JP4195568B2

JP4195568B2 - 積層型電子部品

Info

Publication number: JP4195568B2
Application number: JP2002069784A
Authority: JP
Inventors: 政秀高嶋; 吉則伊藤; 徹矢野
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP2003273685A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信端末や、無線ＬＡＮなどの高周波（マイクロ波）通信機器に実装される積層型電子部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信端末に、図８に示すように受信回路８３と送信回路８４を、アンテナ８１に接続されたスイッチング素子８２を介して接続し、アンテナ８１からの受信信号を受信回路８３に、送信回路８４からの送信信号をアンテナ８１にそれぞれ伝送するようにスイッチング素子８２を高速で交互に切替えるものがある。この移動体通信端末では、スイッチング素子８２と送信回路８４の高周波増幅器８６間にフィルタ８５が挿入されている。なお、８８は周波数混合器である。
近年、この種の移動体通信端末では、何個かのＩＣと、その周辺回路の受動部品、フィルタによって構成されるようになってきている。また、このＩＣは、省電力化されつつある移動体通信端末に用いるために駆動電圧が低電圧化されている。この様な状況の中で、この種の移動体通信端末では、駆動電圧の低電圧化に伴うＳ／Ｎ比の向上を目的に高周波増幅器に平衡入出力タイプのＩＣが用いられつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スイッチング素子８２は、未だ不平衡型のものが多い。そのため、送信回路８４のフィルタ８５は、フィルタを構成する回路素子にディスクリート部品を用いて移動体通信端末のプリント基板上で不平衡タイプのものを形成したり、フィルタを構成する回路素子を一体に形成した不平衡タイプのものを移動体通信端末のプリント基板上に実装するのが一般的になっている。また、高周波増幅器に用いられる平衡入出力タイプのＩＣは、入力インピーダンスが例えば100Ωや200Ωといったように、一般的にフィルタの出力インピーダンスと異なっている。従って、この種の移動体通信端末では、フィルタ８５から出力された不平衡信号を平衡信号に変換し、かつフィルタ８５と高周波増幅器８６のインピーダンスの整合を取るために、図９に示すように、フィルタ８５と高周波増幅器８６の間にバラン８７を挿入する必要があり、移動体通信端末のプリント基板にバラン８７を実装するためのスペースと、フィルタ８５とバラン８７及びバラン８７と高周波増幅器８６を接続するための配線パターンを形成するスペースが必要となり、形状が大型化する。
【０００４】
また、この種の移動体通信端末では、移動体通信端末のプリント基板の配線パターンを介して、スイッチング素子８２、フィルタ８５、バラン８７、高周波増幅器８６が順次接続されるので、フィルタ８５とバラン８７間のインピーダンスの整合を取るために、フィルタ８５の入出力インピーダンスとバラン８７の入力インピーダンスを50Ωに統一する必要がある。そのため、フィルタの特性は入出力インピーダンスによって制限されることになり、フィルタとしての機能を充分に発揮できない場合があった。
【０００５】
本発明は、高周波（マイクロ波）通信機器の小型化に貢献し、使用周波数帯域外のノイズ除去能力を向上させることができる積層型電子部品を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層した積層体内に、ローパスフィルタとバランを内蔵し、ローパスフィルタとバランは、積層体の積層方向から積層体を透視したときに互いに横に並ぶ様に積層体内に形成されると共に、ローパスフィルタを構成するコイルとバランを構成するコイルが積層体の積層方向と垂直な方向に300μｍ以上離して形成され、ローパスフィルタとバランが不平衡用端子と１対の平衡用端子間に接続される。
【０００７】
また、本発明の積層型電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層した積層体内に、第１のコイルと第１のコンデンサが並列に接続され、第１のコイルの一端とアース間に第２のコンデンサが接続され、第１のコイルの他端とアース間に第３のコンデンサが接続されたローパスフィルタと、第２のコイルと第３のコイルが接続され、第２のコイルに一端が接地された第４のコイルを電磁気的に結合し、第３のコイルに一端が接地された第５のコイルを電磁気的に結合したバランを内蔵し、ローパスフィルタとバランは、積層体の積層方向から積層体を透視したときに互いに横に並ぶ様に積層体内に形成されると共に、ローパスフィルタを構成するコイルとバランを構成するコイルが積層体の積層方向と垂直な方向に300μｍ以上離して形成され、ローパスフィルタとバランが不平衡用端子と１対の平衡用端子間に接続される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の積層型電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層した積層体内にローパスフィルタとバランが一体に形成される。このローパスフィルタとバランは、絶縁体層の積層方向から積層体を透視したとき、互いに横に並ぶ様に積層体の一方の側にローパスフィルタが、他方の側にバランが形成される。この様に形成されたローパスフィルタとバランは、積層体に設けられた不平衡用端子と１対の平衡用端子間に接続される。この場合、ローパスフィルタとバランとは、同一の絶縁体層に形成されたローパスフィルタを構成する導体パターンとバランを構成する導体パターンをその同一絶縁体層上で接続することにより互いに接続される。
従って、本発明の積層型電子部品は、積層体内にローパスフィルタとバランが前述の様に離して一体に形成されるので、互いに干渉してこの積層型電子部品の特性が劣化（特に通過帯域内のリターンロスの減少）するのを防止することができる。また、ＩＣの入力インピーダンス（例えば100Ωや200Ω）に応じて必要とされるバランの出力インピーダンスに影響されることなくローパスフィルタの出力インピーダンスを設定することができる。この積層型電子部品は、不平衡用端子が不平衡線路に接続され、１対の平衡用端子が平衡線路に接続される。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の積層型電子部品を図１乃至図７を参照して説明する。
図１は本発明の積層型電子部品を用いた高周波（マイクロ波）通信機器の回路例を示す回路図、図２は本発明の積層型電子部品の回路図、図３は本発明の積層型電子部品の実施例を示す分解斜視図である。
本発明の積層型電子部品を用いた移動体通信端末は、スイッチング素子１２の共通端にアンテナ１１が接続され、受信回路１３と送信回路１４がスイッチング素子１２の分岐端にそれぞれ接続される。そして、スイッチング素子１２の分岐端と送信回路１４の平衡入出力タイプのＩＣが用いられた高周波増幅器１６の入力端間に本発明の積層型電子部品１０が挿入される。
【００１０】
この積層型電子部品１０は、積層体内に、不平衡用端子に接続されたローパスフィルタと、このローパスフィルタと１対の平衡用端子間に接続されたバランが形成される。このローパスフィルタとバランは、図２に示す様に、コイルＬ１とコンデンサＣ１を並列に接続し、コイルＬ１の一端とアース間にコンデンサＣ２を、コイルＬ１の他端とアース間にコンデンサＣ３をそれぞれ接続したπ型の３次のローパスフィルタと、コイルＬ２とコイルＬ３が接続され、コイルＬ２に一端が接地されたコイルＬ４を電磁気的に結合し、コイルＬ３に一端が接地されたコイルＬ５を電磁気的に結合して形成したいわゆるマーチャンド型のバランによって構成される。この積層型電子部品１０は、移動体通信端末のプリント配線基板に実装される。そして、この積層型電子部品１０の不平衡用端子が、スイッチング素子１２の分岐端に接続された不平衡伝送線路に接続される。また、積層型電子部品１０の１対の平衡用端子が、高周波増幅器１６に用いられた平衡入出力タイプのＩＣの入力端に接続された平衡伝送線路に接続される。
【００１１】
この様なローパスフィルタとバランは、図３のように絶縁体層と導体パターンを積層することによりこれらの積層体内に形成される。
絶縁体層３１Ａ乃至３１Ｊは、磁性体、非磁性体、誘電体等、絶縁性を有する材料を用いて形成される。
絶縁体層３１Ａの表面には、アース用導体パターン３２Ａが形成される。このアース用導体パターン３２Ａは、絶縁体層３１Ａの対向する端面にそれぞれ２箇所ずつ引出される。
絶縁体層３１Ｂの表面には、容量用導体パターン３３と容量用導体パターン３４が形成される。容量用導体パターン３３と容量用導体パターン３４は、絶縁体層の片側半面（図３では左半面）に形成される。この容量用導体パターン３３とアース用導体パターン３２Ａ間にコンデンサＣ２が形成される。また、容量用導体パターン３４とアース用導体パターン３２Ａ間にコンデンサＣ３が形成される。
絶縁体層３１Ｃの表面には、容量用導体パターン３５が形成される。容量用導体パターン３５は、絶縁体層の片側半面（図３では左半面）に、絶縁体層３１Ｃを介して容量用導体パターン３３、３４と対向する様に形成される。この容量用導体パターン３５と容量用導体パターン３３、３４によってコンデンサＣ１が形成される。
絶縁体層３１Ｄの表面には、アース用導体パターン３２Ｂが形成される。このアース用導体パターン３２Ｂは、絶縁体層の片側半面（図３では右半面）に形成される。
絶縁体層３１Ｅの表面には、コイル用導体パターン３６とコイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８が形成される。コイル用導体パターン３６は、絶縁体層の片側半面（図３では左半面）に形成される。また、コイル用導体パターン３７、３８は、絶縁体層の残り半面（図３では右半面）に形成される。
絶縁体層３１Ｆの表面には、コイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８が形成される。コイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８は、絶縁体層の片側半面（図３では右半面）に、絶縁体層の幅方向に並べて形成される。
絶縁体層３１Ｇの表面には、コイル用導体パターン３６とコイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８が形成される。コイル用導体パターン３６は、絶縁体層の片側（図３では左半面）に形成される。また、コイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８は、絶縁体層の残りの半面（図３では右半面）に、絶縁体層の幅方向に並べて形成される。そして、絶縁体層３１Ｅのコイル用導体パターン３６と絶縁体層３１Ｇのコイル用導体パターン３６をスルーホールを介して螺旋状に接続してコイルＬ１が形成される。また、絶縁体層３１Ｅ乃至３１Ｇのコイル用導体パターン３７をスルーホールを介して螺旋状に接続してコイルＬ２が形成される。さらに、絶縁体層３１Ｅ乃至３１Ｇのコイル用導体パターン３８をスルーホールを介して螺旋状に接続してコイルＬ３が形成される。このコイルＬ２とコイルＬ３は、絶縁体層３１Ｅの表面のコイル用導体パターン３７とコイル用導体パターン３８を接続することにより互いに接続される。また、バランを構成するコイルＬ２とローパスフィルタを構成するコイルＬ１は、絶縁体層３１Ｇのコイル用導体パターン３６とコイル用導体パターン３７を接続することにより、互いに接続される。さらに、コイルＬ３は、絶縁体層３１Ｇのコイル用導体パターン３８の一端をどこにも接続することなく絶縁体層３１Ｇの端面と離れた位置に延在させることにより、一端が電気的に浮いた状態になっている。
絶縁体層３１Ｈの表面には、コイル用導体パターン３９とコイル用導体パターン４０が形成される。コイル用導体パターン３９とコイル用導体パターン４０は、絶縁体層の片側半面（図３では右半面）に、絶縁体層の幅方向に並べて形成される。コイル用導体パターン３９の一端とコイル用導体パターン４０の一端は、互いに対向する端面に引き出される。
絶縁体層３１Ｉの表面には、コイル用導体パターン３９とコイル用導体パターン４０が形成される。コイル用導体パターン３９とコイル用導体パターン４０は、絶縁体層の片側半面（図３では右半面）に、絶縁体層の幅方向に並べて形成される。コイル用導体パターン３９の一端とコイル用導体パターン４０の一端は、互いに対向する端面に引き出される。そして、絶縁体層３１Ｈ、３１Ｉのコイル用導体パターン３９をスルーホールを介して螺旋状に接続してコイルＬ４が形成され、絶縁体層３１Ｈ、３１Ｉのコイル用導体パターン４０をスルーホールを介して螺旋状に接続してコイルＬ５が形成される。
この様に積層された積層体には、図４に示す様に不平衡用端子２１、平衡用端子２２、２３、４つのグランド用端子Ｇ、ダミー端子ＮＣが形成される。そして、絶縁体層３１Ｂの容量用導体パターン３３と絶縁体層３１Ｅのコイル用導体パターン３６が不平衡用端子２１を介して接続され、絶縁体層３１Ｂの容量用導体パターン３４と絶縁体層３１Ｇのコイル用導体パターン３６とコイル用導体パターン３７の共通接続点がダミー電極ＮＣを介して接続され、アース用導体パターン３２Ｂと絶縁体層３１Ｈのコイル用導体パターン３９、４０がグランド用端子Ｇを介して接続される。また、アース用導体パターン３２Ａが４つのグランド用端子Ｇに、絶縁体層３１Ｉのコイル用導体パターン３９が平衡用端子２２に、絶縁体層３１Ｉのコイル用導体パターン４０が平衡用端子２３にそれぞれ接続される。
【００１２】
この様に形成された積層型電子部品は、図５に示す様に、絶縁体層の積層方向から積層体を透視したとき、ローパスフィルタとバランが横に並ぶ様に、中心線を基準として一方の側（図５では左半分）にローパスフィルタが、他方の側（図５では右半分）にバランが形成される。
この様な積層型電子部品は、ローパスフィルタのコイル用導体パターンの線幅を100μｍ、バランのコイル用導体パターンの線幅を75μｍ、ローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗを520μｍとしたところ、不平衡端子−平衡端子間のインピーダンス比が50Ω：50Ωで、図６に示す様に通過帯域が2.4〜2.5ＧＨｚで、５ＧＨｚ付近に減衰極が形成された特性を得ることができ、この積層型電子部品を用いた場合、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ帯の信号を通過させ、２倍の高調波成分を減衰させることができる。また、この時の積層型電子部品の大きさは、縦横が3.2ｍｍ×1.6ｍｍ、高さが１ｍｍとなった。なお、図６において、横軸は周波数、縦軸は減衰量を示し、Ａに伝送特性を、Ｂに反射特性を示している。
【００１３】
図７は、この積層型電子部品について、素子の大きさ（縦横が3.2ｍｍ×1.6ｍｍ、高さが１ｍｍ）を同じにした状態で、ローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗを50〜400μｍまで変えて、2.5ＧＨｚにおけるリターンロスを比較したものである。本発明の積層型電子部品は、ローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗが大きくなるにしたがって2.5ＧＨｚにおけるリターンロスが増大し、ローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗが300μｍ以上になると、2.5ＧＨｚにおけるリターンロスの間隔Ｗによる変動が小さくなった。従って、本発明の積層型電子部品は、ローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗを300μｍ以上にすることにより、ローパスフィルタとバラン間の互いの干渉をかなり減少させることができると共に、通過帯域内の反射特性を改善し、積層型電子部品の特性を改善することができた。なお、図７において横軸はローパスフィルタのコイル用導体パターンとバランのコイル用導体パターンの絶縁体層の積層方向と垂直な方向の間隔Ｗ（μｍ）、縦軸は減衰量（ｄＢ）を示している。
【００１４】
以上、本発明の積層型電子部品の実施例を述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、バランは、実施例ではマーチャンド型のものについて説明したが、純伝送型や、トリファイラ型でもよい。また、ローパスフィルタとバランは、コイルＬ１を構成するコイル用導体パターンとコイルＬ２を構成するコイル用導体パターンを、外部端子を介して接続したり、絶縁体層のスルーホールを介して接続したりすることにより互いに接続されてもよい。さらに、ローパスフィルタは様々な回路構成にすることができる。
さらに、実施例では、スイッチング素子１２の分岐端と送信回路の平衡入出力タイプのＩＣが用いられた高周波増幅器の入力端間に挿入する場合を説明したが、周波数混合器の平衡入出力タイプのＩＣの入力端とＶＣＯの出力端間に挿入することもできる。
またさらに、実施例では移動体通信端末の場合を説明したが、不平衡線路と平衡線路間に挿入されればよく、本発明を無線ＬＡＮに適用することもできる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べた様に、本発明の積層型電子部品は、絶縁体層と導体パターンを積層した積層体内に、ローパスフィルタとバランを内蔵し、ローパスフィルタとバランは、積層体の積層方向から積層体を透視したときに互いに横に並ぶ様に積層体内に形成されると共に、ローパスフィルタを構成するコイルとバランを構成するコイルが積層体の積層方向と垂直な方向に300μｍ以上離して形成され、ローパスフィルタとバランが不平衡用端子と１対の平衡用端子間に接続されるので、特性を劣化させることなく、使用周波数帯域外のノイズの除去と平衡信号と不平衡信号の変換を１つのチップ部品で達成できる。また、必要とされるバランの出力インピーダンスに影響されることなくフィルタの特性が最良になる様にフィルタの出力インピーダンスを設定することができる。
従って、本発明の積層型電子部品は、高周波（マイクロ波）通信機器の小型化に貢献することができると共に、従来よりも使用周波数帯域外のノイズ除去能力を向上させることができる。
また、本発明の積層型電子部品は、ローパスフィルタとバラン間で互いに干渉することがないので、お互いの影響を考慮することなくローパスフィルタとバランの設計をすることができ、設計しやすくなると共に、設計コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層型電子部品を用いた高周波（マイクロ波）通信機器の回路例を示す回路図である。
【図２】本発明の積層型電子部品の回路図である。
【図３】本発明の積層型電子部品の実施例を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の積層型電子部品の実施例の斜視図である。
【図５】本発明の積層型電子部品の上面からの透視図である。
【図６】本発明の積層型電子部品の実施例の特性を示すグラフである。
【図７】本発明の積層型電子部品の特性を示す表である。
【図８】高周波（マイクロ波）通信機器の回路図である。
【図９】別の高周波（マイクロ波）通信機器の回路図である。
【符号の説明】
１１アンテナ
１２スイッチング素子
１３受信回路
１４送信回路

Claims

絶縁体層と導体パターンを積層し、積層体内に、第１のコイルと第１のコンデンサが並列に接続され、該第１のコイルの一端とアース間に第２のコンデンサが接続され、該第１のコイルの他端とアース間に第３のコンデンサが接続されたローパスフィルタと、第２のコイルと第３のコイルが接続され、該第２のコイルに一端が接地された第４のコイルを電磁気的に結合し、該第３のコイルに一端が接地された第５のコイルを電磁気的に結合したバランが形成され、
該ローパスフィルタと該バランは、絶縁体層の積層方向から該積層体を透視したときに互いに横に並ぶ様に、該ローパスフィルタを構成する導体パターンと該バランを構成する導体パターンが該絶縁体層上に形成される位置を互いに横にずらして形成されると共に、該ローパスフィルタを構成するコイルと該バランを構成するコイルが絶縁体層の積層方向と垂直な方向に３００μｍ以上離して形成され、
該ローパスフィルタの第１のコイルの他端を構成する導体パターンと該バランの第２のコイルの一端を構成する導体パターンが接続されることにより、該ローパスフィルタと該バランが不平衡用端子と１対の平衡用端子間に接続されることを特徴とする積層型電子部品。