接地層のオープン領域(310)形成領域に対応する位置に形成される。第12誘電体層(S12)には高周波複合部品を実際に移動通信端末機内の基板上に装着するための端子が形成される。
【００３３】
前記のような誘電層の配列において、図３の第7誘電層(S7)は従来の図８の第7誘電体層(S7)と比較すると、図８のS7にあるGPS側キャパシタ(C5)を形成する端子が不要になりストリップラインを形成する必要が無くなる。こうして従来のようにマッチング(matching)のためのインダクタ要素であるL3とL4を形成せずに済むため素子数及びパターン層を減らす効果があり、接地層にオープン領域を最小化し接地特性も改善させられる。
【００３４】
即ち、本発明はこうした構成から、接地層同士の間隔が従来の単一部品の場合より狭くなる場合その間に設ける回路要素等と干渉を起こす問題を解決でき、また、図７のような場合に前記オープン領域が接地層に2つ形成されるが、本発明ではGPSフィルターを複合部品に含ませ1つの複合部品とした為、従来のGPSフィルターをパッケージ外部に実装する場合に必要であったマッチング（調整）回路が不要となり、前記のようなオープン領域の形成面積を従来に比して大幅に減らすことができ、接地特性の低下を防止するようになる。
【００３５】
さらに、図７及び図８の場合よりGPSフィルターに連結される経路が1つの複合部品内で行われるため、従来に比してより短い経路で済むようになる。こうしてGPSフィルターを従来の移動通信端末機のPCB（印刷回路基板）上に設ける場合より挿入損失が大幅に減り、その特性が向上する効果が得られる。
【００３６】
しかも、前記のように移動通信用端末機のフロント・エンド部に含まれるダイプレクサ、デュプレクサ、GPSフィルターを1つの複合モジュール化させれば、1部品だけ信号処理条件を設定すれば諸部品の特性を損失せず直ちに具現できる利点がある。従来は、既存製品が各々単品で用いられ、端末機の信号処理条件によって部品配列及び特性具現が困難な問題があった。本発明によれば、こうした問題を解決できるのである。
【００３７】
一方、図２（Ｂ）において、前記SAWデュプレクサ(220)及びGPSフィルター(230)は第3誘電体層(S3)上に実装され、第2誘電体層(S2)上に設けられた導電性パターンにワイヤボンディングで連結される。好ましくは前記のようにワイヤ(260)によるボンディング法を採用するが、ワイヤを使わず底面で直接、誘電体積層構造物のパターンと連結させるフリップチップ(flip chip)タイプを用いることもある。
【００３８】
前記デュプレクサは位相変換素子のλ/4ストリップラインを含み、前記位相変換素子は送信端から送信される信号が受信端に漏れるのを防止するもので、様々な形態をとることができるが、前記λ/4ストリップラインの構造が簡単で且つ誘電体層に導電性パターンで具現し易いので、λ/4ストリップラインを用いるのが好ましい。
【００３９】
前記のような積層構造物(210)のキャビティ(240)に実装されるデュプレクサ及びGPSフィルターを密封状態で保護すべくキャビティ上部面には保護層(250)が装着される。前記保護層(250)は金属材質から成るのが好ましい。金属材質はキャビティ内に実装されたSAWフィルター及びGPSフィルターとワイヤボンディング構造を保護し、積層体モジュールを容易に取扱いできるようにさせると共にSAWフィルターの特性を安定化させる特徴がある。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有する四角形の箱型に形成され、各側面にはアンテナ(ANT)、通信システムの受信部(RX)、通信システムの送信部(TX)、位置追跡システム(GPS)に各々連結される信号ポートが設けられる。とりわけ、前記アンテナ(ANT)とGPSの信号ポートは移動通信端末機が要する設計構造上、相互に反対面に形成されるのが好ましい。
【００４１】
ワイヤボンディングによりデュプレクサ及びGPSフィルターチップを誘電体積層構造物に連結する場合、前記積層構造物(210)の内部キャビティ(240)は3段に形成することができ、1段中央にはSAWデュプレクサ、及びSAW GPSフィルターのようなチップを実装できる。また、2段には前記チップの上部面とワイヤで連結されるよう爪が設けられ、3段には前記のような複合部品パッケージのシーリング及び保護用の保護層(250)を覆わせられる他の爪が設けられている。
【００４２】
図４は、本発明の高周波複合部品を用いたデュプレクサの特性値を示すグラフで、図５は本発明の高周波複合部品を用いたGPSフィルターの特性値を示すグラフである。図４及び図５は本発明の複合部品の模擬解析特性を示すもので、周波数帯域による挿入損失値を表わしている。図４によると、グラフは800MHz帯域のCDMA領域にダイプレクサを通過した信号が送信及び受信信号に分離されていることがわかる。また、図５によると、ダイプレクサを通過した信号が約1.6GHz帯域のGPS信号のみを分離することがわかる。
【００４３】
従って、前記グラフから分かるように、ダイプレクサ、デュプレクサ、及びGPSフィルターを1つの複合部品にさせても、本発明によれば各々の信号特性をしっかり実現し、こうして移動通信端末機のフロント・エンド部に適切に用いることができるのである。本発明は特定の実施の形態に係わり図示・説明したが、前述の特許請求の範囲により具備される本発明の精神や分野を外れない限り本発明が多様に改造及び変化され得ることを当業界において通常の知識を有する者であれば容易に想到することを明らかにしておく。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、移動通信用端末機に用いられるダイプレクサ、デュプレクサ、及びGPSフィルターを複合された1つの部品に作製することで、別途の部品として各々採用される場合より装着空間を減らして移動通信端末機の寸法を小型化させ、部品個数を省かせる効果を奏する。さらに、本発明はGPSフィルターを含んだ単一モジュールを提供して、従来GPSフィルターが移動通信端末機に別途搭載され位置追跡システム(GPS)までの経路が長くなることから発生した信号損失を節減できるようになり、接地板の形状及び他の誘電体層の形状をより単純化させてパターン設計を容易にさせられる。即ち、積層セラミック多層基板を用いて各々のフィルター特性を内部に積層タイプで設けられるようになり従来より小型化でき、積層セラミック内部に各々の素子を設けるようになり従来より素子間連結経路が短くなり、素子数が少なくなり、挿入損失が大幅に向上される効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高周波複合部品の回路構成図を示すブロック図である。
【図２】本発明による高周波複合部品の平面図(Ａ)及び側断面図(Ｂ)である。
【図３】本発明による高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造である。
【図４】本発明による高周波複合部品を用いたデュプレクサの特性値を示すグラフ図である。
【図５】本発明による高周波複合部品を用いたGPSフィルターの特性値を示すグラフ図である。
【図６】位置追跡システム(GPS)を付加した従来の移動通信端末機におけるフロント・エンド(front end)部のブロック図である。
【図７】従来の高周波複合部品の構造の概要を示すブロック図である。
【図８】従来の高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造である。
【符号の説明】
110 ダイプレクサ
120、220 SAWデュプレクサ
130、230 GPSフィルター
210 誘電体積層構造物
240 キャビティ
250 保護層
310 オープン領域
【発明の属する技術分野】
本発明は高周波複合部品に関するもので、より詳しくは、移動通信装置の高周波回路において送受信部とアンテナとの間で高周波信号を処理する部分であるフロント・エンド(front end)部に用いるダイプレクサ(diplexer)と表面弾性波(Surface Acoustic Wave)デュプレクサ(duplexer)及び位置追跡システム(Global Positioning System、GPS)フィルターなどの部品を積層セラミック多層基板によって1つのモジュール化を行い特性の向上及び製品の小型化を実現できる高周波複合部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の移動通信端末機は小型化及び多機能化の流れに伴い位置追跡システム(GPS)を追加して複合製品化される傾向にある。位置追跡システム(GPS)はこうした流れにあわせて端末機に必需的に装着されつつあり、現在諸部品を組み合わせて具現することはできるが、移動通信端末機の小型化及び高機能化のためにこれを複合モジュール化した新たな通信部品の必要性が高まってきている。
【０００３】
移動通信端末機に位置追跡システム(GPS)を追加して1つの製品とさせるには通常ダイプレクサ(diplexer)、表面弾性波デュプレクサ(SAW duplexer)、GPS表面弾性波フィルター(SAW filter)などの部品が必要になる。これら部品の配列関係を図６に簡略に示す。
【０００４】
図６は位置追跡システム(GPS)を付加した従来の移動通信端末機におけるフロント・エンド(front end)部のブロック図である。図６において、ダイプレクサ(511)はアンテナ(510)を通して受信された信号を低周波領域と高周波領域とに分けデュアルバンド(dual band)で用いられるようにする部品である。ここで、通常アンテナを通して受信された信号はCDMA（符号分割多重アクセス）システムまたはPCSシステムに分配される。さらに、ダイプレクサはCDMAシステムやPCSシステムから伝送された信号をアンテナに送る機能も含む。また、前記デュアルバンドの機能はCDMAシステムと本発明のような位置追跡システム(GPS)とのデュアルバンドに用いることができる。
【０００５】
表面弾性波デュプレクサ(512)はアンテナから入ってきた受信信号とCDMAシステムのような通信システムから送出される送信信号とを区分して伝達するフィルターである。前記デュプレクサ(512)は通信システムの受信部(RX)と送信部(TX)とを分けてダイプレクサ(511)から受信した信号を伝達する部品である。即ち、ダイプレクサ(511)から受信した信号をCDMAシステムのような通信システムの受信部(RX)に送り、通信システムの送信部(TX)から受けた信号をダイプレクサ(511)に送る役目を果たす。こうしたデュプレクサには、従来、主に誘電体デュプレクサが用いられてきたが、嵩張るばかりか重いので最近は小さくて軽い他の製品に代替されつつある。従って、通常のCDMA周波数帯域で用いるデュプレクサには表面弾性波デュプレクサが広く使われている。
【０００６】
GPSフィルター(513)は諸信号中GPS信号のみ選別するフィルターとして、GPS信号は受信信号のみ存在するのが普通なので送受信分離の必要が無く受信端のみで構成される。前記ダイプレクサ、デュプレクサ、GPSフィルターなどの部品は各々単品とされ、部品同士の調整回路(matching circuit、515、516)は端末機毎にその特性を調合させるもので端末機の種類によって差が生じることがあり、主にインダクタやキャパシタでその特性を調整する。
【０００７】
前記のような諸部品を1つの複合モジュールで具現するための従来の技術に大韓民国特許出願第2002-29238号がある。図７には前記特許出願第2002-29238号のブロック図が示してあり、図８には高周波複合部品の積層構造物を成す誘電体層の構造が示してある。
【０００８】
前記出願は、各々のダイプレクサとデュプレクサが別々に構成され移動通信端末機に搭載される場合に多くの部品を必要とし、部品同士の間にマッチング回路が必要となり挿入損失が増加することを防止すべく、表面弾性波デュプレクサ(522)とダイプレクサ(521)を含む高周波複合部品を提供している。さらに、図８にはこうした高周波複合部品を具現するための積層構造物の誘電体層が詳細に示してある。
【０００９】
図７において、前記ダイプレクサ(521)の第1ポート(P11)はアンテナ(ANT)と連結され、ダイプレクサの第2ポート(P12)は前記デュプレクサ(522)の第1ポート(P21)と連結され、前記ダイプレクサの第3ポート(P13)は高周波帯域を処理する第2通信システムの一端(HF)と連結される。さらに、前記デュプレクサ(522)の第2ポート(P22)は第1通信システムの受信部(RX)に連結され、デュプレクサの第3ポート(P23)は第1通信システムの送信端(TX)に連結される。ここで、前記第2通信システムは位置追跡システム(GPS)とされることができる。
【００１０】
前記のような機能を働くダイプレクサ及びデュプレクサが1つのパッケージ内に部品化された複合部品に位置追跡システム(GPS)を具現させるためには、GPSフィルターを移動通信端末機の基板上に別途に設置しなければならないので、アンテナを通して入力される信号をGPSフィルターへ伝達する伝達距離が長くなり信号損失が発生することになる。こうした問題を、図８の第7誘電体層(S7)でストリップライン(520)を形成することにより解決した。さらに、前記複合モジュールの場合にダイプレクサをLTCCなどの多層基板内に設けなければならないが、従来の複数個の部品各々における各部品の高さに比して、複合モジュールの場合に上下接地板(S2、S9)同士の間隔が小さくなり、これら接地板と上下パターンとの干渉を防止するパターン設計技術が必要となる。こうした干渉の問題を解決すべく図８のように、接地板(S2、S9)に導電性パターンの形成されないオープン領域(521、522、523)を形成した。
【００１１】
図８の第7誘電体層(S7)において、一側のパターンはアンテナ側に連結されるキャパシタ(C3)を形成することになり、他側のパターンはGPSに連結されるキャパシタ(C5)となる。図８はアンテナとGPSポートが相互対向面に位置する従来の場合で、キャパシタC3とC5が第7誘電体層(S7)上で相互離隔するしかなく、両キャパシタ端子を単に導電性パターンで連結する場合、第9誘電体層(S9)の接地層との干渉がひどくなる問題がある。これを解決すべく第9誘電体層(S9)の接地層上にオープン領域を形成してもよいが、その場合、接地層のオープン領域が大きくなりすぎて接地特性が劣化されかねない。従って、他の解決案として両端子間をインピーダンス50ohmに設定したストリップラインで連結すれば、接地層との干渉及びロス(loss)を最少化できる。しかし、該ストリップラインの必要性のためにL3とL4のようなマッチング回路の追加が必要になり、こうして回路が複雑になる問題が生じる。しかも、L3のために第2誘電体層(S2)にオープン領域(522)を形成しなければならず、これにより接地特性も劣化するという問題が生じる。
【００１２】
即ち、上記のような従来のデュプレクサ及びダイプレクサ複合モジュールに位置追跡システム(GPS)を連結して用いる場合、信号損失の問題を解決すべくストリップラインを形成し、また多層基板にキャパシタを設けながら接地板との干渉を解決すべくオープン領域を形成するなど様々な設計上制約ができ、こうした設計上の制約は基板上に設けるべき素子が多くなりパターン長さが増加するなど特性低下の要因として作用することになる。また、GPSフィルターが別途部品として移動通信端末機に実装されることにからフロント・エンド部の部品数が多くなり、こうして移動通信端末機の寸法を小型化し難くなる問題も抱えている。従って、従来のデュプレクサ及びダイプレクサ複合モジュールにGPSフィルターを含んでモジュール化し、また複合モジュールに前記機能を全て具現させて信号損失を無くす構造が当技術分野において研究されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、移動通信端末機のフロント・エンド部に含まれるダイプレクサ及びデュプレクサとGPSフィルターを単一モジュールに具現させ、移動通信端末機の寸法を小型化し部品個数を省くことに目的がある。
【００１４】
また、本発明はGPSフィルターを含む単一モジュールを提供して、従来ダイプレクサ及びデュプレクサの複合モジュールをGPSフィルターと別途に連結することから発生した信号損失を減少させられ、接地板の形状及び他の誘電体層の形状をより単純化させてパターン設計を容易にすることに目的がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を成し遂げるための構成手段として、本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、前記アンテナから受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離して前記通信システムと位置追跡システム(GPS)に提供し、さらに前記通信システムからの信号を前記アンテナに伝達するダイプレクサ；前記ダイプレクサと前記通信システムに各々連結され、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する表面弾性波デュプレクサ；及び、前記ダイプレクサと前記位置追跡システムに各々連結され、第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する表面弾性波GPSフィルター;を含む高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記ダイプレクサは複数個の誘電体層が積層され成る積層構造物において少なくとも一部の誘電体層上に導電性パターンで具現することができ、また前記積層構造物には上部中央に前記デュプレクサ及びGPSフィルターが実装され得るキャビティを形成することができる。さらに、好ましくは、前記通信システムは約824ないし894MHzの周波数帯域を使用するCDMAシステムであることがよい。
【００１６】
さらに、本発明はアンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、低域通過フィルター層、一部にオープン領域の形成された一対の接地層、及び前記一対の接地層の間に積層形成され前記オープン領域への対応位置に導電性パターンにより具現される多数個のキャパシタンス要素を含む高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物；前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルター;及び、前記積層構造物の上部面に配置され前記キャビティを密封する保護層;を含む高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記低域通過フィルター層はCDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させられ、さらに好ましくは前記高域通過フィルター層は位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることができる。好ましくは、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含ませ、また前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは互いに反対側に形成させるとよい。さらに、前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されるか、フリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることができる。好ましくは、前記表面弾性波デュプレクサは送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことができ、前記位相変換素子は前記誘電体積層構造物中いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンにより形成されるλ/4ストリップラインになることができる。
【００１７】
さらに、本発明は、アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、低域通過フィルター層、一対の接地層、及び高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物；前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルター；及び、前記積層構造物の上部面に配置され前記キャビティを密封する保護層；を含み、前記一対の接地層は一部にオープン領域が形成され、前記誘電体積層構造物の高域通過フィルター層は前記一対の接地層の間に積層形成される複数個の誘電体層から成り前記オープン領域の対応位置に導電性パターンにより形成される少なくとも3つのキャパシタンス要素及び少なくとも1つのインダクタンス要素を含み、前記誘電体積層構造物の低域通過フィルター層は前記高域通過フィルター層の上部に前記接地層を介して前記高域通過フィルター層と分離形成されることを特徴とする高周波複合部品を提供する。好ましくは、前記低域通過フィルター層はCDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させられ、さらに好ましくは、前記高域通過フィルター層は位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることができる。好ましくは、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含むことができ、また前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは相互反対面に形成されることが好ましい。さらに、前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されるか、フリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることができる。好ましくは、前記表面弾性波デュプレクサは送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことができ、前記位相変換素子は前記誘電体積層構造物中いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンにより形成されるλ/4ストリップラインになることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を添付の図面に基づきより詳しく説明する。図１は本発明による高周波複合部品の回路構成図を示すブロック図である。本発明の高周波複合部品(100)はダイプレクサ(110)及びSAWデュプレクサ(120)、GPSフィルター(130)を含む。
【００１９】
前記ダイプレクサ(110)は、アンテナ(ANT)から受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離する。ダイプレクサ(110)は前記アンテナ(ANT)と連結されており、通常2種の相異なる周波数帯域を有する通信システムに信号を分配する場合に用いられる。本発明においては、一通信システムと他の一位置追跡システム(GPS)とに各々の信号を分配し、また前記通信システムからの信号をアンテナに伝達する機能を行う。前記位置追跡システム(GPS)は通常受信信号のみを使用するので、送受信分離は不要となる。
【００２０】
前記表面弾性波(SAW)デュプレクサ(120)は前記ダイプレクサ(110)と前記通信システムに各々連結されており、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する。デュプレクサ(120)は通信システムの受信端(RX)及び送信端(TX)を分け、前記ダイプレクサ(110)から受信した信号を受信端(RX)に送り、送信端(TX)から出た信号をダイプレクサ(110)に送る機能として働く。前記SAWデュプレクサは通常2つのSAWフィルターと位相変換素子を含むが、前記SAWフィルターは1GHz以上の高周波の処理には適さないので、前記SAWデュプレクサを用いる第1通信システムは824ないし894MHz周波数帯の信号を処理するCDMA（符号分割多重アクセス）システムであることが好ましい。
【００２１】
前記GPSフィルター(130)は前記ダイプレクサ(110)の高周波信号端に連結され、また位置追跡システム(GPS)に各々連結される。前記位置追跡システム(GPS)は位置追跡システムで、アンテナを通して高周波信号を受け、これにより地理情報など諸情報を得る機能を果たす。前記GPSフィルター(130)は前記高周波信号、即ち第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する。前記GPSフィルターも表面弾性波フィルターを使用する。
【００２２】
前記のような部品は、従来各々別途に組立使用されたり、あるいはダイプレクサとデュプレクサのみ単一部品として組立使用されてきた。しかし、GPSフィルターを除き単一部品として使用する場合、GPSフィルターが移動通信端末機に別途搭載されるので、GPSフィルターに信号を伝達する経路が長くなり信号損失をもたらす問題があった。本発明は前記GPSフィルターを含む複合部品を提供することにより前記のような信号損失、とりわけ挿入損失を大幅に減少させる効果を奏する。また、本発明による複合部品は移動通信端末機の小型化に大変寄与することになる。
【００２３】
本発明の好ましき実施の形態においては、前記通信システムはCDMAシステムで、約824ないし894MHzの周波数を使用する。前記位置追跡システム(GPS)は通常約1570ないし1580MHzの高周波を使用する。
【００２４】
さらに、前記ダイプレクサは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のような複数個の誘電体層が積層されて成る積層構造物(210)の少なくとも一部の誘電体層上に導電性パターンで具現されるのが好ましい。前記ダイプレクサ(110)はLC共振特性を利用して低温焼成セラミック多層基板(LTCC)法により誘電体多層基板にパターンを形成して具現する。また、前記積層構造物(210)には上部中央にデュプレクサ(120)及びGPSフィルター(130)チップを実装できるキャビティ(240)が形成されることになる。これに係わる詳細は後述する。
【００２５】
本発明の高周波複合部品は誘電体積層構造物から成る。図２は本発明の高周波複合部品の平面図(Ａ)及び側断面図(Ｂ)で、図３は本発明の高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造を示す。
【００２６】
誘電体積層構造物(210)は多数個の誘電体層を積層して成り、上部中央にはキャビティ(240)が形成されてSAWデュプレクサ(220)及びSAW GPSフィルター(230)が実装される。誘電体積層構造物(210)には低域通過フィルター層、接地層、及び高域通過フィルター層を含むダイプレクサが設けられる。
【００２７】
低域通過フィルター層は図１のダイプレクサ部分(110)の上側に示すキャパシター及びインダクタ(C1、C2、L1)共振回路部分になり、CDMAシステムにより処理される約824MHzないし894MHzの周波数帯域を通過させる。これは図３に示す誘電体層中第3誘電体層(S3)及び第4誘電体層(S4)に形成されるパターンから成る。
【００２８】
さらに、高域通過フィルター層は多数個の誘電体層を積層して成り、図１のダイプレクサ部分(110)の下側に示すキャパシター及びインダクタ(C3、C4、C5、L3)部分となる。前記高域通過フィルター層は通常3つのキャパシタンス要素を含むことになる。本発明のGPSフィルターを含む複合部品の構造では前記3つのキャパシタンス要素がすべて一側に集まるようになる。前記キャパシタンス要素は誘電体層上に導電性パターンにより形成され、位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させるようになる。これは図３の第6誘電体層(S6)ないし第10誘電体層(S10)に示してある。
【００２９】
接地層は前記高域通過フィルター層の上部及び下部に配列され、一部にオープン領域が形成されるのが特徴である。接地層は図３の第5誘電体層(S5)及び第11誘電体層(S11)として、各々同じ位置にオープン領域(310)が形成されている。前記オープン領域(310)は前記高域通過フィルター層のキャパシタンスなど上下誘電体層に形成されたパターンとの干渉を防止するためのもので、従って、前記接地層の間の誘電体基板には前記オープン領域形成領域と同じ領域にキャパシタンス及びインダクタンス具現要素が形成される。また、前記接地層のうち、中間に位置した接地層(S5)は高域通過フィルター層と低域通過フィルター層との間に位置し両層を区分する機能としての働きもする。
【００３０】
図３をより詳しく説明する。前記積層構造物は第1ないし第12誘電体層で成り、前記第1及び第2誘電体層の真中にはSAWデュプレクサ及びGPSフィルター実装のためのキャビティ(240)が形成されている。前記第2誘電体層(S2)には前記デュプレクサ及びGPSフィルターチップとの接続のための導電性パターンが形成されている。
【００３１】
前記ダイプレクサを具現すべく、第3誘電体層(S3)には第1キャパシター(C1)及び第1インダクタ(L1)が形成される。第4誘電体層(S4)には前記第1インダクタ(L1)が連結されて成り、また第2キャパシター(C2)が形成される。第5誘電体層(S5)は接地層としてオープン領域(310)が形成されておりキャパシター要素との干渉を防止することになる。前記第3誘電体層(S3)及び第4誘電体層(S4)はダイプレクサの低域通過フィルターとなる。
【００３２】
第6誘電体層(S6)には前記第5誘電体層のオープン領域(310)への対応位置にキャパシター要素(C3、C4)が形成される。前記キャパシター要素(C3、C4)は第7誘電体層(S7)と共にキャパシターを成すことになり、また、第7誘電体層は第8誘電体層(S8)と共に他のキャパシター(C5)を成すようになる。前記キャパシター要素(C3、C4、C5)は全て接地層の役目として働く第5誘電体層(S5)及び第11誘電体層(S11)に形成されるオープン領域(310)位置に対応する各誘電体層の位置にのみ形成されるようになる。第9及び第10誘電体層には第2インダクタンス要素(L2)が形成され、こうしたインダクタンス要素(L2)も同じく接地層のオープン領域(310)形成領域に対応する位置に形成される。第12誘電体層(S12)には高周波複合部品を実際に移動通信端末機内の基板上に装着するための端子が形成される。
【００３３】
前記のような誘電層の配列において、図３の第7誘電層(S7)は従来の図８の第7誘電体層(S7)と比較すると、図８のS7にあるGPS側キャパシタ(C5)を形成する端子が不要になりストリップラインを形成する必要が無くなる。こうして従来のようにマッチング(matching)のためのインダクタ要素であるL3とL4を形成せずに済むため素子数及びパターン層を減らす効果があり、接地層にオープン領域を最小化し接地特性も改善させられる。
【００３４】
即ち、本発明はこうした構成から、接地層同士の間隔が従来の単一部品の場合より狭くなる場合その間に設ける回路要素等と干渉を起こす問題を解決でき、また、図７のような場合に前記オープン領域が接地層に2つ形成されるが、本発明ではGPSフィルターを複合部品に含ませ1つの複合部品とした為、従来のGPSフィルターをパッケージ外部に実装する場合に必要であったマッチング（調整）回路が不要となり、前記のようなオープン領域の形成面積を従来に比して大幅に減らすことができ、接地特性の低下を防止するようになる。
【００３５】
さらに、図７及び図８の場合よりGPSフィルターに連結される経路が1つの複合部品内で行われるため、従来に比してより短い経路で済むようになる。こうしてGPSフィルターを従来の移動通信端末機のPCB（印刷回路基板）上に設ける場合より挿入損失が大幅に減り、その特性が向上する効果が得られる。
【００３６】
しかも、前記のように移動通信用端末機のフロント・エンド部に含まれるダイプレクサ、デュプレクサ、GPSフィルターを1つの複合モジュール化させれば、1部品だけ信号処理条件を設定すれば諸部品の特性を損失せず直ちに具現できる利点がある。従来は、既存製品が各々単品で用いられ、端末機の信号処理条件によって部品配列及び特性具現が困難な問題があった。本発明によれば、こうした問題を解決できるのである。
【００３７】
一方、図２（Ｂ）において、前記SAWデュプレクサ(220)及びGPSフィルター(230)は第3誘電体層(S3)上に実装され、第2誘電体層(S2)上に設けられた導電性パターンにワイヤボンディングで連結される。好ましくは前記のようにワイヤ(260)によるボンディング法を採用するが、ワイヤを使わず底面で直接、誘電体積層構造物のパターンと連結させるフリップチップ(flip chip)タイプを用いることもある。
【００３８】
前記デュプレクサは位相変換素子のλ/4ストリップラインを含み、前記位相変換素子は送信端から送信される信号が受信端に漏れるのを防止するもので、様々な形態をとることができるが、前記λ/4ストリップラインの構造が簡単で且つ誘電体層に導電性パターンで具現し易いので、λ/4ストリップラインを用いるのが好ましい。
【００３９】
前記のような積層構造物(210)のキャビティ(240)に実装されるデュプレクサ及びGPSフィルターを密封状態で保護すべくキャビティ上部面には保護層(250)が装着される。前記保護層(250)は金属材質から成るのが好ましい。金属材質はキャビティ内に実装されたSAWフィルター及びGPSフィルターとワイヤボンディング構造を保護し、積層体モジュールを容易に取扱いできるようにさせると共にSAWフィルターの特性を安定化させる特徴がある。
【００４０】
図２（Ａ）に示すように、前記誘電体積層構造物は4つの側面を有する四角形の箱型に形成され、各側面にはアンテナ(ANT)、通信システムの受信部(RX)、通信システムの送信部(TX)、位置追跡システム(GPS)に各々連結される信号ポートが設けられる。とりわけ、前記アンテナ(ANT)とGPSの信号ポートは移動通信端末機が要する設計構造上、相互に反対面に形成されるのが好ましい。
【００４１】
ワイヤボンディングによりデュプレクサ及びGPSフィルターチップを誘電体積層構造物に連結する場合、前記積層構造物(210)の内部キャビティ(240)は3段に形成することができ、1段中央にはSAWデュプレクサ、及びSAW GPSフィルターのようなチップを実装できる。また、2段には前記チップの上部面とワイヤで連結されるよう爪が設けられ、3段には前記のような複合部品パッケージのシーリング及び保護用の保護層(250)を覆わせられる他の爪が設けられている。
【００４２】
図４は、本発明の高周波複合部品を用いたデュプレクサの特性値を示すグラフで、図５は本発明の高周波複合部品を用いたGPSフィルターの特性値を示すグラフである。図４及び図５は本発明の複合部品の模擬解析特性を示すもので、周波数帯域による挿入損失値を表わしている。図４によると、グラフは800MHz帯域のCDMA領域にダイプレクサを通過した信号が送信及び受信信号に分離されていることがわかる。また、図５によると、ダイプレクサを通過した信号が約1.6GHz帯域のGPS信号のみを分離することがわかる。
【００４３】
従って、前記グラフから分かるように、ダイプレクサ、デュプレクサ、及びGPSフィルターを1つの複合部品にさせても、本発明によれば各々の信号特性をしっかり実現し、こうして移動通信端末機のフロント・エンド部に適切に用いることができるのである。本発明は特定の実施の形態に係わり図示・説明したが、前述の特許請求の範囲により具備される本発明の精神や分野を外れない限り本発明が多様に改造及び変化され得ることを当業界において通常の知識を有する者であれば容易に想到することを明らかにしておく。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、移動通信用端末機に用いられるダイプレクサ、デュプレクサ、及びGPSフィルターを複合された1つの部品に作製することで、別途の部品として各々採用される場合より装着空間を減らして移動通信端末機の寸法を小型化させ、部品個数を省かせる効果を奏する。さらに、本発明はGPSフィルターを含んだ単一モジュールを提供して、従来GPSフィルターが移動通信端末機に別途搭載され位置追跡システム(GPS)までの経路が長くなることから発生した信号損失を節減できるようになり、接地板の形状及び他の誘電体層の形状をより単純化させてパターン設計を容易にさせられる。即ち、積層セラミック多層基板を用いて各々のフィルター特性を内部に積層タイプで設けられるようになり従来より小型化でき、積層セラミック内部に各々の素子を設けるようになり従来より素子間連結経路が短くなり、素子数が少なくなり、挿入損失が大幅に向上される効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高周波複合部品の回路構成図を示すブロック図である。
【図２】本発明による高周波複合部品の平面図(Ａ)及び側断面図(Ｂ)である。
【図３】本発明による高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造である。
【図４】本発明による高周波複合部品を用いたデュプレクサの特性値を示すグラフ図である。
【図５】本発明による高周波複合部品を用いたGPSフィルターの特性値を示すグラフ図である。
【図６】位置追跡システム(GPS)を付加した従来の移動通信端末機におけるフロント・エンド(front end)部のブロック図である。
【図７】従来の高周波複合部品の構造の概要を示すブロック図である。
【図８】従来の高周波複合部品における積層構造物を成す誘電体層の構造である。
【符号の説明】
110 ダイプレクサ
120、220 SAWデュプレクサ
130、230 GPSフィルター
210 誘電体積層構造物
240 キャビティ
250 保護層
310 オープン領域
Claims (22)
- アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、
前記アンテナから受信した信号を第1周波数帯域の信号と第2周波数帯域の信号とに分離して前記通信システムと位置追跡システム(GPS)に提供し、また前記通信システムからの信号を前記アンテナに伝達するダイプレクサと、
前記ダイプレクサと前記通信システムに各々連結され、第1周波数帯域帯に該当する送信信号及び受信信号を分離する表面弾性波デュプレクサと、
前記ダイプレクサと前記位置追跡システム(GPS)に各々連結され、第2周波数帯域の信号から位置追跡システム(GPS)信号のみを分離して位置追跡システム(GPS)に伝達する表面弾性波GPSフィルターと、
を有することを特徴とする高周波複合部品。 - 前記ダイプレクサは、複数個の誘電体層を積層して成る積層構造物の少なくとも一部の誘電体層上に導電性パターンで具現されることを特徴とする請求項1に記載の高周波複合部品。
- 前記積層構造物には、上部中央に前記デュプレクサ及びGPSフィルターが実装され得るキャビティが形成されることを特徴とする請求項2に記載の高周波複合部品。
- 前記通信システムは、約824ないし894MHzの周波数帯域を用いるCDMAシステムであることを特徴とする請求項1に記載の高周波複合部品。
- アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、
低域通過フィルター層、一部にオープン領域が形成される一対の接地層、及び前記一対の接地層の間に積層形成されて前記オープン領域への対応位置に導電性パターンにより具現される多数個のキャパシタンス要素を有する高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物と、
前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルターと、
前記積層構造物の上部面に配置されて前記キャビティを密封する保護層と、
を有することを特徴とする高周波複合部品。 - 前記低域通過フィルター層は、CDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させることを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記高域通過フィルター層は、位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記誘電体積層構造物は、4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含むことを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは、相互反対面に設けられることを特徴とする請求項8に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは、前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されることを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは、前記誘電体積層構造物のキャビティにフリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサは、送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことを特徴とする請求項5に記載の高周波複合部品。
- 前記位相変換素子は、前記誘電体積層構造物のうち、いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンで形成されるλ/4ストリップラインであることを特徴とする請求項12に記載の高周波複合部品。
- アンテナを通して通信システム及び位置追跡システム(GPS)と信号を交換する高周波複合部品において、
低域通過フィルター層、一対の接地層、及び高域通過フィルター層を含んでダイプレクサを具現し、上部中央にキャビティが形成される誘電体積層構造物と、
前記キャビティに実装される表面弾性波デュプレクサ及び表面弾性波GPSフィルターと、
前記積層構造物の上部面に配置されて前記キャビティを密封する保護層とを含み、
前記一対の接地層には一部にオープン領域が形成され、
前記誘電体積層構造物の高域通過フィルター層は、前記一対の接地層間に積層されて成る複数個の誘電体層から成り前記オープン領域への対応位置に導電性パターンで形成される少なくとも3つのキャパシタンス要素及び少なくとも1つのインダクタンス要素を含み、
前記誘電体積層構造物の低域通過フィルター層は、前記高域通過フィルター層の上部に前記接地層を介して前記高域通過フィルター層と分離形成されることを特徴とする高周波複合部品。 - 前記低域通過フィルター層は、CDMAシステムにより処理される約824ないし894MHzの周波数帯域を通過させることを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記高域通過フィルター層は、位置追跡システム(GPS)により処理される高周波帯域を通過させることを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記誘電体積層構造物は、4つの側面を有し、各側面には前記アンテナ、前記通信システムの受信部、前記通信システムの送信部、前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートを含むことを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記アンテナ及び前記位置追跡システム(GPS)に連結される信号ポートは、相互反対面に形成されることを特徴とする請求項17に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは、前記誘電体積層構造物のキャビティにワイヤボンディングで実装されることを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサ及び前記表面弾性波GPSフィルターは、前記誘電体積層構造物のキャビティにフリップチップボンディング(flip chip bonding)で実装されることを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記表面弾性波デュプレクサは、送信用表面弾性波フィルター、受信用表面弾性波フィルター、並びに前記送信用及び前記受信用表面弾性波フィルター間に連結された位相変換素子を含むことを特徴とする請求項14に記載の高周波複合部品。
- 前記位相変換素子は、前記誘電体積層構造物のうち、いずれか1つの誘電体層上に導電性パターンで形成されるλ/4ストリップラインであることを特徴とする請求項21に記載の高周波複合部品。
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