JP2006333522A

JP2006333522A - 複合スイッチ回路部品

Info

Publication number: JP2006333522A
Application number: JP2006235378A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kenmochi; 茂釼持; Yasuhide Murakami; 安英邑上; Tsuyoshi Takeda; 剛志武田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】特性の良好な小型の複合スイッチ回路部品を提供する。
【解決手段】積層体に実装した半導体素子と、積層体の誘電体層に形成した電極パターンで、スイッチ回路とローパスフィルタ回路を構成した複合スイッチ回路部品であって、積層体の実装面を底面とし、半導体素子を搭載する面を上面とした時に、積層体の底面側の誘電体層には第１のアース電極を有し、第１のアース電極の上側には、スイッチ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極を、誘電体層を介して対向して配置し、更にその上側には、第２のアース電極を誘電体層を介して対向して配置し、第１のアース電極と第２のアース電極とによりコンデンサ電極を挟んだ。
【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチ回路に関わり、ディジタル携帯電話などの高周波回路において、信号の伝送経路を切り換えるための高周波スイッチ回路に適用されるダイオードスイッチに関するものである。

例えば、ディジタル携帯電話などのスイッチ回路は、アンテナと受信回路との伝送経路および送信回路とアンテナとの伝送経路を切り換えるのに使用される。

また、このスイッチ回路としては、受信ダイバーシチ方式を採用している電話などにおいて、受信回路と第１のアンテナとの伝送経路および受信回路と第２のアンテナとの伝送経路を切り換えるのにも使用される。また同様に、送信ダイバーシチ方式を採用している携帯電話用の基地局などの場合、送信回路と第１のアンテナとの伝送経路および送信回路と第２のアンテナとの伝送経路を切り換えるのに使用される。

また、このスイッチ回路は、車載用ブースターなどとの外部接続用端子を持つ携帯電話などの内部回路と上記端子への経路との切換や、携帯電話用の基地局などの複数チャネルの切換用としても用いられる。

従来のスイッチ回路としては、特開平６−１９７０４０号に開示されているものがある。この従来例の回路図を図９に示す。このスイッチ回路は、アンテナＡＮＴ、送信回路ＴＸ、受信回路ＲＸに接続される。送信回路ＴＸには、第１のコンデンサＣ１０１を介して第１のダイオードＤ１０１のアノードが接続され、第１のダイオードＤ１０１のカソードには、第３のコンデンサＣ１０３を介してアンテナＡＮＴに接続される。

アンテナＡＮＴには、第３のコンデンサＣ１０３、第２の伝送線路ＳＬ２、第４のコンデンサＣ１０４の直列回路を介して受信回路ＲＸに接続される。また第１のダイオードＤ１のアノードは、第１の伝送線路ＳＬ１と第２のコンデンサＣ１０２の直列回路を介して接地される。さらに、第１の伝送線路ＳＬ１と第２のコンデンサＣ１０２の中間には、抵抗Ｒ１０１を介してコントロール回路Ｔ１が接続される。また第２の伝送線路ＳＬ２と第４のコンデンサＣ１０４の中間には、第２のダイオードＤ１０２のアノードが接続され、第２のダイオードＤ１０２のカソードは、接地されている。

そして、上記伝送線路、コンデンサが積層体内に形成され、積層体上にダイオード、コンデンサ、抵抗を搭載する構造となっている。

このスイッチ回路に、フィルタ部品を接続して使用する場合、そのスイッチ回路とフィルタ回路とを別々の部品とし、組み合わせていた。このため、実装面積が大きく、更にはインピーダンスマッチング用回路を付加しなければならないという問題点があった。

これに対し、特開平８−９７７４３号には、スイッチ回路とフィルタ回路を複合した部品が提案されている。この従来例の等価回路図を図１０に示す。

この従来例の場合、破線で囲った部分がローパスフィルタ回路となるが、５段のローパスフィルタ回路を用いている。ローパスフィルタの重要な特性として、２ｆ、３ｆ（ｆは通過周波数）の減衰量があるが、この２ｆ、３ｆの減衰量を得るために、５段のローパスフィルタ回路構成となっている。このため、小型化に限界があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決し、特性の良好な小型の複合スイッチ回路部品を提供することである。

本発明は、積層体に実装された半導体素子と、前記積層体の誘電体層に形成された電極パターンで、スイッチ回路とローパスフィルタ回路を構成した複合スイッチ回路部品であって、前記積層体の実装面を底面とし、半導体素子を搭載する面を上面とした時に、前記積層体の底面側の誘電体層には第１のアース電極を有し、前記第１のアース電極の上側には、前記スイッチ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極が、誘電体層を介して対向して配置され、更にその上側には、第２のアース電極が誘電体層を介して対向して配置され、もって、前記第１のアース電極と前記第２のアース電極とにより前記コンデンサ電極を挟むことを特徴とする複合スイッチ回路部品である。
本発明においては、前記第２のアース電極の上側に、前記ローパスフィルタ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極を、誘電体層を介して対向して配置するのが好ましい。更に、前記ローパスフィルタ回路のコンデンサ電極の上側には、前記ローパスフィルタ回路のコイル電極が誘電体層を介して配置し、そして前記ローパスフィルタ回路のコンデンサ電極と前記ローパスフィルタ回路のコイル電極とを、誘電体層に設けられたスルーホール電極で接続するのも好ましい。
前記スイッチ回路は、送信回路とアンテナとの間に接続される第１のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続される伝送線路と、受信回路とアースとの間に接続される第２のダイオードと、前記第２のダイオードとアースとの間に接続される接地コンデンサを含むのが好ましく、前記スイッチ回路は、更に送信回路とアースとの間に接続される接地コンデンサを含んでも良い。

また本発明は、積層体に実装されたダイオードと、前記積層体の誘電体層に形成された電極パターンで、スイッチ回路とローパスフィルタ回路を構成した複合スイッチ回路部品であって、前記積層体の実装面を底面とし、ダイオードを搭載する面を上面とした時に、前記積層体の底面側の誘電体層には第１のアース電極を有し、前記第１のアース電極の上側には、前記スイッチ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極が、誘電体層を介して対向して配置され、更にその上側には、スイッチ回路の伝送線路となるスパイラル形状のライン電極が誘電体層を介して配置されたことを特徴とする複合スイッチ回路部品でもある。
前記ライン電極の上側には、誘電体層を介して前記ライン電極と重複し、スルーホール電極で接続されたライン電極が配置するのが好ましい。
前記スイッチ回路は、送信回路とアンテナとの間に接続される第１のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続される伝送線路と、受信回路とアースとの間に接続される第２のダイオードと、前記第２のダイオードとアースとの間に接続される接地コンデンサを含むのが好ましい。

本発明によれば、ローパスフィルタ回路を内蔵したスイッチ回路であって、小型で、特性の優れた複合スイッチ回路を構成することができる。また、伝送線路およびローパスフィルタ回路を誘電体層の積層体内に形成し、小型の複合スイッチ回路部品を構成出来る。

本発明では、スイッチ回路とローパスフィルタ回路とを一つの部品とし、しかも積層構造で構成することにより、小型の複合スイッチ回路部品を構成している。しかも、本発明では、積層構造の中で、スイッチ回路部をその複合スイッチ回路部品の実装面に対し、下側に配置し、ローパスフィルタ回路部を上側に配置している。

また、本発明では、スイッチ回路用の伝送線路や接地コンデンサをアース電極で上下から挟み、その上側のアース電極の更に上部に、ローパスフィルタ回路用コンデンサの導電パターンを形成している。この構造により、小型で特性の良い複合スイッチ回路部品を得ることができる。

以下、実施例に従い本発明を詳細に説明する。本発明に係る一実施例の斜視図を図１に示す。またこの実施例の積層分解斜視図を図２に、等価回路図を図３に示す。この実施例は、誘電体層の積層体２と、２つのダイオードが内蔵された半導体素子１とから構成されている。尚、等価回路図において、外側の破線内がこの実施例部分であり、その破線の外側のコンデンサＣ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、抵抗Ｒ１、Ｒ２は外付部品として、回路基板上などで接続される。また、この外付部品は、積層体内に、又は積層体上に構成することも可能である。

この積層体２の内部構造は図２に示すとおりである。下層の誘電体層２１には、第１のアース電極３１が形成され、所定の引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（２）（７）（８）に接続される。

誘電体層２１の上には、第１のアース電極３１と対向してコンデンサＣ１を形成するコンデンサ電極４１が形成された誘電体層２２が積層される。このコンデンサ電極４１は、引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（４）に接続される。

この上には、伝送線路を構成する２つの誘電体層２３、２４が積層される。等価回路図における伝送線路Ｌ１は、誘電体層２３のライン電極１１と誘電体層２４のライン電極１２とを接続して構成される。この２つのライン電極の接続は、スルーホール電極５１を介して行われている。そして、各誘電体層の側面に臨む引き出し電極がそれぞれ形成されて、外部電極（３）（６）に接続される。

また等価回路図における伝送線路Ｌ２は、誘電体層２３のライン電極１３と誘電体層２４のライン電極１４とを接続して構成される。この２つのライン電極の接続は、スルーホール電極５２を介して行われている。そして、各誘電体層の側面に臨む引き出し電極がそれぞれ形成され、外部電極（１）（５）に接続されている。

その上の誘電体層２５には、第２のアース電極３２が形成され、所定の引き出し電極が形成されている。そして、外部電極（２）（７）（８）に接続される。

その上の誘電体層２６の上には、第２のアース電極３２と対向してコンデンサＣ２、Ｃ３を形成するコンデンサ電極４２、４３が形成されている。そのコンデンサ電極４２は、引き出し電極が形成され、外部電極（３）に接続されている。

その上の誘電体層２７の上には、コンデンサ電極４２と対向してコンデンサＣ４を形成するコンデンサ電極４４が形成されている。このコンデンサ電極４４は、スルーホール電極５３が形成され、下層のコンデンサ電極４３に接続されている。

その上の誘電体層２８の上には、Ｌ３を構成するコイル電極１５が形成されている。このコイル電極１５の一端は、外部電極（３）と接続され、他方は、スルーホール電極５４で、下層のスルーホール電極５３と接続されている。

そして、最上層の誘電体層２９の上面には、パターン電極が形成されている。一つのパターン電極１６は、スルーホール電極５５で下層のスルーホール電極５４と接続されている。また、パターン電極１７は、マークである。他に、外部電極（１）（４）（５）（６）と接続されたパターン電極が形成されている。

この積層体は、誘電体材料を用い、ドクターブレードでシート成形し、このシート上にＡｇ電極をスクリーン印刷してパターン電極を形成し、これを積層して、圧着し、一体で焼成されたものである。そして、焼成後側面の端子電極（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）、及び上面のパターン電極を形成した。そして、２つのダイオードが内蔵された半導体素子１の端子がそれぞれパターン電極１６と（５）、（１）と（４）に接続される。

この実施例の挿入損失特性を図５に示す。この図５に示すように、この実施例によれば、２ｆ、３ｆ等の高調波を抑制する複合スイッチ回路部品を得ることができる。

この実施例では、第１のアース電極３１と第２のアース電極３２の間に、第１の伝送線路と第２の伝送線路を配置している。このスイッチ回路は、この複合スイッチ回路部品の実装面側に配置されている。そして、そのスイッチ回路の上側に、ローパスフィルタ回路が構成されている。

このローパスフィルタ回路部分が、スイッチ回路部分の上側に配置されていることにより、そのローパスフィルタ回路のアース間に挿入されているコンデンサＣ２、Ｃ３部分において、その容量を構成する導電パターン４２、４３と対向する第２のアース電極３２は、実際の基板上のアースに接続する引き出し部を有する。この実施例の場合、外部電極（２）がそれにあたる。この外部電極（２）はライン電極として機能し、前記のコンデンサＣ２、Ｃ３にインダクタＬが直列に接続された回路と見なすことができ、等価回路で示すと図４のようになる。これにより、コンデンサＣ４とインダクタＬ３の並列共振、又はコンデンサＣ２とインダクタＬ４との直列共振、及びコンデンサＣ３とインダクタＬ５との直列共振により、２ｆ、３ｆ等に減衰極をつくることができ、高調波の低減に効果を発揮している。

またこの伝送線路Ｌ１、Ｌ２は、いずれもスパイラル形状に形成され、２層に分かれて形成されている。このスパイラル形状とし、更に重複部分を設けることにより、ライン長を短くできた。

本発明に係る別の実施例の積層体の分解斜視図を図６に、その等価回路図を図７に示す。この図６は、図２と同様の部分には、同一の符号を付けた。この実施例は、上記実施例とほぼ同様の構造であり、第１の伝送線路Ｌ１の一端とアースとの間に接続されるコンデンサＣ５が接続されている。これは、下から第２層目の誘電体層２２に、下層の誘電体層２１に形成された第１のアース電極３１と対向するように形成されたコンデンサ形成用電極パターン４５で構成されている。その他の構造は、同一である。

この実施例によっても上記実施例と同様の特性を得ることができた。また、コンデンサＣ５部分は、図８に示す接続としても良い。この図７のコンデンサＣ５及び図８のコンデンサＣ６は、いずれも第１の伝送線路Ｌ１の線路長を短くする効果を有する。

本発明によれば、ローパスフィルタ回路を内蔵したスイッチ回路を一体に、しかも小型に構成することができる。しかも、低損失であり、かつ高調波抑制効果も高いという優れた特性を有している。また本発明では、送信回路、アンテナ、受信回路のスイッチ回路として説明したが、３つの回路のスイッチ回路として用いることができることは言うまでもなく、その他の回路のスイッチとして利用することも本発明の範囲である。

本発明に係る一実施例の斜視図である。図１に示す実施例の積層体の分解斜視図である。図１に示す本発明に係る実施例の等価回路図である。本発明に係る実施例の等価回路の一部である。本発明に係る一実施例の挿入損失特性を示すグラフである。本発明に係る別の実施例の積層体の分解斜視図である。本発明に係る別の実施例の等価回路図である。本発明に係る別の実施例の等価回路図である。従来のスイッチ回路の等価回路図である。別の従来例のスイッチ回路の等価回路図である。

符号の説明

１半導体素子
２積層体
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９誘電体層
３１第１のアース電極
１１、１２、１３、１４、１５ライン電極
５１、５２、５３、５４、５５スルーホール電極
３２第２のアース電極
４１、４２、４３、４４、４５コンデンサ用電極

Claims

積層体に実装された半導体素子と、前記積層体の誘電体層に形成された電極パターンで、スイッチ回路とローパスフィルタ回路を構成した複合スイッチ回路部品であって、
前記積層体の実装面を底面とし、半導体素子を搭載する面を上面とした時に、
前記積層体の底面側の誘電体層には第１のアース電極を有し、前記第１のアース電極の上側には、前記スイッチ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極が、誘電体層を介して対向して配置され、更にその上側には、第２のアース電極が誘電体層を介して対向して配置され、
もって、前記第１のアース電極と前記第２のアース電極とにより前記コンデンサ電極を挟むことを特徴とする複合スイッチ回路部品。
前記第２のアース電極の上側には、前記ローパスフィルタ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極が、誘電体層を介して対向して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の複合スイッチ回路部品。
前記ローパスフィルタ回路のコンデンサ電極の上側には、前記ローパスフィルタ回路のコイル電極が誘電体層を介して配置されたことを特徴とする請求項２に記載の複合スイッチ回路部品。
前記ローパスフィルタ回路のコンデンサ電極と前記ローパスフィルタ回路のコイル電極とが、誘電体層に設けられたスルーホール電極で接続されたことを特徴とする請求項３に記載の複合スイッチ回路部品。
前記スイッチ回路は、送信回路とアンテナとの間に接続される第１のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続される伝送線路と、受信回路とアースとの間に接続される第２のダイオードと、前記第２のダイオードとアースとの間に接続される接地コンデンサを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の複合スイッチ回路部品。
前記スイッチ回路は、更に送信回路とアースとの間に接続される接地コンデンサを含むことを特徴とする請求項５に記載の複合スイッチ回路部品。
積層体に実装されたダイオードと、前記積層体の誘電体層に形成された電極パターンで、スイッチ回路とローパスフィルタ回路を構成した複合スイッチ回路部品であって、
前記積層体の実装面を底面とし、ダイオードを搭載する面を上面とした時に、
前記積層体の底面側の誘電体層には第１のアース電極を有し、前記第１のアース電極の上側には、前記スイッチ回路の接地コンデンサのコンデンサ電極が、誘電体層を介して対向して配置され、更にその上側には、スイッチ回路の伝送線路となるスパイラル形状のライン電極が誘電体層を介して配置されたことを特徴とする複合スイッチ回路部品。
前記ライン電極の上側には、誘電体層を介して前記ライン電極と重複し、スルーホール電極で接続されたライン電極が配置されたことを特徴とする請求項７に記載の複合スイッチ回路。
前記スイッチ回路は、送信回路とアンテナとの間に接続される第１のダイオードと、アンテナと受信回路との間に接続される伝送線路と、受信回路とアースとの間に接続される第２のダイオードと、前記第２のダイオードとアースとの間に接続される接地コンデンサを含むことを特徴とする請求項７又は８に記載の複合スイッチ回路部品。