JP5326931B2 - Thin film balun - Google Patents
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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。このようなバランの１つとして、不平衡回路及び平衡回路のうち少なくとも一方にキャパシタを接続し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 one of such baluns, one having a configuration in which a capacitor is connected to at least one of an unbalanced circuit and a balanced circuit (Patent Document 1) has been proposed.
ところで、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。しかしながら、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未だ困難な状況にある。
By the way, the pass characteristics (attenuation characteristics of a predetermined frequency) of the frequency of a balun used in wireless communication or the like are required specifications based on the configuration, standards, specifications, etc. of the communication equipment and system in which the balun is mounted. 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 performed so that the attenuation in the frequency band is sufficiently low. The However, with the configuration like the chip type balun described in
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、平衡伝送線路の一部と対向してキャパシタを構成し、且つ、接地端子に接続されたキャパシタ電極とを備える。 In order to solve the above-described problems, the thin film balun of the present invention comprises an unbalanced transmission line, a balanced transmission line facing the unbalanced transmission line and electromagnetically coupled, and a capacitor facing a part of the balanced transmission line. And a capacitor electrode connected to the ground terminal.
このような構成では、平衡伝送線路の一部と対向するキャパシタ電極により、平衡伝送線路における不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、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、平衡伝送線路における不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、薄膜バランの通過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。 In such a configuration, the coupling state of the balanced transmission line with the unbalanced transmission line can be significantly changed by the capacitor electrode facing a part of the balanced transmission line. That is, by introducing a capacitor (capacitance) at a predetermined position of the balanced transmission line, the part itself that contributes to coupling with the unbalanced transmission line in the balanced 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 passage 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、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、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が、好ましくは、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 in which the other capacitor electrode connected to the balanced transmission line is disposed between a part of the balanced transmission line and the capacitor electrode facing the part. It is useful that a part of the balanced 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３の線路部又は第４の線路部のうち少なくとも一方の一部と対向してキャパシタを構成し、且つ、接地端子に接続されたキャパシタ電極とを備える。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 part and a fourth line part that are electromagnetically coupled, and a capacitor that is opposed to at least one part of the third line part or the fourth line part, And a capacitor electrode connected to the ground terminal. 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の線路部及び第４の線路部を電気的に接続する連結部及びキャパシタ電極が第１層に形成され、平衡伝送線路の第３の線路部及び第４の線路部が第２層に形成され、不平衡伝送線路の第１の線路部及び第２の線路部が第３層に形成されている。連結部と同じ層にキャパシタ電極を形成することにより、他方のキャパシタ電極の配置のための新たな層を全く必要としないので、小型薄型化に優れた薄膜バランを提供できる。また、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。 Preferably, a connection part and a capacitor electrode for electrically connecting the third line part and the fourth line part are formed in the first layer, and the third line part and the fourth line part of the balanced transmission line are the first line part. The first line portion and the second line portion of the unbalanced transmission line are formed on the third layer. By forming the capacitor electrode in the same layer as the connecting portion, a new layer for disposing the other capacitor electrode is not required at all, so that a thin film balun excellent in miniaturization and thinning can be provided. Moreover, it leads to reduction of the man-hour of a manufacturing process, and it becomes possible to improve productivity and simplify process management.
さらに、上記課題を解決するため、本発明の薄膜バランは、不平衡回路と、前記不平衡回路に電磁結合する平衡回路と、接地端子と、を備え、前記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接地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 circuit, a balanced circuit electromagnetically coupled to the unbalanced circuit, and a ground terminal, and a capacitor is connected to a part of the balanced circuit. The capacitor is also connected to the ground terminal.
このような構成では、平衡回路の一部にキャパシタを接続することにより、平衡回路における不平衡回路とのカップリング状態が有意に変化し得る。すなわち、平衡回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、平衡回路における不平衡回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、回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、薄膜バランの通過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。 In such a configuration, the coupling state with the unbalanced circuit in the balanced circuit can be significantly changed by connecting a capacitor to a part of the balanced circuit. That is, by introducing a capacitor (capacitance) at a predetermined position of the balanced circuit, the part itself contributing to the coupling with the unbalanced circuit in the balanced circuit can be changed. Furthermore, by introducing a capacitor in this way, the characteristic impedance of the entire circuit can change. And it is estimated that the passage 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.
本発明によれば、平衡伝送線路の一部と接地端子との間にキャパシタを導入することによって、小型薄型化した薄膜バランについても優れた通過特性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 a balanced transmission line and a ground terminal, it is possible to achieve excellent pass characteristics even for a thin and thin thin film balun.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described 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. Further, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention only to the embodiments. Furthermore, 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
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。さらに、本実施形態では、接地端子Ｇは、平衡伝送線路ＢＬを構成する線路部Ｌ４の一部にキャパシタＤ１を介して電気的に接続されている。
In the
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
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
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が形成されている。例えば、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（連結部）並びにキャパシタ電極ＤＥ１は配線層Ｍ０により形成され、平衡伝送線路ＢＬは配線層Ｍ１により形成され、不平衡伝送線路ＵＬは配線層Ｍ２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Ｄ１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
図２に示すように、本実施形態では、上述したキャパシタＤ１が、平衡伝送線路ＢＬ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 D1 described above includes a wiring layer M1 including the balanced transmission line BL, and a wiring including the capacitor electrode DE1 disposed to face the wiring layer M1 via the
（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, and M2 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５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５に示す如く、配線層Ｍ０〜Ｍ２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５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 5 are horizontal sectional views schematically showing each wiring layer in the
図３に示すように、絶縁性基板１００上の配線層Ｍ０には、平衡伝送線路ＢＬのコイル部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、不平衡伝送線路ＵＬのコイル部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、さらに、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Ｃ４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、接地端子Ｇに接続されている。より詳細には、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Ｃ４のコイル導体のうち右から２列目及び１列目の半分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。
As shown in FIG. 3, the wiring layer M0 on the insulating
また、図４に示すように、配線層Ｍ１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、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。コイル導体２１及びコイル導体２２は、配線層Ｍ０の配線３１を介して互いに接続され、且つ、接地端子Ｇに接続されている。コイル部Ｃ４のコイル導体２２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。なお、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。
As shown in FIG. 4, the wiring layer M1 is formed with a coil part C3 (third line part) and a coil part C4 (fourth line part) constituting the balanced transmission line BL adjacent to each other. Yes. Each coil part C3, C4 comprises what is corresponded to a quarter wavelength ((lambda) / 4) resonator. The
さらにまた、図５に示す如く、配線層Ｍ２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。不平衡伝送線路ＵＬのこれらコイル部Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、平衡伝送線路ＢＬのコイル部Ｃ３，Ｃ４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。コイル導体１１及びコイル導体１２は、配線層Ｍ０の配線３２を介して互いに接続されている。なお、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。
Furthermore, as shown in FIG. 5, in the wiring layer M2, a coil part C1 (first line part) and a coil part C2 (second line part) constituting the unbalanced transmission line UL are formed adjacent to each other. ing. Each coil part C1, C2 comprises what is corresponded to a 1/4 wavelength ((lambda) / 4) resonator. These coil parts C1 and C2 of the unbalanced transmission line UL are respectively arranged to face the coil parts C3 and C4 of the balanced transmission line BL, and electromagnetically couple at the opposed parts to constitute a coupler. The
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に平衡伝送線路ＢＬを構成する２つのコイル部Ｃ３，Ｃ４が形成され、それに隣り合う別の階層である配線層Ｍ２に不平衡伝送線路ＵＬを構成する２つのコイル部Ｃ１，Ｃ２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Ｍ０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とともに、コイル部Ｃ４におけるコイル導体２２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 the present embodiment, two coil portions C3 and C4 constituting the balanced transmission line BL are formed in the wiring layer M1 which is one layer, and the wiring layer M2 which is another layer adjacent thereto is not formed. Two coil portions C1 and C2 constituting the balanced transmission line UL are formed, and the coil portions C1 and C2 are connected to the wiring layer M0 which is another layer opposite to the wiring layer M1 adjacent to the wiring layer M2. A multilayer wiring structure in which a capacitor electrode DE1 for forming a capacitor D1 is formed so as to face a part of the coil conductor 22 in the coil portion C4 together with the
（実施例１Ｂ）
図６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６に示す薄膜バラン１Ｂでは、キャパシタ電極ＤＥ１は、平面視において、コイル部Ｃ４のコイル導体２２のうち右から２列目及び３列目の半分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。
(Example 1B)
FIG. 6 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（比較例１Ｒ）
図７は比較例の薄膜バラン１Ｒの構成を示す等価回路図であり、図８，９は比較例１Ｒの薄膜バラン１Ｒにおける配線層Ｍ０，Ｍ１を概略的に示す水平断面図である。配線層Ｍ０，Ｍ１以外の構成は、実施例１Ａと同様である。
(Comparative Example 1R)
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the
図７に示すように、比較例の薄膜バラン１Ｒでは、接地端子Ｇ及び平衡端子ＢＴ２の間に、線路部Ｌ４と分岐し独立した形でキャパシタＤ１が接続されている。そして、図８に示すように、配線層Ｍ０には接地端子Ｇに接続するキャパシタ電極ＤＥ１１が設けられており、このキャパシタ電極ＤＥ１１は配線層Ｍ１のコイル部Ｃ４の外側の領域に対向するように配置されている。そして、図９に示すように、配線層Ｍ１には、キャパシタ電極ＤＥ１１に対向するキャパシタ電極ＤＥ１２が形成されている。キャパシタ電極ＤＥ１２は、平衡伝送線路ＢＬを構成するコイル部Ｃ４とは独立して設けられており、その一端が平衡端子ＢＴ２に接続されている。
As shown in FIG. 7, in the
（特性評価）
以上説明した薄膜バラン１Ａ，１Ｂ，１Ｒ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１０は、通過特性の評価結果を示す図であり、図１１は位相差の評価結果を示す図であり、図１２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，Ｅ１Ｂ，Ｅ１Ｒが、それぞれ、薄膜バラン１Ａ，１Ｂ，１Ｒの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the
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。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。 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. 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，１Ｂの薄膜バランは、比較例１Ｒの薄膜バランに比べて、通過特性及び平衡特性の両面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１Ａ，１Ｂの結果を参照すると、キャパシタＤ１の配置を調整することにより、優れた通過特性を維持しつつ、平衡特性を調整することができることが確認された。 From these results, it was confirmed that the thin film baluns of Examples 1A and 1B maintained excellent characteristics in both passage characteristics and equilibrium characteristics as compared with the thin film balun of Comparative Example 1R. Further, referring to the results of Examples 1A and 1B, it was confirmed that the balance characteristic can be adjusted while maintaining excellent pass characteristics by adjusting the arrangement of the capacitor D1.
（実施例１Ｃ）
図１３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１３に示す薄膜バラン１Ｃでは、キャパシタ電極ＤＥ１は、平面視において、コイル部Ｃ４の下から２列目のコイル導体２２に対向するように、左右方向に延在して配置されている。
(Example 1C)
FIG. 13 is a horizontal cross-sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（特性評価）
以上説明した薄膜バラン１Ｃ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１４は、通過特性の評価結果を示す図であり、図１５は位相差の評価結果を示す図であり、図１６は振幅差の評価結果を示す図である。各図において、曲線Ｅ１Ｃ，Ｅ１Ｒは、それぞれ、薄膜バラン１Ｃ，１Ｒの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the
これらの結果より、実施例１Ｃの薄膜バランは、比較例１Ｒの薄膜バランに比べて、通過特性及び平衡特性の両面において優れた特性を維持していることが確認された。 From these results, it was confirmed that the thin film balun of Example 1C maintained excellent characteristics in both passage characteristics and equilibrium characteristics as compared with the thin film balun of Comparative Example 1R.
（実施例１Ｄ）
図１７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１７に示す薄膜バラン１Ｄでは、キャパシタ電極ＤＥ１は、平面視において、コイル部Ｃ４の上から２列目のコイル導体２２に対向するように、左右方向に延在して配置されている。
(Example 1D)
FIG. 17 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（実施例１Ｅ）
図１８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１８に示す薄膜バラン１Ｅでは、キャパシタ電極ＤＥ１は、平面視において、コイル部Ｃ４の上から２列目及び右から２列目のコイル導体２２に対向するように、左右方向及び上下方向に延在して配置されている。
(Example 1E)
FIG. 18 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（特性評価）
以上説明した薄膜バラン１Ｄ，１Ｅ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Ｅ１Ｄ，Ｅ１Ｅ，Ｅ１Ｒは、それぞれ、薄膜バラン１Ｄ，１Ｅ，１Ｒの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the
これらの結果より、本発明の実施例１Ｄ，１Ｅの薄膜バランは、いずれも、比較例１Ｒの薄膜バランに比べて、通過特性及び平衡特性の両面において優れた特性を維持していることが確認された。 From these results, it is confirmed that the thin film baluns of Examples 1D and 1E of the present invention maintain excellent characteristics in both pass characteristics and equilibrium characteristics as compared with the thin film balun of Comparative Example 1R. It was done.
（第２実施形態）
図２２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、平衡伝送線路ＢＬを構成する線路部Ｌ３と接地端子Ｇとの間にキャパシタＤ２が導入されたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 22 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of the second embodiment according to the thin film balun of the present invention. In the
（実施例２Ａ）
次に、図２２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２３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２３に示す薄膜バラン２Ａでは、キャパシタ電極ＤＥ２は、平面視において、平衡伝送線路ＢＬを構成するコイル部Ｃ３の下から２列目のコイル導体２１に対向するように、左右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. 22 will be described in detail. FIG. 23 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（実施例２Ｂ）
図２４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２４に示す薄膜バラン２Ｂでは、キャパシタ電極ＤＥ２は、平面視において、コイル部Ｃ３の上から２列目のコイル導体２１に対向するように、左右方向に延在して配置されている。
(Example 2B)
FIG. 24 is a horizontal sectional view schematically showing the wiring layer M0 in the
（比較例２Ｒ）
図２５は比較例の薄膜バラン２Ｒの構成を示す等価回路図であり、図２６，２７は比較例２Ｒの薄膜バラン２Ｒにおける配線層Ｍ０，Ｍ１を概略的に示す水平断面図である。配線層Ｍ０，Ｍ１以外の構成は、実施例１Ａと同様である。
(Comparative Example 2R)
FIG. 25 is an equivalent circuit diagram showing the configuration of the
図２５に示すように、比較例の薄膜バラン２Ｒでは、接地端子及び平衡端子ＢＴ１の間に、線路部Ｌ３と分岐し独立した形でキャパシタＤ２が接続されている。そして、図２６に示すように、配線層Ｍ０には接地端子Ｇに接続するキャパシタ電極ＤＥ２１が設けられており、このキャパシタ電極ＤＥ２１は配線層Ｍ１のコイル部Ｃ３の外側の領域に対向するように配置されている。そして、図２７に示すように、配線層Ｍ１には、キャパシタ電極ＤＥ２１に対向するキャパシタ電極ＤＥ２２が形成されている。キャパシタ電極ＤＥ２２は、平衡伝送線路ＢＬを構成するコイル部Ｃ３とは独立して設けられており、その一端が平衡端子ＢＴ１に接続されている。
As shown in FIG. 25, in the
（特性評価）
以上説明した薄膜バラン２Ａ，２Ｂ，２Ｒ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２８は、通過特性の評価結果を示す図であり、図２９は位相差の評価結果を示す図であり、図３０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，Ｅ２Ｒが、それぞれ、薄膜バラン２Ａ，２Ｂ，２Ｒの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the
これらの結果より、実施例２Ａ，２Ｂの薄膜バランは、比較例２Ｒの薄膜バランに比べて、通過特性及び平衡特性の両面において優れた特性を維持していることが確認された。 From these results, it was confirmed that the thin film baluns of Examples 2A and 2B maintained excellent characteristics in both passage characteristics and equilibrium characteristics as compared with the thin film balun of Comparative Example 2R.
（第３実施形態）
図３１は、本発明の薄膜バランに係る第３実施形態の構成を示す等価回路図である。第３実施形態の薄膜バラン３は、平衡伝送線路ＢＬを構成する線路部Ｌ４と接地端子Ｇとの間にキャパシタＤ１が導入されることに加えて、線路部Ｌ３と接地端子Ｇとの間にキャパシタＤ２が導入されたものである。
(Third embodiment)
FIG. 31 is an equivalent circuit diagram showing a configuration of the third embodiment according to the thin film balun of the present invention. In the
（実施例３Ａ）
次に、図３１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３２は、本発明の実施例３Ａの薄膜バラン３Ａ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３２に示す薄膜バラン３Ａでは、接地端子Ｇに接続する２つのキャパシタ電極ＤＥ１，ＤＥ２が形成されている。一方のキャパシタ電極ＤＥ１は、平面視において、コイル部Ｃ４の右から２列目のコイル導体２２に対向するように、上下方向に延在して配置されている。他方のキャパシタ電極ＤＥ２は、平面視において、コイル部Ｃ３の下から２列目のコイル導体２１に対向するように、左右方向に延在して配置されている。
(Example 3A)
Next, the pattern of the wiring layer M0 in one embodiment of the thin film balun having the circuit configuration shown in FIG. 31 will be described in detail. FIG. 32 is a horizontal sectional view schematically showing a wiring layer M0 in the
（特性評価）
以上説明した薄膜バラン３Ａ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３３は、通過特性の評価結果を示す図であり、図３４は位相差の評価結果を示す図であり、図３５は振幅差の評価結果を示す図である。各図において、曲線Ｅ３Ａが、薄膜バラン３Ａの評価結果を示す。なお、各図における曲線Ｅ１Ｒ，Ｅ２Ｒは、キャパシタが独立して設けられた比較例の薄膜バラン１Ｒ，２Ｒの評価結果を示す。
(Characteristic evaluation)
With respect to the
これらの結果より、実施例の薄膜バラン３Ａは、比較例の薄膜バラン１Ｒ，２Ｒに比べて、通過特性及び平衡特性の双方において優れた特性を発揮することが確認された。
From these results, it was confirmed that the
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、平衡伝送線路ＢＬを構成するコイル部Ｃ３，Ｃ４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Ｃ３，Ｃ４とキャパシタ電極ＤＥ１，ＤＥ２との間に、コイル部Ｃ３，Ｃ４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 part of the coil portions C3 and C4 constituting the balanced transmission line BL also serves as a capacitor electrode has been described. However, a coil is interposed between the coil portions C3 and C4 and the capacitor electrodes DE1 and DE2. Separate capacitor electrode layers connected to the portions C3 and C4 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
本発明の薄膜バランによれば、平衡伝送線路の一部と接地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 balanced transmission line and the ground terminal, it is possible to reduce the size and thickness while maintaining the required characteristics of the balun. The present invention can be widely applied to wireless communication devices, apparatuses, modules, and systems that are required to be reduced in size and thickness, equipment including the devices, and manufacturing thereof.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｒ，２，２Ａ，２Ｂ，２Ｒ，３，３Ａ…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…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，ＤＥ１１，ＤＥ１２，ＤＥ２１，ＤＥ２２…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, 1B, 1C, 1D, 1E, 1R, 2, 2A, 2B, 2R, 3, 3A ... thin film baluns, 11, 12, 21, 22 ... coil conductors, 11a, 11b, 12a, 12b, 21a, 21b, 22a, 22b ... end, 31, 32 ... wiring, M0, M1, M2 ... 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, DE11, DE12, DE21, DE22 ... 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 (衡回 path), UT ... unbalanced terminal, BT1 ... balanced terminals, BT2 ... balanced terminals.
Claims (1)
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３の線路部又は前記第４の線路部のうち少なくとも一方の一部と対向してキャパシタを構成し、且つ、接地端子に接続されたキャパシタ電極と、
を備え、
前記第３の線路部及び前記第４の線路部を電気的に接続する連結部及び前記キャパシタ電極が第１層に形成され、
前記平衡伝送線路の前記第３の線路部及び前記第４の線路部が第２層に形成され、
前記不平衡伝送線路の前記第１の線路部及び前記第２の線路部が第３層に形成されている、
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 is configured to face a part of at least one of the third line portion or the fourth line portion, and the capacitor electrode is connected to a ground terminal;
Equipped with a,
The connection part and the capacitor electrode that electrically connect the third line part and the fourth line part are formed in the first layer,
The third line portion and the fourth line portion of the balanced transmission line are formed in the second layer,
The first line portion and the second line portion of the unbalanced transmission line are formed in a third layer;
Thin film balun.
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