JP2012142550A - 積層型電力分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構成且つ小型化が容易で高周波電力の３分配が可能な電子部品を提供する。
【解決手段】積層体１００に２つの変成器を内包する。第１変成器の一次側：二次側のインダクタンス比を４：１とし、第２変成器の一次側：二次側のインダクタンス比は１：１とする。入力ポート２０１を２分岐させて第１変成器の一次側及び二次側に互いに逆位相となるように入力し、一方の出力を第１出力ポート２１１から出力する。第１変成器の他方の出力を２分岐させて第２変成器の一次側及び二次側に互いに逆位相となるように入力し、一方の出力を第２出力ポート２１２から出力するとともに他方の出力を第３出力ポート２１３から出力する。
【選択図】図４

Description

本発明は、一部品で高周波電力を複数に分配する電子部品に関する。

従来技術における高周波電力の分配回路としては例えば特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載のものは２分配回路でありコモンモードチョークコイルを用いた分配回路である。このコモンモードチョークコイルは積層構造となっており、第１コイル導体が形成された絶縁体層と第２コイル導体が形成された絶縁体層とを積層するとともに、さらに該積層体を一対の磁性体基板で挟み込んだ構成となっている。

特開２０１０−１１８３６７号公報

しかしながら特許文献１に記載の分配回路は分配数が２であり、分配数を３にする場合には複数のコモンモードチョークコイルや抵抗器などを組み合わせる必要があり実装面積が大きくなるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡便な構成且つ小型化が容易で高周波電力の３分配が可能な電子部品を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、複数の絶縁体層が積層された積層体と該積層体の外面に形成された１つの入力ポート及び３つ出力ポートを備えた積層型電力分配器であって、積層体には第１変成器及び第２変成器が内包され、第１変成器及び第２変成器をそれぞれ一次側コイルと二次側コイルとが積層体の異なる層において絶縁体層を挟んで互いに重なり合うように形成し、入力ポートを２分岐させて一方を第１変成器の一次側コイルの一端に接続するとともに他方を第１変成器の二次側コイルの一端に一次側と逆位相となるように接続し、第１変成器の一次側コイルの他端を第１出力ポートに接続し、第１変成器の二次側コイルの他端を２分岐させて一方を第２変成器の一次側コイルの一端に接続するとともに他方を第２変成器の二次側コイルの一端に一次側と逆位相となるように接続し、第２変成器の一次側コイル他端を第２出力ポートに接続し、第２変成器の二次側他端を第３出力ポートに接続することを特徴とする。そして、本願発明では、第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比は４：１であり且つ第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比は１：１であることを特徴とする。

本発明では、入力ポートから入力された高周波電力は第１変成器の一次側の一端及び二次側の一端に互いに逆位相となるように入力される。ここで第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比が４：１であるので第１変成器の一次側の他端、すなわち第１出力ポートからは入力電力の１／３が出力される。一方、第１変成器の二次側コイルの他端からは入力電力の２／３が出力される。そして、第１変成器の二次側コイルの他端から出力された高周波電力は第２変成器の一次側の一端及び二次側の一端に互いに逆位相となるように入力される。ここで第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比が１：１であるので第２変成器の一次側の他端、すなわち第２出力ポートからは第２変成器への入力電力の１／２、したがって入力ポートへの入力電力の１／３が出力される。同様に、第２変成器の二次側コイルの他端、すなわち第３出力ポートからは第２変成器への入力電力の１／２、したがって入力ポートへの入力電力の１／３が出力される。このように本発明によれば簡易な構造で高周波電力を一部品で３分配することができる。したがって、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を図ることができる。

上記のようなインダクタンス比を決定するには、コイルの内側面積や巻数により制御すれば良い。したがって、本発明の好適な態様の一例としては、第１変成器の一次側コイルの内側面積と二次側コイルの内側面積の面積比は４：１であり且つ第２変成器の一次側コイルの内側面積と二次側コイルの内側面積との面積比は１：１であることを特徴とするものが挙げられる。また、他の例としては、第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比は２：１であり且つ第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比は１：１であることを特徴とするものが挙げられる。

なお、上記において第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比は４：１としたが、出力信号が所定の公差（例えば±１０％）で３分割されていればよく、内部導体の配線長さやビアパッドなど現実的な実装を考慮するとこの値は設計事項の範囲内或いは誤差の範囲内で実質的に４：１となる場合を含むものである。このような厳密性については第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比についても同様である。また、上記コイルの内側面積の面積比についての厳密性についても、前記インダクタンス比の厳密性と同様である。

また、上記において第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比は２：１としたが、内部導体の配線長さなど現実的な実装を考慮するとこの値は設計事項の範囲内或いは誤差の範囲内で実質的に２：１となる場合を含むものである。例えば、コイル導体は取り回しの関係で正確に２：１でない場合、具体的には２．１：１や１．９：１の場合も本願発明に含まれるものである。さらに具体的には、各コイル導体は取り回しの関係で巻き数２．５とか、半周分余分が出る可能性があるので、２．５：１．５＝１．６７：１や、３．５：１．５＝２．３３：１という場合が考えられるが、これらも本願発明の趣旨に鑑みると本願発明の範囲に含まれるものである。けだし、半周分余分となったコイル導体の一部分はあくまで取り回しのための導体であって、本来のコイル導体とは別物、すなわち接続導体であると考えられるからである。また、このような厳密性については第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比についても同様である。

本発明の好適な態様の一例としては、入力ポートは積層体側面において積層方向に延びるように形成されており、第１変成器の一次側コイルの一端は該一次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により入力ポートと接続するとともに、第１変成器の二次側コイルの一端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により入力ポートと接続することを特徴とするものが挙げられる。これにより入力ポートが入力電力の分岐機能を兼ねているので積層体の構造が簡便なものとなり製造も容易となる。

また当該構成においてさらに、積層体側面には積層方向に延びるように層間接続端子が形成されており、第１変成器の二次側コイルの他端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続し、第２変成器の一次側コイルの一端は該一次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続するとともに、第２変成器の二次側コイルの一端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続することを特徴とするものを提案する。このような構成により層間接続端子が第１変成器から第２変成器へ分岐を行うので積層体が簡便なものとなり製造も容易となる。

なお、このような積層型電力分配器は以下に述べる構成で換言することができる。すなわち、本願発明は、複数の絶縁体層が積層されて形成された略直方体の積層体と、前記積層体に埋設された内部導体と、前記積層体の側面に形成され且つ前記内部導体と電気的に接続されている入力ポートと、前記積層体の側面に形成され且つ異なる絶縁体層上に形成された内部導体同士の電気的な接続に用いられる層間接続端子と、前記積層体の側面に形成され且つ前記内部導体と電気的に接続されている第１乃至第３の出力ポートとを備える。

そして、前記内部導体は、渦巻状の第１コイル導体と、前記第１コイル導体と絶縁体層を介して向かい合うように配置された渦巻状の第２コイル導体と、前記第１コイル導体と積層方向で重ならない位置に配置された渦巻状の第３コイル導体と、前記第３のコイル導体と絶縁体層を介して向かい合うように配置された渦巻状の第４コイル導体と、前記入力ポートと前記第１コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第１接続導体と、前記第１出力ポートと前記第１コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第２接続導体と、前記入力ポートと前記第２コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第３接続導体と、前記層間接続端子と前記第２コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第４接続導体と、前記層間接続端子と前記第３コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第５接続導体と、前記第２出力ポートと前記第３コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第６接続導体と、前記接続ポートと前記第４コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第７接続導体と、前記第３出力ポートと前記第４コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第８接続導体とを備える。さらに、前記第１コイル導体と前記第２コイル導体は、電流が互いに逆向きに流れるように配置されており、前記第３コイル導体と前記第４コイル導体は、電流が互いに逆向きに流れるように配置されている。そして、前記第１コイル導体と前記第２コイル導体のインダクタンス比＝４：１であり、前記第３コイル導体と前記第４コイル導体のインダクタンス比＝１：１である。

また、本発明の好適な態様の一例としては、積層体は、少なくとも変成器を形成する内部導体が形成された複数の絶縁体層を積層してなる部分積層体と、該部分積層体を挟む一対の磁性体層を積層してなることを特徴とするものが挙げられる。さらに、前記部分積層体において各変成器のコイルの内側には磁性体が充填されていることを特徴とするものが挙げられる。

以上説明したように本発明によれば、入力ポートに入力された高周波電力は各出力ポートにそれぞれ１／３ずつ分配して出力される。したがって、本発明によれば簡易な構造で高周波電力を一部品で３分配することができる。これにより、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を図ることができる。

積層型電力分配器の外観斜視図 積層体の構造を説明する分解斜視図 第１の実施の形態に係る部分積層体の構造を説明する分解斜視図 積層型電力分配器の等化回路図 第２の実施の形態に係る部分積層体の構造を説明する分解斜視図 第３の実施の形態に係る部分積層体の構造を説明する分解斜視図 第４の実施の形態に係る部分積層体の構造を説明する分解斜視図

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る積層型電力分配器について図面を参照して説明する。図１は積層型電力分配器の外観斜視図、図２は積層型分配器を構成する積層体の分解斜視図、図３は積層体を構成する部分積層体の分解斜視図である。

積層型電力分配器１は、図１に示すように、略直方体形状の積層体１００と、該積層体１００の外面に形成された１つの入力ポート２０１，第１乃至第３出力ポート２１１，２１２，２１３，１つの層間接続端子２２１とを備えている。積層体１００は、図１における上下方向に絶縁体を積層してなる。積層体１００の上面或いは底面からみた形状は長方形となっており、長辺の長さ：短辺の長さの比は約２：１の比となっている。

入力ポート２０１・各出力ポート２１１〜２１３・層間接続端子２２１は、積層体１００の側面、すなわち積層体１００を構成する絶縁体の断面が露出する面において、所定の幅をもって積層方向に延びるように形成されており、且つ、その端部は積層体１００の上面及び底面まで達している。入力ポート２０１は、積層体１００の長手側の端面のほぼ中央部に形成されている。層間接続端子２２１は、入力ポート２０１と同じ側面に形成されている。出力ポート２１１〜２１３は、入力ポート２０１と反対側の長手側の端面においてほぼ等間隔で形成されている。

積層体１００は、図２に示すように、一対の磁性体１０１，１０２と該磁性体１０１，１０２に挟まれた部分積層体１１０を貼り合わせてなる。磁性体１０１，１０２としては例えばフェライト焼結体が挙げられる。部分積層体１１０の中心部には、積層方向に略円柱状に延びる２つの磁性体部１３０，１４０が長手方向に並んで形成されている。後述するように磁性体部１３０，１４０は変成器の磁芯に相当する。

部分積層体１１０は、図３に示すように、非磁性体である第１乃至第４の絶縁体層１５１，１５２，１５３，１５４を順に積層してなる。本実施の形態では絶縁体層１５１〜１５４としては比較的低い誘電率のガラスセラミックを用いた。部分積層体１１０には２つの変成器が内包される。各絶縁体層１５１〜１５４には、各変成器を形成するコイル導体及び各コイル導体と各ポートや端子を接続するための配線が内部導体として形成されている。以下、部分積層体１１０の構造について詳述する。

第２絶縁体層１５２には、第１コイル導体１６１が形成されている。該第１コイル導体１６１の内側には前記磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層１３２が形成されている。第３絶縁体層１５３には、第２コイル導体１６２が形成されている。該第２コイル導体１６２の内側には前記磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層１３３が形成されている。第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２とは磁性体部１３０を磁芯とし巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層１５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層１５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２は第１変成器を構成する。ここで、第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２の巻方向は逆方向になっている点、及び、第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２のインダクタンス比を４：１にするために両者の巻数比は２：１である点に留意されたい。

第１コイル導体１６１の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層１５１には入力ポート２０１から前記第１コイル導体１６１の中心側端部と重なる位置まで延びる第１接続導体１７１が形成されている。第１接続導体１７１の端部と第１コイル導体１６１の中心側端部とは、ビア１８１により接続されている。第１絶縁体層１５１には磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層１３１が形成されている。第２絶縁体層１５２には第１コイル導体１６１の外側の端部と第１出力ポート２１１とを接続する第２接続導体１７２が形成されている。

第２コイル導体１６２の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層１５４には入力ポート２０１から前記第２コイル導体１６２の中心側端部と重なる位置まで延びる第３接続導体１７３が形成されている。第３接続導体１７３の端部と第２コイル導体１６２の中心側端部とは、ビア１８２により接続されている。第４絶縁体層１５４には磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層１３４が形成されている。第３絶縁体層１５３には第２コイル導体１６２の外側の端部と層間接続端子２２１とを接続する第４接続導体１７４が形成されている。

第３絶縁体層１５３には、前記第２コイル導体１６２の長手方向側方に第３コイル導体１６３が形成されている。該第３コイル導体１６３の内側には前記磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層１４３が形成されている。第２絶縁体層１５２には、第４コイル導体１６４が形成されている。該第４コイル導体１６４の内側には前記磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層１４２が形成されている。第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４とは磁性体部１４０を磁芯とし巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層１５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層１５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４は第２変成器を構成する。ここで、第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４の巻方向は逆方向になっている点、及び、第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４のインダクタンス比を１：１にするために両者の巻数比は１：１である点に留意されたい。

第３コイル導体１６３の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層１５４には層間接続端子２２１から前記第３コイル導体１６３の中心側端部と重なる位置まで延びる第５接続導体１７５が形成されている。第５接続導体１７５の端部と第３コイル導体１６３の中心側端部とは、ビア１８３により接続されている。第４絶縁体層１５４には磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層１４４が形成されている。第３絶縁体層１５３には第３コイル導体１６３の外側の端部と第２出力ポート２１２とを接続する第６接続導体１７６が形成されている。

第４コイル導体１６４の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層１５１には層間接続端子２２１から前記第４コイル導体１６４の中心側端部と重なる位置まで延びる第７接続導体１７７が形成されている。第７接続導体１７７の端部と第４コイル導体１６４の中心側端部とは、ビア１８４により接続されている。第１絶縁体層１５１には磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層１４１が形成されている。第２絶縁体層１５２には第４コイル導体１６４の外側の端部と第３出力ポート２１３とを接続する第８接続導体１７８が形成されている。

本実施の形態に係る積層型電力分配器１の等価回路を図４に示す。積層型電力分配器１は、図４に示すように、第１変成器１９１及び第２変成器１９２を内包した構造となっている。また入力ポート２０１は入力電力を２分岐する機能も有している。分岐された一方の入力電力は第１変成器１９１の一次側コイルである第１コイル導体１６１の一端側に入力され、他方は第１変成器１９１の二次側コイルである第２コイル導体１６２の一端側に入力される。ここで第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２の巻数比は２：１、すなわちインダクタンス比は４：１である。また第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２は巻回方向が逆になっているとともにコイルの中心側から電力が入力するように形成されている。すなわち第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２の結合係数は負である。換言すれば、第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２に流れる電流は逆位相、すなわち逆方向に電流が流れるようになっている。なお結合係数は−１に近いものが好ましい。このような構成により第１コイル導体１６１の他端からの出力電力と、第２コイル導体１６２の他端からの出力電力の振幅比は１：２となる。したがって、第１出力ポート２１１からは入力電力の１／３の振幅の電力が出力される。他方、第２コイル導体１６２の他端からは入力電力の２／３の振幅の電力が出力される。

第１変成器１９１の第２コイル導体１６２の他端側は層間接続端子２２１に接続している。この層間接続端子２２１は第２コイル導体１６２の出力電力を２分岐する機能を有している。分岐された一方の電力は第２変成器１９２の一次側コイルである第３コイル導体１６３の一端側に入力され、他方は第２変成器１９２の二次側コイルである第４コイル導体１６４の一端側に入力される。ここで第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４の巻数比は１：１、すなわちインダクタンス比は１：１である。また第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４は巻回方向が逆になっているとともにコイルの中心側から電力が入力するように形成されている。すなわち第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４の結合係数は負である。換言すれば、第３コイル導体１６３と第４コイル導体１６４に流れる電流は逆位相、すなわち逆方向に電流が流れるようになっている。なお結合係数は−１に近いものが好ましい。このような構成により第３コイル導体１６３の他端からの出力電力と、第４コイル導体１６４の他端からの出力電力の振幅比は１：１となる。したがって、第２出力ポート２１２及び第３出力ポート２１３からは入力ポート２０１への入力電力の１／３の振幅の電力が出力される。

本実施の形態に係る積層型電力分配器１について入力電力に対する各出力電力をシミュレーションにより求めた。最大電圧１．５Ｖ、１ＧＨｚの正弦波を入力電力としたところ、各出力電力の最大電圧はそれぞれ５１１．４ｍＶ，４５０．７ｍＶ，４３６．２ｍＶとなった。また入力損失やアイソレーションについても良好であり実用に耐えうるものとなった。

次に本実施の形態に係る積層型電力分配器１の製造方法について説明する。まず、絶縁体層を形成するガラスセラミック等からなる絶縁体シートを用意する。次に必要に応じて絶縁体シートの所定位置にレーザなどでビアホールを形成するとともに、各コイル導体や接続導体などの内部導体を形成するための導電性ペーストを絶縁体シートに印刷する（ステップＳ１）。次に各絶縁体シートを所定の順番で積層圧着してシート積層体を得る（ステップＳ２）。次に、変成器の磁芯に相当する位置にレーザやパンチ等により貫通孔を形成し、該貫通孔に磁性体ペーストを充填する（ステップＳ３）。次に、シート積層体の上下にカバーシート（図２及び図３では図示を省略した）を積層し、該シート積層体を所定の温度・雰囲気で焼成する。次に、シート積層体を単位部品大に裁断して部分積層体１１０を得る（ステップＳ４）。次に、部分積層体１１０の上下に磁性体１０１，１０２を接着剤で貼り合わせて積層体１００を得る（ステップＳ５）。次に、積層体１００の側面に導電性ペーストを塗布して入力ポート２０１，出力ポート２１１〜２１３，層間接続端子２２１を形成して積層型電力分配器１が得られた（ステップＳ６）。

以上のように本実施の形態に係る積層型電力分配器１によれば、簡易な構造で１つの電子部品で高周波電力を３分配することができる。したがって、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を容易に図ることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る積層型電力分配器について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る積層型電力分配器が第１の実施の形態と異なる点は部分積層体における積層構造にある。他の構造については第１の実施の形態と同様なのでここでは相違点のみを詳述する。

前述の第１の実施の形態では第１変成器１９１を構成する第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２との結合係数を負にするために、互いに巻回方向を逆向きにし且つ電流の流れる方向を内側から外側にしていた。一方、本実施の形態では第１コイル導体と第２コイル導体の巻回方向を同じ向きにするとともに、電流の流れる方向を一方については内側から外側にし他方については外側から内側にする。なお第２変成器１９２については第１の実施の形態と同様としている。以下、部分積層体３１０の構造について図５を参照して詳述する。

第２絶縁体層３５２には、第１コイル導体３６１が形成されている。該第１コイル導体３６１の内側には前記磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層３３２が形成されている。第３絶縁体層３５３には、第２コイル導体３６２が形成されている。該第２コイル導体３６２の内側には前記磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層３３３が形成されている。第１コイル導体３６１と第２コイル導体３６２とは磁性体部１３０を磁芯とし巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層３５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層３５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第１コイル導体３６１と第２コイル導体３６２は第１変成器を構成する。ここで、第１コイル導体３６１と第２コイル導体３６２の巻方向は同じ方向になっている点、及び、第１コイル導体３６１と第２コイル導体３６２の巻数比は２：１である点に留意されたい。

第１コイル導体３６１の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層３５１には入力ポート２０１から前記第１コイル導体３６１の中心側端部と重なる位置まで延びる第１接続導体３７１が形成されている。第１接続導体３７１の端部と第１コイル導体３６１の中心側端部とは、ビア３８１により接続されている。第１絶縁体層３５１には磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層３３１が形成されている。第２絶縁体層３５２には第１コイル導体３６１の外側の端部と第１出力ポート２１１とを接続する第２接続導体３７２が形成されている。

第２コイル導体３６２の中心側の端部は幅広に形成されている。第３絶縁体層３５３には第２コイル導体３６２の外側の端部と入力ポート２０１とを接続する第３接続導体３７３が形成されている。第４絶縁体層３５４には層間接続端子２２１から前記第２コイル導体３６２の中心側端部と重なる位置まで延びる第４接続導体３７４が形成されている。第４接続導体３７４の端部と第２コイル導体３６２の中心側端部とは、ビア３８２により接続されている。第４絶縁体層３５４には磁性体部１３０の一部を構成する磁性体層３３４が形成されている。

第３絶縁体層３５３には、前記第２コイル導体３６２の長手方向側方に第３コイル導体３６３が形成されている。該第３コイル導体３６３の内側には前記磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層３４３が形成されている。第２絶縁体層３５２には、第４コイル導体３６４が形成されている。該第４コイル導体３６４の内側には前記磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層３４２が形成されている。第３コイル導体３６３と第４コイル導体３６４とは磁性体部１４０を磁芯とし巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層３５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層３５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第３コイル導体３６３と第４コイル導体３６４は第２変成器を構成する。ここで、第３コイル導体３６３と第４コイル導体３６４の巻方向は逆方向になっている点、及び、第３コイル導体３６３と第４コイル導体３６４の巻数比は１：１である点に留意されたい。

第３コイル導体３６３の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層３５４には層間接続端子２２１から前記第３コイル導体３６３の中心側端部と重なる位置まで延びる第５接続導体３７５が形成されている。第５接続導体３７５の端部と第３コイル導体３６３の中心側端部とは、ビア３８３により接続されている。第４絶縁体層３５４には磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層３４４が形成されている。第３絶縁体層３５３には第３コイル導体３６３の外側の端部と第２出力ポート２１２とを接続する第６接続導体３７６が形成されている。

第４コイル導体３６４の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層３５１には層間接続端子２２１から前記第４コイル導体３６４の中心側端部と重なる位置まで延びる第７接続導体３７７が形成されている。第７接続導体３７７の端部と第４コイル導体３６４の中心側端部とは、ビア３８４により接続されている。第１絶縁体層３５１には磁性体部１４０の一部を構成する磁性体層３４１が形成されている。第２絶縁体層３５２には第４コイル導体３６４の外側の端部と第３出力ポート２１３とを接続する第８接続導体３７８が形成されている。

本実施の形態に係る積層型電力分配器によれば、第１の実施の形態と同様に、簡易な構造で１つの電子部品で高周波電力を３分配することができる。したがって、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を容易に図ることができる。なお本実施の形態に係る積層型電力分配器の等価回路、シミュレーション結果や製造方法については、第１の実施の形態と同様である。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る積層型電力分配器について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る積層型電力分配器が第１の実施の形態と異なる点は部分積層体における積層構造にある。他の構造については第１の実施の形態と同様なのでここでは相違点のみを詳述する。

前述の第１の実施の形態では第１変成器１９１を構成する第１コイル導体１６１と第２コイル導体１６２との結合係数を負にするために、互いに巻回方向を逆向きにし且つ電流の流れる方向を内側から外側にしていた。一方、本実施の形態では第１コイル導体と第２コイル導体の巻回方向を同じ向きにするとともに、電流の流れる方向を一方については内側から外側にし他方については外側から内側にする。なお第２変成器１９２については第１の実施の形態と同様としている。また本実施の形態では、部分積層体に磁性体部を形成していない点で第１の実施の形態と異なる。以下、部分積層体４１０の構造について図６を参照して詳述する。

第２絶縁体層４５２には、第１コイル導体４６１が形成されている。第３絶縁体層４５３には、第２コイル導体４６２が形成されている。第１コイル導体４６１と第２コイル導体４６２とは中心軸がほぼ一致して巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層４５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層４５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第１コイル導体４６１と第２コイル導体４６２は第１変成器を構成する。ここで、第１コイル導体４６１と第２コイル導体４６２の巻方向は同じ方向になっている点、及び、第１コイル導体４６１と第２コイル導体４６２の巻数比は２：１である点に留意されたい。

第２絶縁体層４５２には、第１コイル導体４６１の外側の端部と入力ポート２０１とを接続する第１接続導体４７１が形成されている。第１コイル導体４６１の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層４５１には第１出力ポート２１１から前記第１コイル導体４６１の中心側端部と重なる位置まで延びる第２接続導体４７２が形成されている。第２接続導体４７２の端部と第１コイル導体４６１の中心側端部とは、ビア４８１により接続されている。

第２コイル導体４６２の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層４５４には入力ポート２０１から前記第２コイル導体４６２の中心側端部と重なる位置まで延びる第３接続導体４７３が形成されている。第３接続導体４７３の端部と第２コイル導体４６２の中心側端部とは、ビア４８２により接続されている。第３絶縁体層４５３には第２コイル導体４６２の外側の端部と層間接続端子２２１とを接続する第４接続導体４７４が形成されている。

第３絶縁体層４５３には、前記第２コイル導体４６２の長手方向側方に第３コイル導体４６３が形成されている。第２絶縁体層４５２には、第４コイル導体４６４が形成されている。第３コイル導体４６３と第４コイル導体４６４とは中心軸がほぼ一致して巻回するよう形成されており且つ第３絶縁体層４５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層４５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第３コイル導体４６３と第４コイル導体４６４は第２変成器を構成する。ここで、第３コイル導体４６３と第４コイル導体４６４の巻方向は逆方向になっている点、及び、第３コイル導体４６３と第４コイル導体４６４の巻数比は１：１である点に留意されたい。

第３コイル導体４６３の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層４５４には層間接続端子２２１から前記第３コイル導体４６３の中心側端部と重なる位置まで延びる第５接続導体４７５が形成されている。第５接続導体４７５の端部と第３コイル導体４６３の中心側端部とは、ビア４８３により接続されている。第３絶縁体層４５３には第３コイル導体４６３の外側の端部と第２出力ポート２１２とを接続する第６接続導体４７６が形成されている。

第４コイル導体４６４の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層４５１には層間接続端子２２１から前記第４コイル導体４６４の中心側端部と重なる位置まで延びる第７接続導体４７７が形成されている。第７接続導体４７７の端部と第４コイル導体４６４の中心側端部とは、ビア４８４により接続されている。第２絶縁体層４５２には第４コイル導体４６４の外側の端部と第３出力ポート２１３とを接続する第８接続導体４７８が形成されている。

本実施の形態に係る積層型電力分配器によれば、第１の実施の形態と同様に、簡易な構造で１つの電子部品で高周波電力を３分配することができる。したがって、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を容易に図ることができる。なお本実施の形態に係る積層型電力分配器の等価回路については、第１の実施の形態と同様である。また製造方法については第１の実施の形態におけるステップＳ３の工程、及び、必要に応じてステップＳ４におけるカバーシートを積層する工程を省略すればよい。

また本実施の形態に係る積層型電力分配器について第１の実施の形態と同一の条件でシミュレーションした。その結果、各出力電力の最大電圧はそれぞれ４８５．１ｍＶ，４６４．９ｍＶ，４５６．９ｍＶとなり振幅のばらつきという点では第１の実施の形態よりも良好なものが得られた。ただし、部分積層体が磁性体部を有していないためコモンモードインピーダンスが低くなる場合があり、それによってアイソレーションが悪くなる場合があることが推測される。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る積層型電力分配器について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る積層型電力分配器が第３の実施の形態と異なる点は部分積層体における積層構造にある。他の構造については第３の実施の形態と同様なのでここでは相違点のみを詳述する。

前述の各実施の形態では、第１コイル導体１６１，３６１，４６１と第２コイル導体１６２，３６２，４６２の巻数比、及び、第３コイル導体１６３，３，４６３と第４コイル導体１６４，２６４，３６４の巻数比により、両者のインダクタンス比を制御し、これにより出力電力の分配比を制御している。一方、本実施の形態では、各コイルの内側面積（コア面積）の面積比を制御することにより、インダクタンス比を制御し、これにより出力電力の分配比を制御している。内側面積による分配比の制御は、巻数比による制御よりも設計や調整が容易であるという利点がある。また、前述の各実施の形態では各コイルを同心円状に形成していたが、本実施の形態では矩形状に形成している。一般的に部品形状は直方体なのでコイルを矩形状にすることで空間を効率的に使用することができ、したがって部品の小型化に資するという利点がある。以下、部分積層体５１０の構造について図７を参照して詳述する。

第２絶縁体層５５２には、第１コイル導体５６１が形成されている。第３絶縁体層５５３には、第２コイル導体５６２が形成されている。第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２とは中心軸がほぼ一致して巻回するよう矩形状に形成されており且つ第３絶縁体層５５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層５５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２は第１変成器を構成する。ここで、第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２の巻方向は同じ方向になっている点、及び、第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２のインダクタンス比は４：１である点に留意されたい。第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２のインダクタンス比を４：１にするために、本実施の形態では、第１コイル導体５６１の内側面積と第２コイル導体５６２の内側面積との面積比を４：１とした。このため、第２コイル導体５６１は第１コイル導体５６１の内側に配置されるように形成されている。第１コイル導体５６１と第２コイル導体５６２の巻数は同じである。

第２絶縁体層５５２には、第１コイル導体５６１の外側の端部と入力ポート２０１とを接続する第１接続導体５７１が形成されている。第１コイル導体５６１の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層５５１には第１出力ポート２１１から前記第１コイル導体５６１の中心側端部と重なる位置まで延びる第２接続導体５７２が形成されている。第２接続導体５７２の端部と第１コイル導体５６１の中心側端部とは、ビア５８１により接続されている。

第２コイル導体５６２の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層５５４には入力ポート２０１から前記第２コイル導体５６２の中心側端部と重なる位置まで延びる第３接続導体５７３が形成されている。第３接続導体５７３の端部と第２コイル導体５６２の中心側端部とは、ビア５８２により接続されている。第３絶縁体層５５３には第２コイル導体５６２の外側の端部と層間接続端子２２１とを接続する第４接続導体５７４が形成されている。

第３絶縁体層５５３には、前記第２コイル導体５６２の長手方向側方に第３コイル導体５６３が形成されている。第２絶縁体層５５２には、第４コイル導体５６４が形成されている。第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４とは中心軸がほぼ一致して巻回するよう矩形状に形成されており且つ第３絶縁体層５５３を介して向かい合うように、換言すれば第３絶縁体層５５３を挟んで互いに重なり合うように配置されている。したがって、第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４は第２変成器を構成する。ここで、第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４の巻方向は逆方向になっている点、及び、第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４のインダクタンス比は１：１である点に留意されたい。第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４のインダクタンス比を１：１にするために、本実施の形態では、第３コイル導体５６３の内側面積と第４コイル導体５６４の内側面積との面積比を１：１とした。また、第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４の巻数は同じである。すなわち第３コイル導体５６３と第４コイル導体５６４は左右反転パターンとなっている。

第３コイル導体５６３の中心側の端部は幅広に形成されている。第４絶縁体層５５４には層間接続端子２２１から前記第３コイル導体５６３の中心側端部と重なる位置まで延びる第５接続導体５７５が形成されている。第５接続導体５７５の端部と第３コイル導体５６３の中心側端部とは、ビア５８３により接続されている。第３絶縁体層５５３には第３コイル導体５６３の外側の端部と第２出力ポート２１２とを接続する第６接続導体５７６が形成されている。

第４コイル導体５６４の中心側の端部は幅広に形成されている。第１絶縁体層５５１には層間接続端子２２１から前記第４コイル導体５６４の中心側端部と重なる位置まで延びる第７接続導体５７７が形成されている。第７接続導体５７７の端部と第４コイル導体５６４の中心側端部とは、ビア５８４により接続されている。第２絶縁体層５５２には第４コイル導体５６４の外側の端部と第３出力ポート２１３とを接続する第８接続導体５７８が形成されている。

本実施の形態に係る積層型電力分配器によれば、前述の各実施の形態と同様に、簡易な構造で１つの電子部品で高周波電力を３分配することができる。したがって、実装容易性など利便性が高いものとなるとともに小型化を容易に図ることができる。なお本実施の形態に係る積層型電力分配器の等価回路については、第１の実施の形態と同様である。また製造方法については第１の実施の形態におけるステップＳ３の工程、及び、必要に応じてステップＳ４におけるカバーシートを積層する工程を省略すればよい。また、本実施の形態では、各変成器による電力配分比をコイル導体の内側面積により制御（換言すればコイル径，コア面積，コア径により制御）しているので、正確な分配比を得るための調整が容易となる。

本実施の形態に係る積層型電力分配器について第１の実施の形態と同一の条件でシミュレーションした。その結果、各出力電力の最大電圧はそれぞれ４５４ｍＶ，４４６ｍＶ，４６０ｍＶとなり振幅のばらつきという点では第１の実施の形態よりも良好なものが得られた。また入力損失やアイソレーションについても良好であり実用に耐えうるものとなった。

以上本発明の実施の形態について詳述したが本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、各コイル導体において内側から外側に向けて電流が流れるようにするか否かや、これに伴いコイル導体と各ポートや端子との接続をコイル導体と同一の層で行うか或いは異なる層で行うかは下記条件を満たす範囲で適宜設計することができる。すなわち、各変成器において一対のコイル導体の結合係数が負となればよい。したがって、各実施の形態において第１絶縁体層と第２絶縁体層とは入れ替えてもよいし、同様に第３絶縁体層と第４絶縁体層とは入れ替えてもよい。

また上記実施の形態における製造方法では、絶縁体シートを積層した後に磁性体部用の貫通孔を形成し、その後に該貫通孔に磁性体ペーストを充填していたが、各絶縁体シートに貫通孔を形成・磁性体ペーストを充填した後に積層を行うようにしてもよい。

また上記実施の形態では各コイル導体の中心部を貫通するように部分積層体１１０に磁性体部１３０，１４０が形成されていたが、部分積層体１１０の全体を貫通させずに内部導体が形成された各絶縁体層において磁性体部を形成するようにしてもよい。この場合、コイル導体や接続導体などの内部導体を形成する導電性ペーストの印刷の前工程或いは後工程において、磁性体部を形成する磁性体ペーストを塗布すればよい。

また上記実施の形態では入力ポート２０１において入力電力を２分岐させていたが、部分積層体１１０内に形成したビアや接続導体を用いてもよい。同様に、上記実施の形態では第１変成器１９１から第２変成器１９２への接続及び分岐を行うために積層体１００の側面に形成した層間接続端子２２１を用いたが、該層間接続端子２２１に替えて部分積層体１１０内に形成したビアや接続導体を用いてもよい。

また上記第４の実施形態では各コイルを矩形状に形成したが上記第１乃至第３の実施の形態においても各コイルを矩形状に形成してもよい。一方、第４の実施形態において各コイルを同心円状に形成してもよい。

１…積層型電力分配器、１００…積層体、１０１，１０２…磁性体、１１０…部分積層体、１３０，１４０，３３０，３４０…磁性体部、１５１〜１５４，３５１〜３５４，４５１〜４５４，５５１〜５５４…絶縁体層、１６１，３６１，４６１，５６１…第１コイル導体、１６２，３６２，４６２，５６２…第２コイル導体、１６３，３６３，４６３，５６３…第３コイル導体、１６４，３６４，４６４，５６４…第４コイル導体、１７１〜１７８，３７１〜３７８，４７１〜４７８，５７１〜５７８…接続導体、１８１〜１８４，３８１〜３８４，４８１〜４８４，５８１〜５８４…ビア、２０１…入力ポート、２１１〜２１３…出力ポート、２２１…層間接続端子。

Claims (12)

1. 複数の絶縁体層が積層された積層体と該積層体の外面に形成された１つの入力ポート及び３つ出力ポートを備えた積層型電力分配器であって、
   積層体には第１変成器及び第２変成器が内包され、
   第１変成器及び第２変成器をそれぞれ一次側コイルと二次側コイルとが積層体の異なる層において絶縁体層を挟んで互いに重なり合うように形成し、
   入力ポートを２分岐させて一方を第１変成器の一次側コイルの一端に接続するとともに他方を第１変成器の二次側コイルの一端に一次側と逆位相となるように接続し、
   第１変成器の一次側コイルの他端を第１出力ポートに接続し、
   第１変成器の二次側コイルの他端を２分岐させて一方を第２変成器の一次側コイルの一端に接続するとともに他方を第２変成器の二次側コイルの一端に一次側と逆位相となるように接続し、
   第２変成器の一次側コイル他端を第２出力ポートに接続し、
   第２変成器の二次側他端を第３出力ポートに接続し、
   第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比は４：１であり且つ第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとのインダクタンス比は１：１である
   ことを特徴とする積層型電力分配器。
2. 第１変成器の一次側コイルの内側面積と二次側コイルの内側面積の面積比は４：１であり且つ第２変成器の一次側コイルの内側面積と二次側コイルの内側面積との面積比は１：１である
   ことを特徴とする請求項１記載の積層型電力分配器。
3. 第１変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比は２：１であり且つ第２変成器の一次側コイルと二次側コイルとの巻数比は１：１である
   ことを特徴とする請求項１記載の積層型電力分配器。
4. 入力ポートは積層体側面において積層方向に延びるように形成されており、第１変成器の一次側コイルの一端は該一次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により入力ポートと接続するとともに、第１変成器の二次側コイルの一端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により入力ポートと接続する
   ことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の積層型電力分配器。
5. 積層体側面には積層方向に延びるように層間接続端子が形成されており、第１変成器の二次側コイルの他端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続し、第２変成器の一次側コイルの一端は該一次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続するとともに、第２変成器の二次側コイルの一端は該二次側コイルと同じ層上に形成された接続導体により層間接続端子と接続する
   ことを特徴とする請求項４記載の積層型電力分配器。
6. 入力ポート及び層間接続端子は同一の積層体側面に形成され、第１乃至第３の出力ポートは入力ポート及び層間接続端子とは反対側の積層体側面に形成されている
   ことを特徴とする請求項５記載の積層型電力分配器。
7. 積層体は、少なくとも変成器を形成する内部導体が形成された複数の絶縁体層を積層してなる部分積層体と、該部分積層体を挟む一対の磁性体層を積層してなる
   ことを特徴とする請求項１乃至６何れか１項記載の積層型電力分配器。
8. 前記部分積層体において各変成器のコイルの内側には磁性体が充填されている
   ことを特徴とする請求項７記載の積層型電力分配器。
9. 複数の絶縁体層が積層されて形成された略直方体の積層体と、前記積層体に埋設された内部導体と、前記積層体の側面に形成され且つ前記内部導体と電気的に接続されている入力ポートと、前記積層体の側面に形成され且つ異なる絶縁体層上に形成された内部導体同士の電気的な接続に用いられる層間接続端子と、前記積層体の側面に形成され且つ前記内部導体と電気的に接続されている第１乃至第３の出力ポートとを備え、前記内部導体は、
   渦巻状の第１コイル導体と、
   前記第１コイル導体と絶縁体層を介して向かい合うように配置された渦巻状の第２コイル導体と、
   前記第１コイル導体と積層方向で重ならない位置に配置された渦巻状の第３コイル導体と、
   前記第３のコイル導体と絶縁体層を介して向かい合うように配置された渦巻状の第４コイル導体と、
   前記入力ポートと前記第１コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第１接続導体と、
   前記第１出力ポートと前記第１コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第２接続導体と、
   前記入力ポートと前記第２コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第３接続導体と、
   前記層間接続端子と前記第２コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第４接続導体と、
   前記層間接続端子と前記第３コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第５接続導体と、
   前記第２出力ポートと前記第３コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第６接続導体と、
   前記接続ポートと前記第４コイル導体の一方の端部とを電気的に接続する第７接続導体と、
   前記第３出力ポートと前記第４コイル導体の他方の端部とを電気的に接続する第８接続導体とを備え、
   前記第１コイル導体と前記第２コイル導体は、電流が互いに逆向きに流れるように配置されており、
   前記第３コイル導体と前記第４コイル導体は、電流が互いに逆向きに流れるように配置されており、
   前記第１コイル導体と前記第２コイル導体のインダクタンス比＝４：１であり、
   前記第３コイル導体と前記第４コイル導体のインダクタンス比＝１：１である
   ことを特徴とする積層型電力分配器。
10. 前記第１コイル導体の内側面積と前記第２コイル導体の内側面積の面積比は４：１であり、
    前記第３コイル導体の内側面積と前記第４コイル導体の内側面積の面積比は１：１である
    ことを特徴とする請求項９記載の積層型電力分配器。
11. 前記第１コイル導体と前記第２コイル導体の巻き数の比が、（第１コイル導体の巻き数：第２コイル導体の巻き数）＝２：１であり、
    前記第３コイル導体と前記第４コイル導体の巻き数の比が、（第３コイル導体の巻き数：第４コイル導体の巻き数）＝１：１である
    ことを特徴とする請求項９記載の積層型電力分配器。
12. 前記第１乃至第４コイル導体の内周には磁性体が配置されている
    ことを特徴とする請求項９乃至１１記載の積層型電力分配器。

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