CN101599570B - 平衡至非平衡转换器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种平衡至非平衡转换器，包括第一、第二、第三与第四金属层、介电基底、配置于第二及第三金属层之间的第一介电层与配置于第三及第四金属层之间的第二介电层。第二金属层包括具有多个依序连接的第一线段的第一螺旋线路与具有多个依序连接的第二线段的第二螺旋线路。最内圈第一线段环绕的第一区域的各两对边所相距的第一距离大于各相邻平行两第一线段所相距的第二距离。最内圈第二线段环绕的第二区域的各两对边所相距的第三距离大于各相邻平行两第二线段所相距的第四距离。第三金属层包括第三与第四螺旋线路。第一金属层配置于介电基底的第一表面上，其余构件配置于介电基底的第二表面上。

Description

平衡至非平衡转换器

技术领域

本发明是有关于一种平衡至非平衡转换器(Balun)，且特别是有关于一种具有多个金属层(metallic layer)的平衡至非平衡转换器。

背景技术

请参考图1A与图1B，美国专利第5,497,137号揭露的现有平衡至非平衡转换器100的一薄层堆叠结构(laminate)100a包括一接地电极(earth electrode)110a、一连接电极(connecting electrode)110b、一第一带线(first strip line)110c、一第二带线(second strip line)110d、一接地电极110e、一第一介电基板(dielectric substrate)120a、一第二介电基板120b、一第三介电基板120c、一第四介电基板120d与一第五介电基板120e。

堆叠结构100a的制作方法，首先，接地电极110a形成于第一介电基板120a上，连接电极110b形成于第二介电基板120b上，第一带线110c形成于第三介电基板120c上，第二带线110d形成于第四介电基板120d上，且接地电极110e形成于第五介电基板120e上。接着，将上述构件(element)堆叠(superimpose)以形成堆叠结构100a。由于借由堆叠的方式形成使得每一电极及带线均需有各自的介电基板，所以堆叠结构100a的厚度较厚且层数较多。

第一带线110c包括彼此连接的一第一螺旋线路(spiral line)112与一第二螺旋线路114。第一螺旋线路112的宽度112a小于第二螺旋线路114的宽度114a。第一螺旋线路112的内端(inner end)经由一贯穿第二介电基板120b的导电孔道(conductive via)130a而电性连接至连接电极110b。第二螺旋线路114的内端为一开路端(open-circuitedend)。

第二带线110d包括分开设置的一第三螺旋线路116与一第四螺旋线路118。第三螺旋线路116对应第一螺旋线路112，且第四螺旋线路118对应第二螺旋线路114。第三螺旋线路116的内端经由一贯穿第四介电基板120d的导电孔道130b而电性连接至接地电极110e，且第四螺旋线路118的内端经由另一贯穿第四介电基板120d的导电孔道130c而电性连接至接地电极110e。

平衡至非平衡转换器100更包括八个外部电极140a、140b、140c、140d、140e、140f、140g与140h，其配置于堆叠结构100a的侧面上。外部电极140a、140d、140e、140h电性连接接地电极110a、110e。此外，外部电极140b电性连接至第三螺旋线路116的外端(outer end)，外部电极140c电性连接至第四螺旋线路118的外端，且外部电极140f电性连接至连接电极110b的远离导电孔道130a的一端。

请参考图1B与图1C，第一螺旋线路112的最内圈的各个相对两对边(each two opposite sides)相距的一第一距离112b，且第一螺旋线路112的各个相邻平行的两第一线段(line segment)相距一第二距离112c。各个第二距离112c约等于这些第一距离112b的其中之一。第二螺旋线路114的最内圈的各个相对两对边相距的一第三距离114b，且第二螺旋线路114的各个相邻平行的两第二线段(line segment)相距一第四距离114c。各个第四距离114c约等于这些第三距离114b的其中之一。因此，外部电极140f的返回耗损(return loss)较大，外部电极140b相对于外部电极140f(亦即外部电极140f作为输入电极，且外部电极140b作为输出电极)的介入耗损(insertion loss)较大，并且外部电极140c相对于外部电极140f(亦即外部电极140f作为输入电极，且外部电极140c作为输出电极)的介入耗损较大。此外，现有平衡至非平衡转换器100的品质因子Q较差。综言之，现有平衡至非平衡转换器100的电性表现(electrical performance)较差。

发明内容

本发明的一目的，提供一种平衡至非平衡转换器，透过降低返回损耗及介入损耗，以具有较佳品质因子Q且可使整体的电性表现较佳。

本发明的另一目的，提供一种平衡至非平衡转换器，其厚度较薄且可降低层数。

本发明的又一目的，提供一种平衡至非平衡转换器，其信号频宽可较宽。

本发明的再一目的，提供一种平衡至非平衡转换器，其磁耦合效率较佳。

本发明的又一目的，提供一种平衡至非平衡转换器，由于弧形转角部的设置，使得传输信号时，信号的耗损较小。

本发明提出一种平衡至非平衡转换器，包括一第一金属层、一第二金属层、一第三金属层、一第四金属层、一第一介电层、一第二介电层与一介电基底。第一介电层配置于第二金属层及第三金属层之间，且第二介电层配置于第三金属层和第四金属层之间。第一金属层具有一第一导电图案(conductive pattern)。第二金属层包括一第一螺旋线路与一第二螺旋线路。第一螺旋线路具有一非平衡输入输出端(unbalanced I/Oend)、一第一连接端(connection end)与多个依序连接的第一线段。最内圈的这些第一线段环绕一第一区域，第一区域的各个两对边相距一第一距离，各个相邻平行的两第一线段相距一第二距离，且各个第二距离小于各个第一距离。第二螺旋线路具有一电性连接第一连接端的第二连接端，一开路端与多个依序连接的第二线段。最内圈的这些第二线段环绕一第二区域，第二区域的各个两对边相距一第三距离，各个相邻平行的两第二线段相距一第四距离，且各个第四距离小于各个第三距离。第一连接端经由第四金属层电性连接第二连接端。

第三金属层包括一第三螺旋线路与一第四螺旋线路。第三螺旋线路具有一电性连接第一导电图案的第三连接端与一第一平衡输入输出端(balanced I/O end)，且与第一螺旋线路相对应。第四螺旋线路具有一电性连接第一导电图案的第四连接端与一第二平衡输入输出端，且与第二螺旋线路相对应。第一介电层配置于第二金属层及第三金属层之间。

介电基底(dielectric base)具有彼此相对的一第一表面与一第二表面。第一金属层配置于第一表面上，且第二金属层、第三金属层，第一介电层，第四金属层以及第二介电层配置于第二表面上。

第一金属层、第二金属层、第三金属层与第一介电层是借由薄膜制程而形成。各个第一线段的宽度介于15微米与30微米之间，且各个第二线段的宽度介于15微米与30微米之间。第一介电层的厚度介于8微米与12微米之间。

第一螺旋线路更具有多个第一弧形转角部(arc corner segment)，且各个第一弧形转角部连接这些第一线段的其中之二。第二螺旋线路更具有多个第二弧形转角部，且各个第二弧形转角部连接这些第二线段的其中之二。

第三螺旋线路具有多个依序连接的第三线段。最内圈的这些第三线段环绕一第三区域，第三区域的各个两对边相距一第五距离，各个相邻平行的两第三线段相距一第六距离，且各个第六距离小于各个第五距离。第四螺旋线路具有多个依序连接的第四线段。最内圈的这些第四线段环绕一第四区域，第四区域的各个两对边相距一第七距离，各个相邻平行的两第四线段相距一第八距离，且各个第八距离小于各个第七距离。此外，各个第三线段的宽度介于15微米与30微米之间，且各个第四线段的宽度介于15微米与30微米之间。另外，第三螺旋线路更具有多个第三弧形转角部，且各个第三弧形转角部连接这些第三线段的其中之二，第四螺旋线路更具有多个第四弧形转角部，且各个第四弧形转角部连接这些第四线段的其中之二。

平衡至非平衡转换器更包括一第四金属层及一第二介电层。第二介电层设置于第四金属层与第二金属层之间或第四金属层与第三金属层之间。第四金属层包括一第五线段及多个第六线段。第一螺旋线路的第一连接端透过第五线段电性连接第二螺旋线路的第二连接端。第三螺旋线路透过这些第六线段的其中之一电性连接第一导电图案。第四螺旋线路透过这些第六线段的其中另一电性连接第一导电图案。

第一金属层的材质为铜。第二金属层包括一材质为铜的第一次金属层与一材质为镍铬合金(NiCr)的第二次金属层。第三金属层包括一材质为铜的第三次金属层与一材质为镍铬合金的第四次金属层。

第一螺旋线路的的最外圈环绕一第五区域，第二螺旋线路的的最外圈环绕一第六区域，第三螺旋线路的的最外圈环绕一第七区域，第四螺旋线路的的最外圈环绕一第八区域，且第五区域、第六区域、第七区域与第八区域的外型为长方形。

第一螺旋线路的的最外圈环绕一第五区域，第二螺旋线路的的最外圈环绕一第六区域，第三螺旋线路的的最外圈环绕一第七区域，第四螺旋线路的的最外圈环绕一第八区域，且第五区域、第六区域、第七区域与第八区域的外型为正方形。

平衡至非平衡转换器更可连接于一电容器(capacitor)。第一导电图案具有一直流电源馈入端(DC feed-in end)与一第五连接端，第五连接端电性连接电容器的一端，且电容器的另一端接地。

第一金属层更包括多个第二导电图案。非平衡输入输出端电性连接这些第二导电图案的其中之一，第一平衡输入输出端电性连接这些第二导电图案的其中另一，且第二平衡输入输出端电性连接这些第二导电图案的其中又一。

由于第一金属层、第二金属层、第三金属层、第一介电层是借由薄膜制程而形成，且每一金属层不需有各自的介电基板，所以相较于现有堆叠结构100a，本发明的实施例的平衡至非平衡转换器的厚度较薄且可降低层数。此外，在某一频宽范围内，由于各个第二距离小于各个第一距离，且各个第四距离小于各个第三距离，所以，非平衡输入输出端的返回耗损得以降低，第一平衡输入输出端相对于非平衡输入输出端的介入耗损得以降低，并且第二平衡输入输出端相对于非平衡输入输出端的介入耗损得以降低。另外，本发明的实施例的平衡至非平衡转换器的品质因子Q较佳。综言之，与现有技术相较，本发明的实施例的平衡至非平衡转换器的电性表现较佳。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A绘示现有平衡至非平衡转换器的立体示意图。

图1B绘示图1A的平衡至非平衡转换器的薄层堆叠结构的分解示意图。

图1C绘示图1B的第三金属层的俯视示意图。

图2A绘示本发明第一实施例的平衡至非平衡转换器的俯视示意图。

图2B绘示本发明第一实施例的平衡至非平衡转换器的侧视示意图。

图3绘示图2A的平衡至非平衡转换器沿着线I-I的剖面示意图。

图4A至图4G分别绘示图2B的平衡至非平衡转换器沿着线A-A、线B-B、线C-C、线D-D、线E-E、线F-F与线G-G的剖面示意图。

图5绘示第一实施例的平衡至非平衡转换器的等效电路图。

图6绘示第一实施例的平衡至非平衡转换器运作时的频率与S参数的关系图。

图7绘示本发明第一实施例的平衡至非平衡转换器连接一电容器的侧视示意图。

图8绘示图7的平衡至非平衡转换器沿着线A’-A’的剖面示意图。

图9绘示图7的平衡至非平衡转换器的等效电路图。

图10绘示本发明第二实施例的平衡至非平衡转换器的侧视示意图。

图11A至图11G分别绘示图10的平衡至非平衡转换器沿着线K-K、L-L、M-M、N-N、O-O、P-P与Q-Q的剖面示意图。

图12绘示第二实施例的平衡至非平衡转换器的等效电路图。

图13绘示第二实施例的平衡至非平衡转换器运作时的频率与S参数的关系图。

主要元件符号说明：

20、30：本体

22a、22b：侧面

200、300：平衡至非平衡转换器

210、220、230、280、310、320、330、380：金属层

222、224、232、234、322、324、332、334：螺旋线路

W1、W2、W3、W4：宽度

D1、D1’、D2、D2’、D3、D3’、D4、D4’、D5、D6、D7、D8：距离

260a、260b、260c、260d、260e、260f、360a、360d、360e、360f：外部电极

212、214a、214b、214c、214d、214e、214f、312、314a、314d、314f：导电部

212a：直流电源馈入端

222a、322a：非平衡输入输出端

222b、224a、232a、234a、212b、322b、324a、332a、334a：连接端

222c、224c、232c、234c、282、284a、284b、322c、324c、382、384a、384b：线段

222d、224d、232d、234d：弧形转角部

224b、324b：开路端

226、228、236、238：次金属层

232b、234b、332b、334b：平衡输入输出端

233a、233b、333a、333b：导电迹线

240、290、340、390：介电层

250：介电基底

252、254：表面

270a、270b、270c、270d、270e、270f、370a、370b、370c、370d、370e、370f：导电通道

A1、A1’、A2、A2’、A3、A4、A5、A5’、A6、A6’、A7、A7’、A8、A8’：区域

C：电容器

295：保护层

具体实施方式

第一实施例

请参考图2A、图2B、图3与图4A，本发明的第一实施例的平衡至非平衡转换器200包括一第一金属层210、一第二金属层220、一第三金属层230、一第一介电层240、一介电基底250、多个外部电极260a、260b、260c、260d、260e与260f、多个导电通道(conductive channel)270a、270b、270c、270d、270e与270f(见图4D与图4F)、第四金属层280、第二介电层290与一保护层295。第一金属层210、第二金属层220、第三金属层230、第一介电层240、第四金属层280与第二介电层290是借由薄膜制程而与介电基底250共同构成一本体(body)20。外部电极260a、260b、260c配置于本体20的一第一侧面(sidesurface)22a上，外部电极260d、260e与260f配置于本体20的一第二侧面22b上，第一侧面22a相对于第二侧面22b。

请参考图3与图4B，介电基底250具有彼此相对的一第一表面252与一第二表面254，且第一金属层210配置于第一表面252上，其余构件(第二金属层220、第三金属层230、第一介电层240、第四金属层280、第二介电层290与一保护层295)配置于第二表面254上。介电基底250的材质例如为氧化铝(alumina)。

请参考图4A，第一金属层210具有一第一导电图案212与多个与第一导电图案212分开设置的第二导电图案214a、214b、214c与214d。第一导电图案212接地，且第二导电图案214a为开路(open-circuited)，第二导电图案214b、214c与214d用以传输信号。换言之，当平衡至非平衡转换器200配置于一电路板(未绘示)上时，第二导电图案214a作为支撑与固定的用而未传输信号。详言之，第一导电图案212电性连接至外部电极260b与260e，第二导电图案214a、214b、214c、214d分别电性连接至外部电极260a、260c、260d、260f。此外，第一金属层210的材质例如为铜。

请参考图3与图4C，第二金属层220配置于介电基底250的第二表面254上。第二金属层220包括分开设置的一第一螺旋线路222与一第二螺旋线路224。第一螺旋线路222具有一非平衡输入输出端222a、一第一连接端222b、多个设置于非平衡输入输出端222a与第一连接端222b之间且依序连接的第一线段222c与多个第一弧形转角部222d。非平衡输入输出端222a为第一螺旋线路222的外端，第一连接端222b为第一螺旋线路222的内端。非平衡输入输出端222a借由外部电极260d而电性连接第二导电图案214c(见图4A)。各个第一线段222c的宽度W1介于15微米(μm)与30微米之间。各个第一弧形转角部222d连接这些第一线段222c的其中之二。最内圈的这些第一线段222c环绕一第一区域A1，第一区域A1的各个两对边相距一第一距离D1，各个相邻平行的两第一线段222c相距一第二距离D2，且各个第二距离D2小于各个第一距离D1。第一螺旋线路222的的最外圈环绕一第五区域A5，第五区域A5的外型为长方形。

第二螺旋线路224具有一第二连接端224a，一开路端224b、多个设置于第二连接端224a与开路端224b之间且依序连接的第二线段224c与多个第二弧形转角部224d。开路端224b为第二螺旋线路224的外端，第二连接端224a为第二螺旋线路224的内端。开路端224b借由外部电极260a而电性连接第二导电图案214a(见图4A)，且开路端224b与非平衡输入输出端222a分别连接于设于本体20不同侧面的外部电极260a、260d。第二连接端224a电性连接第一连接端222b(详见下述)。各个第二线段224c的宽度W2介于15微米与30微米之间。各个第二弧形转角部224d连接这些第二线段224c的其中之二。最内圈的这些第二线段224c环绕一第二区域A2，第二区域A2的各个两对边相距一第三距离D3，各个相邻平行的两第二线段224c相距一第四距离D4，且各个第四距离D4小于各个第三距离D3。第二螺旋线路224的的最外圈环绕一第六区域A6，第六区域A6的外型为长方形。

请参考图3，第二金属层220包括一材质为铜的第一次金属层226与一材质为镍铬合金的第二次金属层228。第一次金属层226与第二次金属层228共同形成第一螺旋线路222与第二螺旋线路224，且第一次金属层226借由第二次金属层228而附着于介电基底250的第二表面254上。

请参考图3与图4D，第一介电层240配置于第二金属层220上，且第一介电层240的厚度介于8微米与12微米之间。请参考图4C与图4D，导电通道270a与270b贯穿第一介电层240，且分别电性连接至第一螺旋线路222的第一连接端222b与第二螺旋线路224的第二连接端224a。

请参考图3与图4E，第三金属层230配置于第一介电层240上，第一介电层240配置于第二金属层220及第三金属层230之间。在此必须说明的是，第二金属层220与第三金属层230的位置可依照设计需求而对调，然而上述情形并未以图面绘示。第三金属层230包括分开设置的一第三螺旋线路232与一第四螺旋线路234。第三螺旋线路232具有一第三连接端232a、一第一平衡输入输出端232b、多个设置于第三连接端232a与第一平衡输入输出端232b之间且依序连接的第三线段232c与多个第三弧形转角部232d。第三连接端232a为第三螺旋线路232的内端，第一平衡输入输出端232b为第三螺旋线路232的外端。第三螺旋线路232与第一螺旋线路222(见图4C)的位置相对应。第三连接端232a电性连接第一导电图案212(详见下述)，且第一平衡输入输出端232b借由外部电极260f而电性连接第二导电图案214d(见图4A)。各个第三线段232c的宽度W3介于15微米与30微米之间。各个第三弧形转角部232d连接这些第三线段232c的其中之二。最内圈的这些第三线段232c环绕一第三区域A3，第三区域A3的各个两对边相距一第五距离D5，各个相邻平行的两第三线段232c相距一第六距离D6，且各个第六距离D6小于各个第五距离D5。第三螺旋线路232的的最外圈环绕一第七区域A7，第七区域A7的外型为长方形。

第四螺旋线路234具有一第四连接端234a、一第二平衡输入输出端234b、多个设置于第四连接端234a与第二平衡输入输出端234b之间且依序连接的第四线段234c与多个第四弧形转角部234d。第四连接端234a为第四螺旋线路234的内端，第二平衡输入输出端234b为第四螺旋线路234的外端。第四螺旋线路234与第二螺旋线路224(见图4C)的位置相对应。第四连接端234a电性连接第一导电图案212(详见下述)，且第二平衡输入输出端234b借由外部电极260c而电性连接第二导电图案214b(见图4A)，且第二平衡输入输出端234b与第一平衡输入输出端232b分别连接于设于本体20不同侧面的外部电极260c、260f。各个第四线段234c的宽度W4介于15微米与30微米之间。各个第四弧形转角部234d连接这些第四线段234c的其中之二。最内圈的这些第四线段234c环绕一第四区域A4，第四区域A4的各个两对边相距一第七距离D7，各个相邻平行的两第四线段234c相距一第八距离D8，且各个第八距离D8小于各个第七距离D7。第四螺旋线路234的的最外圈环绕一第八区域A8，第八区域A8的外型为长方形。

请参考图4E，第三金属层230更包括两导电迹线233a与233b。导电迹线233a与233b分别电性连接至导电通道270a与270b，导电迹线233a与233b分别由第三螺旋线路232与第四螺旋线路234所包围且位于导电通道270a与270b的正上方，而且导电迹线233a与233b的面积大于导电通道270a与270b的面积。请参考图3，第三金属层230包括一材质为铜的第三次金属层236与一材质为镍铬合金的第四次金属层238。第三次金属层236与第四次金属层238共同形成第三螺旋线路232、第四螺旋线路234与两导电迹线233 a、233b，且第三次金属层236借由第四次金属层238而附着于第一介电层240上。

请参考图3与图4F，第二介电层290配置第三金属层230上，且第二介电层290的厚度介于8微米与12微米之间。导电通道270c、270d、270e、270f贯穿第二介电层290。导电通道270c与270d分别电性连接至导电迹线233a与233b，且导电通道270e、270f分别电性连接至第三螺旋线路232的第三连接端232a与第四螺旋线路234的第四连接端234a。

请参考图3与图4G，第四金属层280配置于第二介电层290上，第二介电层290于第四金属层280与第三金属层230之间。第四金属层280包括一第五线段282及多个第六线段284a与284b。保护层295配置于第二介电层290上且覆盖第四金属层280，以保护第四金属层280。第五线段282电性连接导电通道270c与270d，第六线段284a电性连接导电通道270e与外部电极260e，且第六线段284b电性连接导电通道270f与外部电极260b。详言之，第一螺旋线路222的第一连接端222b透过导电通道270a、导电迹线233a、导电通道270c、第五线段282、导电通道270d、导电迹线233b与导电通道270b而电性连接至第二螺旋线路224的第二连接端224a。第三螺旋线路232的第三连接端232a透过导电通道270e、第六线段284a、与外部电极260e而电性连接至第一导电图案212。第四螺旋线路234的第四连接端234a透过导电通道270f、第六线段284与外部电极260b而电性连接至第一导电图案212。

请参考图5与图6，为了方便说明起见，在此将非平衡输入输出端222a作为输入端，第一平衡输入输出端232b、第二平衡输入输出端234b作为输出端。S11表示返回损耗，S21、S31表示介入损耗，详细地说，S11表示将非平衡输入输出端222a所测得的反射功率除以其所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S11为log(非平衡输入输出端222a的反射功率/非平衡输入输出端222a的输入功率)。S21表示将第二平衡输入输出端234b所测得的输出功率除以非平衡输入输出端222a所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S21为log(第二平衡输入输出端234b的输出功率/非平衡输入输出端222a的输入功率。S31表示将第一平衡输入输出端232b所测得的输出功率除以非平衡输入输出端222a所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S31为log(第一平衡输入输出端232b的输出功率/非平衡输入输出端222a的输入功率)。当非平衡输入输出端的反射功率越小(即S11越远离0)，表示返回损耗越佳；而当平衡输入输出端的输出功率约接近非平衡输入输出端的输入功率(即S21、S31越接近0)，表示介入损耗越佳。由图6可知，在频宽2.1GHz至3GHz的范围内，S11较其他频宽范围远离0，S21、S31较其他频宽范围接近0，所以表示于频宽2.1GHz至3GHz范围内，非平衡输入输出端222a具有较佳的返回损耗，平衡输入输出端232b、234b具有较佳的介入损耗，这是由于各个第二距离D2小于各个第一距离D1，且各个第四距离D4小于各个第三距离D3，所以，非平衡输入输出端222a的返回损耗得以降低，第一平衡输入输出端232b相对于非平衡输入输出端222a的介入耗损得以降低，并且第二平衡输入输出端234b相对于非平衡输入输出端222a的介入耗损得以降低。此外，本实施例的平衡至非平衡转换器200的品质因子Q较佳。综言之，与现有技术相较，本实施例的平衡至非平衡转换器200的电性表现较佳。

由于第一金属层、第二金属层、第三金属层、第四金属层、第一介电层与第二介电层是借由薄膜制程而形成，相较于现有的薄层堆叠结构100a(见图1B)而言，本实施例的本体20的厚度较薄，而且，每一金属层不需有各自的介电基板使得层数可以减少，故本实施例的平衡至非平衡转换器200的体积得以缩小。详细地说，以现有的薄层堆叠结构100a的制造方法，要制作接地电极110a、连接电极110b、第一带线110c、第二带线110d的四层金属层，需采用四层介电基板120a、120b、120c、120d；而本发明的制造方法，要制作第一金属层210、第二金属层220、第三金属层230、第四金属层280的四层金属层，仅需采用三层介电层(即介电基底250、第一介电层240、第二介电层290)。

由于第二金属层与第三金属层是借由薄膜制程而形成，所以第一螺旋线路的各第一线段的宽度，第二螺旋线路的各第二线段的宽度、第三螺旋线路的各第三线段的宽度与第四螺旋线路的各第四线段的宽度可介于15微米与30微米之间。因此，相较于低温共烧陶瓷(low-temperature co-fired ceramics，LTCC)制程所制造出的平衡至非平衡转换器(其内部线路宽度介于50与75微米之间)，本发明的实施例的平衡至非平衡转换器所适用的信号频宽可较宽。

由于配置于第二金属层220与第三金属层230之间的第一介电层240是借由薄膜制程而形成，所以第一介电层的厚度可介于8微米与12微米之间。因此，相较于低温共烧陶瓷制程所制造出的介电层(其厚度为30微米以上)，本实施例中，第二金属层220与第三金属层230的磁耦合效率较佳；另外，厚度较薄的第一介电层240，可使单位面积的电容量会提高，使得达到同一耦合量的条件下，螺旋线路的长度可大幅减少，借以缩小体积及成本。

由于第二金属层与第三金属层是借由薄膜制程而形成，可易于制作各个弧形转角部。此外，各个弧形转角部在传输信号时，信号的耗损较小。

另外，当平衡至非平衡转换器200需具备直流电源馈入(DC-feed)功能时，请参考图7、图8与图9，平衡至非平衡转换器200可更连接于一电容器C，且第一金属层210的第一导电图案212具有一直流电源馈入端212a与一第五连接端212b，直流电源馈入端212a直接连接于第三螺旋线路的232的第三连接端232a以及第四螺旋线路的234的第四连接端234a，第五连接端212b的一端电性连接于第三连接端232a与直流电源馈入端212a之间以及第四连接端234a与直流电源馈入端212a之间，另一端电性连接电容器C的一端，且电容器C的另一端接地，使得第一金属层210可透过电容器C接地。透过第一金属层210设置直流电源馈入端212a，使得平衡至非平衡转换器200与控制晶片搭配应用时可直接对控制晶片提供电源，进而可简化设计电路的复杂度及成本。

第二实施例

请参考图10、图11C与图11E，本发明的第二实施例的平衡至非平衡转换器300与第一实施例的平衡至非平衡转换器200的不同的处在于螺旋线路的外型及外部电极与非平衡输入输出输出端、平衡输入输出端及开路端的电性连接位置，也就是说，本实施例系根据外部电极与非平衡输入输出输出端、平衡输入输出端及开路端的电性连接位置改变螺旋线路的外型。详细地说，第二实施例的第二金属层320的第一螺旋线路322的的最外圈环绕一第五区域A5’，第二螺旋线路324的的最外圈环绕一第六区域A6’。第三金属层330的第三螺旋线路332的的最外圈环绕一第七区域A7’，第三金属层330的第四螺旋线路334的的最外圈环绕一第八区域A8’，且第五区域A5’、第六区域A6’、第七区域A7’与第八区域A8’的外型为正方形；而第一实施例的第五区域A5，第六区域A6、第七区域A7与第八区域A8的外型为长方形。

请参考图11A至图11G，第一螺旋线路322的非平衡输入输出端322a借由外部电极360d而电性连接至第一金属层310的第二导电图案314c。第一螺旋线路322的第一连接端322b透过贯穿第一介电层340的导电通道370a、第二金属层330的导电迹线333a、贯穿第二介电层390的导电通道370c、第四金属层380的第五线段382、贯穿第二介电层390的导电通道370d、第二金属层330的导电迹线333b与贯穿第一介电层340的导电通道370b而电性连接至第二螺旋线路324的第二连接端324a。第二螺旋线路324的开路端324b借由外部电极360f而电性连接第一金属层310的第二导电图案314d，第二导电图案314d为开路，且开路端324b与非平衡输入输出端322a分别连接于设于本体30同侧面(即第二侧面)的外部电极360f、360d。

第三螺旋线路332的第一平衡输入输出端332b借由外部电极360a而电性连接第一金属层310的第二导电图案314a。第三螺旋线路332的第三连接端332a借由贯穿第二介电层390的导电通道370e、第四金属层380的第六线段384a、与外部电极360e而电性连接至第一金属层310的接地的第一导电图案312。第四螺旋线路334的第二平衡输入输出端334b借由外部电极360c而电性连接第一金属层310的第二导电图案314b，且第二平衡输入输出端334b与第一平衡输入输出端332b分别连接于设于本体30同侧面(即第一侧面)的外部电极360c、360a。第四螺旋线路334的第四连接端334a透过贯穿第二介电层390的导电通道370f、第四金属层380的第六线段384b与外部电极360e而电性连接至第一金属层310的接地的第一导电图案部312。

此外，第一螺旋线路322的最内圈的这些第一线段322c环绕一第一区域A1’，第一区域A1’的各个两对边相距一第一距离D1’，各个相邻平行的两第一线段322c相距一第二距离D2’，且各个第二距离D2’小于各个第一距离D1’。第二螺旋线路324的最内圈的这些第一线段324c环绕一第一区域A2’，第一区域A2’的各个两对边相距一第一距离D3’，各个相邻平行的两第一线段324c相距一第二距离D4’，且各个第二距离D4’小于各个第一距离D3’。

请参考图12与图13，为了方便说明起见，在此将非平衡输入输出端322a作为输入端，第一平衡输入输出端332b、第二平衡输入输出端334b作为输出端。S11’表示返回损耗，S21’、S31’表示介入损耗，详细地说，S11’表示将非平衡输入输出端322a所测得的反射功率除以其所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S11’为log(非平衡输入输出端322a的反射功率/非平衡输入输出端322a的输入功率)。S21’表示将第二平衡输入输出端334b所测得的输出功率除以非平衡输入输出端322a所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S21’为log(第二平衡输入输出端334b的输出功率/非平衡输入输出端322a的输入功率)。S31’表示将第一平衡输入输出端332b所测得的输出功率除以非平衡输入输出端322a所测得的输入功率的比值取对数值，亦即S31’为log(第一平衡输入输出端332b的输出功率/非平衡输入输出端322a的输入功率)。由图13可知，在频宽2.2GHz至3.6GHz的范围内，S11’较其他频宽范围远离0，S21’、S31’较其他频宽范围接近0，所以表示于频宽2.2GHz至3.6GHz范围内，非平衡输入输出端322a具有较佳的返回损耗，平衡输入输出端332b、334b具有较佳的介入损耗，这是由于各个第二距离D2’小于各个第一距离D1’，且各个第四距离D4’小于各个第三距离D3’，所以，非平衡输入输出端322a的返回耗损得以降低，第一平衡输入输出端332b相对于非平衡输入输出端322a的介入耗损得以降低，并且第二平衡输入输出端334b相对于非平衡输入输出端322a的介入耗损得以降低。此外，本实施例的平衡至非平衡转换器300的品质因子Q较佳。综言之，与现有技术相较，本实施例的平衡至非平衡转换器300的电性表现较佳。

在此必须说明的是，第二实施例的平衡至非平衡转换器300亦可依照设计需求如同第一实施例一般与一电容器电性连接，其电性连接关系可参照第一实施例所述，故于此不再赘述。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (16)

1.一种平衡至非平衡转换器，包括：

一第一金属层，具有一第一导电图案；

一第二金属层，包括：

一第一螺旋线路，具有一非平衡输入输出端与一第一连接端；以及

一第二螺旋线路，具有一第二连接端与一开路端；

一第三金属层，包括：

一第三螺旋线路，具有一电性连接该第一导电图案的第三连接端与一第一平衡输入输出端，且与该第一螺旋线路相对应；以及

一第四螺旋线路，具有一电性连接该第一导电图案的第四连接端与一第二平衡输入输出端，且与该第二螺旋线路相对应；

一第一介电层，配置于该第二金属层及该第三金属层之间；

一第四金属层；

一第二介电层，配置于该第三金属层和该第四金属层之间或该第二金属层与该第四金属层之间，其中该第一连接端经由介于该第二金属层和该第四金属层之间的导电通道以及该第四金属层的一部分电性连接该第二连接端；以及

一介电基底，具有彼此相对的一第一表面与一第二表面，其中该第一金属层借由薄膜制程配置于该第一表面上，且该第二金属层、该第三金属层，该第一介电层，该第四金属层以及该第二介电层借由薄膜制程配置于该第二表面上。

2.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一螺旋线路更包括多个依序连接的第一线段，其中最内圈的该些第一线段环绕一第一区域，该第一区域的各个两对边相距一第一距离，各个相邻平行的两第一线段相距一第二距离，且各该第二距离小于各该第一距离，该第二螺旋线路更包括多个依序连接的第二线段，其中最内圈的该些第二线段环绕一第二区域，该第二区域的各个两对边相距一第三距离，各个相邻平行的两第二线段相距一第四距离，且各该第四距离小于各该第三距离。

3.如权利要求2所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，各该第一线段的宽度介于15微米与30微米之间，且各该第二线段的宽度介于15微米与30微米之间。

4.如权利要求2所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一螺旋线路更具有多个第一弧形转角部，且各该第一弧形转角部连接该些第一线段的其中之二，该第二螺旋线路更具有多个第二弧形转角部，且各该第二弧形转角部连接该些第二线段的其中之二。

5.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第三螺旋线路具有多个依序连接的第一线段，最内圈的该些第一线段环绕一第一区域，该第一区域的各个两对边相距一第一距离，各个相邻平行的两第一线段相距一第二距离，且各该第二距离小于各该第一距离，该第四螺旋线路具有多个依序连接的第二线段，最内圈的该些第二线段环绕一第二区域，该第二区域的各个两对边相距一第三距离，各个相邻平行的两第二线段相距一第四距离，且各该第四距离小于各该第三距离。

6.如权利要求5所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，各该第一线段的宽度介于15微米与30微米之间，且各该第二线段的宽度介于15微米与30微米之间。

7.如权利要求5所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第三螺旋线路更具有多个第一弧形转角部，且各该第一弧形转角部连接该些第一线段的其中之二，该第四螺旋线路更具有多个第二弧形转角部，且各该第二弧形转角部连接该些第二线段的其中之二。

8.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一介电层的厚度介于8微米与12微米之间。

9.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第二介电层配置于该第三金属层和该第四金属层之间，该第四金属层包括一第一线段及多个第二线段，该第一螺旋线路的该第一连接端透过连接该第二金属层和该第三金属层的一第一导电通道、连接该第三金属层和该第四金属层的一第二导电通道、该第一线段、连接该第四金属层和该第三金属层的一第三导电通道以及连接该第三金属层和该第二金属层的一第四导电通道电性连接该第二螺旋线路的该第二连接端，该第三螺旋线路透过该些第二线段的其中之一电性连接该第一导电图案，该第四螺旋线路透过该些第二线段的其中另一电性连接该第一导电图案。

10.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一金属层的材质为铜。

11.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第二金属层包括一材质为铜的第一次金属层与一材质为镍铬合金的第二次金属层，该第三金属层包括一材质为铜的第三次金属层与一材质为镍铬合金的第四次金属层。

12.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一螺旋线路的最外圈环绕一第一区域，该第二螺旋线路的最外圈环绕一第二区域，该第三螺旋线路的的最外圈环绕一第三区域，该第四螺旋线路的最外圈环绕一第四区域，且该第一区域、该第二区域、该第三区域与该第四区域的外型为长方形。

13.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一螺旋线路的最外圈环绕一第一区域，该第二螺旋线路的最外圈环绕一第二区域，该第三螺旋线路的最外圈环绕一第三区域，该第四螺旋线路的最外圈环绕一第四区域，且该第一区域、该第二区域、该第三区域与该第四区域的外型为正方形。

14.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一导电图案接地。

15.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一导电图案具有一直流电源馈入端与一第五连接端，该第五连接端电性连接一电容器的一端，且该电容器的另一端接地。

16.如权利要求1所述的平衡至非平衡转换器，其特征在于，该第一金属层更包括多个与该第一导电图案分开设置的第二导电图案，其中该非平衡输入输出端电性连接该些第二导电图案的其中之一，该第一平衡输入输出端电性连接该些第二导电图案的其中另一，且该第二平衡输入输出端电性连接该些第二导电图案的其中又一。

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