JP2010109871A - 薄膜バラン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態に係る薄膜バランは、第1のコイル部C1及び第2のコイル部C2を備える不平衡伝送線路2と、第1のコイル部C1及び第2のコイル部C2にそれぞれ磁気結合する第3のコイル部C3及び第4のコイル部C4を備えた不平衡伝送線路3と、第3のコイル部C3に接続された第1の平衡端子T1と、第4のコイル部C4に接続された第2の平衡端子T2と、第3のコイル部C3と第1の平衡端子T1との間、及び/又は、第4のコイル部C4と第2の平衡端子T2との間に設けられた補助コイル部C5とを有する。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、薄膜バラン1は、第1の線路部L1と第2の線路部L2とを備える不平衡伝送線路2と、第1の線路部L1及び第2の線路部L2にそれぞれ磁気結合する第3の線路部L3及び第4の線路部L4を備えた平衡伝送線路3とを有する。また、薄膜バラン1は、第1の線路部L1に接続された不平衡端子T0と、第3の線路部L3に接続された第1の平衡端子T1と、第4の線路部L4に接続された第2の平衡端子T2とを有する。そして、第4の線路部L4と第2の平衡端子T2との間には、L成分L5が設けられている。
上記の薄膜バラン1では、不平衡端子T0に不平衡信号が入力されると、不平衡信号は第1の線路部L1及び第2の線路部L2を伝播する。そして、第1の線路部L1においては第3の線路部L3と磁気結合し、第2の線路部L2においては第4の線路部L4と磁気結合することによって、不平衡信号は位相が180°異なる2つの平衡信号に変換され、この2つ平衡信号が第1及び第2の平衡端子T1,T2から出力される。なお、平衡信号から不平衡信号の変換動作は、上述した動作を逆にしたものである。
図2〜図6は、実施例1の薄膜バラン1の各配線層の平面図である。このうち、図2は第1配線層10の平面図であり、図3は第2配線層20の平面図であり、図4は第3配線層30の平面図であり、図5は第4配線層40の平面図であり、図6は第5配線層50の平面図である。第1配線層10が最下層の配線層であり、第5配線層50が最上層の配線層である。なお基板は図示していないが、最下層である第1配線層10の下に位置している。つまり基板上に薄膜バランが形成された構成をとっている。
言うまでもないが、補助コイルは2段の階層に限らず第4の階層や第3の階層にのみ1段で形成しても良い。所望の特性にあわせ設計可能である。
図7は、比較対象となる比較例の薄膜バランの等価回路図を示す。比較例の薄膜バラン100は、第4のコイル部C4と第2の平衡端子T2との間にL成分L5を有さない。具体的には、図3に示す第2配線層20のコイル導体22の端部22aを第2の平衡端子T2に接続し、図5及び図6に示す第4配線層40及び第5配線層50のコイル導体41,42,51を設けないことにより、比較例の薄膜バランが構成される。
上記の実施例1及び比較例の構造について、信号の減衰特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、2400−2500MHzとした。結果を図8に示す。図8では、E1は実施例1の結果、Rは比較例の結果を示す。
実施例2では、実施例1に比べてコイル導体を長くして、補助コイル部C5のインダクタンスを増加させた例である。図9及び図10は、このような実施例2の薄膜バラン1の第4配線層40及び第5配線層50を示す平面図である。なお、実施例2の薄膜バラン1の第1〜第3配線層10〜30の構成は、第1実施例と同様である。図9及び図10に示すように、実施例2の補助コイル部C5を構成するコイル導体43,52は、実施例1のコイル導体41,51を、図中、下側に10μmだけ広げたものであり、これによって、補助コイル部C5のインダクタンスを増加させている。
実施例3では、実施例1に比べてコイル導体を短くして、補助コイル部C5のインダクタンスを減少させた例である。図11及び図12は、このような実施例3の薄膜バラン1の第4配線層40及び第5配線層50を示す平面図である。なお、実施例3の薄膜バラン1の第1〜第3配線層10〜30の構成は、第1実施例と同様である。図11及び図12に示すように、実施例3の補助コイル部C5を構成するコイル導体44,45,53は、実施例1のコイル導体41,42,51を、図中、上側に40μmだけ縮めたものであり、これにより補助コイル部C5のインダクタンスを減少させている。
実施例4では、実施例1に比べて補助コイル部C5のコイル開口を広げて、補助コイル部C5が第2のコイル部C2のコイル開口と重なる面積を増大させた例である。図13及び図14は、実施例4の薄膜バラン1の第4配線層40及び第5配線層50を示す平面図である。なお、実施例4の薄膜バラン1の第1〜第3配線層10〜30の構成は、第1実施例と同様である。図13及び図14に示すように、実施例4の補助コイル部C5を構成するコイル導体46,47,54は、実施例1のコイル導体41,42,51を外側に大きく広げたものであり、これによって、補助コイル部C5が、第2のコイル部C2のコイル開口と重なる面積を増大させている。ここで、補助コイル部C5とは、コイル導体およびコイル開口を含めた部分を示す。
上記の実施例2〜4の構造について、信号の減衰特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、2400−2500MHzとした。結果を図15に示す。図15では、E2は実施例2の結果、E3は実施例3の結果、E4は実施例4の結果を示す。また、図15には、実施例1の結果(E1)及び比較例の結果(R)も併記した。
実施例5は、実施例1と比べて補助コイル部C5の巻回方向を逆にした例である。図16及び図17は、実施例5の薄膜バラン1の第4配線層40及び第5配線層50を示す平面図である。なお、実施例5の薄膜バラン1の第1〜第3配線層10〜30の構成は、第1実施例と同様である。図16及び図17に示すように、実施例4のコイル導体48,49,55により構成される補助コイル部C5の巻回方向は、第2のコイル部C2の巻回方向と比べて逆になっている(図2参照)。ここで、巻回方向は、基板上部から薄膜バラン1を眺め、不平衡端子T0を基準とする。この場合には、第1のコイル部C1及び第2のコイル部C2は右回り(時計回り)、第1の平衡端子T1を始点とすると第3のコイル部C3及び第4のコイル部C4は左回り(反時計回り)、第4のコイル部C4との接続点を始点とすると補助コイル部C5は左回りとなって、補助コイル部C5の巻回方向は、不平衡伝送線路2を構成する第2のコイル部C2のものと逆方向となる。
上記の実施例5の構造について、信号の減衰特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、2400−2500MHzとした。結果を図18に示す。図18において、E5は実施例5の結果、E1は実施例1の結果、Rは比較例の結果を示す。
実施例6は、第3配線層30及び第4配線層40により補助コイル部C5を形成した例である。図19及び図20は、実施例6の薄膜バラン1の第3配線層30及び第4配線層40を示す平面図である。なお、実施例6の薄膜バラン1の第1〜第2配線層10〜20の構成は、第1実施例と同様である。また、実施例6では、実施例1の第5配線層50は必要ない。図19及び図20に示すように、第3配線層30及び第4配線層40のコイル導体33,34,41Aにより補助コイル部C5が構成されている。このように、補助コイル部C5は、第1〜第4のコイル部C1〜C4とは異なる配線層に形成されていればよく、その配線層に特に限定はない。
実施例7は、ミアンダ型のコイルからなる補助コイル部C5の例である。図21は、実施例7の薄膜バラン1の第3配線層30を示す平面図である。なお、実施例6では、下層の第1配線層のコイル導体の巻数が1つ増えている点を除いて、第1配線層10及び第2配線層10〜20の構成は、第1実施例とほぼ同じである。また、実施例6では、実施例1の第4配線層40及び第5配線層50は必要ない。図21に示すように、補助コイル部C5は、ミアンダ型のコイルのような蛇足状の線路部であってもよい。
Claims (5)
- 第1の線路部及び第2の線路部を備える不平衡伝送線路と、
前記第1の線路部及び前記第2の線路部にそれぞれ磁気結合する第3の線路部及び第4の線路部を備えた平衡伝送線路と、
前記第1の線路部に接続された不平衡端子と、
前記第3の線路部に接続された第1の平衡端子と、
前記第4の線路部に接続された第2の平衡端子と、
前記第3の線路部と前記第1の平衡端子との間、及び/又は、前記第4の線路部と前記第2の平衡端子との間に設けられたL成分と、
を有する薄膜バラン。 - 第1のコイル部及び第2のコイル部を備える不平衡伝送線路と、
前記第1のコイル部及び前記第2のコイル部にそれぞれ磁気結合する第3のコイル部及び第4のコイル部を備えた平衡伝送線路と、
前記第3のコイル部に接続された第1の平衡端子と、
前記第4のコイル部に接続された第2の平衡端子と、
前記第3のコイル部と前記第1の平衡端子との間、及び/又は、前記第4のコイル部と前記第2の平衡端子との間に設けられた補助コイル部と、
を有する薄膜バラン。 - 前記補助コイル部の少なくとも一部が、前記第1及び/又は第2のコイル部のコイル開口に対向する領域に配置された、
請求項2記載の薄膜バラン。 - 前記補助コイル部は、前記第4のコイル部と前記第2の平衡端子との間に接続された、
請求項2又は3に記載の薄膜バラン。 - 前記補助コイル部は、前記第1及び第2のコイル部と巻回方向が逆である、
請求項2〜4のいずれかに記載の薄膜バラン。
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