WO2004079856A1 - バラン - Google Patents

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WO2004079856A1
WO2004079856A1 PCT/JP2004/001080 JP2004001080W WO2004079856A1 WO 2004079856 A1 WO2004079856 A1 WO 2004079856A1 JP 2004001080 W JP2004001080 W JP 2004001080W WO 2004079856 A1 WO2004079856 A1 WO 2004079856A1
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balun
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Inventor
Akira Muto
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Sony Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices

Definitions

  • the present invention relates to a balun, and particularly to a miniaturized balun.
  • a balun (ba 1 an) is provided between an unbalanced transmission system and a balanced transmission system to convert the mode from unbalanced mode to balanced mode.
  • the antenna must be balanced and excited to perform normal operation. In addition, impedance conversion can be performed.
  • FIGS. 6A to 6C show one example of a conventional balun made of a wiring board or the like.
  • FIG. 6A is a plan view
  • FIG. 6B and FIG. 6C are longitudinal sectional views cut at different angles.
  • X is the horizontal direction
  • Y is the vertical direction
  • Z is the vertical direction.
  • a is a first insulating layer
  • b is an earth wiring film (microstrip line) formed on the first insulating layer a, and forms an earth (ground) line.
  • c is a second insulating layer covering the first insulating layer a including the ground wiring film b
  • d is a third insulating layer covering the second insulating layer c
  • e is the second insulating layer. 3, insulation layer These are through holes (or via holes) formed so as to penetrate through d and the second insulating layer c and to be connected to the surface of the ground wiring film b.
  • f is an unbalanced wiring film (microstrip line) formed on the third insulating layer d, and forms an unbalanced line.
  • One end of the unbalanced side wiring film f is a terminal Port 1 of the unbalanced line, and the other end or its vicinity is electrically connected to the earth wiring film b forming the earth line through the through hole e.
  • g is a third wiring film (microstrip line) formed on the third insulating layer d, which constitutes a balanced line, and is opposed to the unbalanced-side wiring film in proximity to and in parallel with h. And the leading portions i and j for leading the opposing portion h to the second terminal Port 2 and the third terminal Port 3 to form a substantially loop shape.
  • k is a drive frequency adjusting capacitor, which is composed of an external capacitor and is connected between the lead portion i and j of the third wiring film g, and changes the capacitance of the capacitor k.
  • the operating frequency of the balun can be changed.
  • a high-frequency signal input from the terminal Port 1 of the unbalanced line to the unbalanced-side wiring film f is opposed to the wiring film f and the third wiring film g in parallel. Due to the electromagnetic coupling at the opposing portion, the current distribution in the third wiring film g as viewed from P 0 rt 2 becomes a peak, and the current distribution in the third wiring film g as viewed from Port 3 becomes a valley.
  • the phases are different by 180 degrees between Port 2 and Port 3, that is, they are inverted. As a result, the effect of mode conversion from the balanced mode to the unbalanced mode, that is, acts as a balun.
  • a balun as shown in FIGS. 6A to 6C includes a copper layer in which an unbalanced wiring film f and a third wiring film g are formed on the same plane. Since it is a wiring film, the narrowing of the distance between the wiring films f and g is restricted, and there is a problem that it is difficult to make the wiring film sufficiently narrow.
  • the opposing portion of the unbalanced side wiring film ⁇ and the third wiring film g facing in parallel, that is, the electromagnetic coupling portion is linear, and an external capacitor for adjusting the reception frequency band is provided. Since it is necessary, two wiring films f and g are provided with portions that are parallel to each other, and the wiring film g is connected to the terminal Port 2,
  • baluns generally require a capacitor to adjust the drive frequency, but in the past there was a problem with using an external capacitor as the capacitor.
  • the external capacitor is several GHz. Rose to receive high frequency signal of ⁇ several tens of GHz
  • the use of such a capacitor causes problems such as an increase in the parasitic capacitance due to the capacitor connecting wiring film and the like, resulting in an increase in loss and deterioration of the phase characteristics.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to reduce the distance between the unbalanced line and the parallel line to increase the degree of electromagnetic coupling therebetween, thereby reducing the insertion loss. Further, the present invention aims to provide a balun having good phase characteristics with little increase in parasitic capacitance due to capacitance connection. Disclosure of the invention
  • the balun of the present invention is obtained by laminating an unbalanced-side wiring film and a balanced-side wiring film via an interlayer insulating film, and separating electromagnetic coupling between the two wiring films in the laminating direction (the thickness direction of the balun). It is characterized in that it is performed.
  • the distance between the unbalanced-side wiring film and the balanced-side wiring film can be determined by the thickness of the interlayer insulating film.
  • the distance between the wiring films can be made smaller than that in the case of forming the wiring.
  • the degree of electromagnetic coupling can be further increased, and the insertion loss due to the balun can be reduced.
  • the unbalanced-side wiring film and the balanced-side wiring film are stacked with an interlayer insulating film interposed therebetween, the two wiring films occupy the same area in the overlapped portion, and the balun area is increased by that much. Can be narrowed.
  • the balun can be reduced in size and weight.
  • FIG. 1A to 1C show a first embodiment of the balun of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view
  • FIG. 1B, and FIG. 1C are cut at different angles.
  • FIG. 1A is a plan view
  • FIG. 1B is cut at different angles.
  • FIG. 1C is cut at different angles.
  • FIG. 2A to 2D show a second embodiment of the balun of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view
  • FIG. 2B, and FIG. 2C are cut at different angles.
  • FIG. 2D is a longitudinal sectional view showing a capacitor made of a thin film, specifically, a TaO capacitor.
  • 3A to 3B are plan views showing different modifications of the planar shape of the electromagnetic coupling portion.
  • FIGS. 4A to 4D show a third embodiment of the balun of the present invention.
  • FIG. 4A is a plan view, and FIGS. 4B and 4C are cut at different angles.
  • FIG. 4D is a balanced-unbalanced termination conversion diagram of the resistance and the capacity, and explains the significance of the present embodiment.
  • FIG. 6A to 6C show one conventional example of a wiring board, etc., wherein FIG. 6A is a plan view, FIG. 6B, and FIG. 6C are cut at different angles.
  • FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION basically, the unbalanced wiring film and the balanced wiring film are laminated via an interlayer insulating film, and the electromagnetic coupling between the two wiring films is separated in the laminating direction and the thickness direction of the lan.
  • the external capacitor chip may be used as a capacitor for adjusting the drive frequency
  • a capacitor formed inside the balun using thin-film technology may be used. Better to be.
  • the portion that is electromagnetically coupled to the unbalanced-side wiring film and the balanced-side wiring film through the interlayer insulating film may be formed in a meandering or spiral shape. This is because the occupied area required for making the electromagnetically coupled portion the required length can be further reduced.
  • FIG. 1A to 1C show a first embodiment of the balun of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view, and FIGS. 1B and 1C are cut at different angles.
  • FIG. In the drawing 2 is a balun
  • 4 is a first insulating layer
  • 6 is an earth wiring film selectively formed on the surface of the first insulating layer 4
  • 8 is the first wiring including the ground wiring film 6.
  • a second insulating layer 10 formed on the insulating layer 4 is an equilibrium-side wiring film selectively formed on the surface of the second insulating layer 8, and has a substantially loop shape. That is, it has substantially the same shape as the conventional balun wiring film g shown in FIGS. 6A to 6C.
  • 10 a is one end connected to the terminal Port 2 of the balanced-side wiring film
  • 10 b is the other end connected to the terminal Port 3.
  • Reference numeral 12 denotes a third insulating layer formed on the second insulating layer 8 including on the equilibrium-side wiring film 10 and has a thickness of 10 to 30 m.
  • Reference numeral 14 denotes an unbalanced-side wiring film selectively formed on the third insulating layer 12, which is formed in a straight line in this embodiment.
  • Reference numeral 16 denotes an electromagnetic coupling portion, and the unbalanced-side wiring film 14 and the balanced-side wiring film 10 are opposed to each other via the third insulating layer 12.
  • One end of the unbalanced-side wiring film 14 forms a terminal Port 1 of the unbalanced wiring path, and the vicinity of the other end of the unbalanced-side wiring film 14 is the third and second insulating layers 12, 8. It is connected to the ground wiring film 6 through a through hole (or via hole) 18 penetrating through.
  • Reference numerals 20 and 20 denote through holes (or via holes) formed so as to penetrate the third insulating layer 12, and the end portions 10 a and 10 Ob of the balanced side wiring film 10 and the outer Connect the electrode of the attached capacitor 22.
  • the distance between the unbalanced-side wiring film 14 and the balanced-side wiring film 10 can be determined by the thickness of the third insulating layer 12, and the distance is defined as one plane.
  • the distance between the wiring films when both wiring films are formed separated from each other can be made smaller. Therefore, the degree of electromagnetic coupling can be further increased, and the insertion loss due to the balun can be reduced.
  • the two wiring films 14 and 10 are the same in the overlapped portion 16. It occupies an area, and the area of the balun can be made smaller than before.
  • the balun can be reduced in size and weight.
  • FIG. 2A to 2D show a second embodiment (balun 2a) of the balun of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view
  • FIG. 2B and
  • FIG. 2D is a vertical sectional view showing a capacitor made of a thin film, specifically, a TaO capacitor.
  • the balun 2 a shown in the second embodiment is different from the balun 2 shown in the first embodiment in that, first, a capacitor made of a thin film formed inside the balun as a driving frequency adjusting capacitor, specifically, Differs in that Ta 0 capacity 22 a is used.
  • the electromagnetic coupling portion 16a facing the unbalanced-side wiring film 14 and the balanced-side wiring film 10 via the insulating layer 12 is formed in a meandering shape.
  • balun 2a shown in the second embodiment is essentially not different from the balun 2 shown in the first embodiment.
  • the capacity 22 a is formed, for example, by forming a tantalum nitride (T aN) film 24 b on a wiring film 24 a made of copper as one electrode, and a surface layer portion of the tantalum nitride film 24 b. Is anodized to form a tantalum oxide (T a O) film 24 c forming a dielectric, and a wiring film 2 made of copper forming the other electrode of the capacitor 22 a on the tantalum oxide film 24 c 4d is formed.
  • T aN tantalum nitride
  • T a O tantalum oxide
  • balun 2a not only the above-mentioned advantages of the balun 2 shown in FIGS. 1A to 1C but also the following advantages are obtained.
  • a capacitor formed inside the balun using thin-film technology was used.Thus, the dielectric film should be formed thin. Can easily be done by thin film technology. Therefore, even if the occupied area is small, it is easy to obtain the required capacitance.
  • the restriction required to connect the capacitor 22a with respect to the shape and size of the balanced-side wiring film is small, and miniaturization and weight reduction are easy. Further, since the parasitic capacitance due to the wiring film for connecting the capacitor 22a can be reduced, the phase characteristics can be improved.
  • the electromagnetic coupling portion 16a facing the unbalanced-side wiring film 14 and the balanced-side wiring film 10 via the insulating layer 12 of the balance-side wiring film 10 has a meandering shape, and is electromagnetically coupled. The length required to make the part the required length can be shorter and the occupied area can be smaller.
  • FIGS. 2A to 2D are plan views showing different modifications of the planar shape of the electromagnetic coupling portions 16b and 16c.
  • the electromagnetic coupling portion 16 b shown in FIG. 3A has a meandering shape, and has more bends than the electromagnetic coupling portion 16 a of the balun shown in FIGS. 2A to 2D.
  • the figure shows an example in which the electromagnetic coupling portion 16 b is spirally formed.
  • the balun 2b shown in the third embodiment is different from the balun 2a shown in the second embodiment in that a thin-film capacitor is used as a driving frequency adjustment capacitor.
  • the T a O capacity (2 2 a, 2 2 b) The difference is that two are used, but the other points are common. Therefore, only the differences will be described.
  • a capacity 22 a is provided between one end 10 a of the balanced-side wiring film 10 and the ground wiring film 6, and the other end 10 b is connected to the ground 10.
  • a capacitor 22 b having the same capacitance as that of the capacitor 22 a is connected to the wiring film 6.
  • 26 a and 26 are through holes (or via holes) for drawing out the upper electrodes of the capacitors 22 a and 22 b, and 14 a and 14 b are the through holes (or via holes) 2
  • This is a wiring film of the same layer formed simultaneously with the equilibrium-side wiring film 10 in the relay wiring film connected to 6a and 26b.
  • Reference numerals 30a and 301 denote through holes (or via holes) connecting between the wiring films 14 & and 14b and the ground wiring film 6.
  • the upper electrodes of the capacitors 22a and 22b are electrically connected to the ground wiring film 6 via the wiring films 14a and 14b and the through holes (or via holes) 30a and 30b. Connected.
  • the lower electrodes of the capacitors 22 a and 22 b are connected to the ends 10 a and 10 b of the balanced-side wiring film 10. Therefore, the capacity 22 a is provided between the one end 10 a of the balanced-side wiring film 10 and the ground wiring film 6, and the same capacity is provided between the other end 10 b and the ground wiring film 6.
  • the amount of capacity 2 2 b is connected.
  • capacitors 22a and 22b are provided is to eliminate the possibility that the phase characteristics may be deteriorated.
  • the balanced side wiring film 10 Since capacity 22 or 22a is connected between both ends Port 2 and 3, there is a possibility that the phase characteristics may not be sufficient for some frequencies.
  • FIGS. 5A to 5B compare the characteristics of the conventional example shown in FIGS. 6A to 6C with the third embodiment of the balun of the present invention, and FIG. FIG. 5B shows the phase characteristics.
  • the present invention is basically the one shown in FIGS. 4A to 4D (third embodiment), and W (: line width) is 1 0 zm, WL (: interval between meandering adjacent wirings) is 150 m, and L is 460 m.
  • the phase difference characteristic becomes extremely flat up to 6 GHz, which is preferable as a balun, and the size can be easily reduced.
  • the distance between the unbalanced-side wiring film and the balanced-side wiring film can be determined by the thickness of the interlayer insulating film, and the distance is separated on one plane to form both wiring films. In this case, the distance between the wiring films can be made narrower.
  • the degree of electromagnetic coupling can be further increased, and the insertion loss due to the balun can be reduced.
  • the unbalanced-side wiring film and the balanced-side wiring film are stacked with an interlayer insulating film interposed therebetween, the two wiring films occupy the same area in the overlapped portion, and the balun area is increased by that much. Can be narrowed.
  • the balun can be reduced in size and weight.
  • the planar shape of the opposing portion (electromagnetic coupling portion) opposing the unbalanced side wiring film and the balanced side wiring film via the inter-layer insulating film is bent in a meander or spiral shape. Due to the shape, the occupied area required to make the electromagnetically coupled portion a required length can be made smaller, and the reception frequency band can be expanded to a lower side without increasing the balun size.
  • the balun of the present invention since the capacitor is connected between the protruding portions from both ends of the portion of the balanced-side wiring film facing the unbalanced-side wiring film, the balun is reduced by the capacity.
  • the drive frequency can be adjusted.
  • the capacitance since the capacitance is independently connected between both ends of the balanced-side wiring film and the ground wiring film, the mutual influence of the phase characteristics is reduced.
  • the balun of the present invention since a capacitor formed by laminating a plurality of thin films in the interlayer insulating film is used as the capacitor, the film that becomes the dielectric can be formed without increasing the occupation area of the capacitor. By forming it thin, it becomes easy to obtain the required capacitance.

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  • Waveguides (AREA)
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Abstract

　不平衡線路と平行線路との電磁結合部分における間隔を狭くしてその間の電磁結合度を高め、挿入損を小さくし、小型化し、キャパシタ接続による寄生容量の増加を少なくできるバランである。不平衡側配線膜（１４）と平衡側配線膜（１０）を層間絶縁膜を介して積層して、その両配線膜（１４）・（１０）間の電磁結合を積層方向（バランの厚み方向）に離間させて行うようにする。更に、駆動周波数を調整するキャパシタとして、外付けのコンデンサチップではなく、薄膜技術を駆使してバラン内部に形成したキャパシタ（２２ａ）を用いると良い。また更に、不平衡側配線膜（１４）と平衡側配線膜（１０）との層間絶縁膜を介して対向する電磁結合部分（１６）をメアンダ状乃至渦巻き状にすると良い。

Description

明細書 バラン 技術分野
本発明は、 バラン、 特に、 小型化されたバランに関する。 背景技術
バラン （b a 1 a n) は不平衡伝送系と平衡伝送系との間に設けられ て不平衡モードから平衡モードへモード変換をするもので、 アンテナが 平衡励振し、 本来の動作を正常に行うことができるようにするものであ り、 更には、 インピーダンス変換をも行い得る。
参照文献 1 ：電子情報通信学会編 「アンテナ工学ハンドブック」 株式 会社オーム社発行 （平成 1 3年 1月 2 5日第 1版第 1 1刷発行） 第 2 4 2頁
参照文献 2 ： 「新アンテナ工学」 新井宏之著、 総合電子出版社発行 (2 0 0 1月 9月 1 0日第 3版） 第 1 3 6〜 1 3 8頁
そして、 GH z (ギガへルツ) 対応のバランとして、 多層配線形成技 術を駆使して製造したものがあり、 第 6 A図乃至第 6 C図は配線基板等 からなるバランの従来例の一つを示すものであり、 第 6 A図は平面図、 第 6 B図、 第 6 C図は各別の角度で切断した縦断面図である。 尚、 同図 において、 Xは横方向、 Yは縦方向、 Zは垂直方向である。
aは第 1の絶縁層、 bは該第 1の絶縁層 a上に形成されたアース配線 膜 (マイクロストリップライン) で、 アース (グランド) ラインを成す。 cは該ァ一ス配線膜 b上を含め上記第 1の絶縁層 a上を覆う第 2の絶緣 層、 dは該第 2の絶縁層 c上を覆う第 3の絶縁層、 eは該第 3の絶縁層 d及び第 2の絶縁層 cにそれを貫通し上記アース配線膜 b表面に接続さ れるように形成されたスルーホール （或いはビアホール） である。
f は上記第 3の絶縁層 d上に形成された不平衡側配線膜 （マイクロス トリップライン） で、 不平衡線路を成す。 該不平衡側配線膜 f は一端が 不平衡線路の端子 P o r t 1となり、 他端乃至その近傍が上記スルーホ —ル eを介して上記アースラインを成すアース配線膜 bに電気的に接続 されている。 gは上記第 3の絶縁層 d上に形成された第 3の配線膜 （マ イクロストリップライン） で、 平衡線路を成し、 上記不平衡側配線膜と 近接して平行に対向する対向部分 hと、 その両端に一体に形成され、 該 対向部分 hを第 2の端子 P o r t 2、 第 3の端子 P o r t 3に導く導出 部分 i 、 j とにより略ループ状に形成されている。
kは駆動周波数調整用のキャパシ夕で、 外付けのコンデンサからなり、 上記第 3の配線膜 gの上記導出部分 i · j 間に接続されており、 該キヤ パシ夕 kの静電容量を変えることによりバランの動作周波数を変えるこ とができる。
このようなバランによれば、 不平衡線路の端子 P o r t 1から上記不 平衡側配線膜 f に入力された高周波信号は、 該配線膜 f と上記第 3の配 線膜 gとの平行に対向する対向部分での電磁結合により、 P 0 r t 2か ら見たその第 3の配線膜 gにおける電流分布が山となり、 P o r t 3か ら見たその第 3の配線膜 gにおける電流分布が谷となり、 位相が P o r t 2と P o r t 3とで 1 8 0度異なる、 即ち、 反転する。 それによつて 平衡モードを不平衡モードにモード変換する作用を、 つまり、 バランと しての作用をするのである。
ところで、 第 6 A図乃至第 6 C図に示すようなバランには、 第 1に、 不平衡側配線膜 f と第 3の配線膜 gとが同一平面上に形成された銅層の 配線膜なので、 その配線膜 f · g間の間隔を狭くすることが制約され、 充分に狭くすることが難しいという問題があつた。
というのは、 隣接配線膜の間隔を狭くすることは、 配線を形成するリ ソグラフィ技術の精度により制約され、 限界があり、 そして、 配線膜 f · g間の間隔が広い程、 不平衡側配線膜 f と第 3の配線膜 gとの平行 に対向する対向部分での電磁結合の結合度が弱くなり、 バランによる揷 入損が大きくなるからである。
第 2に任意の周波数帯域の高周波信号を受信するようにすることが容 易ではないという問題があった。
即ち、 上記不平衡側配線膜 ίと第 3の配線膜 gとの平行に対向する対 向部分、 即ち電磁結合部分が直線状であり、 更に、 受信周波数帯域を調 整する外付けのコンデンサが必要なので、 両配線膜 f と gとに互いに平 行になる部分を設けて更に配線膜 gには対向部分 hから端子 P o r t 2、
3に信号を導く部分を設けてループ状に形成し、 その端子 P o r t 2、 3に導く部分にそのキャパシ夕を成す外付けのコンデンサを接続する必 要があった。
従って、 バランの長さ、 幅を小さくすることが難しく、 その長さ、 幅 を小さくすることが制約されることによつてバランを小さくすることが 制約され、 延いては受信周波数が制約されてしまうのである。
第 3に、 バランには、 一般に駆動周波数を調整するためにキャパシタ が必要となるが、 従来においてはそのキャパシタとして外付けのコンデ ンサを用いたことによる問題があった。
即ち、 不平衡側配線膜 f と、 第 3の配線膜 gの端子 P o r t 2、 3に 近傍にあたるところに接続して用いていたが、 しかし、 小型とは言え外 付けのコンデンサは数 G H z〜数十 G H zの高周波信号を受信するバラ ンに用いると、 コンデンサ接続用配線膜等による寄生容量が増えて損失 が大きくなり、 位相特性が悪化する等の問題があつたのである。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、 不平衡 線路と平行線路との間隔を狭くしてその間の電磁結合度を高めることが でき、 延いては挿入損が小さく、 また、 小型化が容易で-. キャパシ夕接 続による寄生容量の増加が少なく、 位相特性の良好なバランを提供する ことを目的とする。 発明の開示
本発明のバランは、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜を層間絶縁膜を介 して積層して、 その両配線膜間の電磁結合を積層方向 （バランの厚み方 向） に離間させて行うようにしたことを特徴とする。
従って、 本発明のバランによれば、 層間絶縁膜の厚みを以て不平衡側 配線膜と平衡側配線膜間の間隔とすることができ、 その間隔を、 一つの 平面上に離間して両配線膜を形成した場合における配線膜間の間隔より も狭くすることができる。
依って、 電磁結合度をより強くすることができ、 バランによる挿入損 を小さくすることができる。
また、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜を層間絶縁膜を介して重ねるの で、 その重ねた部分においてはその二つの配線膜が同じ面積を専有し、 その分、 従来よりもバランの面積を狭めることができる。
依って、 バランの小型化、 軽量化を図ることができる。
そして、 今後、 I C (半導体集積回路） が S〇C ( S y s t e m O n C h i p ) 化され、 I C側では差動入出力が増える傾向にあるので、 平衡モードと不平衡モードとの間のモ一ド変換の必要性が増えることが 予想され、 バランの更なる需要が期待されるが、 本発明バランによれば、 その需要に充分に応えることができる。 図面の簡単な説明
第 1 A図乃至第 1 C図は、 本発明バランの第 1の実施例を示すもので あり、 第 1 A図は平面図、 第 1 B図、 第 1 C図は各別の角度で切断した 縦断面図である。
第 2 A図乃至第 2 D図は、 本発明バランの第 2の実施例を示すもので あり、 第 2 A図は平面図、 第 2 B図、 第 2 C図は各別の角度で切断した 縦断面図、 第 2 D図は薄膜からなるキャパシタ、 具体的には T a Oキヤ パシタを示す縦断面図である。
第 3 A図乃至第 3 B図は、 電磁結合部分の平面形状の各別の変形例を 示す平面図である。
第 4 A図乃至第 4 D図は本発明バランの第 3の実施例を示すものであ り、 第 4 A図は平面図、 第 4 B図、 第 4 C図は各別の角度で切断した縦 断面図、 第 4 D図は抵抗、 キャパシ夕の平衡ー不平衡終端変換図であり、 本実施例の意義を説明するためのものである。
第 5 A図乃至第 5 B図は第 6 A図乃至第 6 C図に示した従来例と、 本 発明バランの第 3の実施例とについて特性を比較するもので、 第 5 A図 は反射特性及び透過特性を示し、 第 5 B図は位相特性を示す。
第 6 A図乃至第 6 C図は配線基板等の従来例の一つを示すものであり、 第 6 A図は平面図、 第 6 B図、 第 6 C図は各別の角度で切断した縦断面 図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明は、 基本的には、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜を層間絶縁膜 を介して積層して、 その両配線膜間の電磁結合を積層方向 ひ ランの厚 み方向) に離間させて行うようにしたものであるが、 駆動周波数を調整 するキャパシ夕として、 外付けのコンデンサチップを用いるようにして も良いが、 薄膜技術を駆使してバラン内部に形成したキャパシタを用い るようにするとより良い。
というのは、 外付けのコンデンサは大きいので、 その接続ができるよ うに不平衡側配線膜と平衡側配線膜の形状を略ループ状に引き回した形 状にし、 更に、 その配線膜間を大きくせざるを得なくなるのに対して、 薄膜による内部キャパシ夕は、 専有面積が狭くても誘電体となる膜を薄 く形成することが薄膜技術によって容易に為し得るので、 所要の静電容 量を得ることが容易であるからである。
従って、 その接続ができるように不平衡側配線膜と平衡側配線膜の形 状、 大きさについての制約が小さい。 従って、 キャパシ夕の配線膜への 接続のために大きく配線を引き回す必要がなくなり、 寄生容量も小さく することができ、 特性を良くすることができる。
また、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜の層間絶縁膜を介して対向して 電磁結合する部分はメアンダ状或いは渦巻き状にするようにしても良い。 電磁結合する部分を所要の長さにするために必要な専有面積をより狭く することができるからである。
以下、 本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。
(第 1の実施例）
第 1 A図乃至第 1 C図は本発明バランの第 1の実施例を示すものであ り、 第 1 A図は平面図、 第 1 B図、 第 1 C図は各別の角度で切断した縦 断面図である。 図面において、 2はバラン、 4は第 1の絶縁層、 6は該第 1の絶縁層 4の表面に選択的に形成されたアース配線膜、 8は該アース配線膜 6上 を含め上記第 1の絶縁層 4上に形成された第 2の絶縁層、 1 0は該第 2 の絶縁層 8の表面に選択的に形成された平衡側配線膜で、 略ループ状を 成している。 即ち、 第 6 A図乃至第 6 C図に示した従来のバランの配線 膜 gと略同じ形状を有している。 1 0 aは該平衡側配線膜 1 0の端子 P o r t 2と接続された一端部、 1 0 bは端子 P o r t 3と接続された他 端部である。
1 2は上記平衡側配線膜 1 0上を含め上記第 2の絶縁層 8上に形成さ れた第 3の絶縁層で、 1 0〜 3 0 mの厚さを有している。 1 4は該第 3の絶縁層 1 2上に選択的に形成された不平衡側配線膜で、 本実施例で は直線状に形成されている。 1 6は電磁結合部分で、 該不平衡側配線膜 1 4と上記平衡側配線膜 1 0とが上記第 3の絶縁層 1 2を介して対向せ しめられている。
不平衡側配線膜 1 4の一端が不平衡配線路の端子 P o r t 1を成し、 該不平衡側配線膜 1 4の他端部近傍が、 第 3、 第 2の絶縁層 1 2、 8を 貫通するスル一ホール （或いはビアホール） 1 8を介して上記アース配 線膜 6に接続されている。
2 0， 2 0は第 3の絶縁層 1 2を貫通するように形成されたスルーホ ール （或いはビアホール） で、 上記平衡側配線膜 1 0の端部 1 0 a、 1 O bと、 外付けのコンデンサ 2 2の電極とを接続する。
このようなバラン 2によれば、 第 3の絶縁層 1 2の厚みを以て不平衡 側配線膜 1 4と平衡側配線膜 1 0間との間隔とすることができ、 その間 隔を、 一つの平面上に離間して両配線膜を形成した場合における配線膜 間の間隔よりも狭くすることができる。 依って、 電磁結合度をより強くすることができ、 バランによる挿入損 を小さくすることができる。
また、 不平衡側配線膜 1 4と平衡側配線膜 1 0を第 3の絶縁層 1 2を 介して重ねるので、 その重ねた部分 1 6においてはその二つの配線膜 1 4 · 1 0が同じ面積を専有し、 その分、 従来よりもバランの面積を狭め ることができる。
依って、 バランの小型化、 軽量化を図ることができる。
(第 2の実施例）
第 2 A図乃至第 2 D図は本発明バランの第 2の実施例 （バラン 2 a ) を示すものであり、 第 2 A図は平面図、 第 2 B図、 第 2 C図は各別の角 度で切断した縦断面図、 第 2 D図は薄膜からなるキャパシタ、 具体的に は T a Oキャパシタを示す縦断面図である。
第 2の実施例で示すバラン 2 aは、 第 1の実施例で示すバラン 2とは、 第 1に、 駆動周波数調整用のキャパシ夕としてバラン内部に形成した薄 膜からなるキャパシタ、 具体的には T a 0キャパシ夕 2 2 aを用いてい る点で異なる。
第 2に、 不平衡側配線膜 1 4と平衡側配線膜 1 0との絶縁層 1 2を介 して対向する電磁結合部分 1 6 aがメアンダ状に形成されているという 点でも異なる。
また、 第 2の絶縁層 8として異なる三層の絶縁膜 8 a、 8 b、 8 cを 積層したものを用いるという点でも相違しているが、 充分な厚さを確保 するためであり、 本質的ではない。 尚、 これら以外の点では第 2の実施 例で示すバラン 2 aは第 1の実施例で示すバラン 2とは本質的に異なる ところはない。
先ず、 第 1の相違点である 駆動周波数調整用キャパシ夕としてバラ ン内の薄膜によるキャパシタ 2 2 aを用いるという点について説明する。 該キャパシ夕 2 2 aは、 例えば一方の電極となる銅からなる配線膜 2 4 a上に、 窒化タンタル （T a N ) 膜 2 4 bを形成し、 該窒化タンタル 膜 2 4 bの表層部を陽極酸化して誘電体を成す酸化タンタル （T a O ) 膜 2 4 cを形成し、 該酸化タンタル膜 2 4 c上に該キャパシタ 2 2 aの 他方の電極を成す銅からなる配線膜 2 4 dを形成したものである。
キャパシタ 2 2 aの一方の電極を成す配線膜 2 4 aは平衡側配線膜 1 0の一端部 1 0 aと接続され、 他方の電極を成す銅からなる配線膜 2 4 dはスル一ホール （或いはビアホール） 2 6を介して中継配線膜 1 4 a に接続されている。 そして、 該中継配線膜 1 4 aはスルーホール （或い はビアホール） 2 8を介して平衡側配線膜 1 0の他端部 1 0 bに接続さ れている。 従って、 キャパシタ 2 2 aは平衡側配線膜 1 0の両端部 1 0 a · 1 0 b間に接続されているのである。 尚、 中継配線膜 1 4 aは不平 衡側配線膜 1 4と同時に形成され同じ層を成す配線膜である。
このようなバラン 2 aによれば、 第 1 A図乃至第 1 C図に示したバラ ン 2の持つ上記利点を有するのみならず、 次の利点をも有する。
即ち、 第 1に、 駆動周波数調整用の外付けのコンデンサチップではな く、 薄膜技術を駆使してバラン内部に形成したキャパシ夕を用いるよう にしたので、 誘電体となる膜を薄く形成することが薄膜技術によって容 易に為し得る。 従って、 専有面積が狭くても所要の静電容量を得ること が容易になるのである。
依って、 平衡側配線膜の形状、 大きさについてのキャパシタ 2 2 aを 接続するために必要となる制約が小さく、 小型化、 軽量化が容易である。 更に、 キャパシタ 2 2 aの接続のための配線膜による寄生容量を小さく することができるので、 位相特性を改良することができるのである。 第 2に、 不平衡側配線膜 1 4と平衡側配線膜 1 0の絶縁層 1 2を介し て対向する電磁結合部分 1 6 aはメアンダ状にしたので、 電磁結合する 部分を所要の長さにするために必要な長さをより短く、 専有面積をより 狭くすることができる。
(変形例）
第 3 A図乃至第 3 B図は電磁結合部分 1 6 b、 1 6 cの平面形状の各 別の変形例を示す平面図である。 第 3 A図に示す電磁結合部分 1 6 bは メアンダ状で、 曲折を第 2 A図乃至第 2 D図に示すバランの電磁結合部 分 1 6 aよりも多くした例を示し、 第 3 B図に示す電磁結合部分 1 6 b は渦巻き状にした例を示す。 このようにメアンダ状或いは渦巻き状にす ることにより長さ、 幅、 面積が限られたバラン内において電磁結合部分 の実効長を必要な長さにすることが容易に為し得る。 具体的には、 小さ いバランで低い周波数を受信できるようにすることが容易に為し得る。
(第 3の実施例）
第 4 A図乃至第 4 D図は本発明バランの第 3の実施例 ひ ラン 2 b ) を示すものであり、 第 4 A図は平面図、 第 4 B図、 第 4 C図は各別の角 度で切断した縦断面図、 第 4 D図は抵抗、 キャパシ夕の平衡ー不平衡終 端変換図であり、 第 3の実施例 （バラン 2 b ) の意義を説明するための ものである。
第 3の実施例で示すバラン 2 bは、 第 2の実施例で示すバラン 2 aと は、 駆動周波数調整用のキャパシタとして薄膜からなるキャパシタ、 具 体的には T a Oキャパシ夕 （2 2 a、 2 2 b ) 2個を用いるようにした 点で異なるが、 それ以外の点では共通する。 そこで、 相違する点につい てのみ説明する。
第 3の実施例で示すバラン 2 bにおいては、 平衡側配線膜 1 0の一端 部 1 0 aとアース配線膜 6との間にキャパシ夕 2 2 aが、 他端部 1 0 b と該アース配線膜 6との間に該キャパシタ 2 2 aと同じ静電容量のキヤ パシタ 2 2 bが接続されている。 2 6 a , 2 6 はキャパシ夕 2 2 a、 2 2 bの上側電極を上に引き出 すスルーホ一ル (或いはビアホール) 、 1 4 a , 1 4 bはそのスルーホ ール （或いはビアホール） 2 6 a、 2 6 bと接続された中継配線膜で 平衡側配線膜 1 0と同時に形成された同層の配線膜である。 3 0 a、 3 0 1 は該配線膜1 4 &、 1 4 bとアース配線膜 6との間を接続するスル 一ホール （或いはビアホ一ル） である。
従って、 キャパシタ 2 2 a、 2 2 bの上側電極は、 その配線膜 1 4 a、 1 4 b及びスルーホール （或いはビアホール) 3 0 a、 3 0 bを介して アース配線膜 6に電気的に接続される。 尚、 キャパシタ 2 2 a、 2 2 b の下側電極は平衡側配線膜 1 0の端部 1 0 a、 1 0 bに接続されている。 依って、 平衡側配線膜 1 0の一端部 1 0 aとアース配線膜 6との間に キャパシ夕 2 2 aが、 他端部 1 0 b.と該アース配線膜 6との間に同じ容 量のキャパシ夕 2 2 bが接続されるのである。
このように、 キャパシタ 2 2 a、 2 2 bを設けるのは、 位相特性が悪 くなるおそれをなくすためである。
即ち、 第 1 A図乃至第 1 C図、 第 2 A図乃至第 2 D図に示すような第 1、 第 2の実施例 （バラン 2、 2 a) によれば、 平衡側配線膜 1 0の両 端部 P o r t 2 · 3間にキャパシ夕 2 2或いは 2 2 aを接続したので、 周波数によっては充分に位相差を取れないような位相特性になる可能性 がある。
そこで、 第 4 D図に示すように、 平衡線路を終端した場合、 不平衡線 路で終端したと等価とみなすことができ、 平衡線路を個々の線路として みた場合、 平衡側の抵抗 Rは不平衡線路では 2分の 1の抵抗 （RZ 2 ) に、 平衡側のキャパシ夕の静電容量 Cは不平衡側では 2倍の静電容量 ( 2 C) になる。 従って、 第 3の実施例 （バラン 2 b) におけるように、 平衡側配線膜 1 0の両端部 P o r t 2 ' 3各々と、 アース配線膜 6との間に独立して キャパシ夕 2 2 a , 2 2 を接続すると、 位相特性の相互影響が少なく なる。
依って、 位相特性が悪くなるおそれをなくすことができるのである。 第 5 A図乃至第 5 B図は第 6 A図乃至第 6 C図に示した従来例と、 本 発明バランの第 3の実施例とについて特性を比較するもので、 第 5 A図 は反射特性及び透過特性を示し、 第 5 B図は位相特性を示す。
尚、 第 5 A図乃至第 5 B図において従来例としたところのバランは、 第 6 A図乃至第 6 C図に示したものであるが、 D (：不平衡側配線膜 f と平衡側配線膜の対向部分 hとの間隔） が 1 0 0 /im、 W (：不平衡側 配線膜 f 及び平衡側配線膜の対向部分 hの線幅） が 1 0 0 zm、 Waが 1 0 7 5 111、 1\¥13が3 0 0 /1111、 1^じ （：平衡側配線膜の導出部分 i · j 間の間隔） が 6 5 0 m, L (：不平衡側配線膜と平衡側配線膜 との対向する部分の長さ） が 2 8 0 0 mである。
また、 第 5 A図乃至第 5 B図において本発明とは、 基本的に第 4A図 乃至第 4 D図に示したもの （第 3の実施例） であり、 W (：線幅） が 1 0 0 zm, WL (： メアンダ状の隣接配線間の間隔） が 1 5 0 m、 L が 4 6 0 mである。
そして、 駆動周波数調整用のキャパシ夕 k、 2 2 a、 2 2 bは中心周 波数が 2. 4 5 GH zとなるように静電容量が調整されている。
この第 5 A図乃至第 5 B図から明らかなように、 従来例によれば、 2. 4 Gh z付近では反射が約一 1. O d B、 透過が約— 7. 4 d Bと非常 に悪く、 整合回路が必要となるが、 本発明の第 3の実施例によれば、 2. 4 G h z付近では反射が約— 2 3. 3 (18、 透過が約ー 1. 3 d Bと非 常に良く、 整合回路を必要としない。 また、 位相特性について述べると、 低い周波数では、 従来例の場合、 位相差が 1 7 8 . 3 ° であるのに対して本発明の場合、 位相差が 1 7 8 . 7。 となり、 本発明による方が位相差が小さい。
しかし、 従来例によれば、 3 . 5 G H z以上の周波数に対しては 1 0 ° 以上になり、 周波数の違いによる位相差の変化が激しくなる。
それに対して、 本発明によれば、 6 G H z迄極めてフラットな位相差 特性になり、 バランとして好ましく-, サイズも小型化が容易である。 本発明のバランによれば、 層間絶縁膜の厚みを以て不平衡側配線膜と 平衡側配線膜間の間隔とすることができ、 その間隔を、 一つの平面上に 離間して両配線膜を形成した場合における配線膜間の間隔よりも狭くす ることができる。
依って、 電磁結合度をより強くすることができ、 バランによる挿入損 を小さくすることができる。
また、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜を層間絶縁膜を介して重ねるの で、 その重ねた部分においてはその二つの配線膜が同じ面積を専有し、 その分、 従来よりもバランの面積を狭めることができる。
依って、 バランの小型化、 軽量化を図ることができる。
また、 本発明のバランによれば、 不平衡側配線膜と平衡側配線膜の層 間絶縁膜を介して対向する対向部分 （電磁結合部分） の平面形状がメァ ンダ或いは渦巻き状に曲折された形状なので、 電磁結合する部分を所要 の長さにするために必要な専有面積をより狭くすることができ、 受信周 波数帯域を低い側に拡げることがバランサイズを大きくすることなく為 し得る。
また、 本発明のバランによれば、 平衡側配線膜の不平衡側配線膜との 対向部分の両端からの食み出し部分間にキヤパシ夕が接続されてなるの で、 該キャパシ夕によりバランの駆動周波数を調整することができる。 また、 本発明のバランによれば、 平衡側配線膜の両端部各々と、 ァ一 ス配線膜との間に独立してキャパシ夕を接続したので、 位相特性の相互 影響が少なくなる。
また、 本発明のバランによれば、 キャパシタとして上記層間絶縁膜内 にて複数層の薄膜を積層してなるものを用いたので、 キャパシ夕の専有 面積を広くすることなく誘電体となる膜を薄く形成することによって所 要の静電容量を得ることが容易となる。
また、 キャパシタと平衡側配線膜とを電気的に接続するための該配線 膜の形状、 大きさについての制約が小さい。 従って、 キャパシ夕の配線 膜への接続のために大きく配線を引き回す必要がなくなり、 寄生容量も 小さくすることができ、 特性を良くすることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 層間絶縁膜を介して積層された不平衡側配線膜と平衡側配線膜を 少なくとも有し、
上記不平衡側配線膜は、 一端が一方の不平衡入力端とされ、 他端が接 地されて他方の不平衡入力端とされ、
上記平衡側配線膜は、 上記不平衡側配線膜と上記層間絶縁膜を介して 対向する対向部分と、 該対向部分の両側にそこから一体に食み出すよう に形成され平衡出力端に接続された食み出し部分からなる
ことを特徴とするバラン。
2 . 前記不平衡側配線膜と前記平衡側配線膜の前記層間絶縁膜を介し て対向する前記対向部分の平面形状がメアンダ状或いは渦巻き状に曲折 された形状である
ことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のバラン。
3 . 前記食み出し部分間にキャパシ夕が接続されてなることを特徴と する請求の範囲第 1項又は第 2項記載のバラン。
4 . 前記平衡側配線膜の一端部と前記接地との間、 及び、 該平衡側配 線膜の他端部と前記接地との間それぞれにキャパシ夕が接続されてなる ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載のバラン。
5 . 前記キャパシ夕が上記層間絶縁膜内にて複数層の薄膜を積層して なるものであることを特徴とする請求の範囲第 3項又は第 4項記載のパ ラン。
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