JP2003510806A - モノリシック集積化トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、モノリシック集積化トランスに関し、このトランスは殊に、例えばＧＳＭ移動部などの高周波に適用される。ここでは結合係数は、スリットを入れた巻線と、そこに挿入される別の巻線の部分とによって得られる。このトランスは、通常のシリコン−バイポーラテクノロジにおいて３つのメタライゼーション層により、付加的なコストなしに作製することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、モノリシック集積化トランスに関し、殊に、できる限り高い結合係
数を有する高周波トランスに関する。

【０００２】 このようなトランスは米国特許第４８１６７８４号から公知であり、ここでは
巻線の導体路および交差は、隣り合う導体路が別個の巻線に所属し、これによっ
て殊に良好な磁気的な結合が得られるように配置されている。

【０００３】 本発明の課題は、１次巻線数よりも少ない２次巻線数を有するモノリシック集
積化トランスを提供して、慣例のシリコン−バイポーラ半導体テクノロジの、実
現可能な３つのメタライゼーション面を利用するよって、このモノリシック集積
化トランスが殊に高い結合係数を有するようにすることである。

【０００４】 この課題は本発明により、請求項１の特徴部分に記載された特徴的構成によっ
て解決される。

【０００５】 本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

【０００６】 本発明の実質的なアイデアは、巻線にスリットを設け、ないしはこの巻線の導
体路を並列接続し、これらの並列接続された導体路間に別の巻線の導体路を配置
することにある。ここでこの別の巻線にも例えば相応にスリットを入れることが
できる。

【０００７】 以下では本発明を具体的な実施例に基づいて詳しく説明する。ここで、 図１は、巻線配線図と本発明のトランスの回路図とを示しており、 図２は、図１のトランスを３次元的に上側から示した図であり、 図３は、相応に下側から示した図である。

【０００８】 図１には本発明のトランスが、１次側および２次側センタタップを有する６：
２変圧器により巻線配線図で示されている。第１の１次側端子Ｐ＋と、１次側セ
ンタタップＰＣＴとの間には３つの巻線Ｐ１，Ｐ２およびＰ３があり、１次側セ
ンタタップＰＣＴと、第２の１次側端子Ｐ−との間には別の３つの巻線Ｐ４，Ｐ
５およびＰ６がある。第１の２次側端子Ｓ＋と、２次側センタタップＳＣＴとの
間には、並列接続された３つの導体路からなる巻線Ｓ１がある。２次側センタタ
ップＳＣＴと、２次側巻線の第２端子との間には、同様に並列接続された３つの
導体路からなる巻線Ｓ２がある。図１の巻線配線図では導体路は、接続領域Ｖ１
〜Ｖ６および交差領域Ｋ，Ｋ１〜Ｋ５を除いて、同心円の形態で配置されており
、これらの同心円は図１において半径が小さくなる順に参照符号１〜１２が付さ
れている。第１の１次側巻線Ｐ１は、外側の導体路１と、交差Ｋ１の半分と、導
体路３′と、交差Ｋ２の半分とからなり、この交差Ｋ２の半分は、導体路５との
接続、ひいては巻線Ｐ２との接続を形成する。巻線Ｐ２の導体路５は、交差Ｋ３
の半分を介して導体路８′に接続されており、また交差Ｋ４の半分を介してすで
に巻線Ｐ３に所属する導体路１０に接続されている。巻線Ｐ３に所属する導体路
１０は、交差Ｋ５の半分と、導体路１２′とを介して１次側センタタップＰＣＴ
に接続されている。これに対して巻線Ｐ４，Ｐ５およびＰ６は鏡映対称に配置さ
れており、ここでセンタタップＰＣＴは巻線Ｐ４の導体路１２と、交差Ｋ５の別
の半分とを介して、さらに交差Ｋ４の別の半分を介して導体路８に接続されてい
る。これはすでに巻線Ｐ５に所属している。巻線Ｐ５は、導体路８と、交差Ｋ３
の他方の半分と、導体路５′と、交差Ｋ２の別の半分とからなり、これは導体路
３に接続されている。巻線Ｐ６は、導体路３と、ノードＫ１の別の半分と、導体
路１′とからなり、これは端子Ｐ−に接続されている。端子Ｓ＋とセンタタップ
ＳＣＴとの間の２次巻線Ｓ１は、接続領域Ｖ１と、並列接続された３つの導体路
２，４，および６と、接続領域Ｖ３と、交差領域Ｋの半分と、接続領域Ｖ６と、
並列接続された３つの導体路１１′，９′，７′と、接続領域Ｖ７とによって形
成されている。センタタップＳＣＴと端子Ｓ−との間の第２の２次側巻線Ｓ２は
、接続領域Ｖ２と、並列接続された３つの導体路２′，４′および６′と、接続
素子Ｖ５と、交差領域Ｋの半分と、接続領域Ｖ４と、並列接続された３つの導体
路７，９および１１と、接続領域Ｖ７とによって形成されている。２つの１次巻
線も、２つの２次巻線も共に実践的に、相互に入り込んだ鏡映対称のらせんを形
成しており、ここで接続ないしは交差領域を除けば、１次巻線は２次巻線内にあ
る。導体路を実質的に円形かつ同心に配置することによって、殊に良好な磁気的
な結合が得られる。ここでこの円形は実践的な実現においては頂点数Ｎ＞４の多
角形によって近似される。

【０００９】 図２および３にはこのトランスの例が３次元的に示されている。ここで図２は
上側から見ており、図３は下側から見ている。図２から明らかであるのは、１次
巻線が、接続および交差領域の領域において貫通コンタクトする２つのメタライ
ゼーション層Ｍ１およびＭ２にあり、ここに端子Ｐ＋とＰ−も設けられているこ
とである。センタタップＰＣＴは第３メタライゼーション層Ｍ３にあり、かつ接
続および交差領域において貫通コンタクトを介して第１および第２メタライゼー
ション層に接続されている。図３から明らかであるのは、２次巻線が、接続およ
び交差領域以外で３つのメタライゼーション層すべてに延在しており、貫通コン
タクトＤを介して、第３メタライゼーション層にある２次側端子Ｓ＋と、ＳＣＴ
と、Ｓ−とに接続されていることである。２次側で３つのメタライゼーション層
すべて利用することによって２次巻線のオーム抵抗が最小化される。これは有利
であるが本発明にとっては必須ではない。

【００１０】 本発明の別の有利な実施形態では、図２および３のようにスリットをいれた２
次巻線を適切に設計して、比較的大きいことによるオーム抵抗が、各部分巻線、
ないしは導体路２，４，６，７，９，および１１，ないしは導体路２′，４′，
６′，７′，９′，および１１′において等しくなるようにする。これは２次巻
線の導体路の断面を半径方向に線形に大きくすることによって達成される。メタ
ライゼーション層の厚さは十分に一定であるため、このことは実践的は導体路の
幅を線形に大きくすることを意味する。

【００１１】 当然のことながら２次巻線の代わりに１次巻線に相応にスリットを入れること
も可能である。

【００１２】 しかしながら２次巻線の他に同時に１次巻線にもスリットを入れることもでき
る。この場合、巻線は実践的には相互に入り込み、別個の巻線の並列接続された
複数の導体路は半径方向に交互に配置される。

【００１３】 このトランスの絶対的サイズ、実践的にはほとんど役割がなく、最適な機能な
いしは固有振動周波数の周波数領域を決定するだけである。８００〜９００ＭＨ
ｚの周波数に対する最適なトランスの直径は例えば約４００μｍである。

【００１４】 このようなトランスによって、完全にモノリシック集積化された、効率の高い
高周波電力増幅器を、シリコン−バイポーラ−テクノロジにより移動無線ないし
はＧＳＭ移動部のために実現することができる。それはこれによって高周波を高
周波増幅段間で別の外部素子なしに整合できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 巻線配線図と本発明のトランスの回路図である。

【図２】 図１のトランスを３次元的に上側から示した図である。

【図３】 図１のトランスを３次元的に下側から示した図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １次巻線および／または２次巻線（Ｓ１，Ｓ２）の少なくと
   も一方はスリットを有しており、 該スリットの各導体路（２，４，６；７，９，１１）は並列接続されており、 当該並列接続された導体路の間に、それぞれ別の巻線（Ｐ１〜Ｐ６）の少なく
   とも一部（３，５；８，１０）が設けられていることを特徴とする モノリシック集積化トランス。
2. 【請求項２】 １次巻線にも２次巻線にも、接続領域（Ｖ１〜Ｖ７）および
   交差領域（Ｋ，Ｋ１〜Ｋ５）の他に、実質的に同心的に配置された円形セグメン
   ト状の導体路（１〜１２；１′〜１２′）を有する 請求項１に記載のモノリシック集積化トランス。
3. 【請求項３】 前記導体路（２，４，６；７，９，１１）の断面が半径方向
   に大きくなっている 請求項１または２に記載のモノリシック集積化トランス。
4. 【請求項４】 １次巻線が、接続および交差領域を除いて完全に２つのメタ
   ライゼーション層（Ｍ１，Ｍ２）に延在しており、 ２次巻線が、接続および交差領域を除いて完全に３つのメタライゼーション層
   （Ｍ１〜Ｍ３）に延在している 請求項１から３までのいずれか１項に記載のモノリシック集積化トランス。
5. 【請求項５】 １次巻線は、第１の１次巻線部分（Ｐ１〜Ｐ３）と、第２の
   １次巻線部分（Ｐ４〜Ｐ６）とからなっており、 前記１次巻線部分はタップ（ＰＣＴ）を介して相互に接続されており、 第１の１次巻線部分の個々の導体路（１，５，１０）は、第２の１次巻線部分
   の導体路（３，８，１２）と半径方向に交互に配置されており、かつ共通の平面
   の射影にて鏡映対称に延在している 請求項１から４までのいずれか１項に記載のモノリシック集積化トランス。