JP3222072B2 - 分波器パッケージ - Google Patents
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Description
ジに関し、特に、帯域通過型の弾性表面波フィルタを用
いて構成される分波器のパッケージに関する。
器の小型化が急速に進められ、これらの機器に使用され
る部品の小型化、高性能化が要望されている。移動通信
機器における信号の分岐,生成を行うために分波器が用
いられている。
フィルタ,帯域阻止フィルタあるいはこれらのフィルタ
の組み合わせにより構成されたものが多いが、より小型
化,高性能化のために弾性表面波フィルタを用いたもの
が研究開発されている。
持つ弾性表面波を互いに干渉することのないように分波
するものであるが、2つの帯域通過型の弾性表面波フィ
ルタチップを用いて分波器を構成する場合、互いにフィ
ルタ特性の干渉を防止・低減するために、2つのフィル
タチップそれぞれに対して位相整合用回路を設けるか、
又は少なくともう一方のフィルタチップのみに位相整合
用回路を設ける必要がある。この位相整合用回路は、フ
ィルタチップと共に、多層のセラミックパッケージ内に
収められ、高さ2.4mm程度の小型の分波器パッケージ
とすることができる。
ップは、互いに異なる中心周波数(たとえば836MH
zと881MHz)を持つものであり、それぞれ通過周
波数帯域においては減衰量を低く抑え、阻止域において
は減衰量を大きくし小さい信号レベルとなるような特性
を有する。
て分波器を構成する際、互いのフィルタ特性を劣化させ
ないようにする必要がある。そのため、互いの通過域に
おいて、相手方のフィルタのインピーダンスが無限大で
あって、かつ反射係数がほぼ1であることが理想であ
る。
用回路がフィルタチップに接続されるが、位相整合用回
路は、一般的に、ストリップ線路や、ディスクリート素
子であるコンデンサ(C)やインダクタンス(L)を用
いて形成される。
線路により形成される場合、その線路長に比例して抵抗
が増加する。抵抗が増加すると、伝送すべき信号の伝搬
損失となり、分布定数における浮遊容量の増加をもたら
す。
数等に影響を及ぼし特性が変化する。この影響は、特に
使用する周波数が高周波になる程、また分波器のパッケ
ージの材料が高誘電率になる程大きくなることが知られ
ている。この影響を抑えるために、誘電率の小さなパッ
ケージ材料(アルミナセラミック、またはガラスセラミ
ック)を用い、位相整合用回路としては低抵抗導体(た
とえばタングステン)が用いられている。
いる場合には、位相整合のための回路定数への影響は少
ないが、各チップの精度のため位相整合量の微妙な調整
は難しく、さらにチップの形状が大きいため分波器の高
さが高くなる。
ィルタチップを用いて構成される分波器の従来例を示
す。図12に、パッケージ内に構成される分波器の回路
構成の概念図を示す。ここで、F1,F2が弾性表面波フ
ィルタチップであり、互いのフィルタ特性が干渉しない
ようにするために、位相整合用回路P1,P2が挿入され
る。
子S1,S1g、端子S2,S2gは分波された信号の入出力
端子である。一方の端子(たとえば端子T1',S1g,S
2g)はグランド(GND)に接続される。通常、弾性表
面波フィルタF1,F2と位相整合用回路P1,P2が多層
のセラミックパッケージ内に納められる。
ージの構成例の概略断面図及び斜視図を示す。図13に
おいて、外部接続端子部101は、パッケージの最下層
にあり、図12のT1,S1,S2端子に相当する部分で
ある。また、絶縁層103の中に、タングステン等で作
られた位相整合用回路100が埋め込まれる。図13で
は、フィルタF1と端子T1との間にのみ位相整合用回路
100を挿入したものを示している。
ルを通して最下層の共通信号端子T 1に接続され、他端
はスルーホールを通してフィルタF1,F2に接続され
る。フィルタF1,F2はフィルタチップの実装表面であ
るダイアタッチ層102の上に配置され、ワイヤ107
を介して図のようにボンディング端子層104に接続さ
れる。
じ高さにあるキャビティを構成する層(以下、キャビテ
ィ層と記す)105の表面に存在し、パッケージの端部
を通して最下層の信号端子S1,S2に接続される。ダイ
アタッチ層102にはグランド(GND)パターンが形
成され、このGNDパターンの上にフィルタF1,F2が
配置される。また、最上層には気密封止のため、キャッ
プ106が配置される。
ージの斜視図である。ここで、レイヤ7には、位相整合
用回路100が形成されており、スルーホールを通し
て、位相整合用回路100の一端がキャビティ層105
の端子S1'に接続され、他端が端子S2'及び最下層の端
子T1に接続される。レイヤ5の表面がダイアタッチ層
であり、この上にフィルタチップF1,F2が配置され
る。
形成され、この接地層とレイヤ2,レイヤ6にあるGN
Dとが、スルーホール及びパッケージの端部を通して接
続される。図13,図14に示した従来の分波器パッケ
ージは、7.5(縦)×8.5(横)×2.4(高さ)
mm程度の大きさである。
つのフィルタF1,F2と共通信号端子T1間にそれぞれ
位相整合用回路100を挿入した、従来の分波器パッケ
ージの斜視図である。図14と異なる点は、位相整合用
回路100が形成されたレイヤ8が追加される点であ
る。レイヤ8が追加されるため、この分波器パッケージ
の高さは、図14の分波器パッケージの高さ(2.4m
m)よりも約0.35mm程度高くなる。
の表裏を逆にして、ダイアタッチ部の上面に位相整合用
回路100を形成した従来の分波器パッケージを示して
いる。この場合、図13のものに比べて絶縁層103を
削減できるため、分波器パッケージとしては8.5
(縦)×9.5(横)×1.6(高さ)mm程度とするこ
とができる。
00はむき出しであるため、このままでは外部からの輻
射ノイズの影響を受けやすい。したがって位相整合用回
路100のすぐ近くにGND等の信号線が存在すると位
相整合線路の特性インピーダンスが変化しデバイス特性
を劣化させるので、ある程度の空間が必要となる。
を持つ分波器パッケージは、位相整合用回路100の上
方に0.6mm以上の空間が設けられて使用され、分波器
を構成する場合には結局2.2mm以上の高さを必要とし
ている。
通信機器の部品の小型化が要望されているが、特に高さ
を制限する「低背化」がより一層求められている。図1
3に示したように、位相整合用回路のパターンを層に埋
めこんで多層構造とした場合には、互いに相手のフィル
タ特性への悪影響を低減できるが、必要な層が多いため
部品のさらなる小型,低背化は難しい。
ジ上方に一定高さの空間が必要となるため、低背化にも
限度がある。さらに外部からのノイズによってフィルタ
特性に悪影響を及ぼすおそれが高い。
考慮してなされたものであり、分波器パッケージにおけ
る位相整合用回路パターン,接地用パターン,共通信号
端子のパターン等の層配置に従来とは異なる多層構造を
採用し、分波器としての信号損失及びフィルタ特性の劣
化の改善と、分波器パッケージの低背化を図ろうとする
ものである。
なる帯域中心周波数を有する2つの弾性表面波フィルタ
チップと、2つの弾性表面波フィルタ同士の位相を整合
させる位相整合用回路とを一つに収めた多層分波器パッ
ケージであって、前記位相整合用回路が、弾性表面波フ
ィルタチップ実装面の上方に位置するフィルタチップ用
のキャビティを構成する層の内部に前記キャビティを囲
むように形成され、前記キャビティを構成する層が、前
記弾性表面波フィルタチップとほぼ同じ高さであること
を特徴とする分波器パッケージを提供するものである。
ボンディング端子層、ボンディング端子層の下方に各弾
性表面波フィルタチップごとに分離されたパターンから
なる接地層、及び接地層の下方に前記位相整合用回路が
形成された整合層から構成するようにしてもよい。
を形成してもよく、あるいはフィルタチップ実装面の下
方に絶縁層を介して共通接地層を形成してもよい。ここ
で、フィルタチップ用のキャビティを構成する層とは、
弾性表面波フィルタチップを実装する面の上方に位置
し、2つの弾性表面波フィルタチップを実装するための
キャビティ(空洞)を囲む層をいう。このキャビティの
中に弾性表面波フィルタチップが挿入され、実装面に接
着される。このフィルタチップを実装する面は、ダイア
タッチ層とも呼ばれる。
路が、銅又は銀を主成分とする導体材料からなることが
好ましい。さらに、デバイスの小型化の点で、前記位相
整合用回路は、フィルタチップを囲むような形状のスト
リップ線路で形成することが好ましい。
づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発
明が限定されるものではない。図1に、この発明で対象
とする分波器の回路構成のブロック図を示す。
プF1,F2と共通信号端子T1,T1'との間にそれぞれ
位相整合用回路P1,P2が設けられる。フィルタチッ
プF1,F2は互いに異なる帯域中心周波数を有してお
り、それぞれのフィルタはたとえば図2に示すような周
波数特性を有する。入出力端子S1,S2は、所望の2つ
の中心周波数を持つ信号をそれぞれ入出力する端子であ
る。
周波数を836MHzとすると、この周波数を中心とす
る帯域の信号が端子S1に入出力される。同様に、フィ
ルタチップF2の帯域中心周波数(881MHz)を中
心とする帯域の信号が端子S2に入出力される。入出力
端子S1,S2と異なるもう一方の端子(GND)と、共
通信号端子T1'とはグランドレベル(GND)に接地さ
れる。
実施例を示す。図3に、第1実施例の分波器パッケージ
の多層構造の断面図、図4に斜視図を示す。この多層構
造は、5つの層から構成され、最上層(レイヤ1)の上
方に、フィルタチップ等の内部を保護するように図示し
ないキャップが配置される。キャップは、Auメッキあ
るいはNiメッキ等の金属材料または、パッケージと同
じセラミック材料で作られる。レイヤ1はキャップをの
せるための分波器パッケージの枠であり、ガラスセラミ
ック材料で作られる。図4では、上記のキャップ及びレ
イヤ1は省略している。
ティ層21に相当し、フィルタチップF1,F2とほぼ同
じ高さであり、この中に位相整合用回路のパターン(P
1,P2)が形成されている。レイヤ2は、フィルタチッ
プの端子と外部との接続を形成する層であり、その表面
はいわゆるボンディング端子層2を形成する。
子S1,S2と、経路S1'及びS2'に対応する端子が配置
され、それぞれの端子はフィルタチップF1,F2とワイ
ヤ23によって接続される。レイヤ2はガラスセラミッ
ク等の材料で作成され、その表面の端子及び配線パター
ンはタングステン,Cu,Ag等の導体材料の表面をA
uメッキ処理して作成される。またワイヤ23はAl−
Si等の材料を用いればよい。また、ボンディング端子
層2には、図4に示すようにグランド(GND)端子が
いくつか配置され、フィルタチップF1,F2のGND端
子とワイヤ23で接続される。
S2,GND)は、スルービア又は各レイヤの側面の導
通路を通して最下層のレイヤ5に接続される。なお、レ
イヤ2の中央部の2つの四角形はフィルタチップ用のキ
ャビティ(空洞)であり、この中にフィルタチップが挿
入される。
ぞれ位相整合用回路P2,P1を形成した整合層であり、
ガラスセラミック等の材料で作成される。
路パターンで形成され、このパターンの一端はスルービ
アによってフィルタチップのS1',S2'と接続され、他
の一端はスルービアによって最下層の信号共通端子T1
と接続される。位相整合用回路P1,P2の線路パターン
は、図4に示すようにフィルタチップを挿入するキャビ
ティ(空洞)を囲むように形成することができる。
に、フィルタチップF1に接続される位相整合用回路P1
はフィルタチップF1用のキャビティを囲むように、ま
たフィルタチップF2に接続される位相整合用回路P2は
フィルタチップF1及びF2用のキャビティを囲むように
形成してもよい。
線的に形成する場合に比べて、レイヤ3及びレイヤ4の
スペースを有効活用でき、分波器の小型化に寄与する。
ただし、線路パターンは図4の斜視図及び図11に限定
するものではない。
のが考えられ、線路パターンの線幅を異ならせてもよ
い。たとえば、共通信号端子T1側に接続される線路パ
ターンの線幅をフィルタチップに接続される線路パター
ンの線幅よりも狭くし、フィルタチップ側から共通信号
端子へ向けて徐々に狭くなるようにしてもよい。
るいは銅を主成分とする材料で作成される。また、位相
整合用回路P1の線路長は25mm,線路幅は0.2mm程
度,位相整合用回路P2の線路長は32mm,線路幅は
0.2mm程度とすることができる。レイヤ3及びレイヤ
4の中央部の2つの四角形もキャビティである。
1,F2を実装する層であり、いわゆるダイアタッチ層
で、これもガラスセラミックから作られる。ダイアタッ
チ層のフィルタチップを実装する部分と、ダイアタッチ
層のほぼ全面にわたってGNDパターン(接地層)が形
成される。フィルタチップF1,F2は、このGNDパタ
ーン上に導電性のペーストを用いて接着される。GND
パターンの内部には、フィルタチップとレイヤ5のセラ
ミック基板との密着性をよくするために、図3(a)及
び図4に示されるようなスリット(図では3つのスリッ
ト)を形成することが好ましい。ここでGNDパターン
がレイヤ5の表面上のほとんどを覆うように形成させる
のは、フィルタチップのアイソレーションの向上を図る
ためである。
(GND)パターンの他、裏面に外部接続端子(S1,
S2,T1)を配置した層である。外部接続端子S1,
S2,T1及びGND端子は、表面実装及びアイソレーシ
ョン特性の点でレイヤ5の裏面に配置されることが好ま
しい。GNDパターン及び各端子は、ワイヤボンディン
グ端子と同じ導電性の材料で作成される。
実施例の多層構造であるが、キャビティ層21の高さは
0.5〜0.65mm程度とすることができ、キャップか
ら最下層であるレイヤ5までの全体の高さは1.6mm程
度とすることができる。また、フィルタチップF1,F2
の大きさは、1.5mm(縦)×2mm(横)程度であるの
で、分波器パッケージ全体の大きさは、6mm(縦)×8
mm(横)×1.6mm(高さ)とすることができる。
ジは、次のような製造工程によって作成できる。まず、
各レイヤごとに、誘電率5.7,厚さ0.3mm程度のガ
ラスセラミック基板を用意し、マスクを用いて、導電材
料を蒸着させ各レイヤの配線パターンを形成する。
を順に、貼り合わせ焼結し、表面に露出した導体部分を
金メッキ処理する。さらに、フィルタチップF1,F2を
キャビティ層に挿入し、導電性ペーストを用いてダイア
タッチ層に接着させる。最後に、フィルタチップF1,
F2上の端子とレイヤ2のボンデイングワイヤ層の各端
子とをワイヤ23で接続し、レイヤ1の上方にキャップ
を配置させる。
ビティ層の中に、位相整合用回路P 1,P2を形成したの
で、分波器パッケージの高さ(1.6mm)を従来のもの
(2.4mm)よりも低背化できる。
例のものとのフィルタ特性値の比較表を示す。ここで従
来の分波器における位相整合用回路は、タングステンの
材料を用いて形成したものであり、第1実施例の位相整
合用回路は前記したように銅(Cu)材料を用いて形成
したものである。まず、パターン抵抗はほぼ1/5程度
とすることができたが、このパターン抵抗が減少するこ
とは、損失及び位相回転後の帯域外反射係数が改善され
ることを意味する。
数値は、損失変化量は0.3dB程度に抑えることがで
き、帯域外反射係数変化量は−0.03とすることがで
きた。これにより2つのフィルタを組み合わせた、すな
わちデュプレクサ構成時の特性特に通過帯域の損失とい
う点が改善されたことがわかる。
整合用回路の材料として異なる材料を用いた場合のフィ
ルタ特性の比較図を示す。
たように、位相整合用回路の材料として、銅を主成分と
する導体材料を用いた場合のグラフであり、図6のb
は、従来から用いられているタングステンで位相整合用
回路を形成した場合のグラフである。この図6によれ
ば、位相整合用回路に銅を主成分とする導体材料を用い
ているので、互いのフィルタの通過帯域(824MHz
から849MHz,869MHzから881MHz)に
おいて0.3dB程度の減衰量の改善が見られることが
わかる。なお、この他に、位相整合用回路の材料とし
て、銀系の導体材料を用いても同様の改善をすることが
できる。
F2と、共通信号端子T1との間のそれぞれに位相整合用
回路P1,P2を形成した実施例を示したが、第2実施例
で示すようにどちらか一方のフィルタチップと信号共通
端子T1との間にのみ位相整合用回路を形成するように
してもよい。この場合は、レイヤが一つ減るので高さを
さらに低くすることができる。
視図を示す。ここで、図4の第1実施例と異なる点は、
位相整合回路を形成したレイヤが一つ(レイヤ4のみ)
であること、レイヤ2のボンディング端子層の下及び最
下層の下にGND層(接地層)を設けていることであ
る。すなわち、図7は、図4からレイヤ4を取り除き、
フィルタチップF2と共通信号端子T1との間にのみ位相
整合回路P2を形成した実施例である。
1のレイヤを一つ削減できるので、第1実施例と比べて
さらに0.2mm程度、高さを低くすることができる。ま
た、位相整合用回路は一方のフィルタチップに接続され
た回路にしか挿入されていないが、レイヤ3とレイヤ6
の接地層間に、位相整合用回路P2をはさんだ構成とし
ているため、従来の分波器とほぼ同様のフィルタ特性を
得ることができる。
チップ用のキャビティを有し、各キャビティを取り囲む
ようにGNDパターン(GND1,GND2)を形成し
たものである。
は、各フィルタチップのアイソレーションを向上させる
点でレイヤ3上では分離したパターンとすることが好ま
しい。GNDパターンGND1,GND2は、どちらも
スルービアを通してレイヤ2のボンディング端子層のG
ND端子と接続され、さらにワイヤによって各弾性表面
波フィルタF1,F2と接続される。
面全体をほぼ覆うようなパターンで形成され、レイヤ2
のGND端子と接続される共通接地層となっている。レ
イヤ5のダイアタッチ層は、フィルタチップを接着させ
る部分のみにGNDパターンを形成している。
うな接地層を設け、さらにダイアタッチ層(レイヤ5)
の下方にも共通接地層(レイヤ6)を設けて、キャビテ
ィ部の位相整合用回路を上下の接地層ではさむような構
成とすれば、さらにフィルタチップの端子と位相整合用
回路の間における信号の漏れ、及び2つの弾性表面波フ
ィルタチップ同志の間における信号の漏れの低減、外部
からの放射ノイズの影響の低減、位相整合線路の特性イ
ンピーダンス値の安定化等を図ることができる。
した従来の構成の分波器のフィルタ特性の比較図を示
す。これによれば、各フィルタチップの通過帯域のフィ
ルタ特性がほぼ一致していることがわかる。
視図を示す。ここで、図7の第2実施例と異なる点は、
図7に示したレイヤ3に相当する接地層がない点であ
る。このように、レイヤ3に相当する接地層を省くこと
により、さらに0.2mm程度高さを低くすることができ
る。この第3実施例では、図9のダイアタッチ層(レイ
ヤ4)の下のレイヤ5の表面を、ほぼ共通接地層で覆っ
たことを特徴とする。このような共通接地層を設けるこ
とによって、2つのフィルタチップ間のアイソレーショ
ンを向上できる。
示した従来の構成の分波器のフィルタ特性の比較図を示
す。これによれば、820MHzから850MHz付近
の減衰量がこの発明の方が大きいので、第3実施例の方
が従来のものに比べてフィルタチップF2の帯域外減衰
量の改善が見られることがわかる。すなわち、フィルタ
チップを実装する表面であるダイアタッチ層の下方に共
通接地(GND)層を配置することによって、帯域外減
衰量を改善させることができるので、相手方のフィルタ
チップの特性への悪影響を低減することができる。
キャビティ層に位相整合用回路を形成しているので、分
波器パッケージの低背化を図ることができる。キャビテ
ィ層のボンディング端子層と整合層との間に、弾性表面
波フィルタチップごとに分離されたパターンからなる接
地層を設けているので、フィルタチップの端子と位相整
合用回路の間における信号の漏れ、及び2つの弾性表面
波フィルタチップ同志の間における信号の漏れを改善す
ることができる。さらに、フィルタチップ実装面の下方
に絶縁層を介して共通接地層を形成しているので、各フ
ィルタチップのアイソレーションの向上を図ることがで
きる。またフィルタチップ実装面に共通接地層を形成す
れば、分波器パッケージをさらに低背化できる。
ある。
層構造の断面図である。
層構造の斜視図である。
ある。
である。
層構造の斜視図である。
である。
層構造の斜視図である。
特性の比較図である。
ンの配置図である。
する斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 それぞれ異なる帯域中心周波数を有する
2つの弾性表面波フィルタチップと、2つの弾性表面波
フィルタ同士の位相を整合させる位相整合用回路とを一
つに収めた多層分波器パッケージであって、 前記位相整合用回路が、弾性表面波フィルタチップ実装
面の上方に位置するフィルタチップ用のキャビティを構
成する層の内部に前記キャビティを囲むように形成さ
れ、前記キャビティを構成する層が、前記弾性表面波フ
ィルタチップとほぼ同じ高さであることを特徴とする分
波器パッケージ。 - 【請求項2】 前記キャビティを構成する層が、ボンデ
ィング端子層、ボンディング端子層の下方に各弾性表面
波フィルタチップごとに分離されたパターンからなる接
地層、及び接地層の下方に前記位相整合用回路が形成さ
れた整合層からなることを特徴とする請求項1記載の分
波器パッケージ。 - 【請求項3】 フィルタチップ実装面に共通接地層を形
成したことを特徴とする請求項1又は2記載の分波器パ
ッケージ。 - 【請求項4】 フィルタチップ実装面の下方に絶縁層を
介して共通接地層を形成したことを特徴とする請求項1
又は2記載の分波器パッケージ。 - 【請求項5】 前記位相整合用回路が、銅又は銀を主成
分とする導体材料からなることを特徴とする請求項1か
ら4のいずれかに記載の分波器パッケージ。 - 【請求項6】 前記位相整合用回路が、弾性表面波フィ
ルタチップを囲むような形状のストリップ線路であるこ
とを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の分波
器パッケージ。
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