JP5754201B2 - 積層構造型バラン - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係る積層構造型バランの等価回路を示す回路図である。積層構造型バラン(以下、必要に応じてバランという)1は、LC型バランである。LC型バランは、L(コイル)とC(コンデンサ)とで構成されるローパスフィルタ(LPF)とハイパスフィルタ(HPF)とを組み合わせることにより、平衡信号と不平衡信号とを相互に変換する素子である。不平衡信号とは、接地電位を基準電位とした信号である。平衡信号とは、互いに位相がほぼ180度(π)異なり、振幅がほぼ等しい2つの信号からなる信号である。
図5は、実施形態1に係るバランの積層構造の第1変形例を示す断面図である。図5に示されるバラン1aは、実施形態1のバラン1が有する中間導体層15(図2参照)を有さず、バラン1の第1コンデンサ対向電極15CA及び第1コンデンサ電極17CAを、第1コンデンサ共用電極17Aで、バラン1の第2コンデンサ対向電極15CB及び第2コンデンサ電極17CBを、第2コンデンサ共用電極17Bで構成した点が異なる。バラン1は、第1コンデンサ対向電極15CA及び第2コンデンサ対向電極15CBを形成した後に、それぞれの表面に第1コンデンサ電極17CA及び第2コンデンサ電極17CBを形成している。バラン1aは、後述するように、第1コンデンサ共用電極17Aと第2コンデンサ共用電極17Bとが1つのプロセスで形成される。そして、第1コンデンサ共用電極17Aと第2コンデンサ共用電極17Bとは、それぞれバラン1の第1コンデンサ対向電極15CA及び第1コンデンサ電極17CAと第2コンデンサ対向電極15CB及び第2コンデンサ電極17CBとの機能を有する。
図7は、実施形態1に係るバランの積層構造の第2変形例を示す断面図である。図7に示されるバラン1bは、ローパスフィルタ6側の第1コイル4Aと、ハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bと、ローパスフィルタ6側の第1コンデンサ5A及びハイパスフィルタ7側の第2コンデンサ5Bとが、積層方向において異なる領域に配置される。そして、バラン1bは、ローパスフィルタ6側の第1コンデンサ5A及びハイパスフィルタ7側の第2コンデンサ5Bが、積層方向において同じ領域に配置される。さらに、バラン1bは、積層方向から見た場合において、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bが、ローパスフィルタ6側の第1コイル4Aとハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bとの間、かつこれらとは異なる領域に配置されている。
図8は、実施形態1に係るバランの積層構造の第3変形例を示す断面図である。バラン1cは、第1コンデンサ5Aの第1コンデンサ基板側電極13CA及び第2コンデンサ5Bの第2コンデンサ基板側電極13CBが、第1コイル導体13LA及び第2コイル導体13LBとは異なる層に形成される。このように、バラン1cは、積層方向において、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bが、第1コイル4A及び第2コイル4Bの内部、かつ異なる領域に配置されている。すなわち、バラン1cは、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bが、積層方向において、第1コイル4Aと第2コイル4Bとの間に配置されている。また、バラン1cは、積層方向において、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bが同じ領域に配置される。さらに、バラン1cは、積層方向から見た場合に、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bは、第1コイル4Aと第2コイル4Bとは異なる領域に配置される。また、バラン1cは、ローパスフィルタ6側の第1コイル4A及びハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bが、積層方向において同一の領域に配置されている。
図9は、実施形態1に係るバランの積層構造の第4変形例を示す断面図である。バラン1dは、積層方向から見た場合において、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bは、第1コイル4A及び第2コイル4Bとは異なる領域に配置される。また、バラン1dは、ローパスフィルタ6側の第1コイル4Aとローパスフィルタ6側の第1コンデンサ5A及びハイパスフィルタ7側の第2コンデンサ5Bが、積層方向において同一の領域に配置される。そして、ハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bのみ、積層方向において第1コイル4A、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bとは異なる領域に配置される。このように、バラン1dにおいて、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bは、積層方向において第1コイル4Aと第2コイル4Bとの間に配置される。
図10は、実施形態2に係るバランの平面図である。実施形態2のバラン1Aは、実施形態1及びその変形例に係るバラン1、1a等に対して、平面視、すなわち積層方向から見た場合における第1コイル4A、第2コイル4B、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bの配置が異なる。図10に示す第1コイル4A、第2コイル4B、第1コンデンサ5A及び第2コンデンサ5Bは、平面上のそれぞれの位置関係を示すことを意図しているため、図3−1から図3−5に示されるような積層構造の詳細を省略し簡略的に示すに留めている。
図11は、実施形態3に係るバランの平面図である。積層構造を省略している点は、実施形態2と同様である。バラン1Bは、ハイパスフィルタ7側の第2コンデンサ5Bを、ハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bとローパスフィルタ6側の第1コイル4Aとの間に配置し、かつ、ローパスフィルタ6側の第1コンデンサ5Aを不平衡端子2と接地端子8との間に配置している。
図12は、実施形態4に係るバランの平面図である。積層構造を省略している点は、実施形態2、3と同様である。バラン1Cは、ハイパスフィルタ7側の第2コンデンサ5B及びローパスフィルタ6側の第1コンデンサ5Aを、ハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bとローパスフィルタ6側の第1コイル4Aとの間に配置している。
ローパスフィルタ6側のコンデンサ5Aとハイパスフィルタ7側のコンデンサ5Bの、ローパスフィルタ6側の第1コイル4A及びハイパスフィルタ7側の第2コイル4Bに対する位置関係が電気的特性に与える影響を評価した。評価対象は、上述した実施形態1から実施形態4に係るバラン1、1A、1B、1Cと、後述する比較例1及び比較例2である。実施形態1のバランが実施例1、実施形態2のバランが実施例2、実施形態3のバランが実施例3、実施形態4のバランが実施例4に相当する。
図13は、比較例1に係るバランの構造を示す断面図である。バラン101は、ローパスフィルタ106側の第1コンデンサ105A及びハイパスフィルタ107側の第2コンデンサ105Bが、積層方向から見た場合に、ローパスフィルタ106側の第1コイル104A及びハイパスフィルタ107側のコイル104Bが配置される領域に重なるように、より詳細にはコイル開口内に重なるように配置されている。これは、先行技術の内容を擬似的に構造化したものである。
図15は、比較例2に係るバランの平面図である。バラン101aは、不平衡端子102、第1平衡端子103A、第2平衡端子103B、接地端子108の各端子と、第1コイル104A及び第1コンデンサ105Aaを有するローパスフィルタ106と、第2コイル104B及び第2コンデンサ105Baを有するハイパスフィルタ107とを有する。また、図15は、図14と同様に、第1コイル104Aと、第2コイル104Bと、第1コンデンサ105Aaと、第2コンデンサ105Baとの平面上における位置関係を示すことを意図している。このため、上述した図3−1から図3−5に示されるような積層構造の詳細を省略し簡略的に示すに留めている。
図16−1から図16−4は、実施例1、比較例1及び比較例2の評価結果を示す図である。図16−1から図16−4では、実線が実施例1の電気的特性を示し、点線が比較例1の電気的特性を示し、破線が比較例2の電気的特性を示している。図16−1から図16−4より、位相差特性にはそれほど有意な相違は見られないが、挿入損失特性、振幅差特性及び反射損失特性全てにおいて、比較例1及び比較例2よりも実施例1の方が良好であることがわかる。また、比較例2の方が比較例1よりも電気的特性が全体的に悪い。これは、比較例2の第1コンデンサ105Aa及び第2コンデンサ105Baの寸法が、比較例1の第1コンデンサ105A及び第2コンデンサ105Bよりも大きいためであると考えられる。すなわち、LC型の積層構造型バランでは、比較例1及び比較例2のような構造において、コンデンサの寸法が電気的特性へ影響を及ぼすことを示唆している。
図17−1から図17−4は、実施例2と比較例1との評価結果を示す図である。図17−1から図17−4では、実線が実施例2の電気的特性を、点線が比較例1の電気的特性を示している。図17−1から図17−4より、比較例1よりも実施例2の方が若干位相差特性において劣るものの、最も重視する電気的特性である挿入損失が改善されていることから、総合的な電気的特性において、実施例2の方が優れていることがわかる。
図18−1から図18−4は、実施例3と比較例1との評価結果を示す図である。図18−1から図18−4は、実線が実施例3の電気的特性を、点線が比較例1の電気的特性を示している。図18−1から図18−4より、全ての電気的特性において、比較例1よりも実施例3の方が優れていることがわかる。
図19−1から図19−4は、実施例4と比較例1との評価結果を示す図である。図19−1から図19−4は、実線が実施形態4の電気的特性を、点線が比較例1の電気的特性を示している。図19−1から図19−4より、全ての電気的特性において、比較例1よりも実施例4の方が優れていることがわかる。
図20−1から図20−4は、実施例1から実施例4と比較例1との評価結果を示す図である。図20−1から図20−4では、それぞれの電気的特性を、実施例1は実線で、実施例2は破線で、実施例3は点線で、実施例4は一点鎖線で、比較例1では太い点線で示している。最も電気的特性が良好なのは、実施例3であることがわかる。
2、102 不平衡端子
3A、103A 第1平衡端子
3B、103B 第2平衡端子
4A、104A 第1コイル
4B、104B 第2コイル
5A、105A、105Aa 第1コンデンサ
5B、105B、105Ba 第2コンデンサ
6、106 ローパスフィルタ
7、107 ハイパスフィルタ
8、108 接地端子
10 積層体
11 基板
11S 表面
12 平滑層
13 第1導体層
13CA 第1コンデンサ基板側電極
13CB 第2コンデンサ基板側電極
13LA 第1コイル導体
13LB 第2コイル導体
13T、13TA、17T、19T、21T 端子用導体
14 誘電体層
15 中間導体層
15CA 第1コンデンサ対向電極
15CB 第2コンデンサ対向電極
16、16A、16B 第1絶縁層
17 第2導体層
17A 第1コンデンサ共用電極
17B 第2コンデンサ共用電極
17CA 第1コンデンサ電極
17CB 第2コンデンサ電極
17LA 第1コイル導体
17LB 第2コイル導体
18、18A、18B 第2絶縁層
18a 誘電体層側第2絶縁層
18b コンデンサーコイル間第2絶縁層
18c コイル側第2絶縁層
19 第3導体層
19CA 第1コンデンサ電極
19CB 第2コンデンサ電極
19LA 第1コイル導体
19LB 第2コイル導体
19PA、19PB 配線
20、20A、20B 第3絶縁層
21 第4導体層
22 端子めっき層
23A、23B、24A、24B、25A、25B ビア
B1、B2 導体層
GND グランド
I2、I3、I4 絶縁層
M1、M2、M3 導体層
Claims (9)
- 不平衡信号を入出力する不平衡端子と平衡信号を入出力する第1平衡端子との間に設けられるとともに、第1コイル及び第1コンデンサを有するローパスフィルタと、
前記不平衡端子と平衡信号を入出力する第2平衡端子との間に設けられるとともに、第2コンデンサ及び第2コイルを有するハイパスフィルタと、
導体パターンを有する複数の導体層及び複数の絶縁層を含む複数の層が基板の表面に積層されるとともに、前記ローパスフィルタ及び前記ハイパスフィルタを有する積層体と、を含み、
前記第1コンデンサ及び前記第2コンデンサは、前記積層体の積層方向から見た場合に前記第1コイル及び前記第2コイルとは重ならない領域に配置され、且つ、前記第1コンデンサ及び前記第2コンデンサを構成するすべての電極は、前記積層体の積層断面において前記第1コイルの形成層及び前記第2コイルの形成層の少なくとも一方と異なる層に配置されることを特徴とする積層構造型バラン。 - 前記第1コイル及び前記第2コイルの各々は、前記複数の導体層にそれぞれ設けられた複数のループ状のコイル導体と、上層のコイル導体と下層のコイル導体とを層間接続するビアとを含み、
前記第1コンデンサ及び前記第2コンデンサを構成するすべての電極は、前記積層断面において前記コイル導体が形成された導体層と異なる導体層に配置される請求項1に記載の積層構造型バラン。 - 前記第1コンデンサ及び前記第2コンデンサは、前記積層体の積層断面の積層面と平行な方向において前記第1コイルと前記第2コイルとの間の領域に配置される請求項1または2に記載の積層構造型バラン。
- 前記第1コイルと前記第2コイルとは、前記積層断面において前記積層体の同一の層に配置される請求項1から3のいずれか1項に記載の積層構造型バラン。
- 前記第1コイルの一端及び他端は、前記第1平衡端子及び前記不平衡端子にそれぞれ接続されており、
前記第1コンデンサの一端及び他端は、前記第1平衡端子及び接地端子にそれぞれ接続されており、
前記第2コンデンサの一端及び他端は、前記第2平衡端子及び前記不平衡端子にそれぞれ接続されており、
前記第2コイルの一端及び他端は、前記第2平衡端子及び前記接地端子にそれぞれ接続されている請求項1から4のいずれか1項に記載の積層構造型バラン。 - 前記積層方向から見た場合に、前記第1平衡端子と前記不平衡端子は第1方向に配列されており、前記第2平衡端子と前記接地端子は前記第1方向に配列されており、前記第1平衡端子と前記第2平衡端子は前記第1方向と直交する第2方向に配列されており、前記不平衡端子と前記接地端子は前記第2方向に配列されている請求項5に記載の積層構造型バラン。
- 前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの少なくとも一方は、前記積層方向から見た場合に、前記第1コイルと前記第2コイルとの間に配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の積層構造型バラン。
- 前記第1コンデンサ及び前記第2コイルは接地端子に接続されており、
前記第1コンデンサと前記第2コンデンサとの少なくとも一方は、前記積層方向から見た場合に、前記不平衡端子と前記接地端子との間に配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の積層構造型バラン。 - 前記第1コンデンサ及び前記第2コイルは接地端子に接続されており、
前記第1コイルは、前記積層方向から見た場合に、前記第1平衡端子と前記不平衡端子との間に配置され、
前記第2コイルは、前記積層方向から見た場合に、前記第2平衡端子と前記接地端子との間に配置され、
前記第1コンデンサは、前記積層方向から見た場合に、前記不平衡端子と前記接地端子との間に配置され、
前記第2コンデンサは、前記積層方向から見た場合に、前記第1コイルと前記第2コイルとの間に配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の積層構造型バラン。
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