WO2018003378A1 - フィルタ装置およびマルチプレクサ - Google Patents

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孝雄 向井
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株式会社村田製作所
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    • H03H9/725—Duplexers

Definitions

  • the present invention relates to a filter device having a ladder type filter and an inductor, and a multiplexer including the filter device.
  • Recent mobile phones are required to support a plurality of frequency bands and a plurality of wireless systems, so-called multiband and multimode, in one terminal.
  • a multiplexer for demultiplexing a high-frequency signal having a plurality of radio carrier frequencies is arranged immediately below one antenna.
  • As a filter device constituting the multiplexer it is necessary to improve the attenuation characteristic of a single filter.
  • Patent Document 1 discloses a filter device including a rectangular substrate, a rectangular parallelepiped filter chip mounted on the substrate, and three chip inductors mounted on the substrate. Yes.
  • this filter device two of the three chip inductors are arranged in the vicinity of different side surfaces of the filter chip. By changing the distance between the two chip inductors and the direction of the chip inductor, the degree of coupling between the inductors is adjusted to improve the attenuation characteristics of the filter device.
  • an object of the present invention is to improve the attenuation characteristics of the filter device and to reduce the size of the filter device and the like.
  • a filter device is provided on a first path connecting a first terminal and a second terminal, and the first terminal and the second terminal, and is connected in series resonance.
  • a ladder-type first filter having a child and a parallel resonator, a first inductor connected in parallel to the first path between the first terminal and the first filter, the first filter, and the first filter
  • a filter device comprising: a second inductor inserted in series in the first path between two terminals; and a third inductor inserted in series in a path connecting the parallel resonator and the ground,
  • the third inductor is built in a multilayer substrate that is a laminate of a plurality of base materials, and the first filter is mounted on the main surface of the multilayer substrate in a state of being built in a filter chip that is a chip-like filter element.
  • the first Each of the inductor and the second inductor is a chip-shaped inductor having a coil-shaped conductor, and the multilayer is formed so as to be adjacent to each other on the side of the filter chip and so that the coil axes are orthogonal to each other. It is mounted on the main surface of the substrate.
  • the first inductor and the second inductor are arranged adjacent to each other on the side of the filter chip, and the third inductor is built in the multilayer substrate, thereby reducing the size of the filter device.
  • the coil axis of the first inductor and the coil axis of the second inductor orthogonal the first inductor and the second inductor are not inductively coupled. Thereby, the attenuation characteristic outside the pass band of the filter device can be improved. Further, when a multiplexer including this filter device is configured, it is possible to ensure isolation from other filters.
  • the first inductor and the second inductor are mounted on the multilayer substrate so that one of the coil axes is orthogonal to the main surface of the multilayer substrate, and the third inductor is coiled It is a conductor pattern and may be built in the multilayer substrate so that the coil axis of the third inductor is orthogonal to the main surface of the multilayer substrate.
  • the coil axis of the third inductor is disposed so as to be parallel to the coil axis of the first inductor or the coil axis of the second inductor, and the third inductor and the first inductor or the second inductor are Inductively couple.
  • the attenuation characteristic of the filter device can be improved.
  • a coupling coefficient between any one of the first inductor and the second inductor and the third inductor may be 0.006 or more and 0.042 or less.
  • the coupling coefficient between the first inductor or the second inductor and the third inductor can be appropriately set, and the attenuation characteristic of the filter device can be improved.
  • the first filter has a parallel resonator different from the parallel resonator connected to the third inductor, and a parallel resonator and a ground different from the parallel resonator connected to the third inductor.
  • the fourth inductor may be built in the multilayer substrate. The fourth inductor may be inserted in series in a path connecting the two.
  • the filter device can be miniaturized. Further, the pass bandwidth of the first filter can be widened by the fourth inductor.
  • the first inductor and the second inductor are mounted on the multilayer substrate so that one of the coil axes is orthogonal to the main surface of the multilayer substrate, and the fourth inductor is coiled It is a conductor pattern and may be built in the multilayer substrate so that the coil axis of the fourth inductor is orthogonal to the main surface of the multilayer substrate.
  • the coil axis of the fourth inductor is arranged to be parallel to the coil axis of the first inductor or the coil axis of the second inductor, and the fourth inductor and the first inductor or the second inductor are Inductively couple.
  • the attenuation characteristic of the filter device can be improved.
  • a coupling coefficient between any one of the first inductor and the second inductor and the fourth inductor may be 0.006 or more and 0.042 or less.
  • the coupling coefficient between the first inductor or the second inductor and the fourth inductor can be appropriately set, and the attenuation characteristic of the filter device can be improved.
  • a multiplexer includes the filter device, a third terminal, and a second filter provided on a second path connecting the first terminal and the third terminal. .
  • the multiplexer can be reduced in size while ensuring isolation between the first filter in the multiplexer and the second filter constituting the multiplexer.
  • the present invention can improve the attenuation characteristics of the filter device and can reduce the size of the filter device and the like. Further, when a multiplexer including this filter device is configured, it is possible to ensure isolation from other filters.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a multiplexer and a filter device according to the first embodiment.
  • 2A is a perspective view of the filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is an exploded perspective view of a part of the filter device according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a part of the circuit of the filter device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the isolation characteristics of the multiplexers according to the first embodiment and the comparative example.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the coupling coefficient of the second inductor and the third inductor and the isolation in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a partial circuit of the filter device according to the second embodiment.
  • the multiplexer and filter device according to the present embodiment are used for communication devices such as mobile phones.
  • a duplexer of Band 28A transmission passband: 703 to 733 MHz, receive passband: 758 to 788 MHz
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the multiplexer 1 and the filter device 2 according to the first embodiment.
  • the multiplexer 1 includes a first terminal 11 that is an antenna side terminal, a second terminal 12 that is a transmission side signal terminal, third terminals 13a and 13b that are reception side signal terminals, and a first filter 20 that is a transmission filter. And a second filter 30 as a reception filter.
  • the first terminal 11 is connected to the antenna 50.
  • the filter device 2 constituting the multiplexer 1 includes the first terminal 11, the second terminal 12, and the first filter 20.
  • the filter device 2 further includes a first inductor L1, a second inductor L2, a third inductor L3, and a fourth inductor L4.
  • the first filter 20 is provided on a first path CH1 that connects the first terminal 11 and the second terminal 12, and the second filter 30 is a second path that connects the first terminal 11 and the third terminals 13a and 13b. It is provided on CH2.
  • the first route CH1 and the second route CH2 are bundled at the connection point 15.
  • the first filter 20 is an unbalanced filter that outputs an unbalanced signal to the first terminal 11.
  • the first filter 20 is configured by a ladder type filter.
  • the first filter 20 has series resonators S1, S2, S3, and S4. Each of the series resonators S1 to S4 is inserted in series into a series arm 21 provided on the first path CH1 between the connection point 15 and the second terminal 12.
  • the first filter 20 has parallel resonators P1, P2, P3, and P4.
  • the parallel resonator P1 is inserted into the parallel arm 22 connected to the series arm 21 between the series resonators S1 and S2.
  • the parallel resonator P2 is inserted into the parallel arm 23 connected to the series arm 21 between the series resonators S2 and S3.
  • the parallel resonator P3 is inserted in the parallel arm 24 connected to the series arm 21 between the series resonators S3 and S4.
  • the parallel resonator P4 is inserted into a parallel arm 25 connected to a series arm 21 between the series resonator S4 and a second inductor L2 described later.
  • the series resonators S1 to S4 and the parallel resonators P1 to P4 constituting the first filter 20 are elastic wave resonators.
  • the first inductor L1 is connected in parallel to the first path CH1 between the first terminal 11 and the first filter 20. Specifically, the first inductor L1 is inserted between the connection point 16 located between the connection point 15 and the first terminal 11 and the ground. The second inductor L2 is inserted in series in the first path CH1 between the first filter 20 and the second terminal 12.
  • the first inductor L1 and the second inductor L2 are impedance matching inductors.
  • the third inductor L3 is a common inductor for the parallel resonators P1 to P3, and is inserted in series in a path connecting the parallel resonators P1 to P3 and the ground.
  • the third inductor L3 is an inductor for providing an attenuation pole at a desired frequency to increase attenuation in a high frequency range.
  • the fourth inductor L4 is inserted in series in a path connecting the parallel resonator P4 and the ground. That is, the fourth inductor L4 is connected to a parallel resonator P4 different from the parallel resonators P1 to P3 connected to the third inductor L3.
  • the fourth inductor L4 is an inductor for widening the pass bandwidth of the first filter 20.
  • the second filter 30 of the multiplexer 1 is a balanced filter that outputs a balanced signal to the third terminals 13a and 13b.
  • the second filter 30 includes an elastic wave resonator 31 and longitudinally coupled resonator type elastic wave filter units 32 and 33.
  • the longitudinally coupled resonator type elastic wave filter units 32 and 33 are connected in cascade with each other and have a balance-unbalance conversion function.
  • the second filter 30 may be an unbalanced filter that outputs an unbalanced signal to the third terminal.
  • the second filter 30 may be a ladder type filter.
  • FIG. 2A is a perspective view of the filter device 2.
  • FIG. 2B is an exploded perspective view of a part of the filter device 2.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a part of the circuit of the filter device 2.
  • the filter device 2 includes a multilayer substrate 60, a filter chip 40 mounted on the main surface 60a of the multilayer substrate 60, a first inductor L1, and a second inductor L2. Further, the filter device 2 includes a third inductor L3 and a fourth inductor L4 built in the multilayer substrate 60, as shown in FIG. 2B.
  • the multilayer substrate 60 has a rectangular shape when viewed in plan.
  • the multilayer substrate 60 is a laminate composed of a plurality of ceramic substrates or a laminate composed of a plurality of resin-containing substrates.
  • the multilayer substrate 60 is composed of 6 to 12 layers of ceramic base material.
  • Conductor wiring made of a metal foil such as Cu is formed on the main surface 60a of the multilayer substrate 60 (not shown).
  • the filter chip 40, the first inductor L1, and the second inductor L2 are electrically connected by this conductor wiring.
  • the filter chip 40 is a cuboid chip-shaped filter element.
  • the filter chip 40 is a WLP (Wafer Level Package) type acoustic wave device, and includes the first filter 20 described above.
  • the second filter 30 is also built in the filter chip 40.
  • the filter chip 40 is connected to the eight lands 61 to 68 provided on the main surface 60a of the multilayer substrate 60 via solder bumps.
  • the land 62 is connected to the first terminal 11
  • the land 65 is connected to the second terminal 12 via the second inductor L2
  • the land 68 is connected to the third terminals 13a and 13b.
  • the remaining lands 61, 63, 64, 66 and 67 are connected to the ground.
  • Each of the first inductor L1 and the second inductor L2 is a chip-shaped inductor having a coil-shaped conductor, for example, a multilayer inductor in which a plurality of coil patterns are connected by vias.
  • Each of the first inductor L1 and the second inductor L2 is connected to the conductor wiring on the main surface 60a of the multilayer substrate 60 via solder or the like. It is desirable that the first inductor L1 and the second inductor L2 have the same electrical characteristics (inductance value, etc.). Note that a wound inductor around which a wire is wound may be used as the first inductor L1 and the second inductor L2.
  • the first inductor L1 and the second inductor L2 are arranged on the side of the filter chip 40 so as to be adjacent to each other. Specifically, each of the first inductor L1 and the second inductor L2 each having a rectangular parallelepiped shape is disposed along one side of the filter chip 40 and along the Y-axis direction when the multilayer substrate 60 is viewed in plan. Has been.
  • first inductor L1 and the second inductor L2 are arranged so that the coil axes A1 and A2 are orthogonal to each other.
  • the second inductor L ⁇ b> 2 is arranged so that its coil axis A ⁇ b> 2 is orthogonal to the main surface 60 a of the multilayer substrate 60.
  • the first inductor L1 is arranged so that the coil axis A1 is parallel to the main surface 60a of the multilayer substrate 60, specifically, the coil axis A1 is parallel to the X axis.
  • the first inductor L1 and the second inductor L2 have a structure that is not inductively coupled.
  • the third inductor L3 is a 3/4 turn coiled conductor pattern.
  • the third inductor L3 is formed in the multilayer substrate 60 so that the coil axis A3 is orthogonal to the main surface 60a of the multilayer substrate 60, that is, the coil axis A3 is parallel to the coil axis A2.
  • the third inductor L3 is not inductively coupled with the first inductor L1, but is inductively coupled with the second inductor L2.
  • the fourth inductor L4 is a 3/4 turn coiled conductor pattern.
  • the fourth inductor L4 is formed in the multilayer substrate 60 such that the coil axis A4 is orthogonal to the main surface 60a of the multilayer substrate 60, that is, the coil axis A4 is parallel to the coil axis A2.
  • the fourth inductor L4 is not inductively coupled with the first inductor L1, but is inductively coupled with the second inductor L2.
  • the material of the third inductor L3 and the fourth inductor L4 for example, a metal or alloy mainly containing silver is used.
  • the third inductor L3 and the fourth inductor L4 are formed on the same ceramic substrate. However, it may be formed on a different ceramic substrate.
  • the coil axis A1 of the first inductor L1 and the coil axis A2 of the second inductor L2 are orthogonal to prevent the first inductor L1 and the second inductor L2 from being inductively coupled. . Thereby, unnecessary magnetic coupling between the inductors L1 and L2 can be eliminated, and deterioration of the attenuation characteristics can be suppressed.
  • the filter device 2 the first inductor L 1 and the second inductor L 2 are arranged adjacent to each other on the side of the filter chip 40, and the third inductor L 3 is built in the multilayer substrate 60. Yes. With these structures, the filter device 2 can be reduced in size.
  • the coil axis A3 of the third inductor L3 or the coil axis A4 of the fourth inductor L4 is arranged so as to be parallel to the coil axis A2 of the second inductor L2, and the third inductor L3 or the fourth inductor L4 is arranged.
  • the inductor L4 and the second inductor L2 are inductively coupled. Thereby, it becomes possible to cancel the unnecessary wave that has passed through the first filter 20 by using the inverted signal of the unnecessary wave generated by the inductive coupling, and the attenuation characteristic of the filter device 2 can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram showing the isolation characteristics of the multiplexers according to the first embodiment and the comparative example.
  • the evaluation circuit of the multiplexer 1 including the filter device 2 corresponding to the first embodiment is as shown in FIGS. 1 and 3, and the first inductor L1 and the second inductor L2 having the same electrical characteristics are connected to each other in the coil axis.
  • the circuit is arranged adjacent to each other so that A1 and A2 are orthogonal to each other.
  • the second inductor L2 shown in FIG. 3 is inverted by 90 °, and the coil axes of the first inductor L1 and the second inductor L2 are parallel to each other.
  • the circuit was arranged as follows.
  • the quality of the isolation was judged based on 57.5 dB, which is generally required for isolation in the Rx band (reception passband) of Band28A.
  • the coupling coefficient between the second inductor L2 and the third inductor L3 was set to be 0.025.
  • the multiplexer 1 according to the first embodiment can exceed 57.5 dB in the same band, and can secure isolation.
  • the coil axes A1 and A2 are arranged so as to be orthogonal to each other. In this case, isolation in the Rx band of the multiplexer 1 can be ensured.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the coupling coefficient and isolation of the second inductor L2 and the third inductor L3.
  • the coupling coefficient between the second inductor L2 and the third inductor L3 is 0.006 or more and 0.042 or less, the isolation of the Band 28A in the Rx band exceeds 57.5 dB. I understand that. From this result, it can be seen that the coupling coefficient of the second inductor L2 and the third inductor L3 of the filter device 2 is preferably 0.006 or more and 0.042 or less in order to obtain good isolation as the multiplexer 1.
  • the above relationship is the same for the relationship between the second inductor L2 and the fourth inductor L4. That is, in order to obtain good isolation as the multiplexer 1, it is desirable that the coupling coefficient of the second inductor L2 and the fourth inductor L4 of the filter device 2 is 0.006 or more and 0.042 or less.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing a part of the circuit of the filter device 2A according to the second embodiment.
  • the directions of the coil axes of the first inductor L1 and the second inductor L2 are opposite to those of the filter device 2 according to the first embodiment.
  • the first inductor L ⁇ b> 1 is arranged so that its coil axis A ⁇ b> 1 is orthogonal to the main surface 60 a of the multilayer substrate 60.
  • the second inductor L2 is arranged such that the coil axis A2 is parallel to the main surface 60a of the multilayer substrate 60, specifically, the coil axis A2 is parallel to the X axis.
  • the first inductor L1 and the second inductor L2 are not inductively coupled.
  • the third inductor L3 is not inductively coupled with the second inductor L2, but is inductively coupled with the first inductor L1.
  • the fourth inductor L4 is not inductively coupled with the second inductor L2, but is inductively coupled with the first inductor L1.
  • the coil axis A1 of the first inductor L1 and the coil axis A2 of the second inductor L2 are orthogonal to each other so that the first inductor L1 and the second inductor L2 are not inductively coupled. .
  • unnecessary magnetic coupling between the inductors L1 and L2 can be eliminated, and deterioration of the attenuation characteristics can be suppressed.
  • each of the first inductor L1 and the second inductor L2 is disposed adjacent to each other on the side of the filter chip 40, and the third inductor L3 is built in the multilayer substrate 60. Yes. With these structures, the filter device 2A can be reduced in size.
  • a duplexer has been described as an example of a multiplexer.
  • the present invention is not limited to this, and a multiplexer in which a plurality of transmission filters are bundled or a multiplexer in which a plurality of reception filters are bundled may be used.
  • the present invention can be widely used in communication devices such as mobile phones as filter devices and multiplexers that can be applied to multiband and multimode frequency standards.

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Abstract

直列共振子および並列共振子で構成される第１フィルタ（２０）と、第１端子（１１）と第１フィルタ（２０）との間に並列接続されている第１インダクタ（Ｌ１）と、第１フィルタ（２０）と第２端子（１２）との間に直列挿入されている第２インダクタ（Ｌ２）と、並列共振子とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている第３インダクタ（Ｌ３）とを備えるフィルタ装置（２）であって、第３インダクタ（Ｌ３）は多層基板（６０）に内蔵され、第１フィルタ（２０）はフィルタチップ（４０）に内蔵された状態で多層基板（６０）の主面（６０ａ）に実装され、第１インダクタ（Ｌ１）および第２インダクタ（Ｌ２）は、コイル状導体を有するチップ状インダクタであり、フィルタチップ（４０）の側方にて、互いに隣り合うように、かつ、コイル軸（Ａ１、Ａ２）が直交するように多層基板（６０）の主面（６０ａ）に実装されている。

Description

フィルタ装置およびマルチプレクサ
　本発明は、ラダー型フィルタとインダクタとを有するフィルタ装置、および、このフィルタ装置を備えるマルチプレクサに関する。
　近年の携帯電話には、一端末で複数の周波数帯域および複数の無線方式、いわゆるマルチバンド化およびマルチモード化に対応することが要求されている。これに対応すべく、１つのアンテナの直下には、複数の無線搬送周波数を有する高周波信号を分波するマルチプレクサが配置される。マルチプレクサを構成するフィルタ装置としては、単一のフィルタの減衰特性を向上させる必要がある。
　この種のフィルタ装置一例として、特許文献１には、矩形状の基板と、基板に実装された直方体状のフィルタチップと、基板に実装された３つのチップインダクタとを備えるフィルタ装置が開示されている。このフィルタ装置では、３つのチップインダクタのうちの２つのチップインダクタが、フィルタチップの異なる側面の近傍にそれぞれ配置されている。そして、２つのチップインダクタ間の距離やチップインダクタの向きを変えることでインダクタ間の結合度を調整し、フィルタ装置の減衰特性を向上させている。
国際公開第２０１５／０９８２４０号
　しかしながら特許文献１に開示されたフィルタ装置では、２つのチップインダクタが、フィルタチップの異なる側面の近傍にそれぞれ配置されているため、矩形状基板の面積が大きくなり、フィルタ装置を小型化することが困難である。
　そこで、本発明は、フィルタ装置の減衰特性を向上させるとともに、フィルタ装置等を小型化することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、第１端子および第２端子と、前記第１端子と前記第２端子とを結ぶ第１経路上に設けられ、直列共振子および並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、前記第１端子と前記第１フィルタとの間の前記第１経路に並列接続されている第１インダクタと、前記第１フィルタと前記第２端子との間の前記第１経路に直列挿入されている第２インダクタと、前記並列共振子とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている第３インダクタとを備えるフィルタ装置であって、前記第３インダクタは、複数の基材の積層体である多層基板に内蔵され、前記第１フィルタは、チップ状のフィルタ素子であるフィルタチップに内蔵された状態で前記多層基板の主面に実装され、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれは、コイル状導体を有するチップ状のインダクタであり、前記フィルタチップの側方にて、互いに隣り合うように、かつ、互いのコイル軸が直交するように前記多層基板の前記主面に実装されている。
　このように、第１インダクタおよび第２インダクタのそれぞれをフィルタチップの側方にて互いに隣り合うように配置し、また、第３インダクタを多層基板に内蔵させることで、フィルタ装置を小型化することができる。また、第１インダクタのコイル軸および第２インダクタのコイル軸を直交させることで、第１インダクタと第２インダクタとが誘導結合しなくなる。これにより、フィルタ装置の通過帯域外の減衰特性を向上させることができる。また、このフィルタ装置を含むマルチプレクサを構成した場合、他のフィルタとのアイソレーションを確保することができる。
　また、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、いずれか一方の前記コイル軸が、前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に実装され、前記第３インダクタは、コイル状の導体パターンであり、前記第３インダクタのコイル軸が前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に内蔵されていてもよい。
　この構成によれば、第３インダクタのコイル軸が、第１インダクタのコイル軸または第２インダクタのコイル軸と平行となるように配置され、第３インダクタと、第１インダクタまたは第２インダクタとが誘導結合する。これにより、フィルタ装置の減衰特性を向上させることができる。
　また、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのいずれか一方と、前記第３インダクタとの結合係数が０．００６以上０．０４２以下であってもよい。
　これにより、第１インダクタまたは第２インダクタと、第３インダクタとの結合係数を適切に設定することができ、フィルタ装置の減衰特性を向上させることができる。
　また、さらに、前記第１フィルタは、前記第３インダクタに接続された並列共振子とは異なる並列共振子を有し、前記第３インダクタに接続された並列共振子とは異なる並列共振子とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている第４インダクタを備え、前記第４インダクタは、前記多層基板に内蔵されていてもよい。
　このように、第４インダクタを多層基板に内蔵させることで、フィルタ装置を小型化することができる。また、第４インダクタにより、第１フィルタの通過帯域幅を広げることができる。
　また、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、いずれか一方の前記コイル軸が、前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に実装され、前記第４インダクタは、コイル状の導体パターンであり、前記第４インダクタのコイル軸が前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に内蔵されていてもよい。
　この構成によれば、第４インダクタのコイル軸が、第１インダクタのコイル軸または第２インダクタのコイル軸と平行となるように配置され、第４インダクタと、第１インダクタまたは第２インダクタとが誘導結合する。これにより、フィルタ装置の減衰特性を向上させることができる。
　また、前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのいずれか一方と、前記第４インダクタとの結合係数が０．００６以上０．０４２以下であってもよい。
　これにより、第１インダクタまたは第２インダクタと、第４インダクタとの結合係数を適切に設定することができ、フィルタ装置の減衰特性を向上させることができる。
　また、本発明の一態様に係るマルチプレクサは、前記フィルタ装置と、第３端子と、前記第１端子と前記第３端子とを結ぶ第２経路上に設けられた第２フィルタとを備えている。
　これによれば、マルチプレクサ内の第１フィルタと、当該マルチプレクサを構成する第２フィルタとのアイソレーションを確保しつつ、マルチプレクサを小型化することができる。
　本発明は、フィルタ装置の減衰特性を向上させるとともに、フィルタ装置等を小型化することができる。また、このフィルタ装置を含むマルチプレクサを構成した場合、他のフィルタとのアイソレーションを確保することができる。
図１は、実施の形態１に係るマルチプレクサおよびフィルタ装置の回路構成図である。 図２Ａは、実施の形態１に係るフィルタ装置の斜視図である。 図２Ｂは、実施の形態１に係るフィルタ装置の一部を分解した斜視図である。 図３は、実施の形態１に係るフィルタ装置の一部の回路を模式的に示した図である。 図４は、実施の形態１および比較例に係るマルチプレクサのアイソレーション特性を示す図である。 図５は、実施の形態１において、第２インダクタおよび第３インダクタの結合係数とアイソレーションとの関係を示す図である。 図６は、実施の形態２に係るフィルタ装置の一部の回路を模式的に示した図である。
　以下、本発明の実施の形態について、実施の形態および図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面に示される構成要素の大きさまたは大きさの比は、必ずしも厳密ではない。
　（実施の形態１）
　［１－１．マルチプレクサおよびフィルタ装置の回路構成］
　本実施の形態に係るマルチプレクサおよびフィルタ装置は、携帯電話などの通信機器に利用される。本実施の形態では、マルチプレクサとして、Ｂａｎｄ２８Ａ（送信通過帯域：７０３～７３３ＭＨｚ、受信通過帯域：７５８～７８８ＭＨｚ）のデュプレクサを例に挙げて説明する。
　図１は、実施の形態１に係るマルチプレクサ１およびフィルタ装置２の回路構成図である。
　マルチプレクサ１は、アンテナ側端子である第１端子１１と、送信側信号端子である第２端子１２と、受信側信号端子である第３端子１３ａ、１３ｂと、送信フィルタである第１フィルタ２０と、受信フィルタである第２フィルタ３０とを備えている。第１端子１１は、アンテナ５０に接続されている。
　マルチプレクサ１を構成するフィルタ装置２は、上記の第１端子１１、第２端子１２、第１フィルタ２０を含む。また、フィルタ装置２は、さらに、第１インダクタＬ１、第２インダクタＬ２、第３インダクタＬ３および第４インダクタＬ４を備えている。
　第１フィルタ２０は、第１端子１１と第２端子１２とを結ぶ第１経路ＣＨ１上に設けられ、第２フィルタ３０は、第１端子１１と第３端子１３ａ、１３ｂとを結ぶ第２経路ＣＨ２上に設けられている。第１経路ＣＨ１および第２経路ＣＨ２は、接続点１５で束ねられている。
　第１フィルタ２０は、不平衡信号を第１端子１１に出力するアンバランス型のフィルタである。具体的には、第１フィルタ２０は、ラダー型フィルタにより構成されている。
　第１フィルタ２０は、直列共振子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を有している。直列共振子Ｓ１～Ｓ４のそれぞれは、接続点１５と第２端子１２との間の第１経路ＣＨ１上に設けられた直列腕２１に直列挿入されている。
　また、第１フィルタ２０は、並列共振子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有している。並列共振子Ｐ１は、直列共振子Ｓ１、Ｓ２間の直列腕２１に接続された並列腕２２に挿入されている。並列共振子Ｐ２は、直列共振子Ｓ２、Ｓ３間の直列腕２１に接続された並列腕２３に挿入されている。並列共振子Ｐ３は、直列共振子Ｓ３、Ｓ４間の直列腕２１に接続された並列腕２４に挿入されている。並列共振子Ｐ４は、直列共振子Ｓ４と後述する第２インダクタＬ２との間の直列腕２１に接続された並列腕２５に挿入されている。
　第１フィルタ２０を構成する直列共振子Ｓ１～Ｓ４および並列共振子Ｐ１～Ｐ４は、弾性波共振子である。
　第１インダクタＬ１は、第１端子１１と第１フィルタ２０との間の第１経路ＣＨ１に並列接続されている。具体的には、第１インダクタＬ１は、接続点１５と第１端子１１との間に位置する接続点１６と、グランドとの間に挿入されている。第２インダクタＬ２は、第１フィルタ２０と第２端子１２との間の第１経路ＣＨ１に直列挿入されている。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２は、インピーダンス整合用のインダクタである。
　第３インダクタＬ３は、並列共振子Ｐ１～Ｐ３の共通インダクタであり、並列共振子Ｐ１～Ｐ３とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている。第３インダクタＬ３は、所望の周波数に減衰極を設けて高周波域の減衰を高減衰化するためのインダクタである。
　第４インダクタＬ４は、並列共振子Ｐ４とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている。すなわち、第４インダクタＬ４は、第３インダクタＬ３に接続された並列共振子Ｐ１～Ｐ３とは異なる並列共振子Ｐ４に接続されている。第４インダクタＬ４は、第１フィルタ２０の通過帯域幅を広げるためのインダクタである。
　マルチプレクサ１の第２フィルタ３０は、平衡信号を第３端子１３ａ、１３ｂに出力するバランス型のフィルタである。具体的には、第２フィルタ３０は、弾性波共振子３１と、縦結合共振子型弾性波フィルタ部３２、３３とを有している。縦結合共振子型弾性波フィルタ部３２、３３は、互いに縦続接続されており、平衡－不平衡変換機能を有している。なお、第２フィルタ３０は、不平衡信号を第３端子に出力するアンバランス型のフィルタであってもよい。例えば、第２フィルタ３０は、ラダー型フィルタで構成されていてもよい。
　［１－２．フィルタ装置の実装形態］
　次に、フィルタ装置２の実装形態について説明する。
　図２Ａは、フィルタ装置２の斜視図である。図２Ｂは、フィルタ装置２の一部を分解した斜視図である。図３は、フィルタ装置２の一部の回路を模式的に示した図である。
　フィルタ装置２は、図２Ａに示すように、多層基板６０と、多層基板６０の主面６０ａに実装されたフィルタチップ４０、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２とを備えている。また、フィルタ装置２は、図２Ｂに示すように、多層基板６０に内蔵された第３インダクタＬ３および第４インダクタＬ４を備えている。
　多層基板６０は、平面視した場合に矩形状である。多層基板６０は、複数のセラミック基材からなる積層体または複数の樹脂含有基材からなる積層体である。本実施の形態では、多層基板６０は、６層～１２層のセラミック基材により構成されている。多層基板６０の主面６０ａには、Ｃｕなどの金属箔からなる導体配線が形成されている（図示省略）。この導体配線により、フィルタチップ４０、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２が電気的に接続されている。
　フィルタチップ４０は、直方体形状をしたチップ状のフィルタ素子である。フィルタチップ４０は、ＷＬＰ（Ｗａｆｅｒ　Ｌｅｖｅｌ　Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの弾性波デバイスであり、前述した第１フィルタ２０が内蔵されている。本実施の形態では、このフィルタチップ４０に、第２フィルタ３０も内蔵されている。
　フィルタチップ４０は、多層基板６０の主面６０ａに設けられた８つのランド６１～６８に、はんだバンプを介して接続される。８つのランド６１～６８のうち、例えば、ランド６２は第１端子１１に接続され、ランド６５は第２インダクタＬ２を介して第２端子１２に接続され、ランド６８は、第３端子１３ａ、１３ｂに接続され、残りのランド６１、６３、６４、６６、６７はグランドに接続される。
　第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれは、コイル状導体を有するチップ状のインダクタであり、例えば、複数のコイルパターンがビアで接続された積層インダクタである。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれは、はんだ等を介して多層基板６０の主面６０ａの導体配線に接続される。第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２は、同じ電気特性（インダクタンス値など）を有することが望ましい。なお、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２として、ワイヤが巻回された巻線インダクタを用いてもよい。
　第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれは、フィルタチップ４０の側方にて、互いに隣り合うように配置されている。具体的には、直方体状である第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれは、多層基板６０を平面視した場合に、フィルタチップ４０の１つの側面に近接し、Ｙ軸方向に沿って配置されている。
　また、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２は、互いのコイル軸Ａ１、Ａ２が直交するように配置されている。本実施の形態では、図３に示すように、第２インダクタＬ２は、そのコイル軸Ａ２が多層基板６０の主面６０ａと直交するように配置されている。第１インダクタＬ１は、そのコイル軸Ａ１が多層基板６０の主面６０ａと平行となるように、具体的にはコイル軸Ａ１がＸ軸と平行となるように配置されている。この配置により、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とは、誘導結合しない構造となっている。
　第３インダクタＬ３は、３／４ターンのコイル状導体パターンである。第３インダクタＬ３は、そのコイル軸Ａ３が多層基板６０の主面６０ａと直交するように、すなわちコイル軸Ａ３がコイル軸Ａ２と平行となるように、多層基板６０内に形成されている。この構造により、第３インダクタＬ３は、第１インダクタＬ１と誘導結合せず、第２インダクタＬ２と誘導結合する。
　第４インダクタＬ４は、３／４ターンのコイル状導体パターンである。第４インダクタＬ４は、そのコイル軸Ａ４が多層基板６０の主面６０ａと直交するように、すなわちコイル軸Ａ４がコイル軸Ａ２と平行となるように多層基板６０内に形成されている。この構造により、第４インダクタＬ４は、第１インダクタＬ１と誘導結合せず、第２インダクタＬ２と誘導結合する。
　第３インダクタＬ３および第４インダクタＬ４の材料としては、例えば、銀を主成分とする金属又は合金が用いられる。第３インダクタＬ３および第４インダクタＬ４は、同じセラミック基材上に形成されている。ただし、異なるセラミック基材上に形成されていてもよい。
　本実施の形態に係るフィルタ装置２では、第１インダクタＬ１のコイル軸Ａ１および第２インダクタＬ２のコイル軸Ａ２を直交させ、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが誘導結合しないようにしている。これにより、インダクタＬ１、Ｌ２間の不要な磁界結合を排除し、減衰特性の劣化を抑制することができる。
　さらに、フィルタ装置２では、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれを、フィルタチップ４０の側方にて互いに隣り合うように配置し、また、第３インダクタＬ３を多層基板６０に内蔵させている。これらの構造により、フィルタ装置２を小型化することができる。
　また、フィルタ装置２では、第３インダクタＬ３のコイル軸Ａ３または第４インダクタＬ４のコイル軸Ａ４を、第２インダクタＬ２のコイル軸Ａ２と平行となるように配置し、第３インダクタＬ３または第４インダクタＬ４と、第２インダクタＬ２とを誘導結合させている。これにより、第１フィルタ２０を通過した不要波を、上記誘導結合で発生した上記不要波の反転信号を用いて相殺することが可能となり、フィルタ装置２の減衰特性を向上させることができる。
　［１－３．評価結果等］
　以下、実施の形態１に係るフィルタ装置２を含むマルチプレクサ１の評価結果（シミュレーション結果）等について説明する。
　図４は、実施の形態１および比較例に係るマルチプレクサのアイソレーション特性を示す図である。
　実施の形態１に対応するフィルタ装置２を含むマルチプレクサ１の評価回路は、図１および図３に示すとおりであり、同じ電気特性を有する第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２を、互いのコイル軸Ａ１、Ａ２が直交するように隣り合わせて配置した回路とした。
　一方、比較例に対応するフィルタ装置を含むマルチプレクサの評価回路としては、図３に示す第２インダクタＬ２を９０°反転させ、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２の互いのコイル軸が平行となるように配置した回路とした。
　評価を行う際は、Ｂａｎｄ２８ＡのＲｘ帯（受信通過帯域）におけるアイソレーションとして一般的に必要とされる５７．５ｄＢを基準として、アイソレーションの良否を判断した。なお、第２インダクタＬ２と第３インダクタＬ３との結合係数は、０．０２５となるように設定した。
　図４に示すように、比較例のマルチプレクサでは、Ｂａｎｄ２８Ａの受信通過帯域である７５８以上７８８ＭＨｚ以下の帯域において、アイソレーションが低下している部分がある。それに対し、実施の形態１のマルチプレクサ１では、同帯域において５７．５ｄＢを上回ることができ、アイソレーションを確保できている。
　すなわち、本実施の形態のように、マルチプレクサ１を小型化させるために、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２を隣り合わせた場合であっても、互いのコイル軸Ａ１、Ａ２が直交するように配置した場合は、マルチプレクサ１のＲｘ帯におけるアイソレーションを確保することができる。
　次に、マルチプレクサ１のフィルタ装置２におけるインダクタの結合係数とアイソレーションとの関係について説明する。図５は、第２インダクタＬ２および第３インダクタＬ３の結合係数とアイソレーションとの関係を示す図である。
　図５に示すように、フィルタ装置２において、第２インダクタＬ２と第３インダクタＬ３の結合係数が０．００６以上０．０４２以下であれば、Ｂａｎｄ２８ＡのＲｘ帯におけるアイソレーションが５７．５ｄＢを上回ることがわかる。この結果から、マルチプレクサ１として良好なアイソレーションを得るには、フィルタ装置２の第２インダクタＬ２および第３インダクタＬ３の結合係数を０．００６以上０．０４２以下とすることが望ましいことがわかる。
　なお、上記関係は、第２インダクタＬ２と第４インダクタＬ４との関係についても同様である。すなわち、マルチプレクサ１として良好なアイソレーションを得るには、フィルタ装置２の第２インダクタＬ２および第４インダクタＬ４の結合係数を０．００６以上０．０４２以下とすることが望ましい。
　（実施の形態２）
　図６は、実施の形態２に係るフィルタ装置２Ａの一部の回路を模式的に示した図である。
　実施の形態２に係るフィルタ装置２Ａは、実施の形態１に係るフィルタ装置２と比較して、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のコイル軸の向きが逆となっている。
　実施の形態２では、図６に示すように、第１インダクタＬ１は、そのコイル軸Ａ１が多層基板６０の主面６０ａと直交するように配置されている。第２インダクタＬ２は、そのコイル軸Ａ２が多層基板６０の主面６０ａと平行となるように、具体的にはコイル軸Ａ２がＸ軸と平行となるように配置されている。この配置により、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とは誘導結合しない構造となっている。また、第３インダクタＬ３は、第２インダクタＬ２と誘導結合せず、第１インダクタＬ１と誘導結合する。第４インダクタＬ４は、第２インダクタＬ２と誘導結合せず、第１インダクタＬ１と誘導結合する。
　本実施の形態に係るフィルタ装置２Ａでは、第１インダクタＬ１のコイル軸Ａ１および第２インダクタＬ２のコイル軸Ａ２を直交させ、第１インダクタＬ１と第２インダクタＬ２とが誘導結合しないようにしている。これにより、インダクタＬ１、Ｌ２間の不要な磁界結合を排除し、減衰特性の劣化を抑制することができる。
　さらに、フィルタ装置２Ａでは、第１インダクタＬ１および第２インダクタＬ２のそれぞれを、フィルタチップ４０の側方にて互いに隣り合うように配置し、また、第３インダクタＬ３を多層基板６０に内蔵させている。これらの構造により、フィルタ装置２Ａを小型化することができる。
　（その他の形態など）
　以上、本発明の実施の形態に係るフィルタ装置２、２Ａおよびマルチプレクサ１について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。例えば、上記実施の形態に次のような変形を施した態様も、本発明に含まれ得る。
　例えば、本実施の形態では、マルチプレクサの例としてデュプレクサを挙げたが、それに限られず、送信フィルタを複数束ねたマルチプレクサであってもよいし、受信フィルタを複数束ねたマルチプレクサであってもよい。
　本発明は、マルチバンド化およびマルチモード化された周波数規格に適用できるフィルタ装置およびマルチプレクサとして、携帯電話などの通信機器に広く利用できる。
　１　　　マルチプレクサ
　２、２Ａ　フィルタ装置
　１１　　第１端子
　１２　　第２端子
　１３ａ、１３ｂ　第３端子
　１５、１６　接続点
　２０　　第１フィルタ
　２１　　直列腕
　２２、２３、２４、２５　並列腕
　３０　　第２フィルタ
　３１　　弾性波共振子
　３２、３３　縦結合共振子型弾性波フィルタ部
　４０　　フィルタチップ
　５０　　アンテナ
　６０　　多層基板
　６０ａ　多層基板の主面
　Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４　コイル軸
　ＣＨ１　第１経路
　ＣＨ２　第２経路
　Ｌ１　　第１インダクタ
　Ｌ２　　第２インダクタ
　Ｌ３　　第３インダクタ
　Ｌ４　　第４インダクタ
　Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４　並列共振子
　Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４　直列共振子

Claims (7)

  1. 　第１端子および第２端子と、
    　前記第１端子と前記第２端子とを結ぶ第１経路上に設けられ、直列共振子および並列共振子を有するラダー型の第１フィルタと、
    　前記第１端子と前記第１フィルタとの間の前記第１経路に並列接続されている第１インダクタと、
    　前記第１フィルタと前記第２端子との間の前記第１経路に直列挿入されている第２インダクタと、
    　前記並列共振子とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている第３インダクタと
    　を備えるフィルタ装置であって、
    　前記第３インダクタは、複数の基材の積層体である多層基板に内蔵され、
    　前記第１フィルタは、チップ状のフィルタ素子であるフィルタチップに内蔵された状態で前記多層基板の主面に実装され、
    　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのそれぞれは、コイル状導体を有するチップ状のインダクタであり、前記フィルタチップの側方にて、互いに隣り合うように、かつ、互いのコイル軸が直交するように前記多層基板の前記主面に実装されている
    　フィルタ装置。
  2. 　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、いずれか一方の前記コイル軸が、前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に実装され、
    　前記第３インダクタは、コイル状の導体パターンであり、前記第３インダクタのコイル軸が前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に内蔵されている
    　請求項１に記載のフィルタ装置。
  3. 　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのいずれか一方と、前記第３インダクタとの結合係数が０．００６以上０．０４２以下である
    　請求項１または２に記載のフィルタ装置。
  4. 　さらに、
    　前記第１フィルタは、前記第３インダクタに接続された並列共振子とは異なる並列共振子を有し、
    　前記第３インダクタに接続された並列共振子とは異なる並列共振子とグランドとを結ぶ経路に直列挿入されている第４インダクタを備え、
    　前記第４インダクタは、前記多層基板に内蔵されている
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のフィルタ装置。
  5. 　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタは、いずれか一方の前記コイル軸が、前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に実装され、
    　前記第４インダクタは、コイル状の導体パターンであり、前記第４インダクタのコイル軸が前記多層基板の前記主面と直交するように前記多層基板に内蔵されている
    　請求項４に記載のフィルタ装置。
  6. 　前記第１インダクタおよび前記第２インダクタのいずれか一方と、前記第４インダクタとの結合係数が０．００６以上０．０４２以下である
    　請求項４または５に記載のフィルタ装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のフィルタ装置と、
    　第３端子と、
    　前記第１端子と前記第３端子とを結ぶ第２経路上に設けられた第２フィルタと
    　を備えるマルチプレクサ。
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