JP5071465B2 - 高周波モジュール - Google Patents

Description

この発明は、スイッチＩＣを備え１個のアンテナを用いて複数種類の高周波通信信号を送信もしくは受信する高周波モジュール、特にＥＳＤ保護デバイスを備える高周波モジュールに関するものである。

従来、１個のアンテナに対して、複数の送信系回路、受信系回路もしくは送受信回路をスイッチＩＣを介して接続した高周波スイッチモジュールが各種考案されている。

このような高周波スイッチモジュールは、通常、積層基板により構成され、当該積層基板の表面にスイッチＩＣが実装されている。そして、このスイッチＩＣに接続するアンテナへの伝送回路や、送信系回路、受信系回路、送受信系回路が、積層基板の表面、底面および内部に形成された電極パターンや表面実装された実装部品等によって形成されている。

また、スイッチＩＣを用いた高周波スイッチモジュールの場合、例えばアンテナを介して外部サージ電圧が加わった際にスイッチＩＣ等がサージ電圧により破壊されやすいのを保護するために、スイッチＩＣとアンテナとを接続する伝送回路に静電気放電保護デバイス（以下、「ＥＳＤデバイス」と称する。）が備えられている。このＥＳＤデバイスは、例えばインダクタからなり、アンテナとスイッチＩＣとを接続する伝送線路とグランドとの間に接続されている。また、通常ＥＳＤデバイスは、耐電圧が高いものが用いられるため、実装部品で多く利用されている。

このような実装部品型のＥＳＤデバイスを用いる場合、当然に、スイッチＩＣとともに積層基板の表面に実装されるため、当該ＥＳＤデバイスをグランドへ接続するグランド接続ラインを積層基板内に設けなければならない。

そこで、従来では、特許文献１に示すように積層基板内に共通グランド電極を配設し、当該共通グランド電極へスイッチＩＣのグランド端子とともにＥＳＤデバイスのグランド用端子も接続する構造を用いていた。そして、当該共通グランド電極を、積層基板の底面の共通の外部接続用グランド電極へ接続し、外部のグランドへ接続していた。

特表２００８−５１６４９４号公報

しかしながら、上述のような共通グランドへ、ＥＳＤデバイスもスイッチＩＣも接続する構造では、次に示すような問題が生じる。図８は従来の構造からなる高周波スイッチモジュールにおける問題点を説明するための概略断面図である。なお、図８では、グランドへ接続する系の概略配線パターンのみを示し、他の配線パターンは図示を省略している。

従来の高周波スイッチモジュール１０Ｐは積層基板２００Ｐを備え、当該積層基板２００Ｐの表面に、ＥＳＤデバイス１１０、スイッチＩＣ１２１、ＳＡＷフィルタ素子１２２が実装されている。積層基板２００Ｐには、内層共通グランド電極２０１Ｐ，２０２Ｐが形成されている。内層共通グランド電極２０１Ｐは、ＥＳＤデバイス１１０が実装されるグランド用ランドとビアホール２２０により接続され、スイッチＩＣ１２１が実装されるグランド用ランドとビアホール２２１により接続され、ＳＡＷフィルタ素子１２２が実装されるグランド用ランドとビアホール２２２により接続されている。

内層共通グランド電極２０１Ｐ，２０２Ｐは複数のビアホール２３０で接続され、内層共通グランド電極２０２Ｐは、ビアホール２４０を介して、積層基板２００Ｐの底面に形成された外部接続用グランド電極２１０へ接続されている。

このような構造の場合、図８の二点鎖線に示すように、ＥＳＤデバイス１１０から外部接続用グランド電極２１０へ流される外部サージ電流が、主として内層共通グランド電極２０１Ｐを介し、スイッチＩＣ１２１およびＳＡＷフィルタ素子１２２へ流入してしまう。これにより、スイッチＩＣ１２１が誤動作したり、サージ耐性の低いスイッチＩＣ１２１およびＳＡＷフィルタ素子１２２が破壊したりしてしまう。

このような問題を鑑み、本発明は、ＥＳＤデバイスからグランドへ流れるべき外部サージ電圧によるサージ電流が、スイッチＩＣ等の他の回路部品に漏洩して入力されることを防止することを目的としている。

この発明は、スイッチＩＣと、ＥＳＤデバイスと、これらが実装された積層基板を備える高周波スイッチモジュールに関するものである。スイッチＩＣは、アンテナに接続する単一の共通ポートと複数の送受信系回路にそれぞれ接続する複数の個別ポートとを有し、共通ポートを複数の個別ポートのいずれか一つに切り替えて接続する。ＥＳＤデバイスは、スイッチＩＣの共通ポートとアンテナとを接続する伝送ラインとグランドとの間に接続されて、一方端が伝送ラインのスイッチＩＣ側に接続されるとともに他方端が接地される。積層基板は、天面にスイッチＩＣおよびＥＳＤデバイスが実装されるとともに、底面にスイッチＩＣおよびＥＳＤデバイスを外部のグランドへ接続する外部接続用グランド電極を有する。

そして、当該積層基板の外部接続用グランド電極は、ＥＳＤデバイスの他方端を接地させる第１の外部接続用グランド電極と、該第１の外部接続用グランド電極と電気的に絶縁されたスイッチＩＣ用および送受信系回路用の第２の外部接続用グランド電極と、を備える。さらに、当該積層基板において、第１の外部接続用グランド電極は底面の周縁部に配置され、第２の外部接続用グランド電極は底面の中央部に配置されており、ＥＳＤデバイスと第１の外部接続用グランド電極とを接続する第１グランド接続経路と、スイッチＩＣおよび送受信系回路を構成する回路素子と第２の外部接続用グランド電極とを接続する第２グランド接続経路とが、積層基板内において互いに独立に絶縁されて形成されている。

この構成では、ＥＳＤデバイス用の第１グランド接続用経路と、スイッチＩＣや送受信系回路を構成する回路素子用の第２グランド接続用経路とが、積層基板内に接続しない。これにより、ＥＳＤデバイスからグランドに流れるサージ電流がスイッチＩＣや送受信系の回路素子へ直接流れ込まない。

また、この発明の高周波スイッチモジュールの第１グランド接続経路は、積層基板の内層に形成された、積層方向に直交する方向へ延びる平面電極パターンと、積層基板内に形成された積層方向に延びる導電性ビアホールと、から形成されている。

この構成では、上述のＥＳＤデバイス用の第１グランド接続経路の具体的構成例を示す。このように、平面電極パターンとビアホールとを組み合わせることで、積層基板内での引き回しパターンの自由度が向上する。

また、この発明の高周波スイッチモジュールの第１グランド接続経路を構成する平面電極パターンは、第２グランド接続経路を構成する積層基板内に形成された平面電極パターンと異なる層に形成されている。

この構成では、ＥＳＤデバイス用の第１グランド接続経路を構成する平面電極パターンと、スイッチＩＣや送受信系回路素子用の第２接続経路を構成する平面電極パターンとが、異なる層に形成されているため、層内における当該平面電極パターン間での結合が生じない。これにより、さらに確実に、外部サージ電圧によるスイッチＩＣや送受信系回路素子の破壊を防止できる。

また、この発明の高周波スイッチモジュールの第１グランド接続経路は、ＥＳＤデバイスを実装する実装用ランドと第１の外部接続用グランド電極とを、接続するように形成された積層方向に延びる導電性ビアホールのみから形成されている。

この構成では、ＥＳＤデバイスが第１の外部接続用グランド電極へ最短距離で接続されるので、さらにサージ電流を外部のグランドへ流しやすくなる。

また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１の外部接続用グランド電極の形成面積は、積層基板の底面に形成された他の全ての外部接続用電極の形成面積以上の大きさで形成されている。

この構成では、第１の外部接続用グランド電極の面積が大きいことで、ＥＳＤデバイスからのサージ電流が、より一層外部のグランドへ流れやすくなる。

また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、第１グランド接続経路において、積層方向に延びる複数の導電性ビアホールが第１の外部接続用グランド電極に接続されている。

この構成では、導電性ビアホール数が複数になることで、ＥＳＤデバイスからのサージ電流が、より一層外部のグランドへ流れやすくなる。

また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、ＥＳＤデバイスが接続される伝送ラインに直列接続されたキャパシタを備える。

この構成では、アンテナとスイッチＩＣとを接続する伝送ラインにキャパシタが挿入されることで、よりサージ耐性を向上することができる。

また、この発明の高周波スイッチモジュールでは、送受信系回路を構成する回路素子として、スイッチＩＣの所定の個別ポートに接続されたＳＡＷフィルタ素子を備える。

この構成では、送受信系回路を構成する回路素子としてＳＡＷフィルタ素子を用いる場合を示す。これにより、送受信系回路にＳＡＷフィルタが配置された高周波スイッチモジュールであっても、スイッチＩＣとともにＳＡＷフィルタの外部サージによる破壊を防止できる。

この発明によれば、ＥＳＤデバイスからグランドに流されるサージ電流が、スイッチＩＣ等のＥＳＤ機能部以外を構成する回路素子へ流入することが防止できる。これにより、スイッチＩＣ等の外部サージによる破壊を確実に防ぐことができる。

第１の実施形態の高周波スイッチモジュールの概略の回路構成を示す回路図である。 第１の実施形態の高周波モジュール１０の構造概念を示す側面断面図である。 第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１０を構成する積層基板２００の積層図である。 第２の実施形態の高周波スイッチモジュール１０を構成する積層基板２００’の積層図である。 第３の実施形態の高周波モジュール１０Ａの構造概念を示す側面断面図である。 第４の実施形態の高周波スイッチモジュールの概略の回路構成を示す回路図である。 第４の実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂを構成する積層基板２００Ｂの積層図である。 従来の構造からなる高周波スイッチモジュールにおける問題点を説明するための概略断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて、図を参照して説明する。
まず、図１を参照して本実施形態の高周波スイッチモジュール１０の回路構成について、説明する。図１は本実施形態の高周波モジュール１０の概略の回路構成を示す回路図である。

高周波スイッチモジュール１０は、複数の外部接続用電極を有する。これら複数の外部接続用電極は、後述する構造の積層基板２００を用いてなる高周波スイッチモジュール１０を、マザー回路基板に実装するために利用される。なお、以下の説明では、説明の便宜上、高周波スイッチモジュール１０としての外部接続用電極は「電極」と称し、後述する積層基板に実装するためのスイッチＩＣ１２１の実装用電極は「ポート」と称する。

複数の外部接続用電極は、アンテナ用外部電極ＡＮ０と、送信用外部電極Ｔｘ１，Ｔｘ２、受信用外部電極Ｒｘ１，Ｒｘ２，Ｒｘ３，Ｒｘ４、送受信兼用外部電極ＵＭＴＳ１，ＵＭＴＳ２，ＵＭＴＳ３と、駆動電圧入力用外部電極Ｖｄｄと、制御電圧入力用外部電極Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃ３，Ｖｃ４とを有する。なお、図１の回路図には図示していないが当然に接地用のグランド電極も有する。

スイッチＩＣ１２１は、例えばＣＭＯＳ構造からなり、平面視して略矩形からなる所謂ＳＰ９Ｔ型のＦＥＴスイッチＩＣである。スイッチＩＣ１２１は、本発明の「共通ポート」に相当するアンテナ用ポートＰＣ０、本発明の「個別ポート」に相当するＲＦ用ポートＰＲ１〜ＰＲ９、および駆動信号入力系の駆動系信号入力ポートＰＶ０〜ＰＶ４を備える。スイッチＩＣ１２１は、駆動系信号入力ポートＰＶ０に入力される駆動電圧Ｖｄｄで駆動し、駆動系信号入力ポートＰＶ１〜ＰＶ４に入力される制御電圧信号Ｖｃ１〜Ｖｃ４の組み合わせに応じて、アンテナ用ポートＰＣ０を、ＲＦ用ポートＰＲ１〜ＰＲ９のいずれかに選択的に接続する機能を有する。なお、本実施形態では、ＳＰ９Ｔ型を例にしたが、ＳＰｎＴ型（ｎは２以上の正数）についても、本発明の構成を適用することができる。

次に、スイッチＩＣ１２１のアンテナ側の回路構成について説明する。

スイッチＩＣ１２１のアンテナ用ポートＰＣ０はインダクタＬ２を介して、高周波スイッチモジュール１０としてのアンテナ用外部電極ＡＮ０に接続している。アンテナ用外部電極ＡＮ０は、アンテナＡＮＴに接続している。

スイッチＩＣ１２１のアンテナ用ポートＰＣ０とインダクタＬ２と間の伝送ラインには、インダクタＬ１の一方端が接続さており、当該インダクタＬ１の他方端は、グランドへ接続されている。このようなインダクタＬ１を配設することで、アンテナＡＮＴおよびアンテナ用外部電極ＡＮ０を介して、外部サージ電圧が印加されても、インダクタＬ１を介してグランドへサージ電流が流れる。すなわち、インダクタＬ１はＥＳＤデバイスとして機能する。このようなインダクタＬ１は、高い耐圧性を有する必要から、実装部品により、実現され、当該インダクタＬ１は、積層基板２００の実装面である表面に実装されている。

また、インダクタＬ２のアンテナ用外部電極ＡＮ０側は、キャパシタＣ１を介してグランドへ接続されている。

次に、スイッチＩＣ１２１のＲＦ側の回路構成すなわち送受信系回路の回路構成について説明する。

スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ１には、ローパスフィルタＬＰＦ１を介して送信用外部電極Ｔｘ１が接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ１は、インダクタおよびキャパシタを適宜組み合せてなり、所定の周波数帯域を通過させる特性を有するように構成されている。例えば、ＧＳＭ８５０，ＧＳＭ９００の送信信号の周波数帯域を通過させ、当該送信信号の高調波を減衰させる特性となるように設定されている。そして、このようなローパスフィルタＬＰＦ１を構成するインダクタ及びキャパシタは、積層基板２００の内層に形成された内層電極パターンや実装部品により実現される。なお、本実施形態の図３に示す構成では、これらインダクタ及びキャパシタは、積層基板２００の内層形成された内層電極パターンのみで形成されている。

スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ２には、ローパスフィルタＬＰＦ２を介して送信用外部電極Ｔｘ２が接続されている。ローパスフィルタＬＰＦ２も、インダクタおよびキャパシタを適宜組み合せてなり、ローパスフィルタＬＰＦ１とは異なる所定の周波数帯域を通過させる特性を有するように構成されている。例えば、ＧＳＭ１８００，ＧＳＭ１９００の送信信号の周波数帯域を通過させ、当該送信信号の高調波を減衰させる特性となるように設定されている。そして、このようなローパスフィルタＬＰＦ２を構成するインダクタ及びキャパシタは、積層基板２００の内層形成された内層電極パターンや実装部品により実現される。なお、本実施形態の図３に示す構成では、これらインダクタ及びキャパシタは、積層基板２００の内層形成された内層電極パターンのみで形成されている。

スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ３には、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１を介して平衡型の受信用外部電極Ｒｘ１が接続されており、スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ４には、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１を介して平衡型の受信用外部電極Ｒｘ２が接続されている。

ＳＡＷフィルタＳＡＷ１は、異なる周波数帯域を通過帯域とする二つのＳＡＷフィルタが組み込まれた構造からなる。そして、例えば、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１は、ＲＦ用ポートＰＲ３から受信用外部電極Ｒｘ１への伝送系では、ＧＳＭ８５０の受信信号の周波数帯域を通過帯域とし、ＲＦ用ポートＰＲ４から受信用外部電極Ｒｘ２への伝送系では、ＧＳＭ９００の受信信号の周波数帯域を通過帯域とするような構成からなる。このようなＳＡＷフィルタＳＡＷ１は、実装部品であるＳＡＷフィルタ素子１２２Ａにより実現され、積層基板２００の表面に実装されている。

また、スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ４とＳＡＷフィルタＳＡＷ１とを接続する伝送ラインは、インピーダンス整合用のインダクタＬ３を介してグランドへ接続されている。

スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ５には、ＳＡＷフィルタＳＡＷ５を介して平衡型の受信用外部電極Ｒｘ３が接続されており、スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ６には、ＳＡＷフィルタＳＡＷ２を介して平衡型の受信用外部電極Ｒｘ４が接続されている。

ＳＡＷフィルタＳＡＷ２は、異なる周波数帯域を通過帯域とする二つのＳＡＷフィルタが組み込まれた構造からなる。そして、例えば、ＳＡＷフィルタＳＡＷ２は、ＲＦ用ポートＰＲ５から受信用外部電極Ｒｘ３への伝送系では、ＧＳＭ１８００の受信信号の周波数帯域を通過帯域とし、ＲＦ用ポートＰＲ６から受信用外部電極Ｒｘ４への伝送系では、ＧＳＭ１９００の受信信号の周波数帯域を通過帯域とするような構成からなる。このようなＳＡＷフィルタＳＡＷ２も、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１と同様に、実装部品であるＳＡＷフィルタ素子１２２Ｂにより実現され、積層基板２００の表面に実装されている。

また、スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ５とＳＡＷフィルタＳＡＷ２とを接続する伝送ラインは、インピーダンス整合用のインダクタＬ４を介してグランドへ接続されている。スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ６とＳＡＷフィルタＳＡＷ２とを接続する伝送ラインは、インピーダンス整合用のインダクタＬ５を介してグランドへ接続されている。

スイッチＩＣ１２１のＲＦ用ポートＰＲ７は送受信兼用外部電極ＵＭＴＳ１に接続され、ＲＦ用ポートＰＲ８は送受信兼用外部電極ＵＭＴＳ２に接続され、ＲＦ用ポートＰＲ９は送受信兼用外部電極ＵＭＴＳ３に接続されている。

次に、高周波スイッチモジュール１におけるスイッチＩＣ１２１に上述のような切替制御を行わせるための駆動信号入力系回路について説明する。スイッチＩＣ１２１の駆動系信号入力ポートＰＶ０は駆動電圧入力用外部電極Ｖｄｄに接続されている。また、駆動系信号入力ポートＰＶ１は制御電圧入力用外部電極Ｖｃ１に接続され、駆動系信号入力ポートＰＶ２は制御電圧入力用外部電極Ｖｃ２に接続されている。さらに、駆動系信号入力ポートＰＶ３は制御電圧入力用外部電極Ｖｃ３に接続され、駆動系信号入力ポートＰＶ４は制御電圧入力用外部電極Ｖｃ４に接続されている。

次に、本実施形態の高周波スイッチモジュール１０の構造について説明する。図２は本実施形態の高周波モジュール１０の構造概念を示す側面断面図である。図３は本実施形態の高周波スイッチモジュール１０を構成する積層基板２００の積層図である。

高周波スイッチモジュール１を構成する積層基板２００の構造は、概略的には、セラミックあるいは樹脂等の複数の誘電体層を積層してなる積層体によって形成される。そして、積層基板２００は、各誘電体層間となる内層および積層体の表面および底面に所定パターンで電極を形成することで、図１に示す高周波スイッチモジュール１０のスイッチＩＣ１２１、ＳＡＷフィルタＳＡＷ１，ＳＡＷ２（ＳＡＷフィルタ素子１２２Ａ，１２２Ｂ）、ＥＳＤデバイス１１０であるインダクタＬ１、およびインダクタＬ３以外の回路パターンを実現している。そして、これらの実装型回路部品は、積層基板２００の実装面である表面に実装されている。

まず、図２を用いて、本実施形態の高周波スイッチモジュール１０の特徴的な構造について説明する。なお、図２は、グランド接続系の接続パターンのみを図示し、他の回路パターンの図示を省略している。また、ＳＡＷフィルタ素子１２２Ａ，１２２Ｂについても、一方のＳＡＷフィルタ素子のみをＳＡＷフィルタ素子１２２として図示している。

積層基板２００の表面には、ＥＳＤデバイス１１０、スイッチＩＣ１２１、およびＳＡＷフィルタ素子１２２が所定位置に実装されている。

ＥＳＤデバイス１１０のグランド側ランドは、積層方向に沿ってへ延びる形状のビアホール２２０Ｅにより、積層基板２００内のＡ１層に形成された平面電極パターン３０１Ｅに接続されている。平面電極パターン３０１Ｅは、積層方向に直交する方向へ延びる形状からなる。なお、以下の説明では、特に明記しない限り、各ビアホールは、積層方向に沿って延びる形状であり、平面電極パターンは積層方向に直交する方向へ延びる形状からなる。

Ａ１層の平面電極パターン３０１Ｅは、ビアホール２３０Ｅを介してＣ１層の平面電極パターン３０２Ｅに接続されている。Ｃ１層の平面電極パターン３０２Ｅは、ビアホール２４０Ｅを介して、ＥＳＤデバイス１１０専用の外部接続用グランド電極２１０Ｅ（本発明の「第１の外部接続用グランド電極」に相当する。）に接続されている。

スイッチＩＣ１２１のグランド接続用ランドは、ビアホール２２１を介してＢ１層の共通グランド電極２０１に接続されており、ＳＡＷフィルタ素子１２２のグランド接続用ランドは、ビアホール２２２を介してＢ１層の共通グランド電極２０１に接続されている。

Ｂ１層の共通グランド電極２０１は、ビアホール２３０を介してＤ１層の共通グランド電極２０２に接続され、さらに、当該Ｄ１層の共通グランド電極２０２は、ビアホール２４０を介して外部接続用グランド電極２１０（本発明の「第２の外部接続用グランド電極」に相当する。）に接続されている。

このように、本実施形態の構成では、ＥＳＤデバイス１１０用の外部接続用グランド電極２１０Ｅと、スイッチＩＣ１２１やＳＡＷフィルタ素子１２２用の外部接続用グランド電極２１０とが、積層基板２００の底面に個別に形成される。

さらに、ＥＳＤデバイス１１０と外部接続用グランド電極２１０Ｅとを接続するグランド接続経路と、スイッチＩＣ１２１およびＳＡＷフィルタ素子１２２と外部接続用グランド電極２１０とを接続するグランド接続経路とが、積層基板２００内で接続しない。これにより、ＥＳＤデバイス１１０に外部サージ電圧が印加された場合に生じるサージ電流が、図２の２点鎖線に示すように、外部接続用グランド電極２１０Ｅへ流れ、スイッチＩＣ１２１やＳＡＷフィルタ素子１２２には流入しない。これにより、従来のようなＥＳＤデバイスを備えていても、外部サージ電圧によってスイッチＩＣやＳＡＷフィルタ素子が破壊される現象を防止できる。

なお、図２に示すように、積層基板２００を平面視した状態で、ＥＳＤデバイス１１０に接続する経路上の平面電極パターン３０１Ｅ，３０２Ｅが、共通グランド電極２０１，２０２と、重なり合わないように形成することで、これらの電極が結合することを、防止できる。これにより、さらに外部サージ電圧によるスイッチＩＣやＳＡＷフィルタ素子の破壊を、効果的に防止できる。また、さらに、図２に示すように、平面電極パターン３０１Ｅ，３０２Ｅと、共通グランド電極２０１，２０２とを、異なる層に形成すれば、層内での結合も防止できる。これにより、さらに外部サージ電圧によるスイッチＩＣやＳＡＷフィルタ素子の破壊を、より一層、効果的に防止できる。

次に、本実施形態の高周波スイッチモジュール１０の積層構造について、図３を用いて、より具体的に説明する。なお、図３に積層基板２００の各層を積層方向に沿って見た状態での電極パターンを示す図であり、積層基板２００の表面の層に対応する最上層である第１層から、積層基板２００の最下層である第１７層までを順に示している。また、図３におけいて、第１層〜第１７層は各層の表面側の電極パターンを示しており、１７Ｒ層は第１７層の底面側の電極パターン、すなわち積層基板２００の底面の電極パターンを示している。また、図３の各層に示す丸印はビアホールを示し、当該層を貫通して各層の厚み方向の導通を確保している。また、以下の説明では、グランド接続系の配線パターンのみを説明し、他の回路の配線パターンは説明を省略する。

第１層は、積層基板２００の表面すなわち実装面に相当し、ＥＳＤデバイス１１０、スイッチＩＣ１２１、二個のＳＡＷフィルタ素子１２２が、実装される実装用ランドが所定パターンで形成されている。なお、第１層における図の右下部に配置された電極は、インダクタＬ３用の電極である。また、第１層には、上述の図２のビアホール２２０Ｅが形成されている。

第２層には、平面電極パターン３０１Ｅが形成されている。当該平面電極パターン３０１Ｅの一方端は、ビアホール２００Ｅにより、第１層のＥＳＤデバイス１１０用のランドに接続している。

第２層〜第８層にかけては、ビアホール２３０Ｅが形成されている。このビアホール２３０Ｅの第２層側の端部は、第２層に形成された平面電極パターン３０１Ｅの他方端に接続している。

第５層には、略全面に共通グランド電極２０１が形成されている。この際、共通グランド電極２０１は、ビアホール２３０Ｅの形成領域から所定面積の範囲内には電極が形成されない形状で形成されている。このように、ビアホール２３０Ｅと共通グランド電極２０１とを所定距離以上離間することでも、これらの結合を抑圧し、上述の作用効果を向上させることができる。

第９層には、平面電極パターン３０２Ｅが形成されている。この平面電極パターン３０２Ｅの一方端は、ビアホール２３０Ｅに接続している。ここで、当該積層図からなる高周波スイッチモジュール１０では、平面電極パターン３０２Ｅと共通グランド電極２０１，２０２とが、平面視して重なり合う領域が存在する。しかしながら、平面電極パターン３０２Ｅが所定幅の線状電極であり、平面電極パターン３０２Ｅと共通グランド電極２０１，２０２との重なり合う面積が極小さく、互いが複数層離間されて形成されている。したがって、このような構成であれば、平面電極パターン３０２Ｅと共通グランド電極２０１，２０２との結合が殆ど無く、上述の作用効果を得ることができる。逆に、平面電極パターン３０２Ｅと共通グランド電極２０１，２０２とが重なり合うような設計を行わなくてはならない場合でも、重なり合う面積や電極間距離を適宜設定することで、上述の作用効果を得ることができる。

第９層〜第１７層にかけては、二個のビアホール２４０Ｅが平行して形成されている。これらビアホール２４０Ｅの第９層側の端部は、第９層に形成された平面電極パターン３０２Ｅの他方端に接続している。

第１７層には、共通グランド電極２０２が形成されている。この際、共通グランド電極２０２は、ビアホール２４０Ｅの形成領域から所定面積の範囲内には電極が形成されない形状で形成されている。これにより、ビアホール２４０Ｅと共通グランド電極２０２との結合も抑圧し、上述の作用効果を向上させることができる。

第１７層の裏面、すなわち第１７Ｒ層には、各種外部接続用電極が形成されており、その一個がビアホール２４０Ｅに接続している。このビアホール２４０Ｅに接続する外部接続用電極が上述のＥＳＤデバイス用の外部接続用グランド電極２１０Ｅとなる。

また、第１７Ｒ層の中央には、外部接続用グランド電極２１０が形成されており、ビアホール群により第１７層の共通グランド電極２０２に接続されている。

以上のような積層構造からなることで、上述のように、ＥＳＤデバイス１１０用のグランド接続経路と、スイッチＩＣ１２１およびＳＡＷフィルタ素子１２２用のグランド接続経路とが、積層基板２００内で接続せず、それぞれ個別の外部接続用グランド電極へ接続される。これにより、外部サージからスイッチＩＣ等を保護することができる。

なお、上述の積層構造では、ビアホール２４０Ｅは二個が平行した構造からなるが、一個のビアホールから構成しても良く、三個以上であってもよい。そして、複数個を平行に形成することで、より効果的にサージ電流を外部接続用グランド電極２１０Ｅへ流すことができる。

また、上述の構成では、ＥＳＤデバイス用のグランド接続経路に平面電極パターンを含む構成を用いている。このような構成とすれば、ＥＳＤデバイス１１０の実装位置と、当該ＥＳＤデバイス用の外部接続用グランド電極２１０Ｅとが、重なり合わないような設計仕様になっても、確実にＥＳＤデバイス１１０のランドと外部接続用グランド電極２１０Ｅとを接続することができる。これにより、上述のようなＥＳＤデバイス専用のグランド接続経路を形成する仕様であっても、設計的自由度を向上させることができる。

次に、第２の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図を参照して説明する。図４は本実施形態の高周波スイッチモジュール１０を構成する積層基板２００’の積層図である。本実施形態の高周波スイッチモジュール１０は、第１の実施形態に示した高周波スイッチモジュール１０と同じ回路構成であるので、回路構成については説明を省略する。また、積層構造も第８層まで同じであるので、第９層以下の下層についてのみ説明する。

第９層には、平面電極パターン３０３Ｅが形成されている。この平面電極パターン３０３Ｅの一方端は、ビアホール２３０Ｅに接続している。

第９層〜第１７層にかけては、ビアホール２５０Ｅが形成されている。ビアホール２５０Ｅの第９層側の端部は、第９層に形成された平面電極パターン３０３Ｅの他方端に接続している。

第１７層には、共通グランド電極２０２’が形成されている。この際、共通グランド電極２０２は、ビアホール２５０Ｅの形成領域から所定面積の範囲内には電極が形成されない形状で形成されている。これにより、ビアホール２５０Ｅと共通グランド電極２０２’との結合も抑圧し、上述の作用効果を向上させることができる。

第１７層の裏面、すなわち第１７Ｒ層には、各種外部接続用電極が形成されており、その一個がビアホール２５０Ｅに接続している。このビアホール２５０Ｅに接続する外部接続用電極が上述のＥＳＤデバイス用の外部接続用グランド電極２１０Ｅ’となる。この際、外部接続用グランド電極２１０Ｅ’を他の外部接続用電極以上の大きさに形成する。

また、第１７Ｒ層には、外部接続用グランド電極２１０が形成されており、ビアホール群により第１７層の共通グランド電極２０２’に接続されている。

以上のように、ＥＳＤデバイス１１０用の外部接続用グランド電極２１０Ｅ’を大きく形成することで、ＥＳＤデバイスから外部のグランドへサージ電流を流しやすくすることが可能になる。これにより、より効果的に外部サージからスイッチＩＣ等を保護することができる。

次に、第３の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図を参照して説明する。本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ａの構造は、第１の実施形態に示した高周波スイッチモジュール１０と回路構成が同じであり、ＥＳＤデバイス１１０が外部接続用グランド電極２１０Ｅに接続する経路パターンが異なるだけのものであり、回路構成の説明は省略する。

図５は、本実施形態の高周波モジュール１０Ａの構造概念を示す側面断面図である。

本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ａの積層基板２００Ａは、共通グランド電極２０１、２０２、外部接続用グランド電極２１０を含むスイッチＩＣ１２１およびＳＡＷフィルタ素子１２２のグランド接続系の経路は同じである。

一方、ＥＳＤデバイス１１０のグランド側ランドは、積層基板２００Ａを積層方向へ貫通する形状で形成されたビアホール２３１Ｅを介して、外部接続用グランド電極２１１Ｅへ直接接続されている。

このような構造とすることで、第１の実施形態に示したように、積層基板の内層の平面電極パターンを介さないので、ＥＳＤデバイス１１０のグランド側ランドと外部接続用グランド電極２１１Ｅとの距離が短くなる。これにより、ＥＳＤデバイス１１０に印加された外部サージを、より効果的に、外部のグランドへ流すことができる。

次に、第４の実施形態に係る高周波スイッチモジュールについて図を参照して説明する。図６は、本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂの概略の回路構成を示す回路図である。

本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂは、回路構成上では、スイッチＩＣ１２１のアンテナ用ポートＰＣ０とインダクタＬ２と間の伝送ラインに、さらにキャパシタＣ２が挿入されたものであり、他の構成は第１の実施形態の高周波スイッチモジュール１０と同じである。

本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂでは、インダクタＬ２と、伝送ラインにおけるインダクタＬ１との接続点との間にキャパシタＣ２が接続されている。このように、キャパシタＣ２を伝送ラインに直列接続することで、さらにＥＳＤ保護機能を向上させることができる。

次に、本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂの積層構造について説明する。図７は本実施形態の高周波スイッチモジュール１０Ｂを構成する積層基板２００Ｂの積層図である。

本実施形態の積層基板２００Ｂは、第３層以下の下層が第１の実施形態の積層基板２００と同じであるので、第３層以下の構造についての説明は省略する。

第１層は、積層基板２００の表面すなわち実装面に相当し、ＥＳＤデバイス１１０、スイッチＩＣ１２１、二個のＳＡＷフィルタ素子１２２、および、上述のキャパシタＣ２となるコンデンサ１１１が、実装される実装用ランドが所定パターンで形成されている。なお、第１層における図の右下部に配置され、ＥＳＤデバイス１１０用の電極に平行して形成された電極は、インダクタＬ３用の電極である。また、第１層には、上述の図２のビアホール２２０Ｅが形成されている。

第２層には、ＥＳＤデバイス１１０用の電極とコンデンサ１１１用の電極とを接続する配線パターン３３０が形成されるとともに、ビアホール２３０Ｅが形成されている。このビアホール２３０Ｅは、ＥＳＤデバイス１１０用の二個のランドにおける、配線パターン３３０が接続するランドとは異なるランドに接続されている。

そして、ビアホール２３０Ｅは、さらに第２層〜第８層にかけて連続的に形成されている。

このような構造であっても、スイッチＩＣ１２１やＳＡＷフィルタ素子１２２を外部サージから保護することができ、さらにコンデンサ１１１（キャパシタＣ２）を設けることで、より確実に外部サージから保護することができる。

なお、上述のキャパシタＣ２は、伝送ラインのインダクタＬ１への接続点とアンテナ用ポートＰＣ０との間に接続されていてもよい。

また、上述の各実施形態に示した積層図の説明では、詳細を説明していないが、ＥＳＤデバイス１１０、スイッチＩＣ１２１、ＳＡＷフィルタ素子１２２の配置パターンを適宜設定することで、次のような追加効果を得られる。

例えば、図３に示すように、ＥＳＤデバイス１１０に対してスイッチＩＣ１２１を離間することで、ＥＳＤデバイス１１０からスイッチＩＣ１２１へ直接外部サージが漏洩することを防止できる。また、図７に示すように、ＥＳＤデバイス１１０からスイッチＩＣ１２１と一個のＳＡＷフィルタ素子１２２を離間すれば、当該スイッチＩＣ１２１と一個のＳＡＷフィルタ素子１２２への直接的な外部サージの漏洩を防止できる。このように、例えば、耐圧性が低い素子のように、より優先的に保護したい素子があれば、当該素子をＥＳＤデバイス１１０から離間すれば、外部サージによる破壊をより効果的に防止できる。

１０，１０Ｐ−高周波スイッチモジュール、１１０−ＥＳＤデバイス、１２１−スイッチＩＣ、１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ−ＳＡＷフィルタ素子、２００−積層基板、２０１，２０２，２０２’−共通グランド電極、２１０，２１０Ｅ，２１１Ｅ−外部接続用グランド電極、２３０Ｅ，２４０Ｅ，２５０Ｅ−ビアホール、３３０−配線パターン

Claims (8)

1. アンテナに接続する単一の共通ポートと複数の送受信系回路にそれぞれ接続する複数の個別ポートとを有し、前記共通ポートを前記複数の個別ポートのいずれか一つに切り替えて接続可能なスイッチＩＣと、
   該スイッチＩＣの前記共通ポートと前記アンテナとを接続する伝送ラインとグランドとの間に接続され、一方端が前記伝送ラインの前記スイッチＩＣ側に接続されるとともに他方端が接地されるＥＳＤデバイスと、
   前記スイッチＩＣおよび前記ＥＳＤデバイスが天面に実装されるとともに、前記スイッチＩＣおよび前記ＥＳＤデバイスを外部のグランドへ接続する外部接続用グランド電極を底面に有する積層基板と、を備える高周波スイッチモジュールであって、
   前記外部接続用グランド電極は、前記ＥＳＤデバイスの他方端を接地させる第１の外部接続用グランド電極と、該第１の外部接続用グランド電極と電気的に絶縁された前記スイッチＩＣ用および前記送受信系回路用の第２の外部接続用グランド電極と、を備え、
   前記第１の外部接続用グランド電極は、前記底面の周縁部に配置され、前記第２の外部接続用グランド電極は、前記底面の中央部に配置され、
   前記ＥＳＤデバイスと前記第１の外部接続用グランド電極とを接続する第１グランド接続経路と、前記スイッチＩＣおよび前記送受信系回路を構成する回路素子と前記第２の外部接続用グランド電極とを接続する第２グランド接続経路とが、前記積層基板内において互いに独立に絶縁されて形成されている、高周波スイッチモジュール。
2. 前記第１グランド接続経路は、
   前記積層基板の内層に形成された、積層方向に直交する方向へ延びる平面電極パターンと、
   前記積層基板内に形成された前記積層方向に延びる導電性ビアホールと、から形成されている、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
3. 前記第１グランド接続経路の前記平面電極パターンは、前記スイッチＩＣ用グランド接続経路を構成する前記積層基板内に形成された平面電極パターンと異なる層に形成されている、請求項２に記載の高周波スイッチモジュール。
4. 前記第１グランド接続経路は、
   前記ＥＳＤデバイスを実装する実装用ランドと、前記第１の外部接続用グランド電極とを、接続するように形成された積層方向に延びる導電性ビアホールのみから形成されている、請求項１に記載の高周波スイッチモジュール。
5. 前記第１の外部接続用グランド電極の形成面積は、前記積層基板の底面に形成された他の全ての外部接続用電極の形成面積以上の大きさで形成されている、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
6. 前記第１グランド接続経路において、前記積層方向に延びる複数の導電性ビアホールが前記第１の外部接続用グランド電極に接続されている、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
7. 前記ＥＳＤデバイスが接続される伝送ラインに直列接続されたキャパシタを備える、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。
8. 前記送受信系回路を構成する回路素子として、前記スイッチＩＣの所定の個別ポートに接続されたＳＡＷフィルタ素子を備える、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の高周波スイッチモジュール。

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