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技術 高周波モジュール

出願人 株式会社村田製作所
発明者 武藤英樹
出願日 2014年6月19日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2015-532748
公開日 2017年3月2日 (3年9ヶ月経過) 公開番号 WO2015-025603
状態 特許登録済
技術分野 遅延・整合・分波・合波回路 弾性表面波素子とその回路網
主要キーワード フィルタ素子間 各接続導体 フィルタ電極 実装素子 減衰帯域 基板内配線 絶縁性樹脂フィルム 引回し
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図面 (11)

課題・解決手段

通過帯域外減衰特性が優れた小型のフィルタ回路を有する高周波モジュールを提供する。フィルタ素子間接続導体から分配された高周波信号は、取出用回路部による伝送により、位相及び振幅が変化する。第3外部接続端子における高周波信号を抑圧信号と称し、フィルタ回路を通過する高周波信号を抑圧対象信号と称すると、取出用回路部の伝送距離は、抑圧信号の位相が抑圧対象信号の位相と略逆相となり、かつ抑圧信号の振幅が抑圧対象信号の位相と略同じになるように設定される。抑圧信号は、第3外部接続端子と第2外部接続端子とが接続されることにより、抑圧対象信号と合成される。すると、フィルタ回路は、通過帯域外の成分が合成により相殺されて、減衰特性が向上する。

概要

背景

無線通信機能を備える携帯機器等では、所望周波数高周波信号のみを通過し、当該所望周波数以外の高周波信号を減衰させるために、フィルタ回路を備えている。

例えば、特許文献1には、共振子を複数備えたフィルタ回路が記載されている。具体的には、特許文献1のフィルタ回路は、入力端子出力端子との間に、複数の共振子が直列接続されている。

特許文献1に記載の構成では、通過帯域外減衰特性を改善するために、インダクタもしくはインダクタとキャパシタ経路(以下、補正回路と称する)を、フィルタ回路に対して並列接続している。この際、補正回路を伝搬する抑圧信号がフィルタ回路を伝搬する通過帯域外の高周波信号(抑圧対象信号)と、振幅が一致し、かつ位相逆転するように、補正回路は調整される。これにより、抑圧対象信号は、フィルタ回路と補正回路との接続点で相殺され、出力端子からは出力されない。

概要

通過帯域外の減衰特性が優れた小型のフィルタ回路を有する高周波モジュールを提供する。フィルタ素子間接続導体から分配された高周波信号は、取出用回路部による伝送により、位相及び振幅が変化する。第3外部接続端子における高周波信号を抑圧信号と称し、フィルタ回路を通過する高周波信号を抑圧対象信号と称すると、取出用回路部の伝送距離は、抑圧信号の位相が抑圧対象信号の位相と略逆相となり、かつ抑圧信号の振幅が抑圧対象信号の位相と略同じになるように設定される。抑圧信号は、第3外部接続端子と第2外部接続端子とが接続されることにより、抑圧対象信号と合成される。すると、フィルタ回路は、通過帯域外の成分が合成により相殺されて、減衰特性が向上する。

目的

本発明の目的は、通過帯域外の減衰特性が優れた小型のフィルタ回路を有する高周波モジュールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
0件

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請求項1

高周波信号が入力される第1外部接続端子と、高周波信号を出力する第2外部接続端子と、前記第1外部接続端子と前記第2外部接続端子との間に接続される高周波信号処理部と、を備えた高周波モジュールであって、前記高周波信号処理部は、前記第1外部接続端子と前記第2外部接続端子との間に直列接続された複数のフィルタ素子を有する第1のフィルタ回路と、一方端が前記第1のフィルタ回路のいずれかのフィルタ素子に接続される接続導体に直接又は電磁界結合で接続され、他方端が第3外部接続端子に接続されている取出用回路部と、を備え、前記第3外部接続端子は、前記第2外部接続端子に接続される、高周波モジュール。

請求項2

前記取出用回路部の一方端は、前記接続導体と誘導性結合又は容量性結合で接続される、請求項1に記載の高周波モジュール。

請求項3

前記第3外部接続端子は、誘導性結合又は容量性結合による接続を介して前記第2外部接続端子に接続される、請求項1又は請求項2に記載の高周波モジュール。

請求項4

前記第3外部接続端子は、前記第2外部接続端子に直接接続される、請求項1又は請求項2に記載の高周波モジュール。

請求項5

前記第2外部接続端子と前記第3外部接続端子との間に整合素子を備える、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の高周波モジュール。

請求項6

前記整合素子は、線状導体である、請求項5に記載の高周波モジュール。

請求項7

前記整合素子は、前記第1のフィルタ回路の通過帯域以外の帯域で高周波信号を逆位相とするように設定される、請求項5又は請求項6に記載の高周波モジュール。

請求項8

請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の高周波モジュールと、第2のフィルタ回路とを備えるデュプレクサであって、前記第2のフィルタ回路の一方端は、前記第2外部接続端子に接続され、該第2のフィルタ回路の他方端は、第4外部接続端子に接続される、高周波モジュール。

請求項9

前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、該フィルタ基板の前記第1主面に対して間隔を空けて対向する平板状のカバー層と、前記第1主面から突出し、前記カバー層を貫通する形状の複数の接続電極と、積層基板と、を備え、前記フィルタ基板は、前記第1主面側が前記積層基板の実装面に向くように配置され、前記フィルタ基板は、前記複数の接続電極を介して前記積層基板に接続されている、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。

請求項10

前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の前記第1主面又は前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子である、請求項9に記載の高周波モジュール。

請求項11

前記取出用回路部は、前記カバー層の表面又は前記カバー層の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子である、請求項9に記載の高周波モジュール。

請求項12

前記取出用回路部の一方端は、前記第1のフィルタ回路の接続導体と直接接続される、請求項10に記載の高周波モジュール。

請求項13

前記取出用回路部の一方端は、前記第1主面の法線方向から視た平面視において、前記接続導体と重なるように配置される、請求項11に記載の高周波モジュール。

請求項14

前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、積層基板と、前記第1主面から突出し、前記積層基板に接続される複数の接続電極と、を備え、前記フィルタ基板は、前記第1主面側が前記積層基板の実装面に向くように配置され、前記フィルタ基板は、樹脂フィルム封入されている、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。

請求項15

前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の前記第1主面又は前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子である、請求項14に記載の高周波モジュール。

請求項16

前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子であり、前記取出用回路部の一方端は、前記第1主面の法線方向から視た平面視において、前記接続導体と重なるように配置される、請求項14に記載の高周波モジュール。

請求項17

前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、該フィルタ基板の前記第1主面側に配置され、該フィルタ基板の前記第1主面側が実装された平板状のフィルタ実装用基板と、を備える、請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の高周波モジュール。

技術分野

0001

本発明は、複数のフィルタ素子を備えた高周波モジュールに関するものである。

背景技術

0002

無線通信機能を備える携帯機器等では、所望周波数高周波信号のみを通過し、当該所望周波数以外の高周波信号を減衰させるために、フィルタ回路を備えている。

0003

例えば、特許文献1には、共振子を複数備えたフィルタ回路が記載されている。具体的には、特許文献1のフィルタ回路は、入力端子出力端子との間に、複数の共振子が直列接続されている。

0004

特許文献1に記載の構成では、通過帯域外減衰特性を改善するために、インダクタもしくはインダクタとキャパシタ経路(以下、補正回路と称する)を、フィルタ回路に対して並列接続している。この際、補正回路を伝搬する抑圧信号がフィルタ回路を伝搬する通過帯域外の高周波信号(抑圧対象信号)と、振幅が一致し、かつ位相逆転するように、補正回路は調整される。これにより、抑圧対象信号は、フィルタ回路と補正回路との接続点で相殺され、出力端子からは出力されない。

先行技術

0005

特開2012−109818号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上述の構成では、高周波モジュールは、補正回路がフィルタ回路の外部に設けられることにより、モジュールサイズが大きくなる。

0007

また、フィルタ回路の外部では外部環境の影響を受けやすい。具体的には、補正回路は、フィルタ回路の外部におけるノイズの影響を受けやすく、他の回路と結合しやすくなる。また、補正回路は、フィルタ回路の外部における実装素子間結合の影響を受けやすくなる。その結果、高周波モジュールは、特性がばらつきやすく、減衰特性を所望の特性にすることが困難となる。

0008

そこで、本発明の目的は、通過帯域外の減衰特性が優れた小型のフィルタ回路を有する高周波モジュールを提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

この発明の高周波モジュールは、高周波信号が入力される第1外部接続端子と、高周波信号を出力する第2外部接続端子と、第1外部接続端子と第2外部接続端子との間に接続される高周波信号処理部と、を備える。

0010

そして、高周波信号処理部は、第1外部接続端子と第2外部接続端子との間に直列接続された複数のフィルタ素子を有する第1のフィルタ回路と、一方端が前記第1のフィルタ回路のいずれかのフィルタ素子に接続される接続導体に直接又は電磁界結合で接続され、他方端が第3外部接続端子である取出用回路部と、を内部に備え、第3外部接続端子は、第2外部接続端子に接続される。

0011

電磁界結合は、誘導性結合又は容量性結合により実現する。例えば、取出用回路部の一方端は、誘導性結合又は容量性結合により、フィルタ素子を互いに接続する接続導体に接続される。これにより、フィルタ素子間を流れる高周波信号は、分配されて第3外部接続端子に向けて伝送される。なお、取出用回路部の一方端は、フィルタ素子間の接続導体に直接接続(例えば、抵抗分配。)されてもかまわない。また、取出用回路部の一方端は、フィルタ素子間を互いに接続する接続導体に限らず、例えば、第1外部接続端子とフィルタ素子とを接続する接続導体に接続されてもよい。

0012

分配された高周波信号は、取出用回路部で伝送されることにより、位相及び振幅が変化する。例えば伝送距離に応じて、位相は、周期的に変化し、振幅は、取出用回路部の損失により小さくなる。

0013

第3外部接続端子における高周波信号を抑圧信号と称し、第1のフィルタ回路を通過する高周波信号を抑圧対象信号と称すると、取出用回路部は、抑圧信号の位相が抑圧対象信号の位相と略逆相となり、かつ抑圧信号の振幅が抑圧対象信号の振幅と略同じになるように、例えば伝送距離が設定される。

0014

抑圧信号は、第3外部接続端子と第2外部接続端子とが接続されることにより、抑圧対象信号と合成される。すると、第3外部接続端子と第2外部接続端子との接続部において通過帯域外の成分が抑圧信号と抑圧対象信号との合成により相殺されて、減衰特性が向上する。

0015

取出用回路部は、高周波信号処理部の内部に備えられるため、外部環境の影響を受けにくい。これにより、高周波モジュールは、特性がばらつきにくく、減衰特性の調整が容易になる。

0016

また、第3外部接続端子は、前記第2外部接続端子に直接接続されても構わないし、誘導性結合又は容量性結合による接続を介して前記第2外部接続端子に接続される態様であっても構わない。

0017

また、前記第2外部接続端子と前記第3外部接続端子との間に整合素子を備えてもよい。

0018

整合素子は、抑圧信号の位相を最終調整するため、抑圧対象信号の通過帯域外の成分は、より相殺される。

0019

また、前記整合素子は、キャパシタやインダクタであってもよく、線状導体であってもよい。

0020

整合素子が線状導体である場合、抑圧信号の位相は、線状導体の長さにより、調整可能となる。この場合、抑圧信号の振幅も、線状導体の長さにより、調整可能となる。

0021

また、前記整合素子は、前記第1のフィルタ回路の通過帯域以外の帯域で高周波信号を逆位相とするように設定されてもよい。

0022

通過帯域外において、抑圧信号の位相が、抑圧対象信号の位相と逆位相(180°)となれば、通過帯域外の成分は、ほとんど相殺される。

0023

また、高周波モジュールは、第2のフィルタ回路を備えるデュプレクサであって、前記第2のフィルタ回路の一方端は、前記第2外部接続端子に接続され、該第2のフィルタ回路の他方端は、第4外部接続端子に接続される。

0024

例えば送信側の第1のフィルタ回路の減衰特性が向上すると、受信側の第2のフィルタ回路に漏洩してしまう成分は減少する。これにより、第1外部接続端子に接続される送信回路と、第4外部接続端子に接続される受信回路とのアイソレーションを高めることができる。

0025

また、この発明の高周波モジュールは次の構成であってもよい。

0026

前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、該フィルタ基板の前記第1主面に対して間隔を空けて対向する平板状のカバー層と、前記第1主面から突出し、前記カバー層を貫通する形状の複数の接続電極と、積層基板と、を備え、前記フィルタ基板は、前記第1主面側が前記積層基板の実装面に向くように配置され、前記フィルタ基板は、前記複数の接続電極を介して前記積層基板に接続されている。

0027

この構成では、高周波信号処理部をWLP(;Wafer Level Package)構造で実現できる。これにより、高周波モジュールを小型化できる。

0028

また、前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の前記第1主面又は前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子であってもよい。

0029

また、前記取出用回路部は、前記カバー層の表面又は前記カバー層の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子であってもよい。

0030

また、前記取出用回路部の一方端は、前記第1のフィルタ回路の接続導体と直接接続されてもよい。

0031

WLP構造では、高周波モジュールを平面視してフィルタ基板の領域に取出用回路部及び第3外部接続端子を設けることができるため、高周波モジュールを小型化できる。

0032

前記取出用回路部の一方端は、前記第1主面の法線方向から視た平面視において、前記接続導体と重なるように配置されてもかまわない。

0033

この構成では、取出用回路部の一方端は、フィルタ基板の第1主面に形成された複数のIDT電極間を接続する導体と誘導性結合又は容量性結合することにより、高周波信号を取り出す。

0034

また、高周波モジュールは、次の構成であってもよい。

0035

前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、積層基板と、前記第1主面から突出し、前記積層基板に接続される複数の接続電極と、を備え、前記フィルタ基板は、前記第1主面側が前記積層基板の実装面に向くように配置され、前記フィルタ基板は、樹脂フィルム封入されている。

0036

この構成では、高周波信号処理部を所謂ベアチップ構造で実現する。

0037

前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の前記第1主面又は前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子であってもよい。

0038

前記取出用回路部は、前記フィルタ基板の内部に形成され、前記複数の接続電極のうち少なくとも1つの接続電極は、前記第3外部接続端子であり、前記取出用回路部の一方端は、前記第1主面の法線方向から視た平面視において、前記接続導体と重なるように配置されてもかまわない。

0039

また、高周波モジュールは、次の構成であってもよい。高周波モジュールは、前記複数のフィルタ素子を構成する複数のIDT電極が第1主面に形成された平板状のフィルタ基板と、該フィルタ基板の前記第1主面側に配置され、該フィルタ基板の前記第1主面側が実装された平板状のフィルタ実装用基板と、を備える。

0040

この構成では、高周波信号処理部を所謂CSP(;Chip Sized Package)構造で実現する。また、CSP構造では、整合素子をフィルタ実装用基板上に実装することも可能となる。

発明の効果

0041

この発明によれば、優れた通過帯域外の減衰特性を備えた小型のフィルタ回路を有する高周波モジュールを実現することができる。

図面の簡単な説明

0042

実施形態1に係る高周波モジュールの第1回路例を示す回路ブロック図である。
実施形態1に係る高周波モジュールの通過特性を示す模式図である。
実施形態1に係る高周波モジュールの第2回路例を示す回路ブロック図である。
実施形態1に係る高周波モジュールの第3回路例を示す回路ブロック図である。
実施形態1に係る高周波モジュールの第4回路例を示す回路ブロック図である。
実施形態2に係るデュプレクサ2の回路例を示す回路ブロック図である。
WLP実装されたデュプレクサ2の側面断面図、及びフィルタ基板401の上面図である。
変形例1に係るデュプレクサ2Aの側面断面図、デュプレクサ2Aの上面図、及び変形例2に係るデュプレクサ2Bの側面断面図である。
ベアチップ構造で実装されたデュプレクサ2Cの側面断面図、及び上面図である。
CSP構造で実装されたデュプレクサ2Dの側面断面図、及び上面図である。

実施例

0043

本発明の実施形態に係る高周波モジュールについて、図を参照して説明する。図1は実施形態1に係る高周波モジュール1の第1回路例を示す回路ブロック図である。

0044

高周波モジュール1は、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、高周波信号処理部10、及び外部回路300を備える。

0045

高周波信号処理部10は、第1外部接続端子P11と第2外部接続端子P21との間に接続されている。

0046

第1外部接続端子P11には、例えば800MHz帯域の高周波信号が入力される。第2外部接続端子P21は、高周波信号を出力する。

0047

高周波信号処理部10は、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3(本発明の「第3外部接続端子」に相当する)、フィルタ回路100(本発明の第1のフィルタ回路に相当。)、及び取出用回路200を備える。高周波信号処理部10は、1つの基板で構成されている。すなわち、フィルタ回路100と取出用回路200とは、実施形態1においては、同一基板内に形成されている。

0048

第1端子P12は、第1外部接続端子P11に接続されている。第2端子P22は、第2外部接続端子P21に接続されている。

0049

フィルタ回路100は、第1端子P12と第2端子P22との間に接続されている。

0050

フィルタ回路100は、複数のSAW弾性表面波)共振子101,102,103,104(以下、複数のSAW共振子をまとめて説明する場合には単純に複数のSAW共振子101−104と称する。)を備える。これら複数のSAW共振子が、本発明の「複数のフィルタ素子」に相当する。フィルタ回路100は、複数のSAW共振子105,106,107を備える。なお、SAW共振子の数や配置は、通過させたい信号の周波数帯域及び通過帯域外における所望の減衰特性を得るために適宜変更しても構わない。

0051

複数のSAW共振子101−104及び複数のSAW共振子105,106,107は、それぞれ個別に共振周波数を有し、それぞれ個別に帯域通過特性を有する帯域通過フィルタ(BPF)として機能する。複数のSAW共振子101−104は、第1端子P12と第2端子P22との間に直列接続されている。複数のSAW共振子105,106,107は、複数のSAW共振子101−104における隣り合うSAW共振子を接続する各接続導体グランドとの間に接続されている。

0052

より具体的には、SAW共振子101の一方端は、第1端子P12に接続されている。SAW共振子101の他方端は、接続導体111を介してSAW共振子102の一方端に接続されている。SAW共振子105の一方端は、接続導体111に接続され、SAW共振子105の他方端は、グランドに接続されている。

0053

SAW共振子102の他方端は、接続導体112を介してSAW共振子103の一方端に接続されている。SAW共振子106の一方端は、接続導体112に接続され、SAW共振子106の他方端は、グランドに接続されている。

0054

SAW共振子103の他方端は、接続導体113を介してSAW共振子104の一方端に接続されている。SAW共振子107の一方端は、接続導体113に接続され、SAW共振子107の他方端は、グランドに接続されている。

0055

SAW共振子104の他方端は、第2端子P22に接続されている。

0056

フィルタ回路100は、複数のSAW共振子101−104及び複数のSAW共振子105,106,107の帯域通過特性及び通過帯域外の減衰特性を組み合わせることでフィルタ回路100として所望の帯域通過特性を実現している。これにより、高周波モジュール1は、第1外部接続端子P11に入力される高周波信号のうち、所望の通過帯域B(例えば中心周波数f0が800MHz)の高周波信号を第2外部接続端子P21から出力する。

0057

次に、取出用回路200及び外部回路300の構成について説明する。第1回路例では、高周波モジュール1は、所望の通過帯域B外の減衰特性を改善するために取出用回路200及び外部回路300を備えている。ただし、外部回路300は、本発明の必須の構成ではない。

0058

取出用回路200は、分配器201、及び主線路210からなる。主線路210の一方端は、分配器201に接続されている。主線路210の他方端は、第3端子P3に接続されている。

0059

分配器201は、接続導体111から高周波信号を分配して当該高周波信号を主線路210に出力する。分配器201内部の内部導体202と、接続導体111とは互いに絶縁された状態で容量性結合又は誘導性結合している。すなわち、分配器201内部の内部導体202と、接続導体111とは、電磁界結合で接続されている。ただし、高周波信号の分配は、他の回路例に示すように、高抵抗等を接続導体111に直接接続して実現される態様であっても構わない。

0060

なお、上述の例では、接続導体111から高周波信号を取り出す例を示しているが、要求される特性に合わせて、図1に示す接続導体112、113等、他の接続導体から高周波信号を取り出す構造としてもよい。例えば、第1端子P12とSAW共振子101とを接続する接続導体、SAW共振子104と第2端子P22とを接続する接続導体、接続導体111とSAW共振子105とを接続する接続導体、接続導体112とSAW共振子106とを接続する接続導体、接続導体113とSAW共振子107とを接続する接続導体等から、高周波信号を取り出してもよい。

0061

分配器201によって取り出される高周波信号は、分配器201の内部導体202と接続導体111との接続態様及び結合度を調整することにより、周波数及び振幅が調整される。

0062

主線路210は、例えば図1に示すように、所定長からなる線状導体である。主線路210は、分配器201が分配した高周波信号を伝送する。高周波信号は、主線路210によって伝送されると、位相及び振幅が変化する。主線路210は、第3端子P3から取り出される高周波信号の位相を所望の値にし、かつ、当該高周波信号の振幅を所望の値にするように長さが設定されている。

0063

外部回路300は、コネクタ301と位相整合器302とを備える。コネクタ301は、第3端子P3に接続されている。位相整合器302は、コネクタ301と第2外部接続端子P21との間に接続されている。位相整合器302は、インダクタ若しくはキャパシタ又は線状導体を備え、これらインダクタ若しくはキャパシタ又は線状導体によって高周波信号の位相を調整する。

0064

次に、取出用回路200及び外部回路300の作用について説明する。本実施形態の高周波モジュール1は、分配器201の接続態様及び結合度を調整することにより、取り出す高周波信号の周波数及び振幅を調整することと、主線路210が高周波信号の位相及び振幅の変化量を調整することを利用して、フィルタ回路100の減衰特性を改善するものである。

0065

より具体的には、フィルタ回路100を通過して第2端子P22から出力される高周波信号を抑圧対象信号HS1とし、分配器201によって分配された高周波信号を取出信号HS2として、主線路210の作用を説明する。

0066

振幅A1を抑圧対象信号HS1の周波数f1(ただし、周波数f1は、フィルタ回路100の通過帯域B外の周波数である。)における振幅とする。位相PH1を抑圧対象信号HS1の周波数f1の第2端子P22における位相とする。

0067

分配器201は、接続導体111との接続態様及び結合度が調整されることにより、接続導体111から周波数f1の取出信号HS2を取り出す。主線路210は、取出信号HS2の周波数f1における振幅を振幅A2とし、かつ第3端子P3における位相を位相PH2とするように、長さが設定されている。振幅A2は、振幅A1と略同じ大きさになるように設定される。位相PH2は、位相PH1の逆相に近づけるように設定される。以下、主線路210によって振幅及び位相の変化量が調整された高周波信号を抑圧信号HS3とする。抑圧信号HS3は、第3端子P3から外部回路300に向けて出力される。

0068

抑圧信号HS3は、コネクタ301を介して位相整合器302に入力される。位相整合器302は、抑圧信号HS3の位相を補正する。すなわち、位相整合器302は、主線路210によって調整しきれなかった抑圧信号HS3の位相を、位相PH1の逆相(180°)になるように最終調整する。位相整合器302により最終調整された高周波信号を抑圧信号HS4とする。抑圧信号HS4は、位相整合器302から第2外部接続端子P21に向けて出力される。すると、第2外部接続端子P21において抑圧対象信号HS1と抑圧信号HS4とは合成される。

0069

なお、厳密には、第2端子P22から第2外部接続端子P21までの経路、及び位相整合器302から第2外部接続端子P21までの経路によっても、高周波信号の位相及び振幅が変化する。しかし、本実施形態では、それら経路の長さが無視できるほど短く、それら経路によって位相及び振幅が変わらないものとして説明する。また、これら経路の長さを予め考慮して、分配器201や主線路210を設定してもよい。

0070

抑圧対象信号HS1と抑圧信号HS4とは、周波数f1において同じ振幅A1であり、かつ互いに逆相であるため、合成されると周波数f1の成分が相殺される。すなわち、フィルタ回路100の通過帯域B外の周波数f1において、抑圧対象信号HS1の通過帯域外における成分が抑圧信号HS4によって十分に減衰される。

0071

主線路210は、高周波信号処理部10を構成する基板にフィルタ回路100と共に形成されているため、基板の外に形成される場合に比べて、ノイズの影響を受けにくく、かつ基板の外に形成される他の回路と結合しにくい。また、主線路210は、基板の外に形成される場合に比べて、基板外に配置される素子間の結合による影響を受けにくい。これにより、高周波信号の振幅及び位相の変化量調整のための主線路210の長さの設定は、外部環境からの影響によるばらつきが減るため、簡易化される。また、主線路210は、製造ばらつきが少ない半導体微細加工により基板内に形成可能である。したがって、主線路210は、製造ばらつきも小さい。

0072

また、取出信号HS2は、分配器201によって誘導性結合又は容量性結合により取り出されるため、接続導体111を流れる高周波信号に比べて、レベルが小さい。したがって、取出信号HS2は、線状導体である主線路210だけで所望の振幅A1にまで小さくすることができる。

0073

また、外部回路300は、主線路210により高周波信号の振幅及び位相の変化量が調整されるため、簡素な構成でも十分に抑圧信号HS3の位相を最終調整できる。すなわち、高周波モジュール1に取出用回路200が備えられることにより、外部回路300は、小型化できる。さらに、高周波モジュール1は、ノイズの影響を受けやすい外部回路300を小さくできるため、特性がばらつきにくい。

0074

なお、主線路210だけでなく、主線路210にキャパシタ若しくはインダクタを備えて、位相を調整する態様であっても構わない。

0075

また、第1回路例では、第3端子P3と第2外部接続端子P21とが外部回路300を介して接続されているが、直接接続されていてもよい。例えば、第3端子P3は、基板内配線により直接第2端子P22に接続されていてもよい。この場合でも、主線路210により振幅及び位相が調整された抑圧信号HS3が抑圧対象信号HS1の周波数f1における成分を相殺できる。高周波モジュール1は、外部回路300を備えない場合、さらに小型化できる。

0076

また、本実施形態の取出用回路200は、フィルタ回路100が複数の縦結合型共振子から構成される場合でも適用できる。

0077

また、フィルタ回路100が主線路210による減衰特性の調整すら必要としない場合、第3端子P3をグランドに接続すればよい。

0078

図2は第1回路例における通過特性を示す模式図である。図2縦軸は、第1外部接続端子P11から第2外部接続端子P21へ伝搬する高周波信号の通過特性を示す。図2横軸は、周波数である。図2実線は、高周波モジュール1の通過特性を示す。図2点線は、比較例の通過特性を示す。なお、第1回路例と比較例とは、同じ環境に置かれているものとする。

0079

比較例は、第1外部接続端子P11から直接高周波信号を取り出して外部回路に接続した例である。この場合、外部環境の影響を受けて、比較例では、図2に示すように、減衰特性が劣化する。また、比較例では、フィルタ回路100の減衰特性を向上させるための抑圧信号は、外部回路だけで振幅及び位相を調整せざるを得ない。したがって、比較例の外部回路は、複雑な構成となり大型化する。その結果、外部回路の高周波信号は、ノイズの影響を受けやすくなり、減衰特性がばらつく

0080

しかしながら、高周波モジュール1は、上述のように、ノイズの影響を受けにくい基板内部で抑圧信号HS3を生成する。その結果、高周波モジュール1は、所望の減衰特性を得るための調整が簡易となり、かつ特性がばらつきにくい。本実施形態では、図2に示すように、高周波モジュール1は、通過帯域B外の周波数のうち、中心周波数f0の二倍波の周波数2f0において比較例よりも減衰している。

0081

なお、上述の通り、分配器201の内部導体202と接続導体111との接続態様及び結合度等を適宜調整することによって、周波数2f0以外の通過帯域B外の周波数帯域においても、比較例よりも減衰させることも可能である。

0082

さらに、高周波モジュール1は、分配器201の内部導体202と接続導体111との接続態様及び結合度を変えることにより、減衰極の周波数、すなわち、二倍波の周波数2f0を調整できる。

0083

次に、分配器の接続態様について第2回路例及び第3回路例を用いて説明する。図3は、実施形態1に係る高周波モジュール1の第2回路例を示す回路ブロック図である。図4は、実施形態1に係る高周波モジュール1の第3回路例を示す回路ブロック図である。

0084

第2回路例及び第3回路例は、分配器の接続態様において、それぞれ第1回路例と異なる。第1回路例と重複する構成の説明は省略する。

0085

第2回路例に示す高周波モジュール1は、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、高周波信号処理部10A、及び外部回路300を備える。高周波信号処理部10Aは、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、フィルタ回路100及び取出用回路200Aを備える。取出用回路200Aは、分配器201A、及び主線路210からなる。

0086

分配器201Aは、キャパシタ203を備える。キャパシタ203の一方端は、接続導体111に直接接続されている。キャパシタ203の他方端は、主線路210に直接接続されている。

0087

このような構成により、分配器201Aは、接続導体111を流れる高周波信号を取り出すことができる。

0088

また、第3回路例に示す高周波モジュール1は、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、高周波信号処理部10B、及び外部回路300を備える。高周波信号処理部10Bは、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、フィルタ回路100及び取出用回路200Bを備える。取出用回路200Bは、分配器201B、主線路210からなる。第1回路例と重複する構成の説明は省略する。

0089

分配器201Bは、抵抗204を備える。抵抗204の一方端は、接続導体111に直接接続されている。抵抗204の他方端は、主線路210に直接接続されている。

0090

このような構成により、分配器201Bは、接続導体111を流れる高周波信号を取り出すことができる。

0091

次に、図5は、実施形態1に係る高周波モジュール1の第4回路例を示す回路ブロック図である。

0092

第4回路例は、取出用回路と外部回路との接続態様が異なる点において第3回路例と異なる。第3回路例と重複する構成の説明は省略する。

0093

第4回路例に示す高周波モジュール1は、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、高周波信号処理部10C、及び外部回路300Cを備える。高周波信号処理部10Cは、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3C、フィルタ回路100及び取出用回路200Bを備える。

0094

外部回路300Cは、コネクタ301C及び位相整合器302を備える。

0095

第3端子P3C及びコネクタ301Cは、それぞれ内部にキャパシタ若しくはインダクタを備える。第3端子P3Cとコネクタ301Cとは、互いに近接して配置される。すると、コネクタ301Cは、第3端子P3Cと容量性結合又は誘導性結合されることにより、第3端子P3Cから高周波信号が入力される。

0096

次に、実施形態1に係る高周波モジュール1は、具体的な適用例として、図6に示すデュプレクサ構成に利用することができる。図6は、実施形態2に係るデュプレクサ2の回路例を示す回路ブロック図である。

0097

デュプレクサ2は、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、第4外部接続端子P41A,P41B、高周波信号処理部10D、及び外部回路300を備える。第1,第2,第3回路例と重複する構成の説明は省略する。

0098

具体的な適用例として、第1外部接続端子P11は、送信回路に接続される。第2外部接続端子P21は、アンテナに接続される。

0099

高周波信号処理部10Dは、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、フィルタ回路100、取出用回路200、フィルタ回路120(第2のフィルタ回路に相当。)、及び2つの第4端子P42A,P42Bを備える。高周波信号処理部10Dは、フィルタ回路100、取出用回路200A、及びフィルタ回路120を同一基板内に備える。

0100

フィルタ回路120は、第2端子P22と第4端子P42A,P42Bとの間に接続されている。

0101

フィルタ回路120は、SAW共振子121と縦結合型共振子122,123とが直列接続されている。この構成により、フィルタ回路120は、第2端子P22と第4端子P42A,P42Bとの間に対して、これらSAW共振子121,122,123の帯域通過特性および減衰特性を組み合わせることで、所望の第2帯域通過特性および第2通過帯域外の第2減衰特性を実現している。第2通過帯域は、フィルタ回路100の第1通過帯域Bとは異なる周波数帯域であり、かつ第1通過帯域B外の減衰帯域範囲内となるように設定されている。

0102

第4端子P42A,P42Bは、それぞれ第4外部接続端子P41A,P41Bを介して受信回路に接続されている。

0103

上述の構成により、フィルタ回路100及びフィルタ回路120は、第2端子P22を共通端子とし、第1端子P12及び第4端子P42A,P42Bをそれぞれ個別端子とするデュプレクサとして機能する。

0104

上述のように、分配器201の接続態様及び結合度並びに主線路210の長さを変えることにより、減衰極の周波数は調整可能である。これを利用して、フィルタ回路100は、第2通過帯域で減衰量が大きくなるように調整される。すると、第1端子P12から第2外部接続端子P21に向けて出力される送信用の高周波信号において、フィルタ回路120側へ漏洩する第2通過帯域の成分は少なくなる。したがって、デュプレクサ2は、送信回路と受信回路とのアイソレーションを向上することができる。

0105

以上のような構成からなる高周波モジュール1及びデュプレクサ2は、それぞれ次に示すような構造によって実現することができる。なお、以下では、デュプレクサ2の構造を実現する例を示す。

0106

図7(A)は、デュプレクサ2の主要構造を示す側面概念図である。デュプレクサ2は、積層基板420、フィルタ基板401、カバー層402、複数の接続電極403、側面カバー層404、複数の実装用電極405、及び実装型回路素子310を備える。

0107

積層基板420は、複数の誘電体層を積層してなる。積層基板420の天面421及び内層には、所定パターンの電極が形成されており、高周波モジュール1の高周波信号処理部10Dを除く配線パターンが形成されている。積層基板420の底面422には、外部接続用電極(図示せず)が形成されており、これら外部接続用電極により、上述の第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、及び第4外部接続端子P41A,P41Bが実現される。

0108

高周波信号処理部10Dは、フィルタ基板401、カバー層402、複数の接続電極403、側面カバー層404、及び複数の実装用電極405によって実現されている。

0109

フィルタ基板401は、平板状の圧電基板からなる。フィルタ基板401の第1主面には、フィルタ電極が形成されている。フィルタ電極は、例えば、所謂IDT電極からなる。このように、圧電基板(フィルタ基板401)の第1主面にIDT電極を形成することで、上述の各SAW共振子を実現することができる。また、フィルタ基板401の第1主面には、取出用回路200、及びフィルタ回路100の接続導体111,112,113を実現する電極パターンが形成されている。フィルタ基板401の第1主面側には、平板状のカバー層402が配置されている。カバー層402は、平板状の絶縁性材料からなり、平面視してフィルタ基板401と同じ形状からなる。また、カバー層402は、平面視して、フィルタ基板401と重なるように配置されており、フィルタ基板401の第1主面から所定距離の間隔を空けて配置されている。

0110

フィルタ基板401の第1主面とカバー層402との間には、側面カバー層404が配置されている。側面カバー層404も絶縁性材料からなり、平面視して、フィルタ基板401およびカバー層402の全周に亘って、外周端から内側へ所定幅の範囲にのみ形成されている。すなわち、カバー層402は、中央に開口を有する枠状の構造である。

0111

このように、カバー層402と側面カバー層404が配置されることで、フィルタ基板401の第1主面のフィルタ電極が形成される領域は、フィルタ基板401、カバー層402、および側面カバー層404によって密閉空間406内に配置される。これにより、SAW共振子の共振特性を向上させることができ、フィルタとしての所望の特性を精確に実現することができる。

0112

複数の接続電極403は、それぞれフィルタ基板401の第1主面に一方端が接し、他方端がカバー層402におけるフィルタ基板401側と反対側の面に露出する形状からなる。この際、複数の接続電極403は、側面カバー層404およびカバー層402を貫通するようにそれぞれ形成されている。複数の接続電極403の一方端は、フィルタ基板401の第1主面に形成された電極パターンに接続されている。

0113

複数の実装用電極405は、それぞれ接続電極403の他方端に接続し、カバー層402におけるフィルタ基板401側と反対側の面から突出する形状で形成されている。これら複数の接続電極403と複数の実装用電極405の組を複数設けることにより、上述の高周波信号処理部10Dの第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、及び第4端子P42A,P42Bが実現される。なお、接続電極403の他方端に半田やAu等を用いてバンプを形成し、当該バンプを介して実装用電極405と接続してもよい。

0114

以上のような構成とすることで、高周波信号処理部10Dは、所謂WLP(Wafer Level Package)の構造となり、高周波信号処理部10Dを小型に形成することができる。

0115

そして、このWLP構造の高周波信号処理部10Dは、積層基板420の天面(実装面)421に実装されている。これにより、高周波信号処理部10Dは、第1外部接続端子P11、第2外部接続端子P21、及び第4外部接続端子P41A,P41Bに接続される。

0116

外部回路300のコネクタ301は、積層基板420の天面421及び内層に電極が形成されることにより実現される。複数の接続電極403と複数の実装用電極405との組で実現された第3端子P3は、積層基板420の天面421又は内層に形成される接続ラインを介してコネクタ301を実現する電極に接続されている。

0117

外部回路300の位相整合器302は、実装型回路素子310によって実現される。具体的には、実装型回路素子310は、絶縁性材料からなる直方体形状の筐体を備え、当該筐体の内部に、インダクタもしくはキャパシタとなる電極が形成されている。

0118

コネクタ301を実現する電極と、実装型回路素子310と、第2外部接続端子P21を実現する実装用電極との接続は、積層基板420の天面421又は内層に形成される接続ラインによって実現される。

0119

フィルタ回路100及びフィルタ回路120を構成する電極パターンは、例えば図7(B)に示すような構造になっている。図7(B)は、フィルタ基板401を積層基板420側から見た平面図である。具体的には、フィルタ基板401の第1主面には、SAW共振子101−104,105,106,107,121を実現するIDT電極、縦結合型SAW共振子122,123を実現するIDT電極、および、接続導体111,112,113を実現する電極パターンが形成されている。また、第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、及び2つの第4端子P41,P42を構成するランド電極も形成されている。これらIDT電極、接続導体を構成する電極パターン、およびランド電極は、図6に示す回路構成を実現するように、所定のパターン構成で形成されている。

0120

例えば、フィルタ基板401の第1主面には、図7(B)に示すように、2つのIDT電極410、配線411、及び線状電極412が形成されている。配線411は、2つのIDT電極410の間に接続されている。

0121

取出用回路200は、線状電極412により実現されている。線状電極412は、直線部412Aと引回し部412Bとからなる。直線部412Aは、配線411に平行かつ近接して配置されている。このような構成により、直線部412Aは、配線411と誘導性結合又は容量性結合することにより、配線411から高周波信号を取り出す。

0122

ここで、直線部412Aの長さ及び配置を変えることにより、取り出される高周波信号の振幅及び周波数は変化する。例えば、直線部412Aを配線411から遠ざけると、直線部412Aと配線411との結合度は弱くなる。すると、取り出される高周波信号は、振幅が小さくなる。また、配線411と平行に配置される長さが長くなると、取り出される高周波の周波数は低くなる。この構成により、配線411から取り出す信号の周波数及び振幅を調整することができ、フィルタ回路100の減衰特性を調整することができる。

0123

そして、引回し部412Bは、長さが調整されることにより、伝送する高周波信号の位相及び振幅の変化量を調整する。具体的には、引回し部412が長くなれば、高周波信号の振幅は小さくなる。第3端子P3を実現する電極から出力される高周波信号の位相は、引回し部412の長さに依存して変化する。

0124

このような構成により、デュプレクサ2は、フィルタ回路100の減衰特性を調整することができる。

0125

次に、デュプレクサ2の変形例1に係るデュプレクサ2Aの構造について説明する。

0126

図8(A)は、デュプレクサ2Aの主要構造を示す側面概念図である。図8(B)は、フィルタ基板401を積層基板420側から見た平面図である。

0127

デュプレクサ2Aの構造は、取出用回路200を実現する線状電極412がフィルタ基板401内に形成されている点において、デュプレクサ2の構造と相違する。デュプレクサ2の構造と重複する構造の説明は省略する。

0128

より具体的には、線状電極412は、図8(A)に示すように、フィルタ基板401の内部に、かつフィルタ基板401の第1主面と平行になるように形成されている。直線部412Aは、図8(B)に示すように、平面視して、一部が配線411と重複する。

0129

このような構成でも、直線部412Aは、配線411と容量性結合又は誘電性結合して、配線411から高周波信号を取り出すことができる。

0130

また、取出用回路200を実現する線状電極412をフィルタ基板401内に設けず、カバー層402内に設けることも可能である。図8(C)は、カバー層402に線状電極412を設けたデュプレクサ2Bの主要構造を示す側面概念図である。

0131

線状電極412は、図8(C)に示すように、フィルタ基板401の内部に、かつフィルタ基板401の第1主面と平行になるように形成されている。直線部412Aは、図8(B)に示すように、平面視して、一部が配線411と重なって配置されている。

0132

WLP構造では、線状電極412を含む電極及び配線がカバー層402の内部又は表面(フィルタ基板401側の面)に形成可能であるため、高周波信号処理部10Dの実装面積を小さくすることができる。

0133

次に、デュプレクサ2Cを実現する構造について図9を用いて説明する。デュプレクサ2Cは、所謂ベアチップ構造で実現される。

0134

図9(A)は、デュプレクサ2Cの主要構造を示す側面概念図である。図9(B)は、フィルタ基板401を積層基板420側から見た平面図である。

0135

上述のWLP構造と同様に、フィルタ回路100、フィルタ回路120、及び取出用回路200は、フィルタ基板401によって実現されている。すなわち、IDT電極又は電極パターンは、フィルタ基板401の第1主面又は内部に形成されている。

0136

フィルタ基板401の第1主面と積層基板420の天面とは、所定距離の間隔を空けて配置されている。

0137

複数のバンプ導体502は、それぞれフィルタ基板401の第1主面に接続されている。積層基板420の天面(実装面)421は、複数のバンプ導体502に接続されている。第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、及び第4端子P42A,P42Bは、複数のバンプ導体502により実現されている。

0138

フィルタ基板401の上面(第2主面)は、図9(B)に示すように、すべて絶縁性樹脂フィルム520で覆われている。フィルタ基板401は、図9(A)に示すように、絶縁性樹脂フィルム520と積層基板420の天面421とで封入されている。これにより、密閉空間503が形成される。このような構造により、フィルタ基板401の第1主面に実現されたSAW共振子は、外部環境に曝されず、共振特性が向上し、フィルタとしての所望の特性を精確に実現することができる。

0139

取出用回路200を実現する線状電極412は、フィルタ基板401の第1主面又は内部に形成されており、例えば、図8(B)に示す実施形態と同様に、電磁界結合により、接続導体111を実現する配線411から高周波信号を取り出している。なお、図9(A)においては、フィルタ基板401の第1主面に線状電極412が形成されている例を示している。

0140

次に、デュプレクサ2Dについて図10を用いて説明する。デュプレクサ2Dは、所謂CSP(;Chip Sized Package)構造で実現される。

0141

図10は、デュプレクサ2Dの主要構造を示す側面概念図である。

0142

フィルタ基板401は、第1主面がフィルタ実装用基板601側になるように、複数のバンプ導体602によってフィルタ実装用基板601に実装されている。フィルタ実装用基板601におけるフィルタ基板401の実装面と反対側の面には、外部接続用バンプ導体604が複数形成されている。

0143

フィルタ実装用基板601は、例えばアルミナ基板からなり、平面視した面積がフィルタ基板401よりも所定量大きい。

0144

第1端子P12、第2端子P22、第3端子P3、及び第4端子P42A,P42Bは、それぞれ複数のバンプ導体602及び複数の外部接続用バンプ導体604によって実現される。

0145

フィルタ実装用基板601には、フィルタ回路100、及びフィルタ回路120を除く回路パターンおよび実装型回路素子310が形成されている。

0146

フィルタ実装用基板601におけるフィルタ基板401が実装された面には、モールド樹脂603が塗布されている。これにより、フィルタ電極および接続導体を構成する電極パターンが外部環境に曝されることを防止でき、SAW共振子の共振特性を向上させることができ、フィルタとしての所望の特性を精確に実現することができる。

0147

ここで、取出用回路200を実現する線状電極412は、図10に示すように、フィルタ基板401の第1主面に形成されてもよいし、フィルタ基板401の内部に形成されてもよい。また、線状電極412は、フィルタ実装用基板601のフィルタ基板401側の面に形成されてもよいし、フィルタ実装用基板601の内部に形成されてもよい。いずれの場合であっても、線状電極412の直線部412Aは、接続導体111を実現する配線411から高周波信号を取り出すことができる。

0148

また、デュプレクサ2Dは、CSP構造であるので、フィルタ実装用基板601上でフィルタ基板401が実装されていない領域に実装型回路素子310を実装できる。したがって、デュプレクサ2Dは、小型且つ薄型で実現される。

0149

1…高周波モジュール
2,2A,2B,2C,2D…デュプレクサ
10,10A,10B,10C,10D…高周波信号処理部
100…フィルタ回路
101,102,103,104…共振子
105,106,107…SAW共振子
111,112,113…接続導体
120…フィルタ回路
121,122,123…SAW共振子
122,123…縦結合型共振子
200,200A,200B…取出用回路
201,201A,201B…分配器
202…内部導体
203…キャパシタ
204…抵抗
210…主線路
300,300C…外部回路
301,301C…コネクタ
302…位相整合器
310…実装型回路素子
401…フィルタ基板
402…カバー層
403…接続電極
404…側面カバー層
405…実装用電極
406,503…密閉空間
410…IDT電極
411…配線
412…線状電極
412A…直線部
420…積層基板
421…天面
422…底面
502,602…バンプ導体
520…絶縁性樹脂フィルム
601…フィルタ実装用基板
603…モールド樹脂
604…外部接続用バンプ導体

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