JP5374808B2 - Variable passive device and semiconductor device using the same - Google Patents
Variable passive device and semiconductor device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5374808B2 JP5374808B2 JP2006163186A JP2006163186A JP5374808B2 JP 5374808 B2 JP5374808 B2 JP 5374808B2 JP 2006163186 A JP2006163186 A JP 2006163186A JP 2006163186 A JP2006163186 A JP 2006163186A JP 5374808 B2 JP5374808 B2 JP 5374808B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- passive
- variable
- switch
- coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Abstract
Description
高周波回路に好適に使用される可変受動デバイス及びこれを用いた半導体装置に関し、特に、受動素子特性値を大きな可変幅で可変とすることができ、実装部品の数を低減することができる可変受動デバイス及びこれを用いた半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE
近年、高性能化が進んでいる携帯電話に代表される小型携帯機器等の電子機器の部品数は非常に増大し、電子機器の小型化の要求を満たすために、限定された小さな空間内に多数の部品を収納することが要求されている。電子機器には多種類の高周波回路が使用され、高周波回路は、半導体チップ、受動素子(インダクタ、キャパシタンス、レジスタ)等の多数の部品で構成されている。電子機器の小型化のため、一般に、これらの部品のうち集積化できる部品は、基板やパッケージに搭載されモジュール化されて使用される。 In recent years, the number of parts of electronic devices such as small portable devices typified by mobile phones, whose performance has been increasing, has greatly increased. It is required to store a large number of parts. Many types of high-frequency circuits are used in electronic devices, and the high-frequency circuits are composed of a large number of components such as semiconductor chips and passive elements (inductors, capacitances, resistors). In order to reduce the size of electronic devices, in general, components that can be integrated among these components are mounted on a substrate or a package and used as a module.
複数の周波数帯に対応可能な無線通信装置に使用される高周波回路では、周波数帯に対応した複数系統の高周波回路を設けて、周波数帯毎に高周波回路を選択的に使用する方式がある。 As a high-frequency circuit used in a radio communication apparatus that can handle a plurality of frequency bands, there is a system in which a plurality of high-frequency circuits corresponding to a frequency band are provided and the high-frequency circuit is selectively used for each frequency band.
電子機器の薄型化、小型化、低コスト化が強く要求されているが、この要求に答えるための実装技術として、複数の受動部品、半導体チップを1つのパッケージに搭載するSiP(System in Package)技術、ウエハレベルで全ての工程を完了させ、チップのパッド電極が再配線層の導体線路を介して外部接続端子に接続されたパッケージを製造するWLP(Wafer-level Process)技術がある。また、再配線層を利用して受動素子を形成する方法も検討されている。 There is a strong demand for thinner, smaller, and lower-cost electronic devices. As a mounting technology to meet these demands, SiP (System in Package) that mounts multiple passive components and semiconductor chips in one package There is a WLP (Wafer-level Process) technology for manufacturing a package in which all processes are completed at the wafer level and a chip pad electrode is connected to an external connection terminal via a conductor line of a redistribution layer. In addition, a method of forming a passive element using a rewiring layer has been studied.
可変インダタンスに関して、例えば、以下の報告がある。 For example, there are the following reports regarding variable inductance.
「発振回路および負荷作動回路」と題する後記の特許文献1には以下の記載がある。
特許文献1の発明は、LC共振回路の正帰還によって発振する発振回路であって、LC共振回路は、スイッチ回路によってインダクタンスを可変とするインダクタンス可変部と、容量素子とを含む。
The invention of
図18(a)、図18(b)、図18(c)はそれぞれ、特許文献1に記載の図2、図4、図9であり、図18(a)はインダクタンス可変部の構成の一例を概念的に示す図、図18(b)は図18(a)に示すインダクタンス可変部の等価回路図、図18(c)は、図18(a)に示すインダクタンス可変部の変更例の構成を示す回路図である。
18 (a), 18 (b), and 18 (c) are respectively FIGS. 2, 4, and 9 described in
図18(a)に示すように、インダクタンス可変部Lvar1は、図示しない半導体基板上に層間絶縁膜を介して形成されたスパイラル状の配線層と、スイッチ回路SW1〜SW3とを含む。スパイラル状の配線層は、例えば、アルミニウムや銅等の金属材料で形成されており、その形状は、図18(a)に示すような四角形に限らず、その他の多角形や円形なども含む。 As shown in FIG. 18A, the inductance variable unit Lvar1 includes a spiral wiring layer formed on an unillustrated semiconductor substrate via an interlayer insulating film, and switch circuits SW1 to SW3. The spiral wiring layer is formed of, for example, a metal material such as aluminum or copper, and the shape thereof is not limited to a quadrangle as shown in FIG. 18A, but includes other polygons and circles.
スイッチ回路SW1〜SW3は、それぞれ、第1の端子がスパイラル状配線層のターンごとに接続され、第2の端子がインダクタ素子の入出力端子に接続される。スイッチ回路SW1〜SW3には、それぞれ、オン/オフ動作を制御するための制御信号S1〜S3が入力される。 Each of the switch circuits SW1 to SW3 has a first terminal connected to each turn of the spiral wiring layer and a second terminal connected to an input / output terminal of the inductor element. Control signals S1 to S3 for controlling the on / off operation are input to the switch circuits SW1 to SW3, respectively.
図18(b)に示すように、インダクタンス可変部Lvar1は、ターンごとに配設されたスイッチ回路SW1〜SW3によって、3つのインダクタ素子L1、L2、L3に分割されている。ここで、インダクタ素子のインダクタンス値をそれぞれL1、L2、L3とする。 As shown in FIG. 18B, the inductance variable unit Lvar1 is divided into three inductor elements L1, L2, and L3 by switch circuits SW1 to SW3 arranged for each turn. Here, the inductance values of the inductor elements are L1, L2, and L3, respectively.
例えば、スイッチ回路SW1をオンとしたときにおいて、インダクタ素子全体のインダクタンス値はL1となる。また、スイッチ回路SW2をオンとしたときのインダクタンス値は(L1+L2)となる。このように、スイッチ回路SW1〜SW3のいずれか1つを選択的にオンすることによって、得られるインダクタンス値は、L1以上(L1+L2+L3)以下を可変範囲とする離散的な値に設定されることになる。 For example, when the switch circuit SW1 is turned on, the inductance value of the entire inductor element is L1. Further, the inductance value when the switch circuit SW2 is turned on is (L1 + L2). Thus, by selectively turning on any one of the switch circuits SW1 to SW3, the obtained inductance value is set to a discrete value having a variable range from L1 to (L1 + L2 + L3). Become.
図18(c)に示す変更例では、インダクタンス可変部Lvar1は、インダクタンスの異なる複数のインダクタ素子L1〜L3と、各インダクタ素子の図示しないスパイラル状配線層の一端と入出力端子との間に結合されたスイッチ回路SW1〜SW3を備える。 In the modification shown in FIG. 18C, the inductance variable portion Lvar1 is coupled between a plurality of inductor elements L1 to L3 having different inductances and one end of a spiral wiring layer (not shown) of each inductor element and an input / output terminal. Switch circuits SW1 to SW3 are provided.
図18(a)のインダクタ可変部は、1つのスパイラル上配線層に複数のスイッチ回路を配設することによって、インダクタンスを可変としていたのに対して、図18(c)のインダクタ素子は、1つのスパイラル状配線層に1つのスイッチ回路を備えた構成としている。従って、図18(c)のインダクタ可変部においては、所望のインダクタンスを有するインダクタ素子に対応するスイッチ回路のみをオンすることにより、インダクタンスを変化させることができる。 The inductor variable section in FIG. 18A has a variable inductance by disposing a plurality of switch circuits in one spiral upper wiring layer, whereas the inductor element in FIG. One spiral wiring layer is provided with one switch circuit. Therefore, in the inductor variable section of FIG. 18C, the inductance can be changed by turning on only the switch circuit corresponding to the inductor element having the desired inductance.
「表面実装型アンテナ」と題する後記の特許文献2には以下の記載がある。
図19(a)は、特許文献2に記載の図1であり、第1の実施例にかかる表面実装型アンテナを示す斜視図である。図19(b)は、特許文献2に記載の図2であり、第1の実施例にかかる表面実装型アンテナの等価回路図である。
FIG. 19A is FIG. 1 described in
図19(a)において、表面実装型アンテナ401は、セラミック、樹脂等の誘電体を直方体状に成形してなる基体402の表面に、放射電極403、接地電極404、供給電極405、及び周波数切換手段406を設けてなる。なお、基体402は、誘電体でなく磁性体からなるものでもよい。
In FIG. 19A, a surface-mounted
ここで、放射電極403は、基体402の一方表面402aに、互いに別体に形成されるマイクロッストリップラインからなる第1の線路403a、第2の線路403b、及び第3の線路403cから構成される。このうち、第1の線路403aの一端は、開放端403a1を形成しており、他端には、基体402の一方主面402aの略中央に延びる延在部403a2が形成される。また、第2の線路403bは、第1の線路403aの延長ウ上に配置され、一端が第1の線路403aの他端に近接している。また、第2の線路403bの他端は、基体402の端面402cを経由して他方主面402bに延びている。また、第3の線路403cは、延在部403c1を有しており、この延在部403c1を介して第2の線路403bの一端近傍に連続し、第2の線路403bと一体に形成される。
Here, the
また、接地電極404は、基体402の他方主面402bのほぼ全面に形成され、放射電極403の第2の線路403bの他端に連続し、第2の線路403bと一体に形成される。
また、供給電極405は、基体402の一方主面402a、端面402d及び他方主面402bに亘って略コの字状に形成される。供給電極405の一端は、基体402の一方主面402aにおいて、放射電極403の開放端403a1に近接している。また、他端は、基体402の他方主面402bにおいて、接地電極404に対して、基体402の素地を介して配置されることにより、接地電極404から電気的に絶縁されている。
The
Further, the
また、周波数切換手段406は、切換電極407、チョーク用の抵抗408、半導体素子としてのダイオード409、及びバイパス用のコンデンサ410からなる。このうち、抵抗408、ダイオード409、及びコンデンサ410はそれぞれ、チップ部品からなる。なお、半導体素子として、ダイオード以外に例えば、トランジスタ、又はFET等の素子を用いてもよい。
The frequency switching means 406 includes a switching electrode 407, a
ここで、切換電極407は、基体402の一方主面402a上の放射電極403の開放端403a1近傍から、基体402の側面402eを経由して他方主面402bに至り、接地電極404に対して、基体402の素地を介して配置されることにより、接地電極404から電気的に絶縁されている。また、抵抗408は、放射電極403の第1の線路403aの開放端403a1側と切換電極407との間に配置され、第1の線路403aと切換電極407とを接続している。また、ダイオード409は、放射電極403を構成する第1、第2の線路403a、403b間に配置され、これらの2つの線路を接続している。また、コンデンサ410は、第1の線路403aの延在部403a2と、第3の線路403cとの間に配置され、これら2つの線路を接続している。
Here, the switching electrode 407 reaches from the vicinity of the open end 403a1 of the
このように構成される表面実装型アンテナ401は、とくに図示しないが、回路配線基板上に実装され、切換電極407がセット側の電圧制御機構に接続されて用いられる。次に、表面実装型アンテナ401の動作を、図19(b)を用いて説明する。
Although not particularly shown, the surface-mounted
図19(b)において、fは高周波信号源であり、C1は放射電極403の開放端403a1と供給電極405との間に発生する容量、C2は接地電極404と供給電極405との間に発生する容量、C3は放射電極403の第1の線路403aの開放端403a1と接地電極404との間に発生する容量である。また、R1は、抵抗408による抵抗であり、C4は、表面実装型アンテナ401が実装される回路配線基板上に設けられるバイパス用コンデンサ(図示せず。)による容量である。L1、L2、L3は、それぞれ第1乃至第3の線路403a、403b、403cを構成するマイクロッストリップラインであり、C5はコンデンサ410による容量である。また、周波数切換手段406を構成するダイオード409は、第1、第2の線路403a、403b間に直列に接続されると共に、第3の線路403cは、第1、第2の線路403a、403b間に接続され、かつ、ダイオード409に対して並列に接続される。そして、高周波信号源fから供給電極405印加された高周波信号は、容量C1により、放射電極403と電磁界結合し、電波となって放射される。
In FIG. 19B, f is a high-frequency signal source, C1 is a capacitance generated between the open end 403a1 of the
ここで、セット側の電圧制御機構(図示せず。)から、表面実装型アンテナ401の周波数切換手段406を構成するダイオード409に対して電圧が印加され、この入力電圧が調整されることにより、ダイオード409がオン/オフする。ダイオード409のオフ時には、放射電極403を構成する第1乃至第3の線路403a、403b、403cが互いに導通し、表面実装型アンテナ401のインダクタンス成分は、マイクロッストリップラインL1、L2、L3により構成される。一方、ダイオード409のオン時には、第1の線路403a及び第2の線路403bのみが導通し、表面実装型アンテナ401のインダクタンス成分は、マイクロッストリップラインL1及びL2により構成される。このように、ダイオード409がオン/オフさせ、アンテナの共振周波数を規定するインダクタンス成分を変化させることにより、複数の共振周波数を実現することができる。
Here, a voltage is applied from a voltage control mechanism (not shown) on the set side to the
なお、「磁性膜及びその形成方法」と題する後記の特許文献3には、形成する磁性膜の原料となる微粒子粉末をエアロゾル化して基板などの被成膜物に衝突させ、厚膜を形成するエアロゾル・デポジション(AD)法を行うための磁性膜形成装置に関する記載がある。
In
電子機器には多種類の高周波回路が使用され、高周波回路には、多数の受動素子が使用されている。例えば、携帯電話の通信系のRFICでは、GHzオーダーの信号処理を行う際に、多数のインダクタを実装、内蔵させる必要がある。また、携帯電話では送受信の周波数の違いや、LAN、携帯、PHS等では利用する周波数が違うため、周波数毎に整合回路に必要とされる受動部品(LCR)の定数(以下の説明では、この定数を受動素子特性値と呼び、受動素子がインダクタの場合、特性値はインダクタンスであり、受動素子がキャパシタの場合、特性値はキャパシタンスであり、受動素子がレジスタの場合、特性値はレジスタンスである。)が変化し、多数の受動部品を必要としていた。 Many types of high-frequency circuits are used for electronic devices, and many passive elements are used for high-frequency circuits. For example, in an RFIC of a mobile phone communication system, it is necessary to mount and incorporate a large number of inductors when performing signal processing on the order of GHz. In addition, since the frequency of transmission / reception differs for mobile phones and the frequency used for LAN, mobile, PHS, etc., the constants of passive components (LCR) required for the matching circuit for each frequency (in the following description, The constant is called a passive element characteristic value. When the passive element is an inductor, the characteristic value is an inductance. When the passive element is a capacitor, the characteristic value is a capacitance. When the passive element is a resistor, the characteristic value is a resistance. .) Changed and required many passive components.
また、例えば、周波数帯に対応した複数系統の高周波回路を設けて、周波数帯毎に高周波回路を選択的に使用し、複数の周波数帯に対応する無線通信装置では、周波数帯毎に選択的に使用される独立した系統の高周波回路が形成されているので、各系統の高周波回路の形成には、多数の受動素子が必要となるので、小型化、低コスト化が困難であるという問題がある。 In addition, for example, a plurality of high-frequency circuits corresponding to frequency bands are provided, and the high-frequency circuits are selectively used for each frequency band. In a wireless communication apparatus corresponding to a plurality of frequency bands, the frequency band is selectively used for each frequency band. Since the independent high-frequency circuits used are formed, the formation of the high-frequency circuits for each system requires a large number of passive elements, which makes it difficult to reduce the size and cost. .
高周波回路は、多数の受動素子を必要とするため、コスト、実装面積が増大し、電子機器の小型化の障害となっている。電子機器の小型化、低コスト化を実現するためには、小型の受動部品を用いて、小さい面積に実装できるのが望ましい。高周波回路において、よく使用されるスパイラルコイル等によって、大きなインダクタンスを実現しようとすると、大きな実装面積が必要となり、高周波回路の小型化が困難になってしまう問題があり、インダクタの小型化が望まれている。 Since a high frequency circuit requires a large number of passive elements, the cost and the mounting area increase, which is an obstacle to miniaturization of electronic devices. In order to realize downsizing and cost reduction of electronic equipment, it is desirable to be able to mount on a small area using small passive components. In a high-frequency circuit, if a large inductance is to be realized by a spiral coil or the like that is often used, a large mounting area is required, which makes it difficult to reduce the size of the high-frequency circuit. ing.
特に、可変インダクタを可変幅の大きな構成として、半導体チップに小面積で形成できれば、素子集約が可能となり、実装面積の低減、コストの低減、製造工程の短縮につながり、電子機器の製造上のメリットは非常に大きい。 In particular, if the variable inductor has a large variable width and can be formed on a semiconductor chip in a small area, it is possible to consolidate elements, leading to a reduction in mounting area, cost, and manufacturing process, and advantages in manufacturing electronic devices. Is very big.
従来技術の可変受動素子では、可変受動素子を小面積で形成し、しかも可変幅を大きくすることについては、十分な配慮がなされていなかった。 In the conventional variable passive element, sufficient consideration has not been given to forming the variable passive element with a small area and increasing the variable width.
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、受動素子特性値を大きな可変幅で可変とすることができ、実装部品の数を低減することができる可変受動デバイスを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to make the passive element characteristic value variable with a large variable width, and to reduce the number of mounted components. It is to provide a variable passive device that can be used.
即ち、本発明は、基板に形成された複数の受動素子と、前記複数の受動素子から所望の前記受動素子を選択することと、選択された複数の前記受動素子を直列又は並列に接続することとの少なくとも一方を実行するための複数のスイッチ素子とを有し、前記スイッチ素子によって受動素子特性値を可変とする、可変受動デバイスに係るものである。 That is, according to the present invention, a plurality of passive elements formed on a substrate, a desired passive element selected from the plurality of passive elements, and a plurality of the selected passive elements are connected in series or in parallel. And a plurality of switch elements for executing at least one of the above and a variable passive device having a passive element characteristic value variable by the switch element.
また、本発明は、上記の可変受動デバイスを用いた半導体装置に係るものである。 The present invention also relates to a semiconductor device using the above variable passive device.
本発明によれば、基板に形成された複数の受動素子から所望の前記受動素子を選択することと、選択された複数の前記受動素子を直列又は並列に接続することとの少なくとも一方を実行するための複数のスイッチ素子を使用するので、大きな可変幅で受動素子特性値を可変とすることができる可変受動素子を提供することができる。この可変受動素子を用いることによって、実装部品の数を低減することができ、小型化、低コスト化を図ることができる半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, at least one of selecting a desired passive element from a plurality of passive elements formed on a substrate and connecting the selected plurality of passive elements in series or in parallel is performed. Therefore, it is possible to provide a variable passive element that can vary the characteristic value of the passive element with a large variable width. By using this variable passive element, it is possible to provide a semiconductor device that can reduce the number of mounted components and can be reduced in size and cost.
本発明の可変受動デバイスでは、前記受動素子特性値は、インダクタンス、キャパシタンス、レジスタンスの少なくとも何れか1つである。前記複数の受動素子は、インダクタ、キャパシタ、レジスタの少なくとも何れか1種類を含み、インダクタンス、キャパシタンス、レジスタンスの少なくとも何れか1つの値(受動素子特性値)を可変とすることができる。 In the variable passive device of the present invention, the passive element characteristic value is at least one of inductance, capacitance, and resistance. The plurality of passive elements include at least one of an inductor, a capacitor, and a resistor, and at least one of inductance, capacitance, and resistance (passive element characteristic value) can be made variable.
また、前記複数の受動素子が積層して形成されている構成とするのがよい。前記複数の受動素子を積層する構成とするので、小さな面積で可変受動素子を形成することができ、半導体装置の小型化、低コスト化を図ることができる。 In addition, it is preferable that the plurality of passive elements are stacked. Since the plurality of passive elements are stacked, a variable passive element can be formed with a small area, and the semiconductor device can be reduced in size and cost.
また、前記スイッチ素子が前記複数の受動素子の下方に形成されている構成とするのがよい。前記スイッチ素子と前記複数の受動素子の下方に前記スイッチ素子を形成するので、半導体装置の小型化、低コスト化を図ることができる。 The switch element may be formed below the plurality of passive elements. Since the switch element is formed below the switch element and the plurality of passive elements, the semiconductor device can be reduced in size and cost.
また、前記複数の受動素子がスパイラル状コイルによって構成されたインダクタ素子である構成とするのがよい。インダクタンス素子をスパイラル状コイルによって構成し、複数のスパイラル状コイルを、大きな面積を必要とせずに、積層して形成することによって、小型でしかもインダクタンスの可変幅の大きな可変インダクタ素子を提供することができる。これを用いることによって、実装部品の数を低減することができ、大きなインダクタンスが必要とされる高周波回路を回路要素としてもつ半導体装置の小型化、低コスト化が可能となる。 The plurality of passive elements may be inductor elements configured by spiral coils. It is possible to provide a variable inductor element that is small and has a large variable width of inductance by forming an inductance element by a spiral coil and forming a plurality of spiral coils by stacking without requiring a large area. it can. By using this, the number of mounted components can be reduced, and a semiconductor device having a high-frequency circuit requiring a large inductance as a circuit element can be reduced in size and cost.
また、前記各スパイラル状コイルには同じ方向に電流が流される構成とするのがよい。前記各スパイラル状コイルには同じ方向に電流が流されるので、前記各スパイラル状コイルで発生される磁束は相互に打ち消されないので、可変インダクタ素子は小さな面積で形成され、大きなインダクタンスを与え、大きな可変幅を実現することができる。 The spiral coils may be configured so that current flows in the same direction. Since currents flow through the spiral coils in the same direction, the magnetic fluxes generated by the spiral coils are not canceled out. Therefore, the variable inductor element is formed with a small area, gives a large inductance, and has a large capacitance. A variable width can be realized.
また、信号の周波数に応じて前記スイッチ素子が制御されて、前記所望の受動素子が選択され、インダクタンスが可変とされる構成とするのがよい。例えば、無線通信機器において、送信信号、受信信号の周波数に応じてそれぞれ、前記スイッチ素子が制御され、送信信号、受信信号の信号処理を行う各系統の高周波回路に必要とされるインダクタ素子が選択される。信号の周波数毎の各系統の高周波回路で使用される受動素子は共有され、各系統に応じて受動素子が選択使用されるので、高周波回路が複数必要とされる場合、電子機器の小型化、低コスト化を可能とする可変受動デバイスを提供することができる。 Further, it is preferable that the switch element is controlled in accordance with the frequency of the signal, the desired passive element is selected, and the inductance is variable. For example, in a wireless communication device, the switching element is controlled according to the frequency of a transmission signal and a reception signal, respectively, and an inductor element required for each high-frequency circuit that performs signal processing of the transmission signal and the reception signal is selected. Is done. Passive elements used in the high-frequency circuit of each system for each frequency of the signal are shared, and passive elements are selected and used according to each system, so if multiple high-frequency circuits are required, miniaturization of electronic equipment, A variable passive device that can reduce the cost can be provided.
また、前記受動素子がキャパシタ素子である構成とするのがよい。上記したインダクタンス素子の共有と同じようにして、キャパシタ素子を使用する構成とすることができ、共振回路等の高周波回路を複数必要とする場合、電子機器の小型化、低コスト化に貢献する。 The passive element is preferably a capacitor element. A capacitor element can be used in the same way as the sharing of the inductance element described above, and when a plurality of high-frequency circuits such as a resonance circuit are required, it contributes to downsizing and cost reduction of the electronic device.
また、前記基板が半導体基板であり、この半導体基板に前記スイッチ素子が組み込まれている構成とするのがよい。同一の半導体基板に前記複数の受動素子及び前記スイッチ素子を組み込む構成とするので、ウエハレベルプロセスによる一連のプロセスによって可変受動デバイスを効率よく安価に製造することができる。 The substrate may be a semiconductor substrate, and the switch element may be incorporated in the semiconductor substrate. Since the plurality of passive elements and the switch elements are incorporated in the same semiconductor substrate, a variable passive device can be manufactured efficiently and inexpensively through a series of processes using a wafer level process.
本発明の半導体装置では、可変受動デバイスが組み込まれた携帯電話である構成とするのがよい。可変受動デバイスを携帯電話の構成部品として組み込むことによって、複数の周波数を用いて送信、受信を行う携帯電話において、フィルタ処理を行い周波数の分離を行う高周波回路を、実装部品の数の低減によって、小型で低コストに作製することができる。 The semiconductor device of the present invention is preferably a mobile phone in which a variable passive device is incorporated. By incorporating a variable passive device as a mobile phone component, in a mobile phone that transmits and receives using a plurality of frequencies, a high-frequency circuit that performs filtering and frequency separation is reduced by reducing the number of mounted components. It is small and can be manufactured at low cost.
以下、図面を参照しながら本発明よる実施の形態について詳細に説明する。なお、各図面では、実施の形態に係る可変受動デバイスのみを示しており、同じ半導体基板には半導体装置を構成するアナログ回路やディジタル回路が形成されているが、これらの回路は省略している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, only the variable passive device according to the embodiment is shown, and an analog circuit and a digital circuit constituting the semiconductor device are formed on the same semiconductor substrate, but these circuits are omitted. .
以下の説明では、可変受動デバイスの代表例として、インダクタンスを可変とする可変インダクタの機能をもった可変受動デバイスを例にとって説明する。 In the following description, a variable passive device having a function of a variable inductor that varies the inductance will be described as an example of a variable passive device.
多くの種類の高周波回路では信号の周波数又は周波数帯毎に多数のインダクタを実装する必要があるが、本発明の実施の形態では、周波数又は周波数帯毎に必要であったインダクタを共用する構成として、スイッチ回路によって周波数又は周波数帯毎に必要なインダクタを選択して使用する構成とする。スイッチ回路のスイッチはMMIC(Microwave Monolithic IC)スイッチ等を使用する。インダクタンスの可変幅を考慮して、インダクタ、スイッチ回路の設計を行い、制御信号電圧によるスイッチのオンオフの真理値表によって、インダクタンスを変化させる構成とする。 In many types of high-frequency circuits, it is necessary to mount a large number of inductors for each frequency or frequency band of a signal. However, in the embodiment of the present invention, a configuration in which an inductor required for each frequency or frequency band is shared is used. In the configuration, a necessary inductor is selected for each frequency or frequency band by a switch circuit. As the switch of the switch circuit, an MMIC (Microwave Monolithic IC) switch or the like is used. The inductor and the switch circuit are designed in consideration of the variable width of the inductance, and the inductance is changed according to the truth table of on / off of the switch by the control signal voltage.
スイッチ回路によって選択されたインダクタを直列又は並列接続することによって、インダクタンスを可変としコントロールすることができる。インダクタンスの可変幅は、シミュレーション計算に基づいて予め設計段階で調整することができる。 By connecting the inductors selected by the switch circuit in series or in parallel, the inductance can be made variable and controlled. The variable width of the inductance can be adjusted in advance at the design stage based on simulation calculation.
インダクタは高誘電膜の中に形成することによってQ値が上昇する。また、インダクタを形成する導体を流れる電流方向での断面積が大きくすればQ値を大きくすることができる。 By forming the inductor in the high dielectric film, the Q value increases. Further, if the cross-sectional area in the direction of the current flowing through the conductor forming the inductor is increased, the Q value can be increased.
可変インダクタを構成するインダクタ素子は、代表的には、スパイラルコイルによって構成される。可変インダクタは、積層された複数のスパイラルコイルと、これらスパイラルコイルが接続されるスイッチ回路から構成される。複数のスパイラルコイルの下部に形成されたMMICスイッチ回路によって、スパイラルコイルを選択し直列又は並列接続することで、インダクタンスを可変とすることができる。 The inductor element constituting the variable inductor is typically constituted by a spiral coil. The variable inductor includes a plurality of stacked spiral coils and a switch circuit to which these spiral coils are connected. By selecting a spiral coil and connecting it in series or in parallel using an MMIC switch circuit formed below the plurality of spiral coils, the inductance can be made variable.
複数のスパイラルコイルは半導体基板上に形成されたスイッチ回路の上方に配置される。スイッチ回路の上方、例えば、直上に複数のスパイラルコイルを形成することによって、チップ面積を低減することができる。複数のスパイラルコイルは半導体基板の上部に配置される基板の内部に形成してもよい。 The plurality of spiral coils are disposed above the switch circuit formed on the semiconductor substrate. By forming a plurality of spiral coils above the switch circuit, for example, immediately above it, the chip area can be reduced. The plurality of spiral coils may be formed inside a substrate disposed on the semiconductor substrate.
スイッチ回路によって選択されたスパイラルコイルの直列又は並列接続によって、インダクタンスを可変とすることができるが、例えば、信号の周波数又は周波数帯毎にスイッチ回路のスイッチを切り換えることによって、信号の周波数又は周波数帯に対応してインダクタンスを可変とすることができる。接続されるスパイラルコイルの選択は、信号の周波数又は周波数帯に対応してスイッチ回路に入力された制御信号によって真理値表に従って行われ、所望のインダクタンスを選択することができる。 The inductance can be varied by connecting the spiral coils selected by the switch circuit in series or in parallel. For example, by switching the switch of the switch circuit for each signal frequency or frequency band, the frequency or frequency band of the signal can be changed. The inductance can be made variable corresponding to the above. The selection of the spiral coil to be connected is performed according to the truth table by the control signal input to the switch circuit corresponding to the frequency or frequency band of the signal, and a desired inductance can be selected.
可変インダクタのインダクタンスの可変幅は、複数のスパイラルコイルに関し、各スパイラルコイルの径の大きさ(巻き数)、太さ、スパイラルコイルの径の大きさ(巻き数)の比等の条件を変更することによって、シミュレーション計算に基づいてインダクタンスを推定し、予め設計段階で調整することができる。従って、可変幅の範囲にあるインダクタンスの所望の複数の値を生成するために、直列又は並列接続すべきスパイラルコイルとして、どのような条件(例えば、巻き数、導体太さ、導体長さ等の条件。)をもつコイルを形成しておく必要があるかを、予めシミュレーション計算に基づいて設計しておくことによって、所望の機能をもった可変インダクタを形成することができる。 The variable width of the inductance of the variable inductor changes the conditions such as the ratio of the diameter (number of turns) and thickness of each spiral coil and the diameter (number of turns) of the spiral coil with respect to a plurality of spiral coils. Thus, the inductance can be estimated based on the simulation calculation and adjusted in advance at the design stage. Therefore, in order to generate the desired multiple values of inductance within the range of variable width, what conditions (eg, number of turns, conductor thickness, conductor length, etc.) It is possible to form a variable inductor having a desired function by designing in advance based on simulation calculation whether it is necessary to form a coil having the condition.).
また、スパイラルコイルの積層構造によって、各スパイラルコイル間の結合係数を積層間で最大にできる配線構造として、各スパイラルコイルを流れる電流方向が同じとなるようにすることで、各スパイラルコイルで発生される磁束の方向を揃えて、インダクタンスを大きくすることができ、Q値を向上させることができる。即ち、各スパイラルコイルにおいて同じ周回方向に電流が流れ、スイッチ回路から各スパイラルコイルへ同じ方向から電流が流れるように、各スパイラルコイルからスイッチ回路へ同じ方向から電流が流れるように、スイッチ回路のイン方向とアウト方向の向きを揃えるようにする。 In addition, the wiring structure in which the coupling coefficient between the spiral coils can be maximized between the laminations by the laminated structure of the spiral coils so that the direction of the current flowing through each spiral coil is the same, so that it is generated in each spiral coil. The direction of the magnetic flux to be aligned can be increased, the inductance can be increased, and the Q value can be improved. That is, the switch circuit is connected so that the current flows in the same circulation direction in each spiral coil, the current flows from the switch circuit to each spiral coil from the same direction, and the current flows from each spiral coil to the switch circuit from the same direction. Align the direction of the direction and the out direction.
なお、複数のスパイラルコイルを用いた可変インダクタの構成において、各スパイラルコイルを、キャパシタに置き換えた構成とすることによって、キャパシタンスを可変とする可変キャパシタとして機能する可変受動デバイスを構成することができる。可変キャパシタとして機能する可変受動デバイス、可変インダクタとして機能する可変受動デバイスを用いることによって、予め形成された複数のスパイラルコイル及びキャパシタから所望のものを選択し、直列又は並列接続することによって、所望の共振周波数をもったLC回路を形成することができる。 In the configuration of the variable inductor using a plurality of spiral coils, a variable passive device that functions as a variable capacitor with variable capacitance can be configured by replacing each spiral coil with a capacitor. By using a variable passive device that functions as a variable capacitor and a variable passive device that functions as a variable inductor, a desired one can be selected from a plurality of spiral coils and capacitors formed in advance and connected in series or in parallel. An LC circuit having a resonance frequency can be formed.
以下、可変インダクタとして機能する可変受動デバイスの構成を詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of a variable passive device that functions as a variable inductor will be described in detail.
図1は、本発明の実施の形態における、可変受動デバイスの構成例を説明する図であり、図1(A)は平面図、図1(B)はW−W部の断面図、図1(C)は可変受動素子の要素を示す図である。 1A and 1B are diagrams illustrating a configuration example of a variable passive device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view of a WW portion, and FIG. (C) is a figure which shows the element of a variable passive element.
図1(A)に示す構成例では、可変受動デバイスは、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの3層からなり、絶縁層4bの内部に形成された受動素子層と、各層の受動素子が接続されるスイッチ回路2から構成され、シリコン基板3上に形成されている。第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各層の受動素子はそれぞれ、第1層受動素子用配線導体9a、第2層受動素子用配線導体9b、第3層受動素子用配線導体9cによって、絶縁層4aによって分離された、各層の受動素子に対する、スイッチ回路2の入出力端子(パッド)に接続されている。
In the configuration example shown in FIG. 1A, the variable passive device includes three layers of a first layer passive element 1a, a second layer passive element 1b, and a third layer passive element 1c, and is formed inside the insulating layer 4b. The passive element layer and the
スイッチ回路2には、各層の受動素子に対する入力端子のそれぞれがスイッチ素子を介して接続される入力端子(外部回路から電流が入力される。)と、各層の受動素子に対する出力端子のそれぞれがスイッチ素子を介して接続される出力端子(外部回路へ電流が出力される。)と、制御信号入力端子とが設けられており、更に、スイッチ素子は、必要に応じて、各層の受動素子に対する入力端子の間、各層の受動素子に対する出力端子の間、各層の受動素子に対する入力端子と出力端子との間に配置される。なお、スイッチ素子として、例えば、FET(電界効果型トランジスタ)素子、ダイオード素子等が使用される。
The
スイッチ回路2に入力された制御信号に基づいて、スイッチ回路2を構成する複数のスイッチ素子によって、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cから、所望の受動素子を選択すること、選択された複数の受動素子を直列又は並列に接続することの少なくとも一方が実行される。この結果、複数のスイッチ素子によって、所望の受動素子特性値を生成するために各層の受動素子による電流経路が設定される。
Based on a control signal input to the
スイッチ回路2の電流出力端子(外部回路へ電流が出力される出力端子)及び電流入力端子(外部回路から電流が入力される入力端子)は、それぞれ、スイッチ素子によって選択された各層の受動素子が接続され使用される外部回路(図示せず。)に接続される。
The current output terminal (output terminal for outputting current to the external circuit) and the current input terminal (input terminal for inputting current from the external circuit) of the
図1(B)に示す断面図中の矢印は、第1層受動素子用配線導体9a、第2層受動素子用配線導体9b、第3層受動素子用配線導体9cの各配線導体を流れる電流方向、即ち、スイッチ回路2から各層の受動素子へ電流が入力するIN方向、各層の受動素子からスイッチ回路2へ電流が入力するOUT方向、を示している。図1(B)に示すように、各配線導体を、各層の受動素子の間に配置せず、各層の受動素子の横方向に配置することによって、3層からなる受動素子層の薄型化を図っている。なお、各配線導体は、アルミニウム配線、銅配線等の基板配線材料が使用される。
The arrows in the cross-sectional view shown in FIG. 1B indicate currents flowing through the respective wiring conductors of the first layer passive element wiring conductor 9a, the second layer passive
なお、図1に示す例では、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを層状に形成して、これらの下方にスイッチ回路2を配置しているが、他の配置も可能である。面積が増大するが、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを同一平面となるように形成し、これらの下方又は横方向にスイッチ回路2を配置することもできる。
In the example shown in FIG. 1, the first-layer passive element 1a, the second-layer passive element 1b, and the third-layer passive element 1c are formed in layers, and the
図1(C)に示すように、可変受動素子の要素として、各種の巻き数、長さをもったスパイラルインダクタを代表例とするインダクタ、各種の面積、間隔をもって形成された2枚の電極間に各種の誘電体を配置したキャパシタ、各種の面積、間隔をもって形成された2枚の電極間を各種の抵抗体で繋いだレジスタがある。インダクタはミアンダコイル等の他の種類のコイルによってもよい。また、レジスタとして半導体抵抗素子を用いてもよい。 As shown in FIG. 1C, as an element of a variable passive element, a spiral inductor having various winding numbers and lengths as a representative example, between two electrodes formed with various areas and intervals. There are a capacitor in which various dielectrics are arranged, and a resistor in which two electrodes formed with various areas and intervals are connected by various resistors. The inductor may be another type of coil such as a meander coil. A semiconductor resistance element may be used as the register.
キャパシタ素子の誘電体層は、熱硬化性樹脂に高誘電率フィラーを分散させた誘電体材料を用いて形成することができる。高誘電率フィラーとして、例えば、チタン酸塩、ジルコン酸塩、誘電体セラミック組成物を使用することができる。レジスタ素子の抵抗層は、熱硬化性樹脂に導電フィラーを分散させた抵抗材料を用いて形成することができる。導電フィラーとして、例えば、カーボンフィラー、銅、銀、ニッケル、クロム等の金属フィラーを用いることができる。熱硬化性樹脂として、耐熱性、電気絶縁性の点からエポキシ樹脂を使用するのが好ましい。 The dielectric layer of the capacitor element can be formed using a dielectric material in which a high dielectric constant filler is dispersed in a thermosetting resin. As the high dielectric constant filler, for example, titanate, zirconate, or a dielectric ceramic composition can be used. The resistance layer of the register element can be formed using a resistance material in which a conductive filler is dispersed in a thermosetting resin. As a conductive filler, metal fillers, such as a carbon filler, copper, silver, nickel, chromium, can be used, for example. As the thermosetting resin, it is preferable to use an epoxy resin from the viewpoint of heat resistance and electrical insulation.
図1では、3層の受動素子層を例示しているが、受動素子層は3層に限定されず、2層でもよいし、4層以上でもよい。 Although FIG. 1 illustrates three passive element layers, the passive element layer is not limited to three layers, and may be two layers or four or more layers.
次に、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cによる可変受動デバイスの構成例について説明する。 Next, a configuration example of a variable passive device including the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c will be described.
(1)第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを、スパイラルコイルによって構成されるインダクタとすることができる。第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各層にそれぞれ、複数のスパイラルコイルを形成してもよい。スパイラルコイルの代わりにミアンダコイルを使用することもできる。また、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの3層に限らず、受動素子層を4層以上としてもよい。 (1) The first-layer passive element 1a, the second-layer passive element 1b, and the third-layer passive element 1c can be inductors configured by spiral coils. A plurality of spiral coils may be formed in each of the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c. A meander coil can be used instead of the spiral coil. Further, the number of passive element layers is not limited to three, that is, the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c.
(2)第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを、キャパシタとすることができる。第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各層にそれぞれ、複数のキャパシタを形成してもよい。また、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの3層に限らず、4以上の多層とすることができる。 (2) The first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c can be capacitors. A plurality of capacitors may be formed in each layer of the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c. Further, the number of layers is not limited to three, that is, the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c.
(3)第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを、レジスタとすることができる。第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各層にそれぞれ、複数のレジスタを形成してもよい。また、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの3層に限らず、受動素子層を4層以上としてもよい。 (3) The first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c can be used as registers. A plurality of registers may be formed in each of the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c. Further, the number of passive element layers is not limited to three, that is, the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c.
(4)第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cを、互いに異なる種類の受動素子として、インダクタ、キャパシタ、レジスタから構成された各層をそれぞれ受動素子層1a、1b、1cに対応させる。但し、どの層にどの種類の受動素子を対応させるかは任意である。各層には複数の受動素子を形成することもできる。また、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各層を複数層設けて、受動素子層を4層以上としてもよい。 (4) The first-layer passive element 1a, the second-layer passive element 1b, and the third-layer passive element 1c are different types of passive elements, and each layer composed of an inductor, a capacitor, and a resistor is a passive-element layer 1a, Correspond to 1b and 1c. However, it is arbitrary which type of passive element corresponds to which layer. A plurality of passive elements can be formed in each layer. Further, a plurality of layers of the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c may be provided, and the number of passive element layers may be four or more.
(5)複数のインダクタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変インダクタ、複数のキャパシタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変キャパシタ、複数のレジスタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変レジスタを、任意に組み合わせて集積化して、可変受動デバイスとすることができる。この可変受動デバイスでは、受動素子を直列又は並列接続することができる。 (5) Arbitrary variable inductor by a plurality of inductors and a switch circuit to which these are connected, a variable capacitor by a plurality of capacitors and a switch circuit to which these are connected, a variable resistor by a plurality of resistors and a switch circuit to which these are connected, And can be integrated into a variable passive device. In this variable passive device, the passive elements can be connected in series or in parallel.
(6)単数又は複数のインダクタ、単数又は複数のキャパシタ、単数又は複数のレジスタが、任意に組み合わされて形成された層を複数積層して形成された受動素子と、これら各層における受動素子が接続されたスイッチ回路とをシリコン基板に形成して、スイッチ回路によって、インダクタ、キャパシタ、レジスタを選択して、直列又は並列接続することができ、可変受動デバイスとすることができる。 (6) A passive element formed by laminating a plurality of layers formed by arbitrarily combining a single or a plurality of inductors, a single or a plurality of capacitors, a single or a plurality of resistors, and the passive elements in these layers are connected. The switched switch circuit is formed on a silicon substrate, and an inductor, a capacitor, and a resistor can be selected and connected in series or in parallel by the switch circuit, and a variable passive device can be obtained.
なお、受動素子の中でも、大きな値をもつインダクタを得るために、スパイラルコイルがよく用いられるが、スパイラルコイルによって大きな可変幅をもつように可変インダクタを、面積を増大させることなく構成するためには、少なくとも2層以上にスパイラルコイルを積層することによって構成すればよい。より可変幅の大きな可変インダクタを構成するためには、単数又は複数のスパイラルコイルが形成された層を複数積層すればよい。 Of the passive elements, a spiral coil is often used to obtain an inductor having a large value. However, in order to configure a variable inductor without increasing the area, the spiral coil has a large variable width. What is necessary is just to comprise by laminating | stacking a spiral coil in at least 2 layers or more. In order to configure a variable inductor having a larger variable width, a plurality of layers each having one or more spiral coils may be stacked.
また、可変受動デバイスの構成としてインダクタを含む場合、例えば、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cがインダクタを含む場合、図1(B)に示すように、スイッチ回路2からの電流は、同じ方向から、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cの各周回導体部分(スパイラル状、ミアンダ状等に形成され、周回する導体部分が平面状をなす部分をいう。)に流れ、スイッチ回路2の面に略平行なこれらの周回導体部分を同じ周回方向に流され、これらの周回導体部分からスイッチ回路2に戻る電流(リターン電流)の方向をスイッチ回路2の面に直交させるようにして、リターン電流による磁束とスイッチ回路2を流れる電流による磁束との磁気結合をできるだけ少なくなるようにする。
When the variable passive device includes an inductor, for example, when the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c include an inductor, as shown in FIG. The current from the
また、第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cは、無機又は有機材料から構成される基板に形成することもできる。第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cが形成された無機又は有機材料の基板は、バンプ電極によってスイッチ回路2に電気的に接続され垂直方向に積層される。
Further, the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c can be formed on a substrate made of an inorganic or organic material. An inorganic or organic material substrate on which the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c are formed is electrically connected to the
次に、受動素子の具体例としてインダクタをとって詳細に説明する。 Next, an inductor will be described in detail as a specific example of the passive element.
図2は、本発明の実施の形態における、可変インダクタとして機能する可変受動素子の構成例を説明する図であり、図2(A)はスイッチ回路を示す平面図、図2(B)はスパイラルコイルとスイッチ回路の接続例を示す断面図である。 2A and 2B are diagrams illustrating a configuration example of a variable passive element that functions as a variable inductor in the embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view showing a switch circuit, and FIG. 2B is a spiral. It is sectional drawing which shows the example of a connection of a coil and a switch circuit.
本実施の形態の構成例では、図1に示す第1層受動素子1a、第2層受動素子1b、第3層受動素子1cはそれぞれ、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30によるインダクタである。 In the configuration example of the present embodiment, the first layer passive element 1a, the second layer passive element 1b, and the third layer passive element 1c shown in FIG. 1 are respectively a first layer spiral coil (L1) 10 and a second layer spiral. The inductor includes a coil (L2) 20 and a third layer spiral coil (L3) 30.
図2に示す構成例では、可変インダクタは、絶縁層7の内部に形成された3層のインダクタ層と、各層のインダクタをなすスパイラルコイルが接続されるスイッチ回路18から構成され、シリコン基板19上に形成されている。
In the configuration example shown in FIG. 2, the variable inductor includes three inductor layers formed inside the insulating
第1層スパイラルコイル(L1)10の電流入力端、電流出力端は配線導体によってそれぞれ、スイッチ回路18の入力端14−1、出力端16−1に接続され、第2層スパイラルコイル(L2)20の電流入力端、電流出力端は配線導体によってそれぞれ、スイッチ回路18の入力端14−2、出力端16−2に接続され、第3層スパイラルコイル(L3)30の電流入力端、電流出力端は配線導体によってそれぞれ、スイッチ回路18の入力端14−3、出力端16−2に接続されている。各層のスパイラルコイルに対する入出力端子(パッド)は絶縁層17によって分離されている。
The current input terminal and current output terminal of the first layer spiral coil (L1) 10 are connected to the input terminal 14-1 and output terminal 16-1 of the
スイッチ回路18には、外部回路(図示せず。)から電流が入力される入力端子(IN)と、外部回路へ電流が出力される出力端子(OUT)とが設けられている。
The
第1層スパイラルコイル(L1)10の電流入力端が接続される入力端(P1in)14−1、第2層スパイラルコイル(L2)20の電流入力端が接続される入力端(P2in)14−2、第3層スパイラルコイル(L3)30の電流入力端が接続される入力端(P3in)14−3がそれぞれ、スイッチ(SW1、SW2、SW3)12−1、12−2、12−3を介して、入力端子(IN)に接続される。 The input terminal (P1in) 14-1 to which the current input terminal of the first layer spiral coil (L1) 10 is connected, and the input terminal (P2in) 14- to which the current input terminal of the second layer spiral coil (L2) 20 is connected. 2. The input terminal (P3in) 14-3 to which the current input terminal of the third layer spiral coil (L3) 30 is connected is connected to the switches (SW1, SW2, SW3) 12-1, 12-2, 12-3, respectively. To the input terminal (IN).
第1層スパイラルコイル(L1)10の電流出力端が接続される出力端(P1out)16−1、第2層スパイラルコイル(L2)20の電流出力端が接続される出力端(P2out)16−2、第3層スパイラルコイル(L3)30の電流出力端が接続される出力端(P3out)16−3がそれぞれ、スイッチ(SW4、SW5、SW6)12−4、12−5、12−6を介して、出力端子(OUT)接続される。 The output terminal (P1out) 16-1 to which the current output terminal of the first layer spiral coil (L1) 10 is connected, and the output terminal (P2out) 16- to which the current output terminal of the second layer spiral coil (L2) 20 is connected. 2. The output terminals (P3out) 16-3 to which the current output terminals of the third layer spiral coil (L3) 30 are connected are respectively connected to the switches (SW4, SW5, SW6) 12-4, 12-5, 12-6. To the output terminal (OUT).
また、スイッチ回路18には、入力端(P2in)14−2と出力端(P1out)16−1との間にスイッチ(SW7)12−7が、入力端(P3in)14−3と出力端(P2out)16−2との間にスイッチ(SW8)12−8が、入力端(P2in)14−2と入力端(P3in)14−3との間にスイッチ(SW9)12−9が、それぞれ設けられている。
The
また、スイッチ回路18には、スイッチ(SW1〜SW9)12−1〜12−9のオンオンオフの制御を行いスイッチ回路18のモードを指定するための、制御信号入力端子(CTLA、CTLB、CTLC)が設けられている。
The
なお、スイッチ回路18には、必要に応じて、入力端14−1、14−2、14−3の間、出力端16−1、16−2、16−3の間、入力端14−1、14−2、14−3と出力端16−1、16−2、16−3との間に設けられ、制御信号入力端子(CTLA、CTLB、CTLC)からの入力によって、スイッチ回路18のモードを指定することができる。
The
制御信号入力端子(CTLA、CTLB、CTLC)から入力された制御信号に基づいて、スイッチ(SW1〜SW9)12−1〜12−9のオンオフが制御され、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30から、所望のスパイラルコイルの接続を選択すること、選択された複数のスパイラルコイルを直列又は並列に接続することの少なくとも一方が実行される。この結果、複数のスイッチによって、所望のインダクタンス(受動素子特性値)を生成するために各層のスパイラルコイルによる電流経路が設定される。 On / off of the switches (SW1 to SW9) 12-1 to 12-9 is controlled based on the control signals input from the control signal input terminals (CTLA, CTLB, CTLC), and the first layer spiral coil (L1) 10, At least one of selecting a desired spiral coil connection from the second layer spiral coil (L2) 20 and the third layer spiral coil (L3) 30, and connecting a plurality of selected spiral coils in series or in parallel. Is executed. As a result, a current path by the spiral coil of each layer is set by a plurality of switches in order to generate a desired inductance (passive element characteristic value).
スイッチ回路18の電流出力端子(OUT:外部回路(図示せず。)へ電流が出力される出力端子)及び電流入力端子(IN:外部回路から電流が入力される入力端子)は、それぞれ、スイッチ(SW1〜SW9)12−1〜12−9のオンオフによって選択されたスパイラルコイルが接続され使用される外部回路に接続される。
The
図2(A)及び図2(B)に示す矢印は、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30、配線導体を流れる電流方向を示している。第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30では、同方向に電流が流れている。 The arrows shown in FIGS. 2A and 2B flow through the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, the third layer spiral coil (L3) 30, and the wiring conductor. The current direction is shown. In the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, and the third layer spiral coil (L3) 30, current flows in the same direction.
図2(B)に示すように、各層のスパイラルコイルは、2層の導体層から構成され、スパイラルコイルへの電流の入力(IN)方向、スパイラルコイルからの電流の出力(OUT)方向は、共にスパイラルコイルの周回導体部分の横方向である。配線導体を、各層のスパイラルコイルの間に配置せず、各層のスパイラルコイルの横方向に配置することによって、3層からなるスパイラルコイル層の薄型化を図っている。 As shown in FIG. 2B, the spiral coil of each layer is composed of two conductor layers, and the current input (IN) direction to the spiral coil and the current output (OUT) direction from the spiral coil are: Both are lateral directions of the spiral conductor portion of the spiral coil. The wiring conductor is not arranged between the spiral coils of each layer, but is arranged in the lateral direction of the spiral coil of each layer, thereby reducing the thickness of the three-layered spiral coil layer.
図2(B)に示すように、スイッチ回路18からの電流は、同じ下方の方向から、3層の各スパイラルコイルの周回導体部分に流れ、スイッチ回路18の面に略平行なこれら周回導体部分を同じ周回方向に流され、これら周回導体部分からスイッチ回路18に戻る電流(リターン電流)の方向をスイッチ回路2の面に直交させて同じ上方の方向から流れるようにして、リターン電流による磁束とスイッチ回路2を流れる電流による磁束との磁気結合を抑制している。
As shown in FIG. 2 (B), the current from the
なお、スパイラルコイルに限定されず、ミアンダコイル等の他の種類のコイルを使用することもでき、3層に限らず4層以上としてもよい。 In addition, it is not limited to a spiral coil, Other types of coils, such as a meander coil, can also be used, and it is good not only as 3 layers but as 4 layers or more.
また、上記の3層の各層にそれぞれ、複数のスパイラルコイルを形成し、3層に限らず4層以上としてもよい。単数又は複数のスパイラルコイルが形成された層を複数積層することによって、より可変幅の大きな可変インダクタを構成することができる。 In addition, a plurality of spiral coils may be formed in each of the three layers, and the number of layers is not limited to three and may be four or more. A variable inductor having a larger variable width can be configured by laminating a plurality of layers in which one or a plurality of spiral coils are formed.
図3は、本実施の形態における、スイッチ回路のスイッチのオンオフ例を説明する図であり、図3(A)はスイッチ回路の3モードと真理値表の例を説明する図、図3(B)はスイッチ回路のスイッチのオンオフによるスパイラルコイルの接続例を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of on / off of the switch of the switch circuit in this embodiment. FIG. 3 (A) is a diagram for explaining an example of the three modes and truth table of the switch circuit, and FIG. () Is a diagram for explaining an example of connection of spiral coils by turning on / off a switch of a switch circuit.
先述したように、制御信号入力端子(CTLA、CTLB、CTLC)から入力された制御信号(L(低)レベル信号又はH(高)レベル信号)に基づいて、スイッチ(SW1〜SW9)12−1〜12−9のオンオフが制御される。 As described above, based on the control signal (L (low) level signal or H (high) level signal) input from the control signal input terminals (CTLA, CTLB, CTLC), the switches (SW1 to SW9) 12-1 ON / OFF of -12-9 is controlled.
図3(A)に示す、スイッチ回路の3モードの例は、携帯電話における送信フィルタ(TX)、受信フィルタ(RX)における周波数を2GHz、1.7GHz、800MHzとするモードである。回路−1は、スイッチ(SW1〜SW9)12−1〜12−9のうち、SW1及びSW4がオンとされ他はオフとされた回路であり、インダクタンス2nHを生成するための回路である。回路−2は、SW1、SW5、SW7がオンとされ他はオフとされた回路であり、インダクタンス4nHを生成するための回路である。回路−3は、SW1、SW6、SW7、SW8がオンとされ他はオフとされた回路であり、インダクタンス10nHを生成するための回路である。回路−1、回路−2、回路−3については、図4、図5、図6で説明する。
An example of the three modes of the switch circuit shown in FIG. 3A is a mode in which the frequencies in the transmission filter (TX) and the reception filter (RX) in the cellular phone are 2 GHz, 1.7 GHz, and 800 MHz.
図3(A)から明らかなように、回路−1、回路−2、回路−3においては、第1層スパイラルコイル(L1)10が共用される構成であり、回路−2、路−3においては、第2層スパイラルコイル(L2)20が共用される構成となっている。 As is clear from FIG. 3A, the first layer spiral coil (L1) 10 is shared in the circuit-1, the circuit-2, and the circuit-3. The second layer spiral coil (L2) 20 is shared.
図3(A)に示す、インダクタンス2nHを生成するための回路−1、インダクタンス4nHを生成するための回路−2、インダクタンス10nHを生成するための回路−3の各回路を実現するための、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の構成を、以下に、例示する。
FIG. 3A shows a first circuit for realizing each circuit of the
第1層スパイラルコイル(L1)10は、Alもしくは銅配線をコイル導体とする巻き数5回のコイルであり、コイル導体の厚さ1μm、コイル導体の幅10μm、周回するコイル導体の間隔10μm、外径1000μmである。第2層スパイラルコイル(L2)20は、Alもしくは銅配線をコイル導体とする巻き数5回のコイルであり、コイル導体の厚さ1μm、コイル導体の幅10μm、周回するコイル導体の間隔10μm、外径1000μmである。第3層スパイラルコイル(L3)30は、Alもしくは銅配線をコイル導体とする巻き数5回のコイルであり、コイル導体の厚さ1μm、コイル導体の幅10μm、周回するコイル導体の間隔10μm、外径1000μmである。 The first layer spiral coil (L1) 10 is a coil having five turns with Al or copper wiring as a coil conductor, the thickness of the coil conductor is 1 μm, the width of the coil conductor is 10 μm, the interval between the coil conductors to be wound is 10 μm, The outer diameter is 1000 μm. The second layer spiral coil (L2) 20 is a coil having five turns with Al or copper wiring as a coil conductor, the thickness of the coil conductor is 1 μm, the width of the coil conductor is 10 μm, the interval between the coil conductors to be wound is 10 μm, The outer diameter is 1000 μm. The third layer spiral coil (L3) 30 is a coil having five turns with Al or copper wiring as a coil conductor, the thickness of the coil conductor is 1 μm, the width of the coil conductor is 10 μm, the interval between the coil conductors to be wound is 10 μm, The outer diameter is 1000 μm.
第1〜第3層スパイラルコイルは絶縁層Si3N4(例えば、厚さ9μm)中に積層され形成される。 The first to third layer spiral coils are formed by being laminated in an insulating layer Si 3 N 4 (for example, a thickness of 9 μm).
図3(B)に示すように、図3(A)に示すモード以外による、インダクタンスの生成が、回路−a〜回路−n等によって可能であり、インダクタンスの可変幅を大きくできるようにしている。なお、図3(B)では、簡単のために、第1層スパイラルコイル(L1)10をL1、第2層スパイラルコイル(L2)20をL2、第3層スパイラルコイル(L3)30をL3によって示し、スパイラルコイルへの電流入力方向をIN、スパイラルコイルからの電流出力方向をOUTによって示している。図3(B)に示すように、例示したスパイラルコイルL1、L2、L3の各周回導体部分を流れる電流方向は同じ方向である。 As shown in FIG. 3 (B), the inductance can be generated by a circuit-a to circuit-n other than the mode shown in FIG. 3 (A), and the variable width of the inductance can be increased. . In FIG. 3B, for simplicity, the first layer spiral coil (L1) 10 is L1, the second layer spiral coil (L2) 20 is L2, and the third layer spiral coil (L3) 30 is L3. The current input direction to the spiral coil is indicated by IN, and the current output direction from the spiral coil is indicated by OUT. As shown in FIG. 3B, the direction of current flowing through each of the surrounding conductor portions of the illustrated spiral coils L1, L2, and L3 is the same direction.
図3(B)には、回路−a〜回路−nにおけるスパイラルコイルL1、L2、L3の接続の態様と、オンとされるスイッチ(SW)のみが明示されている(オフとされるスイッチは図示せず。)。 FIG. 3B clearly shows the connection mode of the spiral coils L1, L2, and L3 in the circuit-a to the circuit-n and only the switch (SW) that is turned on (the switch that is turned off). Not shown).
回路−a、回路−bはそれぞれ、スパイラルコイルL1、L2のみよってインダクタンスを生成する回路である。 The circuit-a and the circuit-b are circuits that generate inductance only by the spiral coils L1 and L2, respectively.
回路−c、回路−d、回路−eはそれぞれ、スパイラルコイルL1、L2、L3のなかから選択された2つのコイルの直列接続によってインダクタンスを生成する回路である。 The circuit-c, the circuit-d, and the circuit-e are circuits that generate inductance by connecting in series two coils selected from the spiral coils L1, L2, and L3.
回路−f〜回路−hはそれぞれ、スパイラルコイルL1、L2、L3のなかから選択された2つのコイルの並列接続によってインダクタンスを生成する回路である。回路−iは、スパイラルコイルL1、L2、L3の3つのコイルの並列接続によってインダクタンスを生成する回路である。回路−j〜回路−l(エル)はそれぞれ、スパイラルコイルL1、L2、L3のなかから選択された2つのコイルの直列接続と、残る1つのスパイラルコイルとを並列接続することによって、インダクタンスを生成する回路である。回路−m、回路−nはそれぞれ、スパイラルコイルL1、L2、L3のなかから選択された2つのコイルの並列接続と、残る1つのスパイラルコイルとを直列接続することによって、インダクタンスを生成する回路である。 Each of the circuit-f to circuit-h is a circuit that generates an inductance by parallel connection of two coils selected from the spiral coils L1, L2, and L3. The circuit-i is a circuit that generates an inductance by parallel connection of three coils of the spiral coils L1, L2, and L3. Each of the circuit-j to the circuit-l (L) generates an inductance by connecting a series connection of two coils selected from the spiral coils L1, L2, and L3 and a remaining one spiral coil in parallel. Circuit. Each of the circuit-m and the circuit-n is a circuit that generates an inductance by connecting two coils selected from the spiral coils L1, L2, and L3 in parallel and one remaining spiral coil in series. is there.
図4は、本実施の形態における、スイッチ回路の接続例−1を説明する図であり、図4(A)は回路−1(図3を参照。)を示す図、図4(B)は接続されたスパイラルコイルを示す図である。 4A and 4B are diagrams for explaining connection example-1 of the switch circuit in this embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating the circuit-1 (see FIG. 3), and FIG. It is a figure which shows the connected spiral coil.
図5は、本実施の形態における、スイッチ回路の接続例−2を説明する図であり、図5(A)は回路−2(図3を参照。)を示す図、図5(B)は接続されたスパイラルコイルを示す図である。 5A and 5B are diagrams illustrating connection example-2 of the switch circuit in this embodiment. FIG. 5A is a diagram illustrating the circuit-2 (see FIG. 3), and FIG. It is a figure which shows the connected spiral coil.
図6は、本実施の形態における、スイッチ回路の接続例−3を説明する図であり、図6(A)は回路−3(図3を参照。)を示す図、図6(B)は接続されたスパイラルコイルを示す図である。 6A and 6B are diagrams illustrating connection example-3 of the switch circuit in this embodiment. FIG. 6A is a diagram illustrating the circuit-3 (see FIG. 3), and FIG. It is a figure which shows the connected spiral coil.
図4に示すように、回路−1は、SW1及びSW4がオンとされ他はオフとされ、第1層スパイラルコイル(L1)10によって、インダクタンス2nHを生成するための回路を構成している。 As shown in FIG. 4, in the circuit-1, SW1 and SW4 are turned on and the others are turned off, and the first layer spiral coil (L1) 10 forms a circuit for generating an inductance 2nH.
図5に示すように、回路−2は、SW1、SW5、SW7がオンとされ他はオフとされ、第1層スパイラルコイル(L1)10と第2層スパイラルコイル(L2)20との直列接続によって、インダクタンス4nHを生成するための回路を構成している。 As shown in FIG. 5, in the circuit-2, SW1, SW5, and SW7 are turned on and the others are turned off, and the first layer spiral coil (L1) 10 and the second layer spiral coil (L2) 20 are connected in series. Thus, a circuit for generating the inductance 4nH is configured.
図6に示すように、回路−3は、SW1、SW6、SW7、SW8がオンとされ他はオフとされ、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の直列接続によって、インダクタンス10nHを生成するための回路を構成している。 As shown in FIG. 6, in the circuit-3, SW1, SW6, SW7, and SW8 are turned on and the others are turned off, the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, A circuit for generating an inductance of 10 nH is configured by connecting the three-layer spiral coil (L3) 30 in series.
図7は、本実施の形態における、可変インダクタの構成例を説明する図であり、図7(A)は斜視図、図7(B)はスパイラルコイルとスイッチ回路との接続を示すZ−Z部の部分断面図、図7(C)はスパイラルコイルの変形例を示す斜視図、図7(D)はスパイラルコイルの接続状態を示す図、図7(E)はスパイラルコイル導体のxy面への投影図である。 7A and 7B are diagrams illustrating a configuration example of the variable inductor in this embodiment, in which FIG. 7A is a perspective view, and FIG. 7B is a ZZ showing connection between a spiral coil and a switch circuit. 7C is a perspective view showing a modification of the spiral coil, FIG. 7D is a diagram showing a connection state of the spiral coil, and FIG. 7E is an xy plane of the spiral coil conductor. FIG.
図7(A)に示すように、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30が、それらの周回導体部分を電流が同方向で流れるように、3層に積層されて形成され、各層のスパイラルコイルの電流入力端、電流出力端はそれぞれ、Z方向に形成された垂直な配線導体によって、図7(B)に示すように、スイッチ回路18の入力端14−1、14−2、14−3、スイッチ回路18の出力端16−1、16−2、16−3に接続されている。
As shown in FIG. 7 (A), the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, and the third layer spiral coil (L3) 30 have the same current in their circumferential conductor portions. As shown in FIG. 7B, the current input end and current output end of the spiral coil of each layer are formed by vertical wiring conductors formed in the Z direction. Are connected to the input terminals 14-1, 14-2 and 14-3 of the
各層のスパイラルコイルはそれぞれ、その電流入力端を含む第1層及び電流出力端を含む第2層とから形成され、上記の垂直な配線導体に接続されている。即ち、各層のスパイラルコイルの周回導体部分の横方向(y方向)から電流の入出力が行われる構成として、薄型で3層を積層するようにしている。そして、先述のリターン電流の方向をスイッチ回路18の面に直交させて、リターン電流による磁束とスイッチ回路18を流れる電流による磁束との磁気結合を抑制している。
Each layer of spiral coils is formed of a first layer including a current input end and a second layer including a current output end, and is connected to the vertical wiring conductor. That is, as a configuration in which current is input and output from the lateral direction (y direction) of the circumferential conductor portion of the spiral coil of each layer, the thin three layers are laminated. The direction of the return current described above is orthogonal to the surface of the
図7(C)に示すように、2つのスパイラルコイルを周回導体部分の中心部で接続して、2つのスパイラルコイルの周回導体部分を流れる電流の方向を同じ方向としたスパイラルコイル5を、図7(A)に示す第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の少なくとも1つ以上の代わりに、使用することもでき、大きなインダクタンスを生成させることができる。
As shown in FIG. 7C, the
図7(D)に示す図は、図7(A)に示す可変インダクタの構成を簡略化して示す図であり、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の各周回導体部の断面、これら各周回導体部に繋がる導体線路の接続位置、これら導体線路に電流が入力される入力(IN)位置、これら導体線路から電流が出力される出力(OUT)位置を示す簡略図である。 The diagram shown in FIG. 7D is a diagram showing the configuration of the variable inductor shown in FIG. 7A in a simplified manner. The first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, Cross sections of the respective winding conductors of the third layer spiral coil (L3) 30, connection positions of the conductor lines connected to these respective winding conductors, input (IN) positions where currents are input to these conductor lines, currents from these conductor lines It is a simplification figure showing the output (OUT) position where is outputted.
図7(E)は、図7(A)に示す第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の各周回導体部分、及び、各周回導体部分が上記の垂直な配線導体に接続される位置までの導体線路の、xy面への投影図である。図7(E)に示すように、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30はそれぞれ、巻き数2.75回であるが、外形は互いに異なり、異なる長さをもっている。 FIG. 7 (E) shows the respective round conductor portions of the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, and the third layer spiral coil (L3) 30 shown in FIG. FIG. 6 is a projection view on the xy plane of a conductor line up to a position where each circumferential conductor portion is connected to the vertical wiring conductor. As shown in FIG. 7E, the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, and the third layer spiral coil (L3) 30 each have 2.75 turns. However, the external shapes are different from each other and have different lengths.
図8は、本実施の形態における、可変インダクタの他の構成例を説明する図であり、図8(A)及び図8(C)は斜視図、図8(B)及び図8(D)はスパイラルコイルの接続状態を示す簡略図である。 FIG. 8 is a diagram for explaining another configuration example of the variable inductor in this embodiment. FIGS. 8A and 8C are perspective views, and FIG. 8B and FIG. 8D. FIG. 6 is a simplified diagram showing a connection state of spiral coils.
図8(A)に示す構成例と、図7に示す構成例との相違点について、以下、説明する。 Differences between the configuration example illustrated in FIG. 8A and the configuration example illustrated in FIG. 7 will be described below.
3層を構成する各スパイラルコイルの周回導体部分の中心部から出力電流を流し、xy面に垂直な、即ち、スイッチ回路18の面に垂直な、配線導体によって、スイッチ回路18の出力端16−1、16−2、16−3と各中心部とを接続している。図8(A)に示す構成例では、スイッチ回路18に平行な横行する配線導体を、可能な限り形成しないようにして、先述のリターン電流の方向をスイッチ回路18の面に直交させて、リターン電流による磁束とスイッチ回路18を流れる電流による磁束との磁気結合を抑制している。
An output current flows from the center part of the circumferential conductor portion of each spiral coil constituting the three layers, and the output terminal 16− of the
図8(C)に示す構成例では、図8(A)における、各周回導体部分の中心部とスイッチ回路18の出力端16−1、16−2、16−3とを接続する垂直な配線導体を、出力端16−1、16−2、16−3に直結するのではなく、垂直(Z)方向で、一端、横(y)方向に横行させてから、出力端16−1、16−2、16−3に接続している。図8(C)に示す構成例では、スイッチ回路18に平行な横行する配線導体の形成長さを極力短くして、スイッチ回路18の入力端14−1、14−2、14−3及び出力端16−1、16−2、16−3の形成位置の自由度を確保しようとしている。
In the configuration example shown in FIG. 8C, the vertical wiring that connects the central portion of each circumferential conductor portion and the output ends 16-1, 16-2, and 16-3 of the
図7(D)と同様の簡略図として、図8(A)、図8(C)に示す可変インダクタの構成をそれぞれ、図8(B)、図8(D)に示す。図7(D)、図8(B)、図8(D)の比較から、3層の各スパイラルコイルへ電流を入力させるための配線導体が同じ構成で形成され、各スパイラルコイルからの電流を出力させるための配線導体が異なる構成によって形成されていることが、明らかに理解することができる。 As a simplified diagram similar to FIG. 7D, the structures of the variable inductors shown in FIGS. 8A and 8C are shown in FIGS. 8B and 8D, respectively. 7D, FIG. 8B, and FIG. 8D, wiring conductors for inputting current to each of the three layers of spiral coils are formed in the same configuration, and the current from each spiral coil is It can be clearly understood that the wiring conductors for output are formed by different configurations.
次に、スパイラルコイルの接続とインダクタンスの関係について説明する。 Next, the relationship between the connection of the spiral coil and the inductance will be described.
図9は、本実施の形態における、スパイラルコイルの接続例とインダクタンス(計算値)を説明する図であり、図9(A)は1層のスパイラルコイルの構成の斜視図、図9(C)は2層のスパイラルコイルの構成の斜視図、図9(E)は3層のスパイラルコイル(その1)の構成の斜視図、図9(B)、図9(D)、図9(F)はスパイラルコイルの接続状態を示す図である。 FIG. 9 is a diagram for explaining a connection example and inductance (calculated value) of a spiral coil in the present embodiment. FIG. 9A is a perspective view of the configuration of a single-layer spiral coil, and FIG. Is a perspective view of a configuration of a two-layer spiral coil, FIG. 9E is a perspective view of a configuration of a three-layer spiral coil (No. 1), FIG. 9B, FIG. 9D, FIG. FIG. 4 is a diagram showing a connection state of spiral coils.
図10は、本実施の形態における、スパイラルコイルの接続例とインダクタンス(計算値)を説明する図であり、図10(A)は3層のスパイラルコイル(その2)の構成の斜視図、図10(C)は3層のスパイラルコイル(その3)の構成の斜視図、図10(B)及び図10(D)はスパイラルコイルの接続状態を示す図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining a connection example and inductance (calculated value) of a spiral coil in the present embodiment, and FIG. 10 (A) is a perspective view of a configuration of a three-layer spiral coil (part 2). 10 (C) is a perspective view of the configuration of a three-layer spiral coil (No. 3), and FIGS. 10 (B) and 10 (D) are diagrams showing the connection state of the spiral coil.
図11は、本実施の形態における、スパイラルコイルの接続例とインダクタンス(計算値)を説明する図であり、図11(A)は3層のスパイラルコイル(その4)の構成の斜視図、図11(B)はスパイラルコイルの接続状態を示す図、図11(C)はスパイラルコイル導体のxy面への投影図である。 FIG. 11 is a diagram for explaining a connection example and inductance (calculated value) of a spiral coil in the present embodiment, and FIG. 11A is a perspective view of a configuration of a three-layer spiral coil (part 4). 11B is a diagram showing a connection state of the spiral coil, and FIG. 11C is a projection view of the spiral coil conductor on the xy plane.
以下の説明では、巻き数を4回(図9、図10、図11では簡略のため巻き数2.75回のコイルを図示している。)、銅配線をコイル導体、コイル導体の厚さを1μm、コイル導体の幅を10μm、周回するコイル導体の間隔を10μm、外径を1000μmとするスパイラルコイルを、以下では、同じ条件をもつ基本コイルと呼び、各層の基本コイルは絶縁層中に配置され、各層の基本コイルの電流入力端及び電流出力端を、図7に示すように同方向の近接する位置に配置するものとして、絶縁層の比誘電率、比透磁率、銅の導電率(電気伝導度)を入力して、図9、図10、図11に示す、基本コイルの接続方法について、インダクタンスをシミュレーションによって計算した。インダクタンスの計算は、有限要素法による3次元電磁界シミュレータ(アンソフト社のQ3D Ver6を利用した。)を用いて行った結果である。インダクタンスは周波数0.1GHzにおける値とした。 In the following description, the number of turns is four (in FIG. 9, FIG. 10, and FIG. 11, a coil having a number of turns of 2.75 is shown for simplicity), the copper wiring is the coil conductor, and the thickness of the coil conductor. A spiral coil having a coil conductor width of 10 μm, a winding coil conductor interval of 10 μm, and an outer diameter of 1000 μm is hereinafter referred to as a basic coil having the same conditions. As shown in FIG. 7, the current input end and the current output end of the basic coil of each layer are arranged at close positions in the same direction as shown in FIG. 7, and the relative permittivity, relative permeability, and copper conductivity of the insulating layer (Electric conductivity) was input, and the inductance was calculated by simulation for the connection method of the basic coil shown in FIG. 9, FIG. 10, and FIG. The calculation of the inductance is a result obtained by using a three-dimensional electromagnetic field simulator (using Q3D Ver6 of Ansoft Corporation) by a finite element method. The inductance was a value at a frequency of 0.1 GHz.
図9(A)に示すスパイラルコイルは1層の基本コイル(以下、1層コイルという。)を示し、電流は、矢印で示すように、基本コイル(L1)10の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていく。インダクタンスの計算値は114nHであった。 The spiral coil shown in FIG. 9A shows a single-layer basic coil (hereinafter referred to as a single-layer coil), and the current flows from the outer peripheral portion of the basic coil (L1) 10 to the winding conductor portion as indicated by arrows. Flows in and out of the center. The calculated value of inductance was 114 nH.
図9(B)に示す図は、図9(A)に示す1層の基本コイルの接続状態の構成を簡略化して示す図であり、基本コイル(L1)10の周回導体部の断面、この周回導体部に繋がる導体線路の接続位置、導体線路に電流が入力される入力(IN)位置、導体線路から電流が出力される出力(OUT)位置を示す簡略図である。 The diagram shown in FIG. 9 (B) is a diagram showing the configuration of the connection state of the single-layer basic coil shown in FIG. 9 (A) in a simplified manner. The cross section of the circumferential conductor portion of the basic coil (L1) 10, It is a simplified diagram showing the connection position of a conductor line connected to a winding conductor, the input (IN) position where current is input to the conductor line, and the output (OUT) position where current is output from the conductor line.
図9(C)は、2つの基本コイルを、第1層の基本コイル(L1)10の周回導体部分を流れる電流方向と、第2層の基本コイル(L2)20の周回導体部分を流れる電流方向とが逆方向となるように、2層積層して接続したコイル(以下、2層コイルという。)を示す。 FIG. 9C shows the direction of current flowing through the circumferential conductor portion of the first layer basic coil (L1) 10 and the current flowing through the circumferential conductor portion of the second layer basic coil (L2) 20 through two basic coils. A coil (hereinafter referred to as a two-layer coil) in which two layers are stacked and connected so that the direction is the opposite direction is shown.
図9(C)に示すように、下方から、第1層の基本ルコイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20の順に積層され、電流は、矢印で示すように、第2層の基本コイル(L2)20の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていき、第1層の基本コイル(L1)10の中心部から周回導体部に流れ込み、外周部から流れ出ていく。この2層コイルのインダクタンスの計算値は20nHであった。周回導体部分を流れる電流方向が第1層と第2層で異なるため、磁束が打ち消され小さなインダクタンスとなっている。 As shown in FIG. 9C, the first layer basic coil (L1) 10 and the second layer basic coil (L2) 20 are stacked in this order from below, and the current is the second as indicated by the arrows. It flows from the outer periphery of the basic coil (L2) 20 of the layer into the winding conductor, flows out of the center, flows from the center of the basic coil (L1) 10 of the first layer to the winding conductor, and flows out of the outer periphery. Go. The calculated value of the inductance of this two-layer coil was 20 nH. Since the direction of the current flowing through the circumferential conductor portion is different between the first layer and the second layer, the magnetic flux is canceled and the inductance is small.
図9(D)に示す図は、図9(C)に示す2層のスパイラルコイルにおける接続状態の構成を簡略化して示す図であり、第1層の基本コイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20の各周回導体部の断面、これら2つの周回導体部を繋げる導体線路の各周回導体部での接続位置、導体線路に電流が入力される入力(IN)位置、導体線路から電流が出力される出力(OUT)位置を示す簡略図である。 The diagram shown in FIG. 9D is a diagram showing a simplified configuration of the connection state in the two-layer spiral coil shown in FIG. 9C. The first layer basic coil (L1) 10 and the second layer Section of each of the surrounding conductors of the basic coil (L2) 20, the connection position of each of the surrounding conductors connecting the two conductors, the input (IN) position where the current is input to the conductor, the conductor It is a simplified diagram showing an output (OUT) position where current is output from the line.
図9(E)は、3つの基本コイルを、第3層の基本コイル(L3)30の周回導体部分を流れる電流方向と、第2層の基本コイル(L2)20の周回導体部分を流れる電流方向とが逆方向となるように、第2層の基本コイル(L2)20の周回導体部分を流れる電流方向と、第1層の基本コイル(L1)10の周回導体部分を流れる電流方向とが同方向となるように、3層積層して接続したコイル(以下、3層(その1)コイルという。)を示す。 FIG. 9E shows the direction of current flowing through the three conductors of the basic coil (L3) 30 of the third layer and the current flowing through the conductor of the basic coil (L2) 20 of the second layer. The direction of current flowing through the circumferential conductor portion of the second layer basic coil (L2) 20 and the direction of current flowing through the circumferential conductor portion of the first layer basic coil (L1) 10 are such that the direction is opposite to the direction. A coil in which three layers are stacked and connected so as to be in the same direction (hereinafter referred to as a three-layer (part 1) coil) is shown.
図9(E)に示すように、下方から、第1層の基本ルコイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の順に積層され、電流は、矢印で示すように、第3層の基本コイル(L3)30の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていき、第2層の基本コイル(L2)20の中心部から周回導体部に流れ込み、外周部から流れ出ていき、第1層の基本コイル(L1)10の中心部から周回導体部に流れ込み、外周部から流れ出ていく。この3層コイルのインダクタンスの計算値は110nHであった。周回導体部分を流れる電流方向は、第1層と第2層で異なるため磁束が打ち消され、第2層と第3層で同じであるため磁束が打ち消されず、図9(A)に示す1層コイルと同程度のインダクタンスとなっている。 As shown in FIG. 9E, the first layer basic coil (L1) 10, the second layer basic coil (L2) 20, and the third layer basic coil (L3) 30 are stacked in this order from below. As indicated by the arrows, the current flows from the outer peripheral portion of the third layer basic coil (L3) 30 to the surrounding conductor portion, flows out from the central portion, and from the central portion of the second layer basic coil (L2) 20. It flows into the circular conductor part, flows out from the outer peripheral part, flows into the circular conductor part from the center of the basic coil (L1) 10 of the first layer, and flows out from the outer peripheral part. The calculated value of the inductance of this three-layer coil was 110 nH. The direction of the current flowing through the circumferential conductor portion is different between the first layer and the second layer, so that the magnetic flux is canceled out, and since the second layer and the third layer are the same, the magnetic flux is not canceled out, and the first layer shown in FIG. The inductance is about the same as that of the coil.
図9(F)に示す図は、図9(E)に示す3層のスパイラルコイルにおける接続状態の構成を簡略化して示す図であり、第1層の基本コイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の各周回導体部の断面、これら3つの周回導体部を繋げる導体線路の各周回導体部での接続位置、導体線路に電流が入力される入力(IN)位置、導体線路から電流が出力される出力(OUT)位置を示す簡略図である。 The diagram shown in FIG. 9 (F) is a diagram showing a simplified configuration of the connection state in the three-layer spiral coil shown in FIG. 9 (E). The first layer basic coil (L1) 10 and the second layer Section of each of the surrounding conductor portions of the basic coil (L2) 20 and the third layer basic coil (L3) 30, the connection position of each of the surrounding conductor portions connecting these three surrounding conductor portions, and the current in the conductor line FIG. 6 is a simplified diagram showing an input (IN) position at which is input and an output (OUT) position at which current is output from the conductor line.
図10(A)は、図7に示す構成の可変インダクタの構成と同じであり、3つの基本コイルを、第1層の基本コイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の各周回導体部分を流れる電流方向が同方向となるように、3層積層して接続したコイル(以下、3層(その2)コイルという。)を示す。 10A is the same as the configuration of the variable inductor having the configuration shown in FIG. 7, and includes three basic coils: a first layer basic coil (L1) 10, a second layer basic coil (L2) 20, A coil (hereinafter referred to as three-layer (part 2) coil) in which three layers are stacked and connected so that the direction of current flowing through each of the surrounding conductor portions of the third-layer basic coil (L3) 30 is the same direction is shown. .
図10(A)に示すように、下方から、第1層の基本ルコイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の順に積層され、電流は、矢印で示すように、第3層の基本コイル(L3)30の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていき、第2層の基本コイル(L2)20の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていき、第1層の基本コイル(L1)10の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていく。この3層コイルのインダクタンスの計算値は725nHであり、図9(A)に示す1層コイルの6.5倍であった。周回導体部分を流れる電流方向が第1層、第2層、第3層で同じであるため、磁束が打ち消されることがないので、大きなインダクタンスとなっている。 As shown in FIG. 10A, from the bottom, the first layer basic coil (L1) 10, the second layer basic coil (L2) 20, and the third layer basic coil (L3) 30 are laminated in this order. As indicated by the arrows, the current flows from the outer periphery of the third layer basic coil (L3) 30 to the circumferential conductor, flows out of the center, and from the outer periphery of the second layer basic coil (L2) 20. It flows into the circumferential conductor part, flows out from the central part, flows into the circumferential conductor part from the outer peripheral part of the first layer basic coil (L1) 10, and flows out from the central part. The calculated value of the inductance of this three-layer coil was 725 nH, which was 6.5 times that of the one-layer coil shown in FIG. Since the direction of the current flowing through the circumferential conductor portion is the same in the first layer, the second layer, and the third layer, the magnetic flux is not canceled out, resulting in a large inductance.
図10(C)は、3つの基本コイルを、第1層の基本コイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の各周回導体部分を流れる電流方向が交互に異なるように、3層積層して接続したコイル(以下、3層(その3)コイルという。)を示す。 FIG. 10 (C) shows three basic coils, each of the surrounding conductor portions of the first layer basic coil (L1) 10, the second layer basic coil (L2) 20, and the third layer basic coil (L3) 30. 3 shows a coil in which three layers are stacked and connected so that the directions of the currents flowing alternately are different (hereinafter referred to as three-layer (part 3) coil).
図10(C)に示すように、下方から、第1層の基本ルコイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の順に積層され、電流は、矢印で示すように、第3層の基本コイル(L3)30の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていき、第2層の基本コイル(L2)20の中心部から周回導体部に流れ込み、外周部から流れ出ていき、第1層の基本コイル(L1)10の外周部から周回導体部に流れ込み、中心部から流れ出ていく。この3層コイルのインダクタンスの計算値は、図9(E)に示す3層(その1)コイルよりも大きな182nHであった。この理由は、同じ向きに電流が流れることによりコイル相互間の結合係数が上昇したことによるものと考えられる。 As shown in FIG. 10C, the first layer basic coil (L1) 10, the second layer basic coil (L2) 20, and the third layer basic coil (L3) 30 are stacked in this order from below. As indicated by the arrows, the current flows from the outer peripheral portion of the third layer basic coil (L3) 30 to the surrounding conductor portion, flows out from the central portion, and from the central portion of the second layer basic coil (L2) 20. It flows into the circular conductor part, flows out from the outer peripheral part, flows into the circular conductor part from the outer peripheral part of the basic coil (L1) 10 of the first layer, and flows out from the central part. The calculated value of the inductance of this three-layer coil was 182 nH larger than that of the three-layer (part 1) coil shown in FIG. The reason for this is thought to be that the coupling coefficient between the coils increases due to the current flowing in the same direction.
図9(F)に示す簡略図と同様にして示した、図10(A)、図10(C)に示す3層のスパイラルコイルにおける接続状態の構成を簡略化して示す、図10(B)、図10(D)の比較から、3層の各スパイラルコイルへ電流を入力させるための配線導体の構成、各スパイラルコイルからの電流を出力させるための配線導体の構成の相違を、明らかに理解することができる。 FIG. 10B shows a simplified configuration of the connection state in the three-layer spiral coil shown in FIG. 10A and FIG. 10C shown in the same manner as the simplified diagram shown in FIG. From the comparison of FIG. 10 (D), the difference in the configuration of the wiring conductor for inputting current to each spiral coil of the three layers and the configuration of the wiring conductor for outputting current from each spiral coil is clearly understood. can do.
図11(A)に示すスパイラルコイルの接続例は、図10(A)に示す3層(その2)コイルにおけるスパイラルコイルの接続例と類似するが、各層の基本コイルの電流入力端及び電流出力端の配置する位置が異なる。図11(A)に示す構成では、各層の基本コイルの電流入力端及び電流出力端を、図10(A)、図10(B)に示すように同方向の近接する位置に配置するのではなく、互いに120°異なる方向の位置に配置する(以下、3層(その4)コイルという。)。 The connection example of the spiral coil shown in FIG. 11 (A) is similar to the connection example of the spiral coil in the three-layer (part 2) coil shown in FIG. 10 (A), but the current input terminal and the current output of the basic coil in each layer. The position of the end is different. In the configuration shown in FIG. 11A, the current input end and the current output end of the basic coil of each layer are not arranged at adjacent positions in the same direction as shown in FIGS. 10A and 10B. Instead, they are arranged at positions different from each other by 120 ° (hereinafter referred to as three-layer (part 4) coils).
即ち、図11(A)において、第1層の基本コイル(L1)10の電流入力端及び電流出力端は120°の方向に、第2層の基本コイル(L2)20の電流入力端及び電流出力端は240°の方向に、第3層の基本コイル(L)30の電流入力端及び電流出力端は0°の方向に、それぞれ位置する。 That is, in FIG. 11A, the current input end and current output end of the first layer basic coil (L1) 10 are in the direction of 120 °, and the current input end and current of the second layer basic coil (L2) 20 are in the direction of 120 °. The output end is positioned in the direction of 240 °, and the current input end and the current output end of the third layer basic coil (L) 30 are positioned in the direction of 0 °.
図11(B)に示す図は、図11(A)に示す3層のスパイラルコイルにおける接続状態の構成を簡略化して示す図であり、第1層の基本コイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の各周回導体部(円板状として斜視図で示す。)、これら3つの周回導体部を繋げる導体線路の各周回導体部での接続位置、導体線路に電流が入力される入力(IN)位置、導体線路から電流が出力される出力(OUT)位置を示す簡略図である。 The diagram shown in FIG. 11B is a diagram showing a simplified configuration of the connection state in the three-layer spiral coil shown in FIG. 11A. The first layer basic coil (L1) 10 and the second layer are shown in FIG. Basic coil (L2) 20 and third-layer basic coil (L3) 30 surrounding conductor portions (shown in a perspective view as a disk shape), each winding conductor portion of a conductor line connecting these three surrounding conductor portions. 2 is a simplified diagram showing a connection position at, an input (IN) position where current is input to the conductor line, and an output (OUT) position where current is output from the conductor line.
図11(A)、図11(B)に示すように、下方から、第1層の基本ルコイル(L1)10、第2層の基本コイル(L2)20、第3層の基本コイル(L3)30の順に積層され、3つの基本コイルが接続される。基本コイルの電流入力端及び電流出力端は、各層に対応してそれぞれ、120°異なった方向の位置に配置される。 As shown in FIG. 11A and FIG. 11B, from the bottom, the first layer basic coil (L1) 10, the second layer basic coil (L2) 20, and the third layer basic coil (L3). Three basic coils are connected in the order of 30 layers. The current input end and the current output end of the basic coil are arranged at positions different from each other by 120 ° corresponding to each layer.
第3層の基本ルコイル(L3)30の外周部の端から周回導体部に電流が流れ込み、中心部から流れ出ていき、次に、第2層の基本コイル(L2)20の外周部の端(第3層の基本コイル(L3)30の電流入力端及び電流出力端が配置された方向と240°離れた方向の位置に配置されている。)から周回導体部に電流が流れ込み、中心部から流れ出ていき、次に、第1層の基本コイル(L1)10の外周部の端(第3層の基本コイル(L3)30及び第2層の基本コイル(L2)20の電流入力端及び電流出力端が配置された方向とそれぞれ120°離れた方向の位置に配置されている。)から周回導体部に電流が流れ込み、中心部から流れ出ていく。
Current flows from the end of the outer peripheral portion of the third layer basic coil (L3) 30 to the surrounding conductor portion and flows out of the central portion, and then the end of the outer peripheral portion of the second layer basic coil (L2) 20 ( The current flows from the central portion of the third-layer basic coil (L3) 30 to the circumferential conductor portion from the direction where the current input end and the current output end of the
図11(C)のコイル導体の投影図に示すように、第3層の基本コイル(L3)30の電流出力端と第2層の基本コイル(L2)20の電流入力端は、導体37によって接続され、第2層の基本コイル(L2)20の電流出力端と第1層の基本コイル(L1)10の電流入力端は、導体39によって接続される。 As shown in the projection view of the coil conductor in FIG. 11C, the current output end of the third layer basic coil (L3) 30 and the current input end of the second layer basic coil (L2) 20 are The current output terminal of the second layer basic coil (L2) 20 and the current input terminal of the first layer basic coil (L1) 10 are connected by a conductor 39.
図11(A)に示す3層(その4)コイルのインダクタンスの計算値は、図10(A)に示す3層(その2)コイルよりも小さいが、637nHであり、図9(A)に示す1層コイルの5.6倍であった。各層の基本コイルの周回導体部分を流れる電流方向が同方向である場合でも、各層の基本コイルの電流入力端及び電流出力端の位置を異ならせると、インダクタンスは異なる値となっている。この理由は、基本コイル間を接続する導体37、39の間の相互誘導によるものと考えられる。
The calculated value of the inductance of the three-layer (part 4) coil shown in FIG. 11 (A) is smaller than that of the three-layer (part 2) coil shown in FIG. 10 (A), but is 637 nH. It was 5.6 times the single-layer coil shown. Even when the direction of the current flowing through the circumferential conductor portion of the basic coil of each layer is the same direction, the inductances have different values if the positions of the current input end and the current output end of the basic coil of each layer are different. This reason is considered to be due to mutual induction between the
以上説明した図9、図10、図11に示した例では、各層のスパイラルコイルを同じ条件をもつ基本コイルとしたが、各層のスパイラルコイルを異なる条件をもつ基本コイルを使用した場合にも、各層の基本コイルの電流入力端及び電流出力端の位置、各層の基本コイルの周回導体部分を流れる電流方向が同じ条件であれば、インダクタンスは同様な変化の傾向を示すものと想定される。 In the examples shown in FIGS. 9, 10, and 11 described above, the spiral coil of each layer is a basic coil having the same conditions. However, when the spiral coil of each layer is a basic coil having different conditions, If the position of the current input end and the current output end of the basic coil of each layer and the direction of the current flowing through the circumferential conductor portion of the basic coil of each layer are the same, it is assumed that the inductance shows a similar change tendency.
図12は、本実施の形態における、可変インダクタの構成例を説明する図であり、図12(A)はスパイラルコイルの形成領域での平面図であり、図12(B)はスパイラルコイルの形成領域での断面図である。図12は、図7に示す構成における、第1層スパイラルコイル(L1)10、第2層スパイラルコイル(L2)20、第3層スパイラルコイル(L3)30の構成の詳細を説明する図である。なお、図12(A)は、図7(E)に示すコイル導体の投影図の拡大図である。 12A and 12B are diagrams for explaining a configuration example of the variable inductor in this embodiment. FIG. 12A is a plan view in a spiral coil formation region, and FIG. 12B is a spiral coil formation. It is sectional drawing in an area | region. FIG. 12 is a diagram illustrating details of the configuration of the first layer spiral coil (L1) 10, the second layer spiral coil (L2) 20, and the third layer spiral coil (L3) 30 in the configuration shown in FIG. . FIG. 12A is an enlarged view of a projection view of the coil conductor shown in FIG.
図12(B)において、各層のスパイラルコイル10、20、30と、スイッチ回路18の入力端14−1、14−2、14−3、出力端16−1、16−2、16−3とを、絶縁層17によって分離されたパッドを介して、接続する垂直な配線導体の一部を明示するために、第1層スパイラルコイル(L1)10についてはX−X部の断面図、第2層スパイラルコイル(L2)20についてはZ−Z部の断面図、第3層スパイラルコイル(L3)30についてはY−Y部の断面図を示している。
12B, the spiral coils 10, 20, 30 of each layer, the input terminals 14-1, 14-2, 14-3 and the output terminals 16-1, 16-2, 16-3 of the
第1層スパイラルコイル(L1)10の第1層パターン41は第1絶縁層71上に形成され、第1層スパイラルコイル(L1)10の第2層パターン42は第2絶縁層72上に形成され、第1層パターン41と第2層パターン42は、第2絶縁層72に形成された垂直方向の層間導電層によって接続されている。
The
第2層スパイラルコイル(L2)20の第1層パターン51は第3絶縁層73上に形成され、第2層スパイラルコイル(L2)20の第2層パターン52は第4絶縁層74上に形成され、第1層パターン51と第2層パターン52は、第4絶縁層74に形成された垂直方向の層間導電層によって接続されている。
The
第3層スパイラルコイル(L3)30の第1層パターン61は第5絶縁層75上に形成され、第3層スパイラルコイル(L3)30の第2層パターン62は第6絶縁層76上に形成され、第1層パターン61と第2層パターン62は、第6絶縁層76に形成された垂直方向の層間導電層によって接続されている。そして、第6絶縁層76上には第7絶縁層77が形成されている。
The
第1層スパイラルコイル(L1)10の第2層パターン42の電流入力端とスイッチ回路18の入力端14−1を接続する垂直な配線導体は、第1、第2絶縁層71、72に形成されており、スパイラルコイル(L1)10の第1層パターン41の電流出力端とスイッチ回路18の出力端16−1を接続する垂直な配線導体は、第2絶縁層72に形成されている。
Vertical wiring conductors connecting the current input end of the
第2層スパイラルコイル(L2)20の第2層パターン52の電流入力端とスイッチ回路18の入力端14−2を接続する垂直な配線導体は、第1〜第4絶縁層71〜74に形成され、第2層スパイラルコイル(L2)20の第1層パターン51電流出力端とスイッチ回路18の出力端16−2を接続する垂直な配線導体は、第1〜第3絶縁層71〜73に形成されている。
Vertical wiring conductors connecting the current input end of the
第3層スパイラルコイル(L3)30の第2層パターン62の電流入力端とスイッチ回路18の入力端14−3を接続する垂直な配線導体は、第1〜第6絶縁層71〜76に形成され、第3層スパイラルコイル(L3)30の第1層パターン61の電流出力端とスイッチ回路18の出力端16−3を接続する垂直な配線導体は、第1〜第5絶縁層71〜75に形成されている。
Vertical wiring conductors connecting the current input end of the
図12に示す例において、各層の厚さを例示すれば、第1〜第7絶縁層の各層の厚さは2μm、第1〜第3層スパイラルコイル(L1、L2、L3)の第1、第2層パターン41、42、51、52、61、62の各層の厚さは2μmである。
In the example shown in FIG. 12, if the thickness of each layer is illustrated, the thickness of each layer of the first to seventh insulating layers is 2 μm, and the first, second, and third layer spiral coils (L1, L2, L3) The thickness of each layer of the
図12に示す例では、絶縁層17を酸化ケイ素(SiO2)で形成して、絶縁層71〜77を窒化シリコン(Si3N4)で形成している。なお、絶縁層71〜77を、エアロゾル・デポジション(AD)法を用いて形成したフェライト層、例えば、MnZnフェライト層、MgMnフェライト層、NiZnCuフェライト層等、とすることもできる。このAD法では、成膜速度が早く、安定な信頼性の高いフェライト層を形成することができ、AD法による成膜速度は、メッキやスパッタと比較して高速であり、10μm/min以上の高速な成膜レートである。導体をフェライト層に埋め込んだ閉磁路構造によって、導体の渦電流損失を減少させることができ電流の方向の乱れをおさえて磁界を整流する効果が得られる。また、絶縁層71〜77を、high−k材料(高誘電率材料)で形成することもできる。これによって、スパイラルコイル間の相互誘導が大きくなりQ値が上昇する効果が得られる。
In the example shown in FIG. 12, the insulating
図13は、本実施の形態における、可変インダクタの構成例を説明する図であり、図13(A)はスパイラルコイルの形成領域での平面図であり、図13(B)はZ−Z部の断面図(なお、先述の垂直な配線導体の一部を明示するために、第1層スパイラルコイルについてはX−X部の断面図、第3層スパイラルコイルについてはY−Y部の断面図を示す。)である。 FIG. 13 is a diagram for explaining a configuration example of a variable inductor in this embodiment, FIG. 13A is a plan view in a spiral coil formation region, and FIG. 13B is a ZZ portion. (In order to clarify a part of the above-mentioned vertical wiring conductor, the sectional view of the XX portion for the first layer spiral coil and the sectional view of the YY portion for the third layer spiral coil) Is shown.)
図13に示す構成は、図12に示す構成において、窒化シリコン(Si3N4)で形成された絶縁層71〜77の一部をエッチングによって除去して、絶縁層のない空間81〜84を形成し、絶縁層のない空間81〜84を電気絶縁性の薄板78でフタをして機密性を保持する構成とし、その他の構成は図12の構成と同じである。これによって、コイル間の電磁的結合があがり配線の絶縁性を高める効果が得られる。また、絶縁層のない空間81〜84に、フェライトの微粒子を充填することもできる。これによって、コイル間の誘電効果があがりQ値向上する効果が得られる。
In the configuration shown in FIG. 13, in the configuration shown in FIG. 12, a part of the insulating
図14、図15は、本実施の形態における、可変インダクタの製造方法を説明するZ−Z部の断面図(スイッチ回路18が形成された形成領域であり、スパイラルコイルが形成される領域における断面を示す。)であり、先述の垂直な配線導体の一部を明示するために、第1層スパイラルコイル(L1)10についてはX−X部の断面図、第2層スパイラルコイル(L2)20についてはZ−ZY部の断面図、第3層スパイラルコイル(L3)30についてはY−Y部の断面図を示す。
14 and 15 are cross-sectional views of the ZZ portion for explaining the variable inductor manufacturing method according to the present embodiment (formation region in which the
図16は、本実施の形態における、スパイラルコイの導体パターン例を説明する図であり、図16(A)は第3層スパイラルコイル(L3)30の第2層パターン62の平面図、図16(B)は第3層スパイラルコイル(L3)30の第1層パターン61の平面図、図16(C)は第2層スパイラルコイル(L2)20の第2層パターン52の平面図、図16(D)は第2層スパイラルコイル(L2)20の第1層パターン51の平面図、図16(E)は第1層スパイラルコイル(L1)10の第2層パターン42の平面図、図16(F)は第1層スパイラルコイル(L1)10の第1層パターン41の平面図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining an example of a spiral carp conductor pattern in the present embodiment. FIG. 16A is a plan view of the
以下、図7、図12に示す構成の可変インダクタの製造方法を、図14(A)〜図14(G)、図15(A)〜図15(E)に示す順に従って、図16を参照しながら説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the variable inductor having the configuration shown in FIGS. 7 and 12 will be described with reference to FIG. 16 in the order shown in FIGS. 14 (A) to 14 (G) and FIGS. 15 (A) to 15 (E). While explaining.
(S1)スイッチ回路18の形成(図14(A))。 (S1) Formation of the switch circuit 18 (FIG. 14A).
シリコン基板19に、所定の機能をもった能動素子によって電子回路と共に、スイッチ回路18が形成され、スイッチ回路18のパッド85と絶縁層17が形成される。パッド85は、第1層スパイラルコイル(L1)10に対する入力端14−1、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する入力端14−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する入力端14−3、第1層スパイラルコイル(L1)10に対する出力端16−1、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する出力端16−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する出力端16−3に対応する6箇所の位置に形成される。
A
(S2)第1絶縁層71の形成、開口部の形成、層間導体層86の形成(図14(B))。
(S2) Formation of the first insulating
絶縁層17の上全面に第1絶縁層71が形成され、第1絶縁層71において、上記の6箇所のパッド85の位置に開口部が形成され、形成された6箇所の開口部に層間導体層86が形成され、パッド85に層間導体層86がそれぞれ接続するように形成される。
A first insulating
(S3)コイル(L1)の第1層パターン41の形成(図14(C))。
(S3) Formation of the
第1層スパイラルコイル(L1)10の第1層パターン41(図16(F)を参照。)が形成される。 A first layer pattern 41 (see FIG. 16F) of the first layer spiral coil (L1) 10 is formed.
(S4)第1絶縁層72の形成(図14(D))。 (S4) Formation of the first insulating layer 72 (FIG. 14D).
全面に第1絶縁層72が形成される。
A first insulating
(S5)開口部87の形成(図14(E))。 (S5) Formation of opening 87 (FIG. 14E).
第1絶縁層72において、第1層スパイラルコイル(L1)10の第1層及び第2層パターンを接続する層間導体86を形成するための位置、第1層スパイラルコイル(L1)10に対する入力端14−1、第2層スパイラルコイル(L2)10に対する入力端14−2、第3層スパイラルコイル(L3)10に対する入力端14−3、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する出力端16−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する出力端16−3に対応する6箇所の位置に、開口部87が形成される。
In the first insulating
(S6)層間導体層86の形成(図14(F))。 (S6) Formation of the interlayer conductor layer 86 (FIG. 14F).
形成された6箇所の位置に形成された開口部87に、層間導体層86が形成される。
Interlayer conductor layers 86 are formed in the
(S7)コイル(L1)の第2層パターン42の形成(図14(G))。
(S7) Formation of the
第1層スパイラルコイル(L1)10の第2層パターン42(図16(E)を参照。)が形成される。 A second layer pattern 42 (see FIG. 16E) of the first layer spiral coil (L1) 10 is formed.
(S8)第3絶縁層73の形成、開口部、層間導体層86の形成、コイル(L2)の第1層パターン51の形成(図15(A))。
(S8) Formation of the third insulating
第3絶縁層73が全面に形成され、第3絶縁層73において、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する入力端14−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する入力端14−3、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する出力端16−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する出力端16−3に対応する4箇所の位置に、開口部が形成される。次いで、4箇所の位置に形成された開口部に、層間導体層86が形成される。次いで、スパイラルコイル(L2)20の第1層パターン51(図16(D)を参照。)が形成される。
A third insulating
(S9)第4絶縁層74の形成、開口部、層間導体層86の形成、コイル(L2)の第2層パターン52の形成(図15(B))。
(S9) Formation of the fourth insulating
第4絶縁層74が全面に形成され、第4絶縁層74において、第2層スパイラルコイル(L2)20の第1層及び第2層パターンを接続する層間導体86を形成するための位置、第2層スパイラルコイル(L2)20に対する入力端14−2、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する入力端14−3、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する出力端16−3に対応する4箇所の位置に、開口部が形成される。次いで、4箇所の位置に形成された開口部に、層間導体層86が形成される。次いで、第2層スパイラルコイル(L2)20の第2層パターン52(図16(C)を参照。)が形成される。
A fourth insulating
(S10)第5絶縁層74の形成、開口部、層間導体層86の形成、コイル(L3)の第1層パターン61の形成(図15(C))。
(S10) Formation of the fifth insulating
第5絶縁層75が全面に形成され、第5絶縁層75において、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する入力端14−3、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する出力端16−3に対応する2箇所の位置に、開口部が形成される。次いで、2箇所の位置に形成された開口部に、層間導体層86が形成される。次いで、第3層スパイラルコイル(L3)30の第1層パターン61(図16(B)を参照。)が形成される。
A fifth insulating layer 75 is formed on the entire surface. In the fifth insulating layer 75, an input end 14-3 for the third layer spiral coil (L3) 30 and an output end 16-3 for the third layer spiral coil (L3) 30 are provided. Openings are formed at two corresponding positions. Next, an
(S11)第6絶縁層76の形成、開口部、層間導体層86の形成、コイル(L3)の第2層パターン62の形成(図15(D))。
(S11) Formation of the sixth insulating
第6絶縁層76が全面に形成され、第6絶縁層76において、第3層スパイラルコイル(L3)30の第1層及び第2層パターンを接続する層間導体86を形成するための位置、第3層スパイラルコイル(L3)30に対する入力端14−3に対応する2箇所の位置に、開口部が形成される。次いで、2箇所の位置に形成された開口部に、層間導体層86が形成される。次いで、第3層スパイラルコイル(L3)30の第2層パターン62(図16(A)を参照。)が形成される。
A sixth insulating
(S12)第7絶縁層77の形成(図15(E))。 (S12) Formation of the seventh insulating layer 77 (FIG. 15E).
第7絶縁層77の形成が行われた後の状態は、図12(B)に示す通りであるので、図15(E)では図示を省略している。
Since the state after the seventh insulating
なお、絶縁層17を酸化ケイ素(SiO2)で形成して、絶縁層71〜77を窒化シリコン(Si3N4)で形成している。絶縁層71〜77の形成は、CVDによって窒化珪素Si3N4を形成する。絶縁層71〜77に形成する開口部87は、Si3N4をフッ酸液でエッチングして行い、エッチング速度は水温を調整して行う。
The insulating
また、絶縁層71〜77を、エアロゾル・デポジション(AD)法を用いて形成したフェライト層とすることもでき、開口部87はエアロゾル・デポジションの実行時に金属マスクを用いて、フェライト層を成膜しない領域を保持し、この領域を開口部87とすることができる。
Further, the insulating
また、第1層〜第3層スパイラルコイル10、20、30の第1、第2層導体パターン41、42、51、52、61、62、層間導体層86を含む配線導体は、アルミニウム蒸着によって形成している。銅メッキによって配線導体を形成することもできる。
Further, the wiring conductor including the first and second
積層された複数のスパイラルコイルとこれらが接続されるスイッチ回路18から構成された可変インダクタを、WLP(ウエハレベルプロセス)技術を用いて、シリコンウエハに形成して、個片化して可変インダクタチップを製作することができる。スイッチ回路18を形成した後に、再配線層を利用して複数のスパイラルコイルを形成することができる。
A variable inductor composed of a plurality of stacked spiral coils and a
また、能動素子による電子回路、及び、複数のスパイラルコイルとこれらが接続されるスイッチ回路18を、WLP技術を用いて、同一のシリコンウエハに形成することもでき、能動素子による電子回路と可変インダクタとがワンチップ化されたデバイスとすることもできる。能動素子による電子回路及びスイッチ回路18を形成した後に、再配線層を利用して複数のスパイラルコイルを形成することができる。
Further, an electronic circuit using active elements, and a plurality of spiral coils and a
また、WLPにおいて、アルミニウム配線の代わりに、銅配線を使用することもでき、Q値を大きくすることができる。 In WLP, copper wiring can be used instead of aluminum wiring, and the Q value can be increased.
図13に示す構成の可変インダクタを製造する場合には、上記した(S12)に続いて、絶縁層71〜77であるSi3N4の一部をエッチングによって除去して、絶縁層のない空間81〜84を形成し、絶縁層のない空間81〜84を電気絶縁性の薄板78で、電気絶縁性接着材を用いて、フタをして機密性を保持する。また、絶縁層のない空間81〜84に、フェライトの微粒子を充填した後に、薄板78で気密に保持するようにしてもよい。
When the variable inductor having the configuration shown in FIG. 13 is manufactured, following the above-described (S12), a part of the Si 3 N 4 which is the insulating
図17は、可変インダクタの適用例を説明する平面図であり、図17(A)は受動素子を各回路毎に接続する従来の構成を示す平面図、図17(B)は、本実施の形態における、受動素子の集積化を説明する平面図、図17(C)は、本実施の形態における、集積化した受動素子を複数の高周波回路で共有する構成を示す平面図である。 FIG. 17 is a plan view for explaining an application example of a variable inductor. FIG. 17A is a plan view showing a conventional configuration in which passive elements are connected to each circuit, and FIG. FIG. 17C is a plan view illustrating a configuration in which an integrated passive element is shared by a plurality of high-frequency circuits in this embodiment.
図17(A)に示すように、従来の携帯電話においては、送信、受信の周波数f1、f2、f3の各周波数に対する送信フィルタ(TX)、送信フィルタ(RX)毎に、受動素子(インダクタ)を配置していたため、インダクタ素子の数が多く、大きな実装面積を必要としていた。送信、受信の周波数f1、f2、f3は、例えば、800MHz、1.7GHz、2GHzである。 As shown in FIG. 17A, in the conventional mobile phone, a passive element (inductor) is provided for each of the transmission filter (TX) and the transmission filter (RX) for each of the transmission and reception frequencies f1, f2, and f3. Therefore, the number of inductor elements is large and a large mounting area is required. Transmission and reception frequencies f1, f2, and f3 are, for example, 800 MHz, 1.7 GHz, and 2 GHz.
図17(B)に示すように、本実施の形態では、送信、受信の周波数f1、f2、f3の各周波数に対する、送信フィルタ(TX)、送信フィルタ(RX)で必要とされる受動素子(インダクタ、キャパシタ、レジスタ)を1チップに集積化したIPD(Integrated Passive Device)88を形成する。IPD88には、先に説明した複数のスパイラルコイルとこれらが接続されたスイッチ回路による可変インダクタが形成される。この可変インダクタは、例えば、図3(A)に示す3モードに対応する送信フィルタ(TX)、送信フィルタ(RX)で必要とされるインダクタンスを生成するための回路−1、回路−2、回路−3によって形成される。
As shown in FIG. 17B, in this embodiment, passive elements (transmission filters (TX) and transmission filters (RX)) that are required for the transmission and reception frequencies f1, f2, and f3 are used. An IPD (Integrated Passive Device) 88 in which an inductor, a capacitor, and a resistor are integrated on one chip is formed. In the
図17(C)に示すように、このIPD88を、送信、受信の周波数f1、f2、f3の各周波数に対する送信フィルタ(TX)、送信フィルタ(RX)で共用する構成として、送信、受信の周波数f1、f2、f3毎にインダクタンスを可変コントロールする。これによって、使用する受動素子(インダクタ、キャパシタ、レジスタ)の数、及び、実装面積を低減し、低コスト化を図ることができ、携帯電話デバイスの軽量化、薄型化が可能となる。
As shown in FIG. 17 (C), the
複数のインダクタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変インダクタ、複数のキャパシタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変キャパシタ、複数のレジスタとこれらが接続されたスイッチ回路による可変レジスタを任意に組み合わせて集積化して、IPD88を、可変受動デバイスとすることができる。
Variable inductors with multiple inductors and switch circuits connected to them, variable capacitors with multiple capacitors and switch circuits connected to them, and any combination of multiple resistors and variable registers with switch circuits connected to them The
可変受動デバイスを使用することによって、実装部品点数の少数化、集積化を図ることができ、携帯電話デバイスの薄型化、小型化、軽量化、低コスト化の実現が可能となる。 By using a variable passive device, the number of mounted components can be reduced and integrated, and the mobile phone device can be reduced in thickness, size, weight, and cost.
以上の説明において使用した各層のスパイラルコイルの巻き数は、図の簡略化のために、図1〜図6においては4.5回、図7から図13においては2.75回としたが、各層のスパイラルコイルの巻き数、長さ、外径、積層するスパイラルコイルの数等の条件は、単なる例示であって、インダクタンスの可変幅を考慮して任意にこれらの条件を設定し得ることはいうまでもない。 The number of turns of the spiral coil of each layer used in the above description is 4.5 times in FIGS. 1 to 6 and 2.75 times in FIGS. The conditions such as the number of turns of the spiral coil of each layer, the length, the outer diameter, the number of spiral coils to be stacked are merely examples, and these conditions can be arbitrarily set in consideration of the variable width of the inductance. Needless to say.
また、以上の説明では、可変受動デバイスの代表例として、インダクタンスを可変とする可変インダクタを例にとって説明したが、以上の説明において、スパイラルコイルの構成を、キャパシタ、レジスタに置き換えることによってそれぞれ、キャパシタンスを可変とする可変キャパシタ、レジスタンスを可変とする可変レジスタとして機能する可変受動デバイスを構成できることは明らかである。 In the above description, a variable inductor having variable inductance has been described as a representative example of a variable passive device. However, in the above description, by replacing the configuration of the spiral coil with a capacitor and a resistor, the capacitance is changed. It is obvious that a variable passive device that functions as a variable capacitor that changes the resistance and a variable register that changes the resistance can be configured.
以上、本発明を実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
以上説明したように、本発明は、小型化、集積化された高周波回路を実現するための受動素子デバイスに好適であって、小型化、低コスト化された半導体装置を提供することができる。 As described above, the present invention is suitable for a passive element device for realizing a miniaturized and integrated high-frequency circuit, and can provide a semiconductor device that is miniaturized and reduced in cost.
1a…第1層受動素子、1b…第2層受動素子、1c…第3層受動素子、
2、18…スイッチ回路、3、19…シリコン基板、4a、4b、7、17…絶縁層、
5…スパイラルコイル、9a…第1層受動素子用配線導体、
9b…第2層受動素子用配線導体、9c…第3層受動素子用配線導体、
10…第1層スパイラルコイル(L1)、20…第2層スパイラルコイル(L2)、
30…第3スパイラルコイル(L3)、12−1〜12−9…スイッチ、
14−1…L1に対応する入力端、14−2…L2に対応する入力端、
14−3…L3に対応する入力端、16−1…L1に対応する出力端、
16−2…L2に対応する出力端、16−3…L3に対応する出力端、
37…L3の電流出力端とL2の電流入力端を結ぶ導体、
39…L2の電流出力端とL1の電流入力端を結ぶ導体、41…L1の第1層パターン、
42…L1の第2層パターン、51…L2の第1層パターン、
52…L2の第2層パターン、61…L3の第1層パターン、
62…L3の第2層パターン、71…第1絶縁層、72…第2絶縁層、
73…第3絶縁層、74…第4絶縁層、75…第5絶縁層,76…第6絶縁層、
77…第7絶縁層、78…絶縁性薄板、81〜84…絶縁層のない空間、
85…パッド、86…層間導体層、87…開口部、88…IPD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a ... 1st layer passive element, 1b ... 2nd layer passive element, 1c ... 3rd layer passive element,
2, 18 ... switch circuit, 3, 19 ... silicon substrate, 4a, 4b, 7, 17 ... insulating layer,
5 ... spiral coil, 9a ... first layer passive element wiring conductor,
9b: second-layer passive element wiring conductor, 9c: third-layer passive element wiring conductor,
10 ... 1st layer spiral coil (L1), 20 ... 2nd layer spiral coil (L2),
30 ... 3rd spiral coil (L3), 12-1 to 12-9 ... switch,
14-1 ... input terminal corresponding to L1, 14-2 ... input terminal corresponding to L2,
14-3 ... input terminal corresponding to L3, 16-1 ... output terminal corresponding to L1,
16-2 to an output terminal corresponding to L2, 16-3 to an output terminal corresponding to L3,
37 ... a conductor connecting the current output terminal of L3 and the current input terminal of L2,
39: a conductor connecting the current output end of L2 and the current input end of L1, 41 ... first layer pattern of L1,
42 ... L1 second layer pattern, 51 ... L2 first layer pattern,
52 ... L2 second layer pattern, 61 ... L3 first layer pattern,
62 ... second layer pattern of L3, 71 ... first insulating layer, 72 ... second insulating layer,
73 ... 3rd insulating layer, 74 ... 4th insulating layer, 75 ... 5th insulating layer, 76 ... 6th insulating layer,
77 ... 7th insulating layer, 78 ... Insulating thin plate, 81-84 ... Space without an insulating layer,
85 ... Pad, 86 ... Interlayer conductor layer, 87 ... Opening, 88 ... IPD
Claims (11)
この基板に形成された3以上の複数の受動素子と、
外部回路から電流が入力される外部入力端子と、前記外部回路へ電流が出力される外部出力端子と、複数のスイッチ素子と、この複数のスイッチ素子のオンオフが制御される制御信号が入力される制御信号入力端子とが設けられたスイッチ回路と
を有し、
前記複数のスイッチ素子は、
前記外部入力端子と前記受動素子の入力端との間に配置された第1のスイッチ素子群と、
前記外部出力端子と前記受動素子の出力端との間に配置された第2のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記入力端の間に配置された第3のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記出力端の間に配置された第4のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記入力端と前記出力端の間に配置された第5のスイッチ素子群と
を含み、
前記複数の受動素子から所望の前記受動素子が選択され、選択された所望の前記受動素子が、前記外部入力端子と前記外部出力端子との間で、直列又は並列又は直列と並列との混合によって接続され、直列又は並列又は直列と並列との混合による接続の何れもが可能であり、
前記複数のスイッチ素子によって受動素子特性値を可変とする可変受動デバイス。 A substrate,
Three or more passive elements formed on the substrate;
An external input terminal for inputting current from an external circuit, an external output terminal for outputting current to the external circuit, a plurality of switch elements, and a control signal for controlling on / off of the plurality of switch elements are input. And a switch circuit provided with a control signal input terminal,
The plurality of switch elements are:
A first switch element group disposed between the external input terminal and the input terminal of the passive element;
A second switch element group disposed between the external output terminal and the output terminal of the passive element;
A third switch element group disposed between the input ends of the passive elements;
A fourth switch element group disposed between the output ends of the passive elements;
A fifth switch element group disposed between the input end and the output end of the passive element;
The desired passive element is selected from the plurality of passive elements, and the selected desired passive element is mixed between the external input terminal and the external output terminal in series, in parallel, or in series and parallel. Connected and can be connected in series or parallel or any combination of series and parallel,
Variable passive devices that variable passive element characteristic value by said plurality of switching elements.
前記第1のスイッチ素子群は、前記各層に対する前記受動素子の前記入力端と前記外部入力端子との間に配置されたスイッチ素子から成り、
前記第2のスイッチ素子群は、前記各層に対する前記受動素子の前記出力端と前記外部出力端子との間に配置されたスイッチ素子から成り、
前記第3のスイッチ素子群は、前記各層に対する前記受動素子の前記入力端の間に配置されたスイッチ素子から成り、
前記第4のスイッチ素子群は、前記各層に対する前記受動素子の前記出力端の間に配置されたスイッチ素子から成り、
前記第5のスイッチ素子群は、前記各層に対する前記受動素子の前記入力端と前記出力端の間に配置されたスイッチ素子から成る請求項2に記載の可変受動デバイス。 The switch circuit is formed below the passive element layer;
The first switch element group is composed of arranged switching element between said input end of said passive element to said layers and said external input terminals,
The second switch element group is composed of arranged switching elements between the output terminal of the passive element with respect to the respective layers and the external output terminal,
The third switch element group consists switching element disposed between said input end of said passive element to said layers,
The fourth switch element group is composed of switch elements arranged between the output ends of the passive elements for the respective layers,
The fifth switch element group is the variable passive device according to claim 2 consisting of arranged switching element between the output terminal and the input terminal of the passive element with respect to the respective layers.
この基板に形成された3以上の複数の受動素子と、
外部回路から電流が入力される外部入力端子と、前記外部回路へ電流が出力される外部出力端子と、複数のスイッチ素子と、この複数のスイッチ素子のオンオフが制御される制御信号が入力される制御信号入力端子とが設けられたスイッチ回路と
を有し、
前記複数のスイッチ素子は、
前記外部入力端子と前記受動素子の入力端との間に配置された第1のスイッチ素子群と、
前記外部出力端子と前記受動素子の出力端との間に配置された第2のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記入力端の間に配置された第3のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記出力端の間に配置された第4のスイッチ素子群と、
前記受動素子の前記入力端と前記出力端の間に配置された第5のスイッチ素子群と
を含み、
前記複数の受動素子から所望の前記受動素子が選択され、選択された所望の前記受動素子が、前記外部入力端子と前記外部出力端子との間で、直列又は並列又は直列と並列との混合によって接続され、直列又は並列又は直列と並列との混合による接続の何れもが可能であり、
前記複数のスイッチ素子によって受動素子特性値を可変とする可変受動デバイスを用いた半導体装置。 A substrate,
Three or more passive elements formed on the substrate;
An external input terminal for inputting current from an external circuit, an external output terminal for outputting current to the external circuit, a plurality of switch elements, and a control signal for controlling on / off of the plurality of switch elements are input. A switch circuit provided with a control signal input terminal;
Have
The plurality of switch elements are:
A first switch element group disposed between the external input terminal and the input terminal of the passive element;
A second switch element group disposed between the external output terminal and the output terminal of the passive element;
A third switch element group disposed between the input ends of the passive elements;
A fourth switch element group disposed between the output ends of the passive elements;
A fifth switch element group disposed between the input end and the output end of the passive element;
Including
The desired passive element is selected from the plurality of passive elements, and the selected desired passive element is mixed between the external input terminal and the external output terminal in series, in parallel, or in series and parallel. Connected and can be connected in series or parallel or any combination of series and parallel,
A semiconductor device using a variable passive device in which a passive element characteristic value is variable by the plurality of switch elements .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006163186A JP5374808B2 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Variable passive device and semiconductor device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006163186A JP5374808B2 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Variable passive device and semiconductor device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007335492A JP2007335492A (en) | 2007-12-27 |
JP5374808B2 true JP5374808B2 (en) | 2013-12-25 |
Family
ID=38934704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006163186A Expired - Fee Related JP5374808B2 (en) | 2006-06-13 | 2006-06-13 | Variable passive device and semiconductor device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5374808B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6399351B2 (en) * | 2014-11-01 | 2018-10-03 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Power transmission device, vehicle equipped with power transmission device and wireless power transmission system |
US20230069518A1 (en) * | 2020-05-11 | 2023-03-02 | Ultramemory Inc. | Semiconductor device, and manufacturing method for same |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3543493B2 (en) * | 1996-06-07 | 2004-07-14 | 株式会社デンソー | Electronic circuit operation characteristics correction device |
JPH11163620A (en) * | 1997-11-27 | 1999-06-18 | Sharp Corp | Frequency switching antenna |
JP2002094006A (en) * | 2000-09-19 | 2002-03-29 | Seiko Instruments Inc | Semiconductor integrated circuit device |
JP2003068571A (en) * | 2001-08-27 | 2003-03-07 | Nec Corp | Variable capacitor, variable inductor, and high frequency circuit module provided therewith |
JP2006032805A (en) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Toshiba Corp | Voltage control oscillation circuit and semiconductor integrated device and wireless communication device using the circuit |
-
2006
- 2006-06-13 JP JP2006163186A patent/JP5374808B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007335492A (en) | 2007-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8803630B2 (en) | Miniaturized wide-band baluns for RF applications | |
JP3578931B2 (en) | Monolithic resonator for multi-chip module | |
KR101296238B1 (en) | Dc-dc converter | |
US8441332B2 (en) | Inter-helix inductor devices | |
US7312685B1 (en) | Symmetrical inductor | |
JP4946219B2 (en) | Variable inductor and semiconductor device using the same | |
WO2016024559A1 (en) | High-frequency module | |
US9236907B2 (en) | Laminate-type electronic device with filter and balun | |
US8653904B2 (en) | Thin film balun | |
JP6620885B2 (en) | Circuit board with composite parts and composite parts | |
JP5374808B2 (en) | Variable passive device and semiconductor device using the same | |
WO2017188062A1 (en) | Elastic wave filter apparatus and multiplexer | |
US20050134405A1 (en) | Electronic device and semiconductor device | |
US10950381B2 (en) | Surface-mounted LC device | |
WO2018008422A1 (en) | Inductor with esd protection function | |
JP5598461B2 (en) | Variable inductor and semiconductor device using the same | |
WO2005081272A1 (en) | Lc composite component | |
JP4507508B2 (en) | Inductor device and manufacturing method thereof | |
JP4328761B2 (en) | Electronic equipment | |
CN117012500A (en) | Inductance structure, wafer, bare chip, chip and electronic equipment | |
JPH06188327A (en) | High-frequency installation board and high-frequency integrated circuit using same | |
JP2003217931A (en) | Inductance element, its manufacturing method, and electronic device incorporating inductance element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20090528 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090604 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120313 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120418 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121009 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20121126 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20121126 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121205 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20130208 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20130222 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130909 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |