薄膜バラン
【課題】小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を防止して良好な通過特性を実現することができる薄膜バランを提供する。
【解決手段】薄膜バラン１は、第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２を備える不平衡伝送線路２と、第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２にそれぞれ磁気結合する第３のコイル部Ｃ３及び第４のコイル部Ｃ４を備えた平衡伝送線路３を備える。第１のコイル部Ｃ１は、不平衡端子Ｔ０に接続され、第２のコイル部Ｃ２は、キャパシタＤ（Ｃ成分）を介して接地端子Ｇ（接地電位）に接続されている。また、第３のコイル部Ｃ３には第１の平衡端子Ｔ１が接続され、第４のコイル部Ｃ４には第２の平衡端子Ｔ２が接続されている。そして、キャパシタＤは、平面視において、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１に設けられている。
【解決手段】薄膜バラン１は、第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２を備える不平衡伝送線路２と、第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２にそれぞれ磁気結合する第３のコイル部Ｃ３及び第４のコイル部Ｃ４を備えた平衡伝送線路３を備える。第１のコイル部Ｃ１は、不平衡端子Ｔ０に接続され、第２のコイル部Ｃ２は、キャパシタＤ（Ｃ成分）を介して接地端子Ｇ（接地電位）に接続されている。また、第３のコイル部Ｃ３には第１の平衡端子Ｔ１が接続され、第４のコイル部Ｃ４には第２の平衡端子Ｔ２が接続されている。そして、キャパシタＤは、平面視において、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、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が多用されつつあり、これらの機器の更なる小型化に応えるべく、薄膜バランについても更なる小型薄型化が切望されている。このような薄膜バランとしては、例えば、コイル積層構造を有するチップ型バラン（特許文献１等参照）や、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磁気結合を形成し、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ており、平衡伝送路には出力用の平衡端子が接続された構成を有するもの（特許文献２等）が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１７６９１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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結合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。
【０００５】
ところが、薄膜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薄膜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、薄膜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、薄膜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。
【０００６】
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２に記載された薄膜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、伝送信号に対して所望の通過特性を得ることが困難なことがある。
【０００７】
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、小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を防止して、要求される良好な通過特性を実現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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による薄膜バランは、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配置された第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１の線路部に接続された不平衡端子と、第２の線路部にＣ成分（容量成分）を介して接続された接地端子と、第３の線路部に接続された第１の平衡端子と、第４の線路部に接続された第２の平衡端子とを備えており、対向配置された線路部により磁気結合が形成される。すなわち、第１の線路部及び第３の線路部により第１の磁気結合が形成され、第２の線路部及び第４の線路部により第２の磁気結合が形成される。また、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けられている。なお、「接地端子」は「接地電位」と同義である。
【０００９】
このような構成では、不平衡伝送線路を構成する第２の線路部に接続されたＣ成分によって、薄膜バランの共振回路にキャパシタンスＣが導入され、共振周波数の高周波化が抑えられる。また、本発明者が鋭意研究した結果、そのＣ成分を、上述の如く、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けると、伝送信号の通過特性を所望の範囲（仕様）に調整することが可能であることが判明した。
【００１０】
かかる作用機序の詳細は未だ不明ではあるが、そのＣ成分を、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けると、接地端子側に直接的に接続されたＣ成分のみではなく、Ｃ成分を構成する例えば後述するキャパシタの電極と不平衡端子との間にも浮遊容量のようなキャパシタンスが生起され、不平衡伝送路側の実効的なキャパシタンスが増大することが一つの要因であると推測される。但し、作用はこれに限定されない。
【００１１】
また、Ｃ成分が、不平衡端子の内側端（接地端子に最も近接した端部）と接地端子の内側端（不平衡端子に最も近接した端部）との間の領域に設けられると、伝送信号の通過特性を更に改善できるので好適である。
【００１２】
さらに、Ｃ成分と不平衡端子及び接地端子との配置関係に着目すれば、Ｃ成分が、平衡端子よりも不平衡端子及び接地端子に近い側（平衡端子から、より離間した遠い側）の領域に設けられていると更に好ましい。すなわち、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端（好ましくは内側端）と接地端子の外側端（好ましくは内側端）との間の領域で、且つ、平衡端子よりも不平衡端子及び接地端子に近い側に設けられていると一層有用である。こうすれば、伝送信号の通過特性をより一層改善できることが確認された。これは、Ｃ成分を構成する例えばキャパシタの電極と不平衡端子との距離が小さくなり、上述したキャパシタの電極と不平衡端子との間に生起されるキャパシタンスが更に増強され、不平衡伝送路側の実効的なキャパシタンスがより一層増大することによるものと推定される。但し、作用はこれに限定されない。
【００１３】
具体的には、第１〜第４の線路部が、それぞれコイル部から主として構成されるものが挙げられ、このようにしても、上述したのと同様の作用が奏される。
【００１４】
すなわち、本発明による薄膜バランは、第１のコイル部及び第２のコイル部を有する不平衡伝送線路と、第１のコイル部及び第２のコイル部のそれぞれに対向配置された第３のコイル部及び第４のコイル部を有する平衡伝送線路と、第１のコイル部に接続された不平衡端子と、第２のコイルにＣ成分を介して接続された接地端子と、第３のコイル部に接続された第１の平衡端子と、第４のコイル部に接続された第２の平衡端子とを備えており、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けられたものでもよい。この場合、第１のコイル部及び前記第３のコイル部により第１の磁気結合が形成され、第２のコイル部及び第４のコイル部により第２の磁気結合が形成される。
【００１５】
より具体的には、Ｃ成分としては、第２のコイル部に接続された第１の電極と、第１の電極に誘電体層を介して対向配置されており且つ接地端子に接続された第２の電極とを有するキャパシタ、又は、そのキャパシタを含むものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、接地端子に接続されたＣ成分（キャパシタ）が、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けられているので、薄膜バランの小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を有効に防止して、要求される良好な通過特性を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の薄膜バランに係る好適な一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２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３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、それぞれ磁気結合が形成されている。なお、場合によっては、二つの磁気結合成分が明確に区別できない領域も存在し得るが、主として、前者が第１の磁気結合を形成し、後者が第２の磁気結合を形成する。
【００１９】
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Ｔ０に接続されており、線路部Ｌ２における線路部Ｌ１との結合端の他端が、Ｃ成分（容量成分）であるキャパシタＤを介して接地端子Ｇ（接地電位）に接続されている。キャパシタＤは、線路部Ｌ２の他端に接続された電極Ｄ１（第１の電極）と接地端子Ｇに接続された電極Ｄ２（第２の電極）が、適宜の誘電体を介して対向設置されたものである。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Ｔ１（第１の平衡端子）及び平衡端子Ｔ２（第２の平衡端子）に接続されている。さらに、線路部Ｌ３及び線路部Ｌ４の結合部が、接地端子Ｇと同電位に接地されている。
【００２０】
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、上述した磁気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。
【００２１】
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。薄膜バラン１では、不平衡端子Ｔ０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とが磁気結合（第１の磁気結合）し、線路部Ｌ２と線路部Ｌ４とが磁気結合（第２の磁気結合）することにより、入力された不平衡信号は位相が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Ｔ１，Ｔ２からそれぞれ出力される。なお、平衡信号から不平衡信号の変換動作は、上述した不平衡信号から平衡信号への変換動作の逆となる。
【００２２】
次に、線路部Ｌ１〜Ｌ４としてコイル導体からなるコイル部を用いた薄膜バラン１の実施形態の一例について更に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図２〜図６は、第１実施形態の薄膜バラン１における各配線層を概略的に示す水平断面図である。これらのうち、図２は、例えばアルミナ等の絶縁性基板上に形成された配線層Ｂ１における水平断面を示し、図３は、例えばＳｉＮ等の誘電体層を介して、例えばポリイミド等の絶縁体層（以下同様）中に形成された配線層Ｍ０における水平断面を示す。また、図４〜図６は、配線層Ｍ０上に絶縁体層を介して順次形成された配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれにおける水平断面を示す。このように、薄膜バラン１は、絶縁性基板上に形成された薄膜多層配線層から構成されている。
【００２４】
図２〜図６に示す如く、配線層Ｂ１，Ｍ０〜Ｍ３の全ての層に、不平衡端子Ｔ０、平衡端子Ｔ１，Ｔ２、及び、接地端子Ｇが形成されており、各端子Ｔ０〜Ｔ２，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２〜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めっきが施されている。以下、各配線層の構成について詳細に説明する。
【００２５】
図２に示すように、基板上に形成された配線層Ｂ１には、キャパシタＤの電極Ｄ１が、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２（図示において、紙面縦方向に二点鎖線で境界を記載し且つ幅方向に符号Ｓ２を付した領域）で、且つ、後述するコイル部Ｃ１〜Ｃ４の外周よりも外側で不平衡端子Ｔ０に比較的近接した位置に形成されており、配線４１によって、接地端子Ｇの近傍に設けられたスルーホールＰに接続されている。
【００２６】
なお、同図に示すとおり、不平衡端子Ｔ０の内側端は、接地端子Ｇに最も近接した端部であり、接地端子Ｇの内側端は、不平衡端子Ｔ０に最も近接した端部である。また、領域Ｓ２は、同図に示す如く、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１（図示において、紙面縦方向に一点鎖線で境界を記載し且つ幅方向に符号Ｓ１を付した領域）に含まれる。その不平衡端子Ｔ０の外側端は、接地端子Ｇから最も離間した（離れた）端部であり、接地端子Ｇの外側端は、不平衡端子Ｔ０から最も離間した端部である。
【００２７】
さらに、図３に示すように、配線層Ｂ１の上の配線層Ｍ０には、キャパシタＤの電極Ｄ２（この例では、電極１と同形状を有する）が、配線層Ｂ１の電極Ｄ１と対向する位置に形成されており、配線４２によって、接地端子Ｇに接続されている。
【００２８】
またさらに、図４に示す如く、配線層Ｍ１には、不平衡伝送線路２を構成するコイル部Ｃ１（第１のコイル部、第１の線路部）及びコイル部Ｃ２（第２のコイル部）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Ｔ０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は、上述したキャパシタＤの電極Ｄ１にスルーホールＰを介して接続されている。
【００２９】
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３を構成するコイル部Ｃ３（第３のコイル部、第３の線路部）及びコイル部Ｃ４（第４のコイル部、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３のこれらコイル部Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ、不平衡伝送線路２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磁気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Ｔ１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Ｔ２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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように、本実施形態においては、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Ｂ１，Ｍ０に、それぞれ電極Ｄ１，Ｄ２を有するキャパシタＤ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１が得られる。なお、電極Ｄ１，Ｄ２を有するキャパシタＤは、基板の直上の配線層Ｂ１及びその上の配線層Ｍ０に形成する代わりに、配線層Ｍ３の上層に形成してもよいし、配線層Ｍ０と配線層Ｍ１の間に形成してもよい。
【００３２】
（第２Ａ〜第２Ｋ実施形態）
図７〜図１７は、本発明に係る第２Ａ〜第２Ｋ実施形態の薄膜バラン２Ａ〜２Ｋにおける配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。各図に示す如く、薄膜バラン２Ａ〜２Ｋは、キャパシタＤの全体が、平面視において、上述した不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１で、且つ、コイル部Ｃ１及びＣ３に重なる領域、又は、コイル部Ｃ２及びＣ４に重なる領域（すなわち、領域Ｓ３の範囲外の領域）に配置されたものである。また、薄膜バラン２Ａ〜２Ｋのうち、薄膜バラン２Ｂ，２Ｄ，２Ｉでは、キャパシタＤの全体が、平面視において、上述した不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されている。なお、各図示においては、キャパシタＤの電極Ｄ１のみ記載したが、その電極Ｄ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｄ１と同形状の電極Ｄ２が形成されている。
【００３３】
（第３Ａ〜第３Ｃ実施形態）
図１８〜図２０は、本発明に係る第３Ａ〜第３Ｃ実施形態の薄膜バラン３Ａ〜３Ｃにおける配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。各図に示す如く、薄膜バラン３Ａ〜３Ｃもまた、キャパシタＤの全体が、平面視において、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されており、さらに、コイル部Ｃ１及びＣ３によって形成される第１の磁気結合領域と、コイル部Ｃ２，Ｃ４によって形成される第２の磁気結合領域に跨設されたものである。なお、各図示においては、キャパシタＤの電極Ｄ１のみを記載したが、その電極Ｄ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｄ１と同形状の電極Ｄ２が形成されている。
【００３４】
（比較例）
図２１は、比較例の薄膜バラン４における配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。図２１に示す如く、比較例の薄膜バラン４は、キャパシタＫが、平面視において、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１に範囲外の領域に配置されたものである。なお、図示においては、キャパシタＫの電極Ｋ１のみを記載したが、その電極Ｋ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｋ１と同形状の対向電極（本発明の実施形態において電極Ｄ２に相当するもの）が形成されている。また、電極Ｋ１は、配線５１によって接地端子Ｇ近傍のスルーホールＰに接続されており、その対向電極は、配線５２によって接地端子Ｇに接続されている。
【００３５】
（特性評価）
以上説明した各実施形態の薄膜バラン１，２Ａ〜２Ｋ，３Ａ〜３Ｃ、及び、比較例の薄膜バラン４について、伝送信号の通過特性（減衰特性）をシミュレーションにより評価した結果を、図２２〜図２５に示す。シミュレーションにおいては、伝送信号の評価対象周波数（共振周波数ｆｒ）を２４００〜２５００ＭＨｚとし、この周波数範囲における減衰量が１ｄＢ未満を目標仕様とし、各薄膜バランの通過特性を評価した。
【００３６】
各図において、曲線Ｅ１，Ｅ２Ａ〜Ｅ２Ｋ，Ｅ３Ａ〜Ｅ３Ｃ，Ｅ４が、それぞれ、薄膜バラン１，２Ａ〜２Ｇ，３Ａ〜３Ｃ，４の評価結果を示し、曲線Ｒ４が、薄膜バラン４の評価結果を示す。これらの結果より、各実施形態の薄膜バランにおいては、通過特性が目標仕様を好適に満たしていることが確認された。これらのなかでも、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されている薄膜バラン１，２Ｂ，２Ｄ，２Ｉ，３Ａ〜３Ｃでは、他の実施形態の薄膜バランに比して、通過特性がより向上される傾向にあることが判明した。特に、薄膜バラン１，３Ａ〜３Ｃに対する評価結果（図２２及び図２３）から、キャパシタＤの電極Ｄ１，Ｄ２が、平衡端子Ｔ１，Ｔ２よりも不平衡端子Ｔ０により近い位置に設けられた薄膜バランの通過特性がより一層優れていることも確認された。
【００３７】
これに対し、比較例の薄膜バラン４は、図２５に示す如く、通過特性における目標仕様の周波数域における減衰量が本発明による薄膜バランよりも大きくなってしまい、その目標仕様を満たさないことが判明した。
【００３８】
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、不平衡端子Ｔ０、平衡端子Ｔ１，Ｔ２、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、薄膜バランを構成する多層配線構造は、図示の層数未満であってもよく、図示の層数より多くてもよい。さらに、配線層Ｂ１を最上層に形成し、配線層Ｍ３を最下層に形成するように、層構成の天地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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の薄膜バランによれば接地端子に接続されたＣ成分（キャパシタ）が、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けられており、これにより、薄膜バランの小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を有効に防止して、所望の良好な通過特性を実現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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の薄膜バランに係る好適な一実施形態の構成を示す等価回路図である。
【図２】薄膜バラン１の配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図３】薄膜バラン１の配線層Ｍ０における水平断面図である。
【図４】薄膜バラン１の配線層Ｍ１における水平断面図である。
【図５】薄膜バラン１の配線層Ｍ２における水平断面図である。
【図６】薄膜バラン１の配線層Ｍ３における水平断面図である。
【図７】薄膜バラン２Ａの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図８】薄膜バラン２Ｂの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図９】薄膜バラン２Ｃの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１０】薄膜バラン２Ｄの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１１】薄膜バラン２Ｅの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１２】薄膜バラン２Ｆの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１３】薄膜バラン２Ｇの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１４】薄膜バラン２Ｈの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１５】薄膜バラン２Ｉの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１６】薄膜バラン２Ｊの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１７】薄膜バラン２Ｋの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１８】薄膜バラン３Ａの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１９】薄膜バラン３Ｂの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２０】薄膜バラン３Ｃの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２１】薄膜バラン４（比較例）の配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２２】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２３】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２４】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２５】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１，２Ａ〜２Ｋ，３Ａ〜３Ｃ…本発明に係る薄膜バラン、２…不平衡伝送線路、３…平衡伝送線路、４…比較例の薄膜バラン、１１，１２，２１，２２…コイル導体、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…端部、３１，３２…配線、４１，４２…配線、５１，５２…配線、Ｂ１，Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…配線層、Ｃ１…コイル部（第１のコイル部、第１の線路部）、Ｃ２…コイル部（第２のコイル部、第２の線路部）、Ｃ３…コイル部（第３のコイル部、第３の線路部）、Ｃ４…コイル部（第４のコイル部、第４の線路部）、Ｄ…キャパシタ（Ｃ成分、容量成分）、Ｄ１…電極（第１の電極）、Ｄ２…電極（第２の電極）、Ｇ…接地端子（接地電位）、Ｋ…キャパシタ、Ｋ１…電極、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、Ｓ１，Ｓ２…領域、Ｔ０…不平衡端子、Ｔ１…平衡端子（第１の平衡端子）、Ｔ２…平衡端子（第２の平衡端子）。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、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が多用されつつあり、これらの機器の更なる小型化に応えるべく、薄膜バランについても更なる小型薄型化が切望されている。このような薄膜バランとしては、例えば、コイル積層構造を有するチップ型バラン（特許文献１等参照）や、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磁気結合を形成し、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ており、平衡伝送路には出力用の平衡端子が接続された構成を有するもの（特許文献２等）が提案されている。
【特許文献１】特開平７−１７６９１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１２０２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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結合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。
【０００５】
ところが、薄膜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薄膜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、薄膜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、薄膜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。
【０００６】
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２に記載された薄膜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、伝送信号に対して所望の通過特性を得ることが困難なことがある。
【０００７】
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、小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を防止して、要求される良好な通過特性を実現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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による薄膜バランは、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配置された第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１の線路部に接続された不平衡端子と、第２の線路部にＣ成分（容量成分）を介して接続された接地端子と、第３の線路部に接続された第１の平衡端子と、第４の線路部に接続された第２の平衡端子とを備えており、対向配置された線路部により磁気結合が形成される。すなわち、第１の線路部及び第３の線路部により第１の磁気結合が形成され、第２の線路部及び第４の線路部により第２の磁気結合が形成される。また、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けられている。なお、「接地端子」は「接地電位」と同義である。
【０００９】
このような構成では、不平衡伝送線路を構成する第２の線路部に接続されたＣ成分によって、薄膜バランの共振回路にキャパシタンスＣが導入され、共振周波数の高周波化が抑えられる。また、本発明者が鋭意研究した結果、そのＣ成分を、上述の如く、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けると、伝送信号の通過特性を所望の範囲（仕様）に調整することが可能であることが判明した。
【００１０】
かかる作用機序の詳細は未だ不明ではあるが、そのＣ成分を、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けると、接地端子側に直接的に接続されたＣ成分のみではなく、Ｃ成分を構成する例えば後述するキャパシタの電極と不平衡端子との間にも浮遊容量のようなキャパシタンスが生起され、不平衡伝送路側の実効的なキャパシタンスが増大することが一つの要因であると推測される。但し、作用はこれに限定されない。
【００１１】
また、Ｃ成分が、不平衡端子の内側端（接地端子に最も近接した端部）と接地端子の内側端（不平衡端子に最も近接した端部）との間の領域に設けられると、伝送信号の通過特性を更に改善できるので好適である。
【００１２】
さらに、Ｃ成分と不平衡端子及び接地端子との配置関係に着目すれば、Ｃ成分が、平衡端子よりも不平衡端子及び接地端子に近い側（平衡端子から、より離間した遠い側）の領域に設けられていると更に好ましい。すなわち、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端（好ましくは内側端）と接地端子の外側端（好ましくは内側端）との間の領域で、且つ、平衡端子よりも不平衡端子及び接地端子に近い側に設けられていると一層有用である。こうすれば、伝送信号の通過特性をより一層改善できることが確認された。これは、Ｃ成分を構成する例えばキャパシタの電極と不平衡端子との距離が小さくなり、上述したキャパシタの電極と不平衡端子との間に生起されるキャパシタンスが更に増強され、不平衡伝送路側の実効的なキャパシタンスがより一層増大することによるものと推定される。但し、作用はこれに限定されない。
【００１３】
具体的には、第１〜第４の線路部が、それぞれコイル部から主として構成されるものが挙げられ、このようにしても、上述したのと同様の作用が奏される。
【００１４】
すなわち、本発明による薄膜バランは、第１のコイル部及び第２のコイル部を有する不平衡伝送線路と、第１のコイル部及び第２のコイル部のそれぞれに対向配置された第３のコイル部及び第４のコイル部を有する平衡伝送線路と、第１のコイル部に接続された不平衡端子と、第２のコイルにＣ成分を介して接続された接地端子と、第３のコイル部に接続された第１の平衡端子と、第４のコイル部に接続された第２の平衡端子とを備えており、Ｃ成分が、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けられたものでもよい。この場合、第１のコイル部及び前記第３のコイル部により第１の磁気結合が形成され、第２のコイル部及び第４のコイル部により第２の磁気結合が形成される。
【００１５】
より具体的には、Ｃ成分としては、第２のコイル部に接続された第１の電極と、第１の電極に誘電体層を介して対向配置されており且つ接地端子に接続された第２の電極とを有するキャパシタ、又は、そのキャパシタを含むものが挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、接地端子に接続されたＣ成分（キャパシタ）が、不平衡端子の外側端と接地端子の外側端との間の領域に設けられているので、薄膜バランの小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を有効に防止して、要求される良好な通過特性を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の薄膜バランに係る好適な一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２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３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、それぞれ磁気結合が形成されている。なお、場合によっては、二つの磁気結合成分が明確に区別できない領域も存在し得るが、主として、前者が第１の磁気結合を形成し、後者が第２の磁気結合を形成する。
【００１９】
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Ｔ０に接続されており、線路部Ｌ２における線路部Ｌ１との結合端の他端が、Ｃ成分（容量成分）であるキャパシタＤを介して接地端子Ｇ（接地電位）に接続されている。キャパシタＤは、線路部Ｌ２の他端に接続された電極Ｄ１（第１の電極）と接地端子Ｇに接続された電極Ｄ２（第２の電極）が、適宜の誘電体を介して対向設置されたものである。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Ｔ１（第１の平衡端子）及び平衡端子Ｔ２（第２の平衡端子）に接続されている。さらに、線路部Ｌ３及び線路部Ｌ４の結合部が、接地端子Ｇと同電位に接地されている。
【００２０】
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、上述した磁気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。
【００２１】
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。薄膜バラン１では、不平衡端子Ｔ０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とが磁気結合（第１の磁気結合）し、線路部Ｌ２と線路部Ｌ４とが磁気結合（第２の磁気結合）することにより、入力された不平衡信号は位相が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Ｔ１，Ｔ２からそれぞれ出力される。なお、平衡信号から不平衡信号の変換動作は、上述した不平衡信号から平衡信号への変換動作の逆となる。
【００２２】
次に、線路部Ｌ１〜Ｌ４としてコイル導体からなるコイル部を用いた薄膜バラン１の実施形態の一例について更に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図２〜図６は、第１実施形態の薄膜バラン１における各配線層を概略的に示す水平断面図である。これらのうち、図２は、例えばアルミナ等の絶縁性基板上に形成された配線層Ｂ１における水平断面を示し、図３は、例えばＳｉＮ等の誘電体層を介して、例えばポリイミド等の絶縁体層（以下同様）中に形成された配線層Ｍ０における水平断面を示す。また、図４〜図６は、配線層Ｍ０上に絶縁体層を介して順次形成された配線層Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のそれぞれにおける水平断面を示す。このように、薄膜バラン１は、絶縁性基板上に形成された薄膜多層配線層から構成されている。
【００２４】
図２〜図６に示す如く、配線層Ｂ１，Ｍ０〜Ｍ３の全ての層に、不平衡端子Ｔ０、平衡端子Ｔ１，Ｔ２、及び、接地端子Ｇが形成されており、各端子Ｔ０〜Ｔ２，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２〜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めっきが施されている。以下、各配線層の構成について詳細に説明する。
【００２５】
図２に示すように、基板上に形成された配線層Ｂ１には、キャパシタＤの電極Ｄ１が、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２（図示において、紙面縦方向に二点鎖線で境界を記載し且つ幅方向に符号Ｓ２を付した領域）で、且つ、後述するコイル部Ｃ１〜Ｃ４の外周よりも外側で不平衡端子Ｔ０に比較的近接した位置に形成されており、配線４１によって、接地端子Ｇの近傍に設けられたスルーホールＰに接続されている。
【００２６】
なお、同図に示すとおり、不平衡端子Ｔ０の内側端は、接地端子Ｇに最も近接した端部であり、接地端子Ｇの内側端は、不平衡端子Ｔ０に最も近接した端部である。また、領域Ｓ２は、同図に示す如く、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１（図示において、紙面縦方向に一点鎖線で境界を記載し且つ幅方向に符号Ｓ１を付した領域）に含まれる。その不平衡端子Ｔ０の外側端は、接地端子Ｇから最も離間した（離れた）端部であり、接地端子Ｇの外側端は、不平衡端子Ｔ０から最も離間した端部である。
【００２７】
さらに、図３に示すように、配線層Ｂ１の上の配線層Ｍ０には、キャパシタＤの電極Ｄ２（この例では、電極１と同形状を有する）が、配線層Ｂ１の電極Ｄ１と対向する位置に形成されており、配線４２によって、接地端子Ｇに接続されている。
【００２８】
またさらに、図４に示す如く、配線層Ｍ１には、不平衡伝送線路２を構成するコイル部Ｃ１（第１のコイル部、第１の線路部）及びコイル部Ｃ２（第２のコイル部）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Ｔ０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は、上述したキャパシタＤの電極Ｄ１にスルーホールＰを介して接続されている。
【００２９】
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３を構成するコイル部Ｃ３（第３のコイル部、第３の線路部）及びコイル部Ｃ４（第４のコイル部、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３のこれらコイル部Ｃ３，Ｃ４は、それぞれ、不平衡伝送線路２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磁気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Ｔ１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Ｔ２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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように、本実施形態においては、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Ｂ１，Ｍ０に、それぞれ電極Ｄ１，Ｄ２を有するキャパシタＤ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１が得られる。なお、電極Ｄ１，Ｄ２を有するキャパシタＤは、基板の直上の配線層Ｂ１及びその上の配線層Ｍ０に形成する代わりに、配線層Ｍ３の上層に形成してもよいし、配線層Ｍ０と配線層Ｍ１の間に形成してもよい。
【００３２】
（第２Ａ〜第２Ｋ実施形態）
図７〜図１７は、本発明に係る第２Ａ〜第２Ｋ実施形態の薄膜バラン２Ａ〜２Ｋにおける配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。各図に示す如く、薄膜バラン２Ａ〜２Ｋは、キャパシタＤの全体が、平面視において、上述した不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１で、且つ、コイル部Ｃ１及びＣ３に重なる領域、又は、コイル部Ｃ２及びＣ４に重なる領域（すなわち、領域Ｓ３の範囲外の領域）に配置されたものである。また、薄膜バラン２Ａ〜２Ｋのうち、薄膜バラン２Ｂ，２Ｄ，２Ｉでは、キャパシタＤの全体が、平面視において、上述した不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されている。なお、各図示においては、キャパシタＤの電極Ｄ１のみ記載したが、その電極Ｄ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｄ１と同形状の電極Ｄ２が形成されている。
【００３３】
（第３Ａ〜第３Ｃ実施形態）
図１８〜図２０は、本発明に係る第３Ａ〜第３Ｃ実施形態の薄膜バラン３Ａ〜３Ｃにおける配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。各図に示す如く、薄膜バラン３Ａ〜３Ｃもまた、キャパシタＤの全体が、平面視において、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されており、さらに、コイル部Ｃ１及びＣ３によって形成される第１の磁気結合領域と、コイル部Ｃ２，Ｃ４によって形成される第２の磁気結合領域に跨設されたものである。なお、各図示においては、キャパシタＤの電極Ｄ１のみを記載したが、その電極Ｄ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｄ１と同形状の電極Ｄ２が形成されている。
【００３４】
（比較例）
図２１は、比較例の薄膜バラン４における配線層Ｂ１を概略的に示す水平断面図である。図２１に示す如く、比較例の薄膜バラン４は、キャパシタＫが、平面視において、不平衡端子Ｔ０の外側端と接地端子Ｇの外側端との間の領域Ｓ１に範囲外の領域に配置されたものである。なお、図示においては、キャパシタＫの電極Ｋ１のみを記載したが、その電極Ｋ１に対向する配線層Ｍ０における位置に、電極Ｋ１と同形状の対向電極（本発明の実施形態において電極Ｄ２に相当するもの）が形成されている。また、電極Ｋ１は、配線５１によって接地端子Ｇ近傍のスルーホールＰに接続されており、その対向電極は、配線５２によって接地端子Ｇに接続されている。
【００３５】
（特性評価）
以上説明した各実施形態の薄膜バラン１，２Ａ〜２Ｋ，３Ａ〜３Ｃ、及び、比較例の薄膜バラン４について、伝送信号の通過特性（減衰特性）をシミュレーションにより評価した結果を、図２２〜図２５に示す。シミュレーションにおいては、伝送信号の評価対象周波数（共振周波数ｆｒ）を２４００〜２５００ＭＨｚとし、この周波数範囲における減衰量が１ｄＢ未満を目標仕様とし、各薄膜バランの通過特性を評価した。
【００３６】
各図において、曲線Ｅ１，Ｅ２Ａ〜Ｅ２Ｋ，Ｅ３Ａ〜Ｅ３Ｃ，Ｅ４が、それぞれ、薄膜バラン１，２Ａ〜２Ｇ，３Ａ〜３Ｃ，４の評価結果を示し、曲線Ｒ４が、薄膜バラン４の評価結果を示す。これらの結果より、各実施形態の薄膜バランにおいては、通過特性が目標仕様を好適に満たしていることが確認された。これらのなかでも、不平衡端子Ｔ０の内側端と接地端子Ｇの内側端との間の領域Ｓ２に配置されている薄膜バラン１，２Ｂ，２Ｄ，２Ｉ，３Ａ〜３Ｃでは、他の実施形態の薄膜バランに比して、通過特性がより向上される傾向にあることが判明した。特に、薄膜バラン１，３Ａ〜３Ｃに対する評価結果（図２２及び図２３）から、キャパシタＤの電極Ｄ１，Ｄ２が、平衡端子Ｔ１，Ｔ２よりも不平衡端子Ｔ０により近い位置に設けられた薄膜バランの通過特性がより一層優れていることも確認された。
【００３７】
これに対し、比較例の薄膜バラン４は、図２５に示す如く、通過特性における目標仕様の周波数域における減衰量が本発明による薄膜バランよりも大きくなってしまい、その目標仕様を満たさないことが判明した。
【００３８】
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、不平衡端子Ｔ０、平衡端子Ｔ１，Ｔ２、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、薄膜バランを構成する多層配線構造は、図示の層数未満であってもよく、図示の層数より多くてもよい。さらに、配線層Ｂ１を最上層に形成し、配線層Ｍ３を最下層に形成するように、層構成の天地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。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の薄膜バランによれば接地端子に接続されたＣ成分（キャパシタ）が、不平衡端子の外側端（接地端子から最も離間した端部）と接地端子の外側端（不平衡端子から最も離間した端部）との間の領域に設けられており、これにより、薄膜バランの小型薄型化に伴う共振周波数の高周波化を有効に防止して、所望の良好な通過特性を実現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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の薄膜バランに係る好適な一実施形態の構成を示す等価回路図である。
【図２】薄膜バラン１の配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図３】薄膜バラン１の配線層Ｍ０における水平断面図である。
【図４】薄膜バラン１の配線層Ｍ１における水平断面図である。
【図５】薄膜バラン１の配線層Ｍ２における水平断面図である。
【図６】薄膜バラン１の配線層Ｍ３における水平断面図である。
【図７】薄膜バラン２Ａの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図８】薄膜バラン２Ｂの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図９】薄膜バラン２Ｃの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１０】薄膜バラン２Ｄの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１１】薄膜バラン２Ｅの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１２】薄膜バラン２Ｆの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１３】薄膜バラン２Ｇの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１４】薄膜バラン２Ｈの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１５】薄膜バラン２Ｉの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１６】薄膜バラン２Ｊの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１７】薄膜バラン２Ｋの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１８】薄膜バラン３Ａの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図１９】薄膜バラン３Ｂの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２０】薄膜バラン３Ｃの配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２１】薄膜バラン４（比較例）の配線層Ｂ１における水平断面図である。
【図２２】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２３】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２４】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【図２５】通過特性の評価結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１，２Ａ〜２Ｋ，３Ａ〜３Ｃ…本発明に係る薄膜バラン、２…不平衡伝送線路、３…平衡伝送線路、４…比較例の薄膜バラン、１１，１２，２１，２２…コイル導体、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…端部、３１，３２…配線、４１，４２…配線、５１，５２…配線、Ｂ１，Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…配線層、Ｃ１…コイル部（第１のコイル部、第１の線路部）、Ｃ２…コイル部（第２のコイル部、第２の線路部）、Ｃ３…コイル部（第３のコイル部、第３の線路部）、Ｃ４…コイル部（第４のコイル部、第４の線路部）、Ｄ…キャパシタ（Ｃ成分、容量成分）、Ｄ１…電極（第１の電極）、Ｄ２…電極（第２の電極）、Ｇ…接地端子（接地電位）、Ｋ…キャパシタ、Ｋ１…電極、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、Ｓ１，Ｓ２…領域、Ｔ０…不平衡端子、Ｔ１…平衡端子（第１の平衡端子）、Ｔ２…平衡端子（第２の平衡端子）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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配置され且つ磁気結合する第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１の線路部に接続された不平衡端子と、
前記第２の線路部にＣ成分を介して接続された接地端子と、
前記第３の線路部に接続された第１の平衡端子と、
前記第４の線路部に接続された第２の平衡端子と、
を備えており、
前記Ｃ成分が、前記不平衡端子の外側端と前記接地端子の外側端との間の領域に設けられた、
薄膜バラン。
【請求項２】
前記Ｃ成分が、前記不平衡端子の内側端と前記接地端子の内側端との間の領域に設けられた、
請求項１記載の薄膜バラン。
【請求項３】
前記Ｃ成分が、前記平衡端子よりも前記不平衡端子及び前記接地端子に近い側の領域に設けられた、
請求項１又は２記載の薄膜バラン。
【請求項４】
前記第１の線路部は、第１のコイル部を有し、
前記第２の線路部は、第２のコイル部を有し、
前記第３の線路部は、第３のコイル部を有し、
前記第４の線路部は、第４のコイル部を有する、
請求項１〜３のいずれか１項記載の薄膜バラン。
【請求項５】
前記Ｃ成分は、前記第２の線路部コイル部に接続された第１の電極と、該第１の電極に誘電体層を介して対向配置されており且つ前記接地端子に接続された第２の電極と、を有するキャパシタを含む、
請求項４項記載の薄膜バラン。
【請求項１】
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配置され且つ磁気結合する第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１の線路部に接続された不平衡端子と、
前記第２の線路部にＣ成分を介して接続された接地端子と、
前記第３の線路部に接続された第１の平衡端子と、
前記第４の線路部に接続された第２の平衡端子と、
を備えており、
前記Ｃ成分が、前記不平衡端子の外側端と前記接地端子の外側端との間の領域に設けられた、
薄膜バラン。
【請求項２】
前記Ｃ成分が、前記不平衡端子の内側端と前記接地端子の内側端との間の領域に設けられた、
請求項１記載の薄膜バラン。
【請求項３】
前記Ｃ成分が、前記平衡端子よりも前記不平衡端子及び前記接地端子に近い側の領域に設けられた、
請求項１又は２記載の薄膜バラン。
【請求項４】
前記第１の線路部は、第１のコイル部を有し、
前記第２の線路部は、第２のコイル部を有し、
前記第３の線路部は、第３のコイル部を有し、
前記第４の線路部は、第４のコイル部を有する、
請求項１〜３のいずれか１項記載の薄膜バラン。
【請求項５】
前記Ｃ成分は、前記第２の線路部コイル部に接続された第１の電極と、該第１の電極に誘電体層を介して対向配置されており且つ前記接地端子に接続された第２の電極と、を有するキャパシタを含む、
請求項４項記載の薄膜バラン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２０１０−１５４４７４（Ｐ２０１０−１５４４７４Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３０９３（Ｐ２００８−３３３０９３）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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