JP2003087007A - 高周波モジュール基板装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スイッチングによってバンドパスフィルタの
通過周波数特性を切替えるとともにいずれの通過周波数
帯域においても最適なバンドパスフィルタ特性が奏され
るようにする。 【解決手段】 有機基板をコア基板５，６として最上層
が平坦化されてビルドアップ形成面１６を構成したベー
ス基板部２と、ビルドアップ形成面上に積層形成した集
中定数設計の高周波回路部３との間で薄膜キャパシタ１
８を構成し、スイッチ手段４を介して薄膜キャパシタの
並列容量をベース基板部側に分布定数設計されたλ／４
の周波数特性を有する結合器１１に対して負荷切替を行
うように構成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばパーソナル
コンピュータ、携帯電話機、ビデオ機器、オーディオ機
器等の各種電子機器に搭載され、情報通信機能やストレ
ージ機能等を有して超小型通信機能モジュールを構成す
る高周波モジュール装置に用いられる高周波モジュール
基板装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、音楽、音声或いは画像等の各種
情報は、近年、データのデジタル化に伴ってパーソナル
コンピュータやモーバイルコンピュータ等によっても手
軽に扱えるようになっている。また、これらの情報は、
音声コーデック技術や画像コーデック技術により帯域圧
縮が図られて、デジタル通信やデジタル放送により各種
の通信端末機器に対して容易にかつ効率的に配信される
環境が整いつつある。例えば、オーディオ・ビデオデー
タ（ＡＶデータ）は、携帯電話機によって屋外での受信
も可能である。

【０００３】ところで、データ等の送受信システムは、
家庭を始めとして小規模な地域内においても好適なネッ
トワークシステムの提案によって、様々に活用されるよ
うになっている。ネットワークシステムとしては、例え
ば４００ＭＨｚ帯域を使用する微弱電波システムや１．
９ＧＨｚ帯域を使用するＰＨＳ（パーソナル・ハンディ
ホン・システム）とともに、IEEE802.1bで提案されてい
る２．４５ＧＨｚ帯域の無線ＬＡＮシステムやBluetooh
と称される近距離無線通信システム等或いはIEEE802.1a
で提案されている５ＧＨｚ帯域の狭域無線通信システム
のような種々の次世代ワイヤレスシステムが注目されて
いる。送受信システムは、かかるワイヤレスネットワー
クシステムを有効に利用して、家庭内や屋外等の様々な
場所において手軽にかつ中継装置等を介することなく様
々なデータの授受、インターネット網へのアクセスやデ
ータの送受信が可能となる。

【０００４】一方、送受信システムにおいては、上述し
た通信機能を有する小型軽量かつ携帯可能な通信端末機
器の実現が必須となる。通信端末機器においては、送受
信部においてアナログの高周波信号の変復調処理を行う
ことが必要であることから、一般に送受信信号からいっ
たん中間周波数に変換するようにしたスーパーへテロダ
イン方式による高周波送受信回路が備えられる。

【０００５】高周波送受信回路には、アンテナや切替ス
イッチを有し情報信号を受信或いは送信するアンテナ部
と、送信と受信との切替を行う送受信切替器とが備えら
れている。高周波送受信回路には、周波数変換回路部や
復調回路部等からなる受信回路部が備えられる。高周波
送受信回路には、パワーアンプやドライブアンプ及び変
調回路部等からなる送信回路部が備えられる。高周波送
受信回路には、受信回路部や送信回路部に基準周波数を
供給する基準周波数生成回路部が備えられる。

【０００６】かかる高周波送受信回路においては、各段
間にそれぞれ介挿された種々のフィルタ、局発装置（Ｖ
ＣＯ）、ＳＡＷ（鋸歯）フィルタ等の大型機能部品や、
整合回路或いはバイアス回路等の高周波アナログ回路に
特有なインダクタ、抵抗、キャパシタ等の受動部品の点
数が非常に多い構成となっている。高周波送受信回路
は、各回路部のＩＣ化が図られるが、各段間に介挿され
るフィルタをＩＣ中に取り込めず、またこのために整合
回路も外付けとして必要となる。したがって、高周波送
受信回路は、全体に大型となり、通信端末機器の小型軽
量化に大きな障害となっていた。

【０００７】一方、通信端末機器には、中間周波数への
変換を行わずに情報信号の送受信を行うようにしたダイ
レクトコンバージョン方式による高周波送受信回路も用
いられる。かかる高周波送受信回路においては、アンテ
ナ部によって受信された情報信号が送受信切替器を介し
て復調回路部に供給されて直接ベースバンド処理が行わ
れる。高周波送受信回路においては、ソース源で生成さ
れた情報信号が変調回路部において中間周波数に変換さ
れることなく直接所定の周波数帯域に変調されてアンプ
と送受信切替器を介してアンテナ部から送信される。

【０００８】かかる高周波送受信回路は、情報信号につ
いて中間周波数の変換を行うことなくダイレクト検波を
行うことによって送受信する構成であることから、フィ
ルタ等の部品点数が低減されて全体構成の簡易化が図ら
れ、より１チップ化に近い構成が見込まれるようにな
る。しかしながら、このダイレクトコンバージョン方式
による高周波送受信回路においても、後段に配置された
フィルタ或いは整合回路の対応が必要となる。また、高
周波送受信回路は、高周波段で一度の増幅を行うことか
ら充分なゲインを得ることが困難となり、ベースバンド
部でも増幅操作を行う必要がある。したがって、高周波
送受信回路は、ＤＣオフセットのキャンセル回路や余分
なローパスフィルタを必要とし、さらに全体の消費電力
が大きくなるといった問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の高周波送受信回
路は、上述したようにスーパーへテロダイン方式及びダ
イレクトコンバージョン方式のいずれにおいても、通信
端末機器の小型軽量化等の要求仕様に対して充分な特性
を満足し得ないものであった。このため、高周波送受信
回路については、例えばＳｉ−ＣＭＯＳ回路等をベース
として簡易な構成によって小型化を図ったモジュール化
について種々の試みが図られている。すなわち、試みの
１つは、例えば特性の良い受動素子をＳｉ基板上に形成
するとともにフィルタ回路や共振器等をＬＳＩ上に作り
込み、さらにベースバンド部分のロジックＬＳＩも集積
化することで、いわゆる１チップ化高周波送受信モジュ
ールを製作する方法である。

【００１０】しかしながら、かかるＳｉ基板高周波送受
信モジュールにおいては、いかにして性能の良いインダ
クタをＬＳＩ上に形成するかが極めて重要となる。高周
波送受信モジュールにおいては、このために例えばＳｉ
基板及びＳｉＯ_２絶縁層のインダクタ形成部位に対応し
て大きな凹部を形成し、この凹部に臨ませて第１の配線
層を形成するとともに凹部を閉塞する第２の配線層を形
成してインダクタ部を構成する。また、高周波送受信モ
ジュールは、他の対応として配線パターンの一部を基板
表面から立ち上げて空中に浮かすといった対応を図るこ
とによってインダクタ部が形成されていた。しかしなが
ら、かかる高周波送受信モジュールは、いずれもインダ
クタ部を形成する工程が極めて面倒であり、工程の増加
によってコストがアップするといった問題があった。

【００１１】一方、１チップ化高周波送受信モジュール
においては、アナログ回路の高周波回路部と、デジタル
回路のベースバンド回路部との間に介在するＳｉ基板の
電気的干渉が大きな問題となる。高周波送受信モジュー
ルについては、例えばＳｉ基板上にＳｉＯ_２層を形成し
た後にリソグラフィ技術によって受動素子形成層を形成
したものや、ガラス基板上にリソグラフィ技術によって
受動素子形成層を成膜形成したものが提案されている。

【００１２】Ｓｉ基板高周波送受信モジュールは、受動
素子形成層の内部に配線パターンとともにインダクタ
部、抵抗体部或いはキャパシタ部等の受動素子が薄膜形
成技術や厚膜形成技術によって多層に形成されている。
高周波送受信モジュールは、受動素子形成層上にビア
（中継スルーホール）等を介して内部配線パターンと接
続された端子部が形成され、これら端子部にフリップチ
ップ実装法等により高周波ＩＣやＬＳＩ等の回路素子が
直接実装されて構成される。かかる高周波送受信モジュ
ールは、例えばマザー基板等に実装することで、高周波
回路部とベースバンド回路部とを区分して両者の電気的
干渉を抑制することが可能とされる。しかしながら、高
周波送受信モジュールは、導電性を有するＳｉ基板が、
受動素子形成層内に各受動素子を形成する際に機能する
が、各受動素子の良好な高周波特性にとって邪魔になる
といった問題がある。

【００１３】ガラス基板高周波送受信モジュールは、ベ
ース基板にガラス基板を用いることによって、Ｓｉ基板
高周波送受信モジュールのＳｉ基板に起因する上述した
問題を解決する。高周波送受信モジュールは、受動素子
形成層の内部に配線パターンとともにインダクタ部、抵
抗体部或いはキャパシタ部等の受動素子が薄膜形成技術
や厚膜形成技術によって多層に形成されている。高周波
送受信モジュールは、受動素子形成層上にビア等を介し
て内部配線パターンと接続された端子部が形成され、こ
れら端子部にフリップチップ実装法等により高周波ＩＣ
やＬＳＩ等の回路素子が直接実装されて構成される。

【００１４】高周波送受信モジュールは、導電性を有し
ないガラス基板を用いることで、ガラス基板と受動素子
形成層との容量的結合度が抑制され受動素子形成層内に
良好な高周波特性を有する受動素子を形成することが可
能である。高周波送受信モジュールは、例えばマザー基
板等に実装するために、受動素子形成層の表面に端子パ
ターンを形成するとともにワイヤボンディング法等によ
ってマザー基板との接続が行われる。したがって、高周
波送受信モジュールは、端子パターン形成工程やワイヤ
ボンディング工程が必要となる。

【００１５】１チップ化高周波送受信モジュールにおい
ては、上述したようにベース基板上に高精度の受動素子
形成層が形成される。ベース基板には、受動素子形成層
を薄膜形成する際に、スパッタリング時の表面温度の上
昇に対する耐熱特性、リソグラフィ時の焦点深度の保
持、マスキング時のコンタクトアライメント特性が必要
となる。ベース基板は、このために高精度の平坦性が必
要とされるとともに、絶縁性、耐熱性或いは耐薬品性等
が要求される。

【００１６】Ｓｉ基板やガラス基板は、かかる特性を有
しておりＬＳＩと別プロセスにより低コストで低損失な
受動素子の形成を可能とする。また、Ｓｉ基板やガラス
基板は、従来のセラミックモジュール技術で用いられる
印刷によるパターン等の形成方法或いはプリント配線基
板に配線パターンを形成する湿式エッチング法等と比較
して、高寸法精度の受動素子の形成が可能であるととも
に、素子サイズをその面積が１／１００程度まで縮小す
ることを可能とする。さらに、Ｓｉ基板やガラス基板
は、受動素子の使用限界周波数帯域を２０ＧＨｚまで高
めることも可能とする。

【００１７】しかしながら、かかる高周波送受信モジュ
ールは、上述したようなＳｉ基板やガラス基板上に形成
した配線層を介して高周波信号系のパターン形成と、電
源やグランドの供給配線或いは制御系信号配線とを行う
必要があり、これら各配線間に電気的干渉が生じるとと
もに、配線層を多層に形成することによるコストアップ
の問題が生じる。また、高周波送受信モジュールは、イ
ンターポーザ基板の一方主面上に搭載されるとともに全
体を絶縁樹脂によって封装することによりパッケージ化
が図られる。インターポーザ基板は、表裏主面にパター
ン配線層が形成されるとともに、高周波送受信モジュー
ルの搭載領域の周囲に多数のランドが形成されてなる。
パッケージは、インターポーザ基板上に高周波送受信モ
ジュールを搭載した状態で、この高周波送受信モジュー
ルとランドとをワイヤボンディングによって電気的に接
続して電源供給や信号の送受を行うようにする。したが
って、高周波送受信モジュールには、高周波ＩＣやチッ
プ部品等を実装した表面層に、これら実装部品を接続す
る配線パターンやワイヤボンディングとの接続端子等が
形成される。

【００１８】高周波送受信モジュールは、上述したよう
にインターポーザ基板を介してパッケージ化が図られる
ために、パッケージの厚みや面積を大きくさせるといっ
た問題がある。また、高周波送受信モジュールは、パッ
ケージのコストをアップさせるといった問題もある。さ
らに、Ｓｉ基板或いはガラス基板高周波送受信モジュー
ルにおいては、搭載した高周波ＩＣやＬＳＩ等の回路素
子を覆ってシールドカバーが設けられるが、これら回路
素子から発生する熱の放熱構造によって大型化するとい
った問題もある。さらに、高周波送受信モジュールにお
いては、比較的高価なＳｉ基板やガラス基板を用いるこ
とで、コストがアップするといった問題があった。

【００１９】ところで、上述したスーパーヘテロダイン
方式等の一般的な高周波送受信モジュール１００は、図
８に示すアンテナＩ／Ｏ回路部のようにアンテナ１０１
からの受信信号が所定の搬送周波数帯域のみを通過させ
るバンドパスフィルタ１０２を通過した後に、スイッチ
回路１０３を介して受信側のローノイズアンプ１０４に
入力される。高周波送受信モジュール１００は、所定の
搬送周波数に重畳された出力信号がパワーアンプ１０５
から出力側へと切り替えられたスイッチ回路１０３を介
してバンドパスフィルタ１０２に入力され、このバンド
パスフィルタ１０２を通過してアンテナ１０１から出力
される。

【００２０】一方、高周波送受信モジュールにおいて
は、上述したように５ＧＨｚや２．４５ＧＨｚ等の搬送
周波数を異にした種々のワイヤレスネットワークシステ
ムにも共通して適用が図られることが好ましい。したが
って、かかる共用型高周波送受信モジュール１１０は、
例えば図９に示すようにシステム使用時に適合する搬送
周波数に重畳された信号を通過させるバンド切替機能を
有するアンテナＩ／Ｏ回路部が備えられている。

【００２１】すなわち、高周波送受信モジュール１１０
は、アンテナ１１１と、第１のバンド切替スイッチ回路
１１２と、このバンド切替スイッチ回路１１２に並列に
接続されてパス切替が行われる２．４５ＧＨｚの搬送周
波数信号を通過させる第１のバンドパスフィルタ１１３
及び５ＧＨｚ搬送周波数を通過させる第２のバンドパス
フィルタ１１４と、第２のバンド切替スイッチ回路１１
５と、入出力切替スイッチ回路１１６、及び受信側の広
帯域ローノイズアンプ１１７と出力側の広帯域パワーア
ンプ１１８とを備えてなる。第１のバンド切替スイッチ
回路１１２と第２のバンド切替スイッチ回路１１５と
は、連動して動作し、アンテナ１１１と入出力切替スイ
ッチ回路１１６との間で選択した搬送周波数のパスを構
成する。

【００２２】高周波送受信モジュール１１０において
は、システム適合搬送周波数に応じて第１のバンド切替
スイッチ回路１１２及び第２のバンド切替スイッチ回路
１１５の切替操作が行われ、アンテナ１１１からの受信
信号が選択された第１のバンドパスフィルタ１１３又は
第２のバンドパスフィルタ１１４に供給される。高周波
送受信モジュール１１０においては、各バンドパスフィ
ルタを通過した受信信号が、第２のバンド切替スイッチ
回路１１５と入力側に切り替えられた入出力切替スイッ
チ回路１１６を介して広帯域ローノイズアンプ１１７に
入力される。

【００２３】高周波送受信モジュール１１０において
は、システムに適合する搬送周波数に応じて第１のバン
ド切替スイッチ回路１１２と第２のバンド切替スイッチ
回路１１５の切替操作が行われる。高周波送受信モジュ
ール１１０においては、所定の搬送周波数に重畳された
出力信号が広帯域パワーアンプ１１８の出力側へと切り
替えられた入出力切替スイッチ回路１１６と第２のバン
ド切替スイッチ回路１１５とを介して選択されたバンド
パスフィルタ１１３、１１４に入力される。高周波送受
信モジュール１１０においては、これらバンドパスフィ
ルタ１１３、１１４を通過して第１のバンド切替スイッ
チ回路１１２を介してアンテナ１１１から出力される。

【００２４】高周波送受信モジュール１１０は、上述し
たようにバンド切替を行うための複数の回路部がアンテ
ナ１１に接続されるために回路構成が複雑となる。ま
た、高周波送受信モジュール１１０は、例えばアンテナ
１１１やアンプ１１７、１１８に２種類の搬送周波数を
処理することが可能な機能部品を用いることによって部
品数を増やさずに対応が可能であるが、搬送周波数の種
類に応じてバンド切替スイッチ回路１１２、１１５或い
はバンドパスフィルタ１１３、１１４を増やすことが必
要となる。

【００２５】高周波送受信モジュール１１０は、このた
めに部品数の増加によりコストアップとなるとともに実
装基板の大型化によって要求される小型化の対応の実現
が困難となるといった問題があった。また、高周波送受
信モジュール１１０は、限られた面積の実装基板に多数
個の回路素子が高密度に実装されることから、各回路素
子による通過損失が増加して特性が劣化するといった問
題があった。さらに、高周波送受信モジュール１１０
は、実装基板上に各搬送周波数毎の回路パターンが形成
されるために、相互のアイソレーションを確保するベタ
グランド等を設けるといったように回路パターン設計が
面倒となり、またこれによって実装基板もさらに大型化
するといった問題があった。

【００２６】ところで、高周波送受信モジュールにおい
ては、搬送周波数が約５ＧＨｚを超える帯域で使用され
るようになると、インダクタやキャパシタ等のいわゆる
集中定数素子を用いた回路構成に対して伝送回路（Tran
smission Line）、結合回路（Coupling line）或いはス
タブ（Stub）等のいわゆる分布定数素子を用いた回路構
成がより特性の向上が図られるようになる。また、高周
波送受信モジュールにおいては、使用する搬送周波数の
帯域が上がるにしたがって、バンドバスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）等が機能素子として分布定数素子によって構成され
るようになり、インダクタやキャパシタ等の素子がチョ
ークやデカップリング等の限定した機能部品として用い
られることになる。

【００２７】すなわち、高周波送受信モジュールにおい
ては、搬送周波数が２．４５ＧＨｚの場合に５ＧＨｚの
搬送周波数の場合と比較して波長が倍となって集中定数
素子で構成すると素子サイズが大型化してしまう。した
がって、高周波送受信モジュールは、２．４５ＧＨｚの
搬送周波数と５ＧＨｚの搬送周波数との共用仕様を図る
場合に集中定数設計のバンドパスフィルタと分布定数設
計のバンドパスフィルタとが実装基板上に混載された構
成となる。

【００２８】ところで、出願人は、先に比較的低価格の
有機ベース基板上に薄膜層を形成するとともに、この薄
膜層の表面を平坦化して高精度の分布定数設計のバンド
パスフィルタや集中定数設計のスパイラルインダクタと
を成膜形成してなる高周波回路部を有する高周波モジュ
ール用の基板装置を提供した。この高周波モジュール基
板装置は、ベース基板上に高精度の受動素子や高密度配
線層を形成することを可能とすることで、高機能化、薄
型化、小型化及び低価格が図られるといった特徴を有し
ている。

【００２９】ところで、高周波モジュールにおいては、
小型化を図るために、バンドパスフィルタがＳｉ基板や
ガラス基板等の誘電率の高い基材によって形成したベー
ス基板上に形成することが有効である。すなわち、高周
波モジュールは、高誘電率のベース基板を用いること
で、そのマイクロストリップライン（表層）とストリッ
プライン（内層）とにおいて異なる波長短縮が生じ、フ
ィルタに使用している共振器長を短くすることが可能と
される。波長短縮は、表層においてλ0／√εｗ（λ0：
真空中での波長。εｗ：実効被誘電率。空気と誘電体の
電磁界分布で決まる誘電率。）で発生するとともに、内
層においてλ0／√εｒ（εｒ：ベース基板の比誘電
率。）で発生する。

【００３０】上述した高周波モジュール基板装置におい
ては、スパイラルインダクタが集中定数設計による波長
よりも充分に小さい寸法設計の領域で構成されることか
ら、波長短縮の影響が生じることは無い。高周波モジュ
ール基板装置においては、スパイラルインダクタがイン
ダクタとして高いＱ値を出力するために、ベース基板の
グランド層や周辺の金属パターンとの結合による寄生容
量を低減することが必要となる。

【００３１】高周波モジュール基板装置においては、ス
パイラルインダクタの寄生容量を低減して特性の向上を
図るためにベース基板をできるかぎり低い被誘電率の有
機基板材料によって形成することが好ましい。かかる基
板材料は、ＭＩＭキャパシタ（Metal Isolator Metal C
apacitor）や薄膜抵抗体等の集中定数素子についても同
様に不要な寄生容量が低減されることで極めて有効であ
る。

【００３２】分布定数素子と集中定数素子とは、上述し
たようにベース基板の誘電率仕様に対して相反する特性
を有している。したがって、高周波モジュール基板装置
においては、ベース基板が、分布定数素子又は集中定数
素子のいずれかの一方の特性を生かし他方の特性を犠牲
にする選択が必要とされ、両者の特性を同時に奏し得な
いといった課題があった。かかる問題は、バンド切替を
行うための複数の回路部を搭載した高周波モジュール基
板装置において、搬送周波数帯に応じてバンドパスフィ
ルタが集中定数設計と分布定数設計とで構成されるため
にさらに大きな課題となっている。

【００３３】したがって、本発明は、スイッチングによ
ってバンドパスフィルタの通過周波数特性を切替えると
ともにいずれの通過周波数帯域においても最適なバンド
パスフィルタ特性が奏される高周波モジュール基板装置
を提供することを目的に提案されたものである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
本発明にかかる高周波モジュール基板装置は、有機基板
からなるコア基板の主面上に絶縁層を介して配線層が形
成されるとともに最上層の主面が平坦化されてビルドア
ップ形成面を構成してなるベース基板部と、このベース
基板部のビルドアップ形成面上に絶縁層を介して配線層
が形成された高周波回路部と、選択スイッチ手段とを備
えてなる。ベース基板部には、配線層内に少なくともλ
／４の周波数特性を有する片側短絡・片側開放型線路の
結合器を含む分布定数回路パターンが形成されてなる。
高周波回路部には、配線層内に受動素子が薄膜形成され
るとともに、ベース基板部側の分布定数回路パターンに
対応して薄膜形成されて薄膜キャパシタを構成する集中
定数回路パターンが薄膜形成されてなる。選択スイッチ
手段は、薄膜キャパシタと結合器とを層間接続する接続
パターンに介挿され、これら薄膜キャパシタと結合器と
の電気的接続状態を切り替える。

【００３５】また、本発明にかかる高周波モジュール基
板装置は、薄膜キャパシタが選択スイッチ手段を介して
結合器への高周波信号の入出力端子部と接続されてな
る。さらに、高周波モジュール基板装置は、選択スイッ
チ手段に、メムズスイッチが用いられる。

【００３６】以上のように構成された本発明にかかる高
周波モジュール基板装置によれば、分布定数設計された
λ／４の周波数特性を有する結合器が、例えば５ＧＨｚ
帯域の搬送周波数の通過特性を有するバンドパスフィル
タとして作用する。高周波モジュール基板装置によれ
ば、選択スイッチ手段を介して結合器に薄膜キャパシタ
が接続されることによって並列容量が負荷され、結合器
が例えば２．４５ＧＨｚ帯域の搬送周波数の通過特性を
有するバンドパスフィルタとして作用することから２．
４５ＧＨｚ帯域の搬送周波数を用いるワイヤレスシステ
ムと５ＧＨｚ帯域の搬送周波数を用いるワイヤレスシス
テムとに互換使用が可能となる。高周波モジュール基板
装置によれば、高誘電率のベース基板による波長短縮効
果と寄生容量の低減とが図られ、搬送周波数の帯域にか
かわらず結合器の特性が良好に保持されることで小型化
と特性向上が図られる。

【００３７】また、本発明にかかる高周波モジュール基
板装置によれば、薄膜キャパシタへの負荷容量を切替え
ることによってバンド切替が行われる際に結合器におい
てインピーダンス変動が生じて伝送パワーの損失が生じ
るが、入力端子部に設けた薄膜キャパシタの容量負荷を
切替えることによって最適なインピーダンスマッチング
が行われる。高周波モジュール基板装置によれば、これ
によって５ＧＨｚ帯域の搬送周波数の通過特性を有する
バンドパスフィルタ特性が保持されて伝送パワーの損失
が抑制されて安定した動作が行われるようになる。さら
に、高周波モジュール基板装置によれば、直接搭載可能
な超小型のメムズスイッチを用いることによって、小型
化が図られる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として
図１に示した高周波モジュール基板装置（以下、高周波
モジュールと略称する）１は、例えば情報通信機能やス
トレージ機能等を有して、パーソナルコンピュータ、携
帯電話機或いはオーディオ機器等の各種電子機器に搭載
され、或いはオプションとして挿脱される超小型通信機
能モジュール体を構成する。

【００３９】高周波モジュール１は、詳細を省略する
が、送受信信号からいったん中間周波数に変換するよう
にしたスーパーへテロダイン方式による高周波送受信回
路部或いは中間周波数への変換を行わずに情報信号の送
受信を行うようにしたダイレクトコンバージョン方式に
よる高周波送受信回路部等が形成されてなる。また、高
周波モジュール１は、図示しないインターポーザ基板の
一方主面上に搭載されるとともに全体を例えばエポキシ
樹脂等の絶縁樹脂によって封装することによりパッケー
ジ化が図られて用いられる。高周波モジュール１には、
高周波送受信回路部の周辺回路ＩＣ等を搭載したり、イ
ンターポーザ基板上に実装されるために、表裏主面に適
宜のパターン配線や接続端子部が形成されてなる。

【００４０】高周波モジュール１は、例えば図２に示す
ように通信機能モジュール体のアンテナ入出力部６０の
一部を構成して、アンテナ６１により送受信される例え
ばIEEE802.1aで提案されているような狭域無線通信シス
テムに使用される５ＧＨｚ搬送周波数に重畳された信号
や、IEEE802.1bで提案されている無線ＬＡＮシステムや
Bluetooh等に使用される２．４５ＧＨｚ搬送周波数に重
畳された信号について互換使用を可能とする。高周波モ
ジュール１は、コントロール信号Ｃ１、Ｃ２によって詳
細を後述する通過周波数特性の切替が行われるバンドパ
スフィルタ回路部６２を構成する。

【００４１】アンテナ入出力部６０は、アンテナ６１に
よって受信した５ＧＨｚ搬送周波数に重畳された信号或
いは２．４５ＧＨｚ搬送周波数に重畳された信号を高周
波モジュール１のバンドパスフィルタ回路部６２におい
て共通処理して送受信切替スイッチ６３を介して受信側
のローノイズアンプ６４へと入力する。アンテナ入出力
部６０は、出力側のパワーアンプ６５から入力された５
ＧＨｚ搬送周波数に重畳された信号或いは２．４５ＧＨ
ｚ搬送周波数に重畳された信号が送受信切替スイッチ６
３を介して入力されると、高周波モジュール１のバンド
パスフィルタ回路部６２において共通処理してアンテナ
６１に出力する。

【００４２】アンテナ入出力部６０においては、バンド
パスフィルタ回路部６２に対して例えばコントロール信
号Ｃ１が「Ｌ」、コントロール信号Ｃ２が「Ｈ」の入力
が行われることによって、このバンドパスフィルタ回路
部６２自体が５ＧＨｚ搬送周波数の通過特性を奏するよ
うになる。アンテナ入出力部６０においては、バンドパ
スフィルタ回路部６２に対して例えばコントロール信号
Ｃ１が「Ｈ」、コントロール信号Ｃ２が「Ｌ」の入力が
行われることによって、このバンドパスフィルタ回路部
６２が５ＧＨｚ搬送周波数の通過特性から２．４５ＧＨ
ｚ搬送周波数の通過特性に切り替わる。したがって、高
周波モジュール１は、通信機能モジュール体に対してマ
ルチバンド対応を可能とする機能を奏させる。

【００４３】コントロール信号Ｃ１とコントロール信号
Ｃ２とは、使用される搬送周波数に応じて図示しない制
御部からバンドパスフィルタ回路部６２に入力される。
コントロール信号Ｃ１は、詳細を後述するようにバンド
パスフィルタ回路部６２における容量負荷の切替を行う
ことによって、５ＧＨｚ搬送周波数と２．４５ＧＨｚ搬
送周波数との通過特性を制御する。コントロール信号Ｃ
２は、周波数の通過特性の切替が行われたバンドパスフ
ィルタ回路部６２におけるインピーダンス容量の調整制
御を行う。

【００４４】高周波モジュール１は、ベース基板部２
と、このベース基板部２の主面上に積層形成された高周
波回路部３とからなる。高周波モジュール１は、図１及
び図３に示すように高周波回路部３の主面上に詳細を後
述するバンド切替を行うメムズ（ＭＥＭＳ：Micro-Elec
tro-Mecanical-System）スイッチ４が搭載されるととも
に、高周波回路部３の周辺回路機能を有する高周波ＩＣ
や図示しないチップ部品等が実装される。高周波モジュ
ール１は、高周波回路部３が図示しないシールドカバー
によって被覆されてなる。

【００４５】高周波モジュール１は、ベース基板部２
が、有機基板の表裏主面に多層の配線層を形成する従来
の一般的な多層プリント基板の製造方法によって形成さ
れる。ベース基板部２は、例えば一対の銅貼り有機基板
からなるコア基板５、６がプリプレグ７によって一体に
接合され、銅箔に対してフォトリソグラフ処理やエッチ
ング処理を施して表裏主面に第１の配線層８及び第２の
配線層９が形成されるとともに各種の受動素子が成膜形
成されてなる。なお、ベース基板部２は、両面基板の一
方主面上に、誘電絶縁層を介して多層の配線層や受動素
子を適宜形成するようにしてもよい。

【００４６】コア基板５、６は、低誘電率で低いＴａｎ
δ特性、すなわち高周波特性に優れるとともに機械的剛
性と耐熱性及び耐薬品性を有する基材によって形成され
る。コア基板５、６は、例えばポリフェニレンエーテル
（ＰＰＥ）、ビスマレイドトリアジン（ＢＴ−ｒｅｓｉ
ｎ）、ポリテトラフルオロエチレン（登録商標名テフロ
ン）、ポリイミド、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、ポリノルボ
ルネン（ＰＮＢ）、セラミック或いはセラミックと有機
基材の混合体、これらよりさらに廉価なエポキシ系基板
ＦＲ−５等が基材として用いられる。高周波モジュール
１は、かかる廉価なコア基板５、６を用いることによっ
て、比較的高価なＳｉ基板やガラス基板と比較して材料
コストの低減が図られる。プリプレグ７には、低誘電率
特性を有する例えばエポキシ系接着剤樹脂やアクリル系
接着剤樹脂或いは適宜の接着剤が用いられる。

【００４７】ベース基板部２は、内層に分布定数回路パ
ターン１０が形成されるとともに、コア基板５側の第１
の配線層８内にバンドパスフィルタ回路６２を構成する
結合器１１がパターン形成される。結合器１１は、図３
に示すように５ＧＨｚ搬送周波数帯の約λ／４の電気
長、約６ｍｍの長さを有する分布定数設計により形成さ
れた互いに平行な一対の棒状導体パターン１１ａ、１１
ｂからなる。結合器１１は、一方の導体パターン１１ａ
が入力部を構成するとともに、他方の導体パターン１１
ｂが出力部を構成する。結合器１１は、各導体パターン
１１ａ、１１ｂが一端側をベタグランド部１２に短絡さ
れるとともに他端側が開放されてなる。

【００４８】ベース基板部２には、第１の配線層８に、
パターン形成部位を除くいわゆる地領域がベタグランド
部１２として構成されてなる。ベース基板部２には、コ
ア基板６側の第２の配線層９に多数個のランド１３が適
宜に配列されて形成され、これらランド１３を介してイ
ンターポーザ基板に対して例えばフリップチップ実装さ
れる。

【００４９】ベース基板部２には、表裏面に形成された
第１の配線層８と第２の配線層９とを被覆して絶縁性誘
電材が塗布されて第１の絶縁層１４と第２の絶縁層１５
とが成膜形成される。絶縁性誘電材には、上述したコア
基板５、６の基材と同様の絶縁性誘電材が用いられ、塗
布均一性や厚み制御性が保持されるスピンコート法、カ
ーテンコート法、ロールコート法或いはディップコート
法等の塗布方法によって塗布される。ベース基板部２に
は、例えばアルミナとシリカの混合液からなる研磨剤を
用いて上述した第１の絶縁層１４と第２の絶縁層１５と
に対して研磨処理が施される。

【００５０】研磨処理は、第１の絶縁層１４側について
は第１の配線層８の各パターンが露出されるまでの研磨
を行い、また第２の絶縁層１５側については第２の配線
層９を露出させずに絶縁樹脂層をやや残した状態までの
研磨を行う。ベース基板部２は、かかる研磨処理が施さ
れることによってコア基板５の主面が高精度の平坦面と
して形成され、高周波回路部３のビルドアップ形成面１
６を構成する。ベース基板部２は、第２の配線層９側に
絶縁樹脂層を残すことで、後述する高周波回路部３を形
成する際に薬品や機械的或いは熱的負荷からの保護が図
られる。なお、第２の配線層９は、高周波回路部３を形
成した後に除去される。ベース基板部２は、平坦化され
たビルドアップ形成面１６の形成方法として、研磨処理
ばかりでなく、例えば方向性化学エッチング法（ＲＩ
Ｅ：Reactive Ion Etching）やプラズマエッチング法
（ＰＥ：Plasma Etching）等を施して平坦化を行っても
よい。

【００５１】ベース基板部２には、第１の配線層８と第
２の配線層９とを適宜に層間接続する多数個のビア１７
を形成するビア形成工程が施される。ビア形成工程は、
周知のようにプリプレグを介して一体化されたコア基板
５、６に対して、レーザやドリル等により穿孔加工を施
す工程と、穿孔内にメッキ等による内壁の導通処理を施
す工程と、穿孔内に導電ペーストを埋め込む工程と、メ
ッキ等による蓋の形成工程等からなる。

【００５２】ベース基板部２には、第１の配線層８に、
後述する高周波回路部３に形成される上電極１８ａと共
同して薄膜キャパシタ素子１９を構成する下電極１８ｂ
が形成される。ベース基板部２には、薄膜キャパシタ素
子１９の形成部位に対応して第１の配線層８にスパッタ
リング法等によって窒化タンタル層が形成され、この窒
化タンタル層に対して選択的な陽極酸化処理を施して薄
膜キャパシタ素子１９の誘電体材料となる所定の膜厚の
酸化タンタル層が形成される。

【００５３】ベース基板部２は、従来の多層配線基板の
製作工程と同様のプロセスによって製作されることで量
産性も高い。なお、ベース基板部２については、一対の
コア基板５、６を用いた上述した製作工程に限定される
ものではなく、例えば銅貼コア基板に対して樹脂付銅箔
を順次接合した多層基板を形成する等の従来採用されて
いる製作工程によって製作されるようにしてもよい。

【００５４】以上のようにして製作されたベース基板部
２には、ビルドアップ形成面１６上に上述した絶縁性誘
電材が塗布されて第３の絶縁層１９が形成され、この第
３の絶縁層１９上に薄膜形成技術や厚膜形成技術を用い
て薄膜キャパシタ素子１８の上電極１８ａや、詳細を省
略するインダクタ素子或いはレジスタ素子等の受動素子
が成膜形成された薄膜層２０を有する高周波回路部３が
積層形成される。高周波回路部３は、第３の絶縁層１９
が平坦化されたビルドアップ形成面１６上に高精度の平
坦性を以って形成され、この第３の絶縁層１９にベース
基板部２側の第１の配線層８に形成された所定のパター
ンと層間接続を行うための多数個のビア２１が形成され
てなる。ビア形成工程は、例えば第３の絶縁層１９が感
光性樹脂を用いる場合に、所定のパターニングを施され
たマスクが取り付けられ、フォトリソグラフ処理やエッ
チング処理を施して形成される。

【００５５】第３の絶縁層１９には、例えばスパッタリ
ング法等によって全面に亘って例えばバリア層としてニ
ッケル層を形成し、このニッケル層上に銅層が形成され
る。銅層には、フォトリソグラフ処理やエッチング処理
を施して所定の配線パターンからなる第３の配線層２２
を形成する。第３の配線層２２は、上述したように上電
極１８ａが形成されることにより、第３の絶縁層１９を
介してベース基板部２側の第１の配線部８の下電極１８
ｂと共同して薄膜キャパシタ素子１８を構成してなる。

【００５６】多層配線層からなる薄膜層２０には、詳細
を省略するが例えば薄厚の内層配線層内に高周波用イン
ダクタ素子が成膜形成されるとともに、やや厚みの大き
な表層側配線層内に低周波用インダクタ素子が成膜形成
されている。高周波用インダクタ素子は、搬送周波数に
依存する表皮効果厚み以上では伝播損失がほとんど変わ
らずかつ搬送周波数が高ければ高いほど薄くなるインダ
クタの表皮効果特性により厚みを薄くした内層配線層内
に形成されることにより特性向上が図られる。また、低
周波用インダクタ素子は、厚みの大きな表層側配線層内
に形成されることによりインダクタの表皮効果特性によ
り特性向上が図られる。

【００５７】薄膜層２０は、第３の配線層２２上に上述
した材料と同様の絶縁性誘電材が精密な厚みで塗布され
て絶縁層が形成され、この絶縁層上にスパッタリング法
等によって金属薄膜を形成した後にフォトリソグラフ処
理やエッチング処理を施して所定の回路パターンや素子
部を形成してなる。金属薄膜のエッチング処理は、第３
の配線層２２が銅薄膜に対して硝酸、硫酸及び酢酸系の
混合液からなるエッチング液を用いてエッチング処理を
施して形成することから、同様のエッチング処理を施し
た場合に第３の配線層２２までエッチングしてしまうこ
とになる。

【００５８】したがって、金属薄膜は、上述したエッチ
ング液に対して耐性を有するＡｌ、Ｐｔ或いはＡｕ等の
金属素材により形成され、特にパターン形成処理が容易
なＡｌを用いることが好ましい。Ａｌ薄膜は、第３の絶
縁層１９上に全面に亘って成膜形成され、所定のパター
ンのフォトリソグラフ処理を施した後に、例えばリン酸
等のエッチング液を用いたエッチング処理が施されて各
パータンの形成が行われる。

【００５９】薄膜層２０は、低周波用インダクタ素子を
成膜形成した表層側配線層を例えば銅電解メッキ法によ
って形成する。銅電解メッキ法は、内層側配線層上にス
パッタリング法等により成膜形成した絶縁層の全面に亘
って電界取出用の電極として作用する銅薄膜層を形成す
る。銅電解メッキ法においては、絶縁層に対する銅薄の
密着性を向上するために、例えばニッケル薄膜をバリア
層として形成しておくことが好ましい。銅電解メッキ法
においては、銅薄膜層上にメッキ用レジストをパターン
形成した後に銅電解メッキを行って銅パターンを形成す
る。銅電解メッキ法においては、メッキ用レジストを洗
浄除去した後に不要箇所の銅薄膜層をエッチング処理に
よって除去する。インダクタ素子は、このような銅電解
メッキ法によって大きな膜厚を以って厚膜形成されるこ
とで直列抵抗値が低減されて損失の低下が図られるよう
になる。

【００６０】高周波モジュール１は、高周波回路部２の
最上層配線部２３とベース基板部２の第２の配線層９と
にレジスト材をコーティングして保護層が形成される。
高周波モジュール１は、保護層に対してフォトリソグラ
フ処理を施すことにより、最上層配線部２３に形成され
たランドや第２の配線層９に形成されたランド１３が外
方に臨ませられる。

【００６１】高周波モジュール１は、各ランドに対して
例えば無電解ニッケル／銅メッキを施して端子形成が行
われる。高周波モジュール１は、高周波回路部２の最上
層配線部２３上に、各ランドを介して複数個のメムズス
イッチ４や高周波ＩＣ或いは適宜のチップ部品が搭載さ
れる。高周波モジュール１は、第２の配線層９のランド
１３を介してインターポーザ基板に搭載される。

【００６２】高周波モジュール１に構成されたバンドパ
スフィルタ部６２の構成について、図３及び図４を参照
して詳細に説明する。高周波モジュール１は、結合器１
１とキャパシタ素子１８及び複数個のメムズスイッチ４
とによって、上述したように通過周波数特性を自動切替
えするバンドパスフィルタ部６２を構成する。バンドパ
スフィルタ部６２は、詳細を後述するように結合器１１
の容量切替を行う容量切替部３０と、容量切替が行われ
た結合器１１のインピーダンスを最適条件にマッチング
するインピーダンスマッチング部３１とを備えてなる。

【００６３】高周波モジュール１には、上述したように
ベース基板部２の第１の配線層８に一端側が短絡される
とともに他端側が開放された一対の導体パターン１１
ａ、１１ｂからなる結合器１１が形成されている。容量
切替部３０は、導体パターン１１ａ、１１ｂの開放端か
ら略中央部位に構成されるとともに、インピーダンスマ
ッチング部３１が略中央部位に構成されてなる。高周波
モジュール１は、かかる構成に限定されるものでは無い
ことは勿論である。

【００６４】容量切替部３０の構成について説明する。
導体パターン１１ａ、１１ｂには、それぞれの開放端側
において、第１の層間接続ビア３２ａ、３２ｂを介して
高周波回路部３側の第４の配線層２２に実装された第１
のメムズスイッチ３３ａ、３３ｂがそれぞれ接続されて
いる。各第１のメムズスイッチ３３は、第１の層内接続
ビア３４ａ、３４ｂを介して第３の配線層２２に形成さ
れた第１のキャパシタ素子３５ａ、３５ｂとそれぞれ接
続されている。第１のメムズスイッチ３３は、コントロ
ール信号Ｃ１が「Ｈ」でオン動作して各導体パターン１
１ａ、１１ｂに対して各第１のキャパシタ素子３５の並
列容量をそれぞれ負荷する。

【００６５】また、導体パターン１１ａ、１１ｂには、
それぞれの略中央部において、第２の層間接続ビア３６
ａ、３６ｂを介して高周波回路部３側の第４の配線層２
２に実装された第２のメムズスイッチ３７ａ、３７ｂが
それぞれ接続されている。各第２のメムズスイッチ３７
は、第２の層内接続ビア３８ａ、３８ｂを介して第３の
配線層２２に形成された第２のキャパシタ素子３９ａ、
３９ｂとそれぞれ接続されている。第２のメムズスイッ
チ３７も、コントロール信号Ｃ１が「Ｈ」でオン動作し
て各導体パターン１１ａ、１１ｂに対して各第２のキャ
パシタ素子３９の並列容量をそれぞれ負荷する。

【００６６】結合器１１は、上述したように分布定数設
計に基づいて５ＧＨｚ搬送周波数帯域のλ／４の電気波
長特性を有して形成されている。容量切替部３０は、こ
の結合器１１に対して、スイッチングにより集中定数設
計により薄膜形成された第１のキャパシタ素子３５及び
第２のキャパシタ素子３９の並列容量をそれぞれ負荷す
る。したがって、結合器１１は、各キャパシタ素子から
の並列容量負荷によって、初期の電気波長特性に基づく
通過周波数帯域よりも低域の周波数帯域において通過特
性を有するようになる。容量切替部３０は、第１のキャ
パシタ素子３５及び第２のキャパシタ素子３９の並列容
量を適宜設定することによって、結合器１１が２．４５
ＧＨｚ搬送周波数帯域のλ／４の波長特性を有するよう
に構成される。したがって、高周波モジュール１は、５
ＧＨｚ搬送周波数帯域と２．４５ＧＨｚ搬送周波数帯域
とのワイヤレスシステムとに互換使用が可能とされる。

【００６７】高周波モジュール１は、上述した容量切替
部３０による結合器１１の容量切替を行うことによっ
て、この結合器１１のインピーダンス容量が変化して高
周波信号の入出力伝送パワーの損失が生じる。したがっ
て、高周波モジュール１においては、結合器１１の入力
端子部４０にインピーダンスマッチング部３１が設けら
れ薄膜キャパシタの容量負荷を切替えることによって最
適なインピーダンスマッチングが行われる。

【００６８】インピーダンスマッチング部３１の構成に
ついて説明する。導体パターン１１ａ、１１ｂは、図３
に示すように略中央部において第３の層間接続ビア４１
ａ、４１ｂを介して高周波回路部３と接続されることに
よって高周波信号の入出力部４０を構成している。導体
パターン１１ａ、１１ｂには、それぞれ第１の容量負荷
回路４２ａ、４２ｂと第２の容量負荷回路４３ａ、４３
ｂとが接続され、これら各第１の容量負荷回路４２と各
第２の容量負荷回路４３とを切り替えることにより入出
力のインピーダンスマッチングが図られる。

【００６９】各第１の容量負荷回路４２は、一端を各第
３の層間接続ビア４１とそれぞれ接続されるとともに他
端を入出力端４４ａ、４４ｂにそれぞれ接続された第３
のメムズスイッチ４５ａ、４５ｂ及び第４のメムズスイ
ッチ４６ａ、４６ｂとの直列回路からなる。各第３のメ
ムズスイッチ４５と第４のメムズスイッチ４６とは、コ
ントロール信号Ｃ１が「Ｈ」でオン動作して各導体パタ
ーン１１ａ、１１ｂと各入出力端４４とを接続する。

【００７０】各第２の容量負荷回路４３も、各第１の容
量負荷回路４２と平行に、一端を各第３の層間接続ビア
４１とそれぞれ接続されるとともに他端を各入出力端４
４とそれぞれ接続されてなる。第２の容量負荷回路４３
は、第５のメムズスイッチ４７ａ、４７ｂと、第３のキ
ャパシタ素子４８ａ、４８ｂと、第６のメムズスイッチ
４９ａ、４９ｂとの直列回路からなる。第２の容量負荷
回路４３は、第３のキャパシタ素子４８と第６のメムズ
スイッチ４９とから分岐して一端をグランド接続された
第４のキャパシタ素子５０ａ、５０ｂを有している。各
第５のメムズスイッチ４７と第６のメムズスイッチ４９
とは、コントロール信号Ｃ２が「Ｈ」でオン動作して各
導体パターン１１ａ、１１ｂと各入出力端４４とを接続
する。

【００７１】以上のように構成されたインピーダンスマ
ッチング部３１は、上述したように高周波モジュール１
が５ＧＨｚ搬送周波数帯域で使用される場合にコントロ
ール信号Ｃ１が「Ｌ」、コントロール信号Ｃ２が「Ｈ」
の制御信号が入力されることから、各第１の容量負荷回
路４２がオフ状態に保持されるとともに各第２の容量負
荷回路４３がオン状態となっている。したがって、イン
ピーダンスマッチング部３１は、各導体パターン１１
ａ、１１ｂと各入出力端４４との間において第３のキャ
パシタ素子４８と第４のキャパシタ素子５０との並列容
量をそれぞれ負荷する。

【００７２】一方、インピーダンスマッチング部３１
は、上述したように高周波モジュール１が２．４５ＧＨ
ｚ搬送周波数帯域で使用される場合に、コントロール信
号Ｃ１が「Ｈ」、コントロール信号Ｃ２が「Ｌ」の制御
信号が入力されることから、各第１の容量負荷回路４２
がオン状態となるとともに各第２の容量負荷回路４３が
オフ状態に切り替わる。したがって、インピーダンスマ
ッチング部３１は、各導体パターン１１ａ、１１ｂと各
入出力端４４との間における第３のキャパシタ素子４８
と第４のキャパシタ素子５０との並列容量の負荷を停止
する。

【００７３】インピーダンスマッチング部３１は、上述
した切替動作が容量切替部３０の切替動作と連動して行
われる。したがって、高周波モジュール１は、上述した
容量切替部３０の切替動作により結合器１１の通過周波
数特性の切替が行われて５ＧＨｚ搬送周波数帯域と２．
４５ＧＨｚ搬送周波数帯域とのワイヤレスシステムとに
互換使用が可能とされるとともに、インピーダンスマッ
チング部３１の切替動作により入出力のインピーダンス
マッチングが行われて最適な状態で入出力信号の伝送が
行われるように動作する。

【００７４】バンドパスフィルタ回路６２の具体的な構
成について、図５及び図６を参照して説明する。バンド
パスフィルタ回路６２は、図５（Ａ）に示すように容量
切替部３０の第１のキャパシタ素子３５がそれぞれ１３
ｐＨの容量を有するとともに第２のキャパシタ素子３９
がそれぞれ９ｐＨの容量を有している。バンドパスフィ
ルタ回路６２は、５ＧＨｚ搬送周波数帯域に通過周波数
特性を有している。

【００７５】バンドパスフィルタ回路６２は、コントロ
ール信号Ｃ１の「Ｈ」入力により同図（Ａ）に示すよう
に第１のメムズスイッチ３３及び第２のメムズスイッチ
３７がオン動作することにより、結合器１１に対して第
１のキャパシタ素子３５と第２のキャパシタ素子３９と
の並列容量が負荷される。バンドパスフィルタ回路６２
は、これによって同図（Ｂ）に示すように２．４５ＧＨ
ｚ搬送周波数帯域において最大の通過周波数特性を有す
るバンドパスフィルタを構成する。なお、図５（Ｂ）
は、シミュレーション結果の特性図である。

【００７６】また、バンドパスフィルタ回路６２は、図
６（Ａ）に示すようにインピーダンスマッチング部３１
の第３のキャパシタ素子４８がそれぞれ０．１５ｐＨの
容量を有するとともに第４のキャパシタ素子５０がそれ
ぞれ０．０５ｐＨの容量を有している。バンドパスフィ
ルタ回路６２は、第１の容量負荷回路４２がオン状態で
第２の容量負荷回路４３がオフ状態において５ＧＨｚ搬
送周波数帯域の通過周波数特性に対応したインピーダン
ス容量を有している。

【００７７】バンドパスフィルタ回路６２は、コントロ
ール信号Ｃ１が「Ｌ」、コントロール信号Ｃ２が「Ｈ」
の制御信号が入力されることにより第１の容量負荷回路
４２がオフ状態となり、また第５のメムズスイッチ４７
と第６のメムズスイッチ４９がオン動作することにより
第２の容量負荷回路４３がオン状態となる。バンドパス
フィルタ回路６２は、結合器１１に対して第３のキャパ
シタ素子４８と第４のキャパシタ素子５０との並列容量
が負荷されてインピーダンスマッチングが図られる。バ
ンドパスフィルタ回路６２は、これによって同図（Ｂ）
に示すように５ＧＨｚ搬送周波数帯域において最大の通
過周波数特性を有するバンドパスフィルタを構成する。
なお、図６（Ｂ）も、シミュレーション結果の特性図で
ある。

【００７８】高周波モジュール１は、上述したようにバ
ンド切替を行う多数個のメムズスイッチ４を備えてい
る。メムズスイッチ４は、図７に示すように全体が絶縁
カバー７０によって覆われている。メムズスイッチ４
は、シリコン基板７１上に第１の固定接点７２と、第２
の固定接点７３と、第３の固定接点７４とが形成されて
おり、第１の固定接点７２に薄板状で可撓性を有する可
動接点片７５が回動自在に片持ち状態で支持されてな
る。メムズスイッチ４は、第１の固定接点７２と第３の
固定接点７４とがそれぞれ入出力接点とされ、リード７
６ａ、７６ｂを介して絶縁カバー７０に設けた入出力端
子７７ａ、７７ｂとそれぞれ接続される。

【００７９】メムズスイッチ４は、可動接点片７５が、
その一端部をシリコン基板７１側の第１の固定接点７２
に対する常閉接点とされるとともに、自由端が第３の固
定接点７４に対して常開接点を構成する。可動接点片７
５は、中央部の第２の固定接点７３に対応して内部に電
極７８が設けられている。メムズスイッチ４は、通常状
態において図７（Ａ）に示すように可動接点片７５が一
端を第１の固定接点７２と接触するとともに、他端を第
３の固定接点７４と非接触状態に保持されている。

【００８０】メムズスイッチ４には、上述したようにバ
ンド切替の制御信号が入力されることによって、第２の
固定接点７３と可動接点片７５の内部電極７８とに駆動
電圧が印加される。メムズスイッチ４は、これによって
第２の固定接点７３と可動接点片７５との間において吸
引力が生成され、図７（Ｂ）に示すように可動接点片７
５が第１の固定接点７２を支点としてシリコン基板７１
側へと変位動作してその自由端が第３の固定接点７４と
接続し、またこの接続状態が保持される。

【００８１】メムズスイッチ４には、バンド切替の制御
信号が入力されることによって、第２の固定接点７３と
可動接点片７５の内部電極７８とに逆バイアスの駆動電
圧が印加される。メムズスイッチ４は、これによって可
動接点片７５が初期状態へと復帰して第３の固定接点７
４との接続状態が解除される。メムズスイッチ４は、極
めて微小であるとともに動作状態を保持するための保持
電流を不要とするスイッチであることから、高周波モジ
ュール１に搭載してもこれを大型化することはなくかつ
低消費電力化も図られるようになる。

【００８２】なお、上述した実施の形態として示した高
周波モジュール１においては、バンドパスフィルタ回路
部６２が、５ＧＨｚ搬送周波数帯域と２．４５ＧＨｚ搬
送周波数帯域とに互換使用を可能とするように構成され
たが、この基本構成を採用して他の搬送周波数帯域の組
合せで互換使用も可能となる。バンドパスフィルタ回路
部６２は、この場合図３乃至図６に示した具体的な回路
構成について適宜変更されることは勿論である。また、
バンドパスフィルタ回路部６２の基本構成については、
高周波回路部を構成するローパスフィルタ、ハイパスフ
ィルタやバンドストップフィルタ等の他のフィルタ素子
或いはアンテナ素子等にも適用可能であることは勿論で
ある。

【００８３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明にかか
る高周波モジュール基板装置よれば、有機基板をコア基
板として最上層が平坦化されてビルドアップ形成面を構
成したベース基板部と、ビルドアップ形成面上に積層形
成した集中定数設計の高周波回路部との間で薄膜キャパ
シタを構成し、スイッチ手段を介して薄膜キャパシタの
並列容量をベース基板部側に分布定数設計されたλ／４
の周波数特性を有する結合器に対して負荷切替を行うよ
うに構成したことから、異なる搬送周波数帯域に対して
高通過特性を以って互換使用が可能でありかつ信頼性が
極めて高いバンドパスフィルタ機能が実装部品を増やす
ことなく簡易に構成される。したがって、高周波モジュ
ール基板装置によれば、小型軽量であることから携帯型
電子機器等に好適に用いられ、これらを搬送周波数帯域
を異にする複数のワイヤレスシステムについて互換性を
有して使用可能とし情報通信機能やストレージ機能等を
付加することを可能とする。また、高周波モジュール基
板装置によれば、高誘電率特性のベース基板部による波
長短縮効果と寄生容量の低減とが図られ、搬送周波数の
帯域にかかわらずバンドパスフィルタ機能の特性が良好
に保持されるようにして小型化と特性向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる高周波モジュール基板装置の要
部縦断面図である。

【図２】同高周波モジュール基板装置が備えられる高周
波モジュールのアンテナ入出力部の概略構成を説明する
ブロック図である。

【図３】同高周波モジュール基板装置に構成されるバン
ドパスフィルタ部の透視平面図である。

【図４】同バンドパスフィルタ部の回路構成図である。

【図５】図（Ａ）はバンドパスフィルタ部の容量切替を
行って２．４５ＧＨｚ搬送周波数帯域仕様とした状態を
模式的に示した説明図であり、同図（Ｂ）はシミュレー
ション結果に基づく通過周波数の特性図である。

【図６】図（Ａ）はバンドパスフィルタ部のインピーダ
ンス切替を行って２．４５ＧＨｚ搬送周波数帯域仕様と
した状態を模式的に示した説明図であり、同図（Ｂ）は
シミュレーション結果に基づく通過周波数の特性図であ
る。

【図７】バンドパスフィルタ部に備えられるメムズスイ
ッチを示し、同図（Ａ）はオフ状態の縦断面図、同図
（Ｂ）はオン状態の要部縦断面図である。

【図８】従来の高周波モジュールのアンテナ入出力部の
概略構成を説明するブロック図である。

【図９】バンド切替機能を有する高周波モジュールのア
ンテナ入出力部の概略構成を説明するブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 高周波モジュール、２ ベース基板部、３ 高周波
回路部、４ メムズスイッチ、５，６ コア基板、７
プリプレグ、８，９ 配線層、１０ 分布定数回路パタ
ーン、１１ 結合器、１４，１５，１９ 絶縁層、１６
ビルドアップ形成面、１７，２１ ビア、１８ キャ
パシタ素子、２０ 薄膜層、２２，２３配線層、３０
容量切替部、３１ インピーダンスマッチング部、３
２，３６，４１ 層間接続ビア、３３，３７，４５，４
６，４７，４９ メムズスイッチ、３４，３８ 層内接
続ビア、３５，３９，４８，５０ キャパシタ素子、４
０入出力端、４２ 第１の容量負荷回路、４３ 第２の
容量負荷回路、６０ アンテナ入出力部、６１ アンテ
ナ、６２ バンドパスフィルタ回路部、６３ 送受信切
替スイッチ、６４ ローノイズアンプ、６５ パワーア
ンプ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｚ Ｈ０４Ｂ 1/40 // Ｈ０４Ｂ 1/40 Ｈ０１Ｇ 4/06 １０２ Ｆターム(参考） 5E082 AB01 CC01 EE05 EE37 FG03 FG42 5E346 AA02 AA15 BB02 BB16 BB20 CC08 CC10 CC32 CC37 DD07 DD17 DD24 DD32 EE33 FF18 GG15 GG40 5J006 HB05 HB22 JA01 KA11 KA24 LA11 LA23 LA25 MA07 MA12 NA03 NE16 5K011 AA16 DA01 DA21 DA27 EA01 JA01 KA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機基板からなるコア基板の主面上に絶
   縁層を介して配線層が形成され、この配線層内に少なく
   ともλ／４の周波数特性を有する片側短絡・片側開放型
   線路の結合器を含む分布定数回路パターンが形成される
   とともに、最上層の主面が平坦化されてビルドアップ形
   成面を構成してなるベース基板部と、 上記ベース基板部のビルドアップ形成面上に絶縁層を介
   して配線層が形成されるとともに、上記配線層内に上記
   分布定数回路パターンに対応して形成されて薄膜キャパ
   シタを構成する集中定数回路パターン及び受動素子とを
   有する高周波回路部と、 上記薄膜キャパシタと結合器とを層間接続する接続パタ
   ーンに介挿され、これら薄膜キャパシタと結合器との電
   気的接続状態を切り替える選択スイッチ手段とを備え、 上記選択スイッチ手段を介して上記薄膜キャパシタの上
   記結合器に対する並列容量の負荷状態の切り替えを行う
   ことによって、バンド切替を行うことを特徴とする高周
   波モジュール基板装置。
2. 【請求項２】 上記薄膜キャパシタが、上記選択スイッ
   チ手段を介して上記結合器に並列容量を負荷することに
   より、上記結合器から導出される周波数帯域に対して低
   周波数帯域の通過周波数帯域特性を有するバンドパスフ
   ィルタ回路を構成することを特徴とする請求項１に記載
   の高周波モジュール基板装置。
3. 【請求項３】 上記薄膜キャパシタが、上記選択スイッ
   チ手段を介して上記結合器への高周波信号の入出力端子
   部と接続され、 上記選択スイッチ手段の切替操作によるバンド切替が行
   われると上記結合器への入出力に対するインピーダンス
   マッチングを行うことで、上記結合器から導出される周
   波数帯域の近傍の通過周波数帯域特性を有するバンドパ
   スフィルタ回路を構成することを特徴とする請求項２に
   記載の高周波モジュール基板装置。
4. 【請求項４】 上記選択スイッチ手段に、メムズスイッ
   チが用いられることを特徴とする請求項１に記載の高周
   波モジュール基板装置。