JP4000072B2

JP4000072B2 - ローパスフィルタ内蔵配線基板

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Publication number: JP4000072B2
Application number: JP2003048344A
Authority: JP
Inventors: 周一山本; 哲也岡元
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-02-25
Also published as: JP2004254257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタを有する弾性表面波フィルタ素子を収納する多層配線基板であって、特に、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より高い周波数の電気信号を減衰するローパスフィルタを有するローパスフィルタ内蔵配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話や移動体通信に用いられる電子機器等の小型化・高密度化・低価格化に対する要求が高まる中、フィルタを基板に内蔵することで部品点数を減少させ、小型化・高密度化を実現する配線基板がある。
【０００３】
このような配線基板として、例えば特開平11−145771号公報には、誘電体層および導体層を積層して積層体を形成し、積層体の少なくとも一方主面に凹部を、また少なくとも側面に外部端子を設けるとともに、積層体の導体層で形成されるインダクタンス素子およびキャパシタンス素子によりＬＣフィルタを構成し、積層体の凹部に弾性表面波フィルタを配置し、凹部をキャップにより封止してなる複合フィルタであって、外部端子のうち２つが弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとのそれぞれの入力端子となり、外部端子のうち２つが弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとのそれぞれの出力端子となるとともに、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとが積層体内で接続されることなく電気的に独立している複合フィルタが開示されている。
【０００４】
これによれば、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとが１つの積層体を介して一体化しているため、部品点数を低減でき、アッセンブリ工程も容易にできるとともに、ディスクリートのチップ部品の場合とほぼ同等の機能が得られ、従来のディスクリートのチップ部品である弾性表面波フィルタとほぼ同等の大きさで、弾性表面波フィルタおよびＬＣフィルタの２つの機能を備えた複合フィルタを得ることができ、さらに弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとが、それぞれ独立した入力端子および出力端子を備えているため、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとの間に他の電子部品を挿入することが可能となり、複合フィルタを搭載する無線装置の設計の自由度を広げることができるというものである。
【０００５】
例えば、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとを、ともに帯域通過フィルタとすることにより、一方のフィルタの後段に他方のフィルタを配置すれば、これらの通過帯域以外の周波数に対する減衰量を大きくすることができるため、比較的広帯域にわたって減衰量を大きくすることができる。
【０００６】
また、ＬＣフィルタの通過帯域が弾性表面波フィルタの通過帯域を含むものとした場合は、通過帯域の狭い弾性表面波フィルタの後段に弾性表面波フィルタよりも通過帯域の広いＬＣフィルタを配置すれば、高周波信号が弾性表面波フィルタを通過した後にＬＣフィルタを通過するため、弾性表面波フィルタの通過帯域以外の周波数に対する減衰量をさらに大きくすることができ、比較的広帯域にわたって減衰量をさらに大きくすることができる。
【０００７】
また、弾性表面波フィルタの通過帯域とＬＣフィルタの通過帯域とが重ならないようにした場合は、異なる周波数を使用する場合に使用することができ、用途の自由度を広げることができる。
【０００８】
また、複合フィルタを構成する弾性表面波フィルタおよびＬＣフィルタを無線装置の送信側無線信号部あるいは受信側無線信号部を構成するフィルタに用いるようにした場合は、無線装置を構成する部品の点数を減らすことができ、無線装置の小型化が可能となる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平11−145771号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−145771号公報に開示された複合フィルタでは、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとを積層体内部で接続することなく電気的に独立させ、それぞれ入力端子および出力端子を設けているため、これらフィルタを積層体内部に内蔵することで部品点数を減少させることができ、小型化することが可能であるが、弾性表面波フィルタとＬＣフィルタとを積層体内部にて接続した場合に比べ、入力端子および出力端子の端子数が増えるという問題点があった。
【００１１】
また、弾性表面波フィルタおよびＬＣフィルタをいずれも帯域通過フィルタとした場合は、帯域通過フィルタの特性により通過帯域の近傍での減衰量は十分に得られやすいが、例えば無線装置の送信側に要求されるパワーアンプにより発生する通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波を広帯域にわたって減衰させるという用途には不向きであるという問題点もあった。
【００１２】
本発明は上記のような従来の技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ローパスフィルタを積層体から成る基体の内部に構成し、弾性表面波フィルタ素子の送信入力側にこのローパスフィルタを接続することにより、外部との接続端子の数を減少させるとともに、ローパスフィルタにより弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より高周波帯域の減衰量を大きくとれることにより、無線装置の送信側に要求されるパワーアンプにより発生する通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波を広帯域にわたって減衰させることができるとともに、基体の内部に損失の少ないローパスフィルタを実現することができるローパスフィルタ内蔵配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板は、複数の誘電体層が積層されて成る基体と、この基体の上面に形成された弾性表面波フィルタ素子を収容するキャビティと、前記基体の内部に内蔵された、前記弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続されるローパスフィルタとを具備し、前記ローパスフィルタは、インダクタンスを生じる２つのストリップラインと、接地容量を形成する接地電極および２つの接地容量電極とを有し、前記２つのストリップラインの一方端同士が貫通導体で接続され、前記２つのストリップラインの他方端と前記２つの接地容量電極とがそれぞれ接続され、前記２つのストリップラインの一方の他方端が前記弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に接続されており、前記接地電極および前記接地容量電極は前記キャビティの底面より下面側に配置されているとともに、前記２つのストリップラインは前記キャビティの下方部以外の部位に配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板は、上記各構成において、前記基体の内部に内蔵された、前記弾性表面波フィルタ素子に電気的に接続される位相調整用ストリップラインを具備することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板は、上記各構成において、前記２つのストリップラインを前記接地電極および前記接地容量電極よりも前記基体の上面側に配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板は、上記各構成において、前記２つのストリップラインと前記位相調整用ストリップラインとが、前記基体の前記キャビティを挟んで対向する部位にそれぞれ配置されていることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態の一例を示す分解斜視図である。図１において、１は第１の誘電体層、２は第２の誘電体層、３は第３の誘電体層、４は第４の誘電体層、５は第５の誘電体層、６はキャビティ、７は第１の接地電極、８は第２の接地電極、９は位相調整用ストリップライン、10は第１の接地容量電極、11は第２の接地容量電極、12は第１のストリップライン、13は第２のストリップライン、14は第１の貫通導体、15は第２の貫通導体、16は第３の貫通導体、17は第４の貫通導体、18はキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続される送信側出力端子、19はキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続される送信側入力端子である。
【００２０】
図１に示す例においては、第１の誘電体層１の下面に形成された第１の接地電極７と、第１の誘電体層１および第２の誘電体層２の間に形成された第１の接地容量電極10との間に生じる接地容量をＣ１とし、第１の誘電体層１の下面に形成された第１の接地電極７と、第１の誘電体層１および第２の誘電体層２の間に形成された第２の接地容量電極11との間に生じる接地容量をＣ２とし、第３の誘電体層３および第４の誘電体層４の間に形成された第１のストリップライン12と、第４の誘電体層４および第５の誘電体層５の間に形成された第２のストリップライン13と、第１のストリップライン12および第２のストリップライン13の一方端同士を第４の誘電体層４を貫通することにより接続する第１の貫通導体14により生じるインダクタンスをＬ１としたとき、第１のストリップライン12は他方端を第２の貫通導体15を介して第１の接地容量電極10と接続され、第２のストリップライン13の他方端は第３の貫通導体16を介して第２の接地容量電極11と接続されることにより、Ｌ１・Ｃ１・Ｃ２からなるπ型のローパスフィルタを構成している。
【００２１】
また、第１の誘電体層１および第２の誘電体層２の間に、第１の誘電体層１の下面に形成された第１の接地電極７と、第１の誘電体層１および第２の誘電体層２の間に形成された第２の接地電極８とに挟まれた、位相調整用ストリップライン９にて移相器Ｓを形成している。そして、送信側出力端子18はローパスフィルタの出力側すなわちＬ１とＣ２との接続点に第３の貫通導体16を介して、また送信側入力端子19は位相調整用ストリップライン９に第４の貫通導体17を介してそれぞれ電気的に接続されている。
【００２２】
このような図１に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例によれば、その等価回路図は図２に示すようなものとなる。なお、図２において、破線で囲んだ部分が図１に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路に相当する部分である。
【００２３】
そして、第１〜第５の誘電体層１〜５，第１の接地電極７，第１および第２の接地容量電極10・11によって容量Ｃ１・Ｃ２を調整し、また、第１および第２のストリップライン12・13によってインダクタンスＬ１を調整することにより、所望のローパス特性を有するローパスフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００２４】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続される送信側出力端子18に電気的に接続されたローパスフィルタを内蔵した配線基板としたことにより、ローパスフィルタ内蔵配線基板の入力端子および出力端子の数を１つずつにすることができ、ローパスフィルタ内蔵配線基板を他の基板に２次実装する場合に必要とされる端子数を少なくできるため、基体の大きさが端子の数に制限されることがなくなり、ローパスフィルタ内蔵配線基板の小型化が容易になるとともに、端子間の距離を離すことができるようになり端子間のアイソレーションも向上させることができる。また、端子１つ当りの端子面積を大きくすることができるため、実装信頼性を向上させることができる。
【００２５】
また、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より遮断周波数の高いローパスフィルタを弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続することにより、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より高周波域で広帯域に十分な減衰量をとれないという従来の複合フィルタにおける問題点を補い、高周波帯域で十分に高い減衰量を得ることができ、例えばパワーアンプの通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波も効果的に減衰させることができる。また、上記のようなローパスフィルタを基体の内部に内蔵したことにより、部品点数の減少を図ることができる。
【００２６】
また、ローパスフィルタの接地容量Ｃ１・Ｃ２を形成する接地電極７および接地容量電極10・11をキャビティ６の底面より基体の下面側に配置し、ローパスフィルタのインダクタンスＬ１を基体のキャビティ６の下方部以外のキャビティ６の周囲の部位に配置することにより、接地電極７および接地容量電極10・11とストリップライン12・13との距離を離すことができ、ストリップライン12・13の浮遊容量を減らすことができるとともに、接地電極７および接地容量電極10・11とインダクタンスＬ１との相互作用を減らすことができるため、低損失なローパスフィルタを構成することができる。また、ローパスフィルタにおいて比較的大きな面積を必要とする接地容量Ｃ１・Ｃ２を、ローパスフィルタ内蔵配線基板の内部で最も面積を広くとれるキャビティ６の底面より下面側に配置することにより、大きな容量を形成するために新たに誘電体層の層数を増やしたり、接地電極７と接地容量電極10・11との間の誘電体層１を極端に薄くする必要がなくなる。
【００２７】
また、弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続される、信号の位相を調整する移相器Ｓとして機能する位相調整用ストリップライン９を内蔵することにより、弾性表面波フィルタ素子の出力側の位相を適切に調整できるものとなる。また、位相調整用ストリップライン９をキャビティ６の底面より基体の下面側に配置すると、十分な長さの位相調整用ストリップライン９を基体を不必要に大きくすることなく内蔵できるようになる。
【００２８】
また、ストリップライン12・13を基体のキャビティ６の下方部以外の部位に配置し、接地電極７および接地容量電極10・11よりも基体の上面側に配置することにより、接地電極７および接地容量電極10・11との距離を離すことができるため、インダクタンスＬ１の浮遊容量をより減らすことができるとともに、接地電極７および接地容量電極10・11との距離をより離すことができてこれらとインダクタンスＬ１との相互作用を減らすことができるため、より低損失なローパスフィルタを構成することができる。
【００２９】
図３は、図１に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す線図である。図３において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は送信側の信号通過量Ｓ(２，１)（単位：ｄＢ）を表わし、実線の特性曲線は本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板に弾性表面波フィルタ素子を実装したときの周波数特性を、破線の特性曲線は弾性表面波フィルタ素子のみの周波数特性を示している。図３に示す結果より、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、内蔵されたローパスフィルタの高周波数における信号の減衰効果のため、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域（1.85ＧＨｚから1.99ＧＨｚ）の高周波側において弾性表面波フィルタ素子のみの周波数特性に比べ大きな減衰量が得られていることが分かる。
【００３０】
なお、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板におけるローパスフィルタは、例えば誘電体層がセラミックスから成る場合であれば、焼成後に各誘電体層となる誘電体セラミックグリーンシートに所定の孔開け加工を施すとともに各電極のパターン形状および貫通導体となる貫通孔やグリーンシートの側面等に導体ペーストを塗布し、これらを積層して焼成することによって製作される。あるいは、誘電体層がフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド樹脂のような樹脂から成る場合であれば、樹脂基板を用い、その表面に被着させた銅箔をエッチングして各電極パターンの形成を行ない、層間接続用ビア導体を形成して積層プレスすることによって製作される。
【００３１】
また、第１〜第５の誘電体層１〜５を始めとする誘電体層には、アルミナセラミックス・ムライトセラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミックス等の無機系材料、あるいは四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ）・四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合樹脂；ＥＴＦＥ）・四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−パーフルテロアルキルビニルエーテル共重合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やガラスエポキシ樹脂・ポリイミド等の樹脂系材料等が用いられる。また、第１および第２の接地電極７・８、第１および第２の接地容量電極10・11、第１および第２のストリップライン12・13および位相調整用ストリップライン９、送信側出力端子18、送信側入力端子19には、高周波信号伝送用の金属材料の導体層、例えばＣｕ層・Ｍｏ−Ｍｎのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｗのメタライズ層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｃｒ−Ｃｕ合金層・Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉメッキ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔａ_２Ｎ層上にＮｉ−Ｃｒ合金層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・Ｔｉ層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの・またはＮｉ−Ｃｒ合金層上にＰｔ層およびＡｕメッキ層を被着させたもの等が用いられ、厚膜印刷法あるいは各種の薄膜形成方法やメッキ法等により形成される。その厚みや幅は、伝送される高周波信号の周波数や用途等に応じて設定される。
【００３２】
次に、図４に本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態の他の例を、図１と同様の分解斜視図で示す。図４において、１ａは第１の誘電体層、２ａは第２の誘電体層、３ａは第３の誘電体層、４ａは第４の誘電体層、５ａは第５の誘電体層、６ａはキャビティ、７ａは第１の接地電極電極、８ａは第２の接地電極電極、９ａは位相調整用ストリップライン、10ａは第１の接地容量電極、11ａは第２の接地容量電極、12ａは第１のストリップライン、13ａは第２のストリップライン、14ａは第１の貫通導体、15ａは第２の貫通導体、16ａは第３の貫通導体、17ａは第４の貫通導体、18ａはキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続される送信側出力端子、19ａはキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続される送信側入力端子、20ａは容量電極である。
【００３３】
図４に示す例においては、第１の誘電体層１ａの下面に形成された第１の接地電極７ａと、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層２ａの間に形成された第１の接地容量電極10ａとの間に生じる接地容量をＣ１ａとし、第１の誘電体層１ａの下面に形成された第１の接地電極７ａと、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層２ａの間に形成された第２の接地容量電極11ａとの間に生じる接地容量をＣ２ａとし、第２の誘電体層２ａおよび第３の誘電体層３ａの間に形成された容量電極20ａと、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層２ａの間に形成された第１の接地容量電極10ａとの間に生じる容量をＣ３ａとし、第３の誘電体層３ａおよび第４の誘電体層４ａの間に形成された第１のストリップライン12ａと、第４の誘電体層４ａおよび第５の誘電体層５ａの間に形成された第２のストリップライン13ａと、第１のストリップライン12ａの一方端と第２のストリップライン13ａの一方端とを第４の誘電体層４ａを貫通することにより接続する第１の貫通導体14ａとにより生じるインダクタンスをＬ１ａとし、第１のストリップライン12ａは他方端を第２の貫通導体15ａを介して第１の接地容量電極10ａと接続され、第２のストリップライン13ａの他方端は第３の貫通導体16ａを介して第２の接地容量電極11ａと接続されることにより、Ｌ１ａ・Ｃ１ａ・Ｃ２ａ・Ｃ３ａからなるπ型のローパスフィルタを構成している。
【００３４】
また、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層２ａの間に、第１の誘電体層１ａの下面に形成された第１の接地電極７ａと、第１の誘電体層１ａおよび第２の誘電体層２ａの間に形成された第２の接地電極８ａとに挟まれた位相調整用ストリップライン９ａにて移相器Ｓａを形成している。そして、送信側出力端子18ａはローパスフィルタの出力側すなわちＬ１ａとＣ２ａとＣ３ａとの接続点に第３の貫通導体16ａを介して、また送信側入力端子19ａは位相調整用ストリップライン９ａに第４の貫通導体17ａを介してそれぞれ電気的に接続されている。
【００３５】
この図４に示す例は、図１に示す例に比べて新たに容量Ｃ３ａを設けることにより、インダクタンスＬ１ａおよび容量Ｃ３ａによる並列共振回路を形成し、この並列共振回路の特定の周波数においてより大きな減衰量を得ようというものである。
【００３６】
このような図４に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例によれば、その等価回路図は図５に示すようなものとなる。なお、図５において、破線で囲んだ部分が図４に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路に相当する部分である。
【００３７】
そして、第１〜第５の誘電体層１ａ〜５ａ，第１の接地電極７ａ，第１および第２の接地容量電極10ａ・11ａならびに第１の容量電極17ａによって容量Ｃ１ａ〜Ｃ３ａを調整し、また、第１および第２のストリップライン12ａ・13ａによってインダクタンスＬ１ａを調整することにより、所望のローパス特性を有するローパスフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００３８】
なお、第１および第２のストリップライン12ａ・13ａで形成されるインダクタンスＬ１ａと、第１の接地容量電極10ａおよび第１の容量電極20ａで形成される容量Ｃ３ａとは並列共振回路を形成しており、この並列共振回路の共振周波数を通過帯域の２倍あるいは３倍の周波数に該当させることにより、通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波の除去を行なうことが可能となる。
【００３９】
図６は、図４に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す、図３と同様の線図である。図６において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は送信側の信号通過量Ｓ(２，１)（単位：ｄＢ）を表わし、破線の特性曲線が弾性表面波フィルタ素子のみの特性を、また実線の特性曲線が弾性表面波フィルタ素子を実装してローパスフィルタを電気的に接続したときの特性を示している。図６に示す結果より、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、内蔵されたローパスフィルタの高周波数における信号の減衰効果ならびに並列共振回路の共振周波数における減衰効果のため、通過帯域（1.85ＧＨｚから1.99ＧＨｚ）の２倍の周波数（3.7ＧＨｚから3.95ＧＨｚ）において大きな減衰量が得られていることが分かる。
【００４０】
次に、図７に本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態のさらに他の例を、図１と同様の分解斜視図で示す。図７において、１ｂは第１の誘電体層、２ｂは第２の誘電体層、３ｂは第３の誘電体層、４ｂは第４の誘電体層、５ｂは第５の誘電体層、６ｂはキャビティ、７ｂは第１の接地電極、８ｂは第２の接地電極、９ｂは位相調整用ストリップライン、10ｂは第１の接地容量電極、11ｂは第２の接地容量電極、12ｂは第１のストリップライン、13ｂは第２のストリップライン、14ｂは第１の貫通導体、15ｂは第２の貫通導体、16ｂは第３の貫通導体、17ｂはキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の受信入力側に電気的に接続される受信側出力端子、18ｂはキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続される送信側出力端子、19ｂはキャビティに収容される弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続される送信側入力端子、20ｂは容量電極である。
【００４１】
図７に示す例においては、第１の誘電体層１ｂの下面に形成された第１の接地電極７ｂと、第１の誘電体層１ｂおよび第２の誘電体層２ｂの間に形成された第１の接地容量電極１０ｂとの間に生じる接地容量をＣ１ｂとし、第１の誘電体層１ｂの下面に形成された第１の接地電極７ｂと、第１の誘電体層１ｂおよび第２の誘電体層２ｂの間に形成された第２の接地容量電極１１ｂとの間に生じる接地容量をＣ２ｂとし、第２の誘電体層２ｂおよび第３の誘電体層３ｂの間に形成された容量電極２０ｂと、第１の誘電体層１ｂおよび第２の誘電体層２ｂの間に形成された第１の接地容量電極１０ｂとの間に生じる容量をＣ３ｂとし、第３の誘電体層３ｂおよび第４の誘電体層４ｂの間に形成された第１のストリップライン１２ｂと、第４の誘電体層４ｂおよび第５の誘電体層５ｂの間に形成された第２のストリップライン１３ｂと、第１のストリップライン１２ｂの一方端と第２のストリップライン１３ｂの一方端とを第４の誘電体層４ｂを貫通することにより接続する第１の貫通導体１４ｂとにより生じるインダクタンスをＬ１ｂとし、第１のストリップライン１２ｂは他方端を第２の貫通導体１５ｂを介して第１の接地容量電極１０ｂと接続され、第２のストリップライン１３ｂの他方端は第３の貫通導体１６ｂを介して第２の接地容量電極１１ｂと接続されることにより、Ｌ１ｂ・Ｃ１ｂ・Ｃ２ｂ・Ｃ３ｂからなるπ型のローパスフィルタを構成している。
【００４２】
また、第１の誘電体層１ｂから第４の誘電体層４ｂの間に、第１の誘電体層１ｂの下面に形成された第１の接地電極７ｂと、第４の誘電体層４ｂおよび第５の誘電体層５ｂの間に形成された第２の接地電極８ｂとに挟まれた位相調整用ストリップライン９ｂにて移相器Ｓｂを形成している。そして、送信側出力端子18ｂはローパスフィルタの出力側すなわちＬ１ｂとＣ２ｂとＣ３ｂとの接続点に第３の貫通導体16ｂを介して、また受信側出力端子17ｂは位相調整用ストリップライン９ｂにそれぞれ電気的に接続されている。
【００４３】
この図７に示す例は、図４に示す例に比べて移相器Ｓｂを受信側に設けることによって、受信側の位相を適切に調整しようというものである。
【００４４】
このような図７に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例によれば、その等価回路図は図８に示すようなものとなる。なお、図８において、破線で囲んだ部分が図７に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路に相当する部分である。
【００４５】
そして、第１および第２のストリップライン12ｂ・13ｂと位相調整用ストリップライン９ｂとを基体のキャビティ６ｂを挟んで対向する部位にそれぞれ配置することで、両ストリップライン12ｂ・13ｂ−９ｂ間の距離を十分に離すとともに、キャビティ６ｂを介在させることでローパスフィルタと移相器Ｓａとの間のアイソレーションが向上するので、より損失の少ないローパスフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００４６】
図９は、図７に示す本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す、図３と同様の線図である。図９において、横軸は周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は送信側の信号通過量Ｓ(２，１)（単位：ｄＢ）を表わし、破線の特性曲線が弾性表面波フィルタ素子のみの特性を、また細い実線の特性曲線が第１および第２のストリップライン12ｂ・13ｂと位相調整用ストリップライン９ｂとの距離が近いローパスフィルタを弾性表面波フィルタ素子と電気的に接続したときの特性を、そして太い実線の特性曲線が第１および第２のストリップライン12ｂ・13ｂと位相調整用ストリップライン９ｂとを基体のキャビティ６ｂを挟んで対向する部位に配置したローパスフィルタを弾性表面波フィルタ素子と電気的に接続したときの特性を示している。図９に示す結果より、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、内蔵されたローパスフィルタの高周波数における信号の減衰効果ならびに並列共振回路の共振周波数における減衰効果のため、通過帯域（1.85ＧＨｚから1.99ＧＨｚ）の２倍の周波数（3.7ＧＨｚから3.95ＧＨｚ）において大きな減衰量が得られていることが分かる。また、第１および第２のストリップライン12ｂ・13ｂと位相調整用ストリップライン９ｂとの距離が近いと、送信側の信号が受信側に流れるため、送信側の信号通過量Ｓ(２，１)の減少が見られるが、第１および第２のストリップライン12ｂ・13ｂと位相調整用ストリップライン９ｂとを基体のキャビティ６ｂを挟んで対向する部位に配置することで、送信側の信号の減衰が見られないようになることが分かる。
【００４７】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。例えば、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、第１〜第５の誘電体層１〜５および１ａ〜５ａ、１ｂ〜５ｂの厚みを薄くしたり、これらに高誘電率材料を用いたり、第３および第４の誘電体層３・４および３ａ・４ａ、３ｂ・４ｂに磁性体を混ぜたりすることにより、さらなる特性の改善や小型化が可能となる。
【００４８】
また、第５の誘電体層５・５ａ・５ｂの上面にシールド電極を設けたり、第１〜第４の貫通導体14〜17および14ａ〜17ａ、第１〜第３の貫通導体14ｂ〜16ｂの代わりに、誘電体層の側面に各電極の接続用導体を形成して各電極間を電気的に接続してもよい。
【００４９】
また、搭載される弾性表面波フィルタ素子は送信側だけのもののみだけでなく、受信側の弾性表面波フィルタ素子を同じキャビティ６・６ａ・６ｂの内部に搭載したり、送信側と受信側が一体化された弾性表面波フィルタ素子を搭載してもよい。
【００５０】
また、位相調整用ストリップライン９・９ａ・９ｂは、キャビティ６・６ａ・６ｂの底面より上面側に配置するもののみに限られるものではなく、ストリップラインに対してキャビティを挟んで対向するキャビティの底面より下面側に配置してもローパスフィルタと位相器の間のアイソレーションを向上させることができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、複数の誘電体層が積層されて成る基体と、この基体の上面に形成された弾性表面波フィルタ素子を収容するキャビティと、基体の内部に内蔵された、弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続されるローパスフィルタとを具備して成ることから、外部との接続端子の数を減少させるとともに、ローパスフィルタにより弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より高周波帯域の減衰量を大きくとれることにより、無線装置の送信側に要求されるパワーアンプにより発生する通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波を広帯域にわたって減衰させることができるとともに、基体の内部に損失の少ないローパスフィルタを実現することができる。
【００５２】
例えば、順次積層された第１〜第５の誘電体層と、第１の誘電体層の下面に形成された第１の接地電極と、第３および第４の誘電体層の上面に形成された第１および第２のストリップラインと、第１の誘電体層および第２の誘電体層２の間に形成された第１および第２の接地容量電極とを具備したものとし、第１および第２のストリップラインの一方端同士を接続して第１のストリップラインの他方端を第１の接地容量電極と電気的に接続し、第２のストリップラインの他方端を第２の接地容量電極と電気的に接続するとともに弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続されるローパスフィルタ内蔵基板とすることにより、第１〜第５の誘電体層，第１の接地電極ならびに第１および第２の接地容量電極によって接地容量を調整し、また第１および第２のストリップラインによってインダクタンスを調整することにより、所望のローパス特性を有するπ型のローパスフィルタを内蔵した配線基板を得ることができる。
【００５３】
また、ローパスフィルタ内蔵配線基板の入力端子および出力端子の数を１つずつにすることができ、このローパスフィルタ内蔵配線基板を他の基板に２次実装する場合に必要とされる端子数を少なくできるため、基体の大きさが端子の数に制限されることがなくなり、ローパスフィルタ内蔵配線基板の小型化が容易になるとともに、端子間の距離を離すことができるようになり端子間のアイソレーションも向上させることができる。また、端子１つ当りの端子面積を大きくすることができるため、実装信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より遮断周波数の高いローパスフィルタを弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続することにより、弾性表面波フィルタ素子の通過帯域より高周波域で広帯域に十分な減衰量をとれないという従来の複合フィルタにおける問題点を補い、高周波帯域で十分に高い減衰量を得ることができ、例えばパワーアンプの通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波も効果的に減衰させることができる。また、上記のようなローパスフィルタを基体の内部に内蔵したことにより、部品点数の減少を図ることができる。
【００５５】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、ローパスフィルタを、インダクタンスを生じる２つのストリップラインと、接地容量を形成する接地電極および２つの接地容量電極とを有し、２つのストリップラインの一方端同士が貫通導体で接続され、２つのストリップラインの他方端と２つの接地容量電極とがそれぞれ接続され、２つのストリップラインの一方の他方端が弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に接続されており、接地電極および接地容量電極はキャビティの底面より下面側に配置されているとともに、２つのストリップラインはキャビティの下方部以外の部位に配置されているものとしたことにより、接地電極および接地容量電極と２つのストリップラインとの距離を離すことができ、２つのストリップラインの浮遊容量を減らすことができるとともに、接地電極および接地容量電極と２つのストリップラインによるインダクタンスとの相互作用を減らすことができるため、低損失なローパスフィルタを構成することができる。また、ローパスフィルタにおいて比較的大きな面積を必要とする接地容量をキャビティの底面より下面側に配置することにより、ローパスフィルタ内蔵配線基板の内部で最も面積を広くとれる部分に配置することとなるので、大きな接地容量を形成するために新たに誘電体層の層数を増やしたり、接地電極と接地容量電極との間の誘電体層を極端に薄くしたりする必要がなくなる。
【００５６】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、基体の内部に内蔵された、弾性表面波フィルタ素子に電気的に接続される位相調整用ストリップラインを具備するものとした場合は、その位相調整用ストリップラインによる移相器Ｓを弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続することにより、弾性表面波フィルタ素子の出力側の位相を適切に調整できるものとなる。また、この位相調整用ストリップラインをキャビティの底面より基体の下面側に配置すると、比較的に長い位相調整用ストリップラインを基体を不必要に大きくすることなく内蔵できるようになる。
【００５７】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、２つのストリップラインを接地電極および接地容量電極よりも基体の上面側に配置したものとした場合は、２つのストリップラインによるインダクタンスの浮遊容量をより減らすことができるとともに、２つのストリップラインと接地電極および接地容量電極との距離をより離すことができて接地電極および接地容量電極とインダクタンスとの相互作用を減らすことができるため、より低損失なローパスフィルタを構成することができる。
【００５８】
また、本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板によれば、２つのストリップラインと位相調整用ストリップラインとを基体のキャビティを挟んで対向する部位にそれぞれ配置したものとした場合は、２つのストリップラインと位相調整用ストリップラインとの距離が十分に離れて、ローパスフィルタと移相器との間のアイソレーションを向上させることができるため、より低損失なローパスフィルタを構成することができる。
【００５９】
以上により、本発明によれば、ローパスフィルタを積層体から成る基体の内部に構成し、弾性表面波フィルタの送信出力側にこのローパスフィルタを接続することにより、外部との接続端子の数を減少させるとともに、ローパスフィルタにより弾性表面波フィルタの通過帯域より高周波帯域の減衰量を大きくとれることにより、無線装置の送信側に要求されるパワーアンプにより発生する通過帯域の２倍あるいは３倍の高調波を広帯域にわたって減衰させることができるとともに、基体の内部に損失の少ないローパスフィルタを実現することができるローパスフィルタ内蔵配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態の一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路図である。
【図３】図１に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す線図である。
【図４】本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態の他の例を示す分解斜視図である。
【図５】図４に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路図である。
【図６】図４に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す線図である。
【図７】本発明のローパスフィルタ内蔵配線基板の実施の形態のさらに他の例を示す分解斜視図である。
【図８】図７に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例の等価回路図である。
【図９】図７に示すローパスフィルタ内蔵配線基板の例におけるローパスフィルタの周波数特性を示す線図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ・・・・・第１の誘電体層
２、２ａ、２ｂ・・・・・第２の誘電体層
３、３ａ、３ｂ・・・・・第３の誘電体層
４、４ａ、４ｂ・・・・・第４の誘電体層
５、５ａ、５ｂ・・・・・第５の誘電体層
６、６ａ、６ｂ・・・・・キャビティ
７、７ａ、７ｂ・・・・・第１の接地電極
８、８ａ、８ｂ・・・・・第２の接地電極
９、９ａ、９ｂ・・・・・位相調整用ストリップライン
１０、１０ａ、１０ｂ・・・・・第１の接地容量電極
１１、１１ａ、１１ｂ・・・・・第２の接地容量電極
１２、１２ａ、１２ｂ・・・・・第１のストリップライン
１３、１３ａ、１３ｂ・・・・・第２のストリップライン
１４、１４ａ、１４ｂ・・・・・第１の貫通導体
１５、１５ａ、１５ｂ・・・・・第２の貫通導体
１６、１６ａ、１６ｂ・・・・・第３の貫通導体
１７、１７ａ・・・・・第４の貫通導体
１７ｂ・・・・・弾性表面波フィルタ素子受信入力側に電気的に接続される受信側出力端子
１８、１８ａ、１８ｂ・・・・・弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続される送信側出力端子
１９、１９ａ、１９ｂ・・・・・弾性表面波フィルタ素子の送信出力側に電気的に接続される送信側入力端子
２０ａ、２０ｂ・・・・・容量電極

Claims

複数の誘電体層が積層されて成る基体と、該基体の上面に形成された弾性表面波フィルタ素子を収容するキャビティと、前記基体の内部に内蔵された、前記弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に電気的に接続されるローパスフィルタとを具備し、前記ローパスフィルタは、インダクタンスを生じる２つのストリップラインと、接地容量を形成する接地電極および２つの接地容量電極とを有し、前記２つのストリップラインの一方端同士が貫通導体で接続され、前記２つのストリップラインの他方端と前記２つの接地容量電極とがそれぞれ接続され、前記２つのストリップラインの一方の他方端が前記弾性表面波フィルタ素子の送信入力側に接続されており、前記接地電極および前記接地容量電極は前記キャビティの底面より下面側に配置されているとともに、前記２つのストリップラインは前記キャビティの下方部以外の部位に配置されていることを特徴とするローパスフィルタ内蔵配線基板。
前記基体の内部に内蔵された、前記弾性表面波フィルタ素子に電気的に接続される位相調整用ストリップラインを具備することを特徴とする請求項１記載のローパスフィルタ内蔵配線基板。
前記２つのストリップラインを前記接地電極および前記接地容量電極よりも前記基体の上面側に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２記載のローパスフィルタ内蔵配線基板。
前記２つのストリップラインと前記位相調整用ストリップラインとが、前記基体の前記キャビティを挟んで対向する部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のローパスフィルタ内蔵配線基板。