JP2006319512A - 多層配線基板装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 スイッチングモジュール部と受信モジュール部とが一体化されており、アイソレーション性能に優れた多層配線基板装置を得る。
【解決手段】 送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングIC41と、スイッチングICと組み合わされてデュプレクサを構成しているSAWフィルタ42と、インピーダンス整合素子43と、スイッチングモジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン13とを有するスイッチングモジュール部3と、増幅用IC44と、ミキサーIC45と、段間フィルタとしてのSAWフィルタ46と、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子47と、受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン25とを有する受信モジュール部4とを有し、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が基板本体2内に形成されておりかつ分離されている、多層配線基板装置1。
【選択図】 図1
【解決手段】 送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングIC41と、スイッチングICと組み合わされてデュプレクサを構成しているSAWフィルタ42と、インピーダンス整合素子43と、スイッチングモジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン13とを有するスイッチングモジュール部3と、増幅用IC44と、ミキサーIC45と、段間フィルタとしてのSAWフィルタ46と、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子47と、受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン25とを有する受信モジュール部4とを有し、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が基板本体2内に形成されておりかつ分離されている、多層配線基板装置1。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば通信機器のフロントエンドモジュールとして用いられる多層配線基板装置に関し、より詳細には、多層配線基板を用いて、スイッチングモジュール部と受信モジュール部とが一体化されている多層配線基板装置に関する。
携帯電話機などの移動体通信機器には、送信回路、受信回路及びスイッチングモジュールが搭載されている。スイッチングモジュールにより、送信回路と受信回路との切り換えが行われる。また、スイッチングモジュールと受信回路との間には、スイッチングモジュールによって分割された信号を受信回路に入力するのに適切な状態とするための増幅・ミキシングを行う受信モジュールが接続されている。
従来、スイッチングモジュールと受信モジュールとは、それぞれ別の電子部品により構成されていた。別部品として構成されていたスイッチングモジュール及び受信モジュールが回路基板に実装され、フロントエンド部分を構成していた。この場合、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のインピーダンス整合を図る必要があった。また、スイッチングモジュールと受信モジュールとが別部品で構成さていたため、実装面積が大きくなるという問題があった。
他方、下記の特許文献1〜3に記載の通信機では、送信用スイッチングモジュール及び受信用スイッチングモジュールを一体化することにより、実装面積の低減が図られている。もっとも、特許文献1〜3では、いずれも、通過帯域が異なる送信用スイッチングモジュールと、受信用スイッチングモジュールとが一体化されているにすぎなかった。
ところで、前述したスイッチングモジュールと受信モジュールとを1つの多層基板内に構成し、一体化することにより、実装面積の低減及び双方のモジュール間の整合を図ることができる。しかしながら、スイッチングモジュールにより分割された信号が、同じ多層基板内に形成されているグラウンド電位に接続される電極を介して受信モジュール側に回り込み、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが低下するという問題があった。
なお、下記の特許文献4には、図6に示す多層基板が開示されている。図6に示す多層基板101では、Aグループ102、Bグループ103、Cグループ104及びDグループ105が、異なる機能を有するグループとして構成されている。各グループ中の回路部品は、それぞれ、対応して設けられている第1層のグラウンドパターン106〜109に接続されており、かつスルーホール電極を有する導電路により、多層基板内の第3層の電極114に電気的に接続されている。ここでは、各機能グループ102〜105の第1層のグラウンドパターン106〜109が、それぞれ、他の機能グループのグラウンドパターンから分離されているので、グラウンド電位の安定が図られるとされている。また、第2層及び第4層としてのグラウンド層113,115は共通化されており、共通化された第4層のグラウンド層115に、グラウンドパターン106〜109が接続されている。
同様に、下記の特許文献5においても、異なる機能パターン間のアイソレーションを確保するために、機能パターンごとに異なるグラウンド電極に接続する構成が示されているが、これらの複数のグラウンド電極は、最下層の共通グラウンド電極に接続されている。
特開2001−177434号公報
特開2001−352202号公報
特開2004−48405号公報
特開2004−119598号公報
実用新案登録第2543248号公報
上記のように、従来の移動体通信機器におけるフロントエンド部分においては、前述したように、スイッチングモジュールと受信モジュールとはそれぞれ異なる電子部品により構成されていた。そのため、実装面積が大きくなり、かつ各モジュール間のインピーダンス整合を図る必要があるという問題があった。また、多層基板を用いてスイッチングモジュールと受信モジュールとを一体化した場合には、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが十分でなくなるという問題があった。特に、移動体通信機器では、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションは50dB以上であることが強く求められている。スイッチングモジュールと受信モジュールとを多層基板内に構成して一体化した場合、このような高いレベルのアイソレーションを確保することはできなかった。
なお、特許文献4,5では、異なる機能パターン間のアイソレーションを確保する方法が示されているが、最下層の共通グラウンド電極に、各機能グループのグラウンド電位に接続される端子が最終的に接続されていた。従って、機能パターン間のアイソレーションを50dB以上のように十分な大きさとすることは困難であった。
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、例えば移動体通信機器等のフロントエンド部分を構成するのに用いられる多層配線基板装置であって、スイッチングモジュールと受信モジュールとが一体化されており、それによって実装面積の低減及びモジュール間のインピーダンス整合が図られているだけでなく、スイッチングモジュールと受信モジュールとの間のアイソレーションが十分な大きさとされ得る、多層配線基板装置を提供することにある。
本発明は、複数の内部導体パターンと、少なくとも1つの内部導体パターンに接続された少なくとも1つのビアホール電極とを有し、少なくとも一方面に電子部品素子が搭載される実装部が設けられている基板本体と、前記基板本体の一方面に実装された少なくとも1つの電子部品素子とを備える多層配線基板装置であって、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングICと、スイッチングICと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、受信信号を増幅する増幅用ICと、ミキサーICと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とを備え、前記スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が前記基板本体内に設けられており、かつ分離されていることを特徴とする。
本発明に係る多層配線基板装置のある特定の局面では、前記スイッチングモジュール部と、前記受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインをさらに備え、該配線ラインを除いては、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている。
本発明に係る多層配線基板装置は、例えば移動体通信機器のフロントエンド部分を構成するのに用いられる。この多層配線基板装置では、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングICと、スイッチングICと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、受信信号を増幅する増幅用ICと、ミキサーICと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とが構成されている。そして、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極は基板本体内に形成されているが、互いに分離されている。すなわち、スイッチングモジュール用グラウンド電極と、受信モジュール用グラウンド電極とが多層配線基板装置において分離されているため、グラウンド電極を介した信号の回り込みが抑制される。それによって、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションが十分に大きくされている。よって、例えば、50dB以上の高レベルのアイソレーション性能を満足し得る多層配線基板装置を容易に提供することが可能となる。
スイッチングモジュール部と受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインを除いて、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている場合には、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションをより一層高めることが可能となる。
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
図1は、本発明の一実施形態に係る多層配線基板装置の正面断面図である。
多層配線基板装置1は、携帯電話機のフロントエンド部分を構成する1つの部品として用意される。
多層配線基板装置1は、基板本体2を有する。基板本体2は、特に限定されるわけではないが、本発明では、複数のセラミック層を介して、複数の内部導体パターンが積層されている、周知のセラミック多層基板により構成されている。
また、本実施形態では、上記基板本体2を用いて、スイッチングモジュール部3と、受信モジュール部4とが構成され、一体化されている。図示の破線Aの左側において、スイッチングモジュール部3が構成されており、右側において受信モジュール部4が構成されている。
図2は、本実施形態の多層基板配線装置1を用いて構成されているフロントエンド部分の回路構成を示す回路図である。図2における構成要素について示した参照符号は、図1に示した各部分の参照符号に対応している。図2に示すように、スイッチングモジュール部3は、送信用アンテナANT1及び受信用アンテナANT2に接続される部分であり、受信モジュール部4は、スイッチングモジュール部3によって切り換えられた受信信号を増幅し、受信回路に与える部分である。
すなわち、受信モジュール部4は、スイッチングモジュール部3と、受信モジュール部4の後段に接続されている受信回路との間に挿入される部分である。
図1に示すように、スイッチングモジュール部3においては、基板本体2内に、複数の内部導体パターン11〜16及びビアホール電極17〜23が形成されている。同様に、受信モジュール部4においては、複数の内部導体パターン24〜28及びビアホール電極29〜35が形成されている。
図3及び図4は、図1に示した基板本体2の異なる高さ位置の正面断面図であり、それぞれ、内部導体パターン13,25が形成されている高さ位置及び内部導体パターン15,28が形成されている高さ位置の平面断面図である。
スイッチングモジュール部3においては、上記複数の内部導体パターン11〜16及びビアホール電極17〜23が適宜電気的に接続されて、スイッチングモジュール部の回路が構成されている。
また、基板本体2は、下面に実装部としての凹部2a,2bを有する。凹部2aは、スイッチングモジュール部3に配置されており、凹部2a内に、送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングIC41が搭載されている。さらに、スイッチングモジュール部3においては、基板本体2の上面に、スイッチングIC41と組合わされてデュプレクサを構成しているSAWフィルタ42が搭載されている。また、スイッチングモジュール部3においては、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子43が基板本体2の上面に搭載されている。なお、基板本体2の上面において、上記SAWフィルタ42及びインダクタ素子43などが搭載されている部分が、上面側の実装部を構成している。
本発明において、基板本体に設けられる実装部は、凹部2aのように、電子部品素子を収納する形状とされている必要は必ずしもなく、基板本体2の上面のように、平坦な部分であってもよい。これらのスイッチングIC41、SAWフィルタ42及びインダクタ素子43などの回路構成要素が、前述した複数の内部導体パターン及びビアホール電極により電気的に接続され、スイッチングモジュール部3の回路が構成されている。
他方、受信モジュール部4においては、基板本体2の下面に形成された凹部2bに、IC44が搭載されている。IC44は、増幅用ICであり、IC44と並んで、ミキサーIC45が配置されている。そして、基板本体2の上面側には、段間フィルタとしてのSAWフィルタ46と、インピーダンス整合素子としてのインダクタ素子47とが搭載されている。上記IC44、ミキサーIC45、SAWフィルタ46及びインダクタ素子47並びに後述の受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターン24〜28が、受信モジュール部4を構成している回路構成要素である。
また、図5は、基板本体2の平面図である。図5から明らかなように、基板本体2の上面には、上記SAWフィルタ42だけでなく、さらに他の様々な電子部品素子46等が搭載されており、受信モジュール部4においても、基板本体2の上面に、SAWフィルタ46及びインダクタ素子47以外に、様々な電子部品素子が搭載されている。
これらの各電子部品素子についても、スイッチングモジュール部3を構成している電子部品素子はスイッチングモジュール部3が設けられている領域の基板本体部分の上方または下方に、受信モジュール部4を構成している電子部品素子は、基板本体2において受信モジュール部4が構成されている領域の部分の上方または下方に配置されている。
なお、上記実施形態では、インピーダンス整合素子を構成する電子部品素子等が基板本体2の上面に搭載されていたが、基板本体2の下面に搭載されていてもよく、また基板本体2内に構成されていてもよい。すなわち、スイッチングモジュール部3及び受信モジュール部4を構成する構成要素は、基板本体2に搭載されていてもよく、基板本体2内に配置されていてもよい。
なお、基板本体2内に形成されている内部導体パターンのうち、スイッチングモジュール部3における上記内部導体パターンのうち、内部導体パターン13が、スイッチングモジュール部用グラウンド電極である。また、内部導体パターン25が、受信モジュール部4におけるグラウンド電位に接続される受信モジュール用グラウンド電極である。
上記スイッチングモジュール部3と、受信モジュール部4とは、基板本体2に設けられた配線ライン51により電気的に接続されている。
図1から明らかなように、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部4を構成している回路構成要素とは、基板本体2内において、配線ライン51を除いて互いに重ならないように配置されている。
本実施形態の多層配線基板装置1では、上記スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4とが1つの基板本体2を用いて一体に構成されている。従って、移動体通信機器に搭載するに際しての、スイッチングモジュール部3及び受信モジュール部4の実装面積を低減することが可能となり、かつ部品点数の低減を図ることができる。
加えて、予めスイッチングモジュール部3と、受信モジュール部4とが一体化されているため、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4とを含む回路全体において特性が最良となるように、スイッチングモジュール部3及び受信モジュール部4を構成している部品の部品定数を設定することができる。そのため、移動体通信機器を製造するに際し、後の段階における煩雑な調整を簡略化することが可能となる。
のみならず、本実施形態では、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4とが基板本体2を用いて一体化されているが、スイッチングモジュール部3におけるスイッチングモジュール用グラウンド電極としての内部導体パターンと、受信モジュール部4における受信モジュール用グラウンド電極としての内部導体パターンとが、基板本体2内において分離されている。そのため、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4との間の信号の回り込みが生じ難い。よって、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4とを一体化したにもかかわらず、両者の間のアイソレーションが十分な大きさとされ得る。すなわち、この種の移動体通信機器では、スイッチングモジュール部と受信モジュール部との間のアイソレーションが50dB以上であることが強く求められているが、本実施形態では、このような高いレベルのアイソレーション性能を十分に出すことができる。
特に、本実施形態では、配線ライン51を除いて、スイッチングモジュール部3を構成している構成要素と、受信モジュール部4を構成している構成要素とが基板本体2内において重なり合っていないため、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4との間のアイソレーションはより一層高くすることが可能とされている。もっとも、本発明においては、スイッチングモジュール部3の構成要素と、受信モジュール部4との構成要素とは、一部重なるように配置されてもよく、その場合においても、本発明に従って、スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が分離されておれば、両者の間のアイソレーションは十分な大きさとすることができる。
加えて、本実施形態では、基板本体2内に構成されている構成要素だけでなく、基板本体2に実装されている構成要素、すなわちスイッチングモジュール部3では上記スイッチングIC41、SAWフィルタ42及びインダクタ素子43が、受信モジュール部4では、上記IC44、ミキサーIC45、SAWフィルタ46及びインダクタ素子47が、それぞれ、スイッチングモジュール部3及び受信モジュール部4が構成されている基板本体部分の上方または下方に搭載されているため、それによっても、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4との間のアイソレーションが高められている。このように、基板本体2内におけるスイッチングモジュール部3を構成している要素と、受信モジュール部4を構成している要素とを分離するだけでなく、基板本体2に搭載される素子についても、スイッチングモジュール部3を構成している素子と、受信モジュール部4を構成している素子を、それぞれスイッチングモジュール部3及び受信モジュール部4が構成されている領域の上方または下方に配置することにより、スイッチングモジュール部3と受信モジュール部4とのアイソレーションをより一層高めることができ、望ましい。
なお、上記実施形態では、インピーダンス整合素子としてインダクタ素子43,47が用いられていたが、インダクタ素子に代えて、容量素子や抵抗素子を用いてもよい。
1…多層配線基板装置
2…基板本体
2a,2b…凹部
3…スイッチングモジュール部
4…受信モジュール部
11〜16…内部導体パターン
17〜23…ビアホール電極
24〜28…内部導体パターン
29〜35…ビアホール電極
41…スイッチングIC
42…SAWフィルタ
43…インダクタ素子(インピーダンス整合素子)
44…増幅用IC
45…ミキサーIC
46…SAWフィルタ
47…インダクタ素子(インピーダンス整合素子)
2…基板本体
2a,2b…凹部
3…スイッチングモジュール部
4…受信モジュール部
11〜16…内部導体パターン
17〜23…ビアホール電極
24〜28…内部導体パターン
29〜35…ビアホール電極
41…スイッチングIC
42…SAWフィルタ
43…インダクタ素子(インピーダンス整合素子)
44…増幅用IC
45…ミキサーIC
46…SAWフィルタ
47…インダクタ素子(インピーダンス整合素子)
Claims (2)
- 複数の内部導体パターンと、少なくとも1つの内部導体パターンに接続された少なくとも1つのビアホール電極とを有し、少なくとも一方面に電子部品素子が搭載される実装部が設けられている基板本体と、前記基板本体の一方面に実装された少なくとも1つの電子部品素子とを備える多層配線基板装置であって、
送信信号と受信信号とを切り換えるためのスイッチングICと、スイッチングICと組み合わされてデュプレクサを構成しているフィルタ素子と、インピーダンス整合素子と、スイッチングモジュール用グラウンド電極とを有するスイッチングモジュール部と、
受信信号を増幅する増幅用ICと、ミキサーICと、段間フィルタと、インピーダンス整合素子と、受信モジュール用グラウンド電極とを有する受信モジュール部とを備え、
前記スイッチングモジュール用グラウンド電極及び受信モジュール用グラウンド電極が前記基板本体内に設けられており、かつ分離されていることを特徴とする、多層配線基板装置。 - 前記スイッチングモジュール部と、前記受信モジュール部とを電気的に接続している配線ラインをさらに備え、該配線ラインを除いては、スイッチングモジュール部を構成している回路構成要素と、受信モジュール部を構成している回路構成要素とが基板本体の積層方向において互いに重ならないように配置されている、請求項1に記載の多層配線基板装置。
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