JP2007189396A

JP2007189396A - バラン

Info

Publication number: JP2007189396A
Application number: JP2006004654A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】実装面積が小さく低背化されて十分な小型化を図ることのできるバランを具現する。
【解決手段】自己の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の電流路をなすように延長して基板上に形成された第１の導体パターン１１０と、第１の導体パターン１１０とは別に自己の一端２１ＯＥ1および他端２１０Ｅ2間の電流路をなすように延長して形成された第２の導体パターンとを備え、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは基板上に両者が相互に沿って並置されるように配された導体部分１１０ｐ，２１０ｐを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波回路における平衡伝送線路の信号および不平衡伝送線路の信号を相互に変換するために用いられるバランに関し、特にＩＣ部品への内蔵化にも適合するバランの改良に関する。
尚、本願発明の説明に関して用いている「バラン」の語は、狭義の平衡−不平衡の変換素子として機能するのみならず、例えばＵＨＦ帯以上の高周波回路における伝送線路のインピーダンスを変換するためのインピーダンス変換器や位相変換器等として機能する素子を含む広義の概念を表すものであり、本発明思想は、このように広義の概念である「バラン」を特許請求の範囲に記載の如くに限定したところに特徴を有する。
尚、「バラン」とは平衡−不平衡の語（balance-unbalance）の略に由来し、同種の機能素子についてバルントランスと称呼される場合もある。

平衡−不平衡の変換素子として、従来より種々のものが提案されている。例えば、チップ型トランスとしてのバルントランスを第１〜第５の５層の誘電体基板を積層して構成し、最上層および最下層である第１層および第５層を接地電極とし、第２層に接続電極を形成し、第３層および第４層には対応するストリップラインを形成して、両層のストリップラインが電磁結合するようにして小型化を図るといった提案がある（特許文献１参照）。

更に、この提案の発展したものとして、チップ型トランスとしてのバルントランスを第１〜第８の８層の誘電体基板を積層して構成し、最上層および最下層である第１層および第８層ならびに中間の第５層を接地電極とし、第２層に接続電極を形成し、第３層および第４層には対応するストリップラインを形成して両層のストリップラインが電磁結合するようにし、同様に、第６層および第７層には対応するストリップラインを形成して両層のストリップラインが電磁結合するようにした上、第３層および第７層のストリップラインを外部電極を介して電気的に接続して小型化を図るといった提案もある（特許文献２参照）。

更にまた、チップ型トランスとしてのバルントランスを第１〜第１２の１２層のハイブリッド材により形成された構成層を積層して構成し、第２層および第７層ならびに第１２層に内部ＧＮＤ導体を形成し、一方、第３層〜第６層、および、第８層〜第１１層には各所定のパターンを有する内部導体を形成するように構成して小型化を図るといった提案もある（特許文献３参照）。

一方、高周波回路を構成する積層基板を含む電子部品をＩＣパッケージ化すると共に、大型化及び構造の複雑化を招くことなく各電子部品間のシールドを実現するべく、複数種類の電子部品を積層基板上にモジュールとして一体的に組み込み、高周波を扱う各回路ブロックを明確に分離した配置にするなどして各機能ブロック回路が、信号の入出力端部を除いて平面方向及び垂直方向に互いに電気的に分離して配置するといった小型化、低背化のための提案もされている（特許文献４参照）。

また、簡易な構造を有するとともに基板の同一平面上に設けられた電子回路の平衡端子対との接続を容易にする広周波数帯域のバランを実現するべく、基板の上下両面に各所定の形状を持ち対をなす導電体パターンを設け、基板の上面に設けられた導体パターンと下面に設けられた導体パターンとをスルーホールを介して電気的に接続し、下面側の導体パターンはこれと対をなす上面側の長方形の導体パターンの長手方向に沿って上記接続がなされた位置から離れる程に幅が広がったテーパー状に形成するといった提案もなされている（特許文献５参照）。

特開平７−１７６９１８号公報（段落００１１、段落００１７〜段落００２５、図２）特開平９−２６０１４５号公報（（段落０００７、段落００１０〜段落００１５、図１）特開２００２−５２６４４号公報（段落０１０３〜段落０１０４、図１〜図３）特開２０００−９１７５１号公報（段落０００４〜段落０００５、段落０００８、図３）特開２００３−８３１１号公報（段落００１２〜段落００１３、段落００３２〜段落００３８、図１〜図３）

ところで、上述のような平衡−不平衡の変換素子としてのＩＣの高周波入力端における平衡信号の位相特性の劣化といった問題は一つの留意点である。
この種の実際のＩＣ部品は、所謂ＩＣパッケージ内に半導体チップをマウントし、半導体チップの各入出力端子をこのＩＣパッケージ側の各入出力端子にワイヤーボンディング等で接続し、更にこのＩＣパッケージ内の配線を介してＩＣパッケージ外部に設定される外部接続用の端子に接続している。

通常平衡信号（一対の信号）は２線によって信号対として伝送されるが、実際の回路内ではそれぞれの２線はＧＮＤ電極との対も成していることから２線の伝送形態であっても、２線間での性質として、対象周波数信号において等振幅で且つ位相差が１８０度の関係となる。
しかしながら特に位相差特性は前記２線の配線長が同一でなければ維持することができない特性であるが、ＩＣ部品内において信号入力端に向かう当該２線の配線が、ＩＣパッケージ内での配線長、及びＩＣチップとのボンディングワイヤー長を完全に同一にすることは現実には困難である。

そのため位相特性が悪化し（位相差１８０度からのズレが生じ）、理想的な平衡信号を得ることが困難となる。近年のＩＣ設計はシミュレーションによりＩＣの回路設計、配線設計が行われるため、上述のような実配線による位相差が存在する場合、理想的な設計を行った後に実設計を考慮したケースをいくつか検証する必要が生じ、設計に多大な時間を要していた。

次に実装面積を小さくし、更には低背化して小型化を図るといった点も、この種のＩＣ部品に対する強い要請である。しかしながら、近年の高周波回路において小型、低背化が進んだ他のＩＣ部品に対してバランは未だ一般的に大型であり、高周波回路の実装面積に対して大きな面積を占有する。
更に、バランの平衡側の配線に関しては、上述のように、接続する２線を同一長さで配線する必要があるため、配線設計としても占有面積を必要とし、高周波回路の実装面積が大型化してしまい易かった。また、多層に基板を重ねて構成する例えば上掲の特許文献１乃至特許文献３のようなものでは、低背化も十分ではなく、従ってこの観点からの小型化についても更なる改良が求められていた。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、平衡−不平衡の変換素子としてのＩＣの高周波入力端における平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、設計時間の短縮が図られ、更に、実装面積が小さく低背化されて十分な小型化を図ることのできるこの種のバランを実現するための新規且つ具体的な技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するべく、本願では次に列記するような技術を提案する。
（１）所定の基板上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するバランであって、自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して前記基板上に形成された第１の導体パターンと、前記第１の導体パターンとは別に自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して形成された前記第２の導体パターンとを備え、前記第１の導体パターンと第２の導体パターンとは前記基板上に両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、前記第２の導体パターン（または前記第１の導体パターン）は前記第１の導体パターン（または前記第２の導体パターン）の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす導体部分を有することを特徴とするバラン。

上記（１）のバランでは、第１の導体パターンと第２の導体パターンとが両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、前記第２の導体パターン（または前記第１の導体パターン）は前記第１の導体パターン（または前記第２の導体パターン）の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす導体部分を有するため、第１の導体パターンと第２の導体パターンとの電磁的結合がそれらのサイズに比して十分なものとなり、平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、小型化が図られる。

また、第１の導体パターンと第２の導体パターンとは単に一対の導体パターンとして基板の該当する面に沿って形成されるものであるため、これらの導体パターンが形成された基板の面内に交差する方向で両者が電磁的に結合するものであるため、基板の面内方向での不所望な電磁的結合を低減するための余分なスペースを設ける必要がなく、実装面積が小さく低背化されて十分な小型化が図られる。
更には、単に一対の導体パターンが基板の該当する面に沿って形成される簡素な構造であるため設計に多大な時間を要することなく理想的な特性を得ることが可能になる。

（２）前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンは略重畳した関係に配置され、且つ、前記第２の導体パターンまたは前記第１の導体パターンのうちの何れか一方の導体パターンは前記第１の導体パターンまたは前記第２の導体パターンのうちの何れか他方の導体パターンを略サンドイッチ構造に挟み込むように配設されていることを特徴とする（１）のバラン。
上記（２）のバランでは、（１）のバランによる作用において特に、第１および第２の導体パターンが略サンドイッチ構造をなすため、両者間の十分な電磁的結合が得られ、損失の少ない良好な特性のバランが実現される。

（３）前記第１の導体パターンの一端を不平衡信号入力端とし他端を接地端とし更に前記第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号出力端を設定し、前記第２の導体パターンの一端を接地端とし他端を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端とすることを特徴とする（１）〜（２）の何れか一のバラン。

上記（３）のバランでは、（１）〜（２）の何れか一のバランによる作用において特に、第１の導体パターンの一端である不平衡信号入力端から不平衡信号を入力すると、第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に設定された第１の平衡信号出力端から一対の平衡信号のうちの一方の信号が出力され、且つ、第２の導体パターンの接地端でない他端に設定された第２の平衡信号出力端から該一対の平衡信号のうちの他方の信号が出力される。

（４）前記第１の導体パターンの一端を不平衡信号出力端とし他端を接地端とし更に前記第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力する第１の平衡信号入力端を設定し、前記第２の導体パターンの一端を接地端とし他端を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力する第２の平衡信号入力端とすることを特徴とする（１）〜（２）の何れか一のバラン。

上記（４）のバランでは、（１）〜（２）の何れか一のバランによる作用において特に、第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に設定された第１の平衡信号入力端から一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力し、且つ、第２の導体パターンの接地端でない他端に設定された第２の平衡信号入力端から該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力すると、第１の導体パターンの一端である不平衡信号出力端から不平衡信号が出力される。

（５）前記第２の導体パターンは前記第１の導体パターンの前記不平衡信号入力端と前記第１の平衡信号出力端との間において、前記第１の導体パターンの側方又は上下方向に沿って並置され、前記第２の導体パターンの接地端と前記第１の導体パターンの不平衡信号入力端とが当該並置された前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンの同じ端部側に配置されたことを特徴とする（３）のバラン。
上記（５）のバランでは、（３）のバランによる作用において特に、前記第１および第２の導体パターンが所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

（６）前記第２の導体パターンは前記第１の導体パターンの前記不平衡信号出力端と前記第１の平衡信号入力端との間において、前記第１の導体パターンの側方又は上下方向に沿って並置され、前記第２の導体パターンの接地端と前記第１の導体パターンの不平衡信号出力端とが当該並置された前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンの同じ端部側に配置されたことを特徴とする（４）のバラン。
上記（６）のバランでは、（４）のバランによる作用において特に、前記第１および第２の導体パターンが所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

（７）前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンはそれぞれ平面投影形状が略回旋状に形成されたことを特徴とする（１）〜（６）の何れか一のバラン。
上記（７）のバランでは、（１）〜（６）の何れか一のバランによる作用において特に、前記第１の導体パターン及び第２の導体パターンの平面投影形状が略回旋状により形成されていることにより、両導体パターンが小型化されたコイルとして作用し得る。

（８）前記バランは全体的に所定の非磁性基板上に構成され、且つ前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンはそれぞれ非磁性誘電体材料に支持されるようにして配設されたことを特徴とする（１）〜（７）のいずれか一のバラン。
上記（８）のバランでは、（１）〜（７）の何れか一のバランによる作用において特に、前記第１の導体パターン及び第２の導体パターンが非磁性誘電体材料に支持されるようにして配設されているため、高周波域に及んで損失が少なく、高い周波数帯域においての使途に適合する。

（９）前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンは、それらの当該対向する対をなす導体部分の間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれか一のバラン。
上記（９）のバランでは、（１）〜（８）の何れか一のバランによる作用において特に、前記第１の導体パターン及び第２の導体パターンは、それらの当該対向する対をなす導体部分の間隔が１００μｍ以下であるため、高周波域に及んで導体間の電磁結合が良好であり、高い周波数帯域においての使途に適合する。

（１０）前記基板は半導体であって、前記バランは半導体上の配線層に形成されたことを特徴とする（１）〜（９）のいずれか一のバラン。
上記（１０）のバランでは、（１）〜（９）の何れか一のバランによる作用において特に、バランが半導体上の配線層に形成されるため、実装面積が小さく低背化されて小型化が図られる。

（１１）前記バランは、その入力側および出力側の何れか一方または双方にインピーダンス変換部が付加されたことを特徴とする（１）〜（１０）のいずれか一のバラン。
上記（１１）のバランでは、（１）〜（９）の何れか一のバランによる作用において特に、インピーダンス変換素子としての使途に適合する。

（１２）所定の基板上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するバランであって、自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して前記基板上に形成された第１の導体パターンと、前記第１の導体パターンとは別に自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して形成された第２の導体パターンとを備え、前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとは前記基板上に両者が相互に沿って並置されるように配された導体部分を有することを特徴とするバラン。

上記（１２）のバランでは、前記第１の導体パターンと第２の導体パターンとが両者が相互に沿って並置されるように配されるため平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、小型化が図られる。
また、前記第１の導体パターンと第２の導体パターンとは単に一対の導体パターンとして基板の該当する面に沿って形成されるものであるため、これらの導体パターンが形成された基板の面内に交差する方向で両者が電磁的に結合するものであるため、基板の面内方向での不所望な電磁的結合を低減するための余分なスペースを設ける必要がなく、実装面積が小さく低背化されて十分な小型化が図られる。
更には、単に一対の導体パターンが基板の該当する面に沿って形成される簡素な構造であるため設計に多大な時間を要することなく理想的な特性を得ることが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、以下に参照する図においては、便宜上、説明の主題となる要部は適宜誇張し、要部以外については適宜簡略化し乃至省略されている。
図１は、本発明の第一の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図、図２は、図１のバランの要部拡大図、図３は、図１のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。

この実施の形態のバラン１１は、所定の非磁性基板としてのＳｉ基板１０００上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するものであって、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とがこのＳｉ基板１０００上に形成された非磁性誘電体材料としてのＳｉＯ２でなる層間絶縁体１２００中に埋設されて支持されるようにして形成されている。

この第１の導体パターン１１０は、その一端および他端間の電流路をなすように延長して基板１０００上に形成されている。第２の導体パターン２１０は、第１の導体パターン１１０とは別にその一端および他端間の電流路をなすように延長して形成されている。
図示のバラン１１では、第１の導体パターン１１０（その導体部分１１０p）および第２の導体パターン２１０（その導体部分２１０p）は基板１０００上において両者が相互に沿って並置され上下に略重畳した関係に配置されている。これらの導体部分１１０pおよび２１０pが両者（１１０p、２１０p）間が電磁的に結合する結合部ＬＮＫをなしている。

上述における第１の導体パターン１１０および第２の導体パターン２１０は何れもストリップ導体であり、従って、以下、適宜、第１の導体パターン（１１０）について第１のストリップ導体（１１０）と称呼し、第２の導体パターン（２１０）について第２のストリップ導体（２１０）と称呼する。
次に、このバラン１１の入出力に係る各端部について説明する。第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1を不平衡信号入力端Ｕin とし他端１１０Ｅ2を接地端ＧＮＤ１とし、更に第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号出力端Ｂ１outを設定する。

また、第２のストリップ導体２１０の一端２１０Ｅ1を接地端ＧＮＤ２とし他端２１０Ｅ2を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとする。
図示のように、第２の導体パターン２１０の他端２１０Ｅ2は上述の１のストリップ導体１１０の中間位置１１０Ｍからストリップ導体が導出されてその端部１１０ＭＥに電極（平衡信号出力端）Ｂ１outが形成される付近（１１０Ｍ）で、一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力するために設定された電極（第２の平衡信号出力端）Ｂ２outに接続されている。

第１のストリップ導体１１０は、不平衡信号入力端Ｕin として設定された一端１１０Ｅ1から発し、回旋状のパターン（スパイラルパターン）を繰り返して、上述の中間位置１１０Ｍを経て、以降、段階的に小径となりゆくスパイラルパターンを繰り返し、全回旋状のパターンの略中央部よりこれらスパイラルパターンの外側に引き出されてその端部（他端１１０Ｅ2）が接地端ＧＮＤ１となっている。

一方、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは、回旋状のパターン（スパイラルパターン）の相対的に外周のパターンで、双方が沿って電磁的に結合する上述の結合部ＬＮＫをなしているが、第２の導体パターン２１０については、第１の導体パターン１１０がその最外周でスパイラルパターンが開始する部位（この部位から、不平衡信号入力端Ｕin として設定された一端１１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）と重畳する部位（この部位から、接地端ＧＮＤ２として設定された自己の一端２１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）から上記スパイラルパターンが相対的に外周のパターンを２周余り廻って上述の第１の導体パターン１１０の中間位置１１０Ｍに至る付近の部位で自己の回旋パターンを終えて該中間位置１１０Ｍから電極（平衡信号出力端）Ｂ１outへ向けて導出された導体と平行にストリップ導体が外部に導出されてその端部が既述の他端２１０Ｅ2であって一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとして設定されている。

この結果、第2のストリップ導体２１０の全延長の長さは第１のストリップ導体１１０の全延長の長さの略半分となっている。
尚、図１の例において想定している基板１０００は、その平面投影形状におけるサイズが２００×２００μｍのＳｉ基板であり、このＳｉ基板１０００上に層間絶縁体としてのＳｉＯ２を形成し、この層間絶縁体１２００中に、各ストリップ導体は形成され、従って、各ストリップ導体たる第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは、この絶縁体１２００で支持されている。

各ストリップ導体１１０，２１０はアルミからなり、幅が３μｍで厚みは１μｍとなるように形成されている。また、積層形成される各導体間は層間１μｍのＳｉＯ２の層間絶縁体１２００で絶縁されている。
図４は、図１のバランの位相特性を表す図である。
図５は、図１のバランの振幅特性を表す図である。

図４および図５において、上述のバラン１１の不平衡信号入力端Ｕinにおける不平衡信号の入力から一対の平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２outでの順方向の出力に関するSパラメータをS2,1、S3,1と表記している。
図４に表された通り、S2,1とS3,1の位相差は２〜１０ＧＨｚ程度にかけて約１８０度になっており、バランの不平衡信号入力端Ｕinからの不平衡信号（シングルエンド）入力に対して一対の平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２out間より平衡信号（バランス）出力が得られることが分かる。

一方、平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２out間の平衡信号出力に関してはレベル差が小さいことが好ましいが、本実施の形態では、図５に表された通り、一対の平衡信号間のレベル差が１ｄＢを若干上回る程度であることが確認された。
以上に説明した本発明の第一の実施の形態のバラン１１では、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とが両者が相互に沿って並置されるように配されるため平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、小型化が図られる。

また、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは単に一対の導体パターンとして基板１０００の該当する面に沿って形成されるものであるため、これらの導体パターン１１０，２１０が形成された基板１０００の面内（主面）に交差する方向で両者が電磁的に結合するものであるため、基板の面内方向での不所望な電磁的結合を低減するための余分なスペースを設ける必要がなく、実装面積が小さく低背化されて十分な小型化が図られる。

更には、単に一対の導体パターン１１０，２１０が基板１０００の該当する面（主面）に沿って形成される簡素な構造であるため設計に多大な時間を要することなく理想的な特性を得ることが可能になる。
また、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinと第１の平衡信号出力端Ｂ１outとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され（図では上下方向に沿った場合について説明したが側方に沿っていてもよい）、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されているため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

更に、第１の導体パターン１１０及び第２の導体パターン２１０の平面投影形状が略回旋状に形成されていることにより、両導体パターン１１０，２１０が小型化されたコイルとして作用し得る。
尚、図１ないし図３を参照して説明した実施の形態において、平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成する（用いる）ことができることは勿論である。

即ち、第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号入力端Ｂ１inを設定する。
また、第２のストリップ導体２１０の一端２１０Ｅ1を接地端ＧＮＤ２とし他端２１０Ｅ2を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力する第２の平衡信号入力端Ｂ２inとする。

そして、第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1を不平衡信号出力端Ｕout とし他端１１０Ｅ2を接地端ＧＮＤ１とする。
このように構成することにより、第１の導体パターン１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍに設定された第１の平衡信号入力端Ｂ１inから一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力し、且つ、第２の導体パターン２１０の接地端でない他端２１０Ｅ2に設定された第２の平衡信号入力端Ｂ２inから該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力すると、第１の導体パターン１１０の一端１１０Ｅ1である不平衡信号出力端Ｕoutから不平衡信号が出力される。

このように、図１ないし図３のものとは平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成した（用いた）例において、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutと第１の平衡信号入力端Ｂ１inとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されるため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

図６は、本発明の第２の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図、図７は、図６のバランの要部拡大図、図８は、図６のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。
この実施の形態のバラン１２は、所定の非磁性基板としてのＳｉ基板１０００上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するものであって、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とがこのＳｉ基板１０００上に形成された非磁性誘電体材料としてのＳｉＯ２でなる層間絶縁体１２００中に埋設されて支持されるようにして形成されている。

この第１の導体パターン１１０は、その一端および他端間の電流路をなすように延長して基板１０００上に形成されている。第２の導体パターン２１０は、第１の導体パターン１１０とは別にその一端および他端間の電流路をなすように延長して形成されている。
図示のバラン１２では、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは既述のＳｉ基板１０００上に両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす導体部分２１０ａ，２１０ｂを有する。

尚、これらの導体部分２１０ａ，２１０ｂはそれらの平面投影形状を同じくするように形成され、且つ、第１の導体パターン１１０を略サンドイッチ構造に挟み込むように配設され、両者２１０ａ，２１０ｂは同電位となるように適宜の箇所で電気的に接続されている。
第１の導体パターン１１０（その導体部分１１０p）および第２の導体パターン２１０（その導体部分２１０ａ，２１０ｂ）は基板１０００上において両者が相互に沿って並置され上下に略重畳した関係で、既述のような略サンドイッチ構造に配置されている。これらの導体部分１１０pおよび２１０ａ，２１０ｂが相互に電磁的に結合する結合部ＬＮＫをなしている。

上述における第１の導体パターン１１０および第２の導体パターン２１０（その各導体部分２１０ａ，２１０ｂ）は何れもストリップ導体であり、従って、以下、適宜、第１の導体パターン（１１０）について第１のストリップ導体（１１０（１１０p））と称呼し、第２の導体パターン（２１０）について第２のストリップ導体（２１０（２１０ａ，２１０ｂ））と称呼する。

このバラン１２の入出力に係る各端部は、図１を参照して説明した第１の実施の形態におけるものとは、第２のストリップ導体２１０が、二つの導体部分２１０ａ，２１０ｂに分かれている点が異なっていても、本質的に相違がない。
即ち、第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1を不平衡信号入力端Ｕin とし他端１１０Ｅ2を接地端ＧＮＤ１とし、更に第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号出力端Ｂ１outを設定する。

また、第２のストリップ導体２１０（それらの二つの導体部分２１０ａ，２１０ｂ）の同電位である各一端２１０Ｅ1（ａ），２１０Ｅ1（ｂ）を接地端ＧＮＤ２とし、その同電位である各他端２１０Ｅ2（ａ），２１０Ｅ2（ｂ）を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとする。
既述の第一の実施の形態と同様に、第２の導体パターン２１０の他端２１０Ｅ2（各他端２１０Ｅ2（ａ），２１０Ｅ2（ｂ））は上述の第１のストリップ導体１１０の中間位置１１０Ｍからストリップ導体が導出されてその端部１１０ＭＥに電極（平衡信号出力端）Ｂ１outが形成される付近（１１０Ｍ）で、一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力するために設定された電極（第２の平衡信号出力端）Ｂ２outに接続されている。

一方、第１の導体パターン１１０（その導体部分１１０p）と第２の導体パターン２１０（それらの二つの導体部分２１０ａ，２１０ｂ）とは、回旋状のパターン（スパイラルパターン）の相対的に外周のパターンで、双方が沿って電磁的に結合する上述の結合部ＬＮＫをなしている。
他方、第２の導体パターン２１０については、第１の導体パターン１１０がその最外周でスパイラルパターンが開始する部位（この部位から、不平衡信号入力端Ｕin として設定された一端１１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）と重畳する部位（この部位から、接地端ＧＮＤ２として設定された自己の一端２１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）から上記スパイラルパターンが相対的に外周のパターンを２周余り廻って上述の第１の導体パターン１１０の中間位置１１０Ｍに至る付近の部位で自己の回旋パターンを終える。

この回旋パターンを終えた部位で、第２の導体パターン２１０の二つの導体部分２１０ａ，２１０ｂが一本のストリップ導体にまとめられて、該中間位置１１０Ｍから電極（平衡信号出力端）Ｂ１outへ向けて導出された導体と平行に、この一本のストリップ導体が外部に導出され、その端部が既述の他端２１０Ｅ2であって一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとして設定されている。

この結果、第2のストリップ導体２１０の全延長の長さは第１のストリップ導体１１０の全延長の長さの略半分となっている。
この第２の実施の形態でも、既述の第１の実施の形態と同様に、その構成に想定している基板１０００は、平面投影形状におけるサイズが２００×２００μｍのＳｉ基板であり、このＳｉ基板１０００上に層間絶縁体としてのＳｉＯ２を形成し、この層間絶縁体１２００中に、各ストリップ導体は形成され、従って、各ストリップ導体たる第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは、この絶縁体１２００で支持されている。

各ストリップ導体１１０，２１０はアルミからなり、幅が３μｍで厚みは１μｍとなるように形成されている。また、積層形成される各導体間は層間１μｍのＳｉＯ２の層間絶縁体１２００で絶縁されている。
図９は、図６のバランの位相特性を表す図である。
図１０は、図６のバランの振幅特性を表す図である。

図９および図１０において、上述のバラン１２の不平衡信号入力端Ｕinにおける不平衡信号の入力から一対の平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２outでの順方向の出力に関するSパラメータをS2,1、S3,1と表記している。
図９に表された通り、S2,1とS3,1の位相差は約３〜１０ＧＨｚ程度にかけて約１８０度になっており、バランの不平衡信号入力端Ｕinからの不平衡信号（シングルエンド）入力に対して一対の平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２out間より平衡信号（バランス）出力が得られることが分かる。

既述のとおり、平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２out間の平衡信号出力に関してはレベル差が小さいことが好ましいが、本実施の形態では、図１０に表された通り、一対の平衡信号間のレベル差を１ｄＢ以下にすることができている。即ち、既述のように第２の導体パターンで第１の導体パターン１１０を略サンドイッチ構造に挟み込む構成を採ることにより、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０との結合度が向上することが確認できる。

以上説明した第２の実施の形態では、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とが両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす一対の導体部分２１０ａ，２１０ｂを有するため、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０との電磁的結合がそれらのサイズに比して十分なものとなり、平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、小型化が図られる。

また、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは単に一対の導体パターンとして基板１０００の該当する面（主面）に沿って形成されるものであるため、これらの導体パターンが形成された基板１０００の面内（主面）に交差する方向で両者が電磁的に結合するものであるため、基板の面内方向での不所望な電磁的結合を低減するための余分なスペースを設ける必要がなく、実装面積が小さく低背化されて十分な小型化が図られる。

更には、単に一対の導体パターン（第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０）が基板１０００の該当する面（主面）に沿って形成される簡素な構造であるため設計に多大な時間を要することなく理想的な特性を得ることが可能になる。
更にまた、第２の実施の形態のバランでは、特に、第１および第２の導体パターン１１０，２１０（その一対の導体部分２１０ａ，２１０ｂ）が略サンドイッチ構造をなすため、両者間の十分な電磁的結合が得られ、損失の少ない良好な特性のバランが実現される。

この第２の実施の形態でも、既述の第１の実施の形態におけると同様に、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinと第１の平衡信号出力端Ｂ１outとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され（図では上下方向に添った場合について説明したが側方に沿っていてもよい）、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されているため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

更に、第１の導体パターン１１０及び第２の導体パターン２１０の平面投影形状が略回旋状に形成されていることにより、両導体パターン１１０，２１０が小型化されたコイルとして作用し得る。
図６ないし図８を参照して説明した第２の実施の形態に関しても、平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成する（用いる）ことができることは第１の実施の形態と同様である。

即ち、第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力する第１の平衡信号入力端Ｂ１inを設定する。
また、第２のストリップ導体２１０（その導体部分２１０ａ，２１０ｂ）の一端２１０Ｅ1（その同電位である各一端２１０Ｅ1（ａ），２１０Ｅ1（ｂ））を接地端ＧＮＤ２とし他端２１０Ｅ2（その同電位である各他端２１０Ｅ2（ａ），２１０Ｅ2（ｂ））を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力する第２の平衡信号入力端Ｂ２inとする。

このように、図６ないし図８のものとは平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成した例において、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutと第１の平衡信号入端Ｂ１inとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されるため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

図１１は、本発明の第３の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図、図１２は、図１１のバランの要部拡大図、図１３は、図１１のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。
この実施の形態のバラン１３は、所定の非磁性基板としてのＳｉ基板１０００上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するものであって、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とがこのＳｉ基板１０００上に形成された非磁性誘電体材料としてのＳｉＯ２でなる層間絶縁体１２００中に埋設されて支持されるようにして形成されている点については、既述の実施の形態と同様である。

この第１の導体パターン１１０は、その一端および他端間の電流路をなすように延長して基板１０００上に形成されている。第２の導体パターン２１０は、第１の導体パターン１１０とは別にその一端および他端間の電流路をなすように延長して形成されている。
図示のバラン１３では、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは既述のＳｉ基板１０００上に両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、第１の導体パターン１１０は第２の導体パターン２１０の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす導体部分１１０ａ，１１０ｂを有する。

尚、これらの導体部分１１０ａ，１１０ｂはそれらの平面投影形状を同じくするように形成され、且つ、第２の導体パターン１１０を略サンドイッチ構造に挟み込むように配設され、両者１１０ａ，１１０ｂは同電位となるように適宜の箇所で電気的に接続されている。
第１の導体パターン１１０（その導体部分１１０ａ，１１０ｂ）および第２の導体パターン２１０（その導体部分２１０p）は基板１０００上において両者が相互に沿って並置され上下に略重畳した関係で、既述のような略サンドイッチ構造に配置されている。これらの導体部分１１０ａ，１１０ｂおよび２１０pが相互に電磁的に結合する結合部ＬＮＫをなしている。

上述における第１の導体パターン１１０（その各導体部分１１０ａ，１１０ｂ）および第２の導体パターン２１０は何れもストリップ導体であり、従って、以下、適宜、第１の導体パターン（１１０）について第１のストリップ導体（１１０（１１０ａ，１１０ｂ））と称呼し、第２の導体パターン（２１０）について第２のストリップ導体（２１０（２１０p））と称呼する。

このバラン１３の入出力に係る各端部は、図１を参照して説明した第１の実施の形態におけるものとは、第１のストリップ導体１１０が、二つの導体部分１１０ａ，１１０ｂに分かれている点が異なっていても、本質的に相違がない。
即ち、第１のストリップ導体１１０（それらの二つの導体部分１１０ａ，１１０ｂ）の一端１１０Ｅ1（同電位である各一端１１０Ｅ1（ａ），１１０Ｅ1（ｂ））を不平衡信号入力端Ｕin とし他端１１０Ｅ2を接地端ＧＮＤ１とし、更に第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号出力端Ｂ１outを設定する。

また、第２のストリップ導体２１０の一端２１０Ｅ1を接地端ＧＮＤ２とし、その他端２１０Ｅ2を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとする。
既述の第一の実施の形態と同様に、第２の導体パターン２１０の他端２１０Ｅ2は上述の第１のストリップ導体１１０の中間位置１１０Ｍからストリップ導体が導出されてその端部１１０ＭＥに電極（平衡信号出力端）Ｂ１outが形成される付近（１１０Ｍ）で、一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力するために設定された電極（第２の平衡信号出力端）Ｂ２outに接続されている。

第１のストリップ導体１１０（二つの導体部分１１０ａ，１１０ｂ）は、不平衡信号入力端Ｕin として設定された一端１１０Ｅ1から発し、回旋状のパターン（スパイラルパターン）を繰り返して、上述の中間位置１１０Ｍを経て、以降、段階的に小径となりゆくスパイラルパターンを繰り返し、全回旋状のパターンの略中央部より上記二つの導体部分２１０ａ，２１０ｂが一本のストリップ導体にまとめられて、これらスパイラルパターンの外側に引き出されてその端部（他端１１０Ｅ2）が接地端ＧＮＤ１となっている。

一方、第１の導体パターン１１０（それらの二つの導体部分１１０ａ，１１０ｂ）と第２の導体パターン２１０（その導体部分２１０p）とは、回旋状のパターン（スパイラルパターン）の相対的に外周のパターンで、双方が沿って電磁的に結合する上述の結合部ＬＮＫをなしている。
他方、第２の導体パターン２１０については、第１の導体パターン１１０がその最外周でスパイラルパターンが開始する部位（この部位から、不平衡信号入力端Ｕin として設定された一端１１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）と重畳する部位（この部位から、接地端ＧＮＤ２として設定された自己の一端２１０Ｅ1へと導体パターンが形成されている）から上記スパイラルパターンが相対的に外周のパターンを２周余り廻って上述の第１の導体パターン１１０の中間位置１１０Ｍに至る付近の部位で自己の回旋パターンを終える。

この回旋パターンを終えた部位で、第２の導体パターン２１０は上記の中間位置１１０Ｍから電極（平衡信号出力端）Ｂ１outへ向けて導出された導体と平行に、ストリップ導体が外部に導出され、その端部が既述の他端２１０Ｅ2であって一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端Ｂ２outとして設定されている。
この結果、第2のストリップ導体２１０の全延長の長さは第１のストリップ導体１１０の全延長の長さの略半分となっている。

この第３の実施の形態でも、既述の第１の実施の形態と同様に、その構成に想定している基板１０００は、平面投影形状におけるサイズが２００×２００μｍのＳｉ基板であり、このＳｉ基板１０００上に層間絶縁体としてのＳｉＯ２を形成し、この層間絶縁体１２００中に、各ストリップ導体は形成され、従って、各ストリップ導体たる第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とは、この絶縁体１２００で支持されている。

各ストリップ導体１１０，２１０はアルミからなり、幅が３μｍで厚みは１μｍとなるように形成されている。また、積層形成される各導体間は層間１μｍのＳｉＯ２の層間絶縁体１２００で絶縁されている。
図１４は、図１１のバランの位相特性を表す図である。
図１５は、図１１のバランの振幅特性を表す図である。

図１４および図１５において、上述のバラン１３の不平衡信号入力端Ｕinにおける不平衡信号の入力から一対の平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２outでの順方向の出力に関するSパラメータをS2,1、S3,1と表記している。
図１４に表された通り、S2,1とS3,1の位相特性については２〜５ＧＨｚ程度で１８０度の位相差が得られている。

また、図１５に表された通り、特に振幅特性については第２の実施の形態よりもS2,1とS3,1の振幅差が０．５ｄＢ以下と小さくなり、より良好な振幅特性となっている。
既述のとおり、平衡信号の各出力端Ｂ１outおよびＢ２out間の平衡信号出力に関してはレベル差が小さいことが好ましいが、本実施の形態では、図１５に表された通り、一対の平衡信号間のレベル差を０．５ｄＢ以下にすることができている。即ち、既述のように第１の導体パターンで第２の導体パターン１１０を略サンドイッチ構造に挟み込む構成を採ることにより、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０との結合度が向上することが確認できる。

以上説明した第３の実施の形態では、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０とが両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、第１の導体パターン１１０は第２の導体パターン２１０の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす一対の導体部分１１０ａ，１１０ｂを有するため、第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０との電磁的結合がそれらのサイズに比して十分なものとなり、平衡信号の位相特性の劣化が少なく、且つ、小型化が図られる。

更には、単に一対の導体パターン（第１の導体パターン１１０と第２の導体パターン２１０）が基板１０００の該当する面（主面）に沿って形成される簡素な構造であるため設計に多大な時間を要することなく理想的な特性を得ることが可能になる。
更にまた、第３の実施の形態のバランでは、特に、第１の導体パターン１１０，（その一対の導体部分１１０ａ，１１０ｂ）および第２の導体パターン２１０が略サンドイッチ構造をなすため、両者間の十分な電磁的結合が得られ、損失の少ない良好な特性のバランが実現される。

この第３の実施の形態でも、既述の第１の実施の形態におけると同様に、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinと第１の平衡信号出力端Ｂ１outとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され（図では上下方向に添った場合について説明したが側方に沿っていてもよい）、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号入力端Ｕinとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されているため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

更に、第１の導体パターン１１０及び第２の導体パターン２１０の平面投影形状が略回旋状に形成されていることにより、両導体パターン１１０，２１０が小型化されたコイルとして作用し得る。
図１１ないし図１３を参照して説明した第３の実施の形態に関しても、平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成する（用いる）ことができることは第１の実施の形態と同様である。

即ち、第１のストリップ導体１１０（その導体部分１１０ａ，１１０ｂ）の一端１１０Ｅ1（その同電位である各一端１１０Ｅ1（ａ），１１０Ｅ1（ｂ））および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍ（この中間位置１１０Ｍから引出した導体の端部１１０ＭＥ）に一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力する第１の平衡信号入力端Ｂ１inを設定する。

また、第２のストリップ導体２１０の一端２１０Ｅ1を接地端ＧＮＤ２とし他端２１０Ｅ2を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力する第２の平衡信号入力端Ｂ２inとする。
そして、第１のストリップ導体１１０の一端１１０Ｅ1（その同電位である各一端１１０Ｅ1（ａ），１１０Ｅ1（ｂ））を不平衡信号出力端Ｕout とし他端１１０Ｅ2を接地端ＧＮＤ１とする。

このように構成することにより、第１の導体パターン１１０の一端１１０Ｅ1および他端１１０Ｅ2間の所定の中間位置１１０Ｍに設定された第１の平衡信号入力端Ｂ１inから一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力し、且つ、第２の導体パターン２１０の接地端でない他端２１０Ｅ2に設定された第２の平衡信号入力端Ｂ２inから該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力すると、第１の導体パターン１１０の一端１１０Ｅ1である不平衡信号出力端Ｕoutから不平衡信号が出力される。

このように、図１１ないし図１３のものとは平衡信号と不平衡信号とで、それらの入力および出力の関係を逆にして構成した（用いた）例において、第２の導体パターン２１０は第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutと第１の平衡信号入端Ｂ１inとの間において、第１の導体パターン１１０の側方又は上下方向に沿って並置され、第２の導体パターン２１０の接地端ＧＮＤ２と第１の導体パターン１１０の不平衡信号出力端Ｕoutとが当該並置された第１および第２の導体パターン１１０，２１０の同じ端部側に配置されるため、第１および第２の導体パターン１１０，２１０が所定部分に渡って並置されることによって所定の特性が選択され得ると共に構成が簡素化される。

図１６は、本発明のバランの第１の導体パターンと第２の導体パターンの磁気結合の状況を第１の実施の形態と第２の実施の形態間で比較して説明するための図である。
図１６（Ａ）は、第２の実施の形態のバランに関する第１の導体パターンと第２の導体パターンとの磁気結合の状況を表わし、図１６（Ｂ）は、第１の実施の形態のバランに関する第１の導体パターンと第２の導体パターンとの磁気結合の状況を表わしている。尚、第３の実施の形態のバランについては、図１６（Ａ）に表されたものと程度を異にするも略同様の現象を呈する。

図示のように、第１の導体パターン１１０にはその周囲を周回する高周波磁界が形成される。第２の実施の形態においては、特に、第１の導体パターン１１０の上下に形成される高周波磁界に対し、第２の導体パターン２１０における一対の導体部２１０ａと２１０ｂとによって第１の導体パターン１１０を挟む位置関係をもって第１の導体パターンおよび第２の導体パターンを配置している。

このような構成により、効率的に相互に電磁的結合が得られ、図１６（Ｂ）のように第２の導体パターン２１０が第１の導体パターン１１０に対して一方のみ（上側又は下側のみ）に配置された場合に比べ、第１の導体パターンと第２の導体パターンとの電磁的結合度を相対的に高くすることができる。
尚、第１の導体パターン１１０による高周波磁界が第２の導体パターンの導体部２１０ａと２１０ｂの外側まで達しているのに対し、第１の導体パターンと第２の導体パターンの間に高周波磁界が生じない（極めて小さい）のは、第１の導体パターンと第２の導体パターンが形成するそれぞれの高周波磁界のベクトルが相反する方向になって相殺し合うためである。

本発明にかかるバランにおける１次側と２次側の導体間の磁気結合は、1次側導体パターンのライン方向に電流が流れた際、1次側導体周囲に生じた磁場に対し、この磁場を打ち消す方向に磁場が生じるように２次側導体パターンのライン方向に電流が流れる現象により行われる。
従来の構成である図１６（Ｂ）では１次側及と２次側導体とが単に上下に配置されているため、各導体周囲に生じるそれぞれ打ち消し合う磁場の対象性が崩れやすい。即ち、導体を中心として同心円として形成される磁場に対して、例えば図１６（Ｂ）の導体１１０により下側に形成される磁場は、それを打ち消すために磁場を発生させる導体２１０から見ると距離的に遠くなり、導体１１０により上側に形成される磁場は、それを打ち消すために磁場を発生させる導体２１０から見ると距離的に近くなる。

この場合、エネルギー的に低い側で1次側と2次側の磁気結合が行われるため、２次側導体の上側での打ち消し磁界に相当する電流が2次側導体に流れることになるため、結果として結合度が低下する。
しかし、図１６（Ａ）に示すトランスの断面では１次側と２次側が上下方向に関して対称配置となっているため、従来の配置に関わる問題が生じることはなく、効率的に1次側と2次側の磁気結合を行うことが可能となる。

図１７は、本発明のバランの導体パターン周辺に形成される高周波磁界の分布を概念的に説明する図である。図１７に表されたとおり、導体パターンよりある一定の距離だけ離れたところで急激に磁界のエネルギーが減衰することから、第２の導体パターン２１０と第１の導体パターン１１０との上下方向の間隔は上記一定の距離以下であることが望ましいことが理解される。これについては、図１８および図１９を参照して更に詳述する。

図１８は、本発明のバランに適用するストリップ導体に関する磁場エネルギーの分布の状況についてシミュレーションを行ったモデルの構成を表す図であり、図１９は、図１８のモデルに関する磁場エネルギーの分布の状況を表す図である。尚、図１９の縦軸は磁場エネルギーの減衰量を対数（ｄＢ）で示している。（図１７の縦軸は線形表示。）
図１８のモデルは、ストリップ導体１１００をＳｉ基板１０００上に形成した構造であって、Ｓｉ基板１０００の平面形状は２００×２００μｍの方形であり、ストリップ導体１１００は、長さ１６０μｍ幅３μｍ厚み１μｍであり、Ｓｉ基板１０００の上に６μｍのＳｉＯ２層間絶縁体１２００を設け、このＳｉＯ２層間絶縁体１２００上にストリップ導体１１００は形成されているものとする。

ＳｉＯ２層間絶縁体１２００はストリップ導体１１００の上側にも５μｍの厚みで形成されている。Ｓｉ基板１０００の厚みを１００μｍとし、このＳｉ基板１０００の裏面にはＧＮＤ電極１３００を形成して、ストリップ導体１１００はマイクロストリップ線路の構成をとっている。
図１８のモデルについて、磁場エネルギーの分布は図１９のような状況を呈している。図１８に細線の矢線でｘ，ｙ，ｚとして示されたように座標軸を設定すると、図１９は、ストリップ導体１１００の長手方向（ｘ方向）に対して垂直な面ｚ方向（上面方向）における磁場エネルギーの分布を表わしている。

導体パターン周辺に形成される高周波磁界の分布では細い導体ほど電流を流すことができないため数μｍの幅・厚みの導体（ＩＣ設計レベル）では１０μｍ程度が有効な高周波磁界の分布の領域と考えられる。
しかし、導体の厚み又は幅が数十又は数百μｍ程度の例えばプリント基板やセラミック基板（ＬＴＣＣ等）の導体では上記の数十から数百倍の高周波電流を流すことが可能となるため、高周波磁界エネルギーの絶対値の大きさから有効となる高周波磁界の分布の領域も数十倍程度となる。

上述の考察から、本発明の実施の形態の構成において、高周波領域で用いるに適合するバランとしては、その一例としての好適な実施例では第２の導体パターン２１０と第１の導体パターン部１１０との上下方向の間隔については、上述のような有効な高周波磁界の分布領域の考え方から１００μｍ以下が好ましいと考えられる。

図２０は、本発明のバランを適用した高周波ＩＣの回路ブロック（ＩＣチップ）の一部を示した図である。図で示されている箇所は高周波信号の入力部であり、例えば携帯電話等でアンテナから受信された信号が入力する部分である。
この図では平衡−不平衡変換素子としてのバランをＩＣ部品の中に取り込んだ状況を示している。図中、一点鎖線より左側のＵＮＢＬと表記した領域が不平衡（入力）信号の領域、右側のＢＬと表記した領域が平衡（出力）信号の領域である。

図２１は本発明のバランを高周波ＩＣに搭載した状況を表す概念図である。図２１に示すように、本発明に係るバラン１０はＩＣ部品を形成するＩＣチップの半導体基板ＳＳの配線層ＷＬにおいて、そのバラン形成領域ＢＭＰとして設定された領域に受動部品として形成されることが好ましい。
このように配線層ＷＬにバラン１０が形成されることにより、例えばバラン１０の後段にアンプがある場合、アンプの入力段まで各平衡信号が通過するラインを同一線路長で形成することが可能である。そのため、平衡信号の振幅特性や位相特性を理想に近い形でアンプ段に供給することができる。

また、バラン１０が半導体上の配線層に形成されるため、実装面積が小さく低背化されて小型化が図られる。
更にまた、上述のバラン１０について、その入力側および出力側の何れか一方または双方にインピーダンス変換部を付加するような構成をとってもよい。この場合、このバラン１０は特に、インピーダンス変換素子としての使途に適合する。

本発明の第一の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図である。図１のバランの要部拡大図である。図１のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。図１のバランの位相特性を表す図である。図１のバランの振幅特性を表す図である。本発明の第２の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図である。図６のバランの要部拡大図である。図６のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。図６のバランの位相特性を表す図である。図６のバランの振幅特性を表す図である。本発明の第３の実施の形態としてのバランについてその要部を透視するようにして表す図である。図１１のバランの要部拡大図である。図１１のバランの導体パターンの配置と各端部（外部接続端子）の設定状況を表す等価回路図である。図１１のバランの位相特性を表す図である。図１１のバランの振幅特性を表す図である。本発明のバランの第１の導体パターンと第２の導体パターンの磁気結合の状況を第１の実施の形態と第２の実施の形態間で比較して説明するための図である。本発明のバランの導体パターン周辺に形成される高周波磁界の分布を概念的に説明する図である。本発明のバランに適用するストリップ導体に関する磁場エネルギーの分布の状況についてシミュレーションを行ったモデルの構成を表す図である。図１８のモデルに関する磁場エネルギーの分布の状況を表す図である。本発明のバランを適用した高周波ＩＣの回路ブロック（ＩＣチップ）の一部を示した図である。本発明のバランを高周波ＩＣに搭載した状況を表す概念図である。

符号の説明

１０，１１，１２，１３…バラン１１０…第１の導体パターン２１０…第２の導体パターン２１１…第２パターン２１１ａ…第１導体部２１１ｂ…第２導体部１０００…Ｓｉ基板１１００…ストリップ導体１２００…ＳｉＯ２層間絶縁体１３００…ＧＮＤ電極

Claims

所定の基板上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するバランであって、自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して前記基板上に形成された第１の導体パターンと、前記第１の導体パターンとは別に自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して形成された第２の導体パターンとを備え、前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとは前記基板上に両者が相互に沿って並置されるように配され、且つ、前記第２の導体パターン（または前記第１の導体パターン）は前記第１の導体パターン（または前記第２の導体パターン）の一部乃至略全部を挟んで対向する対をなす導体部分を有することを特徴とするバラン。
前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンは略重畳した関係に配置され、且つ、前記第２の導体パターンまたは前記第１の導体パターンのうちの何れか一方の導体パターンは前記第１の導体パターンまたは前記第２の導体パターンのうちの何れか他方の導体パターンを略サンドイッチ構造に挟み込むように配設されていることを特徴とする請求項１に記載のバラン。
前記第１の導体パターンの一端を不平衡信号入力端とし他端を接地端とし更に前記第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に一対の平衡信号のうちの一方の信号を出力する第１の平衡信号出力端を設定し、前記第２の導体パターンの一端を接地端とし他端を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を出力する第２の平衡信号出力端とすることを特徴とする請求項１〜請求項２の何れか一項に記載のバラン。
前記第１の導体パターンの一端を不平衡信号出力端とし他端を接地端とし更に前記第１の導体パターンの一端および他端間の所定の中間位置に一対の平衡信号のうちの一方の信号を入力する第１の平衡信号入力端を設定し、前記第２の導体パターンの一端を接地端とし他端を該一対の平衡信号のうちの他方の信号を入力する第２の平衡信号入力端とすることを特徴とする請求項１〜請求項２の何れか一項に記載のバラン。
前記第２の導体パターンは前記第１の導体パターンの前記不平衡信号入力端と前記第１の平衡信号出力端との間において、前記第１の導体パターンの側方又は上下方向に沿って並置され、前記第２の導体パターンの接地端と前記第１の導体パターンの不平衡信号入力端とが当該並置された前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンの同じ端部側に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のバラン。
前記第２の導体パターンは前記第１の導体パターンの前記不平衡信号出力端と前記第１の平衡信号入力端との間において、前記第１の導体パターンの側方又は上下方向に沿って並置され、前記第２の導体パターンの接地端と前記第１の導体パターンの不平衡信号出力端とが当該並置された前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンの同じ端部側に配置されたことを特徴とする請求項４に記載のバラン。
前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンはそれぞれ平面投影形状が略回旋状に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のバラン。
前記バランは全体的に所定の非磁性基板上に構成され、且つ前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンはそれぞれ非磁性誘電体材料に支持されるようにして配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のバラン。
前記第１の導体パターン及び前記第２の導体パターンは、それらの当該対向する対をなす導体部分の間隔が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のバラン。
前記基板は半導体であって、前記バランは半導体上の配線層に形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のバラン。
前記バランは、その入力側およびは出力側の何れか一方または双方にインピーダンス変換部が付加されたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のバラン。
所定の基板上に形成され高周波信号の平衡−不平衡変換用に適合するバランであって、自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して前記基板上に形成された第１の導体パターンと、前記第１の導体パターンとは別に自己の一端および他端間の電流路をなすように延長して形成された第２の導体パターンとを備え、前記第１の導体パターンと前記第２の導体パターンとは前記基板上に両者が相互に沿って並置されるように配された導体部分を有することを特徴とするバラン。