帶通濾波器元件及高頻模塊的制作方法

專利名稱：帶通濾波器元件及高頻模塊的制作方法
技術領域：
本發明涉及帶通濾波器元件及具備該帶通濾波器元件和層疊基板的高頻模塊。
背景技術：
近年，可應對多個頻帶(多波段)的便攜電話已經實用化。另一方面，具有高速數據通信功能的第三代便攜電話也已普及。因此，便攜電話被要求與多模式(多方式)及多波段(多個頻帶)對應。
例如，以時分多址方式進行多波段應對的便攜電話已經實用化。另一方面，寬帶碼分多址(以下，稱為WCDMA)方式的便攜電話也已實用化。因而，由于在發揮時分多址方式的既有的基礎(基礎設施)的同時也可利用WCDMA方式的通信，因此，需要具有兩種方式通信功能的多模式及多波段應對的便攜電話。
例如，在特開2004-40322號公報，記載了進行GSM(Global Systemfor Mobile Communications)方式、DCS(Digital Cellular System)方式及PCS(Personal Communications Service)方式的3種時分多址方式的信號的輸入輸出和WCDMA方式的信號的輸入輸出的前端部。
便攜電話中的前端部要求小型化、高集成化。為此，一般將便攜電話中的前端部的至少主要部分模塊化。這樣的模塊稱為前端模塊。另外，包含進行信號切換的開關電路的前端模塊也稱為天線開關模塊。在本申請中，將由包含這種前端模塊的、進行高頻信號處理的電路和將該電路一體化的基板組成的復合體，稱為高頻模塊。高頻模塊中的基板，例如采用具有交互層疊的多個介質層和多個導體層的層疊基板。
在特開2004-40322號公報記載的進行多個時分多址方式的信號的輸入輸出和WCDMA方式的信號的輸入輸出的前端部中，選擇性地讓WCDMA方式的接收信號通過的帶通濾波器(以下，也稱為BPF)是必要的。以下，使WCDMA方式的接收信號選擇性地通過的BPF稱為WCDMA接收用BPF。該WCDMA接收用BPF要求低損失且高的功率耐受性能。作為滿足這樣的要求的BPF，已知有塊狀電介質濾波器。但是，塊狀電介質濾波器的形狀比較大。因此，塊狀電介質濾波器與前端模塊分體，若將兩者搭載到便攜電話的基板上，則塊狀電介質濾波器所占面積變大，前端部的小型化、高集成化變得困難。因而，也可考慮將塊狀電介質濾波器搭載到前端模塊的基板，包含在前端模塊內。如此有必要將塊狀電介質濾波器薄型化。但是，從工作原理上看，塊狀電介質濾波器的薄型化存在困難。因此，也難以將塊狀電介質濾波器包含于前端模塊。
但是，特開2004-40322號公報記載的前端部中，處于常時可接收WCDMA方式的接收信號的狀態，因此，WCDMA接收用BPF和用于切換WCDMA方式的接收信號以外的信號的開關分別經由相位線路與天線連接。相位線路調整從天線至WCDMA接收用BPF的通路和從天線至開關的通路的各自的阻抗，從而將WCDMA方式的接收信號與其他的信號分離。在這樣的結構中，在WCDMA接收用BPF與前端模塊分體而將兩者搭載到便攜電話的基板的場合，存在以下的缺點。即，這時必須在便攜電話基板上設置用以調整從天線至WCDMA接收用BPF的通路的阻抗的相位線路，通過該相位線路來調整前端部的特性。但是，這種調整很難。若可將WCDMA接收用BPF包含于前端模塊，則僅用前端模塊內的相位線路就可調整前端部的特性，因此特性的調整變得容易。但是，如前述，采用塊狀電介質濾波器作為WCDMA接收用BPF時，難以將WCDMA接收用BPF包含于前端模塊。
另一方面，作為可小型化、薄型化的濾波器，已知有彈性表面波濾波器。但是，彈性表面波濾波器由于功率耐受性能低，因此，如特開2004-40322號公報所記載的，不適用于可常時接收WCDMA方式的、接收信號且大功率的GSM方式的發送信號可通過WCDMA接收用BPF的前端部中的WCDMA接收用BPF。
另外，例如特開平10-303068號公報所記載，已知有采用由介質層夾持的導體層形成的諧振器的層疊型的BPF。特開平10-303068號公報記載的BPF具有將諧振器電極夾入2層高介電常數層并在2層高介電常數層的層疊方向的兩側配置2層低介電常數層的結構。在高介電常數層和低介電常數層之間配有屏蔽電極。
另外，特開平5-145308號公報記載了這樣的電介質諧振器，其結構是，在2層高介質層中夾入共振導體，并在2層高介質層的層疊方向的兩側配置2層低介質層，而且在2層低介質層的層疊方向的兩側配置地(GND)電極。
另外，特開平5-152803號公報記載了與特開平5-145308號公報記載的電介質諧振器同樣結構的電介質濾波器。
另外，特開平9-205306號公報記載了如下結構的微波電路元件在中心電介質的兩面設置四分之一波長的帶狀傳輸線，在中心電介質的層疊方向的兩側配置2層內側電介質，在2層內側電介質的層疊方向的兩側配置2層外側電介質，還在2層外側電介質的層疊方向的外側配置接地電極的結構的微波電路元件。
層疊型的BPF中，為了防止受到外部的電磁場的影響，電磁屏蔽是必要的。特開平10-303068號公報中的屏蔽電極、特開平5-145308號公報及特開平5-152803號公報中的接地電極以及特開平9-205306號公報中的接地電極都具有屏蔽的功能。
另外，層疊型的BPF中，為了小型化，在諧振器的周圍配置高介電常數的層是有效的。特開平5-145308號公報、特開平5-152803號公報及特開平9-205306號公報記載的結構中，中心導體的周圍均配置了高介電常數的層。
進行多個時分多址方式的信號的輸入輸出和WCDMA方式的信號的輸入輸出的前端部中，也考慮用上述的層疊型的BPF作為WCDMA接收用BPF。但是，在這種情況下會產生以下的問題。即，層疊型的BPF中，如前述需要有屏蔽。另外，層疊型的BPF中，如前述，為了小型化而在諧振器的周圍配置高介電常數層是有效的。在這樣結構的層疊型的BPF中，由于在諧振器和屏蔽層之間配置高介電常數的層，因此諧振器和屏蔽層之間發生的電容(電容量)易于變大。結果，如特開平5-145308號公報所記載，諧振器的Q值易于降低。為了防止該情況，必須增大諧振器和屏蔽層的距離。但是，如果這樣，則層疊型的BPF的整體厚度變大，若將該層疊型的BPF搭載到基板，則包含基板和BPF的整個層疊體的厚度變大，使前端部的小型化變得困難。

發明內容
本發明的第一目的在于提供搭載到層疊基板的帶通濾波器元件，它可使包含層疊基板和帶通濾波器元件的層疊體的整體厚度減小。
本發明的第二目的在于提供高頻模塊，其中設有層疊基板和在層疊基板上搭載的帶通濾波器元件，并可減小包含層疊基板和帶通濾波器元件的整個層疊體的厚度。
本發明的帶通濾波器元件搭載的層疊基板上，設有包含與地連接的接地用導體層的多個基板內導體層和與該基板內導體層交互層疊的多個基板內介質層。本發明的帶通濾波器元件包含相互層疊、實現帶通濾波器功能的帶通濾波用導體層及帶通濾波用介質層，但是不包含起電磁屏蔽作用的導體層。本發明的帶通濾波器元件搭載于層疊基板，使層疊基板所包含的接地用導體層與帶通濾波器元件相對，對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用。
本發明的帶通濾波器元件不包含起電磁屏蔽作用的導體層。但是，帶通濾波器元件搭載于層疊基板后，層疊基板所包含的接地用導體層與帶通濾波器元件相對，對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用。
本發明的帶通濾波器元件中，帶通濾波用導體層包含構成諧振器的導體層。
本發明的高頻模塊設有層疊基板和在層疊基板上搭載的帶通濾波器元件。層疊基板具有搭載帶通濾波器元件的搭載面、多個基板內導體層以及與該基板內導體層交互層疊的多個基板內介質層。帶通濾波器元件包含相互層疊、實現帶通濾波器功能的帶通濾波用導體層和帶通濾波用介質層。層疊基板包含隔著搭載面設于與帶通濾波器元件相對的位置的基板內導體層，作為對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的導體層。
本發明的高頻模塊中，層疊基板包含對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的導體層。本發明的高頻模塊中，帶通濾波器元件可不包含起電磁屏蔽作用的導體層。
本發明的高頻模塊中，帶通濾波用導體層可包含構成諧振器的導體層。
另外，本發明的高頻模塊還可設有覆蓋帶通濾波器元件而配置的，對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的金屬制外殼。
另外，本發明的高頻模塊中，帶通濾波用介質層的介電常數可以比基板內介質層的介電常數大。
另外，本發明的高頻模塊中，層疊基板可包含用基板內導體層構成的電路，起電磁屏蔽作用的導體層可兼作該電路的地。
另外，本發明的高頻模塊中，搭載面可包含凹部，在凹部內配置帶通濾波器元件。
本發明的帶通濾波器元件雖然不包含起電磁屏蔽作用的導體層，但是帶通濾波器元件搭載到層疊基板后，層疊基板所包含的接地用導體層與帶通濾波器元件相對，對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用。本發明的帶通濾波器元件由于不包含起電磁屏蔽作用的導體層，因此與包含起電磁屏蔽作用的導體層的情況相比，可減小厚度。因此，根據本發明，可減小包含層疊基板和帶通濾波器元件的層疊體的總厚度。
另外，本發明的高頻模塊中，層疊基板不包含對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的導體層，因此，帶通濾波器元件也可不包含起電磁屏蔽作用的導體層。因此，根據本發明，可減小帶通濾波器元件的厚度，從而，可減小包含層疊基板和帶通濾波器元件的層疊體的總厚度。
通過以下的說明，可充分明白本發明的其他目的、特征及利益。


圖1是一例包含本發明第1實施例的高頻模塊的便攜電話的高頻電路的電路結構框圖。
圖2是本發明第1實施例的高頻模塊的外觀透視圖。
圖3是本發明第1實施例的高頻模塊的平面圖。
圖4是本發明第1實施例的高頻模塊的剖視圖。
圖5是表示用本發明第1實施例的帶通濾波器元件構成的帶通濾波器的電路結構的電路圖。
圖6A到圖6E是本發明第1實施例的帶通濾波器元件的結構的說明圖。
圖7是本發明第1實施例的帶通濾波器元件的剖視圖。
圖8是第1比較例的帶通濾波器元件的剖視圖。
圖9是研究諧振器和接地用導體層之間的距離與諧振器的Q值的關系的模擬中采用的模型的說明圖。
圖10是模擬結果的特性圖。
圖11是第2比較例的高頻模塊的剖視圖。
圖12是本發明第2實施例的高頻模塊的剖視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發明的實施例。首先，參照圖1，說明一例包含本發明第1實施例的高頻模塊的便攜電話的高頻電路。圖1是一例該高頻電路的電路結構的框圖。該高頻電路處理GSM方式、DCS方式及PCS方式的3種時分多址方式的信號和WCDMA方式的信號。
GSM方式的發送信號的頻帶是880MHz～915MHz。GSM方式的接收信號的頻帶是925MHz～960MHz。DCS方式的發送信號的頻帶是1710MHz～1785MHz。DCS方式的接收信號的頻帶是1805MHz～1880MHz。PCS方式的發送信號的頻帶是1850MHz～1910MHz。PCS方式的接收信號的頻帶是1930MHz～1990MHz。WCDMA方式的發送信號的頻帶是1920MHz～1980MHz。WCDMA方式的接收信號的頻帶是2110MHz～2170MHz。
圖1所示的高頻電路具備本實施例的高頻模塊1。高頻模塊1具備天線端子ANT、4個接收信號端子Rx1、Rx2、Rx3、Rx4、3個發送信號端子Tx1、Tx2、Tx3。
接收信號端子Rx1輸出GSM方式的接收信號GSM/Rx。接收信號端子Rx2輸出DCS方式的接收信號DCS/Rx。接收信號端子Rx3輸出PCS方式的接收信號PCS/Rx。接收信號端子Rx4輸出WCDMA方式的接收信號WCDMA/Rx。GSM方式的發送信號GSM/Tx被輸入發送信號端子Tx1。DCS方式的發送信號DCS/Tx和PCS方式的發送信號PCS/Tx被輸入發送信號端子Tx2。WCDMA方式的發送信號WCDMA/Tx被輸入發送信號端子Tx3。
高頻電路還設有與天線端子ANT連接的天線2；與高頻模塊1的所有接收信號端子及所有發送信號端子連接的放大器部3；以及與該放大器部3連接的集成電路4。集成電路4是主要進行信號調制及解調的電路。放大器部3包括將高頻模塊1輸出的接收信號放大并發送到集成電路4的低噪音放大器和將集成電路4輸出的發送信號放大并發送到高頻模塊1的功率放大器等。
高頻模塊1設有高頻開關10；3個低通濾波器(以下稱為LPF)11、13、15；2個高通濾波器(以下，稱為HPF)12、14；以及5個BPF24、25、26、27、28。
高頻開關10具有4個端口P1～P4。高頻開關10根據輸入高頻模塊1中設置的未圖示的多個控制端子的控制信號的狀態，將端口P1選擇地連接到端口P2～P4之一。
高頻模塊1還設有一端與天線端子ANT連接的相位線路16和在相位線路16的另一端與高頻開關10的端口P1之間設置的電容33。
高頻模塊1還設有一端與天線端子ANT連接而另一端與BPF24的輸入端連接的相位線路17和一端與相位線路17的另一端連接而另一端接地的電感32。BPF24的輸出端與接收信號端子Rx4連接。
高頻模塊1還設有一端與高頻開關10的端口P2連接的電容36和一端與電容36的另一端連接的相位線路18。相位線路18的另一端與LPF11的輸出端和HPF12的輸入端連接。LPF11的輸入端與發送信號端子Tx1連接。
高頻模塊1還設有一端與HPF12的輸出端連接的相位線路20。相位線路20的另一端與BPF25、26的各輸入端連接。BPF25的輸出端與接收信號端子Rx2連接。BPF26的輸出端與接收信號端子Rx3連接。
高頻模塊1還設有一端與高頻開關10的端口P3連接的電容35和一端與電容35的另一端連接的相位線路21。相位線路21的另一端與LPF15的輸出端連接。LPF15的輸入端與發送信號端子Tx2連接。
高頻模塊1還設有一端與高頻開關10的端口P4連接的電容34和一端與電容34的另一端連接的相位線路19。相位線路19的另一端與LPF13的輸入端和HPF14的輸出端連接。
高頻模塊1還設有一端與LPF13的輸出端連接的相位線路22和一端與HPF14的輸入端連接的相位線路23。相位線路22的另一端與BPF27的輸入端連接。BPF27的輸出端與接收信號端子Rx1連接。相位線路23的另一端與BPF28的輸出端連接。BPF28的輸入端與發送信號端子Tx3連接。
BPF24用本實施例的帶通濾波器元件40構成。BPF25～28用例如彈性表面波元件構成。高頻開關10用例如GaAs化合物半導體形成的場效應晶體管構成。
這里，說明圖1所示的高頻模塊1及高頻電路的作用。高頻模塊1中，BPF24使WCDMA方式的接收信號選擇性地通過。該BPF24常時與天線2連接。從而，該高頻電路處于常時可接收WCDMA方式的接收信號的狀態。天線2接收的WCDMA方式的接收信號通過天線端子ANT、相位線路17及BPF24后由接收信號端子Rx4輸出。相位線路16、17及電感32調整從天線2至BPF24的通路和從天線2至高頻開關10的通路的各自的阻抗，從而將WCDMA方式的接收信號與其他信號分離。
WCDMA方式的接收信號以外的信號如以下所示，可根據高頻開關10的狀態進行發送或接收。再有，高頻開關10的狀態可根據輸入未圖示的多個控制端子的控制信號的狀態進行切換。電容33～36為阻止由控制信號發生的直流分量的通過而設。
在端口P1與端口P2連接的狀態下，GSM方式的發送信號的發送、DCS方式的接收信號的接收或PCS方式的接收信號的接收成為可能。該狀態下，輸入發送信號端子Tx1的GSM方式的發送信號依次通過LPF11、相位線路18、電容36、高頻開關10、電容33、相位線路16及天線端子ANT，供給天線2。另外，該狀態下，天線2接收的DCS方式的接收信號依次通過天線端子ANT、相位線路16、電容33、高頻開關10、電容36、相位線路18、HPF12、相位線路20及BPF25，由接收信號端子Rx2輸出。另外，該狀態下，天線2接收的PCS方式的接收信號依次通過天線端子ANT、相位線路16、電容33、高頻開關10、電容36、相位線路18、HPF12、相位線路20及BPF26，由接收信號端子Rx3輸出。
在端口P1連接于端口P3的狀態下，輸入發送信號端子Tx2的DCS方式的發送信號或PCS方式的發送信號，依次通過LPF15、相位線路21、電容35、高頻開關10、電容33、相位線路16及天線端子ANT而供給天線2。LPF15除去DCS方式的發送信號及PCS方式的發送信號中包含的高次諧波分量。
在端口P1與端口P4連接的狀態下，GSM方式的接收信號的接收或WCDMA方式的發送信號的發送成為可能。該狀態下，天線2接收的GSM方式的接收信號依次通過天線端子ANT、相位線路16、電容33、高頻開關10、電容34、相位線路19、LPF13、相位線路22、BPF27，由接收信號端子Rx1輸出。另外，該狀態下，輸入發送信號端子Tx3的WCDMA方式的發送信號依次通過BPF28、相位線路23、HPF14、相位線路19、電容34、高頻開關10、電容33、相位線路16及天線端子ANT而供給天線2。
相位線路18～23分別調整設有它們的信號通路的阻抗。
接著，參照圖2到圖4，說明高頻模塊1的結構。圖2是高頻模塊1的外觀的透視圖。圖3是高頻模塊1的平面圖。圖4是高頻模塊1的剖視圖。如圖2到圖4所示，高頻模塊1設有將高頻模塊1的各要素一體化的層疊基板100。如圖4所示，層疊基板100具有交互層疊的多個基板內介質層101和多個基板內導體層102。另外，圖4中，簡略表示了層疊基板100的截面。另外，層疊基板100具有在層疊方向上的兩側配置的頂面100a及底面100b以及與頂面100a和底面100b相連的4個側面，形成長方體狀。
高頻模塊1中的電路，用基板內介質層101及基板內導體層102和在層疊基板100的頂面100a搭載的元件構成。頂面100a上至少搭載構成BPF24的帶通濾波器元件40。頂面100a與本發明中的搭載面對應。這里，作為一例，在頂面100a上除了帶通濾波器元件40外，還搭載高頻開關10、BPF25～28、電感32及電容33～36。層疊基板100例如是低溫共燒陶瓷多層基板。
在層疊基板100的底面100b配置有端子ANT、Rx1～Rx4、Tx1～Tx3以及多個控制端子及多個接地端子，但未作圖示。
如圖4所示，層疊基板100包含配置在經由頂面100a與帶通濾波器元件40相對的位置并與地連接的接地用導體層102G，作為基板內導體層102。
另外，高頻模塊1設有與地連接的金屬制外殼110，配置成覆蓋在層疊基板100的頂面100a搭載的元件。另外，圖2及圖3中省略了金屬制外殼110。
接著，參照圖5，說明BPF24的電路結構。如圖5所示，BPF24設有輸入端子51、輸出端子52以及3個諧振器61、62、63。BPF24還設有在諧振器61的一端和地之間設置的電容64；在諧振器62的一端和地之間設置的電容65；在諧振器63的一端和地之間設置的電容66；在諧振器61的一端和諧振器62的一端之間設置的電容67；在諧振器62的一端和諧振器63的一端之間設置的電容68；以及在諧振器61的一端和諧振器63的一端之間設置的電容69。輸入端子51與諧振器61的一端連接。輸出端子52與諧振器63的一端連接。諧振器61、62、63的各另一端與地連接。
接著，參照圖6A到圖6E及圖7，詳細說明構成BPF24的帶通濾波器元件40的結構。圖6A到圖6E是帶通濾波器元件40的結構的說明圖。圖7是表示圖6A到圖6E中的7-7線所示的位置中的帶通濾波器元件40的截面的剖視圖。
如圖7所示，帶通濾波器元件40包含相互層疊并實現BPF24的功能的多個帶通濾波用導體層及多個帶通濾波用介質層41～44。另外，帶通濾波器元件40具有在層疊方向上的兩側配置的頂面40a和底面40b以及與頂面40a和底面40b相連的4個側面，形成長方體狀。
圖6A到圖6D分別表示帶通濾波器元件40的自上而下的第1層到第4層的介質層的頂面。圖6E表示第4層的介質層及其方的導體層從上往下看的狀態。
如圖6A所示，第1層的介質層41具有4個側面41a～41d。介質層41的頂面具有與4個側面41a～41d對應的4個邊。在介質層41的頂面，形成輸入端子用導體層411、輸出端子用導體層412以及接地用導體層413、414。導體層411同與側面41a對應的邊相接。導體層412同與側面41b對應的邊相接。導體層413同與側面41c對應的邊相接。導體層414同與側面41d對應的邊相接。
如圖6B所示，第2層介質層42具有4個側面42a～42d。介質層42的頂面具有與4個側面42a～42d對應的4個邊。在介質層42的頂面形成3個電容用導體層421、422、423。導體層421、422、423都同與側面42c對應的邊相接。
如圖6C所示，第3層的介質層43具有4個側面43a～43d。介質層43的頂面具有與4個側面43a～43d對應的4個邊。在介質層43的頂面形成3個諧振器用導體層431、432、433和3個電容用導體層434、435、436。諧振器用導體層431的一個端部與電容用導體層434連接。諧振器用導體層432的一個端部與電容用導體層435連接。諧振器用導體層433的一個端部與電容用導體層436連接。諧振器用導體層431～433的另一端部都同與側面43d對應的邊相接。電容用導體層434同與側面43a對應的邊相接。電容用導體層436同與側面43b對應的邊相接。電容用導體層434、435、436分別配置在與導體層421、422、423相對的位置。
諧振器用導體層431、432、433分別構成圖5中的諧振器61、62、63。導體層421、434和在它們間配置的介質層42構成圖5中的電容64。導體層422、435和它們間配置的介質層42構成圖5中的電容65。導體層423、436和它們間配置的介質層42構成圖5中的電容66。
如圖6D所示，第4層的介質層44具有4個側面44a～44d。介質層44的頂面具有與4個側面44a～44d對應的4個邊。在介質層44的頂面形成3個電容用導體層441、442、443。導體層441配置在與導體層434、435相對的位置。導體層442配置在與導體層435、436相對的位置。導體層443配置在與導體層434、435、436相對的位置。
導體層434、435和導體層441以及它們間配置的介質層43構成圖5中的電容67。導體層435、436和導體層442以及它們間配置的介質層43構成圖5中的電容68。導體層434、436和導體層443以及它們間配置的介質層43構成圖5中的電容69。
如圖6E所示，第4層的介質層44的底面具有與4個側面44a～44d對應的4個邊。在介質層44的底面形成輸入端子用導體層441、輸出端子用導體層442以及接地用導體層443、444。導體層441同與側面44a對應的邊連接。導體層442同與側面44b對應的邊連接。導體層443同與側面44c對應的邊連接。導體層444同與側面44d對應的邊連接。
在側面41a、42a、43a、44a上形成導體層(未圖示)，通過該導體層，導體層411、434、441電氣連接。同樣，在側面41b、42b、43b、44b上形成導體層，通過該導體層，導體層412、436、442電氣連接。另外，在側面41c、42c、43c、44c上形成導體層，通過該導體層，導體層413、421～423、443電氣連接。另外，在側面41d、42d、43d、44d形成導體層，通過該導體層，導體層414、431～433、444電氣連接。
帶通濾波用介質層41～44的介電常數比基板內介質層101的介電常數大。具體而言，例如，基板內介質層101的比介電常數為5～10，帶通濾波用介質層41～44的比介電常數為20以上，最好為30～80。
圖6A到圖6E所示的導體層都是實現BPF24的功能的帶通濾波用導體層。帶通濾波器元件40不包含起電磁屏蔽作用的導體層。但是，帶通濾波器元件40搭載到層疊基板100后，層疊基板100所包含的接地用導體層102G隔著頂面100a與帶通濾波器元件40相對，對帶通濾波器元件40起電磁屏蔽作用。接地用導體層102G中，面對帶通濾波器元件40的部分中一側面的面積比帶通濾波器元件40所包含的任何導體層中一側面的面積都大。另外，帶通濾波器元件40搭載于層疊基板100由外殼110覆蓋后，該外殼110也與帶通濾波器元件40相對，對帶通濾波器元件40起電磁屏蔽作用。
由諧振器用導體層431、432、433構成的諧振器61、62、63，根據在諧振器用導體層431、432、433的上下配置并與地連接的導體層的形態改變它們的Q值。本實施例中，接地用導體層102G和外殼110成為在諧振器用導體層431、432、433的上下配置并與地連接的導體層。本實施例中，帶通濾波器元件40配置在接地用導體層102G和外殼110之間時，已為獲得期望的BPF24的特性而設計了帶通濾波器元件40。即，本實施例中，由帶通濾波器元件40、接地用導體層102G和外殼110實現所期望的BPF24的特性。
接地用導體層102G可以僅具有對帶通濾波器元件40的電磁屏蔽功能，也可以兼作由層疊基板100內的基板內導體層及基板內介質層構成的電路中的地。接地用導體層102G可以是層疊基板100所包含的多個導體層中的最下層，也可以不是。接地用導體層102G為最下層時，具有可使帶通濾波器元件40和接地用導體層102G間距離最大的優點。另一方面，接地用導體層102G不是最下層時，具有可在層疊基板100中的接地用導體層102G的下方配置用于構成電路元件的其他導體層的優點。
再有，例如也有這樣的情況，圖1所示的高頻電路容納于金屬制的框體內，并以該框體不影響帶通濾波器元件40的特性的程度來確保框體與帶通濾波器元件40之間的距離。在這樣的情況下，即使沒有外殼110，容納高頻電路的金屬制的框體也對帶通濾波器元件40起電磁屏蔽作用。這樣，包含本實施例的高頻模塊1的制品，由于存在包含取代外殼110起屏蔽功能的要素的情況，外殼110不一定是必要的。
接著，比較第1及第2比較例，說明本實施例的帶通濾波器元件40及高頻模塊1的效果。圖8是第1比較例的帶通濾波器元件的剖視圖。第1比較例的帶通濾波器元件包含介質層141～144。在介質層142、143、144的各頂面，分別形成與在介質層42、43、44的各頂面上形成的導體層同樣的導體層。在介質層141的頂面和介質層144的底面不形成導體層。在介質層141之上配置介質層151，在介質層144之下配置介質層152。在介質層151的頂面配置屏蔽用導體層153。在介質層153的底面配置屏蔽用導體層154。
介質層151、152的各厚度比介質層141～144的各厚度大，例如，比介質層141～144的合計厚度還大。介質層141～144的介電常數比介質層151、152的介電常數大。具體而言，例如，介質層151、152的比介電常數為5～10，介質層141～144的比介電常數為20以上，最好為30～80。第1比較例的帶通濾波器元件實現與由本實施例的帶通濾波器元件40、接地用導體層102G及外殼110實現的BPF24的特性同等的特性。這里，用第1比較例的帶通濾波器元件取代本實施例的帶通濾波器元件40搭載到層疊基板100而實現的高頻模塊，稱為第1比較例的高頻模塊。
第1比較例的帶通濾波器元件的厚度比本實施例的帶通濾波器元件40的厚度大得多。因此，第1比較例的高頻模塊中，包含層疊基板100和帶通濾波器元件的整個層疊體的厚度比包含本實施例的高頻模塊1中的層疊基板100和帶通濾波器元件40的整個層疊體的厚度大。另外，第1比較例的帶通濾波器元件中，在介質層141～144中形成的導體層與屏蔽用導體層153、154之間的距離若減小，則帶通濾波器元件所包含的諧振器的Q降低。因此，必須使介質層151、152的厚度大到某一程度。從這些情況看來，第1比較例中，高頻模塊的厚度變大，包含高頻模塊的高頻電路的小型化變得困難。
與此形成對照，本實施例的帶通濾波器元件40，由于不包含起電磁屏蔽作用的導體層，因此，與第1比較例的帶通濾波器元件相比可減小厚度。另外，本實施例中，層疊基板100所包含的接地用導體層102G和金屬制外殼110對帶通濾波器元件40起電磁屏蔽作用。因此，可增大帶通濾波器元件40和屏蔽層之間的距離，結果，可增大諧振器61～63的Q值。從這些情況看來，根據本實施例，可在增大諧振器61～63的Q值的同時，減小高頻模塊1的厚度，即包含層疊基板100和帶通濾波器元件40的整個層疊體的厚度。從而，根據本實施例，諧振器61～63的Q值的提高和高頻模塊1的薄型化可兩全，包含高頻模塊1的高頻電路的小型化也成為可能。
這里，參照圖9及圖10，說明為調查諧振器與接地用導體層之間的距離和諧振器的Q值的關系而作的模擬的結果。圖9是模擬中采用用的模型的說明圖。該模型設有作為構成諧振器的導體層的帶狀傳輸線160；在帶狀傳輸線160的下方配置的接地用導體層161；在帶狀傳輸線160的上方配置的接地用導體層162；以及在接地用導體層161、162之間配置的介質層163。帶狀傳輸線160的寬度W設為0.1mm，帶狀傳輸線160的厚度t設為0.01mm。接地用導體層161、162的各寬度設為比帶狀傳輸線160的寬度W足夠大。帶狀傳輸線1 60和接地用導體層161、162相互平行地配置。這里，接地用導體層161的底面和接地用導體層162的頂面之間的距離設為H(mm)，由帶狀傳輸線160構成的諧振器的無負載的Q值設為Qu。在模擬中，調查上述的距離H和Qu的關系。結果如圖10所示。從圖10可明白，距離H越小則Qu越小。從這些可明白，諧振器和接地用導體層之間的距離越小，則諧振器的Q值就越小。
另外，根據本實施例，由于將帶通濾波器元件40搭載到層疊基板100上，因此，可在層疊基板100內設置調整從天線2至BPF24的通路和從天線2至高頻開關10的通路的各自的阻抗并將WCDMA方式的接收信號與其他信號分離的相位線路31。因此，根據本實施例，可進行高頻模塊1的特性的調整。
圖11是第2比較例的高頻模塊的剖視圖。第2比較例的高頻模塊設有層疊基板200，取代本實施例中的層疊基板100。本實施例中，在該層疊基板200的頂面裝有層疊基板100的頂面搭載的元件中除帶通濾波器元件40以外的元件。
層疊基板200包含用于實現BFP24的高介電常數部分202；該高介電常數部分202之下配置的低介電常數部分201；以及在高介電常數部分202之上配置的低介電常數部分203。各部分201～203分別包含交互層疊的多個介質層和多個導體層。高介電常數部分202包含用于實現BFP24的多個導體層。高介電常數部分202所包含的介質層的介電常數比低介電常數部分201、203所包含的介質層的介電常數大。具體而言，例如，低介電常數部分201、203所包含的介質層的比介電常數為5～10，高介電常數部分202所包含的介質層的比介電常數為20以上，最好為30～80。
第2比較例中，如上所述，層疊基板200包含高介電常數部分202和低介電常數部分201、203。因此，由低介電常數部分201、203實現的電路元件的特性受到高介電常數部分202所包含的介電常數大的介質層的影響。因此，第2比較例中，用于實現具有所期望特性的電路的層疊基板200的設計變得困難。另外，第2比較例中，由低溫共燒陶瓷多層基板構成層疊基板200時，必須層疊并燒成介電常數不同的多種電介質材料的層來制造層疊基板200。這種情況下，難以高精度地制造層疊基板200。
與此形成對照，本實施例中，層疊基板100和帶通濾波器元件40可分別地進行設計和制造，因此層疊基板100和帶通濾波器元件40的設計和制造變得容易。
接著，參照圖12，說明本發明第2實施例的高頻模塊和帶通濾波器元件40。圖12是本實施例的高頻模塊的剖視圖。本實施例的高頻模塊1中，層疊基板100的頂面100a包含凹部100c。而且，帶通濾波器元件40配置在凹部100c內。層疊基板100包含配置在隔著頂面100a的一部分即凹部100c的底面與帶通濾波器元件40相對的位置、并與地連接的接地用導體層102G，作為基板內導體層102。該接地用導體層102G隔著頂面100a的一部分即凹部100c的底面與帶通濾波器元件40相對，對帶通濾波器元件40起電磁屏蔽作用。
本實施例中，與第1實施例相比，可增大帶通濾波器元件40和外殼110之間的距離。如第1實施例那樣，層疊基板100具有平坦的頂面100a，在該頂面100a上裝有帶通濾波器元件40的場合，不能充分增大帶通濾波器元件40和外殼110之間的距離，也有諧振器61～63的Q值降低的情況。而即使在這種情況下，根據本實施例，也可充分增大帶通濾波器元件40和外殼110之間的距離，可提高諧振器61～63的Q值。另外，本實施例中，層疊基板100內的接地用導體層102G配置在可充分增大帶通濾波器元件40和接地用導體層102G之間的距離的位置即可。
另外，根據本實施例，可任意設計凹部100c的深度和接地用導體層102G的位置，因此，BPF24的特性的調整變得容易。本實施例中的其他結構、作用及效果與第1實施例相同。
另外，本發明不限于上述各實施例，可以有各種變更。例如，本發明中，帶通濾波用介質層41～44的介電常數可以與基板內介質層101的介電常數相等。該場合，也可獲得前述的各實施例的效果。
另外，本發明不限于便攜電話中的高頻電路所包含的高頻模塊，也可適用于包含帶通濾波器的所有高頻模塊。
根據以上的說明，顯然能夠實施本發明的各種形態和變形例。從而，在與后附的權利要求范圍的等同的范圍內，也可用上述的最佳實施例以外的形態來實施本發明。
權利要求
1.一種帶通濾波器元件，搭載在具有包含與地連接的接地用導體層的多個基板內導體層和與這些基板內導體層交互層疊的多個基板內介質層的層疊基板上，其特征在于，包含相互層疊的、實現帶通濾波功能的帶通濾波用導體層和帶通濾波用介質層，但不包含起電磁屏蔽作用的導體層，將所述層疊基板中包含的所述接地用導體層與所述帶通濾波器元件相對地搭載在所述層疊基板上，以對所述帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用。
2.權利要求1所述的帶通濾波器元件，其特征在于，所述帶通濾波用導體層，包含構成諧振器的導體層。
3.一種設有層疊基板和搭載在所述層疊基板上的帶通濾波器元件的高頻模塊，其特征在于，所述層疊基板具有搭載所述帶通濾波器元件的搭載面、多個基板內導體層以及與這些基板內導體層交互層疊的多個基板內介質層，所述帶通濾波器元件包含相互層疊的、實現帶通濾波功能的帶通濾波用導體層和帶通濾波用介質層，所述層疊基板包含設在隔著所述搭載面與所述帶通濾波器元件相對的位置上的、對所述帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的導體層，該層為所述基板內導體層。
4.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，所述帶通濾波器元件不包含起電磁屏蔽作用的導體層。
5.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，所述帶通濾波用導體層包含構成諧振器的導體層。
6.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，還設有以覆蓋所述帶通濾波器元件的方式而配置的、對所述帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用的金屬制外殼。
7.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，所述帶通濾波用介質層的介電常數比所述基板內介質層的介電常數大。
8.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，所述層疊基板包含用所述基板內導體層構成的電路，起所述電磁屏蔽功能的導體層兼作所述電路的接地。
9.權利要求3所述的高頻模塊，其特征在于，所述搭載面包含凹部，所述帶通濾波器元件配置在所述凹部內。
全文摘要
高頻模塊設有層疊基板、搭載于層疊基板的頂面的多個元件以及覆蓋這些元件的金屬制外殼。搭載于層疊基板的頂面的多個元件包含帶通濾波器元件。帶通濾波器元件包含實現帶通濾波功能的帶通濾波用導體層及多個帶通濾波用介質層，但是不包含起電磁屏蔽作用的導體層。層疊基板所包含的接地用導體層和外殼分別面對著帶通濾波器元件，對帶通濾波器元件起電磁屏蔽作用。
文檔編號H01P1/20GK101071895SQ20071010631
公開日2007年11月14日 申請日期2007年5月10日 優先權日2006年5月10日
發明者五井智之, 藤岡秀昭, 板倉正己, 松原英哉 申請人:Tdk株式會社