KR20080087090A - 평형 불평형 변환 소자 및 평형 불평형 변환 소자의제조방법 - Google Patents
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Abstract
평형 불평형 변환 소자(1)는 평판 형상의 유전체 기판(10)에 접지전극(15)과 복수의 주면전극(13A, 13B, 14)을 형성한 필터이다. 주면전극(13A, 13B)은 단락용 측면전극(11A, 11B)을 개재하여 접지전극(15)에 접속하여 1/4 파장 공전선로를 구성하고 있다. 주면전극(14)은 주면전극(13A, 13B) 사이에 배치되어 있으며, 양 끝을 개방하여 1/2 파장 공진선로를 구성하고 있다. 유전체 기판(10)의 측면에는 평형특성 조정용 측면전극(18)이 형성되어 있다. 이 평형특성 조정용 측면전극(18)과 주면전극(14) 사이에 발생하는 용량의 조정에 의해 2개의 평형 신호의 위상 밸런스를 소망의 것으로 설정한다.
평형 불평형 변환 소자, 유전체 기판, 접지전극, 주면전극, 측면전극, 평형특성
Description
본 발명은 평형 단자와 불평형 단자를 구비하는 평형 불평형 변환 소자, 및 그 평형 불평형 변환 소자의 제조방법에 관한 것이다.
유전체 기판에 1개의 1/2 파장 공진기와 2개의 1/4 파장 공진기를 형성하여 평형 불평형 변환을 실시하는 평형 불평형 변환 소자가 복수 고안되어 있다.
도 1에 특허문헌 1에 개시된 평형 불평형 변환 소자의 구성을 나타낸다. 평형 불평형 변환 소자(101)는 복수의 유전체 기판을 적층한 것이다. 이 평형 불평형 변환 소자(101)는 상측면(A)과 하측면(B)에 접지전극(미도시)을 구비하고, 좌측면(C)에 불평형 단자(미도시)를 구비하며, 우측면(D)에 2개의 평형 단자(미도시)를 구비한다. 상층의 유전체 기판의 도시하는 주면(主面)에는 불평형 패턴(102)이 형성되어 있다. 불평형 패턴(102)은 1/2 파장 공진기를 구성하는 전극이다. 또한 하층의 유전체 기판에는 평형 패턴(103A)과 평형 패턴(103B)이 형성되어 있다. 평형 패턴(103A)과 평형 패턴(103B)은 각각 다른 1/4 파장 공진기를 구성하는 전극이다.
불평형 패턴(102)은 평행하게 배치된 선로부분(102A, 102B)과, 선로부분(102 A, 102B)을 접속하는 선로부분(102C)과, 접지전극과의 접속용인 인출전극(102D)과, 불평형 단자와의 결합용인 인출전극(102E)을 포함하는 대략 U자 형상의 전극이다. 평형 패턴(103A, 103B)은 각각 대략 I자 형상의 전극 패턴이다. 불평형 패턴(102)의 선로부분(102A, 102B)은 각각 제1 유전체 기판을 개재하여 평형 패턴(103A) 또는 평형 패턴(103B)에 대향한다.
이 평형 불평형 변환 소자(101)에서는 불평형 단자에 불평형 신호가 입력되면 불평형 신호를 평형 신호로 변환하여 한쪽 평형 단자로부터 제1 평형 신호를 출력하고, 상기 제1 평형 신호와 거의 반대위상의 관계에 있는 제2 평형 신호를 다른쪽 평형 단자로부터 출력한다.
또한 반대로, 2개의 평형 단자로부터 평형 신호가 입력되면 평형 신호를 불평형 신호로 변환하여 불평형 단자로부터 불평형 신호를 출력한다.
특허문헌 1: 일본국 공개특허 평10-290107호 공보
일반적으로 평형 불평형 변환 소자의 성능은 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차가 소망하는 범위에 들어가는 주파수대역의 넓이에 의해 평가된다.
그러나 특허문헌 1에 기재된 평형 불평형 변환 소자에서는 불평형 패턴(102)의 형상과 평형 패턴(103A, 103B)의 배치가 비대칭이기 때문에 적정한 평형특성이 얻어지는 주파수대역이 좁다는 문제가 있었다.
그래서 본 발명의 목적은 넓은 주파수대역에 걸쳐 적정한 평형특성이 얻어지는 평형 불평형 변환 소자를 제공하는 것 및, 이 평형 불평형 변환 소자를 용이하게 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본원 청구항 1에 따른 발명은 각각 유전체 기판을 개재하여 접지전극에 대향하며, 한쪽 끝을 단락단(短絡端)으로 하고 다른쪽 끝을 개방단으로 한 제1·제2 1/4 파장 공진선로와, 상기 제1 1/4 파장 공진선로에 근접 배치한 제1 선로부와, 상기 제2 1/4 파장 공진선로에 근접 배치한 제2 선로부를 구비하고, 상기 유전체 기판을 개재하여 상기 접지전극에 대향하여 양 끝을 개방단으로 한 1/2 파장 공진선로와, 상기 제1 1/4 파장 공진선로에 결합하는 제1 평형 단자와, 상기 제2 1/4 파장 공진선로에 결합하는 제2 평형 단자와, 상기 1/2 파장 공진선로에 결합하는 불평형 단자를 포함하는 평형 불평형 변환 소자에 있어서, 한쪽 끝을 상기 접지전극에 접속한 평형특성 조정전극을 포함하고, 상기 평형특성 조정전극을 상기 1/2 파장 공진선로의 상기 제1·제2 선로부에 끼인 부위의 측방에 배향시킨 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 평형특성 조정전극을 1/2 파장 공진선로의 측방에 대향시키므로 평형특성 조정전극과 1/2 파장 공진선로 사이에 용량이 발생한다. 일반적으로 1/2 파장 공진선로의 중앙 부근에는 1/2 파장 공진기의 등가적인 단락단으로서 작용하는 부위가 생기는데, 본 발명과 같은 평형특성 조정전극을 이용하면 상기 용량에 의해 1/2 파장 공진기의 등가적인 단락단의 위치를 옮겨 평형 불평형 변환 소자에 있어서의 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차를 조정할 수 있다.
따라서 상기 용량을 적절한 값으로 조정함으로써 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차의 주파수에 대한 변동을 저감할 수 있다. 이로 인해 넓은 주파수대역에 걸쳐 위상차와 진폭차가 일정 범위 내에 들어가는 2개의 평형 신호를 얻을 수 있게 된다.
또한 본원 청구항 2에 따른 평형 불평형 변환 소자는 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로의 개방단을 동일 방향으로 연장하여 형성하고, 상기 1/2 파장 공진선로의 개방단을 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로의 개방단과 반대 방향으로 연장하여 형성한 것이다.
이 구성에서는 제1·제2 1/4 파장 공진선로와 1/2 파장 공진선로가 인터디지털 결합하여 강하게 결합한다. 이로 인해 더욱 넓은 주파수대역에 걸쳐 위상차와 진폭차가 소망하는 범위 내에 들어가는 2개의 평형 신호를 얻을 수 있게 된다.
또한 본원 청구항 3에 따른 상기 평형특성 조정전극은 상기 유전체 기판의 측면에 연장하여 형성한 측면전극과, 상기 유전체 기판의 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로와 상기 1/2 파장 공진선로를 연장하여 형성한 측의 주면에 형성한 주면전극을 포함한다.
이 경우 평형특성 조정전극의 주면전극에 의해서도 상기의 용량을 발생시킬 수 있으므로, 평형특성 조정전극을 형성한 측면의 근방에까지 1/2 파장 공진선로를 연장할 필요가 없어진다. 따라서 1/2 파장 공진선로의 배치를 자유롭게 설정할 수 있어 각 공진선로의 다양한 공진특성의 설정 범위를 넓힐 수 있다.
또한, 본원 청구항 4에 따른 상기 평형특성 조정전극의 주면전극은 상기 1/2 파장 공진선로의 측방을 향해 부분적으로 돌출하는 볼록 형상이다.
이 구성으로 인해 볼록 형상 부분의 폭에 의해 상기의 용량을 설정할 수 있어, 평형 불평형 변환 소자에 있어서의 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차를 보다 정밀하게 조정할 수 있다.
또한, 본원 청구항 5에 따른 평형 불평형 변환 소자는 상기 평형특성 조정전극의 측면전극을 형성한 상기 유전체 기판의 측면에, 제1 평형 단자와 제1 1/4 파장 공진선로를 도통하는 제1 인출전극과, 제2 평형 단자와 제2 1/4 파장 공진선로를 도통하는 제2 인출전극을 더 포함하고, 상기 제1 인출전극과 상기 평형특성 조정전극의 측면전극과 상기 제2 인출전극을 등간격으로 배치한 것이다.
이 구성으로 인해 평형 불평형 변환 소자에 형성하는 전극 패턴을 보다 선대칭 형상에 가깝게 할 수 있다. 또한 이 회로의 실장시에 측면전극간의 불필요한 접속이 발생하는 위험성을 저감할 수 있다. 또한 평형특성 조정전극의 측면전극을 1/2 파장 공진선로의 등가적인 단락단의 매우 가까이에 배치하게 되어, 보다 넓은 주파수대역에서 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차의 주파수에 대한 변동을 저감할 수 있다.
또한, 본원 청구항 6에 따른 평형 불평형 변환 소자는 상기 제1 평형 단자와 상기 제2 평형 단자와 상기 불평형 단자 중 적어도 하나에 접속된 고주파 회로를 포함한다.
이로 인해 넓은 주파수대역에 걸쳐 적정하게 평형 불평형 변환을 실시하고, 평형 불평형 변환 회로와 고주파 회로를 일체적으로 형성한 평형 불평형 변환 소자를 제공할 수 있다.
또한 본원 청구항 7에 따른 평형 불평형 변환 소자의 제조방법은, 표주면(表主面)에 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로와 상기 1/2 파장 공진선로를 구성하는 전극을 형성하고, 이주면(裏主面)에 상기 접지전극을 형성한 평판 형상의 유전체 모(母)기판을 분할하여 복수의 소자 소체를 형성하는 분할공정과, 상기 분할공정에 의해 형성된 상기 소자 소체의 측면에 상기 주면전극에서 상기 접지전극에 걸쳐 도전체 페이스트를 인쇄, 건조, 소성하여 상기 평형특성 조정전극의 측면전극을 형성하는 측면전극 형성공정을 포함한다.
이로 인해 넓은 주파수대역에 걸쳐 적정하게 평형 불평형 변환을 실시할 수 있도록 한 평형 불평형 변환 소자를 단지 상기 평형특성 조정전극의 측면전극을 인쇄하는 것만으로 제조할 수 있다.
또한, 본원 청구항 8에 따른 상기 측면전극 형성공정은 상기 분할공정에 의해 형성된 복수의 소자 소체 중에서 골라낸 소자 소체에 대하여, 상기 평형특성 조정전극의 측면전극의 선로폭 또는 배치를 최적화하고, 그 후 상기 복수의 소자 소체 모두에 대하여 상기 측면전극을 상기 최적화한 선로폭 또는 배치로 형성하는 공정이다.
이 제조방법으로 인해 넓은 주파수대역에 걸쳐 적정하게 평형 불평형 변환을 실시할 수 있도록 한 평형 불평형 변환 소자의 양산성(量産性)을 높일 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 평형 불평형 변환 소자에 따르면, 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차를 적절하게 설정하여 넓은 주파수대역에 걸쳐 반대위상인 2개의 평형 신호를 얻는 것이 가능해진다. 또한 이러한 평형 불평형 변환 소자의 양산성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 평형 불평형 변환 소자의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자를 설명하는 사시도이다.
도 3은 동 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 동 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자의 제조공정을 설명하는 플로우이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자를 설명하는 사시도이다.
도 6은 동 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
<부호의 설명>
1 평형 불평형 변환 소자
2 유리층
10 유전체 기판
11A, 11B 단락(短絡)용 측면전극
12A, 12B, 12C 탭 접속용 인출전극
13A, 13B, 14 주면(主面)전극
14A, 14B, 14C, 14D 선로부
15 접지전극
16A, 16B, 16C 단자전극
18 평형특성 조정용 측면전극
19 평형특성 조정용 주면전극
본 발명의 제1 실시형태에 따른 평형 불평형 변환 소자에 대하여 각 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 도면 중에 나타내는 직교 좌표계(X-Y-Z축)를 설명에 이용한다.
우선 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자의 개략구성에 대하여 설명한다. 도 2(A)는 평형 불평형 변환 소자(1)를 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.
본 평형 불평형 변환 소자(1)는 UWB(Ultra Wide Band)통신에 이용하는 소형 직육면체 형상의 발룬(balun) 소자이다. 이 평형 불평형 변환 소자(1)는 직사각형 평판 형상의 유전체 기판(10)의 표주면측을 유리층(2)으로 피복한 구성이다. 유전체 기판(10)의 기판두께(Z축 치수)는 500㎛, 유리층(2)의 두께(Z축 치수)는 15∼30㎛이고, 평형 불평형 변환 소자(1)의 외형치수는 X축 치수가 약 2.5mm, Y축 치수가 약 2.0mm, Z축 치수가 약 0.56mm이다.
유전체 기판(10)은 산화티탄 등의 세라믹 유전체로 이루어지며 비(比)유전율 이 약 110인 기판이다. 또한, 유리층(2)은 결정성 SiO2 및 붕규산(borosilicate) 유리 등의 절연체로 이루어지는 유리 페이스트의 스크린 인쇄 및 소성에 의해 형성된 층으로서, 투광성 유리층과 차광성 유리층을 적층한 구성(미도시)으로 하고 있다.
투광성 유리층은 유전체 기판(10)에 접하도록 형성하는 것으로, 유전체 기판(10)에 대하여 강한 밀착강도를 발현하여 유전체 기판(10) 위의 회로 패턴의 박리를 방지하여 후술하는 주면전극 및 평형 불평형 변환 소자(1)의 내(耐)환경 성능을 높인다. 또한 차광성 유리층은 상기 투광성 유리층의 상층에 무기 안료를 함유시켜 유리를 적층한 것으로서, 평형 불평형 변환 소자(1) 표면에의 인자(印字)를 가능하게 하는 동시에 내부의 회로 패턴의 기밀(機密) 유지를 실현한다. 한편 유리층(2)을 반드시 2층 구조로 할 필요는 없으며, 유리층(2)을 단층 구조로 해도 되고 또는 유리층(2)을 형성하지 않아도 된다. 또한 유전체 기판(10), 유리층(2) 각각의 조성 및 치수는 유전체 기판(10)과 유리층(2)의 밀착도나 내환경성, 주파수특성 등을 고려하여 적당히 설정하면 된다.
평형 불평형 변환 소자(1)의 표주면, 즉 유리층(2)의 표주면에는 후술하는 측면전극 인쇄시에 주면에 전극 페이스트가 돌출하여 복수의 돌출전극(미도시)이 형성된다. 이 돌출전극은 인쇄 조건에 따라서는 발생하지 않는 경우도 있을 수 있다. 또한 평형 불평형 변환 소자(1)의 이주면에도 측면전극 인쇄시에 전극이 돌출한다. 이주면에 있어서의 돌출전극은 접지전극(15)이나 단자전극(16A, 16B, 16C)에 일체화한다. 유전체 기판(10)의 표주면측에 유리층(2)을 적층하고 있으므로 측면전 극 인쇄시에 돌출전극이 주면전극의 접속 불필요 부분에 단락해 버리는 것을 방지할 수 있다.
동(同) 도(B)는 평형 불평형 변환 소자(1)에서 유리층(2)을 제거한 도면으로서 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다. 또한, 동 도(C)는 유전체 기판(10)을 동 도(B)의 상태에서 X축을 중심으로 180°회전시켜 이주면(-Z면)을 위를 향해 배치하고, 배면(背面)(-Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다.
유전체 기판(10)과 유리층(2)의 층간에 닿는 유전체 기판(10)의 표주면에는 스트립라인 공진기를 구성하는 복수의 주면전극(13A, 13B, 14)이 형성되어 있다. 주면전극(13A, 13B, 14)은 전극두께(Z축 치수) 약 6㎛의 은(銀) 전극으로, 감광성 은 페이스트의 포토리소그래픽(photolithographic) 등으로 형성한 전극이다.
유전체 기판(10)의 이주면, 즉 평형 불평형 변환 소자(1)의 이주면에는 접지전극(15)과 단자전극(16A, 16B, 16C)이 형성되어 있다. 접지전극(15)은 스트립라인 공진기의 접지전극으로서 평형 불평형 변환 소자(1)를 실장기판에 실장하는 전극을 겸하는 것이다. 또한 단자전극(16A, 16B, 16C)은 평형 불평형 변환 소자(1)를 실장기판에 실장할 때에 고주파신호 입출력 단자에 접속하는 것으로서, 단자전극(16A, 16B)이 평형 단자, 단자전극(16C)이 불평형 단자로서 이용된다. 접지전극(15)은 유전체 기판(10)의 이주면의 거의 전면에 형성되어 있다. 단자전극(16A, 16B)은 정면측의 측면에 접하는 모서리 부근에 각각 접지전극(15)과 분리하여 배치되어 있다. 단자전극(16C)은 배면측의 측면에 접하는 중심 부근에 접지전극(15)과 분리하여 배치되어 있다. 접지전극(15)과 단자전극(16A, 16B, 16C)은 각각 도전체 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 인쇄하여 소성에 의해 형성한 두께(Z축 방향) 약 15㎛의 전극이다.
유전체 기판(10)의 정면측의 측면에는 탭 접속용 인출전극(12A, 12B)과 평형특성 조정용 측면전극(18)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 평형특성 조정용 측면전극(18)이 평형특성 조정전극이다. 유전체 기판(10)의 배면측의 측면에는 단락용 측면전극(11A, 11B)과 탭 접속용 인출전극(12C)이 형성되어 있다. 각 측면전극은 유전체 기판(10)의 측면뿐 아니라 유리층(2)의 측면에도 형성된다. 각 측면전극은 각각 유전체 기판(10)의 이주면에서 유리층(2)의 표주면에 걸쳐 Z축 방향으로 연장하는 직사각형 형상의 은 전극이다. 각 측면전극은 도전체 페이스트를 스크린 인쇄 등으로 인쇄하여 소성에 의해 형성한 두께(X축 치수) 약 15㎛의 전극이다. 여기서는 각각의 선로폭을 서로 동일하게 하고 있으나 다르게 해도 된다. 또한 여기서는 평형특성 조정용 측면전극(18)과 탭 접속용 인출전극(12C)을 각각 형성면의 중앙에 배치하고 있으나 중앙에서 벗어난 위치에 배치해도 된다.
단락용 측면전극(11A, 11B)은 각각 주면전극(13A, 13B)과 접지전극(15)을 도통시킨다. 또한, 탭 접속용 인출전극(12A, 12B, 12C)은 각각 주면전극(13A, 13B, 14)과 단자전극(16A, 16B, 16C)을 도통시킨다.
상술한 주면전극(13A, 13B, 14)의 전극두께를 약 6㎛로 하고 있는 것에 비해, 상술한 단락용 측면전극(11A, 11B)의 전극두께는 약 15㎛로 하고 있다. 이와 같이 단락용 측면전극(11A, 11B)의 전극두께가 보다 두꺼우므로, 일반적으로 전류집중이 발생하는 단락단측 부위에서의 전류를 분산시켜 도체 손실을 저감시키고 있다. 이 구성으로 인해 평형 불평형 변환 소자(1)는 삽입 손실이 작은 소자가 된다.
유전체 기판(10)의 표주면에 형성한 주면전극(13A)과 주면전극(13B)은 각각, 유전체 기판(10)의 좌측면과 우측면을 따라 연장하는 I자 형상의 전극으로서, 각각 접지전극(15)과 함께 한쪽 끝 개방, 한쪽 끝 단락의 1/4 파장 공진기를 구성하고 있다.
주면전극(13A)과 주면전극(13B)은 각각 유전체 기판(10)의 배면측에서 단락용 측면전극(11A, 11B)에 접속하여 각각 단락용 측면전극(11A, 11B)을 개재하여 접지전극(15)에 도통하고 있다. 또한 주면전극(13A)은 정면측에서 탭 접속용 인출전극(12A)에 접속하여, 탭 접속용 인출전극(12A)을 개재하여 단자전극(16A)에 도 도통한다. 또한 주면전극(13B)도 정면측에서 탭 접속용 인출전극(12B)에 접속하여, 탭 접속용 인출전극(12B)을 개재하여 단자전극(16B)에 도통하고 있다.
주면전극(14)은 배면측의 변이 벌어진 대략 C자 형상의 전극으로서, 배면 중앙에서 좌측면측에 걸쳐 배면을 따라 연장하는 선로부(14A)와, 그 부위의 좌측면측의 끝에서 정면측에 연장하는 선로부(14B)와, 그 부위의 정면측의 끝에서 우측면측에 연장하는 선로부(14C)와, 그 우측면측의 끝에서 배면측에 연장하는 선로부(14D)로 구성되어 있다. 선로부(14B)는 주면전극(13A)과 평행하게 배치되어 있다. 또한, 선로부(14D)는 주면전극(13B)과 평행하게 배치되어 있으며, 그 배면측의 끝에서 종단(終端)하고 있다. 선로부(14A)는 배면 중앙에 형성한 탭 접속용 인출전극(12C)에 접속하여 탭 접속용 인출전극(12C)을 개재하여 단자전극(16C)에 도통하고 있다.
따라서 이 주면전극(14)은 접지전극(15)과 함께 양 끝 개방의 1/2 파장 공진기를 구성하고 있다. 이와 같이 주면전극(14)을 만곡시킨 형상으로 하고 있으므로, 한정된 기판 면적 내에 공진기 길이가 긴 1/2 파장 공진기를 구성하고 있다.
또한, 주면전극(13A, 13B, 14)을 구성하는 공진선로 선로폭은 필요로 하는 주파수특성을 실현하기 위하여 조정한 것이다. 여기서는 주면전극(13A, 13B)의 선로폭과 주면전극(14)의 선로폭을 동일하게 하고 있으나 각각의 선로폭을 다르게 해도 된다.
이와 같은 주면전극(13A, 13B, 14)을 형성함으로써 주면전극(13A)과 주면전극(14)의 각각을 포함하여 구성되는 1/4 파장 공진기와 1/2 파장 공진기는 서로 인터디지털 결합하고, 주면전극(13B)과 주면전극(14)의 각각을 포함하여 구성되는 1/4 파장 공진기와 1/2 파장 공진기는 서로 인터디지털 결합한다. 또한, 주면전극(13A)을 포함하여 구성되는 1/4 파장 공진기는 단자전극(16A)에 대하여 탭 결합한다. 주면전극(13B)을 포함하여 구성되는 1/4 파장 공진기는 단자전극(16B)에 대하여 탭 결합한다. 주면전극(14)을 포함하여 구성되는 1/2 파장 공진기는 단자전극(16C)에 대하여 탭 결합한다.
여기서, 유전체 기판(10)의 정면측의 측면에는 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성하고 있다. 그로 인해, 이 평형특성 조정용 측면전극(18)의 종단 부근과 주면전극(14)의 선로부(14C) 사이에는 용량이 발생한다.
그리고 이 용량에 의해 주면전극(14)에 의한 1/2 파장 공진기의 등가적인 개 방단의 위치가 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성하지 않은 경우보다도 벗어난다. 이로 인해 주면전극(14)에 의한 1/2 파장 공진기와 주면전극(13A)에 의한 1/4 파장 공진기의 결합이 영향을 받고, 또한 주면전극(14)에 의한 1/2 파장 공진기와 주면전극(13B)에 의한 1/4 파장 공진기의 결합이 영향을 받는다. 따라서, 용량의 크기에 의해 단자전극(16A) 및 단자전극(16B)의 평형 신호의 위상 밸런스가 조정 가능해진다.
또한 평형특성 조정용 측면전극(18)의 종단 부근과, 주면전극(14)의 선로부(14C) 사이에 발생하는 용량은 각각의 전극 대향 길이와 틈새 치수에 의해 정해지므로 평형특성 조정용 측면전극(18)의 선로폭, 및 주면전극(14)의 정면측의 측면에서부터의 거리, 어느 것에 의해서도 상기 용량을 설정할 수 있다.
따라서 이 평형 불평형 변환 소자는 평형 신호를 불평형 신호로 변환하거나, 또는 불평형 신호를 평형 신호로 변환하는 평형 불평형 변환 소자를 구성한다. 인터디지털 결합에 의한 강한 결합을 얻어 광대역특성을 실현하는 동시에, 상기 용량을 이용하여 넓은 주파수대역에 걸쳐 2개의 평형 신호를 소망하는 범위 이내의 위상차와 진폭차로 하고 있다.
또한, 여기서는 평형특성 조정용 측면전극(18)을 정면측의 측면 중앙에 배치하고 있으나 반드시 그럴 필요는 없다. 평형특성 조정용 측면전극(18)을 정면측의 측면 중앙에 배치함으로써 평형 불평형 변환 소자에 형성하는 전극의 배치를 보다 선대칭에 가깝게 할 수 있다.
다음으로 평형특성 조정용 측면전극(18)에 의한 평형특성의 조정 효과에 대 하여 도 3에 기초하여 설명한다.
동 도(A)에 나타내는 그래프는 평형특성 조정용 측면전극(18)의 유무에 따른 2개의 평형 신호의 진폭차(진폭 밸런스)를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 즉, 2개의 평형 신호의 진폭이 어느 정도 상이한지를 나타내고 있다. 동 도(A)의 그래프는 가로축이 주파수를 나타내고, 세로축이 2개의 평형 신호의 진폭차를 나타내고 있다. 도 중의 실선은 본 실시형태의 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성한 경우의 그래프이다. 또한, 도 중의 점선은 본 실시형태와 동일한 구성으로 평형특성 조정용 측면전극(18)만을 형성하지 않은 경우에서의 비교 대상의 그래프이다.
시뮬레이션의 결과에 따르면, 그래프에 실선으로 나타내는 본 실시형태의 구성에서는 그래프에 점선으로 나타내는 비교 대상의 구성에 비해, 소정의 주파수대(이 예에서는 3.1GHz∼4.8GHz)에 걸쳐 2개의 평형 신호의 진폭차를 저감하여 소정의 주파수대에 걸쳐 진폭차를 평탄화할 수 있다. 이와 같이 본 실시형태의 구성에서는 상기 용량을 적절하게 설정함으로써 평탄한 진폭특성을 얻고 있다.
이와 같이 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성함으로써 평형 불평형 변환 소자에 있어서의 2개의 평형 신호의 진폭차를 평탄화할 수 있어, 넓은 주파수대역에 걸쳐 일정범위 내에 진폭차가 들어가는 2개의 평형 신호가 얻어진다.
동 도(B)에 나타내는 그래프는 평형특성 조정용 측면전극(18)의 유무에 따른 2개의 평형 신호의 위상차(위상 밸런스)를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 즉, 2개의 평형 신호의 위상이 어느 정도 상이한지를 나타내고 있다. 동 도(B)의 그래프는 가로축이 주파수를 나타내고, 세로축이 2개의 평형 신호의 위상차를 나타 내고 있다. 도 중의 실선은 본 실시형태의 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성한 경우의 그래프이다. 또한, 도 중의 점선은 본 실시형태와 동일한 구성으로 평형특성 조정용 측면전극(18)만을 형성하지 않은 경우에서의 비교 대상의 그래프이다.
시뮬레이션의 결과에 따르면, 그래프에 실선으로 나타내는 본 실시형태의 구성에서는 그래프에 점선으로 나타내는 비교 대상의 구성에 비해, 소정의 주파수대(이 예에서는 3.1GHz∼4.8GHz)에 걸쳐 2개의 평형 신호의 위상차를 저감하여 소정의 주파수대에 걸쳐 위상차를 평탄화할 수 있다. 이와 같이 본 실시형태의 구성에서는 평탄한 위상차특성을 얻을 수 있다.
이와 같이, 평형특성 조정용 측면전극(18)을 형성함으로써 평형 불평형 변환 소자에 있어서의 2개의 평형 신호의 위상차를 평탄화할 수 있으며, 넓은 주파수대역에 걸쳐 일정범위 내에 위상차가 들어가는 2개의 평형 신호가 얻어진다.
다음으로 평형 불평형 변환 소자(1)의 제조공정을 설명한다.
도 4에 나타내는 평형 불평형 변환 소자(1)의 제조공정에서는
(Sl)우선 어느쪽 면에도 전극을 형성하지 않은 유전체 모기판을 준비한다.
(S2)이어서 유전체 모기판에 대하여 이주면측에 도전체 페이스트를 스크린 인쇄하고, 건조, 소성을 거쳐 접지전극 및 단자전극을 형성한다.
(S3)이어서 유전체 모기판에 대하여 표주면측에 감광성 도전체 페이스트를 인쇄하고, 건조, 노광(露光), 현상, 소성을 거쳐 포토리소그래픽법에 의해 각 주면전극을 형성한다.
(S4)이어서 유전체 모기판의 표주면측에 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성을 거쳐 투명 유리층을 형성한다.
(S5)이어서 유전체 모기판의 표주면측에 무기 안료를 함유시킨 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성을 거쳐 차광성 유리층을 형성한다.
(S6)이어서 상기와 같이 하여 구성한 유전체 모기판으로부터 다이싱 등에 의해 다수의 소자 소체를 잘라낸다. 잘라낸 후에 일부의 소자 소체의 상면 패턴에 대하여 전기 특성의 예비측정을 실시한다.
(S7)이어서 잘라낸 복수의 소자 소체로부터 1개 또는 소수의 소자 소체를 골라내, 평형특성 조정용 측면전극의 선로폭 및 배치를 결정하기 위한 시행 형성을 실시하여, 소망하는 평형특성이 얻어지는 최적화한 평형특성 조정용 측면전극의 선로폭 및 배치를 선택한다.
(S8)골라낸 소자 소체에의 평형특성 조정용 측면전극의 시행 형성에 의해 소망하는 평형특성이 얻어지는 선로폭을 선택하고, 그 후 동일 기판 로트의 복수의 소자 소체에 대하여, 최적화한 선로폭 및 배치로 측면에 도전체 페이스트를 인쇄하고 소성을 거쳐 평형특성 조정용 측면을 형성한다.
이상의 제조방법에 의해, 표주면에의 주면전극의 형성 후에 측면에의 평형특성 조정용 측면전극의 형성에 의해 평형특성을 조정할 수 있어 소망하는 평형특성을 확실하게 얻을 수 있다.
다음으로 본 발명의 제2 실시형태의 평형 불평형 변환 소자에 대하여 도 5에 기초하여 설명한다. 동 도(A)는 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자의 유전체 기판을 표주면(+Z면)을 위를 향해 배치하고, 정면(+Y면)을 왼쪽 앞을 향해 배치하고, 우측면(+X면)을 오른쪽 앞을 향해 배치한 사시도이다. 또한, 동 도(B)는 평형특성 조정용 주면전극(19)의 치수를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 제1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자는 제1 실시형태의 평형 불평형 변환 소자와 거의 동일한 구성으로서, 주면전극(14)의 선로부(14C)의 형성 위치를 정면측의 측면에서 이탈하여, 표주면의 정면측에 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성한 점에서 다르다. 평형특성 조정용 주면전극(19)은 평형특성 조정용 측면전극(18)에 연속하고 있으며, 평형특성 조정용 측면전극(18)을 개재하여 접지전극에 도통하고 있다. 본 실시형태에서는 평형특성 조정용 측면전극(18)과 평형특성 조정용 주면전극(19)이 평형특성 조정전극을 구성하고 있다. 이와 같은 구성에 의해 제1 실시형태의 평형 불평형 변환 소자에 비해 정밀하게 평형특성의 조정을 실시할 수 있도록 하고 있다.
동 도(B)에 나타내는 바와 같이 주면전극(14)의 선로부(14C)의 형성 위치는 정면측의 측면으로부터 250㎛ 떨어져 있다. 그리고 평형특성 조정용 주면전극(19)은 볼록 형상의 선단을 선로부(14C)로부터 X㎛ 떨어져 있다. 평형특성 조정용 주면전극(19)은 선로폭이 300㎛이다. 볼록 형상의 선단은 폭 150㎛, 높이 75㎛이며, 평형특성 조정용 주면전극(19)의 폭방향의 중앙에 배치되어 있다.
또한, 여기서는 볼록 형상의 선단의 폭 치수를 150㎛, 높이 치수를 75㎛로 하고 있으나, 이 치수에 의해서도 선로부(14C)와의 사이에 발생하는 용량이 변하기 때문에 이들 값을 조정하여 용량을 설정해도 된다. 또한, 반드시 볼록 형상의 선단 을 평형특성 조정용 주면전극(19)의 폭방향의 중앙에 배치할 필요도 없다.
다음으로 평형특성 조정용 주면전극(19)에 의한 평형특성의 조정 효과에 대하여 도 6에 기초하여 설명한다.
동 도(A)에 나타내는 그래프는 도 5(B)에 있어서의 평형특성 조정용 주면전극(19)의 볼록 형상의 선단에서부터 선로부(14C)까지의 거리 X㎛를 다양한 값으로 설정한 경우의 2개의 평형 신호의 진폭차(진폭 밸런스)를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 즉, 2개의 평형 신호의 진폭이 어느 정도 상이한지를 나타내고 있다.
동 도(A)의 그래프는 가로축이 주파수를 나타내고, 세로축이 2개의 평형 신호의 진폭차를 나타내고 있다. 도 중의 실선은 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자에 있어서 상기 치수 X㎛를 50㎛로 설정한 경우의 그래프이다. 또한, 도 중의 점선은 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자에 있어서 상기 치수 X㎛를 75㎛로 설정한 경우의 그래프이다. 또한, 도 중의 쇄선은 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자에 있어서 상기 치수 X㎛를 25㎛로 설정한 경우의 그래프이다. 또한, 도 중의 일점쇄선은 본 실시형태의 평형 불평형 변환 소자(1)에 있어서 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성하지 않은 경우의 비교 대상의 그래프이다.
시뮬레이션의 결과에 따르면 모든 경우에 2개의 평형 신호의 진폭차가 제로가 되는 주파수를 가지며, 그 근방의 주파수대에 있어서는 소망하는 진폭차가 되어 있다.
가령 소망하는 진폭차가 2.0∼-2.OdB인 경우, 쇄선으로 나타내는 상기 치수 25㎛의 경우에는 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 진폭차가 0.6∼-1.3dB로 소망하는 범 위에 들어가기 때문에 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 적정한 진폭차가 얻어지게 된다. 또한, 실선으로 나타내는 상기 치수 50㎛의 경우에는 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 진폭차가 0.7∼-1.9dB로 소망하는 범위에 들어가기 때문에 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 적정한 진폭차가 얻어지게 된다. 또한, 점선으로 나타내는 상기 치수 75㎛의 경우에는 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 진폭차가 0.9∼-2.OdB로 소망하는 범위에 들어가기 때문에 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐 적정한 진폭차가 얻어지게 된다. 그러나 일점쇄선으로 나타내는 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성하지 않은 경우에는 주파수대역 2∼6GHz에서는 진폭차가 1.2dB보다 작고 -2.OdB을 초과하여 변화하고 있기 때문에 소망하는 진폭차에 들어가지 않으며, 진폭차가 소망하는 범위에 들어가는 주파수대역은 2∼6GHz보다도 좁다.
또한 주파수대역 3.1∼4.8GHz를 보면, 쇄선으로 나타내는 상기 치수 25㎛의 경우에는 진폭차가 0.4∼-0.8dB 변화한다. 또한 실선으로 나타내는 상기 치수 50㎛의 경우에는 진폭차가 0.4∼-0.6dB 변화한다. 또한 점선으로 나타내는 상기 치수 75㎛의 경우에는 진폭차가 0.6∼-0.6dB 변화한다. 또한 일점쇄선으로 나타내는 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성하지 않은 경우에는 진폭차가 0.7∼-0.9dB 변화한다. 이 주파수대역 3.1∼4.8GHz의 경우에는 실선으로 나타내는 상기 치수 50㎛에서의 진폭차가 가장 작아져 있다.
이와 같이 상기 치수 X㎛의 설정에 의해 다양하게 진폭특성을 설정할 수 있다. 따라서, 필요로 하는 주파수대역에서 소망 범위 내에 진폭차가 들어가도록 상기 치수 X㎛를 설정함으로써 넓은 주파수대역에 걸쳐 일정 범위 내에 진폭차가 들 어가는 2개의 평형신호가 얻어진다.
동 도(B)의 그래프는 가로축이 주파수를 나타내고, 세로축이 2개의 평형 신호의 위상차를 나타내고 있다. 도 중의 각 선은 동 도(A)과 동일한 설정이다.
시뮬레이션의 결과에 따르면 모든 경우에 2개의 평형 신호의 위상차가 6GHz 부근에서 제로에 근접하며, 그 근방의 주파수대에 있어서 소망하는 범위 내의 위상차가 된다.
또한, 주파수대역 2∼6GHz에 걸쳐, 쇄선으로 나타내는 상기 치수 25㎛의 경우에 가장 위상차가 적고, 다음으로 실선으로 나타내는 상기 치수 50㎛의 경우, 다음으로 점선으로 나타내는 상기 치수 75㎛의 경우, 다음으로 일점쇄선으로 나타내는 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성하지 않은 경우의 순서대로 위상차가 크다.
이와 같이 상기 치수 X㎛의 설정에 의해 위상특성을 설정할 수 있으며, 필요로 하는 주파수대역에서 소망하는 범위 내에 위상차가 들어가도록 설정함으로써, 넓은 주파수대역에 걸쳐 일정 범위 내에 위상차가 들어가는 2개의 평형 신호가 얻어진다.
이상과 같이 평형특성 조정용 주면전극(19)을 형성함으로써, 평형 불평형 변환 소자에 있어서의 2개의 평형 신호의 위상차와 진폭차 및, 위상차와 진폭차의 변동을 정밀하게 설정하는 것이 가능해진다. 그리고, 상기 용량을 적절하게 설정함으로써 넓은 주파수대역에 걸쳐 일정 범위 내에 위상차가 들어가는 2개의 평형 신호를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 각 실시형태에서의 주면전극이나 단락용 측면전극의 배치 구성은 제품 사양에 따른 것으로서, 제품 사양에 따른 어떤 형상이어도 된다. 본 발명은 상기 구성 이외에도 적용할 수 있고, 다양한 평형 불평형 변환 소자의 패턴 형상에 채용할 수 있다. 또한, 이 평형 불평형 변환 소자에 다른 구성(고주파 회로)을 배치해도 된다.
Claims (8)
- 각각 유전체 기판을 개재하여 접지전극에 대향시켜, 한쪽 끝을 단락단(短絡端)으로 하고 다른쪽 끝을 개방단으로 한 제1·제2 1/4 파장 공진선로;상기 제1 1/4 파장 공진선로에 근접 배치한 제1 선로부와, 상기 제2 1/4 파장 공진선로에 근접 배치한 제2 선로부를 포함하고, 상기 유전체 기판을 개재하여 상기 접지전극에 대향하여 양 끝을 개방단으로 한 1/2 파장 공진선로;상기 제1 1/4 파장 공진선로에 결합하는 제1 평형 단자;상기 제2 1/4 파장 공진선로에 결합하는 제2 평형 단자; 및상기 1/2 파장 공진선로에 결합하는 불평형 단자;를 포함하는 평형 불평형 변환 소자에 있어서,한쪽 끝을 상기 접지전극에 접속한 평형특성 조정전극을 포함하고,상기 평형특성 조정전극을 상기 1/2 파장 공진선로의 상기 제1·제2 선로부에 끼인 부위의 측방에 대향시킨 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로의 개방단을 동일 방향으로 연장하여 형성하고,상기 1/2 파장 공진선로의 개방단을 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로의 개방단과 반대 방향으로 연장하여 형성한 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소 자.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 평형특성 조정전극은상기 유전체 기판의 측면에 연장하여 형성한 측면전극, 및상기 유전체 기판의 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로와 상기 1/2 파장 공진선로를 연장하여 형성한 측의 주면(主面)에 형성한 주면전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소자.
- 제3항에 있어서,상기 평형특성 조정전극의 주면전극은 상기 1/2 파장 공진선로의 측방을 향해 부분적으로 돌출하는 볼록 형상인 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소자.
- 제3항 또는 제4항에 있어서,상기 평형특성 조정전극의 측면전극을 형성한 상기 유전체 기판의 측면에, 제1 평형 단자와 제1 1/4 파장 공진선로를 도통하는 제1 인출전극과, 제2 평형 단자와 제2 1/4 파장 공진선로를 도통하는 제2 인출전극을 더 포함하고,상기 제1 인출전극과, 상기 평형특성 조정전극의 측면전극과, 상기 제2 인출전극을 등간격으로 배치한 것을 특징으로 하는 평형 평형 변환 소자.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 평형 단자와 상기 제2 평형 단자와 상기 불평형 단자 중 적어도 하나에 접속된 고주파 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소자.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 평형 불평형 변환 소자의 제조방법으로서,표주면(表主面)에 상기 제1·제2 1/4 파장 공진선로와 상기 1/2 파장 공진선로를 구성하는 전극을 형성하고, 이주면(裏主面)에 상기 접지전극을 형성한 평판 형상의 유전체 모(母)기판을 분할하여 복수의 소자 소체를 형성하는 분할공정과,상기 분할공정에 의해 형성된 상기 소자 소체의 측면에 상기 주면전극에서 상기 접지전극에 걸쳐 도전체 페이스트를 인쇄하고, 건조, 소성하여 상기 평형특성 조정전극의 측면전극을 형성하는 측면전극 형성공정을 포함하는 평형 불평형 변환 소자 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 측면전극 형성공정은 상기 분할공정에 의해 형성된 복수의 소자 소체 중에서 골라낸 소자 소체에 대하여 상기 평형특성 조정전극의 측면전극의 선로폭 또는 배치를 최적화하고, 그 후 상기 복수의 소자 소체 모두에 대하여 상기 측면전극을 상기 최적화한 선로폭 또는 배치로 형성하는 공정인 것을 특징으로 하는 평형 불평형 변환 소자 제조방법.
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