JP3925771B2 - 高周波スイッチモジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は準マイクロ波帯などの高周波帯域で用いられる高周波複合部品に関し、少なくとも１つのアンテナで送受信系を取り扱う高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及には、目を見張るものがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られている。当初、１つのアンテナを１つの送受信系で共用するシングルバンド携帯電話から始まった。その為の積層体を用いた高周波スイッチも開発された（例えば特開平６−１９７０４０号、特開平９−３６６０３号公報参照）。
その後、加入者数の急増に伴い、デュアルバンド携帯電話等が市場に出てきた。このデュアルバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、２つの送受信系を取り扱うものである。これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することが出来るものである。
例えば、デュアルバンド携帯電話では、ＧＳＭ１８００システム（送信ＴＸ．１７１０〜１７８５MHz、受信ＲＸ．１８０５〜１８８０MHz）、第２の送受信系としてＥＧＳＭ９００システム（送信ＴＸ．８８０〜９１５MHz、受信ＲＸ．９２５〜９６０MHz）の２つのシステムに対応する。
このような携帯電話では、それぞれの周波数に応じた信号経路、及び複数の周波数を切り替えるためのスイッチとして分波回路とスイッチ回路を用いて構成されるスイッチモジュールが用いられる（例えば特開平９−３６６０４号、特開平１１−５５００２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
従来の高周波スイッチモジュールにおいても、グランドパターンの重要性は、当業者の間で漠然とは認識されてきた。例えば、特開平６−１９７０４０号公報には、図８に示すように、幅広の側面電極ＧＮＤを内部アース電極に接続し、スイッチ回路の第１のダイオードの一端をコンデンサを介してアース側に接続した高周波スイッチモジュールが記載される。
すなわち、従来の高周波スイッチモジュールは、側面部に外部接続端子ＥＸＴを設けることが多い。高周波スイッチモジュールをプリント基板に半田付けした際に、フィレツトが形成されて半田強度が増す為である。なお、外部接続端子には、送信端子ＴＸ、受信端子ＲＸ、スイッチ回路のコントロール端子ＶＣ、それにグランド端子ＧＮＤ等がある。
しかし、側面部に外部接続端子ＥＸＴを設けると、積層体ＭＬ上に搭載するアンテナ切換え用のスイッチ回路を構成するＰＩＮダイオードなどの電子部品ＤＰと半田ブリッジ（橋絡）により短絡する恐れもある。両者間の距離が近づき過ぎるからである。
このことは、高周波スイッチモジュールの小型化傾向の中で顕著になってきている。小型化傾向は、外部接続端子ＥＸＴと電子部品ＤＰ間の短絡のみならず、外部接続端子ＥＸＴ同士の短絡をも招くことが多くなった。このことは、小型化傾向が必然の流れである高周波スイッチモジュールにおいては、設計の自由度を著しく制限する問題となっていた。
また、特開平６−１９７０４０号公報記載のアースの取り方では、高周波的に安定したアースとならず、浮遊容量が発生し、アイソレーションが劣化して、時には動作が不安定になることもあった。突発的に発生するノイズ、静電気放電などのサージ等に弱くなることが多かった。
そこで本発明は、このような問題点を解消する為になされたものであり、超小型で且つ安定したアースが取れ、更に半田ブリッジの恐れが無く、電気的特性に優れた高周波スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層体に実装されたスイッチ素子と、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高周波スイッチモジュールであって、外部接続端子が積層体の底面に形成されるが、側面には形成されてなく、前記各誘電体層間の電極パターンの接続、及び前記電極パターンと外部接続端子との接続を全てスルーホールで行なうとともに、前記積層体の底面側の誘電体層にはグランド電極が形成され、前記グランド電極から積層体底面に複数のスルーホールを延出させて、前記外部接続端子のうちの複数のグランド端子と接続し、前記グランド電極の縁部領域の誘電体層には、前記外部接続端子のうちの高周波端子、スイッチ回路制御端子と接続するスルーホールが形成されていることを特徴とする高周波スイッチモジュールである。
本発明においては、複数の送受信系の信号を分波する分波回路を備え、前記分波回路を構成する電極パターンと前記高周波端子が、誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して接続するのも好ましい。
積層体の相対向する側面側には、他の外部接続端子よりも広い面積に形成されたグランド端子のみが形成され、前記広面積のグランド端子と前記グランド電極とを複数のスルーホールで接続するのも好ましい。そして更に積層体の他の側面側には、高周波端子、スイッチ回路制御端子、グランド端子を形成するのが好ましい。
また本発明においては、前記グランド電極の上側に他のグランド電極が配置され、前記他のグランド電極は、その一部が抜いて形成されており、前記抜き部にグランド電極間に配置された電極パターンと接続するスルーホールが形成されているのが好ましい。
また本発明においては、前記外部接続端子のうち、高周波端子の隣には、グランド端子又はスイッチ回路制御端子が配置されるのが好ましい。
また本発明においては、前記スイッチ素子としてダイオードまたはトランジスタを用いるのが好ましい。
また本発明においては、前記積層体にＳＡＷフィルタを配置してなり、前記ＳＡＷフィルタは誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して前記外部接続端子と接続するのが好ましい。
【０００５】
本発明は、側面電極を用いずにスルーホール（ビアホール、バイアホールとも呼ばれる）のみで高周波スイッチモジュール回路を構成し、且つ複数のスルーホールで幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンを形成することにより、安定したアースが確保できることを知見した。
（作用）
本発明は、複数のスルーホールにより、積層体の底部に幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンを形成したので、下記の作用効果がある。
（１）幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンの中に、複数のスルーホールを形成した。従って、本発明の高周波スイッチモジュールを携帯電話などの基板に搭載して半田付けした場合、電気的に安定したアースが確保できる。広いグランド（ＧＮＤ）パターン面積を確保でき、全てのグランド（ＧＮＤ）パターンは複数のスルーホールにより、電気的に等電位な零電位のアースにできる。高周波的に同電位のアースとなる。
（２）複数のスルーホール、言い換えれば、短いピッチで配置されたスルーホールは、導波管における阻止棒のような機能をする。従って、ある周波数以下の電磁波を遮断する効果もあり、シールド効果を果たして、この意味でもアースを安定化する。スルーホールのピッチが短ければ短い程、高い周波数の遮断ができるし、電位の均一度も良い。
（３）スルーホールの形状を通常の円形孔ではなく、長孔とした場合には、前記（２）記載の「阻止棒」効果が強調される。場合によって、使い分けられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る高周波スイッチモジュールについて、図を用いて説明する。図１はシングルバンド、図２はデュアルバンドに適用した場合の等価回路を示す。
【０００７】
図１は、本発明の１実施例で、シングルバンド携帯電話に用いる高周波スイッチモジュールの回路を示す。
スイッチ回路の機能は、送信回路と受信回路を電気的に高速に切替分離してアンテナ端子を介してアンテナと接続することである。このスイッチ回路は、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。
通常アンテナは、高周波スイッチモジュールの外にロット状、ワイヤ状のものが取り付けられ、高周波スイッチモジュールのアンテナ端子ＡＮＴに接続されるが、今後モジュール化の要請が更に強まると、平面アンテナを更に複合化して取り込んだ高周波スイッチモジュールも考えられる。本発明は、実施例としてはアンテナを外部取り付けしたものを例示するが、アンテナを含んだ複合モジュールにも適用できる。
そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。コントロール回路ＶＣ２に電圧（例えば＋３Ｖ、＋２．６Ｖ）を印加すると、ダイオードＤＰ２，ＤＰ１がＯＮして送信回路ＴＸとアンテナ端子ＡＮＴが接続される。コントロール回路に電圧を印加しない場合には、アンテナ端子ＡＮＴと受信系ＲＸが接続されている。このようにして、１つのアンテナを送受信系の両方が共用できる。コントロール回路の端子ＶＣ２に接続されたインダクタＬＰは、電源側を見たインピーダンスを大きくすることにより、電源側のインピーダンスが負荷変動などにより変動しても影響を阻止する機能がある。
この実施例では、スイッチ回路にダイオードを用いたので、高周波における耐電力に優れ、低損失という効果がある。
この実施例では更に、送信ＴＸ回路側にローパスフィルタ回路を挿入する。即ち、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。ローパスフィルタを入れると、アンプ（増幅器）等から発生する高調波を抑制できる。
図１のシングルバンドの高周波スイッチモジュールを実装した一実施例の斜視図を図２に示す。ＤＰはダイオードＤＰ１とダイオードＤＰ２をパッケージングした電子部品である。側面電極は一切使用せず、積層体の層間の電気的接続は、全てスルーホールで行った。
【０００８】
図３にデュアルバンドの１実施例を示す。
この実施例は、通過帯域の異なる第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）と第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）を扱う高周波スイッチモジュールであり、第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）の送信信号と受信信号を切り換える第１のスイッチ回路、第１のスイッチ回路の送信ラインに接続される第１のローパスフィルタ回路、第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）の送信信号と受信信号を切り換える第２のスイッチ回路、第２のスイッチ回路の送信ラインに接続される第２のローパスフィルタ回路、第１の送受信系と第２の送受信系を分波する分波回路から構成されている。
アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路部分は、２つのノッチ回路が主回路となっている。つまり、伝送線路ＬＦ１とコンデンサＣＦ１で一つのノッチ回路を構成し、伝送線路ＬＦ２とコンデンサＣＦ２でもう一つのノッチ回路を構成している。
そして、一つのノッチ回路には、アースに接続されるコンデンサＣＦ３が接続されている。このコンデンサＣＦ３は、分波特性のローパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。また、もう一つのノッチ回路には、アースに接続される伝送線路ＬＦ３と、コンデンサＣＦ４を直列に接続している。この伝送線路ＬＦ３とコンデンサＣＦ４は、分波特性のハイパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。
この分波回路は、ノッチ回路以外、例えばバンドパス回路、ローパス回路、ハイパス回路などを用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成することも出来る。
次に、第１のスイッチ回路について説明する。第１のスイッチ回路は、図３上側のスイッチ回路であり、ＥＧＳＭ９００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＧ１、ＤＧ２と、２つの伝送線路ＬＧ１、ＬＧ２からなり、ダイオードＤＧ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＧ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＧ２が接続され、その受信側にカソードが接続されたダイオードＤＧ２が接続され、そのダイオードＤＧ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＧ６が接続され、その間にインダクタＬＧが接続され、コントロール回路ＶＣ１に接続される。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＧ３と、コンデンサＣＧ３、ＣＧ４、ＣＧ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＧ１と伝送線路ＬＧ１の間に挿入されている。
次に、第２のスイッチ回路について説明する。第２のスイッチ回路は、図３下側のスイッチ回路であり、ＧＳＭ１８００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。
コントロール回路の動作を説明する。ＥＧＳＭ９００系の送信を有効とする場合には、電圧端子ＶＣ１に所定の電圧を印加する。同様に、電圧端子ＶＣ２に所定の電圧を印加するとＧＳＭ１８００系の送信が有効となる。受信時には、どちらの電圧端子ＶＣ１，ＶＣ２にも電圧を印加しない。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。
【０００９】
図３に示す実施例には、伝送線路ＬＧ２，ＬＰ２と受信ＲＸ（ＲＸ／ＥＧＳＭ９００，ＲＸ／ＧＳＭ１８００）の間に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを接続してある。ＳＡＷフィルタを用いることにより、小型化できるし、電気的にもＱ（共振回路の先鋭度）の高いフィルタとなり、小型かつ受信信号の選択度が良くなるという効果がある。
図３において、コンデンサＣＧＰの機能は、高周波的に伝送線路ＬＧ１とＬＰ１の接続点Ｎ１とアースとの間のインピーダンスを低くするものである。
図３の抵抗Ｒの機能は、ダイオードに流す電流値を制御する為である。この実施例では、ＥＧＳＭ９００系とＧＳＭ１８００系の各々のコントロール回路ＶＣ１、ＶＣ２に共通になるように構成したので部品点数を低減できる。
なお、図３において伝送線路とＳＡＷフィルタの間にＤＣ（直流）カットのコンデンサは不要である。 ＳＡＷフィルタが、その構造上ＤＣ（直流）を遮断できるからである。
以上、本発明をシングルバンド、デュアルバンド高周波スイッチモジュールについて説明したが、トリプルバンド以上のマルチモードに適用できる。
【００１０】
図４に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを用いた高周波スイッチモジュールの斜視図を示す。図４では、側面電極を使わずにスルーホールだけで回路を構成して、高周波スイッチモジュールの底部に電極を集中した。
ＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）、ＰＩＮダイオード（ＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２）、コンデンサ（ＣＧ１，ＣＧＰ）、抵抗Ｒ以外は、全て積層体ＭＬに印刷回路として形成した。配置の概略は、図４の手前に２個のＳＡＷフィルタＳＰ、ＳＧ、図４の左方に分波器を配置し、グランドパターンが形成された誘電体層を介して、その下にスイッチ回路とローパスフィルタ、更にグランドパターンが形成された誘電体層をサンドイッチして、コンデンサのパターンが印刷された誘電体層、そして、一番下にグランドパターンを配置した。サンドイッチ構造により、回路を信号が伝播する際の電界が外部へ漏出せず、干渉を起こさずアイソレーションが向上し、電気的特性が良くなる。
図４に示す実装では、積層体ＭＬ１、ＭＬ２に段差を設けてＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）を配置したので、低背化が実現でき、更に小型化が可能となった。積層体ＭＬ１、ＭＬ２は一体構造である。
【００１１】
本発明は、図４に示すように高周波スイッチモジュールを、積層構造及びその積層体上にチップ部品を配置することにより、小型に構成できる。
複数の送受信系の共通端子であるアンテナ端子ＡＮＴ、各送受信系のそれぞれの送信系端子ＴＸ、受信系端子ＲＸは高周波信号用の端子であり、これを高周波端子と呼ぶ。この高周波端子は、図５に例示するように積層体の裏面に形成され、しかもこの高周波端子同士が隣り合わないように配置した。各高周波端子の記号は、図３の等価回路と対応している。ＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００の共通の端子としてアンテナ端子ＡＮＴがある。これは外部に接続されるアンテナへの入出力端子となる。なお、この実施例では、アンテナは外部取付の例を示したが、今後ますます複合機能化が進展してモジュール化が進むと、積層体に平面アンテナを複合化することも考えられる。本発明は、この場合にも適用できる。
図５で、ＴＸ、ＲＸは、 ＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００共に、前者が送信端子、後者が受信端子である。ＶＣ１，ＶＣ２は、コントロール端子で、外部電源からコントロール回路を経てスイッチ回路の切替を行い、送信／受信の切替を制御する端子である。
この高周波端子間には、グランド端子ＧＮＤ又はスイッチ回路制御端子（ＶＣ１，ＶＣ２）が配置される。また、この高周波端子間には、少なくとも１つのグランド端子ＧＮＤが配置されることが好ましい。このように、高周波端子間を隣り合わないようにすること、又高周波端子間にグランド端子をサンドイッチして配置することにより、高周波端子間の干渉を抑え、又低損失化を計ることができる。
【００１２】
送信系端子と受信系端子とは、送信系端子同士、又受信系端子同士が隣り合わない程度に近接して配置されることが好ましい。また、積層体の中心線に対し、別々の領域に、それぞれ送信系端子、受信系端子を配置することが好ましい。また、この送信系端子、受信系端子は線対称に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、高周波スイッチモジュールが実装される複数の送受信系を扱う装置において、送信系回路、受信系回路と接続し易い。
【００１３】
共通端子と、それぞれの送受信系の送信端子、受信端子とは、積層体を実装面に垂直な面で２分した場合、別領域に形成することが好ましい。この高周波スイッチモジュールは、アンテナと送受信回路の間に配置されるので、この端子配置により、アンテナと高周波スイッチモジュール、及び送受信回路と高周波スイッチモジュールを最短の線路で接続することができ、余分な損失を防止できる。
【００１４】
本発明では、積層体上に配置されたチップ部品を囲むように金属ケースを配置することが好ましい。シールド効果だけでなく、高周波スイッチモジュールのユーザがチップマウンタで半田付けする際に、金属ケースだと真空吸引し易いからである。シールド効果が要求されず、単にチップマウンタの供給用としての平面形成の為だけなら、高周波スイッチモジュールをリフロー半田時の熱に耐えられる耐熱性の樹脂でモールドしたり、その上を金属コーティングしても良い。
この金属ケースは、積層体の上面に半田付けで固定することができる。また、この金属ケースにより、マウンタ装置により、本発明の高周波スイッチモジュールを実装することができる。
また、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷ（弾性表面波）フィルタを用いる場合、既にパッケージングされ市販されるＳＡＷフィルタを用いても良いが、ベアチップ、フリップチップのＳＡＷフィルタを用いて、高周波スイッチモジュール全体をパッケージングすれば、なお小型化、高性能化できる。
【００１５】
この積層体の内部構造について説明する。図６と図７に各層の印刷パターン図を示す。この実施例は、１層の厚みが５０μｍ（一体焼成後の寸法）の誘電体シートに各層の電極を印刷してスルーホールで接続した例である。図６，図７でスルーホールは、×印を付けたランドである。×部に孔が開いてスルーホールを形成している。
誘電体としては、例えばアルミナ系ガラスセラミック低温焼結材料が挙げられる。
図６は積層体の一番上の層（１）から５０μｍの層厚毎に、第７層（７）迄を、図７は更にその下の層である第８層（８）から第１７層（１７）迄を示す。パターンに付したＤＧ１、ＣＧ１，ＤＧ２等の記号は、図３の等価回路と対応する。
【００１６】
この積層体は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなるグリーンシートを用意し、そのグリーンシート上にＡｇ、Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを形成し、それを適宜積層し、一体焼成させて構成される。以下、焼成後の各層の構成を、最下層から順に説明する。なお、シートの厚さは大体８０〜２５０μｍの範囲で、使用用途によりドクターブレード法などで制御される。所定の内部電極パターンを多数形成した大きなシートを積層し、１つ１つのチップサイズに切断した後、焼成、端子電極形成をし、誘電体積層素体を作製する。端子電極は、通常、Ａｇ−Ｎｉ−半田の３層構造をしており、 Ｎｉ層により半田耐熱性、半田層により半田濡れ性を十分得られるようにしている。この誘電体積層素体上にメタルマスクを使用した半田印刷を行い、その後ＰＩＮダイオードや、容量値が大きく積層素体内に形成出来なかったチップコンデンサ、場合によっては弾性表面波フィルタなどを搭載し、リフロー半田する。
まず、最下層の第１７層（図７（１７））上には、グランド電極ＧＮＤがほぼ全面（ＧＮＤ電極については、分かり易い様にパターンを塗りつぶした）に形成されている。いわゆるベタアースである。これにより安定したアースが確保できる。特に、この実施例では複数のスルーホール（図７（１７）の場合、左右各々６個のスルーホール）で裏面に連通し、図３に示す幅広で細長いＧＮＤとして外部回路との接続に使え、安定したアース効果が得られる。図７（１７）に示す１実施例では、左右に各々６個のスルーホールが形成され、図５に示した、幅広い長方形の積層体底部のグランド電極ＧＮＤに電気的に接続される。
第１６層（図７（１６））には、コンデンサ用電極（ＣＧ６，ＣＧＬ，ＣＰ６，ＣＰＬ）が形成される。これらのコンデンサは、スイッチ回路のダイオードの開閉を制御するコントロール回路に用いる。
第１５層（図７（１５））にも、ＧＮＤ電極がほほ全面に形成されている。
第１４層（図７（１４））の一点鎖線を境に、手前側にＧＳＭ１８００系、反対側にＥＧＳＭ９００系を配置した。これにより接続の最短化を計り、電気的特性の向上が図れる。
第１４層（図７（１４））から第１０層（図７（１０））にかけて、層の右半分にコントロール回路のインダクタンスＬＧ、ＬＰを多層に亘ってコイル構成した。第１４層（図７（１４））の左半分は、ローパスフィルタのコンデンサパターン（ＣＧ３，ＣＧ４，ＣＰ３，ＣＰ４）を配置した。
第１３層（図７（１３））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左半分にローパスフィルタのコンデンサＣＧ７，ＣＰ７を配置した。
第１２層（図７（１２））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側にスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３を配置した。スイッチ回路とローパスフィルタとを同一面上に配置したので、両者のマッチングが更に向上した。
第１１層（図７（１１））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１を配置した。
第１０層（図７（１０））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１のパターンの一部を配置した。
第９層（図７（９））にはＥＧＳＭ９００系のスイッチ回路の伝送線路ＬＧ２，ＬＧ３のパターンの一部を配置した。
第８層（図７（８））には、中央に示す縦線から右側に受信系のローパスフィルタであるＳＡＷフィルタＳＧ，ＳＰ用のパターンを配置した。中央に示す縦線の左側に分波回路のパターンを配置した。
【００１７】
図６に示す各層は、図７に示す各層と違い、右方を欠いた形状である。図６の破線は、それ以下の図７の各層に対応する部分を示す。このような形状の組合せにより、図４に示すような段差付きの積層体ＭＬ１，ＭＬ２が得られ、段差部にＳＡＷフィルタＳＧ、ＳＰを搭載したコンパクトな高周波スイッチモジュールが得られた。積層体ＭＬ１は図６，積層体ＭＬ２は図７に対応する。
この段差の形成方法の一例を説明する。まず、同一寸法のグリーンシートに図６，図７に示す各電極パターンを印刷する。図６のパターンの場合には、左部のみの印刷で、右部には印刷パターンはない。次に各グリーンシートを積層してゆくのであるが、第１７層（図７（１７））から積層して第８層（図７（８））を積層した後、グリーンシートの厚み８０μｍ程度に比べて十分に薄く（２０μｍ程度）且つグリーンシートから剥離可能なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等（剥離シートと呼ぶ）を図６の破線で示す部分に挿入し、更に第７層（図６（７））から第１層（図６（１））まで積層して積層体を完成する。その後、図６の縦線部から超硬刃で切り込みを剥離シートの上まで入れ、剥離シートごと、その上のグリーンシート積層体を除去すると、図４に示す段差部が容易に形成できる。
以下、積層体ＭＬ１に対応する各層の配置を、図６を用いて説明を続ける。
第７層と第６層（図６（７）と（６））には分波回路のコンデンサＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ４のパターンを印刷する。
第５層と第４層（図６（５）と（４））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１〜ＬＦ３を配置した。第３層（図６（３））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２を配置した。これにより、グランドパターンＧＮＤ（図７（１５）、（１７））から最も離して配置でき、両者間の間隔を最大にしたので、インダクタンスを十分大きく取れる。
第１層には積層体ＭＬ１の上に取り付ける部品であるダイオードＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２、コンデンサＣＧ１，ＣＧＰ、抵抗Ｒのパターンを設けた。なお、第２層（図６（２））はそれら搭載部品を積層体内の他のパターンと接続するためのパターンを示す。
【００１８】
以上、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフイルタを用い、且つ積層体に段差を設けて小型化した高周波スイッチモジュールの一実施例を示したが、本発明は段差を設けた積層体に限定されず、積層体にキャビティ（凹部）を設けてＳＡＷフイルタを搭載してもよい。
【００１９】
以上、本発明により、シングルバンドにみならず、デュアルバンド以上のマルチバンド携帯電話においても、各信号を分離・合成する分波器１個、送信信号と受信信号を切り替えるアンテナスイッチと、高周波除去用のローパスフィルタを各１個づつ、最小限の素子を誘電体の積層体に内蔵し、その素体上にＰＩＮダイオードを搭載した超小型の高周波スイッチモジュールを実現した。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によると、安定したアースを有する超小型化に対応できる高周波スイッチモジュールを提供できる。本発明によれば、この高周波スイッチモジュールを、好ましくは積層構造を用いることにより、小型に、しかもワンチップに構成できる。これにより、デュアルバンド携帯電話などにおいて、機器の超小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の等価回路図である。
【図２】本発明に係る一実施例の斜視図である。
【図３】本発明に係る別の実施例の等価回路図である。
【図４】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図５】本発明に係る高周波スイッチモジュールの底面の電極配置を示す図である。
【図６】図３に示す等価回路の積層体の各層のパターンを示す図である。
【図７】積層体の各層のパターンの図６の続きを示す図である。
【図８】従来の高周波スイッチモジュールの斜視図である。
【符号の説明】
ＬＧ１，ＬＰ１ 伝送線路
ＬＦ２，ＬＦ３ 伝送線路
ＬＰ２，ＬＰ３ 伝送線路
ＴＸ 送信系端子
ＲＸ 受信系端子
ＡＮＴ アンテナ端子
ＳＧ，ＳＰ 弾性表面波フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は準マイクロ波帯などの高周波帯域で用いられる高周波複合部品に関し、少なくとも１つのアンテナで送受信系を取り扱う高周波スイッチモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の携帯電話の普及には、目を見張るものがあり、携帯電話の機能、サービスの向上が図られている。当初、１つのアンテナを１つの送受信系で共用するシングルバンド携帯電話から始まった。その為の積層体を用いた高周波スイッチも開発された（例えば特開平６−１９７０４０号、特開平９−３６６０３号公報参照）。
その後、加入者数の急増に伴い、デュアルバンド携帯電話等が市場に出てきた。このデュアルバンド携帯電話は、通常の携帯電話が一つの送受信系のみを取り扱うのに対し、２つの送受信系を取り扱うものである。これにより、利用者は都合の良い送受信系を選択して利用することが出来るものである。
例えば、デュアルバンド携帯電話では、ＧＳＭ１８００システム（送信ＴＸ．１７１０〜１７８５MHz、受信ＲＸ．１８０５〜１８８０MHz）、第２の送受信系としてＥＧＳＭ９００システム（送信ＴＸ．８８０〜９１５MHz、受信ＲＸ．９２５〜９６０MHz）の２つのシステムに対応する。
このような携帯電話では、それぞれの周波数に応じた信号経路、及び複数の周波数を切り替えるためのスイッチとして分波回路とスイッチ回路を用いて構成されるスイッチモジュールが用いられる（例えば特開平９−３６６０４号、特開平１１−５５００２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようする課題】
従来の高周波スイッチモジュールにおいても、グランドパターンの重要性は、当業者の間で漠然とは認識されてきた。例えば、特開平６−１９７０４０号公報には、図８に示すように、幅広の側面電極ＧＮＤを内部アース電極に接続し、スイッチ回路の第１のダイオードの一端をコンデンサを介してアース側に接続した高周波スイッチモジュールが記載される。
すなわち、従来の高周波スイッチモジュールは、側面部に外部接続端子ＥＸＴを設けることが多い。高周波スイッチモジュールをプリント基板に半田付けした際に、フィレツトが形成されて半田強度が増す為である。なお、外部接続端子には、送信端子ＴＸ、受信端子ＲＸ、スイッチ回路のコントロール端子ＶＣ、それにグランド端子ＧＮＤ等がある。
しかし、側面部に外部接続端子ＥＸＴを設けると、積層体ＭＬ上に搭載するアンテナ切換え用のスイッチ回路を構成するＰＩＮダイオードなどの電子部品ＤＰと半田ブリッジ（橋絡）により短絡する恐れもある。両者間の距離が近づき過ぎるからである。
このことは、高周波スイッチモジュールの小型化傾向の中で顕著になってきている。小型化傾向は、外部接続端子ＥＸＴと電子部品ＤＰ間の短絡のみならず、外部接続端子ＥＸＴ同士の短絡をも招くことが多くなった。このことは、小型化傾向が必然の流れである高周波スイッチモジュールにおいては、設計の自由度を著しく制限する問題となっていた。
また、特開平６−１９７０４０号公報記載のアースの取り方では、高周波的に安定したアースとならず、浮遊容量が発生し、アイソレーションが劣化して、時には動作が不安定になることもあった。突発的に発生するノイズ、静電気放電などのサージ等に弱くなることが多かった。
そこで本発明は、このような問題点を解消する為になされたものであり、超小型で且つ安定したアースが取れ、更に半田ブリッジの恐れが無く、電気的特性に優れた高周波スイッチモジュールを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層体に実装されたスイッチ素子と、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高周波スイッチモジュールであって、外部接続端子が積層体の底面に形成されるが、側面には形成されてなく、前記各誘電体層間の電極パターンの接続、及び前記電極パターンと外部接続端子との接続を全てスルーホールで行なうとともに、前記積層体の底面側の誘電体層にはグランド電極が形成され、前記グランド電極から積層体底面に複数のスルーホールを延出させて、前記外部接続端子のうちの複数のグランド端子と接続し、前記グランド電極の縁部領域の誘電体層には、前記外部接続端子のうちの高周波端子、スイッチ回路制御端子と接続するスルーホールが形成されていることを特徴とする高周波スイッチモジュールである。
本発明においては、複数の送受信系の信号を分波する分波回路を備え、前記分波回路を構成する電極パターンと前記高周波端子が、誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して接続するのも好ましい。
積層体の相対向する側面側には、他の外部接続端子よりも広い面積に形成されたグランド端子のみが形成され、前記広面積のグランド端子と前記グランド電極とを複数のスルーホールで接続するのも好ましい。そして更に積層体の他の側面側には、高周波端子、スイッチ回路制御端子、グランド端子を形成するのが好ましい。
また本発明においては、前記グランド電極の上側に他のグランド電極が配置され、前記他のグランド電極は、その一部が抜いて形成されており、前記抜き部にグランド電極間に配置された電極パターンと接続するスルーホールが形成されているのが好ましい。
また本発明においては、前記外部接続端子のうち、高周波端子の隣には、グランド端子又はスイッチ回路制御端子が配置されるのが好ましい。
また本発明においては、前記スイッチ素子としてダイオードまたはトランジスタを用いるのが好ましい。
また本発明においては、前記積層体にＳＡＷフィルタを配置してなり、前記ＳＡＷフィルタは誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して前記外部接続端子と接続するのが好ましい。
【０００５】
本発明は、側面電極を用いずにスルーホール（ビアホール、バイアホールとも呼ばれる）のみで高周波スイッチモジュール回路を構成し、且つ複数のスルーホールで幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンを形成することにより、安定したアースが確保できることを知見した。
（作用）
本発明は、複数のスルーホールにより、積層体の底部に幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンを形成したので、下記の作用効果がある。
（１）幅広いグランド（ＧＮＤ）パターンの中に、複数のスルーホールを形成した。従って、本発明の高周波スイッチモジュールを携帯電話などの基板に搭載して半田付けした場合、電気的に安定したアースが確保できる。広いグランド（ＧＮＤ）パターン面積を確保でき、全てのグランド（ＧＮＤ）パターンは複数のスルーホールにより、電気的に等電位な零電位のアースにできる。高周波的に同電位のアースとなる。
（２）複数のスルーホール、言い換えれば、短いピッチで配置されたスルーホールは、導波管における阻止棒のような機能をする。従って、ある周波数以下の電磁波を遮断する効果もあり、シールド効果を果たして、この意味でもアースを安定化する。スルーホールのピッチが短ければ短い程、高い周波数の遮断ができるし、電位の均一度も良い。
（３）スルーホールの形状を通常の円形孔ではなく、長孔とした場合には、前記（２）記載の「阻止棒」効果が強調される。場合によって、使い分けられる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る高周波スイッチモジュールについて、図を用いて説明する。図１はシングルバンド、図２はデュアルバンドに適用した場合の等価回路を示す。
【０００７】
図１は、本発明の１実施例で、シングルバンド携帯電話に用いる高周波スイッチモジュールの回路を示す。
スイッチ回路の機能は、送信回路と受信回路を電気的に高速に切替分離してアンテナ端子を介してアンテナと接続することである。このスイッチ回路は、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。
通常アンテナは、高周波スイッチモジュールの外にロット状、ワイヤ状のものが取り付けられ、高周波スイッチモジュールのアンテナ端子ＡＮＴに接続されるが、今後モジュール化の要請が更に強まると、平面アンテナを更に複合化して取り込んだ高周波スイッチモジュールも考えられる。本発明は、実施例としてはアンテナを外部取り付けしたものを例示するが、アンテナを含んだ複合モジュールにも適用できる。
そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。コントロール回路ＶＣ２に電圧（例えば＋３Ｖ、＋２．６Ｖ）を印加すると、ダイオードＤＰ２，ＤＰ１がＯＮして送信回路ＴＸとアンテナ端子ＡＮＴが接続される。コントロール回路に電圧を印加しない場合には、アンテナ端子ＡＮＴと受信系ＲＸが接続されている。このようにして、１つのアンテナを送受信系の両方が共用できる。コントロール回路の端子ＶＣ２に接続されたインダクタＬＰは、電源側を見たインピーダンスを大きくすることにより、電源側のインピーダンスが負荷変動などにより変動しても影響を阻止する機能がある。
この実施例では、スイッチ回路にダイオードを用いたので、高周波における耐電力に優れ、低損失という効果がある。
この実施例では更に、送信ＴＸ回路側にローパスフィルタ回路を挿入する。即ち、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。ローパスフィルタを入れると、アンプ（増幅器）等から発生する高調波を抑制できる。
図１のシングルバンドの高周波スイッチモジュールを実装した一実施例の斜視図を図２に示す。ＤＰはダイオードＤＰ１とダイオードＤＰ２をパッケージングした電子部品である。側面電極は一切使用せず、積層体の層間の電気的接続は、全てスルーホールで行った。
【０００８】
図３にデュアルバンドの１実施例を示す。
この実施例は、通過帯域の異なる第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）と第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）を扱う高周波スイッチモジュールであり、第１の送受信系（ＥＧＳＭ９００）の送信信号と受信信号を切り換える第１のスイッチ回路、第１のスイッチ回路の送信ラインに接続される第１のローパスフィルタ回路、第２の送受信系（ＧＳＭ１８００）の送信信号と受信信号を切り換える第２のスイッチ回路、第２のスイッチ回路の送信ラインに接続される第２のローパスフィルタ回路、第１の送受信系と第２の送受信系を分波する分波回路から構成されている。
アンテナ端子ＡＮＴに接続される分波回路部分は、２つのノッチ回路が主回路となっている。つまり、伝送線路ＬＦ１とコンデンサＣＦ１で一つのノッチ回路を構成し、伝送線路ＬＦ２とコンデンサＣＦ２でもう一つのノッチ回路を構成している。
そして、一つのノッチ回路には、アースに接続されるコンデンサＣＦ３が接続されている。このコンデンサＣＦ３は、分波特性のローパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。また、もう一つのノッチ回路には、アースに接続される伝送線路ＬＦ３と、コンデンサＣＦ４を直列に接続している。この伝送線路ＬＦ３とコンデンサＣＦ４は、分波特性のハイパスフィルタ特性を向上させる目的で接続されている。
この分波回路は、ノッチ回路以外、例えばバンドパス回路、ローパス回路、ハイパス回路などを用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成することも出来る。
次に、第１のスイッチ回路について説明する。第１のスイッチ回路は、図３上側のスイッチ回路であり、ＥＧＳＭ９００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＧ１、ＤＧ２と、２つの伝送線路ＬＧ１、ＬＧ２からなり、ダイオードＤＧ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＧ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＧ２が接続され、その受信側にカソードが接続されたダイオードＤＧ２が接続され、そのダイオードＤＧ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＧ６が接続され、その間にインダクタＬＧが接続され、コントロール回路ＶＣ１に接続される。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＧ３と、コンデンサＣＧ３、ＣＧ４、ＣＧ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＧ１と伝送線路ＬＧ１の間に挿入されている。
次に、第２のスイッチ回路について説明する。第２のスイッチ回路は、図３下側のスイッチ回路であり、ＧＳＭ１８００系の送信ＴＸと受信ＲＸを切り換えるものである。このスイッチ回路ＳＷは、２つのダイオードＤＰ１、ＤＰ２と、２つの伝送線路ＬＰ１、ＬＰ２からなり、ダイオードＤＰ１はアンテナ端子ＡＮＴ側にアノードが接続され、送信ＴＸ側にカソードが接続され、そのカソード側にアースに接続される伝送線路ＬＰ１が接続されている。そして、アンテナ側と受信ＲＸ間に伝送線路ＬＰ２が接続され、その受信ＲＸ側にカソードが接続されたダイオードＤＰ２が接続され、そのダイオードＤＰ２のアノードには、アースとの間にコンデンサＣＰ６が接続され、その間にインダクタが接続され、コントロール回路ＶＣ２に接続される。
コントロール回路の動作を説明する。ＥＧＳＭ９００系の送信を有効とする場合には、電圧端子ＶＣ１に所定の電圧を印加する。同様に、電圧端子ＶＣ２に所定の電圧を印加するとＧＳＭ１８００系の送信が有効となる。受信時には、どちらの電圧端子ＶＣ１，ＶＣ２にも電圧を印加しない。
そして、送信ＴＸ回路側に挿入されるローパスフィルタ回路は、伝送線路ＬＰ３と、コンデンサＣＰ３、ＣＰ４、ＣＰ７から構成され、スイッチ回路ＳＷのダイオードＤＰ１と伝送線路ＬＰ１の間に挿入されている。
【０００９】
図３に示す実施例には、伝送線路ＬＧ２，ＬＰ２と受信ＲＸ（ＲＸ／ＥＧＳＭ９００，ＲＸ／ＧＳＭ１８００）の間に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを接続してある。ＳＡＷフィルタを用いることにより、小型化できるし、電気的にもＱ（共振回路の先鋭度）の高いフィルタとなり、小型かつ受信信号の選択度が良くなるという効果がある。
図３において、コンデンサＣＧＰの機能は、高周波的に伝送線路ＬＧ１とＬＰ１の接続点Ｎ１とアースとの間のインピーダンスを低くするものである。
図３の抵抗Ｒの機能は、ダイオードに流す電流値を制御する為である。この実施例では、ＥＧＳＭ９００系とＧＳＭ１８００系の各々のコントロール回路ＶＣ１、ＶＣ２に共通になるように構成したので部品点数を低減できる。
なお、図３において伝送線路とＳＡＷフィルタの間にＤＣ（直流）カットのコンデンサは不要である。 ＳＡＷフィルタが、その構造上ＤＣ（直流）を遮断できるからである。
以上、本発明をシングルバンド、デュアルバンド高周波スイッチモジュールについて説明したが、トリプルバンド以上のマルチモードに適用できる。
【００１０】
図４に、ＳＧ、ＳＰで示される弾性表面波素子（ＳＡＷ）を用いたバンドパスフィルタを用いた高周波スイッチモジュールの斜視図を示す。図４では、側面電極を使わずにスルーホールだけで回路を構成して、高周波スイッチモジュールの底部に電極を集中した。
ＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）、ＰＩＮダイオード（ＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２）、コンデンサ（ＣＧ１，ＣＧＰ）、抵抗Ｒ以外は、全て積層体ＭＬに印刷回路として形成した。配置の概略は、図４の手前に２個のＳＡＷフィルタＳＰ、ＳＧ、図４の左方に分波器を配置し、グランドパターンが形成された誘電体層を介して、その下にスイッチ回路とローパスフィルタ、更にグランドパターンが形成された誘電体層をサンドイッチして、コンデンサのパターンが印刷された誘電体層、そして、一番下にグランドパターンを配置した。サンドイッチ構造により、回路を信号が伝播する際の電界が外部へ漏出せず、干渉を起こさずアイソレーションが向上し、電気的特性が良くなる。
図４に示す実装では、積層体ＭＬ１、ＭＬ２に段差を設けてＳＡＷフィルタ（ＳＧ，ＳＰ）を配置したので、低背化が実現でき、更に小型化が可能となった。積層体ＭＬ１、ＭＬ２は一体構造である。
【００１１】
本発明は、図４に示すように高周波スイッチモジュールを、積層構造及びその積層体上にチップ部品を配置することにより、小型に構成できる。
複数の送受信系の共通端子であるアンテナ端子ＡＮＴ、各送受信系のそれぞれの送信系端子ＴＸ、受信系端子ＲＸは高周波信号用の端子であり、これを高周波端子と呼ぶ。この高周波端子は、図５に例示するように積層体の裏面に形成され、しかもこの高周波端子同士が隣り合わないように配置した。各高周波端子の記号は、図３の等価回路と対応している。ＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００の共通の端子としてアンテナ端子ＡＮＴがある。これは外部に接続されるアンテナへの入出力端子となる。なお、この実施例では、アンテナは外部取付の例を示したが、今後ますます複合機能化が進展してモジュール化が進むと、積層体に平面アンテナを複合化することも考えられる。本発明は、この場合にも適用できる。
図５で、ＴＸ、ＲＸは、 ＥＧＳＭ９００とＧＳＭ１８００共に、前者が送信端子、後者が受信端子である。ＶＣ１，ＶＣ２は、コントロール端子で、外部電源からコントロール回路を経てスイッチ回路の切替を行い、送信／受信の切替を制御する端子である。
この高周波端子間には、グランド端子ＧＮＤ又はスイッチ回路制御端子（ＶＣ１，ＶＣ２）が配置される。また、この高周波端子間には、少なくとも１つのグランド端子ＧＮＤが配置されることが好ましい。このように、高周波端子間を隣り合わないようにすること、又高周波端子間にグランド端子をサンドイッチして配置することにより、高周波端子間の干渉を抑え、又低損失化を計ることができる。
【００１２】
送信系端子と受信系端子とは、送信系端子同士、又受信系端子同士が隣り合わない程度に近接して配置されることが好ましい。また、積層体の中心線に対し、別々の領域に、それぞれ送信系端子、受信系端子を配置することが好ましい。また、この送信系端子、受信系端子は線対称に配置されていることが好ましい。このように構成することにより、高周波スイッチモジュールが実装される複数の送受信系を扱う装置において、送信系回路、受信系回路と接続し易い。
【００１３】
共通端子と、それぞれの送受信系の送信端子、受信端子とは、積層体を実装面に垂直な面で２分した場合、別領域に形成することが好ましい。この高周波スイッチモジュールは、アンテナと送受信回路の間に配置されるので、この端子配置により、アンテナと高周波スイッチモジュール、及び送受信回路と高周波スイッチモジュールを最短の線路で接続することができ、余分な損失を防止できる。
【００１４】
本発明では、積層体上に配置されたチップ部品を囲むように金属ケースを配置することが好ましい。シールド効果だけでなく、高周波スイッチモジュールのユーザがチップマウンタで半田付けする際に、金属ケースだと真空吸引し易いからである。シールド効果が要求されず、単にチップマウンタの供給用としての平面形成の為だけなら、高周波スイッチモジュールをリフロー半田時の熱に耐えられる耐熱性の樹脂でモールドしたり、その上を金属コーティングしても良い。
この金属ケースは、積層体の上面に半田付けで固定することができる。また、この金属ケースにより、マウンタ装置により、本発明の高周波スイッチモジュールを実装することができる。
また、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷ（弾性表面波）フィルタを用いる場合、既にパッケージングされ市販されるＳＡＷフィルタを用いても良いが、ベアチップ、フリップチップのＳＡＷフィルタを用いて、高周波スイッチモジュール全体をパッケージングすれば、なお小型化、高性能化できる。
【００１５】
この積層体の内部構造について説明する。図６と図７に各層の印刷パターン図を示す。この実施例は、１層の厚みが５０μｍ（一体焼成後の寸法）の誘電体シートに各層の電極を印刷してスルーホールで接続した例である。図６，図７でスルーホールは、×印を付けたランドである。×部に孔が開いてスルーホールを形成している。
誘電体としては、例えばアルミナ系ガラスセラミック低温焼結材料が挙げられる。
図６は積層体の一番上の層（１）から５０μｍの層厚毎に、第７層（７）迄を、図７は更にその下の層である第８層（８）から第１７層（１７）迄を示す。パターンに付したＤＧ１、ＣＧ１，ＤＧ２等の記号は、図３の等価回路と対応する。
【００１６】
この積層体は、低温焼成が可能なセラミック誘電体材料からなるグリーンシートを用意し、そのグリーンシート上にＡｇ、Ｐｄ，Ｃｕ等の導電ペーストを印刷して、所望の電極パターンを形成し、それを適宜積層し、一体焼成させて構成される。以下、焼成後の各層の構成を、最下層から順に説明する。なお、シートの厚さは大体８０〜２５０μｍの範囲で、使用用途によりドクターブレード法などで制御される。所定の内部電極パターンを多数形成した大きなシートを積層し、１つ１つのチップサイズに切断した後、焼成、端子電極形成をし、誘電体積層素体を作製する。端子電極は、通常、Ａｇ−Ｎｉ−半田の３層構造をしており、 Ｎｉ層により半田耐熱性、半田層により半田濡れ性を十分得られるようにしている。この誘電体積層素体上にメタルマスクを使用した半田印刷を行い、その後ＰＩＮダイオードや、容量値が大きく積層素体内に形成出来なかったチップコンデンサ、場合によっては弾性表面波フィルタなどを搭載し、リフロー半田する。
まず、最下層の第１７層（図７（１７））上には、グランド電極ＧＮＤがほぼ全面（ＧＮＤ電極については、分かり易い様にパターンを塗りつぶした）に形成されている。いわゆるベタアースである。これにより安定したアースが確保できる。特に、この実施例では複数のスルーホール（図７（１７）の場合、左右各々６個のスルーホール）で裏面に連通し、図３に示す幅広で細長いＧＮＤとして外部回路との接続に使え、安定したアース効果が得られる。図７（１７）に示す１実施例では、左右に各々６個のスルーホールが形成され、図５に示した、幅広い長方形の積層体底部のグランド電極ＧＮＤに電気的に接続される。
第１６層（図７（１６））には、コンデンサ用電極（ＣＧ６，ＣＧＬ，ＣＰ６，ＣＰＬ）が形成される。これらのコンデンサは、スイッチ回路のダイオードの開閉を制御するコントロール回路に用いる。
第１５層（図７（１５））にも、ＧＮＤ電極がほほ全面に形成されている。
第１４層（図７（１４））の一点鎖線を境に、手前側にＧＳＭ１８００系、反対側にＥＧＳＭ９００系を配置した。これにより接続の最短化を計り、電気的特性の向上が図れる。
第１４層（図７（１４））から第１０層（図７（１０））にかけて、層の右半分にコントロール回路のインダクタンスＬＧ、ＬＰを多層に亘ってコイル構成した。第１４層（図７（１４））の左半分は、ローパスフィルタのコンデンサパターン（ＣＧ３，ＣＧ４，ＣＰ３，ＣＰ４）を配置した。
第１３層（図７（１３））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左半分にローパスフィルタのコンデンサＣＧ７，ＣＰ７を配置した。
第１２層（図７（１２））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側にスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３を配置した。スイッチ回路とローパスフィルタとを同一面上に配置したので、両者のマッチングが更に向上した。
第１１層（図７（１１））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１を配置した。
第１０層（図７（１０））には、右半分に前述のインダクタンスＬＧ、ＬＰのパターンの一部、左側に前述のスイッチ回路の伝送線路、ＬＧ１，ＬＧ２、ＬＰ２，ＬＰ３のパターンの一部と、同じくスイッチ回路の伝送線路ＬＧ１，ＬＰ１のパターンの一部を配置した。
第９層（図７（９））にはＥＧＳＭ９００系のスイッチ回路の伝送線路ＬＧ２，ＬＧ３のパターンの一部を配置した。
第８層（図７（８））には、中央に示す縦線から右側に受信系のローパスフィルタであるＳＡＷフィルタＳＧ，ＳＰ用のパターンを配置した。中央に示す縦線の左側に分波回路のパターンを配置した。
【００１７】
図６に示す各層は、図７に示す各層と違い、右方を欠いた形状である。図６の破線は、それ以下の図７の各層に対応する部分を示す。このような形状の組合せにより、図４に示すような段差付きの積層体ＭＬ１，ＭＬ２が得られ、段差部にＳＡＷフィルタＳＧ、ＳＰを搭載したコンパクトな高周波スイッチモジュールが得られた。積層体ＭＬ１は図６，積層体ＭＬ２は図７に対応する。
この段差の形成方法の一例を説明する。まず、同一寸法のグリーンシートに図６，図７に示す各電極パターンを印刷する。図６のパターンの場合には、左部のみの印刷で、右部には印刷パターンはない。次に各グリーンシートを積層してゆくのであるが、第１７層（図７（１７））から積層して第８層（図７（８））を積層した後、グリーンシートの厚み８０μｍ程度に比べて十分に薄く（２０μｍ程度）且つグリーンシートから剥離可能なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート等（剥離シートと呼ぶ）を図６の破線で示す部分に挿入し、更に第７層（図６（７））から第１層（図６（１））まで積層して積層体を完成する。その後、図６の縦線部から超硬刃で切り込みを剥離シートの上まで入れ、剥離シートごと、その上のグリーンシート積層体を除去すると、図４に示す段差部が容易に形成できる。
以下、積層体ＭＬ１に対応する各層の配置を、図６を用いて説明を続ける。
第７層と第６層（図６（７）と（６））には分波回路のコンデンサＣＦ１，ＣＦ２，ＣＦ４のパターンを印刷する。
第５層と第４層（図６（５）と（４））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１〜ＬＦ３を配置した。第３層（図６（３））は、分波回路のフィルタを構成する伝送線路ＬＦ１、ＬＦ２を配置した。これにより、グランドパターンＧＮＤ（図７（１５）、（１７））から最も離して配置でき、両者間の間隔を最大にしたので、インダクタンスを十分大きく取れる。
第１層には積層体ＭＬ１の上に取り付ける部品であるダイオードＤＧ１，ＤＧ２，ＤＰ１，ＤＰ２、コンデンサＣＧ１，ＣＧＰ、抵抗Ｒのパターンを設けた。なお、第２層（図６（２））はそれら搭載部品を積層体内の他のパターンと接続するためのパターンを示す。
【００１８】
以上、受信系のバンドパスフィルタとしてＳＡＷフイルタを用い、且つ積層体に段差を設けて小型化した高周波スイッチモジュールの一実施例を示したが、本発明は段差を設けた積層体に限定されず、積層体にキャビティ（凹部）を設けてＳＡＷフイルタを搭載してもよい。
【００１９】
以上、本発明により、シングルバンドにみならず、デュアルバンド以上のマルチバンド携帯電話においても、各信号を分離・合成する分波器１個、送信信号と受信信号を切り替えるアンテナスイッチと、高周波除去用のローパスフィルタを各１個づつ、最小限の素子を誘電体の積層体に内蔵し、その素体上にＰＩＮダイオードを搭載した超小型の高周波スイッチモジュールを実現した。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によると、安定したアースを有する超小型化に対応できる高周波スイッチモジュールを提供できる。本発明によれば、この高周波スイッチモジュールを、好ましくは積層構造を用いることにより、小型に、しかもワンチップに構成できる。これにより、デュアルバンド携帯電話などにおいて、機器の超小型化に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一実施例の等価回路図である。
【図２】本発明に係る一実施例の斜視図である。
【図３】本発明に係る別の実施例の等価回路図である。
【図４】本発明に係る別の実施例の斜視図である。
【図５】本発明に係る高周波スイッチモジュールの底面の電極配置を示す図である。
【図６】図３に示す等価回路の積層体の各層のパターンを示す図である。
【図７】積層体の各層のパターンの図６の続きを示す図である。
【図８】従来の高周波スイッチモジュールの斜視図である。
【符号の説明】
ＬＧ１，ＬＰ１ 伝送線路
ＬＦ２，ＬＦ３ 伝送線路
ＬＰ２，ＬＰ３ 伝送線路
ＴＸ 送信系端子
ＲＸ 受信系端子
ＡＮＴ アンテナ端子
ＳＧ，ＳＰ 弾性表面波フィルタ
Claims (8)
- 積層体に実装されたスイッチ素子と、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高周波スイッチモジュールであって、
外部接続端子が積層体の底面に形成されるが、側面には形成されてなく、
前記各誘電体層間の電極パターンの接続、及び前記電極パターンと外部接続端子との接続を全てスルーホールで行なうとともに、
前記積層体の底面側の誘電体層にはグランド電極が形成され、前記グランド電極から積層体底面に複数のスルーホールを延出させて、前記外部接続端子のうちの複数のグランド端子と接続し、
前記グランド電極の縁部領域の誘電体層には、前記外部接続端子のうちの高周波端子、スイッチ回路制御端子と接続するスルーホールが形成されていることを特徴とする高周波スイッチモジュール。 - 複数の送受信系の信号を分波する分波回路を備え、前記分波回路を構成する電極パターンと前記高周波端子が、誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して接続することを特徴とする請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
- 積層体の相対向する側面側には、他の外部接続端子よりも広い面積に形成されたグランド端子のみが形成され、前記広面積のグランド端子と前記グランド電極とを複数のスルーホールで接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波スイッチモジュール。
- 積層体の他の側面側には、高周波端子、スイッチ回路制御端子、グランド端子が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の高周波スイッチモジュール。
- 前記グランド電極の上側に他のグランド電極が配置され、前記他のグランド電極は、その一部に電極が形成されてない抜き部を有し、前記抜き部にグランド電極間に配置された電極パターンと接続するスルーホールが形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
- 前記外部接続端子のうち、高周波端子の隣には、グランド端子又はスイッチ回路制御端子が配置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
- 前記スイッチ素子としてダイオードまたはトランジスタを用いたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
- 前記積層体にＳＡＷフィルタを配置してなり、前記ＳＡＷフィルタは誘電体層の積層方向に連続する複数のスルーホールを介して前記外部接続端子と接続することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
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