(57)【要約】【課題】外付け部品と積層体内部の分波回路とのＲＦ的な干渉が生じにくく、かつ、該外付け部品の実装用パッドによる寄生容量も生じにくい高周波スイッチモジュールを提供する。【解決手段】高周波スイッチモジュール２は、分波回路を形成する導体層Ｍ１〜Ｍ１１と誘電体層Ｄ１〜Ｄ１１とが交互に積層された積層体８０を有し、その最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面の一部領域が、高周波回路の外付け部品４２ＩＣ用の実装スペースとされる。該実装スペースは実装下地面導体ＭＧ１にて覆われてなり、外付け部品４２ＩＣが該実装下地面導体上ＭＧ１に配置される。また、他の面導体ＭＧ２，ＭＧ３は、実装下地面導体ＭＧ１に対し２層以上の誘電体層Ｄ４〜Ｄ１１を隔てて積層体８０の内部に配置される。そして、最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面には、実装下地面導体ＭＧ１とは別に、外付け部品４２ＩＣ側の端子ＴＭを接続するための実装用パッドＰＤが配置される。【選択図】  図４
2004357037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
前記アンテナ側入出力端子につながり、前記アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された前記高域側受信信号と前記低域側受信信号とを無線電話通信装置の受信回路側へ出力する受信出力端子と、前記無線電話通信装置の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、前記アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、前記分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが前記導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、前記高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、前記アンテナ側入出力端子と、前記スイッチ回路の前記受信出力端子及び前記送信入力端子とが形成され、
前記積層体の前記最表面側誘電体層の前記主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、前記外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて前記積層体内部に配置され、前記最表面側誘電体層の前記主表面には、前記第一種面導体とは別に、前記外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、前記導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【請求項２】
前記スイッチ回路は、前記切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成されてなり、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項１記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項３】
前記接続用パッドは、前記主表面上において前記第一種面導体の外側に配置され、前記外付け部品側の端子と該接続用パッドとがワイヤボンディングされる請求項１又は請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項４】
前記第一種面導体は、前記分波回路を構成するフィルタの、阻止域信号成分の減衰経路を接地するためのグランド層を構成する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項５】
前記積層体に複数のコンデンサが含まれるとともに、それらコンデンサのうち、前記コンデンサの電極が前記第一種面導体の直下領域から外れた位置に配置されるものを第一種コンデンサとし、前記コンデンサの電極が前記第一種面導体の直下領域と重なりを有するものを第二種コンデンサとして、前記分波回路に含まれるフィルタのコンデンサが、前記最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に前記第一種コンデンサとして形成されてなる請求項４記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項６】
前記第一種コンデンサが非接地型コンデンサである請求項５記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項７】
前記フィルタのコンデンサは、一方の電極が接地される接地型コンデンサを含み、該コンデンサが前記第二種コンデンサとして形成される請求項５又は請求項６に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項８】
前記積層体において、前記最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、前記フィルタを構成するコイルが形成されるとともに、該コイルを、前記フィルタのコンデンサよりも積層体厚さ方向において前記第二種面導体から遠くなるように配置する請求項７記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項９】
前記フィルタのコンデンサのうち前記接地型コンデンサの一方の電極が、前記第二種面導体に兼用されている請求項７又は請求項８に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１０】
前記スイッチ回路は、前記高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路と、前記低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路とがいずれも、前記切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成され、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１１】
前記スイッチ回路は、前記高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路が、前記切り替えを行なうスイッチ素子がＰＩＮダイオードにて構成され、前記低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路が、前記切り替えを行なうスイッチ素子を高周波用化合物半導体トランジスタにて構成し、該高周波用化合物半導体トランジスタが前記外付け部品として、前記第一種面導体上に配置される請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載の高周波スイッチモジュール。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の高周波スイッチモジュールと、
該高周波スイッチモジュールの前記アンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
前記受信出力端子に接続される受信回路と、
前記送信入力端子に接続される送信回路とを備えたことを特徴する無線電話通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線電話端末に使用する高周波スイッチモジュールとそれを用いた無線電話端末に関する。なお、本発明の適用対象となる無線電話端末は、無線電話回線網を利用して双方向通信を行なう装置全般を意味し、携帯電話機やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙ  ｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの一般的な意味での無線電話器はもちろん、端末機能を組み込んだ電話機や逆に電話回線接続機能を有した可搬型コンピュータなどの携帯型端末装置、無線電話回線接続用モデム、及び該モデムを組み込んだ可搬型コンピュータなども概念として包含する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開２０００−１６５２７４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２７８１６８号公報
【０００３】
上記の無線電話端末、例えばデジタル携帯電話機において、アンテナと送信回路との接続、及びアンテナと受信回路との接続を切り替えるために、高周波スイッチが用いられている。特に近年ではデジタル携帯電話機の普及台数が急激に増加しており、通信規格も次々と新しい種類のものが設定され、採用されるに至っている。また、加入回線数の増加に伴い、使用する電波の周波数も当初の数１００ＭＨｚ帯から、ＧＨｚ帯へと拡張しており、通信方式に応じて種々の通信波数帯（バンド）が割り当てられている。
【０００４】
デジタル携帯電話機の通信方式は、通信会社、あるいは国や地域によって異なるものが採用される。当然、通信方式の異なる地域間を旅行等で頻繁に往復する利用者にとっては、各方式に対応した電話機を何台も持ち歩くのは不便であるし、我が国をはじめ、同一の地域内でも方式の異なる通信方式が並存していることもあるので、同じ利用者が、個々の通信方式の利点を生かすため使い分けを行ないたいという願望も出てくる。そこで、このようなニーズに応えるため、１台の電話機で複数の異なるバンドの送受信系を取り扱うことができるマルチバンド電話機が開発され、普及しつつある。このようなマルチバンド電話機においては、受信信号を高域側受信信号と低域側受信信号とに分離する分波回路（ダイプレクサ）が設けられ、分波後の高域側受信信号と低域側受信信号とは、それぞれ独立したスイッチ回路により、時分割方式で送受信が切り替えられる。
【０００５】
従来、携帯電話のアンテナスイッチには、ＰＩＮダイオードを用いたスイッチ回路が用いられてきた（特許文献１）が、ＰＩＮダイオードの周辺には、スイッチ駆動用のバイアス回路をなすコイルやコンデンサが必要となり、回路が複雑化する欠点がある。また、逆バイアス時においては、通信周波数が高くなるにつれてＰＩＮダイオードのアイソレーション特性が損なわれやすい問題がある。そこで、このスイッチ回路を、構造が簡単でアイソレーション特性も良好なＧａＡｓスイッチに置き換える高周波スイッチモジュールが提案されている（特許文献２）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２の高周波スイッチモジュールでは、積層体に内層されたフィルタや方向性結合器とＧａＡｓスイッチとのＲＦ的な干渉を防ぐため、積層体のＧａＡｓスイッチ搭載面の直下位置に、誘電体層ａ（公報図４（ａ））を隔ててグランド電極Ｇｐ１（公報図４（ｂ））を配置している。該グランド電極は、誘電体層ａ上のＧａＡｓスイッチ搭載面を略包含する形で形成され、かつ、誘電体層ａ上には、ＧａＡｓスイッチの端子に導通する配線パターンＬｐが形成されている。この配線パターンＬｐの大部分が、１層下のグランド電極Ｇｐ１との間に投影的な重なりを生じていることは、公報図４の（ａ）と（ｂ）とを比較すれば明らかである。
【０００７】
ＧａＡｓスイッチに導通する配線パターンＬｐがグランド電極Ｇｐ１と重なっていれば、両者の間には誘電体層ａを介した寄生容量的な結合を生ずる。この寄生容量は、グランド電極Ｇｐ１とスイッチにより開閉される信号伝送経路との間にシャント的に挿入されるため、当該容量が過度に大きく形成されると、分波回路のフィルタを通過した信号が減衰する等の悪影響につながる。
【０００８】
本発明の課題は、誘電体層と導体層との積層体に分波回路が組み込まれ、かつ、その積層体の表面に、高周波用トランジスタなど、スイッチ回路の他の外付け部品を面実装した構造を有するとともに、当該外付け部品と積層体内部の分波回路とのＲＦ的な干渉が生じにくく、かつ、該外付け部品の接続用パッドによる寄生容量も生じにくい高周波スイッチモジュールと、それを用いた無線電話端末とを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の高周波スイッチモジュールは、アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
アンテナ側入出力端子につながり、アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された高域側受信信号と低域側受信信号とを無線電話通信装置の受信回路側へ出力する受信出力端子と、無線電話通信装置の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、アンテナ側入出力端子と、スイッチ回路の受信出力端子及び送信入力端子とが形成され、
積層体の最表面側誘電体層の主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて積層体内部に配置され、最表面側誘電体層の主表面には、第一種面導体とは別に、外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の無線電話端末は、該高周波スイッチモジュールのアンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
受信出力端子に接続される受信回路と、
送信入力端子に接続される送信回路とを備えたことを特徴する。
【００１１】
上記本発明においては、分波回路の内層パターンが作りこまれた積層体の、最表面側誘電体層の主表面の一部領域を、高周波回路の外付け部品用の実装スペースとして確保するとともに、当該実装スペースを、導体層を構成する第一種面導体にて覆い、該第一種面導体上に外付け部品を配置する。一方、第一種面導体以外の第二種面導体は、２層以上の誘電体層により該第一種面導体から引き離し、そのうえで最表面側誘電体層の主表面に、外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドを配置するようにした。これにより、積層体に内層される分波回路と外付け部品とは、最表面側誘電体層上の第一種面導体の介在によりＲＦ的な干渉が効果的に抑制される。また、外付け部品実装用の接続用パッドは、第一種面導体との容量性結合が少ない同一面上配置とされ、かつ、第一種面導体の下方には、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が２層以上の誘電体層により引き離されて配置されているので、これら第二種面導体との容量性結合も小さい。従って、外付け部品の接続用パッドに由来した寄生容量成分が低く抑えられ、分波回路通過後の信号減衰といった不具合も防止できる効果が得られる。
【００１２】
スイッチ回路は、切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタにて構成することができ、該高周波用化合物半導体トランジスタを外付け部品として、第一種面導体上に配置することができる。高周波用化合物半導体トランジスタは高周波数帯の広い周波数帯域で良好なアイソレーション特性を確保でき、また、ＰＩＮダイオードスイッチ回路では必須だった並列共振子や、バイアス回路形成用の周辺コンデンサやコイルも不要である。従って、スイッチ回路の構成が大幅に簡略化され、コイルの外付けや基板への内層も必要でなくなるので、スイッチ回路のコンパクト化と、通信周波数全帯域での高アイソレーション特性確保とを両立できる。そして、該スイッチ素子を第一種面導体上に配置することにより、トランジスタを通過する信号がノイズとなって積層体内の分波回路に及んだり、あるいは分波回路からの漏洩信号成分がトランジスタを通過する信号へのノイズとなったり、あるいはトランジスタが誤動作したりするなど、ＲＦ的な干渉による動作不具合を効果的に抑制することができる。さらに、外付け部品の接続用パッドに由来した寄生容量成分が低く抑えられるので、高周波用化合物半導体トランジスタ特有の高利得特性ないし高アイソレーション特性をより有効に活用することができる。
【００１３】
高周波用化合物半導体トランジスタは、具体的には化合物半導体電界効果トランジスタにて構成することができる。例えば、ＧａＡｓ系電界効果トランジスタには、ＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）及びＨＥＭＴ（Ｈｉｇｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などがあり、いずれも無線電話端末が取り扱う８００〜３ＧＨｚの送受信信号の切替スイッチに用いた場合、ＯＮ導通時には通過させるべき高周波送受信信号の低雑音性と高利得とを両立でき、また、ＯＦＦ遮断時のアイソレーション特性も極めて高いので、本発明に好適に使用できる。ＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴは、モノリシックＩＣプロセスによる複数素子の集積化も容易であり（例えばＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、回路の小型化にも有効である。他方、ＧａＡｓ系ＨＥＭＴは、ＧａＡｓ系化合物半導体（ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓを含む）のヘテロ接合により形成される量子的な二次元電子ガス層を電流チャネルとして用いた一種の電界効果型トランジスタであり、電子移動度が極めて高い。このため、高周波域における雑音指数が非常に小さく利得も高い特徴がある（例えば、１２ＧＨｚでの雑音指数：０．４１ｄＢ、利得：１３ｄＢ）。なお、これ以外のデバイスとしては、ＨＢＴ（Ｈｅｔｅｒｏｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を採用することも可能である。
【００１４】
この場合、スイッチ回路は、高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路と、低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路とをいずれも、切り替えを行なうスイッチ素子が高周波用化合物半導体トランジスタとされた構造とすることができる。該高周波用化合物半導体トランジスタが外付け部品として、第一種面導体上に配置される。高域側スイッチ回路と低域側スイッチ回路との双方を高周波用化合物半導体トランジスタにより構成することで、スイッチ回路のコンパクト化と、通信周波数全帯域での高アイソレーション特性確保とを両立できる効果がより高められる。
【００１５】
一方、スイッチ回路は、高域側受信信号を取り扱うための高域側スイッチ回路を、切り替えを行なうスイッチ素子をＰＩＮダイオードにて構成し、低域側受信信号を取り扱うための低域側スイッチ回路を、切り替えを行なうスイッチ素子を高周波用化合物半導体トランジスタにて構成するとともに、該高周波用化合物半導体トランジスタを外付け部品として、第一種面導体上に配置する構成とすることもできる。低域側スイッチ回路に高周波用化合物半導体トランジスタを適用することにより、スイッチの構成が大幅に簡略化され、コイルの外付けや基板への内層も必要でなくなるので、低域側スイッチ回路のコンパクト化を図ることができる。他方、高域側スイッチ回路は、信号周波数が高いため、導通時のインピーダンスが低い高周波用化合物半導体トランジスタをスイッチング素子に用いると、消費電力が増大し、またスイッチ部の発熱も生じやすいので放熱対策を強化しなければならない場合がある。従って、高域側スイッチ回路をＰＩＮダイオードスイッチ回路として構成することで、消費電力の低減と発熱の抑制を図ることができる。また、高価な高周波用化合物半導体トランジスタの使用を低域側スイッチ回路に留めることで、高周波スイッチモジュール全体を安価に構成することができる。
【００１６】
本発明の高周波スイッチモジュールにおいて外付け部品を面実装する場合は、第一種面導体の一部を切り欠いて、その切欠領域内に接続用パッドを配置することもできる。他方、積層体の主表面上において接続用パッドを第一種面導体の外側に配置し、外付け部品側の端子と該接続用パッドとをワイヤボンディングする構成とすれば、第一種面導体と接続用パッドとの距離を拡大することができ、両者の寄生容量的な結合を一層生じにくくすることができる。
【００１７】
第一種面導体は、該分波回路に含まれるフィルタの、阻止域信号成分の減衰経路を接地するためのグランド層とすることができる。第一種面導体をグランド層として用いる場合、これと接続用パッドとの間に大きな寄生容量が発生すると、特許文献２のごとく、この寄生容量が、グランド層とスイッチにより開閉される信号伝送経路との間にシャント的に挿入されるため、信号の減衰（ひいてはフィルタ利得の低下）等の悪影響につながる。しかし、本発明の採用により、接続用パッドと第一種面導体との間に形成される寄生容量は大幅に縮小されるので、該第一種面導体をフィルタ用のグランド層として用いても、フィルタ利得の低下等を効果的に抑制することができる。
【００１８】
次に、積層体は、複数のコンデンサを含むものとして構成できる。それらコンデンサのうち、コンデンサの電極が第一種面導体の直下領域から外れた位置に配置されるものを第一種コンデンサとし、コンデンサの電極が第一種面導体の直下領域と重なりを有するものを第二種コンデンサとする。この場合、分波回路に含まれるフィルタのコンデンサを、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に第一種コンデンサとして形成しておくと、該コンデンサの電極と第一種面導体との間の、最表面側誘電体層を挟んだ寄生容量的な結合が生じにくくなり、フィルタ通過信号の減衰抑制など、フィルタ特性の向上を図ることができる。特に、フィルタの通過信号経路上に配置された非接地のコンデンサ（非接地型コンデンサ）は、接地側に形成される寄生容量と結合すると、利得低下だけでなく、カットオフ周波数の変動要因ともなるので、受信信号の分波特性そのものにも影響が及ぶ惧れがある。そこで、該非接地型コンデンサを上記第一種コンデンサとしておけば、このような不具合を効果的に防止できる。一方、フィルタのコンデンサは、一方の電極が接地される接地型コンデンサを含むものとすることができるが、該コンデンサはグランド層（あるいは電源層）との間の寄生容量を吸収できるので、第二種コンデンサとして形成することにより積層体の小面積化に寄与する。
【００１９】
他方、積層体において、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、フィルタを構成するコイルを形成することもできる。この場合、該コイルを、フィルタのコンデンサよりも積層体厚さ方向において第二種面導体から遠くなるように配置することが望ましい。該構造によると、フィルタのコイルを第二種面導体から離して配置することにより、コイルと第二種面導体との相互誘導が抑制され、該相互誘導によるコイルのインダクタンスの低下を防止できる。従って、同じインダクタンスのコイルを短い線路長にて形成できるので、積層体の小面積化に寄与する。そして、コイルと第二種面導体との間に形成されるスペースを利用してコンデンサを配置することにより、積層体内のスペースを更に有効活用でき、積層体全体の小型化を図ることができる。また、フィルタ特性の急峻化等を目的として、該コイルが共振回路の一部をなしている場合に、コイルと第二種面導体との距離を大きくすれば共振のＱ値を大きくすることができ、フィルタ特性の向上を図ることができる。なお、上記構成においては、フィルタのコンデンサのうち接地型コンデンサの一方の電極を、第二種面導体に兼用するようにすれば、積層体の小型化に一層寄与する。
【００２０】
次に、第一種コンデンサは第一種面導体との間の寄生容量を生じにくいので、該第一種コンデンサの電極の一方を、最表面側誘電体層の直下に位置する導体層に形成することができる。これにより、第一種コンデンサと第一種コンデンサとの間に挿入される誘電体層の合計厚さを減ずることができ、アンテナスイッチモジュールの低背化に寄与する。
【００２１】
また、最表面側誘電体層の主表面において、第一種コンデンサをなす電極の直上領域は、第一種面導体の形成されない、いわば空き領域とせざるを得ないが、第一種コンデンサとの間の寄生容量が過剰とならない範囲であれば、ここに接続用パッドの一部（例えば複数の接続用パッドの合計面積の１０％以下：特許文献２の図４では、接続用パッドに相当する配線電極Ｌｐの全面積の５０％以上が、グランド電極Ｇｐ１と重なっている）を配置することもでき、最表面側誘電体層の主表面上のスペースを有効活用することができる。
【００２２】
一方、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、分波回路に含まれるフィルタのコンデンサの電極が形成される場合、該コンデンサの電極は、第一種面導体の直下領域と重なりを生じる第二種コンデンサとして構成しつつも、第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて配置することもできる。コンデンサの電極と第一種面導体との重なりが生じる場合であっても、第一種面導体との間に２層以上の誘電体層が介在していれば、該コンデンサの電極と第一種面導体との寄生容量的な結合は比較的小さく、フィルタ特性への影響も軽減することができる。また、コンデンサの電極と第一種面導体とを重ねて配置することで、積層体の面内方向のスペースを有効活用でき、高周波スイッチモジュールのコンパクト化を図ることができる。この場合、フィルタの通過信号経路から接地側に分岐する接地経路上のコンデンサを第二種コンデンサとすれば、仮に若干の寄生容量が発生しても、この寄生容量が接地経路上の正規のコンデンサと並列結合するため、正規のコンデンサの電極面積調整等により、その影響を比較的容易に設計吸収できる。なお、第二種コンデンサの電極は、第一種コンデンサの電極よりも、積層体厚さ方向において第一種面導体から遠くなるように配置することが、第二種コンデンサと第一種面導体との寄生容量的結合を軽減する観点において、より望ましい。
【００２３】
また、積層体においては、最表面側誘電体層よりも下層に位置する導体層に、フィルタを構成するコイルを形成することができる。この場合、該コイルを、第一種面導体の直下領域と重なりを生じつつも、第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて配置することが望ましい。コイルは、コンデンサと異なって、インダクタンス確保のために長い線路パターンが必要であり、積層体の面内に占める実質的な配置スペースも大きい。そこで、第一種面導体を領域回避した形で配置するよりも、第一種面導体に対し重ね配置することが省スペース化の観点において有利である。この場合、該コイルと第一種面導体との間に２層以上の誘電体層を介在させることで、寄生容量の発生も抑制することができる。コイルと第一種面導体との寄生容量的結合をさらに軽減する観点においては、該コイルを、第一種コンデンサの電極よりも、積層体厚さ方向において第一種面導体から遠くなるように配置することが望ましい。コイルが第一種面導体と面内で重なる配置になるということは、第一種コンデンサの電極との重なり面積は減少することを意味するから、当該コイルは第一種コンデンサの電極との間の寄生容量も生じにくい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は、複数の周波数帯域を扱う無線電話端末の一例である、クワッドバンド型デジタル携帯電話機（以下、単に携帯電話機ともいう）の電気的構成を示すブロック図である。携帯電話機１は、入出力インターフェース１１と、これに接続されるＣＰＵ１２、ＲＯＭ１３及びＲＡＭ１４等からなる主制御部としての制御用マイクロプロセッサ１０を有し、その入出力インターフェース１１には、テンキー型の周知のプッシュボタンで構成されたダイアル入力部５、携帯電話機１をオンフック状態とオフフック状態との間で切り替えるオンフック／オフフック切換スイッチ６、及び通信周波数帯を切り替えるバンド切換スイッチ７が接続される。本実施形態では、ＥＧＳＭ（第一方式）、ＧＳＭ８５０（第二方式）、ＰＣＳ（第三方式）及びＤＣＳ（第四方式）の４つの通信方式間にて切り替えが可能とされている。
【００２５】
受話器３はアンプ１５とＤ／Ａ変換器１６を介して、送話器４はアンプ１７とＡ／Ｄ変換器１８とを介して、さらに液晶モニタ（ＬＣＤ）１９がモニタ制御回路２０を介して、それぞれ入出力インターフェース１１に接続されている。この入出力インターフェース１１には電話接続回路９が接続されている。該電話接続回路９は、ＥＧＳＭ用の第一変調部３２Ａ、第一送信部３３Ａ、第一受信部３５Ａ及び第一復調部３６Ａ、ＧＳＭ８５０用の第二変調部３２Ｂ、第二送信部３３Ｂ、第一受信部３５Ｂ及び第一復調部３６Ｂ、ＰＣＳ用の第三変調部３２Ｃ、第三送信部３３Ｃ、第三受信部３５Ｃ及び第三復調部３６Ｃ、ＤＣＳ用の第四変調部３２Ｄ、第四送信部３３Ｄ、第四受信部３５Ｄ及び第四復調部３６Ｄ、通信搬送波を必要な周波数にて合成する周波数シンセサイザ３４、本発明の一実施形態をなす高周波信号処理回路２及びこれに接続されるアンテナ３９、高周波信号処理回路２に含まれる分波回路４４（図２：後述）を経て、各帯域に分波された分波受信信号から、各通信周波数帯における端末受信帯に属した受信信号を抽出する端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ等を含んで構成される。また、図示は省略しているが、電話接続回路９には、ハンドオーバー用の制御用電波発信部も含まれている。
【００２６】
上記電話接続回路９の構成要素のうち、高周波スイッチモジュール２以外の部分は、一般のデジタル携帯電話機と何ら変わりはなく周知であるので、詳細な説明は省略する。また、携帯電話機１の基本動作も周知のものと同様であるが、概略を述べれば以下の通りである。すなわち、送話器４から入力された音声はアンプ１７で増幅され、さらにＡ／Ｄ変換器１８によりデジタル変換された後、選択された通信周波数帯に対応する変調部（３２Ａ〜３２Ｄ）により変調され、さらに送信部（３３Ａ又は３３Ｂ）にて搬送波と合成・増幅され、高周波スイッチモジュール２及びアンテナ３９から送信される。他方、受信電波はアンテナ３９及び高周波スイッチモジュール２を介して選択された通信周波数帯に対応する受信部（３５Ａ〜３５ＤＢ）で受信され、搬送波成分が取り除かれた後、復調部（３６Ａ〜３６Ｄ）でデジタル音声信号に復調され、Ｄ／Ａ変換機１６及びアンプ１５を介して受話器３から出力される。
【００２７】
高周波スイッチモジュール２は、受信信号と送信信号とを、スイッチ制御用信号（後述するＶＣ１〜ＶＣ６：信号制御は制御用マイクロプロセッサ１０が行なう）を受けて、時分割方式で切り替える。他方、通信周波数帯の切り替えは、本実施形態ではバンド切換スイッチ７の操作により制御用マイクロプロセッサ１０が行なうようにしているが、周波数シンセサイザ３４を用いてバンドスキャンを行い、適合する周波数帯に自動切り替えを行なうようにしてもよい。なお、制御用マイクロプロセッサ１０が行なう切換処理は、主として、入出力インターフェース１１における変調部３２Ａ〜３２Ｄ及び復調部３６Ａ〜３６Ｄのポート切換処理、及び周波数シンセサイザ３４への指示周波数切換処理等である。
【００２８】
次に、図２は、高周波スイッチモジュール２の電気的構成を示すブロック図である。高周波スイッチモジュール２は前述の通りアンテナ３９に接続して使用される高周波回路であり、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子ＡＮＴと、該アンテナ側入出力端子ＡＮＴにつながり、アンテナ３９を介して受信する受信信号を、低域側受信信号▲２▼と高域側受信信号▲４▼とに分離する分波回路４４を備えている。該分波回路４４により分波される低域側受信信号▲２▼と高域側受信信号▲４▼とは、双方がそれぞれ複数の通信周波数帯を含んだ分波信号とされている。本実施形態では、低域側受信信号▲２▼がＥＧＳＭ及びＧＳＭ８５０、高域側受信信号▲４▼がＤＣＳ及びＰＣＳとなっている。そして、各分波信号の出力側にそれぞれ低域側スイッチ回路４２Ａ及び高域側スイッチ回路４２Ｂが設けられている。
【００２９】
図２において、低域側受信信号▲２▼はローパスフィルタ４５により、高域側受信信号▲４▼はハイパスフィルタ４６により、それぞれ分波・抽出される。ローパスフィルタ４５及びハイパスフィルタ４６は、本実施形態ではいずれもアナログフィルタ（ここではＬＣパッシブフィルタ）にて構成されている。分波回路４４からの各端末受信帯の受信信号は、各送信部３３Ａ〜３３Ｄからアンテナ３９に向かう各端末送信帯の送信信号との間で、対応するスイッチ回路４２Ａ，４２Ｂにより切り替えられる。
【００３０】
図３は、高周波スイッチモジュール２の詳細を示す回路図である。分波回路４４において、ローパスフィルタ４５は、遮断高域信号に対して高インピーダンスとなる通過信号経路ＪＬ上のコイルＬ１０６と、これに並列挿入され、遮断高域信号を接地短絡させる低インピーダンスのコンデンサＣ１０８とが基本素子をなす。他方、ハイパスフィルタ４６は、遮断低域信号に対して高インピーダンスとなる通過信号経路ＪＨ上のコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８と、これに並列挿入され、遮断低域信号を接地短絡させる低インピーダンスのコイルＬ２０６とが基本素子をなす。
【００３１】
本実施形態において、分波回路４４のローパスフィルタ４５とハイパスフィルタ４６とは、減衰特性を十分に急峻化させるために、ローパスフィルタ４５及びハイパスフィルタ４６のいずれについても、遮断信号域を接地短絡させる経路上に、上記基本素子であるコンデンサＣ１０７又はコイルＬ２０６とともに直列ＬＣ共振回路を形成するコイルＬ１０７又はコンデンサＣ２０９が挿入されている。このような直列ＬＣ共振回路を挿入することにより、フィルタ減衰特性を急峻化することができる。その共振周波数は、切り分けすべき周波数境界付近に共振極の位置が合わせ込まれるよう、各直列共振回路のコンデンサＣ１０７／コイルＬ１０７、コンデンサＣ２０９／コイルＬ２０６のキャパシタンス及びインダクタンスの値により調整する必要がある。
【００３２】
また、本実施形態では、減衰特性をさらに急峻化するために、通過信号経路上に、コンデンサＣ１０８とともに高域遮断用の並列ＬＣ共振回路を構成するコイルＬ１０６が挿入されている。該並列ＬＣ共振回路は、フィルタ遷移域の通過帯域側に生ずるポールを鋭くする働きをなす。その共振周波数は、切り分けすべき周波数境界付近に上記ポールの位置が合わせ込まれるよう、コンデンサＣ１０８とコイルＬ１０６とのキャパシタンス及びインダクタンスの値により調整する必要がある。
【００３３】
スイッチ回路４２Ａ，４２Ｂは、いずれも送信入力端子がアンテナ側入出力端子ＡＮＴに接続された送信接続モードと、受信出力端子がアンテナ側入出力端子ＡＮＴに接続された受信接続モードとの間で相互切り替えを行なうものである。スイッチ回路４２Ａは低域側受信信号▲２▼の処理用であり、ＥＧＳＭ用の受信端子ＲＸ１、ＧＳＭ８５０用の受信端子ＲＸ２、及びＥＧＳＭとＧＳＭ８５０とで共用される送信端子ＴＸ１ＴＸ２を有する。また、スイッチ回路４２Ｂは高域側受信信号▲４▼の処理用であり、ＰＣＳ用の受信端子ＲＸ３、ＤＣＳ用の受信端子ＲＸ４及びＰＣＳとＤＣＳとで共用される送信端子ＴＸ３ＴＸ４とを備えている。なお、図２に示すように、送信入力端子ＴＸ１ＴＸ２，ＴＸ３ＴＸ４には、それぞれ、２つの通信周波数の端末送信帯を包含する通過帯域を有する送信高調波除去用の送信用ローパスフィルタ回路４１Ａ，４１Ｂが接続されている。これらは、本実施形態では後述の積層体８０に外付けする形で設けているが、積層体８０に内層してもよい。
【００３４】
低域側のスイッチ回路４２Ａは、アンテナ側入出力部ＡＮＴと、受信出力端子ＲＸ１、受信出力端子ＲＸ２及び送信入力端子ＴＸ１ＴＸ２とをつなぐ各経路上にドレイン及びソースが接続されたＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴよりなるトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３がそれぞれ設けられ、それらトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のゲートにスイッチ制御用信号ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３が個別に入力される。ＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３はいずれも二値の制御信号であり、送信接続モードでは、送信入力端子ＴＸ１ＴＸ２に対応したトランジスタＴｒ３のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとなるようにＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３の入力状態が制御される。また、送信接続モードでは、受信出力端子ＲＸ１及び受信出力端子ＲＸ２のいずれか一方に対応したトランジスタＴｒ１又はトランジスタＴｒ２が選択的にＯＮとなり、他はＯＦＦとなるようにＶＣ１，ＶＣ２，ＶＣ３の入力状態が制御される。
【００３５】
また、高域側のスイッチ回路４２Ｂは、アンテナ側入出力部ＡＮＴと、受信出力端子ＲＸ３、受信出力端子ＲＸ４及び送信入力端子ＴＸ３ＴＸ４とをつなぐ各経路上にドレイン及びソースが接続されたＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴよりなるトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６がそれぞれ設けられ、それらトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６のゲートにスイッチ制御用信号ＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６が個別に入力される。ＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６はいずれも二値の制御信号であり、送信接続モードでは、送信入力端子ＴＸ３ＴＸ４に対応したトランジスタＴｒ６のみがＯＮとなり、他はＯＦＦとなるようにＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６の入力状態が制御される。また、送信接続モードでは、受信出力端子ＲＸ３及び受信出力端子ＲＸ４のいずれか一方に対応したトランジスタＴｒ４又はトランジスタＴｒ５が選択的にＯＮとなり、他はＯＦＦとなるようにＶＣ４，ＶＣ５，ＶＣ６の入力状態が制御される。
【００３６】
なお、スイッチ回路４２Ａとスイッチ回路４２Ｂとが分担する４つの通信周波数帯の送受信は、どれか１つだけが選択されるので、送受信に関与しないスイッチ回路は全てのトランジスタがＯＦＦとなるようにスイッチ制御用信号の入力状態が制御される。
【００３７】
図２の、端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ回路４０Ａ（ＥＧＳＭ用：通過帯域８８０〜９６０ＭＨｚ），４０Ｂ（ＧＳＭ８５０用：通過帯域８２４〜８９４ＭＨｚ），４０Ｃ（ＰＣＳ用：通過帯域１８５０〜１９９０ＭＨｚ），４０Ｄ（ＤＣＳ用：通過帯域１７１０〜１８８０ＭＨｚ）は、受信出力端子ＲＸ１、ＲＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４に接続され、本実施形態ではいずれも弾性表面波共振器を含んで構成された狭帯域フィルタ回路（いわゆるＳＡＷフィルタ）として構成されている。
【００３８】
なお、図３のスイッチ回路４２Ａ，４２Ｂのうち、分波回路４４の少なくとも高域側受信信号▲４▼の出力側に設けられたもの（４２Ａ）、本実施形態では高域側受信信号▲４▼と低域側受信信号▲２▼との双方の出力側に設けられたもの（４２Ａ，４２Ｂ）の送信入力端子ＴＸ１ＴＸ２及びＴＸ３ＴＸ４は、当該スイッチ回路４２Ａ，４２Ｂが取り扱う２つの通信周波数帯において共用化される単一端子として構成されている。図１に示すように、各送信入力端子ＴＸ１ＴＸ２，ＴＸ３ＴＸ４への送信信号の入力は、高周波用ローノイズアンプ２１，２２を介してなされる。
【００３９】
図２の高周波スイッチモジュール２は、具体的には図４に示すように、導体層Ｍ１〜Ｍ１１と誘電体層Ｄ１〜Ｄ１１とが交互に積層された積層体８０を有する。該積層体８０は導体層Ｍ１〜Ｍ１１を有し、このうち導体層Ｍ１〜Ｍ１０により、高周波回路の一部、具体的には分波回路４４の積層回路パターンを形成する。導体層Ｍ１〜Ｍ１１は、誘電体層Ｄ１〜Ｄ１１に形成されたビアＶＡにより層厚方向に結合される。誘電体層は、例えばホウケイ酸塩鉛ガラスとアルミナからなるガラスセラミック等のセラミックで構成される。積層体８０は、誘電体層の原料となるセラミックグリーンシート上に、導電性ペーストを用いて導体層Ｍ１〜Ｍ１１の回路パターンを厚膜印刷し、積層して焼成する方法により製造される。
【００４０】
積層体８０は、最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面の一部領域が、高周波回路の外付け部品４２ＩＣ用の実装スペースとして確保されている。本実施形態において、外付け部品４２ＩＣは、第一及び第二のスイッチ回路４２Ａ，４２Ｂのスイッチ素子をなす、高周波用化合物半導体トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を集積したＧａＡｓ系のＩＣスイッチである（以下、ＩＣスイッチ４２ＩＣともいう）。図５は、積層体８０の最表面側誘電体層（Ｄ１１）側の平面図である。また、図６は、各導体層Ｍ１〜Ｍ１１の導体配置レイアウトを示す平面図である。図６に示すように、最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面において、ＩＣスイッチ４２ＩＣの実装スペースが、導体層Ｍ１１を構成する第一種面導体ＭＧ１にて覆われてなり、該第一種面導体ＭＧ１上に外付け部品であるＩＣスイッチ４２ＩＣが配置されている。
【００４１】
また、該最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面には、第一種面導体ＭＧ１とは別に、ＩＣスイッチ４２ＩＣ（外付け部品）側の端子を接続するための接続用パッドＰＤが、導体層Ｍ１１の一部をなす形で配置されてなる。本実施形態において接続用パッドＰＤは、上記主表面上において第一種面導体ＭＧ１の外側に配置され、図４に示すように、ＩＣスイッチ４２ＩＣ（外付け部品）側の端子ＴＭと該接続用パッドＰＤとが金ワイヤ５０によりワイヤボンディングされている。なお、図５に示すように、該積層体８０の表面、具体的には側面に、アンテナ側入出力端子ＡＮＴ及び送受信のための入出力端子（ＲＸ１、ＲＸ２、ＴＸ１ＴＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４、ＴＸ３ＴＸ４）、複数のグランド端子ＧＮＤ、及びスイッチ回路４２Ａ，４２ＢのＯＮ／ＯＦＦ制御端子ＣＴＬ１，ＣＴＬ２，ＣＴＬ３（これらの入力状態の組み合わせにより、図２のＶＣ１〜ＶＣ６の必要な設定状態を作り出す）が形成されている。なお、図２において、各入出力端子ＲＸ１、ＲＸ２、ＴＸ１ＴＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４、ＴＸ３ＴＸ４には、直流カット用のコンデンサＣ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８が外付けされている。
【００４２】
図１８は、分波回路４４の回路図を拡大して示すものであり、各コンデンサには、積層体８０の各導体層Ｍ１〜Ｍ１１中に形成される電極の符号を併記してある。そして、図６〜図１６に示す導体層Ｍ１〜Ｍ１１の導体配置レイアウト中に、対応する符号の電極を描いている。また、コイルパターンも、各コイルの対応する符号を付与して描いている。符号ＶＰＡ，ＶＰＢはビアパッドを示し、塗りつぶしにより表示したビアパッドＶＰＡは上層の導体にビア接続されることを示し、白抜きにより表示したビアパッドＶＰＢは下層の導体にビア接続されることを示す。また、導体層Ｍ１〜Ｍ４の各層には、その周縁に沿って端子パッドＴＰＡ，ＴＰＢが形成されている。塗りつぶしにより表示した端子パッドＴＰＡは上層の導体にビア接続されることを示し、白抜きにより表示した端子パッドＴＰＢは下層の導体にビア接続されることを示す。これら端子パッドＴＰＡ，ＴＰＢは、各層間で対応するもの同士が、図４に示すように、積層体８０の側面にて各層にまたがって形成される端子用連結導体８１により電気的に一体化され、図１５の各端子ＡＮＴ、ＲＸ１、ＲＸ２、ＴＸ１ＴＸ２、ＲＸ３、ＲＸ４、ＴＸ３ＴＸ４、ＧＮＤ及びＣＴＬ１〜ＣＴＬ３を形成する。
【００４３】
以下、さらに補足説明する。導体層Ｍ１１（図６）の実装下地面導ＭＧ１は、線路導体ＬＮを介して、対応する接続用パッドＰＤに接続されている。図６〜図１６において、符号Ｆ１により示した各ビアパッド及び端子パッドが、ビアにより導通連結されることを考慮すれば、該第一種面導体ＭＧ１は、図１４及び図１６に示す第二種面導体ＭＧ２及びＭＧ３に電気的に導通していることがわかる。そして、図１４及び図１６の端子パッドＦ１は、図５との対応関係からグランド端子ＧＮＤに導通しているので、第一種面導体ＭＧ１は、第二種面導体ＭＧ２及びＭＧ３とともに、分波回路４４のグランド層を形成していることもわかる。該グランド層は、図１８において、分波回路４４に含まれるフィルタ４５，４６の、遮断信号の短絡経路ＲＬ，ＲＨを接地するためのものである。上記構成からも明らかな通り、第一種面導体ＭＧ１以外のグランド層をなす第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３は、２層以上の誘電体層Ｄ４〜Ｄ１１により、該第一種面導体ＭＧ１から引き離されている。
【００４４】
第一種面導体ＭＧ１の介在により、積層体８０に内層される分波回路４４と外付け部品であるＩＣスイッチ４２ＩＣとのＲＦ的な干渉が効果的に抑制される。また、最表面側誘電体層Ｄ１１の主表面には、ＩＣスイッチ４２ＩＣを実装するための接続用パッドＰＤが配置されているが、第一種面導体ＭＧ１とは、容量性結合が少ない同一面上配置とされ、かつ、該第一種面導体ＭＧ１の下方には、他のグランド層なす第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３が２層以上の誘電体層Ｄ４〜Ｄ１１により引き離されて配置されているので、これら第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３との容量性結合も小さい。従って、接続用パッドＰＤに由来した寄生容量成分が低く抑えられ、フィルタ４５，４６の利得等も影響を受けにくくなる。
【００４５】
図１８において、分波回路４４に含まれるフィルタ４５，４６のコンデンサのうち、ハイパスフィルタ４６の主要部分をなす、通過信号経路ＪＨ上に配置された非接地のコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８は、図７、図８及び図９に示すように、それらの電極Ｅ４ＤＢ’，Ｅ４ＤＡ＋Ｅ４ＤＢ，Ｅ１Ｄ＋Ｅ４ＤＡ（図１８参照）が、第一種面導体ＭＧ１の直下領域（図７〜図１３において、それぞれ破線にて示す）から外れた位置に配置され、第一種コンデンサとされている。本実施形態では、図１８においてコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８の電極Ｅ４ＤＡと電極Ｅ４ＤＢとは常に同電位となることから、図８に示すごとく、両者が一体の電極Ｅ４ＤＡ＋Ｅ４ＤＢとして形成されている。
【００４６】
また、図１８において、ローパスフィルタ４５の通過信号経路ＪＬ上に配置された、高域遮断用の並列ＬＣ共振回路のＣ部を構成するコンデンサＣ１０８は、電極Ｅ１Ｄ，Ｅ１Ｄ’を有するが、図９及び図１０に示すように、これらの電極Ｅ１Ｄ，Ｅ１Ｄ’も、第一種面導体ＭＧ１の直下領域から外れた位置に配置され、第一種コンデンサを形成している。本実施形態では、図１８において、コンデンサＣ１０８の電極Ｅ１Ｄは、ハイパスフィルタ４６側のコンデンサＣ２０８の電極Ｅ４ＤＡ’と常に同電位となることから、図９に示すごとく、両者が一体の電極Ｅ１Ｄ＋Ｅ４ＤＡ’として形成されている。
【００４７】
ハイパスフィルタ４６のコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８は、第一種面導体ＭＧ１との重なりが生じていると、図１８に示すように、寄生容量ＣＶ３がこれらコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８に対し、接地側に並列挿入されたのと同じことになり、通過させたい高域側受信信号のインピーダンスを下げて、フィルタ利得を低下させることにつながる。しかし、第一種面導体ＭＧ１との重なりを上記のように回避することで、こうした不具合を効果的に抑制できる。
【００４８】
他方、ローパスフィルタ４５のコンデンサＣ１０８は、通過域端のポールを先鋭化させるための並列ＬＣ共振回路のＣ部を形成する。このコンデンサＣ１０８が、第一種面導体ＭＧ１との間で重なりを生じていると、図１８に示すように、寄生容量ＣＶ２が接地側に並列挿入される形で現われるので、共振周波数のずれを招き、減衰特性の急峻性を損ねる懸念を生ずる。しかし、第一種面導体ＭＧ１との重なりを上記のように回避すれば、こうした不具合を効果的に抑制できる。なお、第一種面導体ＭＧ１のとの容量性結合の影響は、共振周波数を制御する必要のあるローパスフィルタ４５のコンデンサＣ１０８側においてより大きいため、本実施形態では、図４にも示す通り、コンデンサＣ１０８の電極Ｅ１Ｄ’を、ハイパスフィルタ４６のコンデンサＣ２０７，Ｃ２０８の電極Ｅ４ＤＢ’，Ｅ４ＤＡ，Ｅ４ＤＢ，Ｅ４ＤＡよりも、第一種面導体ＭＧ１から積層体厚さ方向に遠ざけて配置してある。
【００４９】
なお、ハイパスフィルタ４６のコンデンサＣ２０８の電極Ｅ４ＤＢ’は、第一種面導体ＭＧ１の直下領域に配置されている。本実施形態では、電極Ｅ４ＤＢ’と第一種面導体ＭＧ１との層厚方向の寄生容量的結合をより減少させるために、最表面誘電体層Ｄ１１を、他の誘電体層Ｄ１〜Ｄ１０よりも厚く形成している。
【００５０】
次に、図１８において、フィルタ４５，４６を構成するコイルＬ１０６，Ｌ１０７，Ｌ２０６は、図４及び図１１、図１２に示すように、導体層Ｍ６，Ｍ５に形成されている。これらコイルＬ１０６，Ｌ１０７，Ｌ２０６は、いずれも第一種面導体Ｇ１の直下領域と重なりを生じてはいるが、第一種面導体Ｇ１に対し２層以上の誘電体層Ｄ７〜Ｄ１１を隔てて配置されており、第一種面導体Ｇ１との寄生容量的な結合が抑制されている。本実施形態では、図４に示すごとく、これらコイルＬ１０６，Ｌ１０７，Ｌ２０６は、前述の第一種コンデンサＣ２０８，Ｃ２０７，Ｃ１０８よりも、第一種面導体ＭＧ１から積層体厚さ方向に遠ざけて配置してあり、第一種面導体Ｇ１との間の寄生容量を縮小する効果が一層高められている。特に、減衰特性の急峻化が必要なローパスフィルタ４５の、並列ＬＣ共振回路を構成するコイルＬ１０６については、図１８に示すように、コンデンサＣ１０８と同様の形で寄生容量ＣＶ２を生ずるから、コイルＬ１０６と第一種面導体Ｇ１との距離を拡大することは有効である。また、接地短絡経路ＲＬ，ＲＨ上の直列ＬＣ共振回路についても、共振周波数を制御することは、共振極を急峻化する観点において重要である。該共振回路を構成するコイルＬ１０７，Ｌ２０６は、図１８に示すごとく、第一種面導体ＭＧ１との結合により生ずる寄生容量ＣＶ１，ＣＶ４が、共振回路を構成するコンデンサＣ１０７及びＣ２０９と並列的に結合するので、これらコイルＬ１０７，Ｌ２０６と第一種面導体Ｇ１との距離を拡大することは、同様に共振周波数の制御上有効である。
【００５１】
なお、本実施形態において、上記の直列ＬＣ共振回路を構成するコンデンサＣ１０７，Ｃ２０９は、図１８に示すように、いずれも接地に短絡される構成となっていることから、図１４〜図１６に示すように、グランド層を構成する２つの第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３の間に電極Ｅ２Ｄ，Ｅ５Ｄを挟み込むことにより形成している。換言すれば、第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３がコンデンサＣ１０７，Ｃ２０９の電極を兼ねているので、積層体８０ひいては高周波スイッチモジュール２のコンパクト化に寄与している。また、電極Ｅ２Ｄ，Ｅ５Ｄの両面に第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３が対向することで、面積が小さくとも比較的容量の大きなコンデンサが実現し、コンパクト化の効果がさらに高められている。また、図４に示すように、第二種面導体ＭＧ２，ＭＧ３は、積層体厚さ方向において、コイルＬ１０６，Ｌ１０７，Ｌ２０６よりもさらに第一種面導体Ｇ１から遠くなるように配置されており、接続用パッドＰＤとの間に寄生容量はほとんど形成されない。なお、本実施形態においては、図６と図７とを対照させれば明らかな通り、複数個の接続用パッドＰＤのうち、１つ（符号Ｆ２で示す）のみが、第一種コンデンサＣ２０７の電極Ｅ４ＤＢ’の直上領域に配置されている。この接続用パッドＰＤは、電極Ｅ４ＤＢ’とビアを介して導通しているので、当該電極Ｅ４ＤＢ’との間に寄生容量を生ずる心配はない。換言すれば、本実施形態の高周波スイッチモジュール２において、接続用パッドＰＤは、直下の導体層Ｍ１１に含まれる第二種面導体、線路導体、コンデンサ電極又はコイルパターンとビアを介して電気的に導通しているもの（Ｆ２）を除き、これら第二種面導体、線路導体、コンデンサ電極又はコイルパターンとの間に重なりを生じない位置関係に配置されている。
【００５２】
以上説明した高周波スイッチモジュール２においては、低域側スイッチ回路４２Ａと高域側スイッチ回路４２ＢとがいずれもＩＣスイッチにて構成されていたが、これらの少なくとも一方をダイオードスイッチにて構成することもできる。図１７は、高域側スイッチ回路４２Ｂを、ダイオードスイッチとして構成した例である（高域側スイッチ回路４２Ｂのみを取り出して描いており、残余の部分は図３と全く同様である）。具体的には、各端子ＲＸ３，ＲＸ４，ＴＸ３ＴＸ４にそれぞれＰＩＮダイオードからなるスイッチングダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３が設けられている。このうち、端子ＲＸ４に対しては、ダイオードＤ２がシャント型スイッチ素子として挿入され、他の端子ＲＸ３，ＴＸ３ＴＸ４に対しては、ダイオードＤ１，Ｄ３がシリーズ型スイッチ素子として挿入されている。
【００５３】
各端子ＲＸ３，ＲＸ４，ＴＸ３ＴＸ４への信号経路からは、接地側に分岐する形で、スイッチ制御経路Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３が設けられている。シリーズ型スイッチ素子としてダイオードＤ１，Ｄ３が挿入される各端子ＲＸ３，ＴＸ３ＴＸ４については、直流バイアス印加用のスイッチ端子ＶＣ４，ＶＣ６がそれぞれ設けられており、該スイッチ端子ＶＣ４，ＶＣ６と接地との間には、バイアス直流の接地短絡を阻止し、交流通過は許容するバイアスコンデンサＣ１，Ｃ２が挿入されている。また、ダイオードＤ１，Ｄ３とスイッチ端子ＶＣ４，ＶＣ６との間には、チョークコイルＬ１，Ｌ３が挿入されている。
【００５４】
一方、シャント型スイッチ素子としてダイオードＤ２が挿入される端子ＲＸ４については、直流バイアス印加用のバイアス抵抗Ｒ１が接地側に分岐して設けられ、また、バイアス直流の接地短絡を阻止し、交流通過は許容するバイアスコンデンサＣ２が、バイアス抵抗Ｒ１と並列に挿入される。ダイオードＤ２へのバイアス電圧は、バイアス抵抗Ｒ１の存在により、端子ＲＸ３，ＴＸ４ＴＸ４側のスイッチ端子ＶＣ４，ＶＣ６に印加するバイアス電圧に応じて連動的に制御されることとなる。なお、信号経路上にてダイオードＤ２のアノード側に挿入されたコイルＬ２は、バイアスコンデンサＣ２と直列ＬＣ共振回路を形成するためのものである。
【００５５】
高域側スイッチ回路４２Ｂをなす上記ダイオードスイッチの動作は以下の通りである。端子ＲＸ３をＯＮにしたい場合は、スイッチ端子ＶＣ４への直流バイアス電圧を順方向にて閾値以上に設定し、スイッチ端子ＶＣ６へは逆に閾値未満に設定する。するとダイオードＤ１がＯＮバイアスとなって低インピーダンス化し、端子ＲＸ３側への信号通過が許容される。他方、端子ＲＸ４側では、スイッチ端子ＶＣ４側からの順方向直流バイアスがダイオードＤ２に印加され、同様にＯＮバイアスとなるので、信号はスイッチ制御経路Ｕ２の低インピーダンス化したダイオードＤ２を経て接地短絡する。従って、端子ＲＸ４には信号は現われない。また、端子ＴＸ３ＴＸ４側では、ダイオードＤ３がＯＦＦバイアスとなって静電容量を生ずることにより高インピーダンス化するので、同様に信号は現われない。
【００５６】
他方、端子ＴＸ３ＴＸ４側をＯＮにしたい場合は、スイッチ端子ＶＣ６への直流バイアス電圧を閾値以上とし、スイッチ端子ＶＣ４を閾値未満とすればよい。また、端子ＲＸ４側をＯＮにしたい場合は、スイッチ端子ＶＣ４，ＶＣ６への直流バイアス電圧をいずれも閾値未満とする。これにより、ダイオードＤ２はＯＦＦバイアスとなり、接地側のスイッチ制御経路Ｕ２が高インピーダンス化するので、端子ＲＸ４側への信号通過が許容される。また、ダイオードＤ１，Ｄ２はいずれもＯＦＦバイアスとなるので、端子ＲＸ３，ＴＸ３ＴＸ４には信号は現われない。
【００５７】
ダイオードＤ１又はＤ３がＯＮバイアスとなるときには、スイッチ制御経路Ｕ２側に設けられたバイアスコンデンサＣ２と、コイルＬ２とが直列ＬＣ共振回路を形成するので、望みの周波数帯域でスイッチ制御経路Ｕ２の接地短絡のインピーダンスが減少し、ダイオードＤ１又はＤ３の端子ＲＸ４側の信号経路に対するアイソレーション特性がより向上する。また、シリーズ型スイッチ素子を構成するダイオードＤ１，Ｄ３に対しては、アイソレーション特性をさらに高めるために、これらダイオードＤ１，Ｄ３のＯＦＦ時の静電容量と結合して並列ＬＣ共振回路を構成するコイルＬ３０１，Ｌ３０２と、ダイオードＤ１，Ｄ３への直流バイアスの短絡を防止するコンデンサＣ３０１，Ｃ３０２が設けられている。
【００５８】
なお、低域側スイッチ回路４２Ａは、図１と同様のＩＣスイッチとして構成され、図４と同様の積層体８０の、第一種面導体ＭＧ１上に配置される。また、高域側スイッチ回路４２ＢのコイルＬ１〜Ｌ３あるいはコンデンサＣ１〜Ｃ３は、少なくとも一部が積層体８０の導体層に内層形成される。また、ダイオードＤ１〜Ｄ３は外付け部品として、積層体８０の最上層誘電体層Ｄ１１の主表面上に実装される。このとき、これらダイオードＤ１〜Ｄ３を、高域側スイッチ回路４２ＡをなすＩＣスイッチとともに、第一種面導体ＭＧ１上に配置してもよい。
【００５９】
さらに、以上説明した実施形態において、第一種面導体ＭＧ１上に配置する外付け部品は、上記のＩＣスイッチやダイオード以外に、積層体８０に内層されない比較的容量の大きいコンデンサや、インダクタンスの大きいコイル、さらには端末受信帯抽出用バンドパスフィルタ４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄを構成するＳＡＷフィルタなどの狭帯域フィルタ素子とすることもできる。また、上記の実施形態では、クワッドバンド型携帯電話機への適用例を示したが、トリプルバンド型携帯電話機など、バンド数の異なる他の携帯電話にももちろん適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無線電話端末の一実施形態を示す携帯電話機の全体構成を示すブロック図。
【図２】その高周波スイッチモジュールのブロック図。
【図３】図２の高周波スイッチモジュールの、第一実施形態にかかる詳細を示す回路図。
【図４】図２の高周波スイッチモジュールに用いる積層体の一例を示す正面断面模式図。
【図５】図４の平面図。
【図６】積層体の第一の導体層レイアウトを示す説明図。
【図７】積層体の第二の導体層レイアウトを示す説明図。
【図８】積層体の第三の導体層レイアウトを示す説明図。
【図９】積層体の第四の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１０】積層体の第五の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１１】積層体の第六の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１２】積層体の第七の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１３】積層体の第八の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１４】積層体の第九の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１５】積層体の第十の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１６】積層体の第十一の導体層レイアウトを示す説明図。
【図１７】図２の高周波スイッチモジュールの、第二実施形態にかかる詳細を示す回路図。
【図１８】高周波スイッチモジュールの分波回路部分の回路を拡大して示す図。
【符号の説明】
１  デジタル携帯電話機（無線電話端末）
２  高周波スイッチモジュール
３２Ａ〜３２Ｄ  変調部（送信回路）
３３Ａ〜３３Ｄ  送信部（送信回路）
３５Ａ〜３５Ｄ  受信部（受信回路）
３６Ａ〜３６Ｄ  復調部（受信回路）
３９  アンテナ
４２Ａ  低域側スイッチ回路
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３  ＰＩＮダイオード
４２Ｂ  高域側スイッチ回路
Ｔｒ１〜Ｔｒ３，５１  ＧａＡｓ系ＭＥＳＦＥＴ（高周波用化合物半導体トランジスタ）
４２ＩＣ  ＩＣスイッチ（外付け部品）
４４  分波回路
４５  ローパスフィルタ
４６  ハイパスフィルタ
８０  積層体
ＴＸ１，ＲＸ１，ＴＸ２ＴＸ３，ＲＸ２，ＲＸ３，ＴＸ４ＲＸ４  入出力端子
ＡＮＴ  アンテナ側入出力端子
ＭＧ１  第一種面導体（グランド層）
ＰＤ  接続用パッド
ＭＧ２，ＭＧ３  第二種面導体（グランド層）
Ｄ１〜Ｄ１１  誘電体層
Ｍ１〜Ｍ１１  導体層
Ｄ１  最表面側誘電体層
Ｃ２０７，Ｃ２０８，Ｃ１０８  第一種コンデンサ
Ｌ２０６，Ｌ１０６，Ｌ１０７  コイル
【図１】
2004357037.tif 000003
【図２】
2004357037.tif 000004
【図３】
2004357037.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004357037.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004357037.tif 000009
【図８】
2004357037.tif 000010
【図９】
2004357037.tif 000011
【図１０】
2004357037.tif 000012
【図１１】
2004357037.tif 000013
【図１２】
2004357037.tif 000014
【図１３】
2004357037.tif 000015
【図１４】
2004357037.tif 000016
【図１５】
2004357037.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2004357037.tif 000019
【図１８】
2004357037.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月30日(2003.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
前記アンテナ側入出力端子につながり、前記アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された前記高域側受信信号と前記低域側受信信号とを無線電話端末の受信回路側へ出力する受信出力端子と、前記無線電話端末の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、前記アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、前記分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが前記導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、前記高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、前記アンテナ側入出力端子と、前記スイッチ回路の前記受信出力端子及び前記送信入力端子とが形成され、
前記積層体の前記最表面側誘電体層の前記主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、前記外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて前記積層体内部に配置され、前記最表面側誘電体層の前記主表面には、前記第一種面導体とは別に、前記外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、前記導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする高周波スイッチモジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の高周波スイッチモジュールと、
該高周波スイッチモジュールの前記アンテナ側入出力端子に接続されるアンテナと、
前記受信出力端子に接続される受信回路と、
前記送信入力端子に接続される送信回路とを備えたことを特徴とする無線電話端末。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために、本発明の高周波スイッチモジュールは、アンテナに接続して使用され、アンテナ受信信号とアンテナ送信信号との入出力に共用されるアンテナ側入出力端子と、
アンテナ側入出力端子につながり、アンテナを介して受信する受信信号を、高域側受信信号と低域側受信信号とに分波する分波回路と、
分波された高域側受信信号と低域側受信信号とを無線電話端末の受信回路側へ出力する受信出力端子と、無線電話端末の送信回路からの送信信号が入力される送信入力端子との、アンテナ側入出力端子に対する接続を切り換えるスイッチ回路とを有する高周波回路を備え、
導体層と誘電体層とが交互に積層された積層体内に、分波回路の少なくとも一部をなす内層パターンが導体層に形成され、該積層体の最表面側誘電体層の主表面に、高周波回路の一部をなす外付け部品が実装され、また、該積層体の表面には、アンテナ側入出力端子と、スイッチ回路の受信出力端子及び送信入力端子とが形成され、
積層体の最表面側誘電体層の主表面上に配置される導体層には、グランド層又は電源層として使用される第一種面導体が形成され、外付け部品が該第一種面導体上に配置されるとともに、他のグランド層又は電源層をなす第二種面導体が、該第一種面導体に対し２層以上の誘電体層を隔てて積層体内部に配置され、最表面側誘電体層の主表面には、第一種面導体とは別に、外付け部品側の端子を接続するための接続用パッドが、導体層の一部をなす形で配置されてなることを特徴とする。