JP5326932B2

JP5326932B2 - 薄膜バラン

Info

Publication number: JP5326932B2
Application number: JP2009192594A
Authority: JP
Inventors: 眞遠藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-08-21
Also published as: JP2011044962A

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。

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。

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。

特開２００６−２７０４４４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。薄膜バラン１Ａの配線層Ｍ０における水平断面図である。薄膜バラン１Ａの配線層Ｍ１における水平断面図である。薄膜バラン１Ａの配線層Ｍ２における水平断面図である。薄膜バラン１Ａの配線層Ｍ３における水平断面図である。薄膜バラン１Ｂの配線層Ｍ０における水平断面図である。通過特性の評価結果を示すグラフである。薄膜バラン１Ｃの配線層Ｍ０における水平断面図である。薄膜バラン１Ｄの配線層Ｍ０における水平断面図である。薄膜バラン１Ｅの配線層Ｍ０における水平断面図である。薄膜バラン１Ｆの配線層Ｍ０における水平断面図である。通過特性の評価結果を示すグラフである。位相差の評価結果を示すグラフである。振幅差の評価結果を示すグラフである。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。薄膜バラン２Ａの配線層Ｍ０における水平断面図である。薄膜バラン２Ｂの配線層Ｍ０における水平断面図である。通過特性の評価結果を示すグラフである。位相差の評価結果を示すグラフである。振幅差の評価結果を示すグラフである。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

Claims

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と、
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た不平衡端子と、
を備える薄膜バラン。