高频开关模块的制作方法

专利名称：高频开关模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及在微波频带等高频带中使用的高频开关模块，特别涉及将高频开关和滤波器等其他高频部件复合化的高频开关模块。
背景技术：
近来，便携电话机等移动通信设备的发展非常惊人。作为移动通信设备所用的高频部件，有用于切换天线和发送电路之间的连接、及天线和接收电路之间的连接的高频开关。
例如(日本)特开平2-108301号公开的高频开关支持例如EGSM900(Extended Global System for Mobile Communications，扩展的全球移动通信系统)、GSM1800、PCS(Personal Communication Service，个人通信业务)等中的一种发送接收系统，具有配置在发送电路和天线之间的开关元件(二极管)、以及配置在天线和接收电路之间的λ/4相位线路。λ/4相位线路的接收电路侧经二极管接地，所以高频开关用作根据各二极管中流过的偏置电流来切换信号路径的λ/4型开关电路。
图38是具备这种高频开关的单频段便携电话机用RF电路的示例方框图。具备高频开关的便携电话机等移动通信设备具备高频开关电路SW，连接在天线ANT上；低通滤波器f1等滤波电路，设在发送电路TX和高频开关电路SW之间，用于防止来自发送电路TX的发送信号中包含的谐波分量从天线ANT发射，并且防止来自天线ANT的接收信号的一部分流入发送电路TX；带通滤波器f2等滤波电路，特别是声表面波滤波器(SAW滤波器)，设在天线ANT和接收电路RX之间，用于使来自发送电路TX的发送信号的一部分不转入接收电路RX，并且去除来自天线ANT的接收信号中包含的谐波分量。
除了这种单频段便携电话机之外，随着便携电话机的急剧普及，也开发出用能够一台便携终端设备来使用多种通信方式的双频段便携电话机、和三频段便携电话机等多频段便携电话机。单频段便携电话机只支持一种发送接收系统，而双频段便携电话机支持2种发送接收系统，三频段便携电话机支持3种发送接收系统。多频段便携电话机的RF电路方框图的一例示于图36。该例是双频段便携电话机的RF电路方框图，为了能够使发送接收共用一个天线来进行双向通信，具有分波器DP，由多个滤波器构成；以及高频开关电路SW1、SW2，切换天线ANT和发送电路TX或接收电路RX之间的连接。
为了降低噪声指数、提高接收灵敏度，EGSM900等便携电话机在RF电路中具备具有2根信号线的平衡型高频部件(例如接收路径RX上配置的低噪声放大器LNA及其后级的混频器MIX等)。
在低噪声放大器LNA是平衡输入型的情况下，如图37所示，低噪声放大器LNA上连接的SAW滤波器以往是信号端子为1根的不平衡型、即不平衡-不平衡型的滤波器结构，所以与LNA的连接需要平衡-不平衡变换电路。
此外，高频开关和SAW滤波器等器件通常被设计为特性阻抗为50Ω，而低噪声放大器LNA的输入阻抗为50Ω～300Ω左右。因此，在许多情况下，各高频部件的特性阻抗不同，需要阻抗变换电路。作为具备平衡-不平衡电路及阻抗变换电路两者的功能的电路元件，已知有平衡-不平衡变换器(Balun)，但是使用Balun也必然使部件个数增加。此外，平衡-不平衡变换器和SAW滤波器之间的连接也必须考虑阻抗匹配，为了匹配，需要电容器、电感器等附属部件。因此，具有下述问题便携电话机的尺寸增大，而且成本增大。
作为高频部件的小型、轻型化的手段，通过LTCC(Low TemperatureCo-Fireable Ceramics；低温烧结陶瓷)技术，使构成高频开关电路或滤波电路等的电容器、电感器等元件的一部分内置在叠层体(多层基板)中，从而具有多种电路功能的复合部件。
例如(日本)特开平6-197040号公开了在低温烧结绝缘陶瓷薄片构成的叠层体内一体化地内置了传输线及电容器的高频开关。此外，(日本)特开平10-32521号公开了通过在多层基板中一体化地搭载RF级间滤波器(SAW滤波器)而小型、轻型化了的高频开关。此外，(日本)特开平11-225089号公开了为了支持两种以上的发送接收系统而将分波器及高频开关一体化到由低温烧结绝缘陶瓷材料构成的叠层体中的多频段便携电话机用高频开关。这种将高频开关和其他高频部件复合化的部件称为高频开关模块。
在高频开关模块中，可以通过LTCC技术使电容器、电感器等电路元件的一部分内置在叠层体中，将多种电路功能复合化，但是实际上难以得到可供实用的电特性。例如将高频开关、和其接收系统上连接的SAW滤波器一体化在叠层体内的情况下，只有充分考虑高频开关和SAW滤波器之间的阻抗匹配，并且减少连接点上的反射损耗来进行连接，才可以在从高频开关到SAW滤波器输出端的接收路径上降低由不匹配造成的接收信号的损耗。但是如果将高频开关和SAW滤波器复合化，则在从发送电路到天线的发送路径上发送信号的损耗增加，得不到期望的电特性。此外，迄今从未尝试过将构成高频开关的高频电路的一部分平衡化。

发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种高频开关模块，它将高频开关和SAW滤波器等其他高频部件复合一体化，小型而且电特性优良。
本发明的另一目的在于提供一种高频开关模块，它具备平衡-不平衡变换电路或平衡-不平衡变换电路和阻抗变换电路，电特性优良。
本发明第一形态的高频开关模块以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，具备高频开关电路，被连接在天线、发送电路以及接收电路之间，具备多个开关元件；以及声表面波滤波器，被连接在所述高频开关电路和所述接收电路之间；其特征在于，在所述开关电路和所述声表面波滤波器之间配置有相位校正电路，所述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由叠层体的所述电极图案构成，所述声表面波滤波器被封装在叠层体上。
本发明第二形态的高频开关模块以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，其特征在于，具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在所述高频开关电路的接收系统上，连接平衡型电路和不平衡型电路；所述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由叠层体的所述电极图案构成，所述平衡-不平衡变换电路是不平衡输入·平衡输出的声表面波滤波器，被封装在叠层体上。
本发明第三形态的高频开关模块以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，其特征在于，具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；声表面波滤波器，被连接在所述高频开关电路的接收系统上；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在所述声表面波滤波器上；所述高频开关电路以开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由叠层体的所述电极图案构成，所述平衡-不平衡变换电路是平衡-不平衡变换器，所述平衡-不平衡变换器以第2传输线为主要元件，所述第2传输线由叠层体的所述电极图案形成。


图1是本发明一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图2是图1所示的高频开关模块的等价电路的示例图；图3是本发明另一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图4是图3所示的高频开关模块的等价电路的示例图；图5是构成图4高频开关模块的叠层体的各层的电极图案的示例图；图6是本发明一实施形态的高频开关模块的透视图；图7是发送时从连接点IP1侧看接收电路RX时的等价电路图；图8(a)是直接连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图8(b)是直接连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图8(c)是直接连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图8(d)是直接连接高频开关和SAW滤波器时从天线ANT到GSM1800RX的插入损耗特性的曲线图；图9(a)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图9(b)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图9(c)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图9(d)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800RX的插入损耗特性的曲线图；图10(a)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图10(b)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图10(c)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图10(d)是经传输线来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800 RX的插入损耗特性的曲线图；图11(a)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图11(b)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图11(c)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图11(d)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800 RX的插入损耗特性的曲线图；图12(a)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图12(b)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图12(c)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图12(d)是经电感器来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800 RX的插入损耗特性的曲线图；图13(a)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图13(b)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；
图13(c)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图13(d)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800 RX的插入损耗特性的曲线图；图14(a)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从GSM1800 TX到ANT的插入损耗特性的曲线图；图14(b)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从连接点IP1看到的反射特性的曲线图；图14(c)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时阻抗特性的史密斯圆图；图14(d)是经电容器来连接高频开关和SAW滤波器时从ANT到GSM1800 RX的插入损耗特性的曲线图；图15(a)是本发明的高频开关模块的GSM1800 TX和天线ANT之间的插入损耗特性的曲线图；图15(b)是现有的高频开关模块的GSM1800 TX和天线ANT之间的插入损耗特性的曲线图；图16是本发明另一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图17是图16所示的高频开关模块的等价电路的示例图；图18是本发明另一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图19是图18所示的高频开关模块的等价电路的示例图；图20是本发明一实施形态的高频开关模块的平面图；图21是本发明一实施形态的高频开关模块的透视图；图22是构成具有图19等价电路的高频开关模块的叠层体的各层的电极图案图；图23(a)是本发明的高频开关模块所用的平衡-不平衡变换器的另一例的等价电路图；图23(b)是本发明的高频开关模块所用的平衡-不平衡变换器的另一例的等价电路图；图24是图16所示的高频开关模块的等价电路的另一示例图；图25是本发明另一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图26是图25所示的高频开关模块的等价电路的示例方框图；
图27是本发明另一实施形态的高频开关模块的透视图；图28是构成具有图26所示的等价电路的高频开关模块的叠层体的各层的电极图案图；图29(a)是本发明的高频开关模块的EGSM900 TX和天线ANT之间的衰减特性的曲线图；图29(b)是本发明的高频开关模块的EGSM900 TX和天线ANT之间的插入损耗特性的曲线图；图30(a)是本发明的高频开关模块的GSM1800/PCS TX和天线之间的衰减特性的曲线图；图30(b)是本发明的高频开关模块的GSM1800/PCS TX和天线ANT之间的插入损耗特性的曲线图；图31(a)是本发明的高频开关模块的天线ANT和EGSM900 RX之间的插入损耗特性的曲线图；图31(b)是本发明的高频开关模块的天线ANT和GSM1800 RX之间的插入损耗特性的曲线图；图32(a)是本发明的高频开关模块的EGSM900 RX的振幅平衡度和频率之间的关系的曲线图；图32(b)是本发明的高频开关模块的EGSM900 RX的相位平衡度和频率之间的关系的曲线图；图33(a)是本发明的高频开关模块的GSM1800 RX的振幅平衡度和频率之间的关系的曲线图；图33(b)是本发明的高频开关模块的GSM1800 RX的相位平衡度和频率之间的关系的曲线图；图34是本发明另一实施形态的高频开关模块的电路方框图；图35是本发明另一实施形态的高频开关模块的平面图；图36是多频段便携电话机的RF电路的示例方框图；图37是低噪声放大器LNA为平衡输入型的RF电路的示例方框图；图38是单频段便携电话机的RF电路的示例方框图。
具体实施例方式
图1示出本发明的高频开关模块的电路的一例，图2示出图1的高频开关模块的等价电路的一例。在该高频开关模块中，相位校正电路LD4被配置在高频开关SW和SAW滤波器f2之间，这些部件被复合化。
研究高频开关SW和SAW滤波器的复合化的结果判明，如果只考虑高频开关SW和其接收电路侧上连接的SAW滤波器之间的连接点上的阻抗匹配，则来自发送电路的发送信号的损耗增加。因此，以不经相位校正电路而将GSM1800用的高频开关和SAW滤波器复合化的高频开关模块为例，来研究发送电路TX-天线ANT间的插入损耗特性。其结果表明，如图8所示，在GSM1800的发送频率近旁的1.7GHz上发生称为下落(DIP)的衰减，因此发送频带上的插入损耗恶化到不连接SAW滤波器的情况下的约2倍左右。
研究下落(DIP)的发生原因的结果表明，通过将高频开关和SAW滤波器复合化，发送信号的一部分被吸收到接收电路侧，发生称为下落(DIP)的衰减，发送信号的插入损耗增大。
在图2所示的高频开关模块中，按图7所示的等价电路用电路仿真器来评价从发送路径和接收路径之间的连接点IP1在发送时的接收电路侧的阻抗ZIP1，可知表示向高频开关的接收电路侧看去的阻抗特性的史密斯圆图在发送频带上画出旋转的轨迹。如果这样在阻抗特性的旋转轨迹上存在发送频率，则反射损失小，所以从连接点IP1向接收电路RX侧看去时的阻抗接近特性阻抗。换言之，发送电路TX和接收电路RX之间的隔离不够，在插入损耗中发生下落(DIP)，从发送电路到天线的插入损耗特性恶化。
进而研究的结果表明，这种现象受构成开关电路的开关元件(二极管或场效应晶体管)的连接线等引起的寄生电感影响很大。例如，二极管工作时的等价电路在图7中如DD2所示，由电感器、电容器以及电阻构成，与地之间串联连接的电感器构成寄生电感。
通过使用高频电路分析工具的电路仿真器(阿基伦特技术公司的Advanced Design System)等价地增减寄生电感，来确认其影响，可知如果减少寄生电感，则阻抗的旋转轨迹画出小的圆，随之反射特性也被改善。然而，实际的寄生电感由开关元件的构造来决定，实际上难以像电路仿真器那样自由地减少电感。这里所用的电路仿真器对高频开关和声表面波滤波器等构成元件预先得到特性数据的实测值，并根据该特性数据进行仿真，得到接近实际形成试样的结果的评价。
因此，本发明人等着眼于下述事实如果将下落(DIP)发生的频率移动到足够远离发送频率的频率，则插入损耗特性不恶化；因此发现在高频开关和SAW滤波器之间连接移动相位的相位校正电路即可。
在本发明的优选实施形态中，高频开关具备第1开关元件，被配置在发送电路和天线之间；第1传输线或电感器，将上述第1开关元件的发送电路侧接地；第2传输线，被配置在上述天线和上述接收电路之间；以及第2开关元件，将上述第2传输线的接收电路侧接地；上述相位校正电路与上述第2传输线串联连接。相位校正电路由传输线或电容器构成，可以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体的上述电极图案构成，也可以作为片状电感器或片状电容器而封装在叠层体上。
为了使便携电话机的RF电路平衡化，本发明的高频开关模块最好具有不平衡输入-平衡输出型的SAW滤波器作为SAW滤波器。如果SAW滤波器具有不同的输入阻抗及输出阻抗而具备阻抗变换电路的功能，则最好在与LNA等其他高频部件相连时，也可以不另外使用阻抗变换电路，能够实现电特性的提高和RF电路的小型化。如果在声表面波滤波器的平衡输出端的近旁，与平衡输出端并联而连接电感器，则由于后述的理由，来自平衡输出端的差动信号的波纹(Ripple)小，所以最好这样。
本发明另一实施形态的高频开关模块具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在上述高频开关电路的接收系统上，连接平衡型电路和不平衡型电路；上述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，上述第1传输线和上述第1电容器的至少一部分由具有电极图案的绝缘体层构成的叠层体的上述电极图案构成，上述平衡-不平衡变换电路作为不平衡输入-平衡输出的声表面波滤波器(SAW滤波器)而被封装在上述叠层体上。也可以使声表面波滤波器具有不同的输入阻抗及输出阻抗，具有阻抗变换电路的功能。
在从事便携电话机的RF电路部的复合化、小型化及高性能化的过程中，想到通过使用平衡输出型的SAW滤波器，并且将其与平衡输入型LNA相连，不使用平衡-不平衡变换器也能够构成RF电路。SAW滤波器在压电基板的主面上沿表面波的传播方向使多个IDT(Inter-digital Transducer，叉指式换能器)电极接近来配置，并且在它们的两侧配设反射器。作为SAW滤波器，信号端子为1个的不平衡型、即不平衡-不平衡的滤波器结构是普通的，最近下述SAW滤波器已被实用化巧妙设计电极指的交叉宽度、排列及耦合，具有不同的输入阻抗及输出阻抗，具有平衡-不平衡变换功能。如果将这种SAW滤波器封装在构成高频开关的叠层体上，则能够考虑SAW滤波器和高频开关的阻抗匹配而将两者复合化，所以无损于各自的电性能。此外，在具备平衡-不平衡变换功能的SAW滤波器上连接平衡输入型电路元件的情况下，如果按照LNA等电路元件的输入阻抗及输出阻抗来选择SAW滤波器，使其具有平衡-不平衡变换电路的功能，则能够实现电特性的提高和RF电路的小型化，最好这样。
在SAW滤波器被连接在低噪声放大器LNA上的情况下，如果到低噪声放大器LNA的输入信号的振幅平衡度及相位平衡度不好，则低噪声放大器易受外来噪声影响，发生振荡等故障，所以最好使振幅平衡度在±1dB以内，相位平衡度在180±10度以内。振幅平衡度是平衡端子间的高频功率差，而相位平衡度表示其相位差。
SAW滤波器具有上述平衡度特性，但是在将其封装到电路板上、布设连接线路、与低噪声放大器相连的情况下，需要3～5mm左右的连接线路，由此产生寄生电感或寄生电容。此外，SAW滤波器也由于用于引线结合的引线或模制树脂而具有寄生电感或电容。因此，平衡输出信号在接收频带内产生波纹(Ripple)，通带中的插入损耗特性恶化，不能得到期望的振幅平衡度及相位平衡度。但是如果将SAW滤波器封装在叠层体上而与高频开关复合化，则两者的阻抗匹配变得容易，并且能够用叠层体内形成的传输线来连接封装SAW滤波器的平衡输出端和高频开关模块的各个电路板。因此，通过适当设定传输线的线路长度等，能够将来自平衡输出端的差动输出信号的相位平衡度及振幅平衡度调整到期望的范围。此外，如果在SAW滤波器的平衡输出端的近旁配置与其并联的电感器，则能够抑制寄生电容或寄生电感等寄生阻抗在接收频带内产生波纹(Ripple)。
SAW滤波器和与其平衡输出端并联配置的电感器通过叠层体内形成的连接线路相连。连接线路与其他传输线等同样由电极图案形成，但是在等价电路中是实质上没有电感等电路功能的线路。与SAW滤波器的平衡输出端并联配置的电感器是片状电感器，可以封装在叠层体上，也可以用盘状、曲折状或螺旋状的传输线形成在叠层体内。
进行各种研究的结果表明，为了发挥并联配置的电感器的波纹抑制效果，最好将电感器配置在距平衡输出端子的最近的地方以减小寄生电感，通过绝缘基板上的连接线路来连接SAW滤波器和与其并联的电感器。例如如图35所示，通过将平衡输出型SAW滤波器fe2、fg2和电感器LG、LD紧挨着配置在一个叠层体中，能够缩短连接SAW滤波器fe2、fg2和电感器LG、LD的线路图案的长度，能够减小SAW滤波器fe2、fg2的输出端和与它们并联配置的电感器LG、LD之间的寄生电感分量。
电感器及声表面波滤波器通过叠层体内形成的连接线路相连。可以将电感器作为片状电感器而封装在叠层体上，也可以用做成盘状、曲折状或螺旋状的传输线形成在叠层体内。
本发明另一实施形态的高频开关模块具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；SAW滤波器，被连接在上述高频开关电路的接收系统上；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在上述SAW滤波器上；上述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，上述第1传输线及上述第1电容器的至少一部分由叠层体的电极图案构成，上述平衡-不平衡变换电路是平衡-不平衡变换器(Balun)，以第2传输线为主要元件，上述第2传输线由上述电极图案构成。
SAW滤波器用作阻抗变换电路，但是在不能得到所需的阻抗的情况下，最好使SAW滤波器为不平衡输入-不平衡输出，将平衡-不平衡变换器(Balun)用作平衡-不平衡变换电路及阻抗变换电路。平衡-不平衡变换器(Balun)与高频开关及SAW滤波器一起被一体地构成在叠层体上，但是在有限的叠层体内内置平衡-不平衡变换器的传输线的情况下，也有时不能确保所需的传输线的长度、不能得到期望的匝数，或者难以对称地构成平衡侧的传输线。在这种情况下，不能得到所需的输入输出阻抗、相位平衡度(Phase Balance)及振幅平衡度(Amplitude Balance)，但是在输入侧的传输线和地之间配置电容器，或者在平衡输出端间配置电容器，并适当调整它们即可。
这种电容器可以作为电极图案而内置在叠层体中，也可以作为片状电容器而搭载在叠层体上。此外，平衡-不平衡变换器(Balun)的地最好与高频开关等其他电路部件公用。特别是如果使平衡侧的地与其他电路部件的地公用，则从公共地看到的相位为0度。
在本发明的优选实施形态中，叠层体是具有对置的主面和与上述主面相连的侧面的板状，声表面波滤波器作为裸片被倒装封装在至少一个主面上。传输线最好使用带状线、微带线、共面线(コプレ一ナラィン)等。[1]高频开关电路和声表面波滤波器的复合化图1示出本发明的高频开关模块的电路的一例，图2示出其等价电路的一例。该高频开关模块在高频开关SW和SAW滤波器f2之间具有相位校正电路LD4，这些部件被复合化。
图8示出不经相位校正电路而连接高频开关和SAW滤波器的比较例的高频开关模块的一例的电特性。如图8(a)所示，可知在插入损耗特性中，在GSM1800的发送频率近旁的1.7GHz上发生下落(DIP)，因此在发送频带上插入损耗恶化。
为了防止这种插入损耗特性的恶化，在本发明中，将由传输线、电感器及电容器中的至少一个构成的相位校正电路串联连接在高频开关和声表面波滤波器之间。连接各种相位校正电路时的电特性示于图9～图14。此外，表1同时示出插入损耗特性和相位特性。
表1

表1(续)

图9及图10示出作为相位校正电路而设置了宽为0.14mm、长L分别为1mm及2mm的传输线的情况下高频开关模块的电特性。如图9(c)及图10(c)所示，可知相位校正电路越长，则阻抗的旋转轨迹越小。此外，图9(b)及图10(b)示出从连接点IP1向接收电路RX侧看去时的反射特性(Return Loss，回损)。如果设置相位校正电路，则相位略微超前，并且呈现小的反射损耗的频率向低频侧移动，其绝对值也减少。
图11及图12示出作为相位校正电路而设置了集总参数电感器(电感L分别为0.5nH及1nH的片状电感器)的情况下高频开关模块的电特性。如图11(c)及图12(c)所示，可知电感越大，则阻抗的旋转轨迹越小。此外，图11(b)及图12(b)示出从连接点IP1向接收电路RX侧看去时的反射特性(Return Loss，回损)。如果设置相位校正电路，则相位略微超前，并且呈现大的反射损耗的频率向低频侧移动，其绝对值也减少。
图13及图14示出作为相位校正电路而设置了电容值C分别为5pF及15pF的片状电容器的情况下的电特性。如图13(b)及图14(b)所示，片状电容器的电容值越小，则相位越略微滞后，并且呈现大的反射特性的频率向高频侧移动。
图9(d)～图14(d)示出从上述高频开关模块中的天线到接收电路的插入损耗特性。可知即使在高频开关和SAW滤波器间设置相位校正电路，从天线到接收电路的插入损耗特性也不恶化。
图3～图6详细示出本发明另一实施形态的高频开关模块。该高频开关模块用单一多址方式来支持2种不同的通信方式，第1发送接收系统是EGSM900(发送频率为880～915MHz，接收频率为925～960MHz)，第2发送接收系统是GSM1800(发送频率为1710～1785MHz，接收频率为1805～1880MHz)。图3是将本发明的高频开关模块用于支持2种发送接收系统的双频段便携电话机用的RF电路中的情况下的电路方框图。该高频开关模块具有由低通滤波器和高通滤波器构成的分波器(DP)，用于从ANT上连接的端子分离出低频侧的第1发送接收系统(例如EGSM900)、和高频侧的第2发送接收系统(例如EGSM900的大致2倍的频带的GSM1800)。
在分波器(DP)的低通滤波器侧的后级，具有第1高频开关SW1，切换连接第1发送接收系统(EGSM900)的发送电路(EGSM900 TX)和分波器的路径、以及连接第1发送接收系统的接收电路(EGSM900 RX)和分波器的路径。此外，在分波器的高通滤波器侧的后级，具有第2高频开关SW2，切换连接第2发送接收系统的接收电路(GSM1800 RX)和分波器的路径、以及连接第2发送接收系统的发送电路(GSM1800 TX)和分波器的路径。在各个高频开关SW1、SW2和发送电路之间配置有低通滤波器fe1、fg1，在高频开关和接收电路之间配置有SAW滤波器fe2、fg2，在第1高频开关SW1和SAW滤波器fe2之间配置有相位校正电路LG4，在第2高频开关SW2和SAW滤波器fg2之间配置有相位校正电路LD4。
图4示出上述双频段便携电话机所用的高频开关模块的等价电路的一例。图4的虚线外侧的电容器C作为外附部件被配置在电路板上等，但是可以将该外附部件形成在后述的叠层体内，也可以搭载在叠层体上。
天线ANT上连接的分波器DP具有2个串联谐振电路，由传输线LF2和电容器CF1构成一个陷波电路，由传输线LF3和电容器CF3构成另一个陷波电路。一个陷波电路与在天线ANT的后级用作低通滤波器的传输线LF1相连，是传输线LF1的后级，被配置在传输线LF1的一端和地之间。
另一个陷波电路与在天线ANT的后级用作高通滤波器的电容器CF2相连，是电容器CF2的后级，被配置在电容器CF2的一端和地之间。为了提高高通滤波器特性，与电容器CF2串联连接有电容器CF4。电容器CF4也用作第2高频开关SW2的隔直流电容器。通过该结构，分波器DP在期望的频带中呈现宽带的插入损耗特性，在无用的频带中可发现陡峭的衰减特性，可得到分波特性优良的分波器。
第1高频开关SW1切换发送电路EGSM900 TX和接收电路EGSM900RX。高频开关SW1主要由2个二极管DG1、DG2、和2个传输线LG2、LG3构成，二极管DG1的阳极连接在天线ANT上，阴极连接在发送电路EGSM900TX上。此外，在二极管DG1的阴极上连接有接地的传输线LG2。在天线ANT和接收电路EGSM900 RX之间连接有传输线LG3。在传输线LG3的接收侧连接有二极管DG2的阴极，在二极管DG2的阳极和地之间连接有电容器CG4，在它们之间经电阻R配置有控制二极管用的电压端子VC1。
在发送系统(发送电路EGSM900 TX侧)中，在第1高频开关SW1的二极管DG1和传输线LG2之间，插入了由传输线LG1及电容器CG1、CG2、CG3构成的低通滤波器fe1。低通滤波器fe1也可以配置在发送EGSM900 TX和传输线LG2之间。在二极管DG2的阴极侧经相位校正电路LG4连接有SAW滤波器fe2。在第1高频开关SW1和分波器DP的传输线LF1之间配置有隔直流电容器C1。
第2高频开关SW2用于切换发送电路GSM1800 TX和接收电路GSM1800 RX，主要由2个二极管DD1、DD2和2个传输线LD2、LD3构成。二极管DD1的阳极连接在天线ANT侧，阴极连接在发送电路GSM1800 TX侧。此外，在二极管DD1的阴极上连接有接地的传输线LD2。在天线ANT和接收电路GSM1800 RX之间连接有传输线LD3，在其接收侧连接有二极管DD2的阴极，在二极管DD2的阳极和地之间连接有电容器CD4，在它们之间经电阻R配置有控制二极管用的电压端子VC2。
在发送系统(发送电路GSM1800 TX侧)中，在高频开关SW的二极管DD1和传输线LD2之间，插入了由传输线LD1和电容器CD1、CD2、CD3构成的低通滤波器fg1。低通滤波器fg1也可以配置在发送电路TX和传输线LD2之间。在二极管DD2的阴极侧经相位校正电路LD4连接有SAW滤波器fg2。
该高频开关模块的工作逻辑如表2所示。例如，在用该高频开关模块将GSM1800的发送信号送至天线ANT的情况下，通过从用于切换第2高频开关SW2的电压控制电路VC2提供正电压，使二极管DD1及DD2成为ON(导通)状态。成为ON状态的二极管DD2具有低阻抗，所以传输线LD3对高频为接地，并且由于构成相位校正电路LD4的传输线，从公共端IP1向接收电路GSM1800 RX侧看去的发送频率上的阻抗高，在接收电路GSM1800 RX侧不出现高频信号(发送信号)。此外，二极管DD1成为ON状态，为低阻抗，所以来自发送电路GSM1800 TX的高频信号通过分波器DP，从天线ANT作为GSM1800 TX的发送信号被发射。
表2

在本实施形态中，SAW滤波器fe2、fg2是不平衡输出型，但是在便携电话机的接收电路中，在SAW滤波器的后级配置平衡信号输入的低噪声放大器LNA的情况下，也可以将SAW滤波器作为平衡输出的SAW滤波器。此外，为了改善电特性，最好在SAW滤波器的平衡输出期间并联配置电感器，将该电感器作为片状电感器搭载在叠层体上，或者与其他传输线同样配置在叠层体内。
具有图4所示的等价电路的高频开关模块的内部构造的一例示于图5。此外，图6示出封装了SAW滤波器及二极管的高频开关模块。该高频开关模块在叠层体内具有构成分波器DP、低通滤波器fe1、fg1、及高频开关SW1、SW2的传输线，将二极管、片状电容器、SAW滤波器fe2、fg2、及片状电阻搭载在该叠层体上，整体单片化。
高频开关模块的叠层体如下形成在可低温烧成的陶瓷绝缘体的原始薄片(グリ一ンシ一ト)上印刷以Ag为主体的导电胶，形成期望的电极图案，将具有电极图案的多个原始薄片适当地一体叠层、烧结。
作为可低温烧成的陶瓷绝缘体材料，例如有以Al2O3为主成分、以SiO2、SrO、CaO、PbO、Na2O及K2O中的至少1种为副成分的低温烧结绝缘体陶瓷组成物，以Al2O3为主成分、以MgO、SiO2及GdO中的至少1种为副成分的低温烧结绝缘体陶瓷组成物等绝缘体材料，或包含Bi2O3、Y2O3、CaCO3、Fe2O3、In2O3及V2O5中的至少1种的磁性陶瓷材料。将这些陶瓷绝缘体材料的最初原料用球磨机进行湿式混合，将得到的稀浆干燥后，在700℃～850℃的温度下进行试烧，粉碎干燥而形成陶瓷粉末。在该陶瓷粉末中通过球磨机混合有机粘合剂、增塑剂及有机溶剂，用脱泡机调整粘度后，通过刮刀(ドクタ一ブレ一ド)、管状刮刀(パィプドクタ一)等公知的薄片成形方法，形成30～250μm的陶瓷原始薄片(グリ一ンシ一ト)。
通过Cu或Ag等导电性胶在各原始薄片上印刷构成传输线或电容器、连接线路的电极图案，形成连接电极图案的通路孔。使得到的带电极图案的原始薄片重合，在80℃的温度及12MPa的压力下热压接而成为叠层体。用切割锯(ダィシングソ一)、钢刀等将叠层体切断为规定的大小及形状，在900℃～1000℃下烧结2～8个小时。这样，得到例如尺寸为6.7mm×5.0mm×0.6mm的叠层体。
以下根据叠层顺序来说明叠层体的内部构造。首先在最下层的原始薄片14的背面上，形成接地电极和端子电极。在原始薄片14的大致整个正面上，形成接地电极，形成直径为0.05～0.2mm的通路孔(在图中用黑圆点表示)，以便将各个电极图案间适当连接。在这些通路孔中填充Ag或Cu等导体。
在原始薄片13上，形成有构成分波器及低通滤波器并且接地的电容器，在原始薄片12及11上形成有接地电极GND及构成低通滤波器LPF的电容器。在原始薄片6～10上，形成有构成高频开关、分波器及低通滤波器的传输线、和作为相位校正电路的传输线LD4。
在原始薄片3～5上形成有接地电极、分波器的电容器及高频开关的接地的电容器。
在原始薄片2上，形成有在最上部的原始薄片1上形成的连接搭载元件用的焊盘的布线图案、以及构成相位校正电路的传输线LD4。传输线LD4与叠层体上搭载的SAW滤波器fg2相连。
在叠层体的上表面上，形成有连接搭载元件用的焊盘以及用于连接金属壳体的焊盘。在叠层体的上表面上，搭载有4个二极管、2个SAW滤波器、片状电阻及片状电容器，在覆盖由Ni覆材构成的金属壳体后，进行锡焊，得到本发明的高频开关模块。在上述片状电容器中，将LG4作为相位校正电路。在图6中为了看清部件搭载的状态，未图示金属壳体。
在上述实施形态中，作为SAW滤波器，使用了将元件密封在金属壳体中的单体器件、所谓的管封装密封型SAW滤波器，但是也可以在叠层体的至少一个面上焊装构成SAW滤波器的裸片，在叠层体的一部分上形成凹部(Cavity)，在该凹部上配置SAW滤波器。在裸状态下封装SAW滤波器的情况下，用金属壳体进行封装，并且在必要时用氩气或氮气将SAW滤波器的周围变为惰性气氛即可。
评价了这样形成的高频开关模块的GSM1800 TX-天线ANT间的插入损耗特性。此外，作为比较例，制作了不形成传输线LD4、只用通路孔连接高频开关和SAW滤波器的高频开关模块。图15(a)示出本发明的高频开关模块的GSM1800 TX-天线ANT间的插入损耗特性，而图15(b)示出现有的高频开关模块的GSM1800 TX-天线ANT间的插入损耗特性。
根据本发明，能够使插入损耗特性中的下落(DIP)的位置移动到足够远离GSM1800发送频率的低频侧。此外，与现有的高频开关模块相比，能够将损耗改善约0.8dB。此外，接收的插入损耗与现有的相比，在同等的接收信号频带中得到最大3.2dB的结果。
在上述实施形态中，相位校正电路LD4被配置在GSM1800侧的第2高频开关SW2和SAW滤波器fg2之间，但是也可以将相位校正电路LD4适当配置在EGSM900侧的第1高频开关SW1和SAW滤波器fe2间，将片状电感器用作相位校正电路LD4也能得到同样的结果。此外，在将电容器用作相位校正电路LD4的情况下，能够使上述下落(DIP)移动到高频侧，所以在此情况下也同样能够有效地改善发送信号的插入损耗特性。[2]高频开关模块的平衡输出化的第一形态设具有图16所示的电路、用单一的多址方式来支持2种不同的通信方式的高频开关模块的第1发送接收系统为EGSM900(发送频率为880～915MHz，接收频率为925～960MHz)，第2发送接收系统为GSM1800(发送频率为1710～1785MHz，接收频率为1805～1880MHz)，以下详细进行说明。
该高频开关模块具备分波器DP；2个高频开关SW1、SW2，切换来自该分波器DP的接收信号到接收电路的信号路径和来自发送电路的发送信号到分波器DP的信号路径；低通滤波器fe1、fg1；以及SAW滤波器fe2、fg2，作为RF级间滤波器，为不平衡输入-平衡输出型，具备平衡-不平衡变换电路的功能。分波器DP、多个高频开关SW1、SW2及SAW滤波器fe2、fg2被一体地内置在由多个绝缘层构成的叠层体内，在叠层体的外表面上设置有与接收电路EGSM900 RX、GSM1800 RX相连的平衡端子。图17是具有图16所示电路的高频开关模块的等价电路的一例。
分波器DP由多个滤波电路构成，由传输线及电容器构成。分波器DP具备第1滤波电路，使EGSM900的发送接收信号通过，而使GSM1800的发送接收信号衰减；以及第2滤波电路，使GSM1800的发送接收信号通过，而使EGSM900的发送接收信号衰减。
在本实施形态中，第1滤波电路是传输线LF1及电容器CF1并联连接、在与地之间连接有电容器CF3的低通滤波器。第2滤波电路是传输线LF2及电容器CF2并联连接、在与地之间配置有传输线LF3、在传输线LF2及电容器CF2上串联连接有电容器CF4的高通滤波器。通过这种结构，能够分离第1发送接收系统EGSM900和第2发送接收系统GSM1800的接收信号，第1发送接收系统EGSM900的发送信号被导向天线ANT，而第2发送接收系统GSM1800的发送信号也被导向天线ANT而实质上不会转入第2发送接收系统GSM1800的发送接收电路，实质上不会转入第1发送接收系统EGSM900的发送接收电路。在本发明中，分波器DP除了上述结构之外，也可以适当组合带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器、高通滤波器，使其如上所述工作。
在实施形态中，来自天线的静电(Electrostatic discharge)通过传输线LF3向地放掉，防止二极管或SAW滤波器的静电损坏。
分波器DP的传输线LF1、LF2、LF3及电容器CF1、CF2、CF3、CF4被内置在叠层体中，但是也可以用片状电感器或片状电容器来构成其一部分，封装在叠层体的外表面上。
开关电路SW1、SW2被配置在构成分波器DP的第1及第2滤波电路的后级。切换发送电路EGSM900 TX和接收电路EGSM900 RX的第1高频开关SW1、以及切换发送电路GSM1800 TX和接收电路GSM1800 RX的第2高频开关SW2分别主要由二极管和传输线构成。
用于切换发送电路EGSM900 TX和接收电路EGSM900 RX的第1高频开关SW1主要由2个二极管DG1、DG2及2个传输线LG1、LG2构成。二极管DG1被配置在EGSM900的发送接收信号的输入输出端IP2和EGSM900TX之间，二极管DG1的阳极连接在输入输出端子IP2上，在二极管DG1的阴极和地之间连接有传输线LG1。在输入输出端IP2和EGSM900 RX之间连接有传输线LG2，在传输线LG2的一端(EGSM900 RX侧)上连接有二极管DG2的阴极，在二极管DG2的阳极和地之间连接有电容器CG6，在上述阳极和控制电路VC1之间连接有电阻RG。
传输线LG1及LG2具有使各自的谐振频率处于EGSM900的发送信号的频带内的线路长度。第1滤波电路和EGSM900 TX之间插入的低通滤波器fe1由传输线和电容器构成。在图17的等价电路中，由传输线LG3及电容器CG3、CG4、CG7构成的π型低通滤波器被配置在二极管DG1和传输线LG1之间。低通滤波器fe1被复合地构成在构成高频开关SW1的元件间，但是也可以在高频开关SW1的后级或前级配置低通滤波器fe1。传输线LG3及电容器CG3、CG4、CG7被内置在由多个绝缘体层构成的叠层体中。
高频开关SW1的2个二极管DG1、DG2被搭载在叠层体的外表面上。传输线LG1、LG2及电容器CG1、CG2、CG6被内置在由多个绝缘体层构成的叠层体中。与控制端子VC1相连的电阻RG可以内置在叠层体中，或印刷在叠层体上，或者也可以作为片状电阻而搭载在叠层体上。
传输线LG1及电容器CG1、CG2、CG6可以作为片状电感器及片状电容器而搭载在叠层体的外表面上，而电容器CG2也可以作为片状电容器而配置在搭载高频开关模块的电路板上。
用于切换GSM1800的接收电路GSM1800 RX和发送电路GSM1800 TX的第2高频开关SW2主要由2个二极管DP1、DP2及2个传输线LP1、LP2构成。二极管DP1被配置在GSM1800的发送接收信号的输入输出端IP1和GSM1800 TX之间，二极管DP1的阳极连接在输入输出端IP1上，在二极管DP1的阴极和地之间连接有传输线LP1。在输入输出端IP1和RX2之间连接有传输线LP2，在该RX2侧的传输线LP2的一端上连接有二极管DP2的阴极，在其阳极和地之间连接有电容器CP6，在上述阳极和控制电路VC2之间连接有电阻RP。
传输线LP1及传输线LP2具有使各自的谐振频率处于GSM1800的发送信号的频带内的线路长度。第2滤波电路和GSM1800 TX之间配置的低通滤波器fg1由传输线和电容器构成。在图17的等价电路中，由传输线LP3及电容器CP3、CP4、CP7构成的π型低通滤波器被配置在二极管DP1和传输线LP1之间。低通滤波器fg1被复合地构成在构成开关电路3的元件间，但是也可以在高频开关SW2的后级或前级配置低通滤波器fg1。传输线LP3及电容器CP3、CP4、CP7被内置在由多个绝缘体层构成的叠层体中。
高频开关SW2的2个二极管DP1、DP2被搭载在叠层体的外表面上。传输线LP1、LP2及电容器CP2、CP6被内置在由多个绝缘体层构成的叠层体中。与控制端子VC2相连的电阻RP可以内置在叠层体中，或印刷在叠层体上，也可以作为片状电阻搭载在叠层体上。
传输线LP1及电容器CP2、CP6可以作为片状电感器及片状电容器而搭载在叠层体的外表面上，而电容器CP2也可以作为片状电容器而配置在搭载高频开关模块的电路板上。
配置在高频开关电路SW1、SW2的后级的SAW滤波器fe2、fg2具有除去EGSM900的接收信号、GSM1800的接收信号以外的无用的频率分量、谐波的功能，被配置在叠层体上。作为SAW滤波器fe2、fg2，可以使用将弹性表面波元件封装在陶瓷封装中的倒装封装型SAW滤波器，也可以在叠层体上设置凹部(Cavity)而在裸状态下焊接封装弹性表面波元件。SAW滤波器fe2、fg2是不平衡输入·平衡输出型的SAW滤波器，按照LNA等的输入阻抗或输出阻抗来选择这种具备平衡-不平衡变换功能的SAW滤波器，使其作为平衡-不平衡变换电路来工作，所以能够构成具备EGSM900和GSM1800的接收信号的平衡输出端子的6750尺寸的小型而且高性能的高频开关模块。
在本发明的高频开关模块发送EGSM900方式的发送信号的情况下，向电压端子VC1施加正控制电压，向电压端子VC2施加0V控制电压。从电压端子VC1施加的正电压通过电容器CG1、CG2、CG3、CG4、CG6、CG7及SAW滤波器fe2而隔掉直流分量，使二极管DG1及二极管DG2成为ON状态。SAW滤波器fe2由于其电极构造而不流过直流。二极管DG1成为ON状态后，发送电路EGSM900 TX和分波器DP之间的阻抗变低。另一方面，通过成为ON状态的二极管DG2及电容器CG6，传输线LG2对高频为接地从而谐振，从输入输出端IP2向接收电路EGSM900 RX侧看去的情况下的阻抗非常大。其结果是，EGSM900方式的发送信号不会泄漏到接收电路EGSM900RX而被传输到分波器DP，从天线ANT被发送。此外，二极管DP1及DP2通过从电压端子VC2施加的0V电压而成为OFF状态。成为OFF状态的二极管DP1的阻抗高，所以来自发送电路GSM1800 TX的泄漏信号被遮断，不从天线ANT被发送。
在接收EGSM900的接收信号的情况下，向电压端子VC1及VC2施加0V电压。其结果是，二极管DG1及DG2成为OFF状态。此外，二极管DP1及二极管DP2也成为OFF状态。由于二极管DG1成为OFF状态，所以发送电路EGSM900 TX和分波器DP之间的阻抗高，不相连。此外，通过成为OFF状态的二极管DG2，分波器和接收电路EGSM900 RX经传输线LG2、SAW滤波器fe2及平衡-不平衡变换器而相连，接收信号被平衡输出。
在发送GSM1800方式的发送信号的情况下，向电压端子VC1施加0V电压，向电压端子VC2施加正电压。从电压端子VC2施加的正电压由电容器CP2、CP3、CP4、CP6、CP7及SAW滤波器fg2隔掉直流分量，二极管DP1及DP2成为ON状态。SAW滤波器由于其电极构造而不流过直流。二极管DP1成为ON状态后，发送电路GSM1800 TX和分波器DP之间的阻抗变低。另一方面，通过成为ON状态的二极管DP2及电容器CP6，传输线LP2对高频为接地从而谐振，从输入输出端IP1向接收电路GSM1800 RX侧看去的情况下的阻抗非常大。其结果是，GSM1800方式的发送信号不会泄漏到接收电路GSM1800 RX而被传输到分波器，从天线被发送。此外，二极管DG1及DG2通过从电压端子VC1施加的0V电压而成为OFF状态。成为OFF状态的二极管DG1的阻抗高，所以来自发送电路EGSM900 TX的泄漏信号被遮断，不从天线ANT被发送。
在接收GSM1800的接收信号的情况下，向电压端子VC1及VC2施加0V电压，二极管DP1及DP2成为OFF状态。此外，二极管DG1及二极管DG2也成为OFF状态。由于二极管DP1成为OFF状态，所以发送电路GSM1800 TX和分波器DP之间的阻抗高，不相连。此外，通过成为OFF状态的二极管DP2，分波器和接收电路GSM1800 RX经传输线LP2、SAW滤波器fg2、及平衡-不平衡变换器而相连，接收信号被平衡输出。
在本实施形态中，平衡输出的接收信号的振幅平衡度在±1dB以内，相位平衡度在180±10度以内。[3]高频开关模块的平衡输出化的第二形态如上所述，如果想减少电路元件来构成，则最好将SAW滤波器用作平衡-不平衡变换电路，但是有时不容易在确保滤波器所需的相对带宽或插入损耗等电特性、平衡-不平衡变换电路所需的相位平衡度及振幅平衡度的同时，得到期望的输入输出阻抗。在这种情况下，最好将平衡-不平衡变换器用作平衡-不平衡变换电路，将其复合化到高频开关模块中。
图18示出本发明另一实施形态的高频开关模块的电路，而图19示出本发明的其等价电路。将具有平衡-不平衡变换功能及阻抗变换功能的平衡-不平衡变换器BAL1、BAL2配置在不平衡-不平衡型的SAW滤波器fe2、fg2的后级。平衡-不平衡变换器BAL1由传输线LG4、LG5、LG6构成，平衡-不平衡变换器BAL2由传输线LP4、LP5、LP6构成。这些传输线被内置在多个绝缘体层构成的叠层体中。
图20是这种高频开关模块的平面图，图21是其透视图，而图22示出其叠层体的内部构造。在本实施形态中，构成分波器DP的第1及第2滤波电路、低通滤波器fe1、fg1、高频开关SW1、SW2的传输线、平衡-不平衡变换器BAL1、BAL2的传输线在叠层体内作为带状线构成，二极管、SAW滤波器、高电容值的电容器及电阻作为片状电容器及片状电阻而被搭载在叠层体上。其结果是，构成单片化的6750尺寸的高频开关模块。
通过图22来说明该叠层体的内部构造。该叠层体如下构成在由可低温烧成的陶瓷绝缘体材料构成、厚度为30～200μm的原始薄片上印刷以Ag为主体的导电胶，形成期望的电极图案，适当进行叠层，一体烧成。线路电极的宽度为100～400μm。电极图案构成接地电极GND及构成传输线的线路电极、构成电容器的电容器电极、将各个电路元件电连接的连接线路(用于连接各个电路元件的电极)。叠层体上配置的电极图案经通孔电极(在图中用黑圆点表示)及上述连接电极适当相连，形成第1及第2开关电路SW1、SW2用的传输线或电容器、分波器的传输线或电容器、平衡-不平衡变换器的传输线或电容器。SAW滤波器的接地端子通过通孔或外部电极等连接手段与叠层体内形成的接地电极电连接，平衡-不平衡变换器与开关电路及分波器共享接地电极。
此外，在平衡-不平衡变换器的输入侧接地的电容器CG8、CP8及平衡端子间配置有电容器CG5、CP5。在面积有限的叠层体内内置平衡-不平衡变换器的传输线的情况下，有时不能形成所需长度的传输线，不能得到期望的匝数比，或者难以使平衡侧的传输线LG5、LG6及传输线LP5、LP6对称。在这种情况下，由于不能得到所需的输入阻抗、相位平衡度及振幅平衡度，所以附加用于对它们进行调整的电容器。电容器可以内置在叠层体中，也可以作为片状电容器而搭载在叠层体上。平衡-不平衡变换器的地与其他电路部件公用。
在本实施形态中，在叠层体上搭载二极管DG1、DG2、DP1、DP2、片状电容器CG1、CG2、CP2、片状电阻RG、RP、及倒装封装型SAW滤波器fe2、fg2。作为平衡-不平衡变换电路，如果将平衡-不平衡变换器与其他电路一体化在叠层体上，则在各发送接收系统中，能够得到优良的插入损耗特性、隔离特性，并且得到具备用于与平衡输入型高频部件(LNA)相连的平衡输出端子的小型而且高性能的高频开关模块。在此情况下，也是平衡输出的接收信号的振幅平衡度在±1dB以内，相位平衡度在180±10度以内。
平衡-不平衡变换器除了图19所示的三线(trifilar)型以外，还有各种结构，图23(a)及(b)示出平衡-不平衡变换器的等价电路的另一形态。
例如在图19中，在EGSM900 TX模式下向电压端子VC1施加正电压的情况下，GSM1800的发送接收系统上连接的高频开关SW2的二极管DP1、DP2为无偏置状态。这时如果由于某种原因而使转入高频开关SW2的EGSM900 TX的发送信号到达二极管DP1，则二极管DP1为不稳定的电位状态，所以进行非线性工作，有可能产生谐波。图24所示的高频开关模块能完全防止这种谐波的产生。具体地说，在图24所示结构的高频开关SW1、SW2中，电阻R产生的电压被施加到与其相反极性的二极管DP1上，二极管DP1被反偏，成为稳定的电位状态，防止谐波的产生。[4]高频开关模块的平衡输出化的第三形态本实施形态的高频开关模块的电路示于图25。该高频开关模块用单一的多址方式来支持3种不同的通信方式，具备第1高频开关SW1，切换第1发送接收系统(例如EGSM900，发送频率为880～915MHz，接收频率为925～960MHz)的发送电路和接收电路；以及第2高频开关SW2，切换第2和第3发送接收系系统的发送电路、第2发送接收系统(GSM1800，发送频率为1710～1785MHz，接收频率为1805～1880MHz)的接收电路、和第3发送接收系统(PCS，发送频率为1850～1910MHz，接收频率为1930～1990MHz)的接收电路。第2发送接收系统的发送电路和第3发送接收系统的发送电路被公用，在高频开关SW2和SAW滤波器f2之间配置有相位校正电路LD4。SAW滤波器f2为不平衡输入-平衡输出型，在其平衡输出端上配置有电感器。高频开关SW1、SW2可以与本发明人等先前提出的(WO 00/55983)相同，所以省略说明。
图26示出图25所示的高频开关模块的等价电路，图27示出高频开关模块的外观，而图28示出其叠层体的内部构造图。SAW滤波器fg2经由传输线构成的相位校正电路LD4与高频开关相连。在SAW滤波器fe2、fg2的平衡输出端间分别并联连接电感器LG、LD。
电感器LG、LD的电感按照使用的频率来适当选定，例如在GSM1800中推荐10～30nH左右，在800MHz频带的EGSM900中推荐30～60nH。在本实施形态中，将电感器LG、LD作为片状电感器而搭载在叠层体上，所以如果更换片状电感器则能够对电感进行微调。也可以在叠层体上用曲折状、盘状、螺旋状等的传输线图案来形成电感器，此外如果在叠层体上形成上述图案的至少一部分，则能够通过对电感进行微调，能够减少封装电感器的面积，能够使高频开关模块进一步小型化，所以最好这样。
SAW滤波器fe2、fg2是管封装的SAW滤波器，但是如果采用在一个封装中具有多个发送接收系统、例如EGSM900用、GSM1800用的2个滤波器的复合型SAW滤波器，则与使用2个单体型的SAW滤波器的情况相比，能够将叠层体中的封装面积削减30％左右。
如果将构成SAW滤波器的弹性表面波元件做成BGA(Ball Grid Array；“球网格阵列”)的裸片或LGA(Land Grid Array“触点网格阵列”)的裸片，配置在叠层体上形成的凹部(Cavity)上，与叠层体的传输线等进行凸点连接，则能够使由于管封装型的SAW滤波器中的引线结合用的引线或因模制树脂而寄生的电感或电容器分量极小，并且如果进行面朝下封装，则能够使叠层体的主面平坦，容易由封装器等进行处理。该封装有用封装金属进行气密封装的方法、和使用封装树脂的方法。
根据本实施形态，如图29～图33的频率特性图所示，能够使SAW滤波器的带内波纹在2.0dB以下，能够防止接收信号的质量恶化。此外，通过适当调整SAW滤波器的平衡输出端和与高频开关模块的封装基板相连用的外部端子之间配置的传输线LG4、LG5、LP4、LP5的线路长度，能得到平衡输出的接收信号的振幅平衡度在±1dB以内、相位平衡度在180±10度以内、6750尺寸的小型的高频开关模块。
通过上述实施形态具体说明了本发明，但是本发明不限于此，而是也可以按照需要来采用图34所示的高频开关模块、或具备移相器和SAW滤波器组合而成的SAW分波器的高频开关模块。此外，也可以添加PA(功率放大器)、LNA(低噪声放大器)、混频器及隔离器中的至少1个。这样，应该理解，本发明可以在其思想的范围内应用于各种结构的高频开关电路。
产业上的可利用性本发明的高频开关模块将高频开关和SAW滤波器等其他高频部件复合一体化，小型而且电特性优良，可以应用于单频段便携电话机、多频段便携电话机等便携通信设备。此外，如果具备平衡-不平衡变换电路(或平衡-不平衡变换电路及阻抗变换电路)，则在便携电话机等便携通信设备的RF电路部中，能够减少用于阻抗匹配的电容器、电感器等附属部件，能实现电路的小型化及电路配置的兼容性的提高。其结果是，能够使使用高频开关模块的便携通信设备进一步小型·轻型化。
权利要求
1.一种高频开关模块，具备高频开关电路，被连接在天线、发送电路以及接收电路之间，具备多个开关元件；以及声表面波滤波器，被连接在所述高频开关电路和所述接收电路之间；以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，其特征在于，在所述开关电路和所述声表面波滤波器之间配置有相位校正电路，所述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由所述叠层体的所述电极图案构成，所述声表面波滤波器被封装在所述叠层体上。
2.如权利要求1所述的高频开关模块，其特征在于，具备第1开关元件，被配置在所述发送电路和所述天线之间；第1传输线或电感器，将所述第1开关元件的发送电路侧接地；第2传输线，被配置在所述天线和所述接收电路之间；以及第2开关元件，将所述第2传输线的接收电路侧接地；所述相位校正电路与所述第2传输线串联连接。
3.如权利要求1或2所述的高频开关模块，其特征在于，所述相位校正电路由从传输线、电感器及电容器中选出的至少一个构成。
4.如权利要求3所述的高频开关模块，其特征在于，所述相位校正电路作为片状部件被封装在所述叠层体上，或者被形成在所述叠层体内。
5.如权利要求1～4中任一项所述的高频开关模块，其特征在于，在所述高频开关电路和所述接收电路之间设置有用于连接平衡型电路和不平衡型电路的平衡-不平衡变换电路，所述平衡-不平衡变换电路是不平衡输入·平衡输出的声表面波滤波器。
6.如权利要求5所述的高频开关模块，其特征在于，所述声表面波滤波器具有不同的输入阻抗及输出阻抗，具有阻抗变换电路的功能。
7.如权利要求5或6所述的高频开关模块，其特征在于，在所述声表面波滤波器的平衡输出端的近旁，与所述平衡输出端并联而配置有电感器。
8.一种高频开关模块，以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，其特征在于，具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在所述高频开关电路的接收系统上，连接平衡型电路和不平衡型电路；所述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由所述叠层体的所述电极图案构成，所述平衡-不平衡变换电路是不平衡输入·平衡输出的声表面波滤波器，被封装在所述叠层体上。
9.如权利要求8所述的高频开关模块，其特征在于，所述声表面波滤波器具有不同的输入阻抗及输出阻抗，具有阻抗变换电路的功能。
10.如权利要求8或9所述的高频开关模块，其特征在于，在所述声表面波滤波器的平衡输出端的近旁，与所述平衡输出端并联而配置有电感器。
11.如权利要求10所述的高频开关模块，其特征在于，所述声表面波滤波器和与所述声表面波滤波器的平衡输出端并联而配置的电感器通过所述叠层体内形成的连接线路相连。
12.如权利要求10或11所述的高频开关模块，其特征在于，与声表面波滤波器的平衡输出端并联而配置的电感器是片状电感器，被封装在所述叠层体上。
13.如权利要求10或11所述的高频开关模块，其特征在于，与声表面波滤波器的平衡输出端并联而配置的电感器由盘状、曲折状或螺旋状的传输线构成，被形成在所述叠层体内。
14.一种高频开关模块，以由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体为多层基板，其特征在于，具备高频开关电路，切换发送接收系统的发送电路和接收电路；声表面波滤波器，被连接在所述高频开关电路的接收系统上；以及平衡-不平衡变换电路，被连接在所述声表面波滤波器上；所述高频开关电路以第1开关元件、第1传输线、以及第1电容器为主要元件，所述第1传输线及所述第1电容器的至少一部分由所述叠层体的所述电极图案构成，所述平衡-不平衡变换电路是平衡-不平衡变换器，所述平衡-不平衡变换器以第2传输线为主要元件，所述第2传输线由所述叠层体的所述电极图案形成。
15.如权利要求14所述的高频开关模块，其特征在于，在所述高频开关电路和所述声表面波滤波器之间具备相位校正电路。
16.如权利要求15所述的高频开关模块，其特征在于，所述相位校正电路由所述电极图案形成的传输线或电容器构成。
17.如权利要求15或16所述的高频开关模块，其特征在于，所述相位校正电路由所述叠层体上封装的片状电感器或片状电容器构成。
18.如权利要求1～17中任一项所述的高频开关模块，其特征在于，所述叠层体具有对置的主面和连结两个主面的侧面，所述声表面波滤波器作为裸片被倒装封装在至少一个主面上。
全文摘要
一种高频开关模块，具备高频开关电路，被连接在天线、发送电路以及接收电路之间，具备多个开关元件；以及声表面波滤波器，被连接在高频开关电路和接收电路之间；由具有电极图案的多个绝缘体层构成的叠层体作为多层基板；在开关电路和声表面波滤波器之间配置有相位校正电路，高频开关电路以开关元件、传输线、以及电容器为主要元件，传输线及电容器的至少一部分由叠层体内的电极图案构成，声表面波滤波器被封装在叠层体上。
文档编号H05K1/00GK1394391SQ01803365
公开日2003年1月29日 申请日期2001年11月1日 优先权日2000年11月1日
发明者釰持茂, 渡辺光弘, 深町启介, 但井裕之, 横内智 申请人:日立金属株式会社