(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる複数種類の通信方式に兼用される移動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュールであって、
導体と誘電体とからなる積層体を有し、
アンテナを該当する方式の送信回路、受信回路に切換えるスイッチ部の受動素子の少なくとも一部と、該スイッチ部とアンテナとの間に設けるダイプレクサ部の受動素子の少なくとも一部とを、導体と誘電体とからなる前記積層体内に内蔵し、
前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部とは互いに積層方向に分離して配置し、
前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部との間に、隣接する前記スイッチ部側の層並びに隣接する前記ダイプレクサ部側の層より低誘電率の層を介在させた
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
【請求項２】
請求項１のフロントエンドモジュールにおいて、
前記誘電体並びに低誘電率の層は、樹脂または樹脂と誘電体粉末とを混合した材料により構成した
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
【請求項３】
請求項１または２のフロントエンドモジュールにおいて、
前記低誘電率の層の比誘電率は、１〜２ＧＨｚにおいて２．５〜５．０とした
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれかのフロントエンドモジュールにおいて、
前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部との間にさらにグランド電極を設けた
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかのフロントエンドモジュールにおいて、
前記スイッチ部を構成するインダクタ導体とコンデンサ電極の間の層を前記コンデンサ電極間の層よりも低誘電率の層とした
ことを特徴とするフロントエンドモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の通信方式に兼用される携帯電話等の移動体通信機器において、送受信回路とアンテナ部との間の回路を構成するフロントエンドモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話において、特許第３０３１１７８号公報には、単一の通信方式に用いられる携帯電話のフロントエンドモジュールをセラミック積層体によって構成する例として、送受信の切換え用スイッチ部とフィルタ部とを１つの積層体内に構成した例が示されている。
【０００３】
また、特許第２９８３０１６号公報には、複数の通信方式を扱うマルチバンド方式のフロントエンドモジュールにおいて、ダイプレクサ部（分波回路）と、送信回路、受信回路における通信方式の切換えのためのスイッチ部とを、１つのセラミック積層体内に構成した例が開示されている。
【０００４】
いずれの積層体においても、スイッチ部やフィルタ部あるいはダイプレクサ部のコンデンサを積層体内に集中させて配置し、インダクタを積層方向の異なる層に集中させて配置している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来のフロントエンドモジュールにおいては、積層体内にダイプレクサ部（フィルタ部）とスイッチ部とを混在させているので、コンデンサや伝送線路が非常に近接して配置されることになる。そのため、コンデンサ電極や伝送線路間の分布容量や電磁結合により、クロストークが発生し、特定の周波数の信号のみを伝送するための減衰特性が確保しにくいという問題点があった。このクロストークは、特に数ＧＨｚの高周波になると非常に小さな容量でも特性に大きく効くため、少しでも減らす必要がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、複数の通信方式に兼用される移動体通信機器のフロントエンドモジュールにおいて、ダイプレクサ部とスイッチ部との間のクロストークを低減させることが可能となる構成のものを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１のフロントエンドモジュールは、異なる複数種類の通信方式に兼用される移動体通信機器に用いられるフロントエンドモジュールであって、
導体と誘電体とからなる積層体を有し、
アンテナを該当する方式の送信回路、受信回路に切換えるスイッチ部の受動素子の少なくとも一部と、該スイッチ部とアンテナとの間に設けるダイプレクサ部の受動素子の少なくとも一部とを、導体と誘電体とからなる前記積層体内に内蔵し、
前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部とは互いに積層方向に分離して配置し、
前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部との間に、隣接する前記スイッチ部側の層並びに隣接する前記ダイプレクサ部側の層より低誘電率の層を介在させた
ことを特徴とする。
【０００８】
このように、スイッチ部とダイプレクサ部とを積層方向に分離し、かつ両者間に、隣接する前記スイッチ部側の層並びに隣接する前記ダイプレクサ部側の層より低誘電率の層を介在させれば、スイッチ部とダイプレクサ部との間のクロストークが減少し、減衰特性を改善することができる。
【０００９】
請求項２のフロントエンドモジュールは、請求項１において、
前記誘電体並びに低誘電率の層は、樹脂または樹脂と誘電体粉末とを混合した材料により構成した
ことを特徴とする。
【００１０】
このように、樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した材料を用いれば、低誘電率の層が得やすく、数ＧＨｚ以上の移動体通信機器用のフロントエンドモジュールにとって好適な減衰特性が得やすくなる。
【００１１】
請求項３のフロントエンドモジュールは、請求項１または２において、
前記低誘電率層の比誘電率は、１〜２ＧＨｚにおいて２．５〜５．０とした
ことを特徴とする。
【００１２】
このように、低誘電率の層の比誘電率を設定することにより、スイッチ部とダイプレクサ部との間のクロストークを充分に低減することができる。
【００１３】
請求項４のフロントエンドモジュールは、請求項１から３までのいずれかにおいて、前記スイッチ部と前記ダイプレクサ部との間にさらにグランド電極を設けた
ことを特徴とする。
【００１４】
このように、スイッチ部とダイプレクサ部との間にさらにグランド電極を設けることにより、さらにクロストークを低減し、減衰特性を改善することができる。
【００１５】
請求項５のフロントエンドモジュールは、請求項１から４までのいずれかのフロントエンドモジュールにおいて、
前記スイッチ部を構成するインダクタ導体とコンデンサ電極の間の層を前記コンデンサ電極間の層よりも低誘電率の層とした
ことを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、インダクタ導体とコンデンサ電極との容量結合を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のフロントエンドモジュールの一実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態は、ＧＳＭ方式（９００ＭＨｚ帯）とＤＣＳ方式（１．８ＧＨｚ帯）に兼用されるものを示す。図１において、１はフロントエンドモジュール、２はアンテナ、T１、T５はそれぞれＧＳＭ方式の送信回路、受信回路に接続される端子電極、T１１、T７はそれぞれＤＣＳ方式の送信回路、受信回路に接続される端子電極である。矢印は各方式の信号の流れを示す。
【００１８】
３、４はそれぞれＤＣＳ方式、ＧＳＭ方式の送信信号中に含まれる高調波を除去するローパスフィルタ、５はＤＣＳ方式の送受切換え用スイッチ部、６はＧＳＭ方式の送受切換え用スイッチ部、７はＤＣＳ方式の信号とＧＳＭ方式の信号を分離する分波回路として設けられたダイプレクサ部である。
【００１９】
図２は前記フロントエンドモジュール１の回路構成を説明する回路図である。図２において、Ｔ１〜Ｔ１１は後述の積層体８（図３参照）の外側に設けられる端子電極である。端子電極Ｔ９はアンテナへの端子電極であり、コイルＬ１、Ｌ２、Ｌ１１とコンデンサＣ１、Ｃ１１、Ｃ１２は分波回路である前記ダイプレクサ部７を構成する。コイルＬ１とコンデンサＣ１から端子電極Ｔ１１に至る側の回路（図面上、右側の回路）がＤＣＳ方式に対応する回路である。コイルＬ１１とコンデンサＣ１１から端子電極Ｔ１に至る回路（図面上、左側の回路）がＧＳＭ方式に対応する回路である。
【００２０】
右側のＤＣＳ方式に対応する回路において、Ｔ１１はＤＣＳ方式の送信回路に接続される端子電極である。Ｔ７はＤＣＳ方式の受信回路に接続される端子電極である。Ｔ８、Ｔ１０はＤＣＳ方式の送受切換えを行うための制御信号を加える端子電極である。コイルＬ６とコンデンサＣ６〜Ｃ８は前記ローパスフィルタ３を構成する。ダイオードＤ１、Ｄ２と、コイルＬ３〜Ｌ５と、コンデンサＣ２〜Ｃ５、Ｃ９は送受信切換えスイッチ部５を構成する。
【００２１】
また、左側のＧＳＭ方式に対応する回路において、Ｔ１はＧＳＭ方式の送信回路に接続される端子電極である。Ｔ５はＧＳＭ方式の受信回路に接続される端子電極である。Ｔ２、Ｔ４はＧＳＭ方式の送受切り換えを行うための制御信号を加える端子電極である。コイルＬ１４とコンデンサＣ１７〜Ｃ１９はローパスフィルタ４を構成する。また、ダイオードＤ１１、Ｄ１２とコイルＬ１２、Ｌ１３とコンデンサＣ１３〜Ｃ１６は送受信切換えスイッチ部６を構成する。
【００２２】
図３（Ａ）は本発明によるフロントエンドモジュールの一実施の形態を示す断面図である。該フロントエンドモジュールは、積層体（ベース基板）８と、該積層体８上に搭載した前記ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ１１、Ｄ１２や抵抗Ｒ１、Ｒ１１等の搭載部品１９とからなる。積層体８は、ガラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した低誘電率層９ａ〜９ｅと、ガラスクロスを埋設した樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した高誘電率層１０ａ〜１０ｄとを、各層間にインダクタ導体１１、１４やコンデンサ電極１２、１５を形成して一体に積層してなる。１６は積層体８の底面に形成したグランド電極である。該積層体８は、上層にダイプレクサ部７を構成し、下層にローパスフィルタ３、４を含むスイッチ部５、６となる部分（以下スイッチ部と称す）１７を構成する。これらの部分７、１７において形成される受動素子は図２に示したコンデンサＣ１〜Ｃ１９、インダクタＬ１〜Ｌ１４、すなわちダイプレクサ部７やスイッチ部１７の受動素子の少なくとも一部である。
【００２３】
このように、ダイプレクサ部７とスイッチ部１７とを積層方向に分離配置すると共に、両者間に、隣接する前記スイッチ部１７側の層１０ｂ並びに隣接する前記ダイプレクサ部７側の層１０ａより低誘電率の層９ｂを介在させて容量結合を低減する。また、最上層は低誘電率層９ａを形成してダイプレクサ部７と搭載部品１９や導体パターンとの容量結合を低減する。また、スイッチ部１７を構成するインダクタ導体１４の上下層は低誘電率層９ｃ〜９ｅとしてインダクタ導体１４とコンデンサ電極１５やグランド電極１６との容量結合を低減する。
【００２４】
前記低誘電率層９ａ〜９ｅには、好ましくは比誘電率が２．５〜５．０（測定周波数が１〜２ＧＨｚの場合であり、以下の比誘電率はいずれもこの周波数における測定値である。）のものを用いる。また、高誘電率層１０ａ〜１０ｄには好ましくは比誘電率が１５．０〜３０．０のものを用いる。本実施の形態においては、低誘電率層９ａ〜９ｅには、難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設したビニルベンジル樹脂で比誘電率が３．５で厚みが１００μｍのものを用いた。また、高誘電率層１０ａ〜１０ｄにはチタン酸バリウムでなる誘電率粉末および難燃剤を混合しかつガラスクロスを埋設したエポキシ樹脂で比誘電率が２０で厚みが６０μｍのものを用いた。
【００２５】
なお、誘電体粉末を含む樹脂からなる複合材料としては、樹脂に誘電体粉末とトルエン等の溶剤を加えて混練してペースト化したものあるいはシート状にしたものを用いる。
【００２６】
前記樹脂としては、上記のもののほか、フェノール樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴレジン）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンサルファイド樹脂、ポリエチルエーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリアリレート樹脂あるいはグラフト樹脂等のうちの少なくとも１種以上のものが用いられる。
【００２７】
また、これらの樹脂に混合する誘電体粉末としては、上記のほか、
例えばＣａＴｉＯ３系、ＳｒＴｉＯ３系、ＢａＴｉＯ３−ＢａＺｒＯ３系、
ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｎｄ２Ｏ３系、ＢａＯ−４ＴｉＯ２系、
ＢａＯ−ＴｉＯ２−ＳｎＯ２系、ＰｂＯ−ＣａＯ系、ＴｉＯ２系、
ＢａＴｉＯ３系、ＰｂＴｉＯ３系、Ａｌ２Ｏ３系、ＢｉＴｉＯ４系、
ＭｇＴｉＯ３系、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３系、Ｂａ（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｏ３系、
ＢａＴｉＯ３−ＳｉＯ２系、ＢａＯ−ＳｉＯ２系、ＣａＷＯ４系、
Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３系、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ３系、
Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ３系、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ３系、
Ｍｇ２ＳｉＯ４系、ＺｎＴｉＯ３系、ＳｒＺｒＯ３系、
（Ｚｒ，Ｓｎ）ＴｉＯ４系、ＢａＯ−ＴｉＯ２−Ｓｍ２Ｏ３系、
ＰｂＯ−ＢａＯ−Ｎｄ２Ｏ３−ＴｉＯ２系、
（Ｂｉ２Ｏ３，ＰｂＯ）−ＢａＯ−ＴｉＯ２系、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７系、
Ｎｄ２Ｔｉ２Ｏ７系、（Ｌｉ，Ｓｍ）ＴｉＯ３系、Ｂａ（Ｚｎ，Ｔａ）Ｏ３系、
Ｂａ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ３系あるいはＳｒ（Ｚｎ，Ｎｂ）Ｏ３系等のうちのいずれか１種以上からなる誘電体材料か、誘電体皮膜を有する金属粉末等が用いられる。勿論本発明において用いる誘電体粉末、樹脂はこれらの材質のものに限定されない。
【００２８】
さらに樹脂内に磁性材料粉末を混合したものを用いてもよい。
【００２９】
この積層体は、前記複合材料でなるプリプレグに銅箔を貼着け、半硬化させて複数個の積層体分の導体パターンが形成されるようにエッチングした後、次に新たにプリプレグ、銅箔を貼着けてエッチングするという工程を繰り返すか、あるいはガラスクロスを用いないビルドアップ工法や導体形成に厚膜印刷工法や薄膜形成方法を用いることができる。また、セラミック材料を用いて印刷法やシート積層法を用いた焼結体として実現することも可能である。
【００３０】
図４（Ａ）は図４（Ｂ）の矢印２２に示すように、ＧＳＭ方式における端子電極Ｔ１からアンテナ２側に至る回路の減衰特性を、図３（Ａ）に示した実施の形態のものと、ダイプレクサ部７とスイッチ部５、６とを混在させた従来構成のものとを対比して示す図である。図中、ｆ１は通過させるべき中心周波数を示し、ｆ２、ｆ３はそれぞれ送信回路で発生する高調波に相当する周波数である。
【００３１】
図４（Ａ）に示すように、本発明による場合、スイッチ部１７とダイプレクサ部７との容量結合が低減されるので、従来例に比較してはるかに良好な減衰特性が得られる。本発明によれば、図４（Ｂ）の矢印２３に示すように、アンテナ２側から端子電極Ｔ５に至る回路の減衰特性も同様に良好となる。
【００３２】
図３（Ｂ）は本発明の他の実施の形態であり、ダイプレクサ部７とスイッチ部１７との間に前記低誘電率層９ｂを形成するのみならず、グランド電極２０を介在させたものである。本実施の形態によれば、ダイプレクサ部７とスイッチ部１７との間の容量結合をさらに低減し、クロストークをさらに低減することができる。
【００３３】
本発明は、２ＧＨｚを超える周波数領域で使用される移動体通信機器のフロントエンドモジュールにも好適に利用できる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１によれば、スイッチ部とダイプレクサ部とを積層方向に分離し、かつ両者間に、隣接する前記スイッチ部側の層並びに隣接する前記ダイプレクサ部側の層より低誘電率の層を介在させたので、スイッチ部とダイプレクサ部との間のクロストークが減少し、フロントエンドモジュールの減衰特性を改善することができる。
【００３５】
請求項２によれば、積層体を構成する誘電体または低誘電率の層として、樹脂または樹脂に誘電体粉末を混合した材料を用いたので、低誘電率の層が得やすく、数ＧＨｚ以上の移動体通信機器用のフロントエンドモジュールにとって好適な減衰特性が得やすくなる。
【００３６】
請求項３によれば、低誘電率の層の比誘電率を１〜２ＧＨｚにおいて２．５〜５．０としたので、スイッチ部とダイプレクサ部との間のクロストークを充分に低減することができ、前記減衰特性をよりよく改善することができる。
【００３７】
請求項４によれば、スイッチ部とダイプレクサ部との間にさらにグランド電極を設けたので、さらにクロストークを低減し、前記減衰特性を改善することができる。
【００３８】
請求項５によれば、インダクタ導体とコンデンサ電極との容量結合を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフロントエンドモジュールの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のフロントエンドモジュールの回路図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の実施の形態と従来例の減衰特性の比較図、（Ｂ）は減衰特性を測定する信号の流れを示す図である。
【符号の説明】
１：フロントエンドモジュール、２：アンテナ、３、４：ローパスフィルタ、５、６：スイッチ部、７：ダイプレクサ部、８：積層体、９ａ〜９ｅ：低誘電率層、１０ａ〜１０ｄ：高誘電率層、１１、１４：インダクタ導体、１２、１５：コンデンサ電極、１６：グランド電極、１７：スイッチ部、１９：搭載部品、２０：グランド電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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