KR100495607B1

KR100495607B1 - 방향성 결합기

Info

Publication number: KR100495607B1
Application number: KR10-2002-0014029A
Authority: KR
Inventors: 이이다나오키; 가와구치마사히코
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2005-06-16
Also published as: CN1375889A; US6747525B2; CN1162938C; JP3651401B2; JP2002280810A; US20020130733A1; KR20020073429A

Abstract

본 발명은 주선로 및 부선로가 충분한 자기 인덕턴스 값을 가짐과 동시에, 삽입 손실이 적으며 소형인 방향성 결합기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 절연성 기판(1)의 상면에 포토리소그래피(photolithography) 기술을 사용한 방법에 의해 주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2a, 3a)을 형성한다. 주선로용 도체 패턴(2a)과 부선로용 도체 패턴(3a)은 나란히 뻗은 상태로 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 하기 위하여, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭이 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭보다 좁게 설정되어 있다. 보다 구체적으로는, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭을 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 설정한다.

Description

방향성 결합기{Directional coupler}

본 발명은 방향성 결합기, 특히 이동체 통신기기 등에 사용되는 방향성 결합기에 관한 것이다.

종래부터, 방향성 결합기로서, 세라믹 기판상에 λ/4 선로를 2개 평행하게 형성하고, 각각의 선로(주선로 및 부선로)의 양단을 외부 전극에 접속하여 이루어지는 것이 알려져 있다. 그러나, 방향성 결합기의 소형화에 따라, 세라믹 기판의 패턴 형성 영역이 작아지면, 이 영역 내에 평행한 2개의 직선 형상 선로를 형성하는 것이 곤란하게 되어 왔다. 그 때문에, 선로를 미앤더링(meandering) 형상이나 소용돌이 형상으로 하여 작은 패턴 형성 영역 내에 선로를 형성하는 고안이 채용되어 왔다. 특히, 소용돌이 형상의 선로는 직선 형상의 선로와 비교하여, 짧은 선로 길이로 동등한 자기 인덕턴스 값을 얻을 수 있다.

또한, 주선로와 부선로의 조합 구조로서는 상술한 바와 같이, 동일 평면상(동일 층)에 서로 이웃하도록 주선로와 부선로를 배치하는, 이른바 사이드 에지형 구조가 있다. 또는 주선로와 부선로를 절연체 층을 사이에 두고 배치하는, 이른바 브로드 사이드(broad side)형 구조가 있다.

그러나, 방향성 결합기의 소형화가 더욱 진행되면, 패턴 형성 영역은 더욱 축소된다. 따라서, 그 작은 영역 내에, 필요한 자기 인덕턴스 값을 갖는 주선로 및 부선로를 형성하는 것이 어려워진다. 특히, 부선로가 충분한 자기 인덕턴스 값을 얻지 못하는 경우에는, 방향성 결합기의 아이솔레이션이 나빠진다는 문제가 있다.

또한, 필요한 자기 인덕턴스 값을 확보하기 위하여, 단지 주선로와 부선로의 선로 폭을 좁게 하더라도, 선로의 저항값 증가를 초래하여 신호의 전송 손실이 증가하게 된다. 이는 소비전력의 증대를 초래하기 때문에, 이동체 통신기기, 특히 전지 구동의 통신기기에 있어서는 무시할 수 없는 문제이다.

그래서, 본 발명의 목적은 주선로 및 부선로가 충분한 자기 인덕턴스 값을 가짐과 동시에, 삽입 손실이 적으며 소형인 방향성 결합기를 제공하는데 있다.

이상의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 방향성 결합기는 고주파 신호가 전송되는 주선로와, 주선로와 동일 평면상에 배치되고, 주선로와의 대향 부분에서 전자기적으로 결합하는 부선로를 포함하고, 동일 평면상에 배치된 주선로 및 부선로를 절연체 층을 사이에 두고 적층하며, 각 층의 주선로끼리 및 부선로끼리를 각각 절연체 층에 형성한 비아홀을 통하여 전기적으로 직렬로 접속하고, 절연체 층을 사이에 두는 적어도 1층에 있어서 주선로와 부선로가 소용돌이 형상으로 병주(竝走)한 상태로 형성되며, 소용돌이 형상의 부선로를 주선로의 외측에 배치함과 아울러, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭보다 좁게 설정하고, 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 한 것을 특징으로 한다. 여기에서, 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 한 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로는, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 설정하도록 한다.또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기는, 절연체 층을 사이에 두는 각 층에 있어서 주선로와 부선로가 병주한 상태로 소용돌이 형상으로 형성되며, 또한 각 층의 소용돌이 방향이 동일한 것을 특징으로 한다.

이상의 구성에 의해, 커다란 자기 인덕턴스 값을 필요로 하는 부선로는 선로 폭을 상대적으로 좁게 함으로써 커다란 자기 인덕턴스 값이 확보된다. 한편, 부선로와 비교하여 커다란 자기 인덕턴스 값을 필요로 하지 않는 주선로는 선로 폭을 상대적으로 넓게 함으로써 선로의 저항값이 작게 억제된다. 이 때, 주선로의 전극 두께를 5㎛이상으로 설정하고, 또한, 주선로와 부선로의 전극 두께의 비를 2 : 1로 설정함으로써, 주선로와 부선로의 합성 저항값이 더욱 작아져 신호의 전송 손실이 억제된다.

또한, 동일 평면상에 배치된 주선로 및 부선로를 절연체 층을 사이에 두고 적층하고, 각 층의 주선로끼리 및 부선로끼리를 각각 절연체 층에 형성한 비아홀을 통하여 전기적으로 직렬로 접속함으로써, 다층 구조의 방향성 결합기를 얻을 수 있다. 이 방향성 결합기는 주선로 및 부선로의 각각의 선로 길이를 길게 할 수 있기 때문에, 고주파 대역에서는 보다 높은 결합도를 얻을 수 있으며, 저주파 대역에서도 충분한 결합도를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기는 고주파 신호가 전송되는 주선로와, 주선로 사이에 절연체 층을 사이에 두고 적층되고, 주선로와의 대향 부분에서 전자기적으로 결합하는 부선로를 포함하며, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭보다 좁게 설정하고, 또한 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 한 것을 특징으로 한다. 여기에서, 접지 전극이 주선로 또는 부선로 중 적어도 어느 하나의 선로에 절연체 층을 사이에 두고 대향하고 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 이른바 브로드 사이드형 구조의 방향성 결합기를 얻을 수 있다.

<발명의 실시형태>

이하, 본 발명에 따른 방향성 결합기의 실시형태에 대하여, 그 제조방법과 함께 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

[제 1 실시형태, 도 1∼도 6]

도 1에 나타내는 바와 같이, 절연성 기판(1)의 상면을 평활한 면이 되도록 연마한 후, 후막 인쇄법 또는 스퍼터링, 증착 등의 박막 형성법에 의해 주선로용 도체 패턴(2a), 부선로용 도체 패턴(3a) 및 인출 선로(5, 6)를 절연성 기판(1)의 상면에 형성한다.

박막 형성법은 예를 들면 이하에 설명하는 방법이다. 절연성 기판(1)의 상면의 실질적으로 전면에 비교적 막두께가 얇은 도전성 막을 스퍼터링이나 증착 등으로 형성한 후, 포토레지스트 막(예를 들면 감광성 수지막 등)을 스핀코트 또는 인쇄에 의해 실질적으로 도전성 막의 전체에 형성한다. 다음으로, 포토레지스트 막의 상면에 소정의 화상 패턴이 형성된 마스크 필름을 씌우고, 자외선 등을 조사하는 등의 방법에 의해, 포토레지스트 막의 원하는 부분을 경화시킨다. 다음으로, 경화된 부분을 남겨 두고 포토레지스트 막을 떼어낸 후, 노출된 부분의 도전성 막을 에칭으로 제거하고, 원하는 패턴 형상의 도전체(주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2a, 3a 등)를 형성한다. 이 후, 경화된 포토레지스트 막을 제거한다. 그리고, 이와 같은 이른바 포토리소그래피(photolithography) 기술을 사용한 방법에 있어서, 웨트 에칭법, 드라이 에칭법, 리프트오프법, 애더티브(additive)법, 세미애더티브(semiadditive)법 등의 주지의 공법이 적절히 채용된다.

또한, 다른 박막 형성법으로서, 절연성 기판(1)의 상면에 감광성 도전 페이스트를 도포하고, 그 후 소정의 화상 패턴이 형성된 마스크 필름을 씌워 노광하여 현상하는 방법이어도 된다. 특히, 감광성 도전 페이스트를 사용하면, 도전성 막의 막두께가 두꺼운 상태에서 미세 가공이 가능해지며, 본 발명의 실시에 있어서는 저손실을 확보할 수 있다. 또한, 선로 사이의 간격을 좁게 할 수 있기 때문에, 선로 사이의 결합도를 높게 취득할 수 있는 등의 이점도 있다.

또한, 후막 인쇄법은 예를 들면 원하는 패턴 형상을 갖는 개구를 포함한 스크린판을 절연성 기판(1)의 상면에 씌운 후, 도전성 페이스트를 스크린판의 위로부터 도포하여, 스크린판의 개구로부터 노출된 절연성 기판(1)의 상면에 비교적 막두께가 두꺼운 원하는 패턴 형상의 도전체(주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2a, 3a 등)를 형성하는 방법이다.

주선로용 도체 패턴(2a)과 부선로용 도체 패턴(3a)은 나란히 뻗은 상태로(바꾸어 말하면 동일한 감김 방향으로) 소용돌이 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 후술하는 주선로(2)의 자기 인덕턴스 값(La)을 부선로(3)의 자기 인덕턴스 값(Lb)보다 낮게 하기 위하여, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭이 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭보다 좁게 설정되어 있다. 보다 구체적으로는, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭을 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 설정하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 약간의 패턴 형성 영역에 형성된 주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2a, 3a)에 있어서도, 아이솔레이션(isolation)을 크게 취할 수 있으며, 절연성 기판(1)상의 패턴 배치를 최적으로 할 수 있다. 이 결과, 방향성 결합기의 사이즈를 확대하지 않고, 특성을 향상시킬 수 있다.

여기에서, 가령, 본 제 1 실시형태의 방향성 결합기와 동일 주파수대용의 방향성 결합기를, 종래와 같이 주선로용과 부선로용 도체 패턴의 선로 폭을 서로 동일하게 하고, 주선로 및 부선로의 각각의 자기 인덕턴스 값이 실질적으로 동일하게 되도록 하여 설계했을 때의 자기 인덕턴스 값을 Lo라 하자. 이 인덕턴스 값(Lo)에 대하여 본 제 1 실시형태는 주선로(2)의 자기 인덕턴스 값(La)과 부선로(3)의 자기 인덕턴스 값(Lb) 사이에, 이하의 관계식 (1) 또는 (2) 중 어느 한쪽이 성립하도록 설계하였다.

La＜Lb＝Lo…(1)

La＝Lo＜Lb…(2)

관계식 (1)의 경우는, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭을 종래의 방향성 결합기의 선로용 도체 패턴의 선로 폭과 동일하게 하고, 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭을 종래의 방향성 결합기의 선로용 도체 패턴의 선로 폭보다 굵게 한 것이다. 한편, 관계식 (2)의 경우는, 주선로용 도체 패턴(2a)의 선로 폭을 종래의 방향성 결합기의 선로용 도체 패턴의 선로 폭과 동일하게 하고, 부선로용 도체 패턴(3a)의 선로 폭을 종래의 방향성 결합기의 선로용 도체 패턴의 선로 폭보다 좁게 한 것이다.

또한, 부선로(3)의 자기 인덕턴스 값(Lb)을 보다 높게 하기 위하여, 부선로용 도체 패턴(3a)은 주선로용 도체 패턴(2a)의 외측 근방의 위치를 나란히 뻗고 있다.

또한, 본 제 1 실시형태에서는 주선로용 도체 패턴(2a)의 전극 두께를 5㎛이상으로 하고, 또한 주선로용 도체 패턴(2a)과 부선로용 도체 패턴(3a)의 전극 두께의 비가 2 : 1이 되도록 하였다. 다시 말하면, 부선로(3)를 전파(propagation)하는 고주파 신호의 전력보다 주선로(2)를 전파하는 고주파 신호의 전력쪽이 크기 때문이다. 이에 따라, 주선로(2)와 부선로(3)의 합성 저항값이 더욱 작아져서 신호의 전송 손실을 보다 억제할 수 있다.

인출 선로(5)는 그 한 단부가 주선로용 도체 패턴(2a)에 접속되고, 다른 단부가 절연성 기판(1)의 좌측 단부의 후방측 변에 노출되어 있다. 인출 선로(6)는 그 한 단부가 부선로용 도체 패턴(3a)에 접속되고, 다른 단부가 절연성 기판(1)의 좌측 단부의 전방측 변에 노출되어 있다.

절연성 기판(1)의 재료로서는 유리, 유리 세라믹, 알루미나, 페라이트, Si, SiO₂ 등이 사용된다. 주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2a, 3a) 및 인출 선로(5, 6)의 재료로서는 Ag, Ag-Pd, Cu, Ni, Al 등의 도전성 재료가 사용된다.

다음으로, 도 2에 나타내는 바와 같이, 개구부(10a, 10b)를 갖는 절연체 층(10)이 형성된다. 즉, 액상의 절연성 재료를 절연성 기판(1)의 상면의 전면에 스핀코트 또는 인쇄 등에 의해 도포, 건조 및 소성하여 절연체 층(10)을 형성한다. 절연성 재료에는 예를 들면 감광성 폴리이미드 수지나 감광성 유리 페이스트 등이 사용된다. 통상의 폴리이미드 수지나 유리 페이스트를 사용하면, 원하는 패턴으로 가공하기 위해서는 레지스트 층을 형성하고, 상기 레지스트 층을 가공할 필요가 있다. 그러나, 감광성 폴리이미드 수지나 감광성 유리 페이스트를 사용하면, 직접, 전면 도포된 감광성 재료를 가공할 수 있기 때문에, 레지스트 도포 및 레지스트 박리의 공정을 생략할 수 있어 효율적인 가공 공정이 된다.

다음으로, 절연체 층(10)의 상면에 소정의 화상 패턴이 형성된 마스크 필름을 씌우고, 자외선 등을 조사하는 등의 방법에 의해, 절연체 층(10)의 원하는 부분을 경화시킨다. 다음으로, 절연체 층(10)의 미경화 부분을 제거하고, 개구부(10a, 10b)를 형성한다. 개구부(10a)에는 소용돌이 형상의 주선로용 도체 패턴(2a)의 한 단부(22)가 노출되어 있다. 개구부(10b)에는 소용돌이 형상의 부선로용 도체 패턴(3a)의 한 단부(23)가 노출되어 있다.

다음으로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 주선로용 도체 패턴(2b), 부선로용 도체 패턴(3b) 및 인출 선로(15, 16)가 주선로용 도체 패턴(2a) 등을 형성한 경우와 마찬가지로, 후막 인쇄법 또는 스퍼터링, 증착 등의 박막 형성법에 의해 형성된다. 절연체 층(10)의 개구부(10a, 10b)에는 도전성 재료가 충전되어 비아홀(28, 29)이 된다.

주선로용 도체 패턴(2b)은 비아홀(28)을 통하여 주선로용 도체 패턴(2a)의 단부(22)에 전기적으로 직렬로 접속하여 주선로(2)를 구성하고 있다. 부선로용 도체 패턴(3b)은 비아홀(29)을 통하여 부선로용 도체 패턴(3a)의 단부(23)에 전기적으로 직렬로 접속하여 부선로(3)를 구성하고 있다. 주선로용 도체 패턴(2a, 2b) 및 부선로용 도체 패턴(3a, 3b)은 각각 절연체 층(10)의 두께 방향으로 실질적으로 서로 포개져 있다. 인출 선로(15)는 그 한 단부가 주선로용 도체 패턴(2b)에 접속되고, 다른 단부가 절연성 기판(1)의 우측 단부의 후방측 변에 노출되어 있다. 인출 선로(16)는 그 한 단부가 부선로용 도체 패턴(3b)에 접속되고, 다른 단부가 절연성 기판(1)의 우측 단부의 전방측 변에 노출되어 있다.

다음으로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 액상의 절연성 재료를 절연성 기판(1)의 상면측 전면에 스핀코트 또는 인쇄 등에 의해 도포, 건조 및 소성하여 주선로용 및 부선로용 도체 패턴(2b, 3b) 및 인출 선로(15, 16)를 피복한 절연체 층(10)으로 한다. 이 후, 필요에 따라, 절연성 기판(1)의 하면에 넓은 면적의 접지 전극을 형성한다.

다음으로, 절연성 기판(1)의 후방측 및 전방측의 측면부에 각각 입출력 외부 전극(31, 32, 33, 34)을 형성한다. 입력 외부 전극(31)은 인출 선로(5)에 전기적으로 접속하고, 출력 외부 전극(32)은 인출 선로(15)에 전기적으로 접속하고 있다. 마찬가지로, 입력 외부 전극(33)은 인출 선로(6)에 전기적으로 접속하고, 출력 외부 전극(34)은 인출 선로(16)에 전기적으로 접속하고 있다. 외부 전극(31∼34)은 Ag, Ag-Pd, Cu, NiCr, NiCu, Ni 등의 도전성 페이스트를 도포, 베이킹한 후에 습식 전해 도금에 의해 Ni, Sn, Sn-Pb 등의 금속막이 형성되거나, 또는 스퍼터링, 증착 등에 의해 형성된다.

이렇게 하여 얻어진 스트립 선로(strip line)형 구조의 방향성 결합기(39)는 주선로(2)와 부선로(3)가 동일 평면상에서 대향하고 있는 부분에서 전자기적으로 라인 결합하고 있다. 부선로(3)는 주선로(2)를 전파하는 고주파 신호의 전력에 비례한 출력을 뽑아낼 수 있다.

그리고, 커다란 자기 인덕턴스 값을 필요로 하는 부선로(3)는 선로 폭을 상대적으로 좁게 함으로써 커다란 자기 인덕턴스 값을 확보할 수 있다. 이 결과, 커다란 아이솔레이션을 갖는 방향성 결합기(39)를 얻을 수 있다. 도 5에, 방향성 결합기(39)의 아이솔레이션 특성(실선 41 참조)을 나타낸다. 도 5에는 비교하기 위하여, 종래의 방향성 결합기의 아이솔레이션 특성(점선 44 참조)도 함께 기재하고 있다. 그리고, 부선로(3)와 비교하여 커다란 자기 인덕턴스 값을 필요로 하지 않는 주선로(2)는 선로 폭을 상대적으로 넓게 함으로써 선로의 저항값을 작게 억제할 수 있다. 따라서, 방향성 결합기(39)의 삽입 손실을 낮출 수 있으며(도 5에 있어서, 실선 42로 표시한 삽입 손실 특성을 참조), 전지 구동의 이동체 통신기기 등의 소비전력을 억제할 수 있다.

또한, 방향성 결합기(39)는 주선로와 부선로를 절연체 층을 사이에 두고 다른 층에 배치한 구조가 아니기 때문에, 층 사이에 있어서 발생하는 얼라인먼트(alignment) 편차나 층간 절연체 층의 두께 변동 등에 기인하는 특성의 변동이 발생하지 않는다.

또한, 본 제 1 실시형태의 방향성 결합기(39)는 동일 평면상에 배치된 주선로용 및 부선로용 도체 패턴층이 2층인 것이나, 필요에 따라 1층으로 하거나, 3층 이상으로 해도 된다는 것은 말할 필요도 없다. 2층 이상의 다층 구조로 하면, 주선로(2) 및 부선로(3)의 선로 길이를 길게 할 수 있으며, 고주파 대역에서 높은 결합도를 얻을 수 있음과 동시에, 저주파 대역에서도 충분한 결합도를 얻을 수 있다(도 5에 있어서, 실선 43으로 표시한 결합도 특성을 참조).

또한, 도 6은 부선로/주선로의 비와 아이솔레이션의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6으로부터 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭의 90%이하로 설정하면, 아이솔레이션 특성 향상의 효과가 올라가는 것을 확인할 수 있다. 또한, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭의 50%이상으로 설정하는 것이 바람직한 것은, 부선로의 선로 폭을 너무 좁게 하면, 부선로의 저항값이 증가하여 신호의 전송 손실이 무시할 수 없게 되기 때문이다.

[제 2 실시형태, 도 7 및 도 8]

제 2 실시형태는 이른바 브로드 사이드형 구조의 방향성 결합기에 대하여 설명한다.

도 7에 나타내는 바와 같이, 방향성 결합기(51)는 주선로(52), 부선로(53), 접지 전극(54, 55)을 각각 표면에 형성한 절연성의 세라믹 그린시트(60)를, 상측 및 하측에 각각 보호용 세라믹 그린시트(60)를 배치하여 적층하고, 소성하여 이루어지는 것이다.

주선로(52)는 양단(52a, 52b)이 각각 그린시트(60)의 후방측 변의 좌우에 노출되어 있다. 부선로(53)는 양단(53a, 53b)이 각각 그린시트(60)의 전방측 변의 좌우에 노출되어 있다. 그리고, 주선로(52)의 자기 인덕턴스 값(La)을 부선로(53)의 자기 인덕턴스 값(Lb)보다 낮게 하기 위하여, 부선로(53)의 선로 폭이 주선로(52)의 선로 폭보다 좁게 설정되어 있다. 보다 구체적으로는, 부선로(53)의 선로 폭을 주선로(52)의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 설정하는 것이 바람직하다.

주선로(52)와 부선로(53)는 세라믹 그린시트(60)를 사이에 두고 대향하고 있는 직선 형상의 부분에서 전자기적으로 라인 결합하고 있다. 접지 전극(54, 55)은 주선로(52) 및 부선로(53)를 사이에 두고 상측 및 하측에 배치되어 있다.

이들 주선로(52) 등은 후막 인쇄법, 또는 스퍼터링, 증착 등의 박막 형성법(포토리소그래피법)에 의해 형성된다.

이상의 구성으로 이루어지는 그린시트(60)는 서로 겹쳐져 일체적으로 소성되어 적층체가 된다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 이 적층체의 단면부에는 주선로(52)의 입출력 외부전극(61, 62), 부선로(53)의 입출력 외부전극(63, 64) 및 접지 외부전극(65, 66)이 형성된다. 입출력 외부전극(61, 62)은 각각 주선로(52)의 단부(52a, 52b)에 전기적으로 접속되어 있다. 입출력 외부전극(63, 64)은 각각 부선로(53)의 단부(53a, 53b)에 전기적으로 접속되어 있다. 접지 외부전극(65, 66)은 접지 전극(54, 55)에 접속되어 있다. 이 방향성 결합기(51)는 상기 제 1 실시형태의 방향성 결합기(39)와 동일한 작용효과를 이룬다.

[다른 실시형태]

또한, 본 발명에 따른 방향성 결합기는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지의 범위내에서 다양하게 변경할 수 있다.

상기 실시형태는 개별 생산의 경우를 예로 들어 설명하고 있으나, 대량 생산하는 경우에는, 복수의 방향성 결합기를 포함한 마더(mother) 기판(웨이퍼)의 상태로 제조하고, 최종 공정에서 다이싱(dicing), 스크라이브 브레이크, 레이저 등의 공법에 의해 제품 사이즈마다 잘라내는 방법이 효과적이다.

또한, 방향성 결합기는 회로 패턴이 형성되어 있는 프린트 기판상에 직접적으로 주선로와 부선로를 형성함으로써 구성된 것이어도 된다. 또한, 주선로 및 부선로의 형상은 임의이며, 상기 실시형태의 소용돌이 형상이나 직선 형상 이외에, 미앤더링 형상 등이어도 된다.

이상의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 주선로와 부선로가 동일 평면상에서 대향하고 있는 부분에서 전자기적으로 결합하고, 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 하였기 때문에, 커다란 아이솔레이션을 얻을 수 있음과 동시에, 삽입 손실을 낮출 수 있다. 특히, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 함으로써, 약간의 패턴 형성 영역에 형성한 주선로 및 부선로에 있어서도, 아이솔레이션을 크게 취할 수 있으며, 방향성 결합기의 사이즈를 확대하지 않고, 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이른바 브로드 사이드형 구조의 방향성 결합기에 있어서, 부선로의 선로 폭을 주선로의 선로 폭보다 좁게 설정하고, 또한 주선로의 자기 인덕턴스 값을 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 함으로써, 주선로 및 부선로가 충분한 자기 인덕턴스 값을 가짐과 동시에, 삽입 손실이 적으며 소형인 방향성 결합기를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방향성 결합기의 제 1 실시형태를 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1에 이어지는 제조 순서를 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2에 이어지는 제조 순서를 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3에 이어지는 제조 순서를 나타내는 사시도이다.

도 5는 도 4에 나타낸 방향성 결합기의 아이솔레이션(isolation) 특성, 삽입 손실 특성 및 결합도 특성을 나타내는 그래프이다.

도 6은 부선로/주선로의 비와 아이솔레이션의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 방향성 결합기의 제 2 실시형태의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 8은 도 7에 나타낸 방향성 결합기의 외관 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

1 : 절연성 기판 2 : 주선로

2a, 2b : 주선로용 도체 패턴 3 : 부선로

3a, 3b : 부선로용 도체 패턴 10 : 절연체 층

28, 29 : 비아홀 39 : 방향성 결합기

51 : 방향성 결합기 52 : 주선로

53 : 부선로 54, 55 : 접지 전극

60 : 세라믹 그린시트

Claims

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고주파 신호가 전송되는 주선로와,

상기 주선로와 동일 평면상에 배치되며, 상기 주선로와의 대향 부분에서 전자기적으로 결합하는 부선로를 포함하고,

동일 평면상에 배치된 상기 주선로 및 부선로를 절연체 층을 사이에 두고 적층하며, 각 층의 주선로끼리 및 부선로끼리를 각각 상기 절연체 층에 형성한 비아홀을 통하여 전기적으로 직렬로 접속하고,

상기 절연체 층을 사이에 두는 적어도 한 층에 있어서, 상기 주선로와 부선로가 소용돌이 형상으로 병주(竝走)한 상태로 형성되며,

상기 소용돌이 형상의 부선로를 주선로의 외측에 배치함과 아울러, 부선로의 선로 폭을 상기 주선로의 선로폭보다 좁게 설정하고, 상기 주선로의 자기 인덕턴스 값을 상기 부선로의 자기 인덕턴스 값보다 낮게 한 것을 특징으로 하는 방향성 결합기.
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제 2항에 있어서, 상기 절연체 층을 사이에 두는 각 층에 있어서 상기 주선로와 상기 부선로가 병주한 상태로 소용돌이 형상으로 형성되며, 또한 상기 각 층의 소용돌이 방향이 동일한 것을 특징으로 하는 방향성 결합기.
제 2항 또는 제 8항에 있어서, 상기 부선로의 선로 폭을 상기 주선로의 선로 폭의 50%이상 90%이하로 한 것을 특징으로 하는 방향성 결합기.