JPWO2006085465A1 - Ｌｃフィルタ複合モジュール - Google Patents

Abstract

多層基板（２０）の内部に設けられた第１内蔵型コンデンサ（Ｃ５），（Ｃ６）がチップ型インダクタ（Ｌ１），（Ｌ２）の直下に配置され、平面視したとき第１内蔵型コンデンサ（Ｃ５），（Ｃ６）がチップ型インダクタ（Ｌ１），（Ｌ２）と少なくとも一部が重なる領域に位置しているＬＣフィルタ複合モジュール。チップ型インダクタ（Ｌ１），（Ｌ２）、第１内蔵型コンデンサ（Ｃ５），（Ｃ６）および第２内蔵型コンデンサ（Ｃ１）〜（Ｃ４）は、電気的に接続されてハイパスフィルタ（３５）を構成している。グランド電極パターン（Ｇ１），（Ｇ２）はチップ型インダクタ（Ｌ１），（Ｌ２）の直下部分に切欠き部又は開口部（Ｋ）を有している。第１内蔵型コンデンサ（Ｃ５），（Ｃ６）とチップ型インダクタ（Ｌ１），（Ｌ２）は、ビアホール導体（ＶＨ）を介して電気的に接続されている。

Description

本発明は、ＬＣフィルタ複合モジュール、特に、移動体通信装置等に使用されるＬＣフィルタ複合モジュールに関する。

従来より、ＬＣフィルタ複合モジュールとして、特許文献１に記載のものが知られている。図８に示すように、このＬＣフィルタ複合モジュール６０は、多層基板６１の内部にＬＣフィルタ６２を構成するインダクタＬのコイル電極パターンやコンデンサＣのコンデンサ電極パターンを全て設けたものである。さらに、多層基板６１の内部にはグランド電極パターンＧも設けられている。多層基板６１の一方の主面には、チップ抵抗等の表面実装部品６３及び半導体デバイス（ＩＣ）６４が搭載されている。

ところで、特許文献１の基板内蔵ＬＣフィルタ６２は、通過帯域近くの阻止帯域において高減衰を得るために、高いＱ値が必要となる。しかしながら、コイル電極パターンとグランド電極パターンＧが近接していると、多層基板６１に内蔵されたグランド電極パターンＧがインダクタＬに生じる磁束を遮ることにより、インダクタＬのＱ値が劣化する。このため、コイル電極パターンとグランド電極パターンＧを近接させることができず、多層基板６１の厚みを薄くできないという問題があった。

そこで、本発明者らは、図９に示すＬＣフィルタ複合モジュール７０のように、ＬＣフィルタを多層基板７１に内蔵しないで、チップ部品７２として多層基板７１の一方の主面に搭載したものを考えた。しかしながら、チップ部品７２として構成されたＬＣフィルタは、コイル電極パターンとコンデンサ電極パターンとの結合を抑制するなどのためにグランド電極パターンを内蔵しており、このため、チップ部品７２内部において、コイル電極パターンとグランド電極パターンが近接した構造になりやすい。そうすると、前述と同様の理由からＬＣフィルタのＱ値が劣化するため、コイル電極パターンとグランド電極パターンを近接させることができず、結果として、チップ部品７２の厚みが厚くなる傾向にある。この結果、多層基板７１の厚みは、図８の多層基板６１よりも薄くできるものの、大型のＬＣチップ部品７２を搭載する必要があるため、複合モジュール７０としての小型化には限界があった。
特開２０００−１６５２７３号公報

そこで、本発明の目的は、通過帯域近くの阻止帯域において高減衰が得られ、かつ、十分な低背化が可能なＬＣフィルタ複合モジュールを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係るＬＣフィルタ複合モジュールは、
（ａ）複数の誘電体層を積み重ねて構成した多層基板と、
（ｂ）多層基板の一方主面に搭載されたチップ型インダクタを含む表面実装部品と、
（ｃ）多層基板の内部に設けられたコンデンサ電極によって構成された第１内蔵型コンデンサと多層基板の一方主面に設けられたチップ型インダクタとを含んで構成され、かつ、平面視したとき第１内蔵型コンデンサがチップ型インダクタと少なくとも一部が重なる領域に配置されているＬＣフィルタと、
（ｄ）多層基板の一方主面の近傍内部に配置され、かつ、平面視したときチップ型インダクタの直下部分に切欠き部又は開口部を有した状態で誘電体層の略全面に設けられたグランド電極と、
を備えたことを特徴とする。

ここに、表面実装部品は半導体デバイス等を含んでいる。第１内蔵型コンデンサとチップ型インダクタは、誘電体層に設けたビアホール導体等を介して電気的に接続されていることが好ましい。そして、このビアホール導体は、グランド電極に形成された切欠き部又は開口部に設けられていてもよい。

また、ＬＣフィルタは第１内蔵型コンデンサ及びチップ型インダクタの直列回路を含み、第１内蔵型コンデンサはチップ型インダクタの直下に配置されていることが好ましい。

さらに、ＬＣフィルタは多層基板の内部に設けられたコンデンサ電極によって構成された第２内蔵型コンデンサを含み、該第２内蔵型コンデンサは第１内蔵型コンデンサを間にしてチップ型インダクタと対向する位置に配置されていてもよい。

また、ＬＣフィルタは、第２内蔵型コンデンサに、第１内蔵型コンデンサ及びチップ型インダクタの直列回路が電気的にシャント接続されたハイパスフィルタであってもよい。

本発明によれば、ＬＣフィルタが多層基板の内部に設けられた第１内蔵型コンデンサとチップ型インダクタとで構成されているため、チップ型インダクタ内のコイル電極を多層基板内のグランド電極から離すことができる。一方、ＬＣフィルタの実効高さは多層基板の厚さとチップ型インダクタの高さを合計した寸法となる。つまり、ＬＣフィルタの約半分が多層基板に埋設されているのと同等である。この結果、低背化されたＬＣフィルタ複合モジュールが得られる。

そして、平面視したとき第１内蔵型コンデンサがチップ型インダクタと少なくとも一部が重なる領域に配置されているので、第１内蔵型コンデンサとチップ型インダクタの距離が近く、寄生インダクタンスを小さくでき、ＬＣフィルタのＱ値を高くできる。さらに、グランド電極がチップ型インダクタの直下部分に切欠き部又は開口部を有しているので、グランド電極がチップ型インダクタに生じる磁束を遮るおそれがなく、Ｑ値劣化を防止できる。

本発明に係るＬＣフィルタ複合モジュールの一実施例を示す正面模式図。 図１のＬＣフィルタ複合モジュールの多層基板を構成する（ａ）第１シート〜（ｆ）第６シートを示す上面図。 図１のＬＣフィルタ複合モジュールの多層基板を構成する（ａ）第７シート〜（ｆ）第１２シートを示す上面図。 図１のＬＣフィルタ複合モジュールの多層基板を構成する（ａ）第１３シート〜（ｅ）第１７シートを示す上面図及び（ｆ）第１７シートを示す下面図。 図１に示したＬＣフィルタ複合モジュールの垂直断面を示す模式図。 図１に示したＬＣフィルタ複合モジュールの電気等価回路図。 図１に示したＬＣフィルタ複合モジュールの減衰特性を示すグラフ。 従来のＬＣフィルタ複合モジュールの正面模式図。 従来の別のＬＣフィルタ複合モジュールの正面模式図。

以下に、本発明に係るＬＣフィルタ複合モジュールの実施例について添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、ＬＣフィルタ複合モジュール１は、多層基板２０の上面にＬＣフィルタを構成するチップ型インダクタＬ１，Ｌ２、チップ抵抗等の表面実装部品３及び半導体デバイス（ＩＣ）４が搭載されたものである。

図２〜図４は、図１のＬＣフィルタ複合モジュール１の多層基板２０を構成する誘電体シート２１ａ〜２１ｑの上面図及び誘電体シート２１ｑの下面図である。誘電体シート２１ａ〜２１ｑは、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分としたセラミック粉末を溶剤に分散させてセラミックスラリーを調整し、これをドクターブレード法によりシート状に成形することにより得る。次に、誘電体シート２１ａ〜２１ｑのそれぞれにスクリーン印刷法によって、電極パターンを形成する。

第１誘電体シート２１ａの上面には、多層基板２０の上面に搭載されるチップ型インダクタＬ１，Ｌ２をそれぞれ実装するためのランド２２，２３、表面実装部品３を実装するためのランド２４、半導体デバイス４を実装するためのランド２５が形成されている。即ち、図２（ａ）に破線で示すように、チップ型インダクタＬ１は、はんだ等の接合材を介して、ランド２２に接続されており、チップ型インダクタＬ２は、はんだ等の接合材を介して、ランド２３に接続されている。

第６、第１３、第１４及び第１５誘電体シート２１ｆ，２１ｍ，２１ｎ，２１ｏの上面には、コンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ８が形成されている。さらに、第１１及び第１２誘電体シート２１ｋ，２１ｌの上面にはそれぞれ、ストリップライン電極パターンＳＬが形成されている。

第３、第５、第７、第１０及び第１５誘電体シート２１ｃ，２１ｅ，２１ｇ，２１ｊ，２１ｏの上面には、誘電体シートの略全面を覆うグランド電極パターンＧ１〜Ｇ５が形成されている。グランド電極パターンＧ１〜Ｇ５は、半導体デバイス（ＩＣチップ）のような表面実装部品４と多層基板２０内の回路素子との電磁干渉を防止したり、多層基板２０内にストリップライン構造を形成したりするなどのために必要なものである。特に、多層基板２０の上面の近傍内部に配置されるグランド電極パターンＧ１，Ｇ２は、平面視したときチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の直下部分に切欠き部（又は開口部）Ｋを有している。このようにグランド電極パターンＧ１，Ｇ２に切欠き部Ｋが形成されていることにより、チップ型インダクタＬ１，Ｌ２の周囲に生じる磁界を遮ることがなく、これらのチップ型インダクタＬ１，Ｌ２のＱ値を低下させることがない。

第１７誘電体シート２１ｑの下面（図４（ｆ））には、外部端子電極３０が形成されている。さらに、第１〜第１７誘電体シート２１ａ〜２１ｑには、所定の位置に、ランド２２〜２５、コンデンサ電極パターンＣｐ１〜Ｃｐ８、ストリップライン電極パターンＳＬ１，ＳＬ２、グランド電極パターンＧ１〜Ｇ５及び外部端子電極３０を接続するためのビアホール導体ＶＨが設けられている。

ここで、コンデンサ電極パターンＣｐ５，Ｃｐ６は、第６誘電体シート２１ｆを挟んでグランド電極パターンＧ３に対向してそれぞれ、第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６を構成する。コンデンサ電極パターンＣｐ２，Ｃｐ３は、第１３誘電体シート２１ｍを挟んでコンデンサ電極パターンＣｐ７，Ｃｐ８に対向してそれぞれ、第２内蔵型コンデンサＣ２，Ｃ３を構成する。コンデンサ電極パターンＣｐ１，Ｃｐ４は、第１４誘電体シート２１ｎを挟んでコンデンサ電極パターンＣｐ７，Ｃｐ８に対向してそれぞれ、第２内蔵型コンデンサＣ１，Ｃ４を構成する。

本実施例において、ＬＣフィルタを構成するためのキャパシタンスＣは、コンデンサ電極パターンＣｐ５とグランド電極パターンＧ３との間に形成される内蔵型コンデンサＣ５、並びに、コンデンサ電極パターンＣｐ６とグランド電極パターンＧ３との間に形成される内蔵型コンデンサＣ６によって構成されている。ＬＣフィルタを構成するためのインダクタンスＬは、チップ型インダクタＬ１、チップ型インダクタＬ２によって構成されている。そして、チップ型インダクタＬ１とコンデンサ電極パターンＣｐ５はビアホール導体ＶＨ１を介して直列接続されており、チップ型インダクタＬ１と内蔵型コンデンサＣ５のＬＣ直列共振回路が形成されている。同様に、チップ型インダクタＬ２とコンデンサ電極パターンＣｐ６はビアホール導体ＶＨ２を介して直列接続されており、チップ型インダクタＬ２と内蔵型コンデンサＣ６のＬＣ直列共振回路が形成されている。これらのビアホール導体ＶＨ１，ＶＨ２は、多層基板２０の上面とコンデンサ電極パターンＣｐ５，Ｃｐ６が設けられた誘電体層との間の層に設けられたグランド電極パターンＧ１，Ｇ２にそれぞれ形成された切欠き部Ｋに設けられている。

各誘電体シート２１ａ〜２１ｑは上から順次積層された後、圧着して積層体ブロックとする。積層体ブロックは所定のサイズにカットされた後、焼成される。これにより、多層基板２０とされる。多層基板２０の端部には、導電ペーストを塗布し、焼き付けることにより外部電極３２が形成される。外部電極３２はグランド電極Ｇ２〜Ｇ５等の引出し部に電気的に接続されている。

こうして得られたＬＣフィルタ複合モジュール１は、図５に示すように、多層基板２０の内部に設けられた第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６がチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の直下に配置され、平面視したとき第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６を構成するためのコンデンサ電極パターンＣｐ５，Ｃｐ６がチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の設けられる領域と少なくとも一部が重なる領域に位置している。第２内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ４は第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６を間にしてチップ型インダクタＬ１，Ｌ２と反対側の対向する位置に配置されている。なお、本実施例では、第２内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ４を第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６の近くに配置することによって引き回しパターンを短くしているが、第２内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ４をチップ型インダクタＬ１，Ｌ２と対向する位置に必ずしも配置する必要はない。

これらチップ型インダクタＬ１，Ｌ２、第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６及び第２内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ４は、電気的に接続されてハイパスフィルタ３５を構成している。

図６はハイパスフィルタ３５の電気等価回路図である。第２内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ４に、第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６及びチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の直列共振回路が電気的にシャント接続されている。このシャント接続された直列共振回路が阻止極周波数を決定する。チップ型インダクタＬ１，Ｌ２のインダクタンス値を変更することにより、シャント接続された直列共振回路の共振周波数を変化させることができ、阻止帯域の周波数も変化する。

以上の構成からなるＬＣフィルタ複合モジュール１は、ハイパスフィルタ３５が多層基板２０の内部に設けられた内蔵型コンデンサＣ１〜Ｃ６と多層基板２０の表面に搭載されたチップ型インダクタＬ１，Ｌ２とで構成されているため、チップ型インダクタＬ１，Ｌ２内のコイル電極パターンを多層基板２０の上面近傍内部に配置されたグランド電極パターンＧ１，Ｇ２から離すことができる。一方、ハイパスフィルタ３５の実効高さは多層基板２０の厚さとチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の高さを合計した寸法となる。つまり、ハイパスフィルタ３５の約半分が多層基板２０に埋設されているのと同等である。この結果、低背化されたＬＣフィルタ複合モジュール１が得られる。

そして、平面視したとき第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６がチップ型インダクタＬ１，Ｌ２と少なくとも一部が重なる領域に配置されており、さらに、実質的にビアホール導体のみを介して接続されているので、第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６とチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の距離が近く、寄生インダクタンスを小さくでき、ハイパスフィルタ３５のＱ値を高くできる。

さらに、第１内蔵型コンデンサＣ５，Ｃ６とチップ型インダクタＬ１，Ｌ２との間に配置されたグランド電極パターンＧ１，Ｇ２がチップ型インダクタＬ１，Ｌ２の直下部分に切欠き部（又は開口部）Ｋを有しているので、グランド電極パターンＧ１，Ｇ２がチップ型インダクタＬ１，Ｌ２に生じる磁束を遮るおそれがなく、Ｑ値劣化を防止できる。

また、第１内蔵型コンデンサＣ５とチップ型インダクタＬ１は、第１〜第５誘電体シート２１ａ〜２１ｅに設けたビアホール導体ＶＨ１を介して電気的に接続されている。同様に、第１内蔵型コンデンサＣ６とチップ型インダクタＬ２も、第１〜第５誘電体シート２１ａ〜２１ｅに設けたビアホール導体ＶＨ２を介して電気的に接続されている。ビアホール導体は一般に厚膜導体よりも抵抗値が小さいので、ハイパスフィルタ３５のＱ値をより一層高くするができる。

この結果、低背でかつ通過帯域近傍の不要輻射、妨害波侵入が小さい高機能のＬＣフィルタ複合モジュール１が得られる。

図７は、通過帯域が２．４０２〜２．４８０ＧＨｚ、通過帯域近傍の阻止帯域が２．１１〜２．１７ＧＨｚになるように設計したハイパスフィルタ３５を備えたＬＣフィルタ複合モジュール１の減衰特性を示すグラフである。ハイパスフィルタ３５のＱ値が高いので、急峻な阻止帯域が得られていることがわかる。

なお、本発明に係るＬＣフィルタ複合モジュールは前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、前記実施例では、誘電体シートを積み重ねて積層体を形成しているが、誘電体スラリー及び導電ペーストを順に重ね塗りする方法で積層体を形成するものであってもよい。また、積層体は、セラミックグリーンシートを積層してなるセラミック多層構造のほか、樹脂層を積層してなる樹脂多層構造であってもよい。

以上のように、本発明は、移動体通信装置等に使用されるＬＣフィルタ複合モジュールに有用であり、特に、通過帯域近くの阻止帯域において高減衰が得られ、かつ、十分な低背化が可能である点で優れている。

Claims (7)

1. 複数の誘電体層を積み重ねて構成した多層基板と、
   前記多層基板の一方主面に搭載されたチップ型インダクタを含む表面実装部品と、
   前記多層基板の内部に設けられたコンデンサ電極によって構成された第１内蔵型コンデンサと前記多層基板の一方主面に設けられた前記チップ型インダクタとを含んで構成され、かつ、平面視したとき前記第１内蔵型コンデンサが前記チップ型インダクタと少なくとも一部が重なる領域に配置されているＬＣフィルタと、
   前記多層基板の一方主面の近傍内部に配置され、かつ、平面視したとき前記チップ型インダクタの直下部分に切欠き部又は開口部を有した状態で前記誘電体層の略全面に設けられたグランド電極と、
   を備えたことを特徴とするＬＣフィルタ複合モジュール。
2. 前記ＬＣフィルタは前記第１内蔵型コンデンサ及び前記チップ型インダクタの直列回路を含み、前記第１内蔵型コンデンサは前記チップ型インダクタの直下に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のＬＣフィルタ複合モジュール。
3. 前記ＬＣフィルタは前記多層基板の内部に設けられたコンデンサ電極によって構成された第２内蔵型コンデンサをさらに含み、該第２内蔵型コンデンサは前記第１内蔵型コンデンサを間にして前記チップ型インダクタと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のＬＣフィルタ複合モジュール。
4. 前記ＬＣフィルタは、前記第２内蔵型コンデンサに、前記第１内蔵型コンデンサ及び前記チップ型インダクタの直列回路が電気的にシャント接続されたハイパスフィルタであることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のＬＣフィルタ複合モジュール。
5. 前記第１内蔵型コンデンサと前記チップ型インダクタは、前記誘電体層に設けたビアホール導体を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載のＬＣフィルタ複合モジュール。
6. 前記第１内蔵型コンデンサと前記チップ型インダクタとを電気的に接続するための前記ビアホール導体は、前記グランド電極の前記切欠き部又は前記開口部に設けられていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載のＬＣフィルタ複合モジュール。
7. 前記表面実装部品は半導体デバイスを含んでいることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載のＬＣフィルタ複合モジュール。

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