WO2016006676A1 - 高周波モジュール - Google Patents

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internal wiring
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邦俊 花岡
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a high-frequency module including a multilayer board provided with a first signal path through which an RF signal passes and a second signal path through which the RF signal passes.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a multilayer substrate included in a conventional high-frequency module, in which high-frequency circuit elements such as a directional coupler 501, an inductor 502, a capacitor 503, and a transmission line 504 of a switch circuit are arranged in an in-plane conductor pattern or Internal wiring electrodes such as via conductors are combined and formed in the multilayer substrate 500.
  • high-frequency circuit elements such as switch circuits, duplexers, and directional couplers (couplers)
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a multilayer substrate included in a conventional high-frequency module, in which high-frequency circuit elements such as a directional coupler 501, an inductor 502, a capacitor 503, and a transmission line 504 of a switch circuit are arranged in an in-plane conductor pattern or Internal wiring electrodes such as via conductors are combined and formed in the multilayer substrate 500.
  • the directional coupler 501 is used for taking out the power of the transmission signal (RF signal) flowing through the main line 501a from the sub line 501b electromagnetically coupled to the main line 501a and monitoring the power.
  • RF signal the transmission signal
  • FIG. 6 when the internal wiring electrodes forming the directional coupler 501 are formed in the multilayer substrate 500, the following problems may occur. That is, the internal wiring electrodes forming the directional coupler 501 and the internal wiring electrodes forming the inductor 502, the capacitor 503, the transmission line 504, and the like other than the directional coupler 501 are electromagnetically coupled, and the RF signal Leakage and interference may occur.
  • the characteristics of the directional coupler 501 may fluctuate due to manufacturing variations of the internal wiring electrodes when the multilayer substrate 500 is manufactured.
  • the directional coupler 501 is provided in the multilayer substrate 500, it is difficult to readjust the characteristics when the characteristics of the directional coupler 501 change.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a multilayer substrate capable of constituting a directional coupler capable of easily adjusting characteristics while suppressing interference with other high-frequency circuit elements. It aims at providing a high frequency module provided with.
  • a high-frequency module is a high-frequency module including a multilayer substrate provided with a first signal path through which an RF signal passes and a second signal path through which the RF signal passes.
  • a first signal path through which an RF signal passes and a second signal path through which the RF signal passes.
  • an internal wiring electrode provided in the multilayer substrate and a wiring electrode provided on the surface of the multilayer substrate and connected in series to the second signal path
  • a plurality of land electrodes on which components are mounted, and the internal wiring electrode and the wiring electrode constitute a directional coupler.
  • one of the main line and the sub line of the directional coupler is formed by the wiring electrode in the component and arranged outside the multilayer substrate. Therefore, the directional coupler formed by the internal wiring electrode and the wiring electrode in the component mounted on the land electrode of the multilayer board is prevented from interfering with other high-frequency circuit elements arranged on the multilayer board. can do. Also, prepare multiple parts with different coupling characteristics when the wiring electrodes formed inside are electromagnetically coupled to the internal wiring electrodes formed on the multilayer board, and select any one of the parts. Thus, it is possible to provide a high-frequency module including a multilayer substrate that can constitute a directional coupler whose characteristics can be easily adjusted by simply replacing it.
  • the component is preferably an inductor component.
  • a directional coupler that can suppress the interference with other high-frequency circuit elements and can easily adjust the characteristics is configured.
  • a plurality of inductor parts with different inductor characteristics of the internal coil electrodes (wiring electrodes) are prepared, and the characteristics can be easily adjusted by simply selecting and replacing any of the inductor parts.
  • a high-frequency module including a multilayer substrate that can constitute a sex coupler can be provided.
  • the parts are arranged so as to overlap directly on the internal wiring electrodes in plan view.
  • the directional coupler can be configured by reliably coupling the wiring electrodes in the component and the internal wiring electrodes electromagnetically.
  • the components are arranged so as to overlap with the internal wiring electrodes in plan view, the arrangement space of the directional coupler can be reduced, and the high-frequency module can be reduced in size.
  • the shapes of the internal wiring electrode and the wiring electrode are set so that the direction of the magnetic field generated in the internal wiring electrode is the same as the direction of the magnetic field generated in the wiring electrode in the component. It is good to be.
  • the shape of the internal wiring electrode and the wiring electrode may be set so that the direction of the magnetic field generated in the internal wiring electrode and the direction of the magnetic field generated in the wiring electrode in the component are orthogonal to each other. Good.
  • the magnetic field coupling between the internal wiring electrode and the wiring electrode can be weakened, and the electric field coupling ratio can be relatively increased. Thereby, the coupling degree of the internal wiring electrode and the wiring electrode can be adjusted.
  • the internal wiring electrode and the plurality of land electrodes are arranged so as not to overlap in plan view, the internal wiring electrode constitutes a main line of the directional coupler, and the wiring electrode in the component A sub line of the directional coupler may be configured.
  • a sub-line of the directional coupler may be configured by the internal wiring electrode, and a main line of the directional coupler may be configured by the wiring electrode in the component.
  • a circuit other than the directional coupler can be configured using a component provided with a wiring electrode that forms the main line of the directional coupler. Therefore, it is possible to provide a high-frequency module with a high degree of design freedom.
  • the component may be a component for forming a matching circuit connected to the main line of the directional coupler.
  • the high-frequency module can be reduced in cost, simplified, and downsized.
  • the component having the wiring electrode is arranged outside the multilayer substrate, the directional coupling formed by the internal wiring electrode and the wiring electrode in the component mounted on the land electrode of the multilayer substrate. It is possible to suppress the device from interfering with other high-frequency circuit elements arranged on the multilayer substrate. Also, prepare multiple parts with different coupling characteristics when the wiring electrodes formed inside are electromagnetically coupled to the internal wiring electrodes formed on the multilayer board, and select any one of the parts. Thus, it is possible to provide a high-frequency module including a multilayer substrate that can constitute a directional coupler whose characteristics can be easily adjusted by simply replacing it.
  • FIG. 6C is a plan view showing a state where the inductor component of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a coil electrode, and (a) to (f) are diagrams illustrating different coil electrodes.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram for demonstrating the direction of a magnetic field, Comprising: (a) is a figure which shows the case where the direction of a magnetic field is the same direction, (b) is a figure which shows the case where the direction of a magnetic field is orthogonal. It is a figure which shows the multilayer substrate with which the conventional high frequency module is provided.
  • FIG. 3 referred to in other embodiments described later also shows only main components as in FIG. 1, but the description thereof is omitted below.
  • a high-frequency module 1 shown in FIG. 1 is a so-called front-end module that is mounted on a mother board or the like provided in a communication portable terminal such as a mobile phone or a portable information terminal having a communication function, and is disposed immediately after the antenna element ANT. It is used as In this embodiment, the high-frequency module 1 takes out a transmission terminal Txa connected to the transmission path Tx, a common terminal ANTa connected to the antenna element ANT, and a transmission signal (RF signal) input to the transmission terminal Txa.
  • RF signal transmission signal
  • the first signal path SL1 is provided with a high-frequency circuit 3, a directional coupler 4, and a matching circuit 5.
  • the module substrate 2 is formed from a plurality of dielectric layers.
  • a pair of land electrodes 21, 22 for mounting the inductor component 42 constituting the directional coupler 4 on the multilayer substrate 2 Land electrodes (not shown) for mounting various electronic components forming the high-frequency circuit 3 and the matching circuit 5 are formed.
  • circuit elements such as capacitors and inductors are configured by the in-plane conductor patterns and via conductors provided in each insulator layer, and filter circuits and matching circuits 5 are formed by combining circuit elements such as capacitors and inductors. It may be configured.
  • the multilayer substrate 2 can be formed of a printed circuit board, LTCC, alumina-based substrate, composite material substrate, or the like using resin, ceramic, polymer material, or the like.
  • the multilayer substrate 2 may be formed by selecting a suitable material.
  • the high-frequency circuit 3 is formed by a filter element or a matching circuit for a transmission signal configured by a SAW filter or the like, and a transmission signal input from the transmission path Tx to the transmission terminal Txa is input.
  • the directional coupler 4 is inserted into the first signal path SL1 at the subsequent stage of the high-frequency circuit 3 and an internal wiring electrode 41 provided in the multilayer substrate 2 and a pair of lands provided on the surface of the multilayer substrate 2. And a chip-type inductor component 42 mounted on the electrodes 21 and 22.
  • the internal wiring electrode 41 constitutes a main line
  • the coil electrode 42a in the inductor component 42 constitutes a sub-line, whereby the internal wiring electrode 41 and the coil electrode 42a in the inductor component 42 are separated.
  • a directional coupler 4 is configured.
  • the “component” of the present invention is configured by the inductor component 42
  • the “wiring electrode” of the present invention is configured by the coil electrode 42 a in the inductor component 42.
  • the inductor component 42 (coil electrode 42a) is connected to the second signal path SL2 in series by being mounted on the pair of land electrodes 21 and 22. Further, one end of the coil electrode 42a connected to the land electrode 21 is connected to the ground terminal GNDa via the third signal path SL3 via a terminal resistance R of 50 ⁇ , for example. The other end of the coil electrode 42a connected to the land electrode 22 is connected to the signal terminal S via the second signal path SL2.
  • the inductor component 42 is disposed so as to overlap with the internal wiring electrode 41 in plan view.
  • the internal wiring electrode 41 and the pair of land electrodes 21 and 22 are arranged so as not to overlap each other in plan view.
  • FIG. 2A when the high-frequency module 1 is viewed from the front side, only a pair of land electrodes 21 and 22 are provided between the internal wiring electrode 41 and the inductor component 42. Arranged, no other wiring electrodes are arranged.
  • the directional coupler 4 may be connected to the transmission terminal Txa side of the high-frequency circuit 3.
  • the matching circuit 5 includes an inductor L2 connected to the ground terminal GNDa in the first signal path SL1, and an inductor L1 connected in series between the directional coupler 4 and the common terminal ANTa. One end of the inductor L2 is connected to the common terminal ANTa, and the other end is connected to the ground terminal GNDa via the third signal path SL3. One end of the inductor L1 is connected to the common terminal ANTa, and the other end is connected to the internal wiring electrode 41.
  • the inductors L1 and L2 may be formed by combining via conductors or in-plane conductor patterns in the multilayer substrate 2, or chip-type inductor components on land electrodes provided on the surface of the multilayer substrate 2. May be formed by mounting.
  • the matching circuit 5 may be an LC composite circuit in which an inductor and a capacitor are combined.
  • the inductor component 42 is connected in series to the second signal path SL2 by being mounted on the pair of land electrodes 21 and 22 formed on the surface of the multilayer substrate 2.
  • the directional coupler 4 is formed by the internal wiring electrode 41 formed in the multilayer substrate 2 in the first signal path SL1 and the coil electrode 42a in the inductor component 42. Therefore, the transmission signal input to the transmission terminal Txa can be distributed by the directional coupler 4 and taken out from the signal terminal S via the second signal path SL2.
  • the sub line of the directional coupler 4 is formed by the coil electrode 42 a in the inductor component 42 and is arranged outside the multilayer substrate 2. Therefore, the directional coupler 4 formed by the internal wiring electrode 41 and the coil electrode 42 a in the inductor component 42 mounted on the pair of land electrodes 21 and 22 of the multilayer substrate 2 is disposed on the multilayer substrate 2. Interference with other high frequency circuit elements such as the high frequency circuit 3 and the matching circuit 5 can be suppressed.
  • the inductor component 42 is disposed immediately above the internal wiring electrode 41, the coil electrode 42a in the inductor component 42 and the internal wiring electrode 41 are reliably coupled electromagnetically to form the directional coupler 4. can do. Further, since the inductor component 42 is arranged so as to overlap with the internal wiring electrode 41 in plan view, the arrangement space of the directional coupler 4 can be reduced, and the high-frequency module 1 can be reduced in size. it can.
  • the internal wiring electrode 41 and the pair of land electrodes 21 and 22 are arranged so as not to overlap in a plan view, the internal wiring electrode 41 is suppressed from being electromagnetically coupled to the land electrodes 21 and 22. Is done. Therefore, it can suppress that the characteristic of the directional coupler 4 fluctuates from the design value. Further, when the RF signal passes through the internal wiring electrode 41 in a state where the inductor component 42 is not mounted, the land electrodes 21 and 22 and the internal wiring electrode 41 are electromagnetically coupled to each other and the internal wiring electrode 41. Interference with the RF signal passing through can be suppressed.
  • the internal wiring electrode 41 forming the directional coupler 4 may also be used as a circuit element constituting the matching circuit 5 instead of the series-connected inductor L1 forming the matching circuit 5. If comprised in this way, a number of parts can be reduced and cost reduction, simplification, and size reduction of the high frequency module 1 can be achieved.
  • FIG. 3 is a circuit block diagram of a high-frequency module according to another embodiment of the present invention.
  • the high-frequency module 1a of this embodiment is different from the high-frequency module 1 of the first embodiment described above in that the inductor component 42 is a component constituting the matching circuit 5, as shown in FIG. That is, the inductor component 42 for forming the directional coupler 4 and the inductor component 42 for forming the matching circuit 5 are also used. Further, the sub wiring of the directional coupler 4 is formed by the internal wiring electrode 41, and the main line of the directional coupler is formed by the coil electrode 42 a in the inductor component 42. Since the other configuration is the same as that of the above-described embodiment, the description of the configuration is omitted by citing the same reference numerals.
  • the number of parts can be reduced, and the high-frequency module 1a can be reduced in cost, simplified, and downsized.
  • the chip type inductor component 42 including the coil electrode 42a to form the main line of the directional coupler 4 the following effects can be obtained. Therefore, by using the chip-type inductor component 42, particularly the high-Q inductor component 42, the resistance in the main line of the directional coupler 4 can be reduced, and the loss of the transmission signal passing through the main line is reduced. can do.
  • FIG. 4 is a view showing an example of a coil electrode, and (a) to (f) are views showing different coil electrodes.
  • Each coil electrode described below is formed on each insulator layer forming the inductor component 42, or formed on each insulator layer forming the multilayer substrate 2, and is in the required direction.
  • the directional coupler 4 may be configured by combining the coil electrodes described below.
  • the coil electrode 10 shown in FIG. 4 (a) is formed in a meander type, and the coil electrode 11 shown in FIG. 4 (b) is formed in a spiral type.
  • the coil electrode 12 shown in FIG. 4C is formed in a spiral shape, and one lead electrode (dotted line portion in the figure) is formed in an insulator layer different from the main part of the coil electrode 12 and is a via conductor. Is connected to the main part of the coil electrode 12.
  • the coil electrode 13 shown in FIG. 4D is formed in a linear shape.
  • the coil electrode 14 shown in FIG. 4 (e) includes a plurality of substantially L-shaped in-plane conductor patterns 14a formed on each of the plurality of insulator layers.
  • the first and third substantially L-shaped in-plane conductor patterns 14a from the top are arranged in the same direction, and the second and fourth substantially L-shaped in-plane conductor patterns 14a from the top.
  • one end on the short side of the first layer in-plane conductor pattern 14a and the other end on the long side of the second layer in-plane conductor pattern 14a are connected by the via conductor 14b, and the second layer in-plane conductor pattern 14a is connected.
  • One end on the short side of the conductor pattern 14a and the other end on the long side of the third layer in-plane conductor pattern 14a are connected by a via conductor 14b, and one end on the short side of the third layer and the fourth layer
  • a spiral coil electrode 14 is formed by connecting the other end on the long side of the in-plane conductor pattern 14a with a via conductor 14b.
  • the coil electrode 15 shown in FIG. 4 (f) is formed so as to be spirally wound around the annular toroidal coil core 15a.
  • FIG. 5A and 5B are schematic diagrams for explaining the direction of the magnetic field, in which FIG. 5A is a diagram illustrating a case where the magnetic field directions are the same direction, and FIG. 5B is a diagram illustrating a case where the magnetic field directions are orthogonal to each other. .
  • the internal wiring is such that the direction of the magnetic field MF1 generated in the internal wiring electrode 41 is the same as the direction of the magnetic field MF2 generated in the coil electrode 42a in the inductor component 42.
  • the degree of coupling between the internal wiring electrode 41 and the coil electrode 42a can be increased.
  • the internal wiring electrode 41 and the coil are arranged so that the direction of the magnetic field MF1 generated in the internal wiring electrode 41 and the direction of the magnetic field MF2 generated in the coil electrode 42a in the inductor component 42 are orthogonal. If the shape of the electrode 42a is set, it can suppress that the coil electrode 42a and the inductor with which the other high frequency circuit element provided in the multilayer substrate 2 is equipped are electromagnetically couple
  • the coupling between the main line and the sub-line constituting the directional coupler 4 is adjusted by adjusting the directions of the magnetic fields MF1 and MF2 as described above according to the required characteristics of the directional coupler 4. The degree can be adjusted. Further, the directional coupler 4 is configured by combining the orientations of the magnetic fields MF1 and MF2 and the coil electrodes 10 to 15 described with reference to FIGS. 4A to 4F. Good.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. Any combination may be used.
  • the inductor component 42 does not necessarily have to be disposed immediately above the internal wiring electrode 41, and the degree of coupling between the main line and the sub-line of the directional coupler 4 can be easily achieved by shifting the mounting position of the inductor component 42. Can be adjusted.
  • another sub line may be connected in series to the signal terminal S side of the sub line of the directional coupler 4.
  • the internal wiring electrode 41 and the coil electrode 42a are electromagnetically coupled means that the internal wiring electrode 41 and the coil electrode 42a are electromagnetically coupled. What is necessary is just to adjust the arrangement position of the inductor component 42 with respect to the internal wiring electrode 41, or to adjust the inductance value of the coil electrode 42a of the inductor component 42 so that the directional coupler 4 can obtain a desired degree of coupling.
  • the directional coupler 4 is formed using the chip-type inductor component 42.
  • the directional coupler 4 is not limited to the inductor component 42, and the land electrode is formed. Any component may be used to form the directional coupler 4 as long as it is a component having wiring electrodes for connecting 21 and 22.
  • a low-pass filter including an inductor (wiring electrode) connected in series between land electrodes 21 and 22 and a plurality of capacitors having one end connected to either end of the inductor and the other end grounded.
  • a component having a function may be used.
  • a component having a wiring electrode for simply connecting the land electrodes 21 and 22 may be used.
  • the present invention can be widely applied to a high frequency module including a multilayer substrate provided with a first signal path through which an RF signal passes and a second signal path through which the RF signal passes.

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Abstract

　他の高周波回路素子と干渉するのが抑制され、容易に特性を調整することができる方向性結合器を構成することができる多層基板を備える高周波モジュールを提供する。　インダクタ部品４２が多層基板２の外部に配置されているので、内部配線電極４１と、多層基板２のランド電極２１，２２に実装されたインダクタ部品４２内のコイル電極４２ａとにより形成される方向性結合器４が、多層基板２に配置される他の高周波回路素子と互いに干渉するのを抑制することができる。また、インダクタ特性が異なる複数のインダクタ部品４２を用意し、各インダクタ部品４２のうちのいずれかを任意に選択して置き換えるだけで、その特性を容易に調整可能な方向性結合器４を構成することができる多層基板２を備える高周波モジュール１を提供することができる。

Description

高周波モジュール
　本発明は、ＲＦ信号が通過する第１の信号経路と、ＲＦ信号が通過する第２の信号経路とが設けられた多層基板を備える高周波モジュールに関する。
　従来、スイッチ回路や分波器、方向性結合器（カプラ）などの高周波回路素子を備える高周波モジュールが提供されている。このような高周波モジュールは、アンテナ素子の後段直後に接続されるフロントエンドモジュールとして使用され、例えば、図６に示すような多層基板５００を備えている。図６は従来の高周波モジュールが備える多層基板の一例を示す図であって、方向性結合器５０１、インダクタ５０２、キャパシタ５０３、スイッチ回路の伝送線路５０４などの高周波回路素子が、面内導体パターンやビア導体等の内部配線電極が組み合わされて多層基板５００内に形成されている。
特開２００９－３８８０７号公報（段落００６０、図４、要約書など）
　ところで、方向性結合器５０１は、例えば主線路５０１ａを流れる送信信号（ＲＦ信号）の電力を主線路５０１ａに電磁界的に結合する副線路５０１ｂから取り出して、その電力をモニタリングするために使用される。図６に示すように、方向性結合器５０１を形成する内部配線電極が多層基板５００内に形成されている場合に、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、方向性結合器５０１を形成する内部配線電極と、方向性結合器５０１以外のインダクタ５０２、キャパシタ５０３、伝送線路５０４などを形成する内部配線電極とが電磁界的に結合し、ＲＦ信号の漏洩や干渉が生じるおそれがある。また、多層基板５００の製造時における内部配線電極の製造ばらつきにより、方向性結合器５０１の特性が変動するおそれがある。また、多層基板５００の内部に方向性結合器５０１が設けられているので、方向性結合器５０１の特性が変動した場合に、その特性を再調整するのが困難である。
　この発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、他の高周波回路素子と干渉するのが抑制され、容易に特性を調整することができる方向性結合器を構成することができる多層基板を備える高周波モジュールを提供することを目的とする。
　上記した目的を達成するために、本発明の高周波モジュールは、ＲＦ信号が通過する第１の信号経路と、ＲＦ信号が通過する第２の信号経路とが設けられた多層基板を備える高周波モジュールにおいて、前記第１の信号経路内であって、前記多層基板内に設けられている内部配線電極と、前記多層基板の表面に設けられ、前記第２の信号経路に直列に接続されている配線電極を備えた、部品が実装されている複数のランド電極とを備え、前記内部配線電極と、前記配線電極とにより方向性結合器が構成されることを特徴としている。
　このように構成された発明では、方向性結合器の主線路および副線路のいずれか一方の線路が部品内の配線電極により形成されて多層基板外部に配置される。したがって、内部配線電極と、多層基板のランド電極に実装された部品内の配線電極とにより形成される方向性結合器が、多層基板に配置される他の高周波回路素子と互いに干渉するのを抑制することができる。また、内部に形成された配線電極が多層基板に形成された内部配線電極と電磁界的に結合した際の結合特性が異なる複数の部品を用意し、各部品のうちのいずれかを任意に選択して置き換えるだけで、その特性を容易に調整可能な方向性結合器を構成することができる多層基板を備える高周波モジュールを提供することができる。
　また、前記部品がインダクタ部品であるとよい。
　このようにすると、他の高周波回路素子と干渉するのが抑制され、容易に特性を調整することができる方向性結合器が構成された多層基板を備える実用的な構成の高周波モジュールを提供することができる。すなわち、内部のコイル電極（配線電極）のインダクタ特性が異なる複数のインダクタ部品を用意し、各インダクタ部品のうちのいずれかを任意に選択して置き換えるだけで、その特性を容易に調整可能な方向性結合器を構成することができる多層基板を備える高周波モジュールを提供することができる。
　また、平面視で、前記部品が前記内部配線電極の直上に重なるように配置されているとよい。
　このようにすれば、部品内の配線電極と内部配線電極とを確実に電磁界的に結合させて方向性結合器を構成することができる。また、部品が内部配線電極と平面視で重なるように配置されるので、方向性結合器の配置スペースの低面積化を図ることができ、高周波モジュールの小型化を図ることができる。
　また、前記内部配線電極で発生する磁界の向きと、前記部品内の前記配線電極で発生する磁界の向きとが同一方向になるように、前記内部配線電極および前記配線電極の形状が設定されているとよい。
　このようにすると、内部配線電極と配線電極との結合度を強めることができる。
　また、前記内部配線電極で発生する磁界の向きと、前記部品内の前記配線電極で発生する磁界の向きとが直交するように、前記内部配線電極および前記配線電極の形状が設定されていてもよい。
　このようにすれば、内部配線電極と配線電極との間の磁界結合を弱めることができ、相対的に電界結合の比率を高めることができる。これにより、内部配線電極および配線電極の結合度を調整することができる。
　また、前記内部配線電極と前記複数のランド電極とが平面視で重ならないように配置され、前記内部配線電極により前記方向性結合器の主線路が構成され、前記部品内の前記配線電極により前記方向性結合器の副線路が構成されているとよい。
　このようにすると、内部配線電極がランド電極と電磁界的に結合するのが抑制され、特に内部配線電極とランド電極間で発生する寄生容量を低減できるので、方向性結合器の特性が設計上の値から変動するのを抑制することができる。また、部品が実装されていない状態で内部配線電極をＲＦ信号が通過した場合に、ランド電極と内部配線電極とが電磁界的に結合して当該内部配線電極を通過するＲＦ信号に干渉するのを抑制することができる。
　また、前記内部配線電極により前記方向性結合器の副線路が構成され、前記部品内の前記配線電極により前記方向性結合器の主線路が構成されていてもよい。
　このようにすると、方向性結合器の主線路を形成する配線電極が設けられた部品を用いて、方向性結合器以外の回路を構成することもできる。したがって、設計の自由度の高い高周波モジュールを提供することができる。
　例えば、前記部品が前記方向性結合器の主線路に接続されている整合回路を形成するための部品であるとよい。
　このように構成すると、方向性結合器の主線路を形成する配線電極が内部に設けられた部品と、整合回路を形成するための部品とが兼用されるため、部品点数を削減することができ、高周波モジュールの低コスト化および簡素化、小型化を図ることができる。
　本発明によれば、配線電極を備えた部品が多層基板の外部に配置されるので、内部配線電極と、多層基板のランド電極に実装される部品内の配線電極とにより形成される方向性結合器が、多層基板に配置される他の高周波回路素子と互いに干渉するのを抑制することができる。また、内部に形成された配線電極が多層基板に形成された内部配線電極と電磁界的に結合した際の結合特性が異なる複数の部品を用意し、各部品のうちのいずれかを任意に選択して置き換えるだけで、その特性を容易に調整可能な方向性結合器を構成することができる多層基板を備える高周波モジュールを提供することができる。
本発明の一実施形態にかかる高周波モジュールの回路ブロック図である。 多層基板上での方向性結合器の配置関係を示す図であって、（ａ）は高周波モジュールを正面から見た正面図、（ｂ）は（ａ）を紙面に向って上方側から見た平面図、（ｃ）は（ｂ）のインダクタ部品を取り外した状態を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる高周波モジュールの回路ブロック図である。 コイル電極の一例を示す図であって、（ａ）～（ｆ）それぞれは異なるコイル電極を示す図である。 磁界の方向を説明するための模式図であって、（ａ）は磁界の方向が同一方向である場合を示す図、（ｂ）は磁界の方向が直交する場合を示す図である。 従来の高周波モジュールが備える多層基板を示す図である。
　＜一実施形態＞
　本発明の高周波モジュールの一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。　
　なお、図１および図２では、本発明にかかる主要な構成のみ図示されており、その他の信号経路や高周波回路素子などの構成に関しては、説明を簡易なものとするため、図示は省略されている。また、後で説明する他の実施形態において参照する図３についても、図１と同様に主要な構成のみ図示されているが、以下ではその説明を省略する。
　図１に示す高周波モジュール１は、通信機能を備える携帯電話や携帯情報端末などの通信携帯端末が備えるマザー基板等に搭載されて、アンテナ素子ＡＮＴの後段直後に配置される、所謂、フロントエンドモジュールとして使用されるものである。この実施形態では、高周波モジュール１は、送信経路Ｔｘに接続される送信端子Ｔｘａと、アンテナ素子ＡＮＴに接続される共通端子ＡＮＴａと、送信端子Ｔｘａに入力された送信信号（ＲＦ信号）を取り出すための信号端子Ｓと、グランド経路ＧＮＤに接続されるグランド端子ＧＮＤａと、送信端子Ｔｘａと共通端子ＡＮＴａとを接続する第１の信号経路ＳＬ１と、信号端子Ｓに接続される第２の信号経路ＳＬ２と、グランド端子ＧＮＤａに接続される第３の経路ＳＬ３とが設けられた多層基板２を備えている。また、第１の信号経路ＳＬ１には、高周波回路３と、方向性結合器４と、整合回路５とが設けられている。
　この実施形態では、モジュール基板２は、複数の誘電体層から形成される。各絶縁体層に、ビア導体および面内導体パターンが適宜形成されることで、多層基板２に、方向性結合器４を構成するインダクタ部品４２を実装するための一対のランド電極２１，２２や、高周波回路３や整合回路５を形成する各種の電子部品を実装するためのランド電極（図示省略）が形成される。また、各絶縁体層に備えられた面内導体パターンおよびビア導体によりキャパシタやインダクタなどの回路素子が構成されたり、キャパシタやインダクタなどの回路素子が組み合わされることによりフィルタ回路や整合回路５などが構成されてもよい。
　なお、多層基板２は、樹脂やセラミック、ポリマー材料などを用いた、プリント基板、ＬＴＣＣ、アルミナ系基板、複合材料基板などで形成することができ、高周波モジュール１の使用目的に応じて、適宜最適な材質を選択して多層基板２を形成すればよい。
　高周波回路３は、ＳＡＷフィルタ等により構成された送信信号用のフィルタ素子や整合回路により形成されて、送信経路Ｔｘから送信端子Ｔｘａに入力された送信信号が入力される。
　方向性結合器４は、高周波回路３の後段の第１の信号経路ＳＬ１に挿入されて多層基板２内に設けられている内部配線電極４１と、多層基板２の表面に設けられた一対のランド電極２１，２２に実装されたチップ型のインダクタ部品４２とを備えている。そして、この実施形態では、内部配線電極４１により主線路が構成され、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａにより副線路が構成されることによって、内部配線電極４１およびインダクタ部品４２内のコイル電極４２ａから方向性結合器４が構成されている。以上のように、この実施形態では、インダクタ部品４２により本発明の「部品」が構成され、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａにより本発明の「配線電極」が構成されている。
　また、インダクタ部品４２（コイル電極４２ａ）は、一対のランド電極２１，２２に実装されることにより第２の信号経路ＳＬ２に直列に接続される。また、ランド電極２１に接続されたコイル電極４２ａの一端が、例えば５０Ωの終端抵抗Ｒを介して第３の信号経路ＳＬ３を経由してグランド端子ＧＮＤａに接続される。また、ランド電極２２に接続されたコイル電極４２ａの他端が、第２の信号経路ＳＬ２を介して信号端子Ｓに接続される。
　また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、この実施形態では、インダクタ部品４２が、内部配線電極４１の直上に平面視で重なるように配置されている。また、図２（ｃ）に示すように、この実施形態では、内部配線電極４１と、一対のランド電極２１，２２とが平面視で重ならないように配置されている。また、この実施形態では、図２（ａ）に示すように、高周波モジュール１を正面側から見ると、内部配線電極４１と、インダクタ部品４２との間には一対のランド電極２１，２２のみが配置されており、その他の配線電極は配置されていない。
　なお、方向性結合器４が、高周波回路３の送信端子Ｔｘａ側に接続されていてもよい。
　整合回路５は、第１の信号経路ＳＬ１内でグランド端子ＧＮＤａに接続されたインダクタＬ２と、方向性結合器４と共通端子ＡＮＴａとの間に直列接続されたインダクタＬ１とを備えている。インダクタＬ２の一端は、共通端子ＡＮＴａに接続され、他端は第３の信号経路ＳＬ３を介してグランド端子ＧＮＤａに接続される。また、インダクタＬ１の一端は共通端子ＡＮＴａに接続され、他端は内部配線電極４１に接続される。なお、各インダクタＬ１及びＬ２は、多層基板２内においてビア導体や面内導体パターンが組み合わされることにより形成されてもよいし、多層基板２の表面に設けられたランド電極にチップ型のインダクタ部品が実装されることにより形成されてもよい。なお、整合回路５は、インダクタとキャパシタとを組み合わせたＬＣ複合回路にしてもよい。
　以上のように、この実施形態では、多層基板２の表面に形成された一対のランド電極２１，２２に実装されることにより、インダクタ部品４２は第２の信号経路ＳＬ２に直列に接続される。第１の信号経路ＳＬ１内であって多層基板２内に形成された内部配線電極４１と、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａとにより方向性結合器４が形成される。したがって、送信端子Ｔｘａに入力された送信信号を方向性結合器４により分配して、第２の信号経路ＳＬ２を介して信号端子Ｓから取り出すことができる。
　また、方向性結合器４の副線路がインダクタ部品４２内のコイル電極４２ａにより形成されて多層基板２の外部に配置される。したがって、内部配線電極４１と、多層基板２の一対のランド電極２１，２２に実装されたインダクタ部品４２内のコイル電極４２ａとにより形成される方向性結合器４が、多層基板２に配置される高周波回路３や整合回路５などの他の高周波回路素子と互いに干渉するのを抑制することができる。また、インダクタ特性が異なる複数のインダクタ部品４２を用意し、一対のランド電極２１，２２に実装されるインダクタ部品４２を、各インダクタ部品４２のうちのいずれかを任意に選択して置き換えるだけで、その特性を容易に調整可能な方向性結合器４を構成することができる多層基板２を備える高周波モジュール１を提供することができる。
　また、インダクタ部品４２が内部配線電極４１の直上に配置されているので、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａと内部配線電極４１とを確実に電磁界的に結合させて方向性結合器４を構成することができる。また、インダクタ部品４２が内部配線電極４１と平面視で重なるように配置されるので、方向性結合器４の配置スペースの低面積化を図ることができ、高周波モジュール１の小型化を図ることができる。
　また、内部配線電極４１と一対のランド電極２１，２２とが平面視で重ならないように配置されているので、内部配線電極４１が各ランド電極２１，２２と電磁界的に結合するのが抑制される。したがって、方向性結合器４の特性が設計上の値から変動するのを抑制することができる。また、インダクタ部品４２が実装されていない状態で内部配線電極４１をＲＦ信号が通過した場合に、各ランド電極２１，２２と内部配線電極４１とが電磁界的に結合して当該内部配線電極４１を通過するＲＦ信号に干渉するのを抑制することができる。
　なお、方向性結合器４を形成する内部配線電極４１が、整合回路５を形成する直列接続されたインダクタＬ１の代わりに、整合回路５を構成する回路素子として兼用されていてもよい。このように構成すると、部品点数を削減することができ、高周波モジュール１の低コスト化および簡素化、小型化を図ることができる。
　＜他の実施形態＞
　本発明の高周波モジュールの他の実施形態について、図３を参照して説明する。図３は本発明の他の実施形態にかかる高周波モジュールの回路ブロック図である。
　この実施形態の高周波モジュール１ａが上記した第１実施形態の高周波モジュール１と異なるのは、図３に示すように、インダクタ部品４２が整合回路５を構成する部品である点である。すなわち、方向性結合器４を形成するためのインダクタ部品４２と、整合回路５を形成するためのインダクタ部品４２とが兼用されている。また、内部配線電極４１により方向性結合器４の副線路が形成され、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａにより方向性結合器の主線路が形成されている。その他の構成は上記した実施形態と同様の構成であるため、同一符号を引用することによりその構成の説明は省略する。
　このように構成すると、部品点数を削減することができ、高周波モジュール１ａの低コスト化および簡素化、小型化を図ることができる。
　また、方向性結合器４の主線路を形成するのに、コイル電極４２ａを備えるチップ型のインダクタ部品４２を使用することにより、次のような効果を奏することができる。したがって、チップ型のインダクタ部品４２、特にＱの高いインダクタ部品４２を使用することで、方向性結合器４の主線路における抵抗を低下させることができ、主線路を通過する送信信号の損失を低減することができる。
　＜コイル電極の例＞
　インダクタ部品４２内に設けられるコイル電極４２ａおよび内部配線電極４１により形成されるコイル電極の一例について図４を参照して説明する。図４はコイル電極の一例を示す図であって、（ａ）～（ｆ）それぞれは異なるコイル電極を示す図である。なお、以下に説明する各コイル電極は、インダクタ部品４２を形成する各絶縁体層に形成されたり、多層基板２を形成する各絶縁体層に形成されるものであって、必要とされる方向性結合器４の特性に応じて、以下で説明する各コイル電極がどのように組み合わされて方向性結合器４が構成されてもよい。
　図４（ａ）に示すコイル電極１０はミアンダ型に形成され、図４（ｂ）に示すコイル電極１１はスパイラル型に形成されている。また、図４（ｃ）に示すコイル電極１２は、スパイラル型に形成されて、一方の引出電極（同図中の点線部分）がコイル電極１２の主要部分と異なる絶縁体層に形成されビア導体によりコイル電極１２の主要部分と接続されている。また、図４（ｄ）に示すコイル電極１３は直線状に形成されている。
　また、図４（ｅ）に示すコイル電極１４は、複数の絶縁体層それぞれに形成された複数の略Ｌ字状の面内導体パターン１４ａを備えている。また、上から１層目、３層目の略Ｌ字状の面内導体パターン１４ａは、同じ向きに配置され、上から２層目、４層目の略Ｌ字状の面内導体パターン１４ａは、１層目、３層目の面内導体パターン１４ａを約１８０°回転させた向きに配置されている。そして、１層目の面内導体パターン１４ａの短辺側の一端と、２層目の面内導体パターン１４ａの長辺側の他端とがビア導体１４ｂにより接続され、２層目の面内導体パターン１４ａの短辺側の一端と３層目の面内導体パターン１４ａの長辺側の他端とがビア導体１４ｂにより接続され、３層目の短辺側の一端と、４層目の面内導体パターン１４ａの長辺側の他端とがビア導体１４ｂにより接続されることにより、螺旋状のコイル電極１４が形成されている。
　また、図４（ｆ）に示すコイル電極１５は、環状のトロイダル型のコイルコア１５ａの周囲を螺旋状に巻回するように形成されている。
　＜磁界の方向＞
　インダクタ部品４２内に設けられるコイル電極４２ａおよび内部配線電極４１により形成されるコイル電極の磁界の方向について図５を参照して説明する。図５は磁界の方向を説明するための模式図であって、（ａ）は磁界の方向が同一方向である場合を示す図、（ｂ）は磁界の方向が直交する場合を示す図である。
　図５（ａ）に示すように、内部配線電極４１で発生する磁界ＭＦ１の向きと、インダクタ部品４２内の前記コイル電極４２ａで発生する磁界ＭＦ２の向きとが同一方向になるように、内部配線電極４１およびコイル電極４２ａの形状が設定されていると、前記内部配線電極４１および前記コイル電極４２ａの結合度を強めることができる。
　図５（ｂ）に示すように、内部配線電極４１で発生する磁界ＭＦ１の向きと、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａで発生する磁界ＭＦ２の向きが直行するように、内部配線電極４１およびコイル電極４２ａの形状が設定されていると、コイル電極４２ａと、多層基板２内に設けられた他の高周波回路素子が備えるインダクタとが電磁界的に結合するのを抑制することができる。なお、内部配線電極４１で発生する磁界ＭＦ１の向きが、インダクタ部品４２内のコイル電極４２ａで発生する磁界ＭＦ２の向きと直行する場合だけではなく、磁界ＭＦ１の向きが磁界ＭＦ２の向きと異なる方向になるように内部配線電極４１およびコイル電極４２ａの形状が設定されている場合でも、前記内部配線電極４１および前記コイル電極４２ａの結合度を弱めることができる。
　したがって、必要とされる方向性結合器４の特性に応じて、上記したように磁界ＭＦ１，ＭＦ２の向きを調整することにより、方向性結合器４を構成する主線路と副線路の間の結合度を調整することができる。また、上記した磁界ＭＦ１，ＭＦ２の向きと、図４（ａ）～（ｆ）を参照して説明したコイル電極１０～１５とがどのように組み合わされて方向性結合器４が構成されてもよい。
　なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上記したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、上記した各実施形態が備える構成をどのように組み合わせてもよい。例えば、インダクタ部品４２が必ずしも内部配線電極４１の直上に配置されている必要はなく、インダクタ部品４２の実装位置をずらすことにより、方向性結合器４の主線路および副線路間の結合度を容易に調整することができる。
　また、方向性結合器４の副線路の信号端子Ｓ側に別の副線路が直列接続されていてもよい。複数の副線路で線幅や線路形状を変えることにより、副線路のインピーダンスを変更したり、主線路との結合度を調整することができる。
　また、内部配線電極４１とコイル電極４２ａとが電磁界的に結合しているとは、内部配線電極４１とコイル電極４２ａとが電磁界結合している状態を意味する。方向性結合器４が所望の結合度が得られるように、内部配線電極４１に対するインダクタ部品４２の配置位置を調整したり、インダクタ部品４２のコイル電極４２ａのインダクタンス値を調整したりすればよい。
　また、上記した各実施形態では、チップ型のインダクタ部品４２を使用して方向性結合器４が形成されているが、方向性結合器４を形成するのはインダクタ部品４２に限らず、ランド電極２１,２２を接続する配線電極を備えた部品であれば、どのような部品を使用して方向性結合器４を形成してもよい。例えばランド電極２１,２２間に直列に接続されるインダクタ（配線電極）と、そのインダクタの両端のいずれかに一端が接続され他端が接地される複数のキャパシタとを備えた低域通過フィルタの機能を備えた部品でもよい。また、例えば、単にランド電極２１,２２を接続させるための配線電極を備えた部品でも構わない。
　ＲＦ信号が通過する第１の信号経路と、ＲＦ信号が通過する第２の信号経路とが設けられた多層基板を備える高周波モジュールに本発明を広く適用することができる。
　１，１ａ　　高周波モジュール
　２１，２２　　ランド電極
　４　　方向性結合器
　４１　　内部配線電極
　４２　　インダクタ部品（部品）
　４２ａ　　コイル電極（配線電極）
　ＳＬ１　　第１の信号経路
　ＳＬ２　　第２の信号経路
　ＭＦ１，ＭＦ２　　磁界

Claims (8)

  1. 　ＲＦ信号が通過する第１の信号経路と、ＲＦ信号が通過する第２の信号経路とが設けられた多層基板を備える高周波モジュールにおいて、
    　前記第１の信号経路内であって、前記多層基板内に設けられている内部配線電極と、
    　前記多層基板の表面に設けられ、前記第２の信号経路に直列に接続されている配線電極を備えた、部品が実装されている複数のランド電極とを備え、
    　前記内部配線電極と、前記配線電極とにより方向性結合器が構成される
    　ことを特徴とする高周波モジュール。
  2. 　前記部品がインダクタ部品であることを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
  3. 　平面視で、前記部品が前記内部配線電極の直上に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
  4. 　前記内部配線電極で発生する磁界の向きと、前記部品内の前記配線電極で発生する磁界の向きとが同一方向になるように、前記内部配線電極および前記配線電極の形状が設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュール。
  5. 　前記内部配線電極で発生する磁界の向きと、前記部品内の前記配線電極で発生する磁界の向きとが直交するように、前記内部配線電極および前記配線電極の形状が設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波モジュール。
  6. 　前記内部配線電極と前記複数のランド電極とが平面視で重ならないように配置され、
    　前記内部配線電極により前記方向性結合器の主線路が構成され、前記部品内の前記配線電極により前記方向性結合器の副線路が構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波モジュール。
  7. 　前記内部配線電極により前記方向性結合器の副線路が構成され、前記部品内の前記配線電極により前記方向性結合器の主線路が構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の高周波モジュール。
  8. 　前記部品が前記方向性結合器の主線路に接続されている整合回路を形成するための部品であることを特徴とする請求項７に記載の高周波モジュール。
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