JP2011171998A

JP2011171998A - バラン

Info

Publication number: JP2011171998A
Application number: JP2010033706A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Uemichi; 雄介上道; Takuya Aizawa; 卓也相沢; Satoru Nakao; 知中尾
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】逆方向の隣接配線間の間隔を小さくしても、損失を抑制することが可能なバランを提供する。
【解決手段】誘電体１３を介して互いに平行な面内に形成された２つの配線層１１，１２と、これらの配線層１１，１２と平行な面内に形成された接地電位層１４とを備え、２つの配線層１１，１２のうち一方の配線層が２つの平衡信号伝送路を含み、かつ他方の配線層が不平衡信号伝送路を含み、２つの平衡信号伝送路と不平衡信号伝送路とが互いに重なり合う位置に形成されたバラン１０であって、不平衡信号伝送路は、一端から他端までの伝送路に沿う方向が反対の方向となる箇所を少なくとも１つ有し、該当箇所の最小の間隔をｇとし、平衡信号伝送路または不平衡信号伝送路のうち接地電位層１４に近い側の伝送路１１と接地電位層１４との間隔をｈ１とするとき、間隔ｈ１が配線間隔ｇより小さいようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線回路等に用いられるバラン（バランストランス・不平衡−平衡変換器）に関する。

バランは、２つの平衡信号伝送路と１つの不平衡信号伝送路とを備え、不平衡信号伝送路は、一端が不平衡信号入出力端、他端が開放端となり、２つの平衡信号伝送路は、一端が平衡信号出入力端、他端が接地端となった構造を備える。この種のバランは、２つの平衡信号出入力端から平衡信号（差動信号）が入力されたときには、平衡信号伝送路から不平衡信号伝送路への電磁結合により、平衡信号を不平衡信号（単一信号）に変換して不平衡信号入出力端から不平衡信号を出力し、逆に不平衡信号入出力端から不平衡信号を入力したときには、不平衡信号伝送路から平衡信号伝送路への電磁結合により、不平衡信号を平衡信号に変換して２つの平衡信号出入力端から平衡信号を出力する。

積層型バランは、不平衡信号伝送路と、２つの平衡信号伝送路とが、絶縁層（誘電体層）を介して上下（絶縁層の厚さ方向）に積層された構造を有する。従来の積層型バランは、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏ−ｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓ）技術をベースとしたものが知られている。実装面積を小さくするため、バランの各伝送路は、平面スパイラル状（渦巻き状）に形成されることが多い（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−５０９１０号公報

バランの２つの平衡信号伝送路の配線長は、動作周波数ｆにおいて、波長をλとして、約λ／４である。ｆとλとの関係は、信号の伝送速度をｖとして、ｖ＝ｆλで表されることより、周波数が高いほど配線長が短くなり、周波数が低いほど配線長が長くなることが分かる。
したがって、高周波信号用の積層型バランは、短い配線長に見合うように寸法を小型化する必要があるため、配線間の間隔も、また、不平衡信号伝送路と２つの平衡信号伝送路とを電磁結合させるための層間誘電体（絶縁体）の厚さも、小さくとる必要がある。しかしながら、本発明者らの検討によれば、配線間の間隔を小さくすると、信号（電流）が互いに逆方向に流れる隣接配線間の相互作用により、信号が劣化し、損失が増大するおそれがあることが分かった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、逆方向の隣接配線間の間隔を小さくしても、損失を抑制することが可能なバランを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、誘電体を介して互いに平行な面内に形成された２つの配線層と、これらの配線層と平行な面内に形成された接地電位層とを備え、前記２つの配線層のうち一方の配線層が２つの平衡信号伝送路を含み、かつ他方の配線層が不平衡信号伝送路を含み、前記２つの平衡信号伝送路と前記不平衡信号伝送路とが互いに重なり合う位置に形成されたバランであって、前記不平衡信号伝送路は、一端から他端までの伝送路に沿う方向が、前記平行な面内において反対の方向となる箇所を少なくとも１つ有し、該当箇所の前記平行な面内における最小の配線間隔をｇとし、前記平衡信号伝送路または前記不平衡信号伝送路のうち前記接地電位層に近い側の伝送路と前記接地電位層との間隔をｈ１とするとき、前記間隔ｈ１が前記配線間隔ｇより小さいことを特徴とするバランを提供する。
前記２つの平衡信号伝送路は、それぞれ平面スパイラル状に形成されるとともに、前記不平衡信号伝送路は、前記２つの平衡信号伝送路の平面スパイラル状の部分に重なり合う２つの平面スパイラル状の部分を有することが好ましい。

本発明によれば、ＧＮＤ層と配線層との間隔が配線間の間隔より小さくなるようにＧＮＤ層をバランの伝送路に近接させて配置するので、信号（電流）が互いに逆方向に流れる隣接配線間の相互作用を低減し、損失を抑制することができる。

積層型バランの一例を示す模式的断面図である。不平衡信号伝送路を有する配線層の一例を示す平面図である。２つの平衡信号伝送路を有する配線層の一例を示す平面図である。ＧＮＤ層と第１配線層との間隔ｈ１が隣接配線間の配線間隔ｇより小さい場合における隣接配線間の相互作用を示す説明図である。ＧＮＤ層と第１配線層との間隔ｈ１が隣接配線間の配線間隔ｇより大きい場合における隣接配線間の相互作用を示す説明図である。スパイラル中央部の配線間隔Ａが大きいバランの一例を示す平面図である。スパイラル中央部の配線間隔Ａが小さいバランの一例を示す平面図である。シミュレーション実験例１で求めたＳ１１特性を示すグラフである。シミュレーション実験例１で求めたＳ２１特性を示すグラフである。シミュレーション実験例２で求めたＳ２１特性を示すグラフである。

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１〜３は、本形態例に係るバランの説明図である。なお、これらの図面は模式的なものであって、大きさや縦横比率は、実際とは異なる場合がある。

図１に示すように、本形態例のバラン１０は、誘電体１３を介して互いに平行な面内に形成された２つの配線層１１，１２と、これらの配線層１１，１２と平行な面内に形成された接地電位層（ＧＮＤ層）１４とを備える。ＧＮＤ層１４としては、例えば基板１５上の一面に形成された導体層が挙げられる。

以下の説明では、２つの配線層１１，１２のうちＧＮＤ層１４に近い側を第１配線層１１とし、ＧＮＤ層１４から遠い側を第２配線層１２と区別する。そのうち一方の配線層が２つの平衡信号伝送路を含み、かつ他方の配線層が不平衡信号伝送路を含み、２つの平衡信号伝送路と不平衡信号伝送路とが互いに重なり合う位置に形成されることでバラン（バランストランス）を構成する。
バラン１０は、ＧＮＤ層１４に近い側の第１配線層１１が２つの平衡信号伝送路を含み、ＧＮＤ層１４から遠い側の第２配線層１２が不平衡信号伝送路を含んでもよい。ＧＮＤ層１４に近い側の第１配線層１１が不平衡信号伝送路を含み、ＧＮＤ層１４から遠い側の第２配線層１２が２つの平衡信号伝送路を含んでもよい。

図２に示すように、本形態例の不平衡信号伝送路２０は、２つの平面スパイラル状の部分２１，２２を有する。それぞれの平面スパイラル状の部分２１，２２は、図３に示すように、平面スパイラル状に形成された２つの平衡信号伝送路３１，３２に重なり合う位置に配置される。また、２つの平衡信号伝送路３１，３２は、１つの配線層３０がなす同一面内に配置される。また、２つの平衡信号伝送路３１，３２は、電気的に互いに独立して設けられている。

不平衡信号伝送路２０は、一端を不平衡信号入出力端２３とし、他端を開放端２４とする。平衡信号伝送路３１、３２は、一端を平衡信号出入力端３３，３４とし、他端を接地端３５，３６とする。図２と図３との対比からも分かるとおり、接地端３５，３６は、それぞれ不平衡信号入出力端２３または開放端２４と重なり合う位置に配置されている。また、平衡信号出入力端３３，３４は、不平衡信号伝送路２０において２つの平面スパイラル状の部分２１，２２が連結される中間部２５の位置に対応している。

不平衡信号伝送路２０は、一端の不平衡信号入出力端２３から他端の開放端２４までの不平衡信号伝送路２０に沿う方向が、不平衡信号伝送路２０の配置された面内において反対の方向となる箇所を少なくとも１つ有する。図２の例では、２つの平面スパイラル状の部分２１，２２のそれぞれにおけるスパイラル中央部の配線間隔Ａに対応する部分や、２つの平面スパイラル状の部分２１，２２同士の配線間隔Ｇに対応する部分が挙げられる。これらの箇所では、隣接する配線間で、一方の配線に信号の流れる方向と、他方の配線に信号の流れる方向とがほぼ１８０°の角度を成す、すなわち反対の方向である。
不平衡信号伝送路２０と２つの平衡信号伝送路３１，３２とは互いに重なり合うように配置されているので、不平衡信号伝送路２０の配線間隔Ａ，Ｇと対応する位置に、同様な配線間隔Ａ，Ｇを有する。

なお、バラン１０の使用状況によって、不平衡信号入出力端２３から不平衡信号を入力して平衡信号出入力端３３，３４から平衡信号を出力する場合と、平衡信号出入力端３３，３４から平衡信号を入力して不平衡信号入出力端２３から不平衡信号を出力する場合とがあり、両者は信号（電流）の流れる向きが逆となる点で異なるが、「隣接する配線間で信号が反対に流れる箇所」がいずれの場合も同じ箇所になるので、どちらを入力とし、どちらを出力とするかの違いは、本発明において問題とはならない。
また、上記の説明では、不平衡信号伝送路２０の一端を不平衡信号入出力端２３とし、他端を開放端２４としたが、言うまでもなく、不平衡信号伝送路２０の一端を開放端２４とし、不平衡信号入出力端２３を他端としても同様の議論が成り立つので、構わない。

本発明において、配線間隔とは、不平衡信号伝送路２０や平衡信号伝送路３１，３２が形成された面内（前記平行な面内）において、配線幅の部分を含まない、配線縁の近い側同士の距離（導体間隙）を表す。配線間隔は、その内部に他の配線が含まれないものと規定する。よって、例えばスパイラルが複数回周回する場合は、各スパイラルのうち最も内周の部分でスパイラル中央部の配線間隔Ａが規定され、各スパイラルのうち最も外周の部分でスパイラル同士の配線間隔Ｇが規定される。

本発明においては、図４に示すように、隣接する配線１，２間で信号の流れる方向が反対となる箇所における配線１，２間の配線間隔ｇが、配線１，２とＧＮＤ層４との間隔ｈ１より大きくなるように、ＧＮＤ層４を配置する。ここで、配線１，２は、平衡信号伝送路または不平衡信号伝送路のいずれかのうちＧＮＤ層に近い側の伝送路の配線である。よって、配線１，２とＧＮＤ層４との間には誘電体３のみが存在し、この間に他の配線は存在しない。これにより、伝送路の損失を抑制することができる。

図５に示すように、隣接する配線１，２間で信号の流れる方向が反対となる箇所における配線１，２間の配線間隔ｇが、配線１，２とＧＮＤ層４との間隔ｈ１より小さい場合（ｇ＜ｈ１）には、図４に示す場合に比べて、伝送路の損失が増大する。この理由は、特に本発明を限定するものではないが、次のような仮説が考えられる。

前提として、図４、図５に示すように、配線１と配線２とがその間で配線間隔ｇだけ離れていて、互いに逆方向の電流が流れていると仮定する。
配線１を流れる電流に着目すると、配線１の周囲に磁束Ｈが発生し、配線２を通過すると考えられる。図５の場合、磁束Ｈは配線２に対して垂直下向きに貫いている。すると、配線２にはレンツの法則により、磁束Ｈの変化を妨げようと渦電流（図示せず）が発生し、配線２を流れる電流と合成される結果、配線２では配線１に近い側（図５の右側）の電流が強められ、配線１から遠い側（図５の左側）の電流が弱められる。
同様に配線２を流れる電流に着目すると、配線１では配線２に近い側（図５の左側）の電流が強められ、配線２から遠い側（図５の右側）の電流が弱められる。
このように、電流の流れる向きが反対の隣接配線１，２間では、電流の流れる断面積が狭くなり、配線の抵抗値が実質的に上昇すると考えられる。すなわち、伝送路の損失が増大する。

図５に示す問題を解決するには、隣接配線１，２間の配線間隔ｇを広げることも考えられる。しかしながら、特に高周波信号に用いられるバランでは、伝送路の全長が約λ／４に制約されているため、隣接配線１，２間の配線間隔ｇを広げるのに限度がある。
そこで、本発明では、図４に示すように、配線１，２とＧＮＤ層４との間隔ｈ１を、隣接配線１，２間の配線間隔ｇよりも小さくする。ＧＮＤ層４は接地電位に保たれており、かつ伝送路全体と重なり合う範囲に広がっているため、これにより、配線の周囲に発生する磁束Ｈの影響を緩和して、伝送路の損失増大を抑制することができる、と推測される。

図１において、基板１５としては、例えばシリコン（Ｓｉ）などの半導体基板や、ガラス基板などの絶縁性基板が挙げられる。半導体基板の場合、集積回路（ＩＣ）等の回路を作り込んで、種々の機能を実現することが可能である。

図１において、誘電体１３を構成する絶縁体は例えば絶縁性樹脂であり、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、感光性樹脂（光硬化性樹脂）等の中から適宜選択して用いることが可能である。該絶縁性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリイミド系樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂（ポリ四フッ化エチレン等）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）樹脂などが挙げられる。図１の誘電体１３は層の区別をしていないが、製造方法などの必要に応じて、（１）ＧＮＤ層１４と第１配線層１１との間の部分、（２）第１配線層１１と第２配線層１２との間の部分、（３）第２配線層１２より上の部分のように、複数の層に分けて別々に形成しても良い。

積層型バラン１０を製造する方法は、ウエハーレベルパッケージ（ＷＬＰ）技術により基板１５側から順に絶縁層と配線層とを交互に形成する方法のほか、複数の絶縁層を別々に形成して、バランを構成する配線層とともに積層する方法などが挙げられる。ＷＬＰ技術による場合、配線層などのパターニングには、フォトリソグラフィー技術を利用することも可能である。

バランの２つの平衡信号伝送路３１，３２および不平衡信号伝送路２０を含む配線層１１，１２は、例えば銅めっき等のめっき金属などから構成することができる。
バラン１０の各伝送路の平面形状は、図２、図３では平面スパイラル状であるが、特にこれに限定されるものではなく、このほかミアンダ状とすることもできる。
本発明のバランは、高周波信号用で、伝送路の配線長が短くなり、小型化されるものに特に有効である。面内の配線間隔は、１〜１００μｍが好ましい。伝送路の線幅は、１〜１００μｍが好ましい。スパイラルの内周と外周との配線間隔は、１〜１００μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。ＧＮＤ層と第１配線層（伝送路の部分）との間隔は、１〜１００μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。第１配線層と第２配線層（伝送路の部分）との間隔は、１〜１００μｍが好ましく、５〜２０μｍがより好ましい。

以下、シミュレーション実験例をもって本発明を具体的に説明する。
シミュレーション実験例１，２とも、バランの断面構造は、図１に示すように配線層１１，１２が積層された構造に設定した。配線層１１および配線層１２の厚さｔをそれぞれ２μｍ、ＧＮＤ層１４の上面から配線層１１の下面までの間隔ｈ１を１８μｍ、配線層１１の上面から配線層１２の下面までの間隔ｄを８μｍ、配線層１２の上面から誘導体１３の上面までの間隔ｈ２を８μｍとした。また、配線層１１，１２の抵抗率と、誘電体１３の誘電率は、それぞれ一定値とした。誘電体１３の上面（基板１５とは反対の側）には、ＧＮＤ層は設けられていない。

（シミュレーション実験例１）
シミュレーション実験例１では、スパイラル中央部の配線間隔Ａの異なる３通りの平面配線パターンのバランを設計した。

シミュレーション実験例１の第１例（以下「Ｌ１」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図６に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝５５μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝２０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｃ＝５７．５μｍ、Ｂ＝９０μｍ、Ａ＋２Ｗ＝１００μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝１２２．５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝１３２．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝１５５μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝２８５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

シミュレーション実験例１の第２例（以下「Ｌ２」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図７に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝２０μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝２０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｂ＝１５５μｍ、Ａ＋２Ｗ＝６５μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝１８７．５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝９７．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝２２０μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝２１５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

シミュレーション実験例１の第３例（以下「Ｌ３」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図７に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝１０μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝２０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｂ＝１８２．５μｍ、Ａ＋２Ｗ＝５５μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝２１５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝８７．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝２４７．５μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝１９５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

なお、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３における２つの平衡信号伝送路の平面配線パターンは、特に説明しないが、図２の不平衡信号伝送路２０の平面配線パターンが図３の２つの平衡信号伝送路３１，３２の平面配線パターンに対応するのと同様である。
図８に、シミュレーション実験例１で求めたＳ１１特性を示すグラフを示す。Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のバランは、いずれも周波数５５ＧＨｚ付近で反射損失が最小になるように設計されていることが分かる。

図９に、シミュレーション実験例１で求めたＳ２１特性を示すグラフである。Ｌ１のバランは５５ＧＨｚでのＳ２１が−０．４３２ｄＢであり、Ｌ２のバランは５５ＧＨｚでのＳ２１が−０．４６８ｄＢであり、Ｌ３のバランは５５ＧＨｚでのＳ２１が−０．５２１ｄＢである。よって、スパイラル中央部の配線間隔Ａが大きいほど、挿入損失が良くなっていることが分かる。

（シミュレーション実験例２）
シミュレーション実験例２では、スパイラル間の配線間隔Ｇの異なる３通りの平面配線パターンのバランを設計した。

シミュレーション実験例２の第１例（以下「Ｌ４」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図６に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝５５μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝５０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｃ＝５７．５μｍ、Ｂ＝８０μｍ、Ａ＋２Ｗ＝１００μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝１１２．５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝１３２．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝１４５μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝３１５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

シミュレーション実験例２の第２例（以下「Ｌ５」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図６に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝５５μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝２０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｃ＝５７．５μｍ、Ｂ＝８０μｍ、Ａ＋２Ｗ＝１００μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝１１２．５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝１３２．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝１４５μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝２８５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

シミュレーション実験例２の第３例（以下「Ｌ６」）では、不平衡信号伝送路の平面配線パターンを図６に示すようにし、スパイラル中央部の配線間隔Ａ＝５５μｍ、スパイラル同士の配線間隔Ｇ＝１０μｍ、スパイラルの内周と外周との配線間隔Ｓ＝１０μｍ、配線幅Ｗ＝２２．５μｍとした。また、伝送路の各部の長さは、Ｃ＝５７．５μｍ、Ｂ＝８０μｍ、Ａ＋２Ｗ＝１００μｍ、Ｂ＋Ｓ＋Ｗ＝１１２．５μｍ、Ｅ＝Ａ＋Ｓ＋３Ｗ＝１３２．５μｍ、Ｂ＋２Ｓ＋２Ｗ＝１４５μｍ、Ｄ＝２Ｅ＋Ｇ＝２７５μｍとした。右側のスパイラルは、左側のスパイラルと対称な形状で、寸法も同一である。

なお、Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６における２つの平衡信号伝送路の平面配線パターンは、特に説明しないが、図２の不平衡信号伝送路２０の平面配線パターンが図３の２つの平衡信号伝送路３１，３２の平面配線パターンに対応するのと同様である。
シミュレーション実験例２で求めたＳ１１特性については省略するが、Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６のバランは、いずれも周波数５５ＧＨｚ付近で反射損失が最小になるように設計されている。

図１０に、シミュレーション実験例２で求めたＳ２１特性を示すグラフを示す。Ｌ４のバランは５６．０６３ＧＨｚでのＳ２１が−０．４１７ｄＢであり、Ｌ５のバランは５６．０６３ＧＨｚでのＳ２１が−０．４３２ｄＢであり、Ｌ６のバランは５６．０６３ＧＨｚでのＳ２１が−０．４４ｄＢである。よって、スパイラル間の配線間隔Ｇが大きいほど、挿入損失が良くなっていることが分かる。

以上のシミュレーション実験例１，２では、上述したように、ＧＮＤ層１４の上面から配線層１１の下面までの間隔ｈ１を１８μｍとしている。図９、図１０に示す結果から、スパイラル中央部の配線間隔Ａおよびスパイラル同士の配線間隔Ｇが、ＧＮＤ層と伝送路との間隔ｈ１よりも大きいと、挿入損失を改善することができる。すなわち、ＧＮＤ層と伝送路との間隔ｈ１が、スパイラル中央部の配線間隔Ａおよびスパイラル同士の配線間隔Ｇよりも小さいことが好ましい。なお、本シミュレーション実験例において、最小の配線間隔ｇとは、ＡおよびＧのうち小さい方の値である。

特にＬ１、Ｌ４、Ｌ５の場合、ｇ≧ｈ１であると同時に、スパイラル中央部の配線間隔Ａが、ＧＮＤ層と伝送路との間隔ｈ１の３倍以上となっている。さらに、Ｌ４の場合、スパイラル間の配線間隔Ｇが、ＧＮＤ層と伝送路との間隔ｈ１の２倍以上となっている。したがって、ｇ≧２・ｈ１がより好ましく、ｇ≧３・ｈ１がさらに好ましい。
また、ｇ≧３・ｈ１（すなわちＡおよびＧの両方が３・ｈ１以上）でないとしても、ＡまたはＧのうち大きい方の値が３・ｈ１以上であり、小さい方の値（すなわちｇ）がｈ１以上であることが好ましい。

本発明は、種々の高周波回路に用いることができる。例えば、携帯電話、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）、準ミリ波、ミリ波通信等の無線通信機器を構成する回路に好適に利用することができる。

Ａ…スパイラル中央部の配線間隔、Ｇ…スパイラル同士の配線間隔、ｇ…信号の流れる方向が反対となる箇所の最小の配線間隔、ｈ１…ＧＮＤ層に近い側の伝送路とＧＮＤ層との間隔、１，２…隣接する配線、１０…バラン、１１，１２…配線層（伝送路）、３，１３…誘電体、４，１４…接地電位層（ＧＮＤ層）、２０…不平衡信号伝送路、２１，２２…２つの平面スパイラル状の部分、２３…不平衡信号入出力端（一端）、２４…開放端（他端）、３１，３２…２つの平衡信号伝送路、３３，３４…平衡信号出入力端、３５，３６…接地端。

Claims

誘電体を介して互いに平行な面内に形成された２つの配線層と、これらの配線層と平行な面内に形成された接地電位層とを備え、前記２つの配線層のうち一方の配線層が２つの平衡信号伝送路を含み、かつ他方の配線層が不平衡信号伝送路を含み、前記２つの平衡信号伝送路と前記不平衡信号伝送路とが互いに重なり合う位置に形成されたバランであって、
前記不平衡信号伝送路は、一端から他端までの伝送路に沿う方向が、前記平行な面内において反対の方向となる箇所を少なくとも１つ有し、該当箇所の前記平行な面内における最小の配線間隔をｇとし、前記平衡信号伝送路または前記不平衡信号伝送路のうち前記接地電位層に近い側の伝送路と前記接地電位層との間隔をｈ１とするとき、前記間隔ｈ１が前記配線間隔ｇより小さいことを特徴とするバラン。
前記２つの平衡信号伝送路は、それぞれ平面スパイラル状に形成されるとともに、前記不平衡信号伝送路は、前記２つの平衡信号伝送路の平面スパイラル状の部分に重なり合う２つの平面スパイラル状の部分を有することを特徴とする請求項１に記載のバラン。