JP2008244924A - Directional coupler and semiconductor device - Google Patents

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Yoshihiro Kusuno
順弘 楠野
Kentaro Ochi
健太郎 越智
Tomonori Tagami
知紀 田上
Satoshi Sakurai
智 櫻井
Hiroshi Okabe
寛 岡部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for reducing a directional coupler in size. <P>SOLUTION: A directional coupler 10 comprises a wiring board having a plurality of stacked insulating layers and a plurality of wiring layers wired in a specified pattern on the surface of respective insulating layers, a main line (first wiring) 11 that is formed in a single wiring layer among the plurality of wiring layers, and a sub line (second wiring) 12 which is formed across the plurality of wiring layers and comprises extensions 13a, 13b and 13c extending along the main line 11. The main line 11 comprises no bent part while the sub line 12 is formed to form a coil-like loop on one side surface side of the main line 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、方向性結合器技術および半導体装置技術に関し、特に、移動体通信機器に搭載される高周波回路の電力検出に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to a directional coupler technology and a semiconductor device technology, and more particularly to a technology effective when applied to power detection of a high-frequency circuit mounted in a mobile communication device.

携帯電話等のような移動通信機器には、例えば電力増幅器(Power Amplifier)またはアンテナスイッチ等が形成された表面実装型の半導体チップと、コンデンサまたはレジスタ等が形成された表面実装型のチップ部品とが、配線基板上に搭載された構造の半導体モジュールが採用されている。このような半導体モジュールはRF(Radio Frequency)モジュールと呼ばれる。   Mobile communication devices such as cellular phones include, for example, surface-mounted semiconductor chips on which power amplifiers or antenna switches are formed, and surface-mounted chip components on which capacitors or resistors are formed. However, a semiconductor module having a structure mounted on a wiring board is employed. Such a semiconductor module is called an RF (Radio Frequency) module.

移動体通信装置の消費電力低減や、通信装置端末間での干渉低減のため、RFモジュールなどの高周波回路には、送信電力のきめ細かい制御が要求される。   In order to reduce power consumption of mobile communication devices and interference between communication device terminals, high-frequency circuits such as RF modules require fine control of transmission power.

RFモジュールなどの高周波回路の出力を制御するための電力検出装置として、方向性結合器がある。容量性結合と誘導性結合の二つの電磁結合を利用した方向性結合器は計測対象であるアンテナ信号伝送ラインとの金属的接触を有することなく、出力電力を検出する装置として実用に供されている。   There is a directional coupler as a power detection device for controlling the output of a high-frequency circuit such as an RF module. Directional couplers using two electromagnetic couplings, capacitive coupling and inductive coupling, have been put to practical use as devices that detect output power without having metallic contact with the antenna signal transmission line to be measured. Yes.

方向性結合器は、アンテナ信号伝送ライン(以下主線路と呼ぶ)に沿って検出ライン(以下副線路)を延在させることにより主線路を流れる電力を検出する。ここで、検波対象の周波数における1/4波長に相当する長さの副線路を主線路に沿わせることにより、原理上∞の方向性特性を得ることができる。   A directional coupler detects the electric power which flows through a main line by extending a detection line (henceforth a subline) along an antenna signal transmission line (henceforth a main line). Here, a direction characteristic of ∞ can be obtained in principle by placing a sub-line having a length corresponding to a quarter wavelength at a frequency to be detected along the main line.

しかし、1/4方向性結合器は携帯電話などで使用される高周波帯域では数cmの長さになり部品小型化の要求に耐えない。   However, the quarter-directional coupler has a length of several centimeters in a high frequency band used for a mobile phone or the like, and cannot withstand the demand for miniaturization of components.

限られた面積で主線路と副線路との電気的結合を確保するため、主線路および副線路をミアンダ状に蛇行させたり、スパイラル状やヘリカル状に巻いたりする方向性結合器がある。   In order to ensure electrical coupling between the main line and the sub-line in a limited area, there are directional couplers that meander the main line and the sub-line in a meander shape or wind in a spiral shape or a helical shape.

例えば、特開2003−133817号公報(特許文献1)や、特開2006−74830(特許文献2)には、限られた面積で主線路に沿わせる副線路の長さを長くする構造として、副線路をスパイラル状に周回させる方向性結合器の構造が開示されている。
特開2003−133817号公報 特開2006−74830号公報
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-133817 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-74830 (Patent Document 2), as a structure for increasing the length of the sub line along the main line with a limited area, A structure of a directional coupler that circulates a sub-line spirally is disclosed.
JP 2003-133817 A JP 2006-74830 A

近年、携帯電話など移動体通信機器には小型化、軽量化のニーズがあり、これに伴い、回路基板に搭載される部品にも、小型化の要求がある。   In recent years, mobile communication devices such as mobile phones have a need for miniaturization and weight reduction, and accordingly, components mounted on circuit boards are also required to be miniaturized.

本発明者は、方向性結合器の小型化について検討を行い、以下の課題を見出した。   The inventor has studied the miniaturization of the directional coupler and found the following problems.

一般に、方向性結合器は両端を持つ主線路と同じく両端を持つ副線路とからなる四端回路であり、主線路の両端部間を通過する信号電力の一部を主線路と電磁結合させた副線路によってその片側の端部から取り出す構成になっている。   In general, a directional coupler is a four-end circuit consisting of a main line having both ends and a sub-line having both ends, and a part of signal power passing between both ends of the main line is electromagnetically coupled to the main line. It is configured to be taken out from the end of one side by a sub line.

方向性結合器の性能指標は伝送損失(挿入損失とも呼ぶ)、結合度および方向性とで表される。伝送損失は主線路の入力端に入力する電力と、主線路の出力端で取り出される電力との比で定義される。また、結合度は主線路に入力する電力と副線路によって取り出される電力の比で定義され、方向性は主線路上の進行波(または反射波)が副線路上の両端部それぞれに現れる電力の比で定義される。   The performance index of the directional coupler is represented by transmission loss (also referred to as insertion loss), coupling degree, and directionality. Transmission loss is defined by the ratio of the power input to the input end of the main line and the power extracted at the output end of the main line. The degree of coupling is defined by the ratio of the power input to the main line and the power extracted by the sub line, and the directionality is the ratio of the traveling wave (or reflected wave) on the main line appearing at both ends of the sub line. Defined by

高周波回路の消費電力削減のためには、伝送損失は少ない程良い。また、結合度が高いほど大きな電力を副線路側に取り出せるが、主線路側の損失(伝送損失)が増加するため必要十分な量に抑える必要がある。方向性は移動体通信機器のRFモジュールに搭載される方向性結合器のように進行波だけを分離して検出する用途では、高ければ高いほど良い。   The smaller the transmission loss, the better for reducing the power consumption of the high-frequency circuit. In addition, the higher the degree of coupling, the greater the power that can be extracted to the sub-line side. For applications in which only traveling waves are separated and detected, such as a directional coupler mounted on an RF module of a mobile communication device, the higher the directionality, the better.

特開2003−133817号公報(特許文献1)に示されるように、方向性結合器を個別素子として回路基板上に実装する場合、回路基板に接続するために外部端子の実装位置の制約があるため、主線路を屈曲させた構造とせざるを得ない。また、小型化に伴い、方向性結合器の特性設計が困難となるため、副線路の配線形状によっては、主線路を複数の層に形成せざるを得ない場合がある。   As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-133817 (Patent Document 1), when a directional coupler is mounted on a circuit board as an individual element, there is a restriction on the mounting position of the external terminal for connection to the circuit board. For this reason, the main line must be bent. In addition, since the characteristic design of the directional coupler becomes difficult with downsizing, the main line may be inevitably formed in a plurality of layers depending on the wiring shape of the sub line.

このように主線路を屈曲させたり、複数の層に亘って形成したりすると、主線路を直線的に形成した場合と比較して主線路の伝送損失(挿入損失とも呼ぶ)が増加する。   If the main line is bent or formed over a plurality of layers in this way, the transmission loss (also referred to as insertion loss) of the main line increases as compared with the case where the main line is formed linearly.

携帯電話などの消費電力削減のためには高周波機器の伝送損失の低減は必須であり、小型化する場合であっても主線路の伝送損失が増加すれば、結果的に高周波回路の消費電力も増加してしまう。   In order to reduce the power consumption of mobile phones, etc., it is essential to reduce the transmission loss of high-frequency equipment. If the transmission loss of the main line increases even when downsizing, the power consumption of the high-frequency circuit will eventually increase. It will increase.

また、特許文献1に開示される方向性結合器は、限られた面積で所定の結合度を得るために、主線路の直線部の両側に複雑な形状の副線路を配置しているため、電力検出回路の設計上の自由度が低下する。また、主線路と副線路が複雑に絡み合うため、特性設計が困難となる。   Moreover, since the directional coupler disclosed in Patent Document 1 has a complicated shape of the sub-line on both sides of the linear portion of the main line in order to obtain a predetermined degree of coupling in a limited area, The degree of freedom in designing the power detection circuit is reduced. In addition, since the main line and the sub line are intertwined in a complicated manner, the characteristic design becomes difficult.

このように、単に主線路に沿わせる副線路の長さを長くするだけでは所望の特性が得られない、あるいは、伝送損失が増大するなどの問題があり、小型化には限界がある。   As described above, there is a problem that a desired characteristic cannot be obtained by simply increasing the length of the sub-line along the main line, or that transmission loss increases, and there is a limit to downsizing.

本願発明の目的は、方向性結合器を小型化することができる技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of downsizing a directional coupler.

また、本願発明の他の目的は方向性結合器の特性設計上の自由度を向上させることのできる技術を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of improving the degree of freedom in designing the characteristics of a directional coupler.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで配線が形成された複数の配線層とを有する配線基板と、前記複数の配線層のうち、単一の配線層に形成された第1配線と、前記複数の配線層に亘って形成され、前記第1配線に沿って延在する延在部を備えた第2配線とを備える方向性結合器であって、前記第1配線は屈曲部を有さず、前記第2配線は、前記第1配線の一方の側面側にコイル形状のループを成すように形成するものである。   That is, a wiring board having a plurality of laminated insulating layers and a plurality of wiring layers in which wirings are formed in a desired pattern on the respective surfaces of the plurality of insulating layers, and a single of the plurality of wiring layers A directional coupler comprising: a first wiring formed in the wiring layer; and a second wiring formed over the plurality of wiring layers and provided with an extending portion extending along the first wiring. Thus, the first wiring does not have a bent portion, and the second wiring is formed so as to form a coil-shaped loop on one side surface of the first wiring.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。   Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、本発明によれば、方向性結合器を小型化することができる。   That is, according to the present invention, the directional coupler can be reduced in size.

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted in principle. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施の形態1)
本実施の形態1では、方向性結合器を内蔵した半導体装置として、携帯電話などの移動体通信装置に搭載される高周波回路モジュールであるRFモジュールを例として説明する。
(Embodiment 1)
In the first embodiment, an RF module, which is a high-frequency circuit module mounted on a mobile communication device such as a mobile phone, will be described as an example of a semiconductor device incorporating a directional coupler.

図1は本実施の形態1のRFモジュールの構成要部を示す平面図である。図1において、RFモジュール(半導体装置)100が備える配線基板1には方向性結合器10が内蔵されている。また、配線基板1には半導体チップ(半導体素子)20およびアンテナスイッチ30とが搭載されている。   FIG. 1 is a plan view showing the main components of the RF module according to the first embodiment. In FIG. 1, a directional coupler 10 is built in a wiring board 1 provided in an RF module (semiconductor device) 100. In addition, a semiconductor chip (semiconductor element) 20 and an antenna switch 30 are mounted on the wiring board 1.

配線基板1は、誘電性セラミックなど、誘電性を有する絶縁層が複数積層された多層構造となっており、各絶縁層の表面にはそれぞれ所望のパターンで配線が形成された配線層を備えている。配線基板1の絶縁層の構造については方向性結合器10の詳細構造を説明する際に詳述する。   The wiring substrate 1 has a multilayer structure in which a plurality of dielectric insulating layers such as dielectric ceramics are stacked, and each insulating layer has a wiring layer in which wiring is formed in a desired pattern on the surface of each insulating layer. Yes. The structure of the insulating layer of the wiring board 1 will be described in detail when the detailed structure of the directional coupler 10 is described.

また、送信電力配線2の一方の端部は、半導体チップ20の送信電力出力端子21に電気的に接続されている。また、送信電力配線2は出力整合回路40、方向性結合器10、低域通過フィルタ50を順に経由するように配線されており、反対側の端部がアンテナスイッチ30の入力端子31に電気的に接続されている。   One end of the transmission power wiring 2 is electrically connected to the transmission power output terminal 21 of the semiconductor chip 20. The transmission power wiring 2 is wired so as to pass through the output matching circuit 40, the directional coupler 10, and the low-pass filter 50 in this order, and the opposite end is electrically connected to the input terminal 31 of the antenna switch 30. It is connected to the.

また、図1には示していないが、配線基板1の最上層は、封止樹脂により封止されている。この封止樹脂により封止された状態についても方向性結合器10の詳細構造を説明する際に説明する。   Although not shown in FIG. 1, the uppermost layer of the wiring board 1 is sealed with a sealing resin. The state sealed with this sealing resin will also be described when the detailed structure of the directional coupler 10 is described.

次に、図1に示すRFモジュール100の等価回路である図2を用いて移動体通信機器が送信動作を行う際の電力の流れについて説明する。図2は図1に示すRFモジュールの等価回路図である。   Next, the flow of power when the mobile communication device performs a transmission operation will be described using FIG. 2 which is an equivalent circuit of the RF module 100 shown in FIG. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the RF module shown in FIG.

まず、送信入力端子101に入力された送信信号電流は半導体チップ20内に形成された電力増幅器22によって増幅される。増幅された電流は出力整合回路40でインピーダンス変換された後、方向性結合器10、低域通過フィルタ50を経由して、アンテナスイッチ30の入力端子31に入力され、RFモジュール100のアンテナ出力端子102を経由してアンテナ(図示せず)に出力される。   First, the transmission signal current input to the transmission input terminal 101 is amplified by the power amplifier 22 formed in the semiconductor chip 20. The amplified current is impedance-converted by the output matching circuit 40, and then input to the input terminal 31 of the antenna switch 30 via the directional coupler 10 and the low-pass filter 50, and the antenna output terminal of the RF module 100 The signal is output to an antenna (not shown) via 102.

ここで、電力増幅器22で増幅された電流が方向性結合器10の主線路(第1配線)11を流れる際に、方向性結合器10に形成された副線路(第2配線)12により送信電力の一部が取出される。副線路12により取出された送信電力の一部は、半導体チップ20にフィードバックされ、半導体チップ20内に形成された検出器23により送信電力の電圧が検出される。   Here, when the current amplified by the power amplifier 22 flows through the main line (first wiring) 11 of the directional coupler 10, it is transmitted by the sub line (second wiring) 12 formed in the directional coupler 10. Part of the power is taken out. Part of the transmission power extracted by the sub line 12 is fed back to the semiconductor chip 20, and the voltage of the transmission power is detected by the detector 23 formed in the semiconductor chip 20.

半導体チップ20にはバイアス電圧調整回路24も形成されており、このバイアス電圧調整回路24が、検出器23で検出した電圧を参照しながら、電力増幅器22のゲインを調整し、所望の送信電力が得られるようになっている。   A bias voltage adjustment circuit 24 is also formed in the semiconductor chip 20. The bias voltage adjustment circuit 24 adjusts the gain of the power amplifier 22 while referring to the voltage detected by the detector 23, and a desired transmission power is obtained. It has come to be obtained.

このように方向性結合器10は、送信電力配線を流れる電力を検出し、半導体チップ20にフィードバックする機能を有している。   Thus, the directional coupler 10 has a function of detecting the power flowing through the transmission power wiring and feeding it back to the semiconductor chip 20.

次に、図3および図4を用いて本実施の形態1の方向性結合器10の詳細な構造について説明する。図3は図1に示すA−A線に沿った拡大断面図、図4は図1に示すRFモジュールの方向性結合器部分の主線路と副線路の構造を示す斜視図である。   Next, the detailed structure of the directional coupler 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the main line and the sub line of the directional coupler portion of the RF module shown in FIG.

図3において、配線基板1は例えば誘電性セラミックなどの誘電性を有する絶縁層3が複数(図3では3層)積層された構造となっており、最上層は封止樹脂4で封止された構造となっている。   In FIG. 3, the wiring substrate 1 has a structure in which a plurality of dielectric insulating layers 3 such as dielectric ceramics (three layers in FIG. 3) are laminated, and the uppermost layer is sealed with a sealing resin 4. It has a structure.

図1に示す方向性結合器10はRFモジュール100の配線基板1に内蔵された構造となっており、図1に示すRFモジュール100の配線基板1全体が図3に示す断面図と同様に3層の絶縁層3が積層された構造となっており、配線基板1の最上層が封止樹脂4により封止されている。   The directional coupler 10 shown in FIG. 1 has a structure built in the wiring board 1 of the RF module 100, and the entire wiring board 1 of the RF module 100 shown in FIG. The insulating layer 3 is stacked, and the uppermost layer of the wiring substrate 1 is sealed with a sealing resin 4.

なお、図4では主線路と副線路の構造を説明しやすくするために、図3に示す絶縁層3および封止樹脂4は図示を省略している。以下実施の形態の説明において、主線路と副線路の構造を示す斜視図については、絶縁層および封止樹脂の図示を省略する。   In FIG. 4, the insulating layer 3 and the sealing resin 4 shown in FIG. 3 are not shown in order to facilitate the explanation of the structure of the main line and the sub line. In the following description of the embodiments, the illustration of the insulating layer and the sealing resin is omitted for the perspective view showing the structure of the main line and the sub line.

図3および図4において、配線基板1が備える複数の配線層のうち、最上層には主線路11が形成されている。すなわち、主線路11は複数の配線層に亘って形成されるのではなく、単一の層に形成されている。   3 and 4, the main line 11 is formed in the uppermost layer among the plurality of wiring layers provided in the wiring board 1. That is, the main line 11 is not formed over a plurality of wiring layers, but is formed in a single layer.

図2で説明した電力増幅器22で増幅された送信信号電流は主線路11の入力端11aから出力端11bの方向に流れる。方向性結合器10は主線路11が単一の層に形成されているのでこの送信信号電流の伝送損失を低減することができる。   The transmission signal current amplified by the power amplifier 22 described in FIG. 2 flows in the direction from the input end 11a of the main line 11 to the output end 11b. Since the directional coupler 10 has the main line 11 formed in a single layer, the transmission loss of the transmission signal current can be reduced.

また、主線路11は入力端11aから出力端11bまでの間が略直線状に形成されている。この略直線状とは、副線路12のように屈曲部を有していないという意味であり、加工精度誤差などにより、若干非直線状になってしまうものを排除するものではない。   The main line 11 is formed in a substantially straight line from the input end 11a to the output end 11b. This substantially straight line means that the sub-line 12 does not have a bent portion, and does not exclude the case where the line becomes slightly non-linear due to a processing accuracy error or the like.

ここで、主線路11は図1に示す送信電力配線2の一部である。つまり、送信電力配線2が略直線状に配置された箇所の一方の側面側に副線路12を配置し、この副線路12の延在部と並設された領域を方向性結合器10の主線路11とみなしている。   Here, the main line 11 is a part of the transmission power wiring 2 shown in FIG. That is, the sub-line 12 is arranged on one side surface of the place where the transmission power wiring 2 is arranged substantially linearly, and the region arranged in parallel with the extending portion of the sub-line 12 is the main part of the directional coupler 10. The track 11 is considered.

本実施の形態1の方向性結合器10は、主線路11が屈曲部を有さないように形成されているので、送信信号電流の伝送損失を低減することができる。   Since the directional coupler 10 of the first embodiment is formed so that the main line 11 does not have a bent portion, it is possible to reduce transmission loss of the transmission signal current.

また、主線路11は単一の層に略直線状に形成すれば良いので、図1に示すRFモジュール100の送信電力配線2の略直線状となっている任意の箇所に方向性結合器10を内蔵させることが可能となる。すなわち、方向性結合器10を搭載する箇所の設計上の自由度を向上させることが可能となる。   Moreover, since the main line 11 should just be formed in a substantially straight line on a single layer, the directional coupler 10 can be placed at an arbitrary position of the transmission power wiring 2 of the RF module 100 shown in FIG. Can be built in. That is, it is possible to improve the degree of freedom in designing the place where the directional coupler 10 is mounted.

また、主線路11を図1に示す送信電力配線2の一部とみなした場合、図3に示す主線路11を配線基板1の最上層以外の絶縁層3の表面に形成すると、図1に示す送信電力配線2の配線経路が複数の層に亘ることとなる。   Further, when the main line 11 is regarded as a part of the transmission power wiring 2 shown in FIG. 1, when the main line 11 shown in FIG. 3 is formed on the surface of the insulating layer 3 other than the uppermost layer of the wiring board 1, FIG. The wiring path of the shown transmission power wiring 2 extends over a plurality of layers.

このため、送信電力配線2を配線基板1の最上層の絶縁層3の表面に形成した場合と比較して伝送損失が増大してしまう。本実施の形態1では、方向性結合器10の主線路11を配線基板1の最上層の絶縁層3の表面に形成することにより、送信信号電力の伝送損失を低減することが可能となる。   For this reason, the transmission loss increases as compared with the case where the transmission power wiring 2 is formed on the surface of the uppermost insulating layer 3 of the wiring substrate 1. In the first embodiment, it is possible to reduce transmission loss of transmission signal power by forming the main line 11 of the directional coupler 10 on the surface of the uppermost insulating layer 3 of the wiring board 1.

次に、図3に示すように配線基板1の最上層の絶縁層3の表面に延在する主線路11の一方の側面側には副線路12が複数の層に亘って形成されている。副線路12は各絶縁層3の表面の配線層に形成された表面配線13(図4参照)と、各表面配線を電気的に接続するための導電路であるビア15とで構成される。   Next, as shown in FIG. 3, the sub-line 12 is formed across a plurality of layers on one side of the main line 11 extending on the surface of the uppermost insulating layer 3 of the wiring board 1. The sub-line 12 includes a surface wiring 13 (see FIG. 4) formed in the wiring layer on the surface of each insulating layer 3, and a via 15 that is a conductive path for electrically connecting the surface wiring.

なお、本実施の形態1では説明を解りやすくするため、RFモジュール100(図1参照)の配線基板1が3層の絶縁層3が積層された構造であるものとして説明しているが、副線路12の表面配線13は必ずしも全ての絶縁層3の表面に形成する必要はない。   In the first embodiment, for ease of explanation, the wiring board 1 of the RF module 100 (see FIG. 1) is described as having a structure in which three insulating layers 3 are stacked. The surface wiring 13 of the line 12 is not necessarily formed on the surface of all the insulating layers 3.

例えば、配線基板1が4層以上の絶縁層3により構成されている場合、本実施の形態1で説明する副線路12の表面配線13は、そのうちの任意の3層に形成すれば良い。   For example, when the wiring board 1 is composed of four or more insulating layers 3, the surface wiring 13 of the sub line 12 described in the first embodiment may be formed in any three of them.

表面配線13は、主線路11に沿って延在する延在部13a、13b、13cを有している。この延在部13a、13b、13cは主線路11と略平行となるように形成されている。なお、この平行の程度は、主線路11と副線路12とが所定の結合度を得られる程度の平行度をなしていれば良く、加工精度誤差などにより、若干非平行となっているものを排除するものではない。   The surface wiring 13 has extending portions 13 a, 13 b, and 13 c that extend along the main line 11. The extending portions 13 a, 13 b and 13 c are formed so as to be substantially parallel to the main line 11. The degree of parallelism is not limited as long as the main line 11 and the sub line 12 have a degree of parallelism that can obtain a predetermined degree of coupling. It is not excluded.

このように延在部13a、13b、13cを備えることにより、主線路11と延在部13a、13b、13cとを容量性結合させることが可能となる。例えば、図3および図4において、主線路11と第2層に形成された延在部13bに着目すると、主線路11と延在部13bとは、誘電性の絶縁層3を介して互いに平行に配置されたコンデンサとみなすことができる。   By providing the extending portions 13a, 13b, and 13c as described above, the main line 11 and the extending portions 13a, 13b, and 13c can be capacitively coupled. For example, in FIGS. 3 and 4, focusing on the main line 11 and the extending portion 13 b formed in the second layer, the main line 11 and the extending portion 13 b are parallel to each other via the dielectric insulating layer 3. Can be regarded as a capacitor arranged in

コンデンサの容量は、平行に配置された導電体の互いに対向する面の面積、導電体間の距離、および導電体の間に介在する誘電体の誘電率により定義される。導電体の互いに対向する面の面積が大きくなるほど、また、導電体間の距離が短くなるほど容量は増加する。   The capacitance of the capacitor is defined by the area of the mutually facing surfaces of the conductors arranged in parallel, the distance between the conductors, and the dielectric constant of the dielectric interposed between the conductors. The capacity increases as the area of the opposing surfaces of the conductor increases and as the distance between the conductors decreases.

このため、主線路11に送信信号電流が流れると、延在部13a、13b、13cは、それぞれ、主線路11と対をなすコンデンサとなり、送信信号電力の一部を取出すことができる。   For this reason, when the transmission signal current flows through the main line 11, the extending portions 13 a, 13 b, and 13 c become capacitors that form a pair with the main line 11, and a part of the transmission signal power can be taken out.

また、本実施の形態1の方向性結合器10は、延在部13a、13b、13cと、主線路11との距離を、各層個別に設定することが可能である。このように延在部13a、13b、13cと主線路11との距離を各層個別に設定することにより、容量性結合の結合度を容易に調整することが可能となる。   Moreover, the directional coupler 10 of this Embodiment 1 can set the distance of extension part 13a, 13b, 13c and the main line 11 for each layer separately. Thus, by setting the distances between the extending portions 13a, 13b, and 13c and the main line 11 for each layer individually, it is possible to easily adjust the coupling degree of capacitive coupling.

例えば、本実施の形態1では、図4に示すように、第2層目に形成された延在部13bと主線路11との距離が、最上層に形成された延在部aと主線路11との距離よりも短くなるように設定している。このように主線路11が形成されていない層に形成された延在部13bと主線路11との距離を、主線路11が形成された層の延在部13aと主線路11との距離よりも短くすることにより、容量性結合の結合度を向上させることが可能となる。   For example, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the distance between the extension 13b formed in the second layer and the main line 11 is the same as the extension a and the main line formed in the uppermost layer. 11 is set so as to be shorter than the distance to 11. Thus, the distance between the extended portion 13b formed in the layer where the main line 11 is not formed and the main line 11 is determined from the distance between the extended portion 13a of the layer where the main line 11 is formed and the main line 11. By shortening the length, it is possible to improve the degree of capacitive coupling.

なお、図4には延在部13bのみを主線路11に近づけた場合について例示したが、延在部13bの代わりに延在部13cを主線路11に近づけても良い。また、延在部13b、13cの両方を主線路11に近づけても良い。この場合、容量性結合の結合度を更に向上させることが可能となる。   Although FIG. 4 illustrates the case where only the extending portion 13b is brought closer to the main line 11, the extending portion 13c may be brought closer to the main line 11 instead of the extending portion 13b. Further, both the extending portions 13 b and 13 c may be brought close to the main line 11. In this case, the coupling degree of capacitive coupling can be further improved.

また、主線路11と延在部13b、13cとの距離は、図3に示す絶縁層3の厚さを変更することによっても調整することが可能である。絶縁層の厚さが層毎に異なるように設定することにより、主線路11と各延在部13b、13cとの容量性結合による結合度を調整することができる。   Moreover, the distance between the main line 11 and the extending portions 13b and 13c can be adjusted by changing the thickness of the insulating layer 3 shown in FIG. By setting the thickness of the insulating layer to be different for each layer, it is possible to adjust the degree of coupling due to capacitive coupling between the main line 11 and the extending portions 13b and 13c.

例えば、図3において、主線路11と延在部13bとの容量性結合を向上させたければ、最上層の絶縁層の厚さを第2層の絶縁層の厚さよりも薄くすれば良い。   For example, in FIG. 3, in order to improve the capacitive coupling between the main line 11 and the extending portion 13b, the thickness of the uppermost insulating layer may be made thinner than the thickness of the second insulating layer.

本実施の形態1の方向性結合器10は、主線路11と延在部13a、13b、13cとの距離を任意に調節することにより、所望の結合度を得ることが出来るので、設計上の自由度を向上させることができる。   The directional coupler 10 according to the first embodiment can obtain a desired degree of coupling by arbitrarily adjusting the distance between the main line 11 and the extending portions 13a, 13b, and 13c. The degree of freedom can be improved.

次に、図3および図4に示すように副線路12の各表面配線13は所定の位置で屈曲部を有しており、配線全体としてコイル形状のループをなすように形成されている。本実施の形態1では3層構造のコイル形状の副線路12とした。   Next, as shown in FIGS. 3 and 4, each surface wiring 13 of the sub-line 12 has a bent portion at a predetermined position, and the entire wiring is formed so as to form a coil-shaped loop. In the first embodiment, a three-layered coil-shaped sub line 12 is used.

ここで、主線路11に送信信号電流が流れると、主線路11の周囲には磁界が生じるので、副線路12をコイル形状とすると、磁束が副線路12のループに囲まれた領域(第1領域)を貫き、副線路12には誘導起電力が発生する。   Here, when a transmission signal current flows through the main line 11, a magnetic field is generated around the main line 11. Therefore, when the sub line 12 is formed in a coil shape, the magnetic flux is surrounded by a loop of the sub line 12 (first An induced electromotive force is generated in the sub line 12.

すなわち、副線路12は、主線路11と誘導性結合することにより、送信信号電力の一部を取出すことができる。   That is, the sub line 12 can extract part of the transmission signal power by inductively coupling with the main line 11.

図3および図4に示すように副線路12をコイル形状とした回路では、単に直線状の副線路12を主線路11に沿って配置した回路と比較して、誘導性結合による結合度は大きくなる。つまり、副線路12をコイル形状のループを成すように形成することにより、誘導性結合の結合度を向上させることができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, in the circuit in which the sub-line 12 is in a coil shape, the degree of coupling due to inductive coupling is larger than the circuit in which the straight sub-line 12 is simply arranged along the main line 11. Become. That is, the degree of inductive coupling can be improved by forming the sub-line 12 so as to form a coil-shaped loop.

また、副線路12のコイル形状のループは主線路11の一方の側面側にのみ形成されているので、主線路11は副線路12の配線形状の制約を受けない。このため、主線路11の構造を伝送損失の観点から好ましい構造とすることができる。すなわち、単一の配線層に屈曲部を有さない主線路11を形成することが可能となる。   Further, since the coil-shaped loop of the sub line 12 is formed only on one side surface side of the main line 11, the main line 11 is not limited by the wiring shape of the sub line 12. For this reason, the structure of the main line 11 can be made a preferable structure from the viewpoint of transmission loss. That is, it is possible to form the main line 11 having no bent portion in a single wiring layer.

また、本実施の形態1の方向性結合器10は、各表面配線13のループに囲まれた領域(第1領域)14a、14b、14cの面積を各層個別に設定することが可能である。このように各表面配線13のループに囲まれた領域14a、14b、14cの面積を個別に設定することにより、誘導性結合の結合度を容易に調整することが可能となる。   Further, in the directional coupler 10 according to the first embodiment, the areas of the regions (first regions) 14a, 14b, and 14c surrounded by the loops of the surface wirings 13 can be set individually for each layer. In this manner, by individually setting the areas of the regions 14a, 14b, and 14c surrounded by the loops of the respective surface wirings 13, it is possible to easily adjust the degree of coupling of inductive coupling.

例えば、本実施の形態1では図4に示すように、第2層目の表面配線13のループに囲まれた領域14bの面積が主線路11が形成された最上層の表面配線13で囲まれた領域14aの面積よりも大きくなるように設定している。   For example, in the first embodiment, as shown in FIG. 4, the area 14b surrounded by the loop of the second-layer surface wiring 13 is surrounded by the uppermost surface wiring 13 on which the main line 11 is formed. The area is set to be larger than the area of the region 14a.

このように主線路11が形成されていない層の表面配線13で囲まれた領域14b、14cの面積を主線路11が形成された層の表面配線13で囲まれた領域14aの面積よりも大きくすることにより、誘導性結合による結合度を向上させることが可能となる。   Thus, the area of the regions 14b and 14c surrounded by the surface wiring 13 of the layer where the main line 11 is not formed is larger than the area of the region 14a surrounded by the surface wiring 13 of the layer where the main line 11 is formed. By doing so, it becomes possible to improve the degree of coupling by inductive coupling.

なお、図4には領域14bの面積のみを大きくした場合について例示したが、領域14bの代わりに領域14cの面積を大きくしても良い。また、領域14b、14cの両方の面積を領域14aの面積よりも大きくしても良い。この場合、誘導性結合の結合度を更に向上させることが可能となる。   Although FIG. 4 illustrates the case where only the area of the region 14b is increased, the area of the region 14c may be increased instead of the region 14b. Further, the area of both the regions 14b and 14c may be larger than the area of the region 14a. In this case, the degree of inductive coupling can be further improved.

次に、主線路11に送信信号電流が流れた際に発生する電流が副線路12を流れる方向について説明する。   Next, the direction in which the current generated when the transmission signal current flows through the main line 11 flows through the sub line 12 will be described.

図4に示すように副線路12は全体としてコイル形状を成しているが、そのコイル形状の両端は、一方が検出端12a、他方が終端12bとなっている。副線路12のコイル形状は、終端12bから検出端12aに向かう方向(第1方向)16が、主線路11の入力端11aから出力端11bに向かう方向(第2方向)17と反対方向となるように形成されている。   As shown in FIG. 4, the sub-line 12 has a coil shape as a whole. One end of the coil shape is a detection end 12a and the other end 12b. The coil shape of the sub line 12 is such that the direction (first direction) 16 from the terminal end 12 b to the detection end 12 a is opposite to the direction (second direction) 17 from the input end 11 a to the output end 11 b of the main line 11. It is formed as follows.

ここで、図4に示す主線路11の入力端11aから出力端11bに向かう方向17に送信信号電流の進行波が流れると、副線路12の延在部13a、13b、13cには、入力端11aから出力端11bに向かう方向17とは反対の方向16に進行波電流が流れる。   Here, when a traveling wave of the transmission signal current flows in the direction 17 from the input end 11a to the output end 11b of the main line 11 shown in FIG. 4, the extension portions 13a, 13b, and 13c of the sub-line 12 are connected to the input end. A traveling wave current flows in the direction 16 opposite to the direction 17 from the 11a toward the output end 11b.

このため、本実施の形態1の方向性結合器10は、送信信号電力の進行波を効率的に検出することが可能となる。すなわち、方向性結合器10の方向性特性を向上させることが可能となる。   For this reason, the directional coupler 10 of Embodiment 1 can efficiently detect the traveling wave of the transmission signal power. That is, the directional characteristic of the directional coupler 10 can be improved.

また、副線路12は主線路11の一方の側面側に形成されており、コイル形状の副線路12のループで囲まれたループ孔領域(第1領域)14a、14b、14cはいずれも主線路11と重畳していない。   The sub-line 12 is formed on one side of the main line 11, and the loop hole regions (first regions) 14a, 14b, and 14c surrounded by the loop of the coil-shaped sub-line 12 are all main lines. 11 is not superimposed.

ここで、重畳していないとは、方向性結合器10を上面あるいは下面からみた時に主線路11とループ孔領域14a、14b、14cの平面上の位置が重なっていないことをいう。   Here, “not overlapping” means that the positions of the main line 11 and the loop hole regions 14a, 14b, and 14c on the plane do not overlap when the directional coupler 10 is viewed from the upper surface or the lower surface.

このようにループ孔領域14a、14b、14cが主線路11と重畳しないように配置することにより、主線路11に送信信号電力が流れる際に発生し、ループ孔領域を貫く磁束の方向を揃えることが可能となる。   By arranging the loop hole regions 14a, 14b, and 14c so as not to overlap the main line 11 in this way, the direction of the magnetic flux that occurs when the transmission signal power flows through the main line 11 and penetrates the loop hole region is made uniform. Is possible.

このため、本実施の形態1の方向性結合器10は、方向性特性を向上させることが可能となる。   For this reason, the directional coupler 10 according to the first embodiment can improve the directional characteristics.

また、図4に示すように、本実施の形態1の方向性結合器10のコイル形状部分は、副線路12の終端12bから検出端12aに向かう方向16に進むに従って、上層の表面配線13に接続されるように構成されている。   Further, as shown in FIG. 4, the coil-shaped portion of the directional coupler 10 according to the first embodiment is formed on the upper surface wiring 13 as it proceeds in the direction 16 from the terminal end 12b of the sub line 12 toward the detection end 12a. Configured to be connected.

副線路12の螺旋構造をこのように構成することにより、副線路12の検出端12aを最上層に配置することができる。   By configuring the spiral structure of the sub-line 12 in this way, the detection end 12a of the sub-line 12 can be arranged in the uppermost layer.

次に、図1に示すように、副線路12の検出端12a(図4参照)は、半導体チップ20の検出器23(図2参照)に接続される検出端子25に電気的に接続されている。半導体チップ20は配線基板1の最上層に搭載されるので、検出端12aが最上層、すなわち半導体チップ20を搭載する層と同じ層に配置することができる。   Next, as shown in FIG. 1, the detection end 12a (see FIG. 4) of the sub line 12 is electrically connected to a detection terminal 25 connected to the detector 23 (see FIG. 2) of the semiconductor chip 20. Yes. Since the semiconductor chip 20 is mounted on the uppermost layer of the wiring substrate 1, the detection end 12 a can be disposed on the uppermost layer, that is, the same layer as the layer on which the semiconductor chip 20 is mounted.

検出端12aを半導体チップ20を搭載する層と同じ層に配置することにより、ビアなどの層間導電路を用いることなく検出端12aと検出端子25とを電気的に接続することが可能となる。このため、検出された電力を効率よく検出器23に伝送することが可能となる。   By disposing the detection end 12a in the same layer as the layer on which the semiconductor chip 20 is mounted, the detection end 12a and the detection terminal 25 can be electrically connected without using an interlayer conductive path such as a via. For this reason, it becomes possible to transmit the detected electric power to the detector 23 efficiently.

また、副線路12の検出端12aの反対側の端部である終端12bは、副線路12の配線インピーダンスよりもインピーダンスが高い終端抵抗素子(終端抵抗)5に電気的に接続されている。副線路の終端12bを終端抵抗素子5に電気的に接続することにより、反射波電流の発生を抑制することができるので、方向性結合器10の方向性特性を向上させることが可能となる。   In addition, the termination 12 b that is the end of the sub-line 12 opposite to the detection end 12 a is electrically connected to a termination resistor element (termination resistor) 5 having a higher impedance than the wiring impedance of the sub-line 12. Since the generation of the reflected wave current can be suppressed by electrically connecting the terminal end 12b of the sub line to the terminal resistance element 5, the directional characteristic of the directional coupler 10 can be improved.

また、図1に示すように、終端抵抗として、例えばチップ抵抗などの終端抵抗素子5を用いることにより、終端12bの反射波電流を抑制するためにインピーダンス調整回路を形成する場合と比較して容易に方向性特性を向上させることが可能となる。   Further, as shown in FIG. 1, by using a termination resistor element 5 such as a chip resistor as a termination resistor, it is easier than the case where an impedance adjustment circuit is formed in order to suppress the reflected wave current at the termination 12b. In addition, it becomes possible to improve the directivity characteristics.

以上説明したように本実施の形態1の方向性結合器10は、少ない面積で結合度特性および方向性特性を向上させることが可能である。このため、方向性結合器を小型化しても、所望の特性を得ることが可能となるので、方向性結合器を小型化することが可能となる。   As described above, the directional coupler 10 according to the first embodiment can improve the coupling degree characteristic and the directional characteristic with a small area. For this reason, even if the directional coupler is reduced in size, it is possible to obtain desired characteristics, so that the directional coupler can be reduced in size.

また、主線路11の設計レイアウトの自由度を向上させることができるので、単一層に略直線状の主線路11を配置することが可能となる。このため方向性結合器10の伝送損失を低減させることが可能となる。   Moreover, since the freedom degree of the design layout of the main line 11 can be improved, it becomes possible to arrange the substantially linear main line 11 in a single layer. For this reason, the transmission loss of the directional coupler 10 can be reduced.

また、主線路11と延在部13a、13b、13bとの距離、副線路12のループで囲まれた領域14a、14b、14cの面積を調整することにより、所望の結合度特性を得ることができるので、特性設計上の自由度を向上させることが可能となる。   Further, by adjusting the distance between the main line 11 and the extending portions 13a, 13b, and 13b and the areas of the regions 14a, 14b, and 14c surrounded by the loop of the sub-line 12, a desired degree of coupling characteristic can be obtained. As a result, the degree of freedom in characteristic design can be improved.

(実施の形態2)
前記実施の形態1では、方向性結合器の副線路が主線路と重畳しないように配置する実施態様について説明した。本実施の形態2では方向性結合器の副線路の一部を主線路と重畳させるように配置する実施態様について説明する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, the embodiment in which the sub line of the directional coupler is arranged so as not to overlap the main line has been described. In the second embodiment, an embodiment in which a part of the sub line of the directional coupler is arranged so as to overlap with the main line will be described.

図5は本実施の形態2のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図、図6は本実施の形態2のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。   FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a directional coupler portion built in the wiring board of the RF module of the second embodiment, and FIG. 6 shows directional coupling built in the wiring board of the RF module of the second embodiment. It is a perspective view which shows the structure of the main track | line and subline | track of a container part.

本実施の形態2のRFモジュールの概略を示す平面図は、方向性結合器10の主線路11が最上層ではなく、第2層に形成されている点を除いては図1に示すRFモジュール100と同様であるので図示は省略する。   The plan view schematically showing the RF module of the second embodiment is the RF module shown in FIG. 1 except that the main line 11 of the directional coupler 10 is formed not in the uppermost layer but in the second layer. Since it is the same as 100, the illustration is omitted.

前記実施の形態1で説明したRFモジュール100の方向性結合器10と、本実施の形態2の方向性結合器10との第1の相違点は主線路11と異なる配線層に形成された副線路12の延在部13a、13cが主線路11と重畳している点である。   The first difference between the directional coupler 10 of the RF module 100 described in the first embodiment and the directional coupler 10 of the second embodiment is a sub-layer formed in a wiring layer different from the main line 11. The extending portions 13 a and 13 c of the line 12 overlap with the main line 11.

ここで、重畳しているとは、方向性結合器10を上面あるいは下面からみた時に主線路11と延在部13a、13cの平面上の位置が重なっていることをいう。このように主線路11と延在部13a、13cを重畳させることにより、前記実施の形態1で説明した主線路11と延在部13bとの距離を近づける方法と比較して、主線路11と副線路12との容量性結合による結合度を更に向上させることが可能となる。   Here, overlapping means that the positions of the main line 11 and the extending portions 13a and 13c on the plane overlap when the directional coupler 10 is viewed from the upper surface or the lower surface. Compared with the method of reducing the distance between the main line 11 and the extension part 13b described in the first embodiment by overlapping the main line 11 and the extension parts 13a and 13c in this manner, The degree of coupling due to capacitive coupling with the sub-line 12 can be further improved.

また、図5および図6に示すように本実施の形態2の方向性結合器10は、主線路11と延在部13a、13cとを重畳させる方法として、前記実施の形態1で説明した方向性結合器10と比較して、単に副線路12を主線路11側に近づけるのではなく、副線路12のループで囲まれたループ孔領域14a、14cの面積を拡張する方法を採用している。   As shown in FIGS. 5 and 6, the directional coupler 10 according to the second embodiment is the direction described in the first embodiment as a method of superimposing the main line 11 and the extending portions 13a and 13c. Compared with the sexual coupler 10, a method of expanding the area of the loop hole regions 14 a and 14 c surrounded by the loop of the sub-line 12 rather than simply bringing the sub-line 12 closer to the main line 11 side is adopted. .

このようにループ孔領域14a、14cを拡張することにより、誘導性結合による結合度を向上させることが可能となる。   By expanding the loop hole regions 14a and 14c in this manner, the degree of coupling by inductive coupling can be improved.

ただし、副線路12のループで囲まれたループ孔領域14a、14b、14cは主線路11と重畳させないようにする。このように、延在部13a、13cを主線路11と重畳させた場合であってもループ孔領域14a、14b、14cを主線路11と重畳させないことにより、主線路11に送信信号電力が流れた際にループ孔領域14a、14b、14cを貫く磁束の向きを揃えることが可能となる。   However, the loop hole regions 14 a, 14 b and 14 c surrounded by the loop of the sub-line 12 are not overlapped with the main line 11. Thus, even when the extending portions 13 a and 13 c are overlapped with the main line 11, the transmission signal power flows through the main line 11 by not overlapping the loop hole regions 14 a, 14 b and 14 c with the main line 11. It is possible to align the direction of the magnetic flux penetrating the loop hole regions 14a, 14b, and 14c.

このため、方向性結合器10の方向性特性を向上させることが可能となる。   For this reason, the directional characteristic of the directional coupler 10 can be improved.

また、前記実施の形態1で説明したRFモジュール100の方向性結合器10と、本実施の形態2の方向性結合器10との第2の相違点は主線路11が、最上層と最下層の間の中間層である第2層に形成されている点である。   The second difference between the directional coupler 10 of the RF module 100 described in the first embodiment and the directional coupler 10 of the second embodiment is that the main line 11 is the uppermost layer and the lowermost layer. It is the point formed in the 2nd layer which is an intermediate | middle layer between.

このように主線路11を中間層に形成することにより、主線路11の上層にある副線路12の延在部13aと、主線路11の下層にある副線路12の延在部13cとを主線路11と重畳させることが可能となる。   By forming the main line 11 in the intermediate layer in this way, the extension part 13a of the sub line 12 above the main line 11 and the extension part 13c of the sub line 12 below the main line 11 are mainly used. It becomes possible to superimpose on the track 11.

このため、本実施の形態2の方向性結合器10は前記実施の形態1で説明した方向性結合器10と比較して、容量結合による結合度を向上させることが可能となる。   For this reason, the directional coupler 10 according to the second embodiment can improve the degree of coupling by capacitive coupling as compared with the directional coupler 10 described in the first embodiment.

本実施の形態2では、延在部13a、13cの両方を主線路11と重畳させる実施態様について説明したが、これに限定されるわけではない。延在部13aまたは延在部13cの何れか一方を主線路11と重畳させることによって所望の結合度が得られる場合には、何れか一方のみを重畳させても良い。このような本実施の形態2の変形例について説明する。   In the second embodiment, the embodiment in which both the extending portions 13a and 13c are overlapped with the main line 11 has been described. However, the present invention is not limited to this. When a desired degree of coupling is obtained by superimposing either one of the extending part 13a or the extending part 13c on the main line 11, only one of them may be superposed. A modification of the second embodiment will be described.

図7は本実施の形態2の変形例であるRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図、図8は本実施の形態2の変形例であるRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路と副線路の構造を示す斜視図である。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a directional coupler portion built in a wiring board of an RF module which is a modification of the second embodiment, and FIG. 8 is a wiring of an RF module which is a modification of the second embodiment. It is a perspective view which shows the structure of the main line of the directional coupler part built in the board | substrate, and a subline.

図7および図8において、副線路12の最下層の配線層に配置された延在部13cは主線路11と重畳しているが、中間層に配置された延在部13bは主線路11と重畳していない。このように配置した場合、図5および図6に示す方向性結合器10と比較して、容量結合による結合度は低下する。   In FIG. 7 and FIG. 8, the extending portion 13 c arranged in the lowermost wiring layer of the sub-line 12 overlaps with the main line 11, but the extending portion 13 b arranged in the intermediate layer is connected to the main line 11. It is not superimposed. When arranged in this way, the degree of coupling due to capacitive coupling is lower than that of the directional coupler 10 shown in FIGS.

しかし、図7および図8に示す方向性結合器10では、副線路12の最下層に配置されたループに囲まれたループ領域14cを拡張してあるので誘導性結合による結合度は向上させることができる。また、用途によってはこの程度の結合度特性が得られれば十分な場合もある。   However, in the directional coupler 10 shown in FIGS. 7 and 8, since the loop region 14c surrounded by the loop arranged in the lowermost layer of the sub-line 12 is expanded, the degree of coupling by inductive coupling is improved. Can do. In addition, depending on the application, it may be sufficient to obtain this degree of coupling property.

このように、容量性結合による結合度特性の向上が要求されない場合、図7に示すように、主線路11は配線基板1の最上層の絶縁層3の表面に形成することが好ましい。主線路11を配線基板1の最上層の絶縁層3の表面に形成することにより、送信電力配線2(図1参照)の伝送損失を減少させることが可能となる。   As described above, when improvement in the degree of coupling characteristic by capacitive coupling is not required, the main line 11 is preferably formed on the surface of the uppermost insulating layer 3 of the wiring board 1 as shown in FIG. By forming the main line 11 on the surface of the uppermost insulating layer 3 of the wiring board 1, it is possible to reduce transmission loss of the transmission power wiring 2 (see FIG. 1).

以上説明したように本実施の形態2の方向性結合器10は延在部13a、13b、13cのうち少なくとも一つの延在部を主線路11と重畳させることにより、容量性結合による結合度を向上させることが可能となる。また、主線路11と重畳させる延在部の数を調整するにより、所望の結合度特性を得ることができる。このため、結合度特性の特性設計上の自由度を向上させることが可能となる。   As described above, the directional coupler 10 according to the second embodiment has a coupling degree due to capacitive coupling by overlapping at least one of the extending portions 13a, 13b, and 13c with the main line 11. It becomes possible to improve. Moreover, a desired coupling degree characteristic can be obtained by adjusting the number of extending portions to be superimposed on the main line 11. For this reason, it becomes possible to improve the freedom degree in the characteristic design of a coupling degree characteristic.

また、副線路12が占める平面積を小さくしても所望の特性が得られるので、方向性結合器10を小型化することが可能となる。   Further, since desired characteristics can be obtained even if the plane area occupied by the sub-line 12 is reduced, the directional coupler 10 can be reduced in size.

(実施の形態3)
前記実施の形態2では、3層に亘って形成された副線路の表面配線の線幅が全て等しい場合について説明したが、本実施の形態3では、配線層毎に表面配線が異なる線幅で形成される実施態様について説明する。
(Embodiment 3)
In the second embodiment, the case has been described in which the line widths of the surface wirings of the sub-lines formed over the three layers are all equal. However, in the third embodiment, the surface wiring has a different line width for each wiring layer. The embodiment to be formed will be described.

図9は本実施の形態3のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図、図10は本実施の形態3のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。   FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of a directional coupler portion built in the wiring board of the RF module of the third embodiment, and FIG. 10 shows directional coupling built in the wiring board of the RF module of the third embodiment. FIG.

前記実施の形態2で説明した方向性結合器10と、本実施の形態3の方向性結合器10との相違点は図9および図10に示すように副線路12を構成する表面配線13の線幅が、層毎に異なっている点である。   The difference between the directional coupler 10 described in the second embodiment and the directional coupler 10 according to the third embodiment is that the surface wiring 13 constituting the sub line 12 as shown in FIG. 9 and FIG. The line width is different for each layer.

さらに詳しくは、図10に示すように、主線路11と重畳している副線路12の延在部13bの線幅が主線路11と重畳していない副線路12の延在部13a、13cの線幅よりも太くなっている。   More specifically, as shown in FIG. 10, the line widths of the extension portions 13 b of the sub-line 12 that overlap with the main line 11 are the extension portions 13 a and 13 c of the sub-line 12 that do not overlap with the main line 11. It is thicker than the line width.

前記実施の形態1で説明したように、容量性結合による結合度は、主線路11と延在部との距離および互いに対向する面の平面積により定義される。   As described in the first embodiment, the degree of coupling by capacitive coupling is defined by the distance between the main line 11 and the extending portion and the plane area of the surfaces facing each other.

したがって、副線路12を構成する表面配線13の線幅が、層毎に異なるように構成することにより、方向性結合器10の結合度特性を調整することが可能となる。すなわち、本実施の形態3によれば、方向性結合器10の特性設計上の自由度を向上させることが可能となる。   Therefore, the coupling characteristic of the directional coupler 10 can be adjusted by configuring the surface wiring 13 constituting the sub line 12 so that the line width is different for each layer. That is, according to the third embodiment, the degree of freedom in the characteristic design of the directional coupler 10 can be improved.

また、副線路12の線幅を太くすることにより結合度を向上させることができるので、副線路12が占める平面積を小さくすることができる。このため方向性結合器10を小型化することが可能となる。   Moreover, since the degree of coupling can be improved by increasing the line width of the sub-line 12, the plane area occupied by the sub-line 12 can be reduced. For this reason, it becomes possible to reduce the size of the directional coupler 10.

(実施の形態4)
前記実施の形態1では、副線路の表面配線が形成される配線層が3層構造である方向性結合器について説明したが、配線基板の層数はこれに限定されない。例えば、副線路を2層に亘って形成してもよいし、4層以上の配線層に亘って形成しても良い。
(Embodiment 4)
In the first embodiment, the directional coupler in which the wiring layer on which the surface wiring of the sub line is formed has a three-layer structure has been described, but the number of layers of the wiring board is not limited thereto. For example, the sub line may be formed over two layers, or may be formed over four or more wiring layers.

本実施の形態4では、3層構造以外の配線構造を有する方向性結合器の例として、2層の配線層を備える配線基板に方向性結合器を内蔵した場合について説明する。   In the fourth embodiment, as an example of a directional coupler having a wiring structure other than a three-layer structure, a case where a directional coupler is built in a wiring board having two wiring layers will be described.

図11は本実施の形態4のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図、図12は本実施の形態4のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。   FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a directional coupler portion built in the wiring board of the RF module of the fourth embodiment, and FIG. 12 shows directional coupling built in the wiring board of the RF module of the fourth embodiment. FIG.

前記実施の形態1で説明したRFモジュール100の方向性結合器10と、本実施の形態4の方向性結合器10との相違点は図11および図12に示すように副線路12の表面配線13が、2層に亘って形成されている点である。   The difference between the directional coupler 10 of the RF module 100 described in the first embodiment and the directional coupler 10 of the fourth embodiment is that the surface wiring of the sub-line 12 as shown in FIGS. 13 is a point formed over two layers.

このように副線路12を2層構造とすることにより、方向性結合器10を薄型化することが可能となる。   Thus, the directional coupler 10 can be thinned by making the subline 12 have a two-layer structure.

ところで、副線路12の配線構造を2層構造とすると、3層構造の副線路12を用いる場合と比較して結合度特性が低下する。しかし、副線路12で囲まれたループのループ孔領域14a、14bの面積を大きくすることにより、結合度特性の低下を抑制することができる。   By the way, when the wiring structure of the sub-line 12 is a two-layer structure, the degree of coupling characteristics is reduced as compared with the case where the sub-line 12 having a three-layer structure is used. However, by increasing the area of the loop hole regions 14a and 14b of the loop surrounded by the sub line 12, it is possible to suppress a decrease in the coupling characteristic.

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments of the invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Is possible.

本発明は、高周波回路モジュールとして用いられる半導体装置および高周波回路モジュールの電力検出器として用いられる方向性結合器に適用できる。   The present invention can be applied to a semiconductor device used as a high frequency circuit module and a directional coupler used as a power detector of the high frequency circuit module.

本発明の実施の形態1のRFモジュールの構成要部を示す平面図である。It is a top view which shows the structure principal part of RF module of Embodiment 1 of this invention. 図1に示すRFモジュールの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the RF module shown in FIG. 1. 図1に示すA−A線に沿った拡大断面図である。It is an expanded sectional view along the AA line shown in FIG. 図1に示すRFモジュールの方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the main line of the directional coupler part of the RF module shown in FIG. 1, and a subline. 本発明の実施の形態2のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the directional coupler part incorporated in the wiring board of RF module of Embodiment 2 of this invention was expanded. 本発明の実施の形態2のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the main line of a directional coupler part built in the wiring board of RF module of Embodiment 2 of this invention, and a subline. 本発明の実施の形態2の変形例であるRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the directional coupler part incorporated in the wiring board of RF module which is a modification of Embodiment 2 of this invention was expanded. 本発明の実施の形態2の変形例であるRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the main line of a directional coupler part built in the wiring board of RF module which is a modification of Embodiment 2 of this invention, and a subline. 本発明の実施の形態3のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the directional coupler part incorporated in the wiring board of RF module of Embodiment 3 of this invention was expanded. 本発明の実施の形態3のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the main line of a directional coupler part built in the wiring board of RF module of Embodiment 3 of this invention, and a subline. 本発明の実施の形態4のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the directional coupler part incorporated in the wiring board of RF module of Embodiment 4 of this invention was expanded. 本発明の実施の形態4のRFモジュールの配線基板に内蔵された方向性結合器部分の主線路および副線路の構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the main line of a directional coupler part built in the wiring board of RF module of Embodiment 4 of this invention, and a subline.

符号の説明Explanation of symbols

1 配線基板
2 送信電力配線
3 絶縁層
4 封止樹脂
5 終端抵抗素子
10 方向性結合器
11 主線路(第1配線)
11a 入力端
11b 出力端
12 副線路(第2配線)
12a 検出端
12b 終端
13 表面配線
13a、13b、13c 延在部
14a、14b、14c 領域
15 ビア
16 方向(第1の方向)
17 方向(第2の方向)
20 半導体チップ(半導体素子)
21 送信電力出力端子
22 電力増幅器
23 検出器
24 バイアス電圧調整回路
25 検出端子
30 アンテナスイッチ
31 入力端子
40 出力整合回路
50 低域通過フィルタ
100 RFモジュール(半導体装置)
101 送信入力端子
102 アンテナ出力端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wiring board 2 Transmission power wiring 3 Insulating layer 4 Sealing resin 5 Termination resistance element 10 Directional coupler 11 Main line (1st wiring)
11a Input end 11b Output end 12 Sub line (second wiring)
12a Detection end 12b Termination 13 Surface wiring 13a, 13b, 13c Extension portions 14a, 14b, 14c Region 15 Via 16 direction (first direction)
17 direction (second direction)
20 Semiconductor chip (semiconductor element)
21 Transmission power output terminal 22 Power amplifier 23 Detector 24 Bias voltage adjustment circuit 25 Detection terminal 30 Antenna switch 31 Input terminal 40 Output matching circuit 50 Low-pass filter 100 RF module (semiconductor device)
101 Transmission input terminal 102 Antenna output terminal

Claims (7)

積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで配線が形成された複数の配線層とを有する配線基板と、
前記複数の配線層のうち、単一の配線層に形成された第1配線と、
前記複数の配線層に亘って形成され、前記第1配線に沿って延在する延在部を備えた第2配線とを備え、
前記第1配線は屈曲部を有さず、
前記第2配線は、前記第1配線の一方の側面側にコイル形状のループを成すように形成されていることを特徴とする方向性結合器。
A wiring board having a plurality of laminated insulating layers, and a plurality of wiring layers in which wiring is formed in a desired pattern on the surface of each of the plurality of insulating layers;
A first wiring formed in a single wiring layer among the plurality of wiring layers;
A second wiring that is formed across the plurality of wiring layers and includes an extending portion that extends along the first wiring;
The first wiring does not have a bent portion,
The directional coupler according to claim 1, wherein the second wiring is formed so as to form a coil-shaped loop on one side surface side of the first wiring.
方向性結合器を有する配線基板と、前記配線基板に搭載された半導体素子とを備え、
前記配線基板は、
積層された複数の絶縁層と、
前記複数の絶縁層それぞれの表面に所望のパターンで配線が形成された複数の配線層とを有し、
前記方向性結合器は、
前記複数の配線層のうち、単一の配線層に形成された第1配線と、
前記複数の配線層に亘って形成され、前記第1配線に沿って延在する延在部を備えた第2配線とを備え、
前記第1配線は屈曲部を有さず、
前記第2配線は、前記第1配線の一方の側面側にコイル形状のループを成すように形成されていることを特徴とする半導体装置。
A wiring board having a directional coupler, and a semiconductor element mounted on the wiring board,
The wiring board is
A plurality of laminated insulating layers;
A plurality of wiring layers in which wiring is formed in a desired pattern on the surface of each of the plurality of insulating layers;
The directional coupler is
A first wiring formed in a single wiring layer among the plurality of wiring layers;
A second wiring that is formed across the plurality of wiring layers and includes an extending portion that extends along the first wiring;
The first wiring does not have a bent portion,
The semiconductor device, wherein the second wiring is formed so as to form a coil-shaped loop on one side of the first wiring.
請求項2に記載の半導体装置において、
前記第1配線は、入力端と出力端を有し、
前記第2配線は、終端と検出端を有し、
前記第2配線のコイル形状のループは、前記延在部において、前記終端側から前記検出端に向かう第1方向が、前記第1配線の前記入力端から前記出力端に向かう第2方向の反対方向となるように配置されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 2,
The first wiring has an input end and an output end,
The second wiring has a termination and a detection end,
The coil-shaped loop of the second wiring is such that, in the extending portion, the first direction from the termination side to the detection end is opposite to the second direction from the input end to the output end of the first wiring. A semiconductor device characterized by being arranged in a direction.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第2配線は、
前記複数の絶縁層の表面に形成され、前記第1配線に沿って延在する延在部と、前記ループを成すように屈曲した屈曲部とを有する表面配線と、
上層の前記表面配線と下層の前記表面配線とを電気的に接続する導電路とを備え、
前記第2配線のループに囲まれた第1領域は、前記第1配線と重畳していないことを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The second wiring is
A surface wiring that is formed on the surface of the plurality of insulating layers and has an extending portion that extends along the first wiring; and a bent portion that is bent to form the loop;
A conductive path electrically connecting the upper surface wiring and the lower surface wiring;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first region surrounded by the loop of the second wiring does not overlap with the first wiring.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第1配線は、前記複数の配線層のうち、最上層と最下層の中間に位置する任意の配線層に形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The first wiring is formed in an arbitrary wiring layer located between the uppermost layer and the lowermost layer among the plurality of wiring layers.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第2配線の前記終端側には、終端抵抗素子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
A semiconductor device, wherein a terminal resistance element is connected to the terminal end side of the second wiring.
請求項3に記載の半導体装置において、
前記第2配線の線幅は、前記複数の配線層毎に異なる線幅で形成されていることを特徴とする半導体装置。
The semiconductor device according to claim 3.
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second wiring has a line width different for each of the plurality of wiring layers.
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