JP2011044962A - Thin-film balun - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and thin-film balun that maintains various required balun characteristics. <P>SOLUTION: The thin-film balun 1 includes: an unbalanced transmission line UL; a balanced transmission line BL facing and magnetically coupled to the unbalanced transmission line UL; a capacitor electrode DE1 facing a part of the unbalanced transmission line UL facing the balanced transmission line BL and constituting a capacitor D1: and an unbalanced terminal UT connected to the unbalanced transmission line UL and the capacitor electrode DE1. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、不平衡−平衡の信号変換を行なうバラン(バラントランス)に関し、特に、小型薄型化に有利な薄膜プロセスにより形成された薄膜バランに関する。   The present invention relates to a balun (balun transformer) that performs unbalanced-balanced signal conversion, and more particularly to a thin film balun formed by a thin film process that is advantageous for miniaturization and thinning.

無線通信機器は、アンテナ、フィルタ、RFスイッチ、パワーアンプ、RF−IC、バラン等の各種高周波素子によって構成される。これらのなかで、アンテナやフィルタ等の共振素子は、接地電位を基準とした不平衡型の信号を取り扱う(信号伝送を行う)が、高周波信号の生成や処理を行なうRF−ICは、平衡型の信号を取り扱う(信号伝送を行う)ため、両者を電磁気的に接続する場合には、不平衡−平衡変換器として機能するバランが使用される。   The wireless communication device includes various high frequency elements such as an antenna, a filter, an RF switch, a power amplifier, an RF-IC, and a balun. Among these, resonant elements such as antennas and filters handle unbalanced signals based on the ground potential (perform signal transmission), but RF-ICs that generate and process high-frequency signals are balanced types. Therefore, when the two are electromagnetically connected, a balun that functions as an unbalanced-balanced converter is used.

近時、携帯電話や携帯端末等の移動体通信機や無線LAN機器等に用いられるバランとして、更なる小型薄型化が切望されている。このようなバランとしては、互いに対向配置された不平衡伝送線路と平衡伝送線路によって電磁結合を形成し、不平衡伝送線路の一方端が不平衡端子に接続され、且つ、他方端がキャパシタを介して接地端子に接続された構成を有するもの(特許文献1)が提案されている。   Recently, as a balun used in mobile communication devices such as mobile phones and mobile terminals, wireless LAN devices, and the like, further downsizing and thinning are desired. As such a balun, an electromagnetic coupling is formed by an unbalanced transmission line and a balanced transmission line arranged opposite to each other, one end of the unbalanced transmission line is connected to an unbalanced terminal, and the other end is connected via a capacitor. A device having a configuration connected to a ground terminal (Patent Document 1) has been proposed.

特開2006−270444号公報JP 2006-270444 A

ところで、薄膜バランの通過特性として、その共振周波数は下記式(1);
fr=1/{2π(L・C)1/2} …(1)、
で表される。ここで、式中、frは共振周波数を示し、L(L成分)は、不平衡伝送線路と平衡伝送線路部で形成される共振回路の等価的なインダクタンスを示し、C(C成分)は、同キャパシタンスを示す。
By the way, as a passing characteristic of the thin film balun, its resonance frequency is expressed by the following formula (1)
fr = 1 / {2π (L · C) 1/2 } (1),
It is represented by Here, fr represents the resonance frequency, L (L component) represents the equivalent inductance of the resonance circuit formed by the unbalanced transmission line and the balanced transmission line portion, and C (C component) is It shows the same capacitance.

ところが、バランを小型薄型化するには、不平衡伝送線路や平衡伝送線路を形成するコイル等の巻回数や線路長が不可避的に低減されてしまうため、共振回路のインダクタンスLが低下してしまい、式(1)から明らかなように、共振周波数fr(通過帯域の周波数)が高周波化してしまう。通常、無線通信等で使用されるバランの周波数の通過特性(所定周波数の減衰特性)は、それが搭載される通信機器やシステムの構成、規格、仕様等から要求仕様が定められており、バランの特性として特に重要である。具体的には、例えば、通過特性として共振周波数frのピーク値が2400〜2500MHz(2.4GHz帯域)といった数値が指定され、かかる周波数帯域での減衰量を十分に低く抑えるような仕様設計がなされる。しかし、上述の如く、バランの小型薄型化によって共振周波数frが高周波化すると、上記特許文献1に記載されたチップ型バランのような構成では、かかる要求仕様を満足することが困難となってしまう。   However, in order to reduce the size and thickness of the balun, the number of turns and the line length of the coils forming the unbalanced transmission line and the balanced transmission line are inevitably reduced, so that the inductance L of the resonance circuit is lowered. As is clear from Equation (1), the resonance frequency fr (passband frequency) is increased. Usually, the pass characteristics (attenuation characteristics of a predetermined frequency) of the frequency of a balun used in wireless communication and the like are determined from the configuration, standards, specifications, etc. of the communication equipment and system in which the balun is installed. It is particularly important as a property. Specifically, for example, a numerical value such that the peak value of the resonance frequency fr is 2400 to 2500 MHz (2.4 GHz band) is specified as the pass characteristic, and the specification design is made so that the attenuation in the frequency band is sufficiently low. The However, as described above, when the resonance frequency fr is increased by reducing the size and thickness of the balun, it is difficult to satisfy the required specifications with the configuration of the chip-type balun described in Patent Document 1. .

そこで、上記式(1)より、共振回路のキャパシタンスCを増大させることにより、共振周波数frの高周波化が抑止され得るが、本発明者の知見によれば、上記特許文献1に記載されたバランのようにキャパシタを設け、キャパシタンスCを単に増大させるだけでは、入力信号に対する所望の通過特性や、出力信号に対する所望の平衡特性(出力信号の振幅差や位相差)を得ることができず、その要求仕様を満足することが困難なことがある。   Therefore, from the above equation (1), the resonance frequency fr can be prevented from increasing by increasing the capacitance C of the resonance circuit, but according to the knowledge of the present inventor, the balun described in the above-mentioned Patent Document 1 is used. If the capacitor is provided and the capacitance C is simply increased, a desired pass characteristic for the input signal and a desired balance characteristic for the output signal (amplitude difference or phase difference of the output signal) cannot be obtained. It may be difficult to meet the required specifications.

そこで、本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、要求されるバランの諸特性を維持しつつ、小型薄型化することができる薄膜バランを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin film balun that can be reduced in size and thickness while maintaining the required characteristics of the balun.

上記課題を解決するため、本発明の薄膜バランは、不平衡伝送線路と、不平衡伝送線路に対向し且つ電磁結合する平衡伝送線路と、平衡伝送線路と対向する不平衡伝送線路の一部と対向し、且つ、キャパシタを構成するキャパシタ電極と、不平衡伝送線路およびキャパシタ電極に接続された不平衡端子とを備える。   In order to solve the above problems, a thin film balun according to the present invention includes an unbalanced transmission line, a balanced transmission line facing the unbalanced transmission line and electromagnetically coupled, and a part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line. The capacitor electrode which opposes and comprises a capacitor | condenser, and the unbalanced transmission line and the unbalanced terminal connected to the capacitor electrode are provided.

このような構成では、薄膜バランの共振回路にキャパシタが導入されることから、薄膜バランの共振周波数が低周波数側にシフトされる。従って、薄膜バランの小型化に伴う共振周波数の高周波化が抑制される。また、キャパシタの平衡伝送線路と対向する不平衡伝送線路の一部と対向するようにキャパシタ電極を設けることにより、薄膜バランの平衡特性を向上させることが可能であることが判明した。   In such a configuration, since the capacitor is introduced into the resonance circuit of the thin film balun, the resonance frequency of the thin film balun is shifted to the low frequency side. Therefore, the increase in the resonance frequency accompanying the downsizing of the thin film balun is suppressed. It was also found that the balance characteristics of the thin film balun can be improved by providing the capacitor electrode so as to face a part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line of the capacitor.

かかる作用機序の詳細は未だ不明ではあるが、以下のように推定される。キャパシタの平衡伝送線路と対向する不平衡伝送線路の一部は、平衡伝送線路との電磁結合(カップリング)が支配的な部位であるところ、この部位にキャパシタ電極を対向させてキャパシタを構成することにより、不平衡伝送線路における平衡伝送線路とのカップリング状態が有意に変化し得る。すなわち、不平衡伝送線路の所定の位置にキャパシタ(キャパシタンス)を導入することにより、不平衡伝送線路における平衡伝送線路とのカップリングに寄与する部位自体が変化し得る。さらに、このようにキャパシタを導入することにより、伝送線路全体の特性インピーダンスが変化し得る。そして、かかるカップリングに寄与する部位の変化及び特性インピーダンスの変化に起因して、薄膜バランの平衡特性が好適に改善されるものと推定される。ただし、作用はこれに限定されない。   The details of the mechanism of action are still unknown, but are estimated as follows. Part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line of the capacitor is a part where electromagnetic coupling (coupling) with the balanced transmission line is dominant, and the capacitor electrode is opposed to this part to constitute the capacitor. This can significantly change the coupling state of the unbalanced transmission line with the balanced transmission line. That is, by introducing a capacitor (capacitance) at a predetermined position of the unbalanced transmission line, the part itself contributing to the coupling with the balanced transmission line in the unbalanced transmission line can be changed. Further, by introducing the capacitor in this way, the characteristic impedance of the entire transmission line can be changed. And it is estimated that the balance characteristic of a thin film balun is suitably improved due to the change of the site | part which contributes to this coupling, and the change of characteristic impedance. However, the action is not limited to this.

なお、上記の本願発明の構成には、不平衡伝送線路の一部とそれに対向するキャパシタ電極との間に、不平衡伝送線路に接続する他方のキャパシタ電極が配置される場合も含まれる、好ましくは、不平衡伝送線路の一部が他方のキャパシタ電極を兼ねる方が有用である。これにより、他方のキャパシタ電極の配置のための新たな層を必要としないので、製造プロセスの工数を削減することにも繋がり、生産性の向上及び工程管理の簡素化が可能となる。   The above-described configuration of the present invention includes a case where the other capacitor electrode connected to the unbalanced transmission line is disposed between a part of the unbalanced transmission line and the capacitor electrode facing the unbalanced transmission line. It is more useful that a part of the unbalanced transmission line also serves as the other capacitor electrode. This eliminates the need for a new layer for disposing the other capacitor electrode, leading to a reduction in the number of man-hours in the manufacturing process, thereby improving productivity and simplifying process management.

また、上記課題を解決するため、本発明の薄膜バランは、第1の線路部及び第2の線路部を有する不平衡伝送線路と、第1の線路部及び第2の線路部のそれぞれに対向し且つ電磁結合する第3の線路部及び第4の線路部を有する平衡伝送線路と、第4の線路部と対向する第2の線路部の一部と対向し、且つ、キャパシタを構成するキャパシタ電極と、第1の線路部及びキャパシタ電極に接続された不平衡端子とを備える。このようにしても、上述したのと同様の作用が奏される。   Moreover, in order to solve the said subject, the thin film balun of this invention is opposite to each of the unbalanced transmission line which has a 1st line part and a 2nd line part, and a 1st line part and a 2nd line part. And a balanced transmission line having a third line portion and a fourth line portion that are electromagnetically coupled to each other and a part of the second line portion that faces the fourth line portion, and constitutes a capacitor And an unbalanced terminal connected to the first line portion and the capacitor electrode. Even if it does in this way, the effect | action similar to having mentioned above is show | played.

好ましくは、第3の線路部と対向する第1の線路部の一部と対向し、キャパシタを構成するキャパシタ電極をさらに有し、不平衡端子は、第1の線路部、並びに、第2の線路部の一部と対向するキャパシタ電極、及び、第1の線路部の一部と対向するキャパシタ電極に接続されている。このような構成により、第4の線路部と第2の線路部とのカップリングに加えて、第3の線路部と第1の線路部とのカップリングに寄与する部位が変化し得る。従って、かかる構成により、2つのカップリングを調整することができることから、薄膜バランの平衡特性の改善にさらに寄与するものと推定される。ただし、作用はこれに限定されない。   Preferably, it further includes a capacitor electrode that constitutes a capacitor, facing a part of the first line portion that faces the third line portion, and the unbalanced terminal includes the first line portion and the second line portion. The capacitor electrode facing a part of the line part and the capacitor electrode facing a part of the first line part are connected. With such a configuration, in addition to the coupling between the fourth line portion and the second line portion, the portion contributing to the coupling between the third line portion and the first line portion can change. Therefore, it is presumed that the two couplings can be adjusted by such a configuration, which further contributes to the improvement of the equilibrium characteristics of the thin film balun. However, the action is not limited to this.

さらに、上記課題を解決するため、本発明の薄膜バランは、不平衡端子と、一端が不平衡端子に接続され他端が開放端となる不平衡回路と、不平衡回路に電磁結合する平衡回路と、を備え、開放端を除く不平衡回路の一部にキャパシタが接続され、キャパシタは不平衡端子にも接続されているものである。   Furthermore, in order to solve the above problems, the thin film balun of the present invention includes an unbalanced terminal, an unbalanced circuit having one end connected to the unbalanced terminal and the other end being an open end, and a balanced circuit electromagnetically coupled to the unbalanced circuit. The capacitor is connected to a part of the unbalanced circuit excluding the open end, and the capacitor is also connected to the unbalanced terminal.

このような構成では、薄膜バランの共振回路にキャパシタが導入されることから、薄膜バランの共振周波数が低周波数側にシフトされるので、薄膜バランの小型化に伴う共振周波数の高周波化が抑制される。また、不平衡伝送線路の開放端よりも内側の領域は、その開放端に比べて平衡伝送線路との電磁結合(カップリング)が相対的に強い部位であり、この部位にキャパシタ電極を対向させてキャパシタを構成することにより、不平衡伝送線路における平衡伝送線路とのカップリングに寄与する部位が変化し得る。さらに、キャパシタの導入により全体の伝送線路の特性インピーダンスが変化し得る。このように、カップリングに寄与する部位の変化及び特性インピーダンスの変化が、薄膜バランの平衡特性の改善に寄与するものと推定される。ただし、作用はこれに限定されない。   In such a configuration, since a capacitor is introduced into the resonance circuit of the thin film balun, the resonance frequency of the thin film balun is shifted to a lower frequency side, so that an increase in the resonance frequency associated with the miniaturization of the thin film balun is suppressed. The Also, the area inside the open end of the unbalanced transmission line is a part where electromagnetic coupling (coupling) with the balanced transmission line is relatively stronger than the open end, and the capacitor electrode is opposed to this part. By configuring the capacitor, the part contributing to the coupling with the balanced transmission line in the unbalanced transmission line can be changed. Furthermore, the characteristic impedance of the entire transmission line can be changed by introducing a capacitor. Thus, it is presumed that the change in site and the change in characteristic impedance contributing to the coupling contribute to the improvement of the equilibrium characteristics of the thin film balun. However, the action is not limited to this.

本発明によれば、平衡伝送線路と対向する不平衡伝送線路の一部と不平衡端子との間にキャパシタを導入することによって、小型化に伴う薄膜バランの高周波化を抑制しつつ、薄膜バランの平衡特性を向上させることができ、薄膜バランのより一層の小型薄型化を達成することが可能となる。   According to the present invention, by introducing a capacitor between a part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line and the unbalanced terminal, the high-frequency of the thin film balun associated with miniaturization is suppressed, and the thin film balun is suppressed. Thus, it is possible to further reduce the size and thickness of the thin film balun.

本発明の薄膜バランの一実施形態の構成を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the structure of one Embodiment of the thin film balun of this invention. 薄膜バランの一実施形態の構成を示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view showing the configuration of an embodiment of a thin film balun. 薄膜バラン1Aの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1A. 薄膜バラン1Aの配線層M1における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M1 of thin film balun 1A. 薄膜バラン1Aの配線層M2における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M2 of thin film balun 1A. 薄膜バラン1Aの配線層M3における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M3 of thin film balun 1A. 薄膜バラン1Bの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1B. 通過特性の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of a passage characteristic. 薄膜バラン1Cの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1C. 薄膜バラン1Dの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1D. 薄膜バラン1Eの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1E. 薄膜バラン1Fの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 1F. 通過特性の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of a passage characteristic. 位相差の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of phase difference. 振幅差の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of an amplitude difference. 本発明の薄膜バランの他の実施形態の構成を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the structure of other embodiment of the thin film balun of this invention. 薄膜バラン2Aの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 2A. 薄膜バラン2Bの配線層M0における水平断面図である。It is a horizontal sectional view in wiring layer M0 of thin film balun 2B. 通過特性の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of a passage characteristic. 位相差の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of phase difference. 振幅差の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of an amplitude difference.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右などの位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, positional relationships such as up, down, left and right are based on the positional relationships shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. The following embodiments are examples for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention only to the embodiments. Further, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

(第1実施形態)
図1は、本発明の薄膜バランに係る第1実施形態の構成を示す等価回路図である。薄膜バラン1は、線路部L1(第1の線路部)及び線路部L2(第2の線路部)が直列に接続された不平衡伝送線路(不平衡回路)ULと、線路部L3(第3の線路部)及び線路部L4(第4の線路部)が直列に接続された平衡伝送線路(平衡回路)BLとを備えており、線路部L1及び線路部L3、並びに、線路部L2及び線路部L4によって、それぞれ電磁結合が形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the first embodiment according to the thin film balun of the present invention. The thin film balun 1 includes an unbalanced transmission line (unbalanced circuit) UL in which a line portion L1 (first line portion) and a line portion L2 (second line portion) are connected in series, and a line portion L3 (third Line portion) and a line portion L4 (fourth line portion) and a balanced transmission line (balanced circuit) BL connected in series. The line portion L1, the line portion L3, and the line portion L2, the line portion. The portions L4 form electromagnetic couplings.

この薄膜バラン1においては、線路部L1における線路部L2との結合端の他端が不平衡端子UTに接続されている。また、線路部L2における線路部L1との結合端の他端は開放端となっており、その開放端を除く一部が、キャパシタD1を介して不平衡端子UTに接続されている。また、線路部L3及び線路部L4におけるそれぞれの結合端との他端は、平衡端子BT1及び平衡端子BT2に接続されている。さらに、線路部L3及び線路部L4の結合端が、接地端子Gに接続されている。   In the thin film balun 1, the other end of the coupling end of the line portion L1 with the line portion L2 is connected to the unbalanced terminal UT. Further, the other end of the coupling end with the line portion L1 in the line portion L2 is an open end, and a part other than the open end is connected to the unbalanced terminal UT via the capacitor D1. Further, the other ends of the coupling portions in the line portion L3 and the line portion L4 are connected to the balanced terminal BT1 and the balanced terminal BT2. Furthermore, the coupling end of the line portion L3 and the line portion L4 is connected to the ground terminal G.

上述した線路部L1〜L4の長さは、薄膜バラン1の仕様に応じて異なり、例えば、変換対象となる伝送信号の1/4波長(λ/4)共振器回路となるよう設定することができる。また、線路部L1〜L4の形状は、上述した電磁結合が形成されれば、任意の形状とすることができ、例えば、渦巻状(コイル状)、蛇行状、直線状、曲線状等の形態が挙げられる。   The lengths of the line portions L1 to L4 described above vary depending on the specifications of the thin film balun 1, and may be set to be a 1/4 wavelength (λ / 4) resonator circuit of a transmission signal to be converted, for example. it can. In addition, the shape of the line portions L1 to L4 can be any shape as long as the above-described electromagnetic coupling is formed, for example, a spiral shape (coil shape), a meandering shape, a linear shape, a curved shape, or the like. Is mentioned.

以下に、同図を参照して薄膜バラン1の基本的な動作について説明する。不平衡端子UTに不平衡信号が入力されると、不平衡信号は線路部L1及び線路部L2を伝播する。そして、線路部L1と線路部L3とが電磁結合(第1の電磁結合)し、線路部L2と線路部L4とが電磁結合(第2の電磁結合)することにより、入力された不平衡信号は当該不平衡信号と同じ周波数で位相が180°(π)異なる2つの平衡信号に変換され、これら2つ平衡信号が平衡端子BT1,BT2からそれぞれ出力される。逆に、互いに同じ大きさで180°の位相差を有する所定周波数の2つの平衡信号が平衡端子BT1,BT2に入力されると、不平衡端子UTから平衡信号と同一周波数の不平衡信号が出力される。   The basic operation of the thin film balun 1 will be described below with reference to FIG. When an unbalanced signal is input to the unbalanced terminal UT, the unbalanced signal propagates through the line portion L1 and the line portion L2. Then, the line portion L1 and the line portion L3 are electromagnetically coupled (first electromagnetic coupling), and the line portion L2 and the line portion L4 are electromagnetically coupled (second electromagnetic coupling), whereby the input unbalanced signal is input. Is converted into two balanced signals having the same frequency as that of the unbalanced signal and a phase different by 180 ° (π), and these two balanced signals are output from the balanced terminals BT1 and BT2, respectively. Conversely, when two balanced signals having the same magnitude and a phase difference of 180 ° and having a predetermined frequency are input to the balanced terminals BT1 and BT2, an unbalanced signal having the same frequency as the balanced signal is output from the unbalanced terminal UT. Is done.

次に、上記の薄膜バランの一実施形態における配線構造について説明する。図2は、薄膜バラン1の配線構造を概略的に示す垂直断面図である。図2に示すように、例えばアルミナ等の絶縁性基板100側から順に配線層M0,M1,M2,M3が形成されている。例えば、上述したキャパシタ電極DE1は配線層M0により形成され、不平衡伝送線路ULは配線層M1により形成され、平衡伝送線路BLは配線層M2により形成され、平衡伝送線路BL及び不平衡伝送線路UL内における線路部同士を接続する接続配線が配線層M3により形成されている。同一の配線層における配線間、及び異なる配線層間には誘電体層101〜105が形成されている。キャパシタDが形成される配線層M0と配線層M1との間の誘電体層102、及び不平衡伝送線路ULと平衡伝送線路BLとの電磁結合が形成される配線層M1と配線層M2の間の誘電体層104には、例えば窒化シリコンが用いられる。配線層M0及び配線層M1を被覆する誘電体層101,103として、例えばアルミナが用いられる。さらに、配線層M2,M3を被覆する誘電体層105として、例えばポリイミドが用いられる。これら各層の材料は上述のものに限定されず、窒化シリコン、アルミナ、シリカ、等の無機系絶縁体のみならず、ポリイミド、エポキシ樹脂等の有機系絶縁体でもよく適宜選択できる。不平衡端子UT、平衡端子BT1,BT2、接地端子Gは、全ての誘電体層を貫通するように形成されている。このように、薄膜バラン1は、絶縁性基板100上に形成された薄膜多層構造から構成されている。   Next, the wiring structure in one embodiment of the thin film balun will be described. FIG. 2 is a vertical sectional view schematically showing the wiring structure of the thin film balun 1. As shown in FIG. 2, wiring layers M0, M1, M2, and M3 are formed in this order from the insulating substrate 100 side such as alumina. For example, the capacitor electrode DE1 described above is formed by the wiring layer M0, the unbalanced transmission line UL is formed by the wiring layer M1, the balanced transmission line BL is formed by the wiring layer M2, and the balanced transmission line BL and the unbalanced transmission line UL. A connection wiring for connecting the line portions inside is formed by the wiring layer M3. Dielectric layers 101 to 105 are formed between the wirings in the same wiring layer and between different wiring layers. The dielectric layer 102 between the wiring layer M0 and the wiring layer M1 in which the capacitor D is formed, and between the wiring layer M1 and the wiring layer M2 in which electromagnetic coupling between the unbalanced transmission line UL and the balanced transmission line BL is formed. For example, silicon nitride is used for the dielectric layer 104. For example, alumina is used as the dielectric layers 101 and 103 covering the wiring layer M0 and the wiring layer M1. Further, for example, polyimide is used as the dielectric layer 105 covering the wiring layers M2 and M3. The materials of these layers are not limited to those described above, and may be selected as appropriate, not only inorganic insulators such as silicon nitride, alumina, and silica but also organic insulators such as polyimide and epoxy resin. The unbalanced terminal UT, the balanced terminals BT1 and BT2, and the ground terminal G are formed so as to penetrate all the dielectric layers. Thus, the thin film balun 1 is composed of a thin film multilayer structure formed on the insulating substrate 100.

図2に示すように、本実施形態では、上述したキャパシタDが、不平衡伝送線路ULを含む配線層M1と、配線層M1に誘電体層102を介して対向配置されたキャパシタ電極DE1を含む配線層M0との間に形成されている。   As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the capacitor D described above includes a wiring layer M1 including the unbalanced transmission line UL, and a capacitor electrode DE1 disposed to face the wiring layer M1 via the dielectric layer 102. It is formed between the wiring layer M0.

(実施例1A)
次に、薄膜バランの一実施例における各配線層M0,M1,M2,M3のパターンについて詳細に説明する。以下の実施例では、線路部L1〜L4としてコイル部を用いたものである。
Example 1A
Next, the patterns of the wiring layers M0, M1, M2, and M3 in one embodiment of the thin film balun will be described in detail. In the following embodiments, coil portions are used as the line portions L1 to L4.

図3〜図6は、薄膜バラン1Aにおける各配線層を概略的に示す水平断面図である。図3〜図6に示す如く、配線層M0〜M3の全ての層に、不平衡端子UT、平衡端子BT1,BT2、及び、接地端子Gが形成されており、各端子UT,BT1,BT2,GはスルーホールPを介して異なる層間において電気的に接続されている。なお、図3〜図6に示す全てのスルーホールPには、上下各層を電気的に導通させるための金属導体がめっきにて形成されている。以下、各配線層の構成について詳細に説明する。   3 to 6 are horizontal sectional views schematically showing each wiring layer in the thin film balun 1A. As shown in FIGS. 3 to 6, unbalanced terminals UT, balanced terminals BT1 and BT2, and a ground terminal G are formed in all the wiring layers M0 to M3, and the terminals UT, BT1, BT2, and so on are formed. G is electrically connected between different layers via through holes P. In addition, in all the through holes P shown in FIGS. 3 to 6, metal conductors for electrically connecting the upper and lower layers are formed by plating. Hereinafter, the configuration of each wiring layer will be described in detail.

図3に示すように、絶縁性基板100上の配線層M0には、キャパシタD1のキャパシタ電極DE1が、配線層M1のコイル部C2の一部と対向する位置に形成されている。キャパシタ電極DE1は、不平衡端子UTに接続されている。キャパシタD1のキャパシタ電極DE1は、平面視において、コイル部C2の左から1列目のコイル導体12に対向するように配置されている。   As shown in FIG. 3, in the wiring layer M0 on the insulating substrate 100, the capacitor electrode DE1 of the capacitor D1 is formed at a position facing a part of the coil portion C2 of the wiring layer M1. The capacitor electrode DE1 is connected to the unbalanced terminal UT. The capacitor electrode DE1 of the capacitor D1 is disposed so as to face the coil conductor 12 in the first row from the left of the coil portion C2 in plan view.

また、図4に示す如く、配線層M1には、不平衡伝送線路ULを構成するコイル部C1(第1の線路部)及びコイル部C2(第2の線路部)が隣接して形成されている。各コイル部C1,C2は、1/4波長(λ/4)共振器に相当するものを構成する。コイル部C1を構成するコイル導体11の外側の端部11aは不平衡端子UTに接続されており、コイル導体11の内側の端部11bはスルーホールPに接続されている。一方、コイル部C2を構成するコイル導体12の内側の端部12bはスルーホールPに接続されており、コイル導体12の外側の端部12a(開放端)は開放されている。コイル部C2の外側の端部12aを除くコイル導体12の一部はキャパシタD1のキャパシタ電極を兼ねており、配線層M0のキャパシタ電極DE1と対向している。また、図4に示すように、コイル部C2を構成するコイル導体12の幅は、コイル部C1を構成するコイル導体11の幅よりも広い。これは、本願発明者の鋭意研究により、コイル部C2の一部がキャパシタの電極を兼ねるようにキャパシタD1を挿入した場合には、コイル導体11の幅に比べてコイル導体12の幅を広げた方が、優れた通過特性及び平衡特性が得られることが確認されたからである。ただし、コイル導体12及びコイル導体11の幅や巻回数に限定はなく、コイル導体12及びコイル導体11の幅や巻回数を同じにしても、異ならせてもよい。   Further, as shown in FIG. 4, the wiring layer M1 is formed with a coil part C1 (first line part) and a coil part C2 (second line part) that constitute the unbalanced transmission line UL adjacent to each other. Yes. Each coil part C1, C2 comprises what is corresponded to a 1/4 wavelength ((lambda) / 4) resonator. The outer end portion 11a of the coil conductor 11 constituting the coil portion C1 is connected to the unbalanced terminal UT, and the inner end portion 11b of the coil conductor 11 is connected to the through hole P. On the other hand, the inner end portion 12b of the coil conductor 12 constituting the coil portion C2 is connected to the through hole P, and the outer end portion 12a (open end) of the coil conductor 12 is opened. A part of the coil conductor 12 excluding the outer end 12a of the coil part C2 also serves as the capacitor electrode of the capacitor D1, and faces the capacitor electrode DE1 of the wiring layer M0. Further, as shown in FIG. 4, the width of the coil conductor 12 constituting the coil portion C2 is wider than the width of the coil conductor 11 constituting the coil portion C1. This is because, as a result of diligent research by the present inventor, when the capacitor D1 is inserted so that a part of the coil portion C2 also serves as an electrode of the capacitor, the width of the coil conductor 12 is increased compared to the width of the coil conductor 11. This is because it was confirmed that better pass characteristics and equilibrium characteristics were obtained. However, the width and the number of turns of the coil conductor 12 and the coil conductor 11 are not limited, and the width and the number of turns of the coil conductor 12 and the coil conductor 11 may be the same or different.

さらにまた、図5に示すように、配線層M2には、平衡伝送線路BLを構成するコイル部C3(第3の線路部)及びコイル部C4(第4の線路部)が隣接して形成されている。各コイル部C3,C4は、コイル部C1,C2と同様に1/4波長(λ/4)共振器に相当するものを構成する。平衡伝送線路BLのこれらコイル部C3,C4は、それぞれ、不平衡伝送線路ULのコイル部C1,C2に対向配置されており、対向している部分で電磁結合して結合器を構成する。コイル部C3を構成するコイル導体21の外側の端部21aは平衡端子BT1に接続されており、コイル導体21の内側の端部21bはスルーホールPに接続されている。一方、コイル部C4を構成するコイル導体22の外側の端部22aは平衡端子BT2に接続されており、コイル導体22の内側の端部22bはスルーホールPに接続されている。また、図5に示すように、コイル導体22の幅はコイル導体21の幅よりも広く、コイル導体22の巻回数はコイル導体21よりも少ない。これは、上述したのと同様に、本願発明者の鋭意研究により、コイル部C2の一部がキャパシタの電極を兼ねるようにキャパシタD1を挿入した場合には、上記のようにコイル導体21,22の巻回数及び幅を設定した方が、優れた通過特性及び平衡特性が得られることが確認されたからである。ただし、コイル導体22及びコイル導体21の幅や巻回数に限定はなく、コイル導体22及びコイル導体21の幅や巻回数を同じにしても、異ならせてもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 5, in the wiring layer M2, a coil part C3 (third line part) and a coil part C4 (fourth line part) constituting the balanced transmission line BL are formed adjacent to each other. ing. Each coil part C3, C4 comprises what is corresponded to a 1/4 wavelength ((lambda) / 4) resonator similarly to coil part C1, C2. These coil portions C3 and C4 of the balanced transmission line BL are respectively arranged to face the coil portions C1 and C2 of the unbalanced transmission line UL, and electromagnetically couple at the opposed portions to constitute a coupler. The outer end portion 21a of the coil conductor 21 constituting the coil portion C3 is connected to the balanced terminal BT1, and the inner end portion 21b of the coil conductor 21 is connected to the through hole P. On the other hand, the outer end 22a of the coil conductor 22 constituting the coil portion C4 is connected to the balanced terminal BT2, and the inner end 22b of the coil conductor 22 is connected to the through hole P. As shown in FIG. 5, the width of the coil conductor 22 is wider than the width of the coil conductor 21, and the number of turns of the coil conductor 22 is smaller than that of the coil conductor 21. In the same manner as described above, when the capacitor D1 is inserted so that a part of the coil portion C2 also serves as an electrode of the capacitor, the coil conductors 21 and 22 are as described above. This is because it has been confirmed that excellent pass characteristics and balance characteristics can be obtained by setting the number of windings and the width. However, the width and the number of turns of the coil conductor 22 and the coil conductor 21 are not limited, and the width and the number of turns of the coil conductor 22 and the coil conductor 21 may be the same or different.

それから、図6に示すように、配線層M3には、コイル部C3とコイル部C4を接地端子Gに接続するための配線31、及び、コイル部C1とコイル部C2を接続するための配線32が形成されている。配線31は、2つのスルーホールPと接地端子Gとを接続するように形成された分岐配線である。そして、配線31は、2つのスルーホールPを介して、配線層M2に形成されたコイル導体21の端部21b及びコイル導体22の端部22bに接続されている。一方、配線32はスルーホールPを介して配線層M1に形成されたコイル導体11の端部11b及びコイル導体12の端部12bに接続されている。   Then, as shown in FIG. 6, in the wiring layer M3, a wiring 31 for connecting the coil part C3 and the coil part C4 to the ground terminal G and a wiring 32 for connecting the coil part C1 and the coil part C2 are provided. Is formed. The wiring 31 is a branch wiring formed so as to connect the two through holes P and the ground terminal G. The wiring 31 is connected to the end portion 21b of the coil conductor 21 and the end portion 22b of the coil conductor 22 formed in the wiring layer M2 through two through holes P. On the other hand, the wiring 32 is connected to the end portion 11b of the coil conductor 11 and the end portion 12b of the coil conductor 12 formed in the wiring layer M1 through the through hole P.

このように、本実施例においては、一の階層である配線層M1に不平衡伝送線路を構成する2つのコイル部C1,C2が形成され、それに隣り合う別の階層である配線層M2に平衡伝送線路を構成する2つのコイル部C3,C4が形成され、さらに、それら配線層M2に隣り合う配線層M1とは逆側の別の階層である配線層M3にコイル部C1,C2を接続する配線32、及び、コイル部C3,C4を接続する配線31が形成されるとともに、配線層M1に隣り合う配線層M2とは逆側の階層である配線層M0に、コイル部C2におけるコイル導体12の一部と対向してキャパシタD1を構成するためのキャパシタ電極DE1が形成された多層配線構造により、図1に示す等価回路を構成する薄膜バラン1Aが得られる。   As described above, in this embodiment, the two coil portions C1 and C2 constituting the unbalanced transmission line are formed in the wiring layer M1 which is one layer, and the wiring layer M2 which is another layer adjacent thereto is balanced. Two coil portions C3 and C4 constituting the transmission line are formed, and the coil portions C1 and C2 are connected to a wiring layer M3 which is another layer opposite to the wiring layer M1 adjacent to the wiring layer M2. The wiring 32 and the wiring 31 that connects the coil portions C3 and C4 are formed, and the coil conductor 12 in the coil portion C2 is connected to the wiring layer M0 on the opposite side of the wiring layer M2 adjacent to the wiring layer M1. A thin film balun 1A constituting the equivalent circuit shown in FIG. 1 is obtained by the multilayer wiring structure in which the capacitor electrode DE1 for constituting the capacitor D1 is formed so as to face a part of the thin film balun.

(実施例1B)
図7は、本発明の実施例1Bの薄膜バラン1Bにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図7に示す薄膜バラン1Bでは、キャパシタ電極DE1の長さ(実質的にキャパシタ電極として寄与する部分の長さ)を実施例1Aの半分にしたものである。このように、実施例1Bに示す薄膜バランでは、薄膜バランの共振回路に導入されるキャパシタンスは、実施例1Aの半分に設定されている。
(Example 1B)
FIG. 7 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 1B of Example 1B of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 1B shown in FIG. 7, the length of the capacitor electrode DE1 (substantially the length of the portion that contributes as the capacitor electrode) is half that of Example 1A. Thus, in the thin film balun shown in Example 1B, the capacitance introduced into the resonance circuit of the thin film balun is set to half that of Example 1A.

(特性評価)
以上説明した薄膜バラン1A,1Bについて、通過特性(挿入損失)をシミュレーションにより求めた。伝送信号の評価対象周波数(共振周波数fr)を2400〜2500MHzとした。図8は、通過特性の評価結果を示す図である。各図において、曲線E1A,E1Bが、それぞれ、薄膜バラン1A,1Bの評価結果を示す。なお、図8の曲線R0は、キャパシタ電極DE1を備えていない比較例の薄膜バランの評価結果を示す。通過特性は、評価対象周波数領域において信号をどれだけ損失させずに通過させているかを示すものであり、評価対象周波数領域において0dBが理想的な通過特性となる。
(Characteristic evaluation)
For the thin film baluns 1A and 1B described above, pass characteristics (insertion loss) were obtained by simulation. The evaluation target frequency (resonance frequency fr) of the transmission signal was set to 2400 to 2500 MHz. FIG. 8 is a diagram illustrating evaluation results of pass characteristics. In each figure, curves E1A and E1B show the evaluation results of the thin film baluns 1A and 1B, respectively. A curve R0 in FIG. 8 shows the evaluation result of the thin film balun of the comparative example that does not include the capacitor electrode DE1. The pass characteristic indicates how much the signal is allowed to pass without being lost in the evaluation target frequency region, and 0 dB is an ideal pass characteristic in the evaluation target frequency region.

図8に示す結果より、キャパシタD1を備える本実施例の薄膜バラン1A,1Bは、キャパシタを備えていない比較例のバランに比べて、共振周波数が低周波側にシフトしていることが確認された。さらに、そのシフト量が、導入するキャパシタD1のキャパシタンスに影響されることが確認された。   From the results shown in FIG. 8, it is confirmed that the thin film baluns 1A and 1B of the present example including the capacitor D1 are shifted in the resonance frequency to the low frequency side as compared with the balun of the comparative example not including the capacitor. It was. Furthermore, it was confirmed that the shift amount is influenced by the capacitance of the capacitor D1 to be introduced.

(実施例1C)
図9は、本発明の実施例1Cの薄膜バラン1Cにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図9に示す薄膜バラン1Cでは、キャパシタ電極DE1が、平面視において、コイル部C2の左から2列目のコイル導体12に対向するように、上下方向に延在して配置されている。コイル部C2と対向する部分におけるキャパシタ電極DE1の面積(実質的にキャパシタ電極として寄与する面積)は、実施例1Aと同じに設定されている。
(Example 1C)
FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 1C of Example 1C of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 1C shown in FIG. 9, the capacitor electrode DE1 is arranged to extend in the vertical direction so as to face the second row of coil conductors 12 from the left of the coil portion C2 in plan view. The area of the capacitor electrode DE1 in the part facing the coil part C2 (substantially contributing area as a capacitor electrode) is set to be the same as that of the example 1A.

(実施例1D)
図10は、本発明の実施例1Dの薄膜バラン1Dにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図10に示す薄膜バラン1Dでは、キャパシタ電極DE1が、平面視において、コイル部C2の下から1列目のコイル導体12に対向するように、左右方向に延在して配置されている。コイル部C2と対向する部分におけるキャパシタ電極DE1の面積(実質的にキャパシタ電極として寄与する面積)は、実施例1Aと同じに設定されている。
(Example 1D)
FIG. 10 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 1D of Example 1D of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 1D shown in FIG. 10, the capacitor electrode DE1 is arranged extending in the left-right direction so as to face the first row of coil conductors 12 from below the coil portion C2 in plan view. The area of the capacitor electrode DE1 in the part facing the coil part C2 (substantially contributing area as a capacitor electrode) is set to be the same as that of the example 1A.

(実施例1E)
図11は、本発明の実施例1Eの薄膜バラン1Eにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図11に示す薄膜バラン1Eでは、キャパシタ電極DE1が、平面視において、コイル部C2の右から2列目のコイル導体12に対向するように、上下方向に延在して配置されている。コイル部C2と対向する部分におけるキャパシタ電極DE1の面積(実質的にキャパシタ電極として寄与する面積)は、実施例1Aと同じに設定されている。
(Example 1E)
FIG. 11 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 1E of Example 1E of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 1E shown in FIG. 11, the capacitor electrode DE1 is arranged to extend in the vertical direction so as to face the second row of coil conductors 12 from the right of the coil portion C2 in plan view. The area of the capacitor electrode DE1 in the part facing the coil part C2 (substantially contributing area as a capacitor electrode) is set to be the same as that of the example 1A.

(実施例1F)
図12は、本発明の実施例1Fの薄膜バラン1Fにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図12に示す薄膜バラン1Fでは、キャパシタ電極DE1が、平面視において、コイル部C2を構成するコイル導体12の開放端の部位に対向するように、上下方向に延在して配置されている。コイル部C2と対向する部分におけるキャパシタ電極DE1の面積(実質的にキャパシタ電極として寄与する面積)は、実施例1Aと同じに設定されている。
(Example 1F)
FIG. 12 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 1F of Example 1F of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 1F shown in FIG. 12, the capacitor electrode DE1 is arranged to extend in the vertical direction so as to face the open end portion of the coil conductor 12 constituting the coil portion C2 in plan view. The area of the capacitor electrode DE1 in the part facing the coil part C2 (substantially contributing area as a capacitor electrode) is set to be the same as that of the example 1A.

(特性評価)
以上説明した薄膜バラン1C〜1Fについて、通過特性(挿入損失)及び平衡特性(平衡信号の位相差及び振幅差)をシミュレーションにより求めた。伝送信号の評価対象周波数(共振周波数fr)を2400〜2500MHzとした。図13は、通過特性の評価結果を示す図であり、図14は位相差の評価結果を示す図であり、図15は振幅差の評価結果を示す図である。各図において、曲線E1A,E1C〜E1Fが、それぞれ、薄膜バラン1A,1C〜1Fの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the thin film baluns 1C to 1F described above, pass characteristics (insertion loss) and balance characteristics (phase difference and amplitude difference of balanced signals) were obtained by simulation. The evaluation target frequency (resonance frequency fr) of the transmission signal was set to 2400 to 2500 MHz. FIG. 13 is a diagram illustrating the evaluation result of the pass characteristics, FIG. 14 is a diagram illustrating the evaluation result of the phase difference, and FIG. 15 is a diagram illustrating the evaluation result of the amplitude difference. In each figure, curves E1A and E1C to E1F show the evaluation results of thin film baluns 1A and 1C to 1F, respectively.

位相差は、平衡端子BT1と平衡端子BT2から出力される2つの平衡信号の位相差であることから180degがより理想的な位相バランスとなる。振幅差は、平衡端子BT1と平衡端子BT2から出力される2つの平衡信号の振幅差であることから0dBがより理想的な出力バランスとなる。   Since the phase difference is the phase difference between the two balanced signals output from the balanced terminal BT1 and the balanced terminal BT2, 180 deg is a more ideal phase balance. Since the amplitude difference is an amplitude difference between two balanced signals output from the balanced terminal BT1 and the balanced terminal BT2, 0 dB is a more ideal output balance.

これらの結果より、実施例1A,1C〜1Fの薄膜バランは、通過特性及び平衡特性の双方において優れた特性を維持していることが確認された。また、実施例の中でも、コイル導体12の開放端以外の部位にキャパシタ電極DE1が対向した薄膜バラン1A,1C〜1Eは、コイル部C2の開放端にキャパシタ電極DE1が対向した薄膜バラン1Fに比べて、平衡特性において優れていることが確認された。   From these results, it was confirmed that the thin film baluns of Examples 1A and 1C to 1F maintained excellent characteristics in both pass characteristics and equilibrium characteristics. Further, among the embodiments, the thin film baluns 1A and 1C to 1E in which the capacitor electrode DE1 is opposed to a portion other than the open end of the coil conductor 12 are compared with the thin film balun 1F in which the capacitor electrode DE1 is opposed to the open end of the coil portion C2. Thus, it was confirmed that the balance characteristic is excellent.

(第2実施形態)
図16は、本発明の薄膜バランに係る第2実施形態の構成を示す等価回路図である。第2実施形態の薄膜バラン2は、不平衡端子UTと線路部L2との間にキャパシタD1が導入されることに加えて、不平衡端子UTと線路部L1との間にキャパシタD2が導入されたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 16 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the second embodiment according to the thin film balun of the present invention. In the thin film balun 2 of the second embodiment, in addition to the capacitor D1 being introduced between the unbalanced terminal UT and the line portion L2, the capacitor D2 is introduced between the unbalanced terminal UT and the line portion L1. It is a thing.

(実施例2A)
次に、図16に示す回路構成を備える薄膜バランの一実施例における配線層M0のパターンについて詳細に説明する。図17は、本発明の実施例2Aの薄膜バラン2Aにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図17に示す薄膜バラン2Aでは、不平衡端子UTに接続する2つのキャパシタ電極DE1,DE2が形成されており、一方のキャパシタ電極DE1の配置は実施例1Eと同じである。他方のキャパシタ電極DE2は、平面視において、コイル部C1の左から2列目のコイル導体11に対向するように、上下方向に延在して配置されている。
(Example 2A)
Next, the pattern of the wiring layer M0 in one embodiment of the thin film balun having the circuit configuration shown in FIG. 16 will be described in detail. FIG. 17 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 2A of the embodiment 2A of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 2A shown in FIG. 17, two capacitor electrodes DE1 and DE2 connected to the unbalanced terminal UT are formed, and the arrangement of one capacitor electrode DE1 is the same as in Example 1E. The other capacitor electrode DE2 is arranged to extend in the vertical direction so as to face the coil conductor 11 in the second row from the left of the coil portion C1 in plan view.

(実施例2B)
図18は、本発明の実施例2Bの薄膜バラン2Bにおける配線層M0を概略的に示す水平断面図である。配線層M0以外の構成は、実施例1Aと同様である。図18に示す薄膜バラン2Bでは、不平衡端子UTに接続する2つのキャパシタ電極DE1,DE2が形成されており、一方のキャパシタ電極DE1の配置は実施例1Eと同じである。他方のキャパシタ電極DE2は分岐しており、実施例2Aに比べてキャパシタDE2の電極面積が拡大されている。
(Example 2B)
FIG. 18 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the thin film balun 2B of Example 2B of the present invention. Configurations other than the wiring layer M0 are the same as in Example 1A. In the thin film balun 2B shown in FIG. 18, two capacitor electrodes DE1 and DE2 connected to the unbalanced terminal UT are formed, and the arrangement of one capacitor electrode DE1 is the same as that in the embodiment 1E. The other capacitor electrode DE2 is branched, and the electrode area of the capacitor DE2 is enlarged compared to Example 2A.

(特性評価)
以上説明した薄膜バラン2A,2Bについて、通過特性(挿入損失)及び平衡特性(平衡信号の位相差及び振幅差)をシミュレーションにより求めた。伝送信号の評価対象周波数(共振周波数fr)を2400〜2500MHzとした。図19は、通過特性の評価結果を示す図であり、図20は位相差の評価結果を示す図であり、図21は振幅差の評価結果を示す図である。各図において、曲線E2A,E2Bが、それぞれ、薄膜バラン2A,2Bの評価結果を示す。なお、各図における曲線E1Eは、キャパシタ電極DE2を有しない実施例1Eの薄膜バラン曲線の評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the thin film baluns 2A and 2B described above, the passage characteristics (insertion loss) and the balance characteristics (phase difference and amplitude difference of the balanced signal) were obtained by simulation. The evaluation target frequency (resonance frequency fr) of the transmission signal was set to 2400 to 2500 MHz. FIG. 19 is a diagram showing the evaluation result of the pass characteristics, FIG. 20 is a diagram showing the evaluation result of the phase difference, and FIG. 21 is a diagram showing the evaluation result of the amplitude difference. In each figure, curves E2A and E2B show the evaluation results of the thin film baluns 2A and 2B, respectively. In addition, the curve E1E in each figure shows the evaluation result of the thin film balun curve of Example 1E which does not have the capacitor electrode DE2.

図20及び図21に示す結果より、実施例2A,2Bの薄膜バランは、実施例1Eの薄膜バランに比べて、平衡特性において優れた特性を発揮することが確認された。また、図19に示す結果より、実施例2Bの薄膜バランは、実施例1Eの薄膜バランに比べて、共振周波数が低周波側に若干シフトしていることが確認された。   From the results shown in FIGS. 20 and 21, it was confirmed that the thin film baluns of Examples 2A and 2B exhibited excellent equilibrium characteristics as compared with the thin film balun of Example 1E. From the results shown in FIG. 19, it was confirmed that the resonance frequency of the thin film balun of Example 2B was slightly shifted to the low frequency side as compared with the thin film balun of Example 1E.

なお、上述したとおり、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない限度において様々な変形が可能である。例えば、本実施例では、不平衡伝送線路ULを構成するコイル部C1,C2の一部がキャパシタ電極を兼ねる例について説明したが、コイル部C1,C2とキャパシタ電極DE1との間に、コイル部C1,C2に接続する別個のキャパシタ電極の層を形成してもよい。また、例えば、不平衡端子UT、平衡端子BT1,BT2、及び接地端子Gの配置は、図示の位置に限定されない。また絶縁性基板100上の配線層の順序が逆になった構造であってももちろんよい。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々のコイル配置を採用することが可能である。   In addition, as above-mentioned, this invention is not limited to said each embodiment, A various deformation | transformation is possible in the limit which does not change the summary. For example, in the present embodiment, an example in which a part of the coil portions C1 and C2 constituting the unbalanced transmission line UL also serves as a capacitor electrode has been described. However, a coil portion is interposed between the coil portions C1 and C2 and the capacitor electrode DE1. Separate capacitor electrode layers connected to C1 and C2 may be formed. Further, for example, the arrangement of the unbalanced terminal UT, the balanced terminals BT1 and BT2, and the ground terminal G is not limited to the illustrated position. Of course, the order of the wiring layers on the insulating substrate 100 may be reversed. Furthermore, various coil arrangements can be employed without departing from the scope of the present invention.

本発明の薄膜バランによれば、平衡伝送線路と対向する不平衡伝送線路の一部と不平衡端子との間にキャパシタを導入することによって、要求されるバランの諸特性を維持しつつ小型薄型化することができるので、特に、小型薄型化が要求される無線通信機器、装置、モジュール、及びシステム、並びにそれらを備える設備、さらには、それらの製造に広く適用することが可能である。   According to the thin film balun of the present invention, by introducing a capacitor between a part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line and the unbalanced terminal, the thin balun can maintain the required characteristics of the balun. In particular, the present invention can be widely applied to wireless communication devices, devices, modules, and systems that are required to be small and thin, as well as equipment provided with them, and further to their manufacture.

1,1A〜1F,2,2A,2B…薄膜バラン、11,12,21,22…コイル導体、11a,11b,12a,12b,21a,21b,22a,22b…端部、31,32…配線、M0,M1,M2,M3…配線層、C1…コイル部(第1の線路部)、C2…コイル部(第2の線路部)、C3…コイル部(第3の線路部)、C4…コイル部(第4の線路部)、D1,D2…キャパシタ、DE1,DE2…キャパシタ電極、G…接地端子、L1…線路部(第1の線路部)、L2…線路部(第2の線路部)、L3…線路部(第3の線路部)、L4…線路部(第4の線路部)、P…スルーホール、UL…不平衡伝送線路(不平衡回路)、BL…平衡伝送線路(平衡回路)、UT…不平衡端子、BT1…平衡端子、BT2…平衡端子。   1, 1A to 1F, 2, 2A, 2B ... thin film balun, 11, 12, 21, 22 ... coil conductor, 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b ... end, 31, 32 ... wiring M0, M1, M2, M3 ... wiring layer, C1 ... coil part (first line part), C2 ... coil part (second line part), C3 ... coil part (third line part), C4 ... Coil part (fourth line part), D1, D2 ... capacitor, DE1, DE2 ... capacitor electrode, G ... ground terminal, L1 ... line part (first line part), L2 ... line part (second line part) ), L3 ... line part (third line part), L4 ... line part (fourth line part), P ... through hole, UL ... unbalanced transmission line (unbalanced circuit), BL ... balanced transmission line (balanced) Circuit), UT ... unbalanced terminal, BT1 ... balanced terminal, BT2 ... balanced terminal.

Claims (5)

不平衡伝送線路と、
前記不平衡伝送線路に対向し且つ電磁結合する平衡伝送線路と、
前記平衡伝送線路と対向する前記不平衡伝送線路の一部と対向し、且つ、キャパシタを構成するキャパシタ電極と、
前記不平衡伝送線路および前記キャパシタ電極に接続された不平衡端子と、
を備える薄膜バラン。
An unbalanced transmission line;
A balanced transmission line opposed to and electromagnetically coupled to the unbalanced transmission line;
A capacitor electrode which is opposed to a part of the unbalanced transmission line facing the balanced transmission line and constitutes a capacitor;
An unbalanced terminal connected to the unbalanced transmission line and the capacitor electrode;
A thin film balun.
前記不平衡伝送線路の一部は、キャパシタ電極を兼ねる、
請求項1記載の薄膜バラン。
A part of the unbalanced transmission line doubles as a capacitor electrode;
The thin film balun according to claim 1.
第1の線路部及び第2の線路部を有する不平衡伝送線路と、
前記第1の線路部及び前記第2の線路部のそれぞれに対向し且つ電磁結合する第3の線路部及び第4の線路部を有する平衡伝送線路と、
前記第4の線路部と対向する前記第2の線路部の一部と対向し、且つ、キャパシタを構成するキャパシタ電極と、
前記第1の線路部及び前記キャパシタ電極に接続された不平衡端子と、
を備える薄膜バラン。
An unbalanced transmission line having a first line portion and a second line portion;
A balanced transmission line having a third line part and a fourth line part facing and electromagnetically coupling to each of the first line part and the second line part;
A capacitor electrode facing a part of the second line portion facing the fourth line portion and constituting a capacitor;
An unbalanced terminal connected to the first line portion and the capacitor electrode;
A thin film balun.
前記第3の線路部と対向する前記第1の線路部の一部と対向し、且つ、キャパシタを構成するキャパシタ電極をさらに有し、
前記不平衡端子は、前記第1の線路部、並びに、前記第2の線路部の一部と対向する前記キャパシタ電極、及び、前記第1の線路部の一部と対向する前記キャパシタ電極に接続されている、
請求項3記載の薄膜バラン。
A capacitor electrode which is opposed to a part of the first line portion facing the third line portion and constitutes a capacitor;
The unbalanced terminal is connected to the first line portion, the capacitor electrode facing a part of the second line portion, and the capacitor electrode facing a part of the first line portion. Being
The thin film balun according to claim 3.
不平衡端子と、
一端が前記不平衡端子に接続され他端が開放端となる不平衡回路と、
前記不平衡回路に電磁結合する平衡回路と、
を備え、
前記開放端を除く前記不平衡回路の一部にキャパシタが接続され、前記キャパシタは前記不平衡端子にも接続されている、
薄膜バラン。
An unbalanced terminal;
An unbalanced circuit in which one end is connected to the unbalanced terminal and the other end is an open end;
A balanced circuit electromagnetically coupled to the unbalanced circuit;
With
A capacitor is connected to a part of the unbalanced circuit excluding the open end, and the capacitor is also connected to the unbalanced terminal.
Thin film balun.
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