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技術 バラン

出願人 乾坤科技股ふん有限公司
発明者 劉慶鴻柳鎮忠王耿宏
出願日 2008年8月29日 (10年10ヶ月経過) 出願番号 2008-222325
公開日 2009年12月10日 (9年7ヶ月経過) 公開番号 2009-290855
状態 特許登録済
技術分野 導波管型の結合装置 通信用コイル・変成器
主要キーワード 螺旋線 電気接続位置 連続接続 DC供給 平衡不平衡変成器 ストリップ線 線分間 結合性能
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この項目の情報は公開日時点(2009年12月10日)のものです。
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図面 (20)

課題

反射減衰量および挿入損失を減少させることでQ係数がより良好で、電気的性能に優れるバランを提供する。

解決手段

バランは、第一の金属層210と、第二の金属層220と、第三の金属層230と、第二および第三の金属層間に配された第一の誘電体層240と、誘電体基板250と、を有する。第二の金属層220は、第一の線分を有する第一の螺旋線と、第二の線分を有する第二の螺旋線と、を含む。第一の線分のうち最内部にあるものに囲まれた第一の領域の各二つの対辺間の第一の距離は、各二つの隣り合う平行な第一の線分間の第二の距離より長い。第二の線分のうち最内部にあるものに囲まれた第二の領域の各二つの対辺間の第三の距離は、各二つの隣り合う平行な第二の線分間の第四の距離より長い。第三の金属層230は、第三および第四の螺旋線を含む。第一の金属層210および他の要素は、まとめて誘電体基板250の反対の表面に配される。

概要

背景

バラン平衡不平衡変成器)は、平衡信号不平衡信号に変成し、あるいは不平衡信号を平衡信号に変成するデバイスである。平衡信号は、互いから略180度位相がずれ振幅が略等しい二つの信号により形成される。バランは通常、平衡信号の送受信用に二つの平衡端子、および不平衡信号の送受信用に一つの不平衡端子を有する。

図1Aおよび図1Bに示すように、米国特許5,497,137は、薄膜積層100aを有する従来のバラン100を開示する。薄膜積層100aは、接地電極110a、接続電極110b、第一のストリップ線110c、第二のストリップ線110d、接地電極110e、第一の誘電体基板120a、第二の誘電体基板120b、第三の誘電体基板120c、第四の誘電体基板120d、および第五の誘電体基板120eを含む。

そのような積層100aを作製するには、第一に、接地電極110aが第一の誘電体基板120aに形成され、接続電極110bが第二の誘電体基板120bに形成され、第一のストリップ線110cが第三の誘電体基板120cに形成され、第二のストリップ線110dが第四の誘電体基板120dに形成され、接地電極110eが第五の誘電体基板120eに形成される。この後、これら基板を積層して積層110aを構成する。積層110aが積層プロセスにより構成されるので、各電極およびストリップ線は、それに対応する誘電体基板を必要とし、故に積層100aは比較的厚みがあり、且つ多くの層を有する。

第一のストリップ線110cは、互いに接続される第一の螺旋線112および第二の螺旋線114を含む。第一の螺旋線112は、第二の螺旋線114の幅114aより狭い幅112aを有する。第一の螺旋線112の内端は、導電ビア130aを介して接続電極110bに電気接続されており、導電ビア130aは第二の誘電体基板120bに構成される。第二の螺旋線114の内端は開回路端である。

第二のストリップ線110dは、互いから独立して設けられた第三の螺旋線116および第四の螺旋線118を含む。第三の螺旋線116は第一の螺旋線112に対応しており、第四の螺旋線118は第二の螺旋線114に対応している。第三の螺旋線116の内端は、導電ビア130bを介して接地電極110eに電気接続されており、導電ビア130bは第四の誘電体基板120dに構成される。第四の螺旋線118の内端は、別の導電ビア130cを介して接地電極110eに電気接続されており、当該別の導電ビア130cは第四の誘電体基板120dに構成される。

バラン100はさらに、積層110aの側面に構成された八つの外部電極140a、140b、140c、140d、140e、140f、140g、および140hを含む。外部電極140a、140d、140e、および140hは、接地電極110a、110eに電気接続される。外部電極140bは第三の螺旋線116の外端に電気接続される。外部電極140cは第四の螺旋線118の外端に電気接続され、外部電極140fは、導電ビア130aから遠位側にある接続電極110bの一端に電気接続される。

図1Bおよび図1Cを参照すると、第一の螺旋線112の最内円における各二つの対辺間の距離は、第一の距離112bとして画定され、第一の螺旋線112の各隣り合う平行線分間の距離は第二の距離112cとして画定される。第二の距離112cの各々は、複数ある第一の距離112bのうちのいずれかに略等しい。第二の螺旋線114の最内円における各二つの対辺間の距離は、第三の距離114bとして画定され、第二の螺旋線114の各隣り合う平行線分間の距離は、第四の距離114cとして画定される。第三の距離114cの各々は、複数ある第四の距離114bのうちのいずれかに略等しい。このように、外部電極140fは入力電極および外部電極140b、140cとして機能する間、バラン100はより高い反射減衰量および挿入損失を受ける。さらに、従来のバラン100はQ係数(quality factor Q)が低い。つまり、従来のバラン100は電気的性能が低い。

概要

反射減衰量および挿入損失を減少させることでQ係数がより良好で、電気的性能に優れるバランを提供する。バランは、第一の金属層210と、第二の金属層220と、第三の金属層230と、第二および第三の金属層間に配された第一の誘電体層240と、誘電体基板250と、を有する。第二の金属層220は、第一の線分を有する第一の螺旋線と、第二の線分を有する第二の螺旋線と、を含む。第一の線分のうち最内部にあるものに囲まれた第一の領域の各二つの対辺間の第一の距離は、各二つの隣り合う平行な第一の線分間の第二の距離より長い。第二の線分のうち最内部にあるものに囲まれた第二の領域の各二つの対辺間の第三の距離は、各二つの隣り合う平行な第二の線分間の第四の距離より長い。第三の金属層230は、第三および第四の螺旋線を含む。第一の金属層210および他の要素は、まとめて誘電体基板250の反対の表面に配される。

目的

本発明は、反射減衰量および挿入損失を減少させることでQ係数がより良好で、全体的な電気的性能に優れるバランの提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第一の導電部を有する第一の金属層と、不平衡I/O端と第一の接続端とを含む第一の螺旋線と、前記第一の接続端に電気接続される第二の接続端と開回路端とを含む第二の螺旋線と、を含む第二の金属層と、前記第一の螺旋線に対応し、前記第一の導電部に電気接続される第三の接続端と第一の平衡I/O端とを含む第三の螺旋線と、前記第二の螺旋線に対応し、前記第一の導電部に電気接続される第四の接続端と第二の平衡I/O端とを含む第四の螺旋線と、を含む第三の金属層と、前記第二の金属層と前記第三の金属層との間に配される第一の誘電体層と、互いに対向する第一の表面と第二の表面とを有する誘電体基板と、を含み、前記第一の金属層が前記第一の表面上に薄膜処理により配され、前記第二の金属層と、前記第三の金属層と、前記第一の誘電体層とは前記第二の表面上に薄膜処理により配される、バラン

請求項2

前記第一の螺旋線は、複数の連続接続された第一の線分をさらに含み、前記第一の線分のうち最内部にあるものは、第一の領域を囲み、前記第一の領域の各二つの対辺は互いに第一の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第一の線分は、互いに第二の距離分、離れており、各第二の距離は各第一の距離より短く、前記第二の螺旋線は、複数の連続接続された第二の線分をさらに含み、前記第二の線分のうち最内部にあるものは、第二の領域を囲み、前記第二の領域の各二つの対辺は互いに第三の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第二の線分は、互いに第四の距離分、離れており、各第四の距離は各第三の距離より短い、請求項1に記載のバラン。

請求項3

前記第一の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有し、前記第二の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有する、請求項2に記載のバラン。

請求項4

前記第一の螺旋線は、複数の第一の円弧隅部をさらに含み、前記第一の円弧隅部の各々は、前記第一の線分のうち二つを接続し、前記第二の螺旋線は、複数の第二の円弧隅部をさらに含み、前記第二の円弧隅部の各々は、前記第二の線分のうち二つを接続する、請求項2に記載のバラン。

請求項5

前記第三の螺旋線は、複数の連続接続された第三の線分を含み、前記第三の線分のうち最内部にあるものは、第三の領域を囲み、前記第三の領域の各二つの対辺は互いに第五の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第三の線分は、互いに第六の距離分、離れており、各第六の距離は各第五の距離より短く、前記第四の螺旋線は、複数の連続接続された第四の線分を含み、前記第四の線分のうち最内部にあるものは、第四の領域を囲み、前記第四の領域の各二つの対辺は互いに第七の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第四の線分は、互いに第八の距離分、離れており、各第八の距離は各第七の距離より短い、請求項1に記載のバラン。

請求項6

前記第三の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有し、前記第四の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有する、請求項5に記載のバラン。

請求項7

前記第三の螺旋線は、複数の第三の円弧隅部をさらに含み、前記第三の円弧隅部の各々は、前記第三の線分のうち二つを接続し、前記第四の螺旋線は、複数の第四の円弧隅部をさらに含み、前記第四の円弧隅部の各々は、前記第四の線分のうち二つを接続する、請求項5に記載のバラン。

請求項8

前記第一の誘電体層は、8μm〜12μmの厚みを有する、請求項1に記載のバラン。

請求項9

第四の金属層および第二の誘電体層をさらに含み、前記第二の誘電体層は前記第四の金属層と前記第二の金属層との間に、あるいは前記第四の金属層と前記第三の金属層との間に、配され、前記第四の金属層は、第五の線分と複数の第六の線分とを含み、前記第一の螺旋線の前記第一の接続端は、前記第五の線分を介して前記第二の螺旋線の前記第二の接続端に電気接続され、前記第三の螺旋線は、前記第六の線分のうちのいずれかを介して前記第一の導電部に電気接続され、前記第四の螺旋線は、前記第六の線分のうちの別のいずれかを介して前記第一の導電部に電気接続される、請求項1に記載のバラン。

請求項10

前記第一の金属層は銅(Cu)により形成される、請求項1に記載のバラン。

請求項11

前記第二の金属層は、銅(Cu)により形成される第一のサブ金属層と、ニッケルクロム(Ni−Cr)合金により形成される第二のサブ金属層とを含み、前記第三の金属層は、Cuにより形成される第三のサブ金属層と、Ni−Cr合金により形成される第四のサブ金属層とを含む、請求項1に記載のバラン。

請求項12

前記第一の螺旋線の最外円は第五の領域を画定し、前記第二の螺旋線の最外円は第六の領域を画定し、前記第三の螺旋線の最外円は第七の領域を画定し、前記第四の螺旋線の最外円は第八の領域を画定し、前記第五の領域、前記第六の領域、前記第七の領域、および前記第八の領域は、矩形に構成される、請求項1に記載のバラン。

請求項13

前記第一の螺旋線の最外円は第五の領域を画定し、前記第二の螺旋線の最外円は第六の領域を画定し、前記第三の螺旋線の最外円は第七の領域を画定し、前記第四の螺旋線の最外円は第八の領域を画定し、前記第五の領域、前記第六の領域、前記第七の領域、および前記第八の領域は、正方形に構成される、請求項1に記載のバラン。

請求項14

前記第一の導電部は接地されている、請求項1に記載のバラン。

請求項15

前記第一の導電部は、直流(DC)供給端と第五の接続端とを含み、前記第五の接続端は、コンデンサの一端に電気接続され、前記コンデンサの他端は接地される、請求項1に記載のバラン。

請求項16

前記第一の金属層は、前記第一の導電部から離れて配される複数の第二の導電部を含み、前記不平衡I/O端は、前記第二の導電部のいずれかに電気接続され、前記第一の平衡I/O端は、前記第二の導電部の別のいずれかに電気接続され、前記第二の平衡I/O端は、前記第二の導電部のまた別のいずれかに電気接続される、請求項1に記載のバラン。

技術分野

0001

本発明は概してバランに関しており、より具体的には複数の金属層を含むバランに関する。

背景技術

0002

バラン(平衡不平衡変成器)は、平衡信号不平衡信号に変成し、あるいは不平衡信号を平衡信号に変成するデバイスである。平衡信号は、互いから略180度位相がずれ振幅が略等しい二つの信号により形成される。バランは通常、平衡信号の送受信用に二つの平衡端子、および不平衡信号の送受信用に一つの不平衡端子を有する。

0003

図1Aおよび図1Bに示すように、米国特許5,497,137は、薄膜積層100aを有する従来のバラン100を開示する。薄膜積層100aは、接地電極110a、接続電極110b、第一のストリップ線110c、第二のストリップ線110d、接地電極110e、第一の誘電体基板120a、第二の誘電体基板120b、第三の誘電体基板120c、第四の誘電体基板120d、および第五の誘電体基板120eを含む。

0004

そのような積層100aを作製するには、第一に、接地電極110aが第一の誘電体基板120aに形成され、接続電極110bが第二の誘電体基板120bに形成され、第一のストリップ線110cが第三の誘電体基板120cに形成され、第二のストリップ線110dが第四の誘電体基板120dに形成され、接地電極110eが第五の誘電体基板120eに形成される。この後、これら基板を積層して積層110aを構成する。積層110aが積層プロセスにより構成されるので、各電極およびストリップ線は、それに対応する誘電体基板を必要とし、故に積層100aは比較的厚みがあり、且つ多くの層を有する。

0005

第一のストリップ線110cは、互いに接続される第一の螺旋線112および第二の螺旋線114を含む。第一の螺旋線112は、第二の螺旋線114の幅114aより狭い幅112aを有する。第一の螺旋線112の内端は、導電ビア130aを介して接続電極110bに電気接続されており、導電ビア130aは第二の誘電体基板120bに構成される。第二の螺旋線114の内端は開回路端である。

0006

第二のストリップ線110dは、互いから独立して設けられた第三の螺旋線116および第四の螺旋線118を含む。第三の螺旋線116は第一の螺旋線112に対応しており、第四の螺旋線118は第二の螺旋線114に対応している。第三の螺旋線116の内端は、導電ビア130bを介して接地電極110eに電気接続されており、導電ビア130bは第四の誘電体基板120dに構成される。第四の螺旋線118の内端は、別の導電ビア130cを介して接地電極110eに電気接続されており、当該別の導電ビア130cは第四の誘電体基板120dに構成される。

0007

バラン100はさらに、積層110aの側面に構成された八つの外部電極140a、140b、140c、140d、140e、140f、140g、および140hを含む。外部電極140a、140d、140e、および140hは、接地電極110a、110eに電気接続される。外部電極140bは第三の螺旋線116の外端に電気接続される。外部電極140cは第四の螺旋線118の外端に電気接続され、外部電極140fは、導電ビア130aから遠位側にある接続電極110bの一端に電気接続される。

0008

図1Bおよび図1Cを参照すると、第一の螺旋線112の最内円における各二つの対辺間の距離は、第一の距離112bとして画定され、第一の螺旋線112の各隣り合う平行線分間の距離は第二の距離112cとして画定される。第二の距離112cの各々は、複数ある第一の距離112bのうちのいずれかに略等しい。第二の螺旋線114の最内円における各二つの対辺間の距離は、第三の距離114bとして画定され、第二の螺旋線114の各隣り合う平行線分間の距離は、第四の距離114cとして画定される。第三の距離114cの各々は、複数ある第四の距離114bのうちのいずれかに略等しい。このように、外部電極140fは入力電極および外部電極140b、140cとして機能する間、バラン100はより高い反射減衰量および挿入損失を受ける。さらに、従来のバラン100はQ係数(quality factor Q)が低い。つまり、従来のバラン100は電気的性能が低い。

0009

故に、本発明は、反射減衰量および挿入損失を減少させることでQ係数がより良好で、全体的な電気的性能に優れるバランの提供を目的とする。

0010

本発明はまた、厚みがより薄く、層数がより少ないバランを提供することに関する。

0011

本発明は、信号周波数帯域幅がより広いバランを提供することに関する。

0012

本発明はさらに、電磁結合効率により優れたバランを提供することに関する。

0013

本発明はまたさらに、円弧隅部を有して、信号送信時に信号損失が少ないバランを提供することに関する。

0014

本発明は、第一の金属層と、第二の金属層と、第三の金属層と、第一の誘電体層と、誘電体基板と、を有するバランを提供する。第一の金属層は、第一の導電部を含む。第二の金属層は、第一の螺旋線と第二の螺旋線とを含む。第一の螺旋線は、不平衡I/O端と、第一の接続端と、複数の連続接続された第一の線分と、を含む。第一の線分のうち最内部にあるものは、第一の領域を囲む。第一の領域の各二つの対辺は互いに第一の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第一の線分は、互いに第二の距離分、離れている。各第二の距離は各第一の距離より短い。第二の螺旋線は、第一の接続端に電気接続された第二の接続端、開回路端、および複数の連続接続された第二の線分を含む。第二の線分のうち最内部にあるものは、第二の領域を囲む。第二の領域の各二つの対辺は互いに第三の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第二の線分は、互いに第四の距離分、離れている。各第四の距離は各第三の距離より短い。

0015

第三の金属層は第三の螺旋線と第四の螺旋線とを含む。第三の螺旋線は、第一の螺旋線に対応しており、第一の平衡I/O端と、第一の導電部に電気接続された第三の接続端とを含む。第四の螺旋線は第二の螺旋線に対応しており、第二の平衡I/O端と、第一の導電部に電気接続された第四の接続端とを含む。第一の誘電体層は第二の金属層と第三の金属層との間に配される。誘電体基板は、互いに対向する第一の表面と第二の表面とを含む。第一の金属層は第一の表面上に配され、第二の金属層と、第三の金属層と、第一の誘電体層とは、第二の表面上に配される。

0016

第一の金属層、第二の金属層、第三の金属層、および第一の誘電体層は、薄膜処理により作製される。第一の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有し、第二の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有する。第一の誘電体層は、8μm〜12μmの厚みを有する。

0017

第一の螺旋線は、複数の第一の円弧隅部をさらに含む。第一の円弧隅部の各々は、第一の線分のうち二つを接続する。第二の螺旋線は、複数の第二の円弧隅部を含む。第二の円弧隅部の各々は、第二の線分のうち二つを接続する。

0018

第三の螺旋線は、複数の連続接続された第三の線分を含む。第三の線分のうち最内部にあるものは、第三の領域を囲む。第三の領域の各二つの対辺は互いに第五の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第三の線分は、互いに第六の距離分、離れている。第六の距離は各第五の距離より短い。第四の螺旋線は、複数の連続接続された第四の線分を含む。第四の線分のうち最内部にあるものは、第四の領域を囲む。第四の領域の各二つの対辺は互いに第七の距離分、離れており、各二つの隣り合う平行な第四の線分は、互いに第八の距離分、離れている。各第八の距離は各第七の距離より短い。第三の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有し、第四の線分の各々は、15μm〜30μmの幅を有する。第三の螺旋線は、複数の第三の円弧隅部をさらに含む。第三の円弧隅部の各々は、第三の線分のうち二つを接続する。第四の螺旋線は、複数の第四の円弧隅部をさらに含む。第四の円弧隅部の各々は、第四の線分のうち二つを接続する。

0019

バランは、第四の金属層および第二の誘電体層をさらに含む。第二の誘電体層は第四の金属層と第二の金属層との間に、あるいは第四の金属層と第三の金属層との間に、配される。第四の金属層は、第五の線分と複数の第六の線分とを含む。第一の螺旋線の第一の接続端は、第五の線分を介して第二の螺旋線の第二の接続端に電気接続される。第三の螺旋線は、第六の線分のうちのいずれかを介して第一の導電部に電気接続される。第四の螺旋線は、第六の線分のうちの別のいずれかを介して第一の導電部に電気接続される。

0020

第一の金属層は銅(Cu)により形成される。第二の金属層は、銅(Cu)により形成される第一のサブ金属層と、ニッケルクロム(Ni−Cr)合金により形成される第二のサブ金属層とを含む。第三の金属層は、Cuにより形成される第三のサブ金属層と、Ni−Cr合金により形成される第四のサブ金属層とを含む。

0021

第一の螺旋線の最外円は第五の領域を画定する。第二の螺旋線の最外円は第六の領域を画定する。第三の螺旋線の最外円は第七の領域を画定する。第四の螺旋線の最外円は第八の領域を画定する。第五の領域、第六の領域、第七の領域、および第八の領域は、矩形、あるいは正方形に構成される。

0022

バランはさらにコンデンサに接続される。第一の導電部は、直流(DC)供給端と第五の接続端とを含む。第五の接続端は、コンデンサの一端に電気接続される。コンデンサの他端は接地される。

0023

第一の金属層は、複数の第二の導電部を含む。不平衡I/O端は、第二の導電部のいずれかに電気接続される。第一の平衡I/O端は、前記第二の導電部の別のいずれかに電気接続される。第二の平衡I/O端は、前記第二の導電部のまた別のいずれかに電気接続される。

0024

第一の金属層、第二の金属層、第三の金属層、および第一の誘電体層の全てを薄膜処理により作製することで、金属層各々が独立した誘電体基板を必要としない。このような次第で、従来の積層と比べると、本発明の実施形態によるバランは、厚みが薄く、層数が少ない。さらに、一定の周波数帯域幅において、各第二の距離が各第一の距離より短く、各第四の距離が各第三の距離より短いので、不平衡I/Oが入力電極として機能し、第一の平衡I/Oおよび第二の平衡I/Oが出力電極として機能する間、反射減衰量および挿入損失を減少できる。さらに、本発明の実施形態によるバランは、Q係数を向上することができる。つまり、従来のバランと比べると、本発明によるバランは電気的性能に優れる。

図面の簡単な説明

0025

添付図面は、発明のさらなる理解を提供すべく含められており、本明細書の一部を構成する。図面は発明の実施形態を図示し、以下の記載とともに発明の原理を説明する役割を果たす。

0026

従来のバランに概略斜視図である。

0027

図1Aのバランの薄膜積層の分解概略斜視図である。

0028

図1Bの第三の金属層の概略上面図である。

0029

本発明の第一実施形態によるバランの概略上面図である。

0030

本発明の第一実施形態によるバランの概略側面図である。

0031

図2Aの線I−Iにおける概略断面図である。

0032

図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。
図2Bの線A—A、B−B、C−C、D−D、E−E、F−F、およびG−Gにおける概略断面図である。

0033

本発明の第一実施形態によるバランの等価回路図である。

0034

第一実施形態のバランが作動する際の周波数とS係数の関係を表す図である。

0035

第一実施形態のバランをコンデンサとともに示す概略側面図である。

0036

図7のA'−A'における概略断面図である。

0037

図7のバランの等価回路図である。

0038

本発明の第二実施形態によるバランの概略側面図である。

0039

図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。
図10の線K−K、L−L、M−M、N−N、O−O、P−P、およびQ−Qにおける概略断面図である。

0040

本発明の第二実施形態によるバランの等価回路図である。

0041

第二実施形態のバランが作動する際の周波数とS係数の関係を表す図である。

発明を実施するための最良の形態

0042

以下に、発明の好適な実施形態を詳述する。その例は添付図面において図示されている。可能な場合には、図面および記載において同じあるいは類似した部材には同じ参照番号を付している。
第一実施形態

0043

図2A図2B図3図4Aを参照すると、本発明の第一実施形態によるバラン200は、第一の金属層210、第二の金属層220、第三の金属層230、第一の誘電体層240、誘電体基板250、複数の外部電極260a、260b、260c、260d、260e、および260f、複数の導電チャネル270a、270b、270c、270d、270e、および270f(図4Dおよび図4Fに図示)、第四の金属層280、第二の誘電体層290、および保護層295を含む。第一の金属層210、第二の金属層220、第三の金属層230、第一の誘電体層240、第四の金属層280、および第二の誘電体層290は、薄膜処理により作製され、誘電体基板250とともに本体20全体を構成する。外部電極260a、260b、260cは、本体20の第一の側面22aに配される。外部電極260d、260e、260fは、本体20の第二の側面22bに配される。第一の側面22aおよび第二の側面22bは互いに対向する。

0044

図3および図4Bを参照すると、誘電体基板250は、互いに対向する第一の表面252および第二の表面254を含む。第一の金属層210は第一の表面252上に配される。第二の金属層220、第三の金属層230、第一の誘電体層240、第四の金属層280、第二の誘電体層290、および保護層295を含む残りの部材は、第二の表面254上に配される。例えば誘電体基板250はアルミナにより形成される。

0045

図4Aを参照すると、第一の金属層210は、第一の導電部212、および複数の第二の導電部214a、214b、214c、および214dを含む。第一の導電部212は、第二の導電部214a、214b、214c、および214dから離れて配される。第一の導電部212は接地される。第二の導電部214aは開回路される。第二の導電部214b、214c、および214dは、信号送信用に提供される。つまり、バラン200が回路基板(不図示)上に配されると、第二の導電部214aは信号送信ではなくて、支持および固定機能を発揮する。具体的には、第一の導電部212は外部電極260bおよび260eに電気接続される。第二の導電部214a、214b、214c、および214dは、それぞれ外部電極260a、260c、260d、および260fに電気接続される。第一の金属層210は例えば銅(Cu)により形成される。

0046

図3および図4Cを参照すると、第二の金属層220は誘電体基板250の第二の表面254上に配される。第二の金属層220は、第一の螺旋線222から離れて配される第一の螺旋線222および第二の螺旋線224を含む。第一の螺旋線222は、不平衡I/O端222a、第一の接続端222b、不平衡I/O端222aと第一の接続端222bとの間に配される複数の連続接続された第一の線分222c、および複数の第一の円弧隅部222dを含む。不平衡I/O端222aは第一の螺旋線222の外端である。第一の接続端222bは第一の螺旋線222の内端である。図4Aに示すように、不平衡I/O端222aは、外部電極260dを介して第二の導電部214cに電気接続される。各第一の線分222cは、15μm〜30μmの幅W1を有する。各第一の円弧隅部222dは、第一の線分222cのうちの二つを接続する。第一の線分222cのうち最内部にあるものは第一の領域A1を囲む。第一の領域A1の各二つの対辺は、互いに第一の距離D1分、離れており、各二つの隣り合う平行な第一の線分222cは互いに第二の距離D2分、離れている。各第二の距離D2は各第一の距離D1よりも短い。第一の螺旋線222の最外円は、矩形の第五の領域A5を画定する。

0047

第二の螺旋線224は、第二の接続端224a、開回路端224b、第二の接続端224aと開回路端224bとの間に配される複数の連続接続された第二の線分224c、および複数の第二の円弧隅部224dを含む。開回路端224bは第二の螺旋線224の外端であり、第二の接続端224aは第二の螺旋線224の内端である。図4Aに示すように、開回路端224bは、外部電極260を介して第二の導電部214aに電気接続される。開回路端224bおよび不平衡I/O端222aはそれぞれ、本体20の異なる側面に配される外部電極260aおよび260dに接続される。第二の接続端224aは第一の接続端222b(以下で説明)に電気接続される。各第二の線分224cは、15μm〜30μmの幅W2を有する。各第二の円弧隅部224dは、第二の線分224cのうち二つを接続する。第二の線分224cのうち最内部にあるものは第二の領域A2を囲む。第二の領域A2の各二つの対辺は、互いに第三の距離D3分、離れている。各二つの隣り合う平行な第二の線分224cは互いに第四の距離D4分、離れている。各第四の距離D4は各第三の距離D3より短い。第二の螺旋線224の最外円は、矩形の第六の領域A6を画定する。

0048

図3を参照すると、第二の金属層220は、Cuにより形成される第一のサブ金属層226およびNi−Cr合金により形成される第二のサブ金属層228を含む。第一のサブ金属層226と第二のサブ金属層228は、共同して、第一の螺旋線222および第二の螺旋線224を構成する。第一のサブ金属層226は、第二のサブ金属層228により誘電体基板250の第二の表面254に取り付けられる。

0049

図3および図4Dを参照すると、第一の誘電体層240は、第二の金属層220上に配される。第一の誘電体層240は8μm〜12μmの厚みを有する。図4Cおよび図4Dを参照すると、導電チャネル270aおよび270bは、第一の誘電体層240から構成され、それぞれ第一の螺旋線222の第一の接続端222bおよび第二の螺旋線224の第二の接続端224aに電気接続される。

0050

図3および図4Eを参照すると、第三の金属層230は第一の誘電体層240上に配される。第一の誘電体層240は、第二の金属層220と第三の金属層230との間に配される。ここで、図面では交換可能であると示していないが、本実施形態の第二の金属層220および第三の金属層230の部分が、実際の用途においては交換可能であることに注意されたい。第三の金属層230は第三の螺旋線232、および第三の螺旋線232から離れた第四の螺旋線234を含む。第三の螺旋線232は、第三の接続端232a、第一の平衡I/O端232b、第三の接続端232aと第一の平衡I/O端232bとの間に配される複数の連続接続された第三の線分232c、および複数の第三の円弧隅部232dを含む。第三の接続端232aは第三の螺旋線232の内端であり、第一の平衡I/O端232bは第三の螺旋線232の外端である。第三の螺旋線232および第一の螺旋線222(図4C図示)の位置は互いに対応している。第三の接続端232aは、第一の導電部212に電気接続される(これは以下で説明する)。図4Aに示すように、第一の平衡I/O端232bは、外部電極260fを介して第二の導電部214dに電気接続される。各第三の線分232cは、15μm〜30μmの幅W3を有する。各第三の円弧隅部232dは、第三の線分232cのうち二つを接続する。第三の線分232cのうち最内部にあるものは第三の領域A3を囲む。第三の領域A3の各二つの対辺は、互いに第五の距離D5分、離れている。各二つの隣り合う平行な第三の線分232cは、互いに、第六の距離D6分、離れている。各第六の距離D6は各第五の距離D5より短い。第三の螺旋線232の最外円は、矩形の第七の領域A7を画定する。

0051

第四の螺旋線234は、第四の接続端234a、第二の平衡I/O端234b、第四の接続端234aと第二の平衡I/O端234bとの間に配される複数の連続接続された第四の線分234c、および複数の円弧隅部234dを含む。第四の接続端234aは、第四の螺旋線234の内端である。第二の平衡I/O端234bは第四の螺旋線234の外端である。第四の螺旋線234および第二の螺旋線224(図4C図示)の位置は互いに対応している。第四の接続端234aは第一の導電部212に電気接続される(これは以下で説明する)。図4Aに示すように、第二の平衡I/O端234bは、外部電極260cを介して第二の導電部214bに電気接続される。第二の平衡I/O端234bおよび第一の平衡I/O端232bは、それぞれ本体20の異なる側面に配される外部電極260cおよび260fに接続される。各第四の線分234cは、15μm〜30μmの幅W4を有する。各第四の円弧隅部234dは、第三の線分234cのうち二つを接続する。第四の線分234cのうち最内部にあるものは第四の領域A4を囲む。第四の領域A4の各二つの対辺は、互いに第7の距離D7分、離れている。各二つの隣り合う平行な第四の線分234cは、互いに、第八の距離D8分、離れている。各第八の距離D8は各第七の距離D7より短い。第四の螺旋線234の最外円は、矩形の第八の領域A8を画定する。

0052

図4Eを参照すると、第三の金属層230はさらに、二つの導電配線233aおよび233bを含む。導電配線233aおよび233bは、それぞれ導電チャネル270aおよび270bに電気接続される。導電配線233aおよび233bは、それぞれ第三の螺旋線232および第四の螺旋線234により囲まれ、導電チャネル270aおよび270bの上にそれぞれ配される。導電配線233aおよび233bの領域は、導電チャネル270aおよび270bの領域よりも大きい。図3を参照すると、第三の金属層230は、Cuにより形成される第三のサブ金属層236およびNi−Cr合金により形成される第四のサブ金属層238を含む。第三のサブ金属層236および第四のサブ金属層238は、共同して、第三の螺旋線232、第四の螺旋線234、および二つの導電配線233a、233bを構成する。第三のサブ金属層236は、第四のサブ金属層238により第一の誘電体層240に取り付けられる。

0053

図3および図4Fを参照すると、第二の誘電体層290は第三の金属層230上に配され、8μm〜12μmの厚みを有する。導電チャネル270c、270d、270e、270fは、第二の誘電体層290に構成される。導電チャネル270cおよび270dは夫々導電配線233aおよび233bに電気接続される。導電チャネル270eおよび270fは、それぞれ第三の螺旋線232の第三の接続端232aおよび第四の螺旋線234の第四の接続端234aに電気接続される。

0054

図3および図4Gを参照すると、第四の金属層280は第二の誘電体層290上に配される。第二の誘電体層290は第四の金属層280と第三の金属層230との間に配される。第四の金属層は、第五の線分282および複数の第六の線分284aおよび284bを含む。保護層295は、第二の誘電体層290上に配され、第四の金属層280を覆って第四の金属層280を保護する。第五の線分282は導電チャネル270cおよび270dと電気接続される。第六の線分284aは導電チャネル270eおよび外部電極260eに電気接続される。第六の線分284bは導電チャネル270fおよび外部電極260bに電気接続される。特に、第一の螺旋線222の第一の接続端222bは、導電チャネル270a、導電配線233a、導電チャネル270c、第五の線分282、導電チャネル270d、導電配線233b、および導電チャネル270bを介して第二の螺旋線224の第二の端部224aに電気接続される。第三の配線232の第三の接続端232aは、導電チャネル270e、第六の線分284a、および外部電極260eを介して第一の導電部212に電気接続される。第四の螺旋線234の第四の接続端234aは、導電チャネル270f、第六の線分284、および外部電極260bを介して第一の導電部212に電気接続される。

0055

図5および図6を参照すると、図示を容易にするべく、不平衡I/O端222aが入力端として扱われ、第一の平衡I/O端232bおよび第二の平衡I/O端234bが出力端として扱われている。S11は、反射減衰量を表し、S21、S31は挿入損失を表す。特に、S11は、不平衡I/O端222aの算出反射電力をその算出入電力除算した対数値、つまり、ログ(不平衡I/O端222aの反射電力÷不平衡I/O端222aの入力電力)を表す。S21は、第二の平衡I/O端234bの算出出力電力を不平衡I/O端222aの算出入力電力で除算した対数値、つまり、ログ(第二の平衡I/O端234bの出力電力÷不平衡I/O端222aの入力電力)を表す。S31は、第一の平衡I/O端232bの算出出力電力を不平衡I/O端222aの算出入力電力で除算した対数値、つまり、ログ(第一の平衡I/O端232bの出力電力÷不平衡I/O端222aの入力電力)を表す。不平衡I/O端222aの反射電力がより小さいと(S11が0から離れていると)、反射減衰量についての性能がより良好であることを表す。平衡I/O端232b、234bの他の出力電力は、不平衡I/O端222aの入力電力に近似して(S21、S31がより0に近似して)、挿入損失についての性能がより良好であることを表す。図6から分かるのは、周波数帯域幅範囲が2.1GHzから3GHzの範囲の場合、S11は他の周波数帯域幅範囲よりも0から離れ、S21、S31は他の周波数大域幅範囲よりもより0に近似する、ということである。このような次第で、2.1GHzから3GHzの間の周波数帯域幅範囲においては、不平衡I/O端222aは、反射減衰量についての性能がより良好であり、平衡I/O端232b、234bは、挿入損失についての性能がより良好である。この理由は、各第二の距離D2が各第一の距離D1より短く、各第四の距離D4が各第三の距離D3より短いので、不平衡I/O端222aの反射減衰量が減少し、不平衡I/O端222aと比したときの第一の平衡I/O端232bの挿入損失が減少し、不平衡I/O端222aと比したときの第二の平衡I/O端234bの挿入損失が減少するからである。さらに、本発明の本実施形態によるバラン200は最適Q係数(optimal quality factor Q)を持つ。概して、従来のバラン100と比べて、本実施形態のバラン200は電気的性能に優れている。

0056

第一の金属層、第二の金属層、第三の金属層、第四の金属層、第一の誘電体層および第二の誘電体層が薄膜処理により作製されるので、本体20は、従来の薄膜積層100aと比して厚みが薄い(図1Bにこれを示す)。さらに、各金属層は、独立した誘電体基板を要しないので、本体20の層の数は少ない。このような次第で、本実施形態のバラン200は寸法が小さい。特に、従来の薄膜積層100aの作製方法によると、接地電極110a、接続電極110b、第一のストリップ線110c、および第二のストリップ線110dを含む金属層四層を作製するには、誘電体基板120a、120b、120c、120dを含む誘電体層四層が必要となる。これに比べて、本発明においては、第一の金属層210、第二の金属層220、第三の金属層230、および第四の金属層280を含む誘電体層四層を作製するのに、誘電体層が三つだけでよい(つまり、誘電体基板250、第一の誘電体層240、および第二の誘電体層290)。

0057

第二の金属層220および第三の金属層230が薄膜処理により作製されるので、第一の螺旋線の各第一の線分の幅、第二の螺旋線の各第二の線分の幅、第三の螺旋線の各第三の線分の幅、および第四の螺旋線の第四の線分の幅は、15μm〜30μmという狭さであってよい。比較すると、LTCC(low-temperature co-fired ceramics)により作製されたバランの内側の線の幅は、50μm〜75μmである。本発明によるバランは、このようにより幅広い信号周波数帯域幅に適合可能である。

0058

第二の金属層220と第三の金属層230との間の第一の誘電体層240が薄膜処理により作製されるので、第一の誘電体層240の厚みは、8μm〜12μmという小ささであってよい。比較すると、LTCC加工により作製される誘電体層は、典型的に30μmを超える厚みを持つ。このような次第で、第二の金属層220および第三の金属層230は、電磁結合効率がより良好である。さらに、厚みがより薄い第一の誘電体層240は、単位面積当たりキャパシタンスを向上させることができるので、同じ結合性能を達成するのに螺旋線の長さを短くすることができる。これに関して、バラン200の寸法および製造費用を減少できる。

0059

第二の金属層220および第三の金属層230が薄膜処理により作製されるので、円弧隅部を作製するのに都合がよい。このような円弧隅部は、信号送信の際に信号損失が少ない。

0060

DC供給機能にとって望ましければ、図7図8、および図9を参照すると、バラン200はコンデンサCに接続することもできる。第一の金属層210の第一の導電部212は、DC供給端212aおよび第五の接続端212bを含む。DC供給端212aは、第三の螺旋線232の第三の接続端232aと、第四の螺旋線234の第四の接続端234aとに直接接続される。第五の接続端212bの一端は、第三の接続端232aとDC供給端212aとの間に電気接続され、かつ、第四の接続端234aとDC供給端212aとの間に電気接続される。第五の接続端212bの他端は、コンデンサCの一端に電気接続される。コンデンサCの他端は設置される。このようにして、第一の金属層210はコンデンサCを介して接地される。DC供給端212aは、バラン200が制御チップで操作される際に、バラン200から制御チップに直接電源が供給されるよう、第一の金属層210により設定可能であるので、回路設計は簡単であり、製造コスト節減される。
第二実施形態

0061

図10図11C図11Eを参照すると、本発明の第二実施形態によるバラン300が示されている。バラン300は、異なる種類の螺旋線と、外部電極および不平衡I/O端、平衡I/O端、および開回路端間の異なる電気接続部とで構成されている点で、第一実施形態によるバラン200とは異なる。つまり、本実施形態によると、外部電極と、不平衡I/O端と、平衡I/O端と、開回路端との間の電気接続位置により、螺旋線の形状が変わる。特に、第二の金属層320の第一の螺旋線322の最外円は、第五の領域A5'を画定して、第二の金属層320の第二の螺旋線324の最外円は、第六の領域A6'を画定する。第三の金属層330の第三の螺旋線332の最外円は、第七の領域A7'を画定して、第三の金属層330の第四の螺旋線334の最外円は、第八の領域A8'を画定する。第五の領域A5'、第六の領域A6'、第七の領域A7'、および第八の領域A8'は正方形に構成される。一方、第一実施形態によると、第五の領域A5、第六の領域A6、第七の領域A7、および第八の領域A8は、矩形に構成される。

0062

図11A図11Gを参照すると、第一の螺旋線322の不平衡I/O端322aは、外部電極360dを介して第一の金属層310の第二の導電部314cに電気接続される。第一の螺旋線322の第一の接続端322bは、第一の誘電体層340に構成される導電チャネル370a、第二の金属層330の導電配線333a、第二の誘電体層390に構成される導電チャネル370c、第四の金属層380の第五の線分382、第二の誘電体層390に構成される導電チャネル370d、第二の金属層330の導電配線333b、および第一の誘電体層340に構成される導電チャネル370bを介して、第二の螺旋線324の第二の接続端324aに電気接続される。第二の螺旋線324の開回路端324bは、外部電極360fを介して第一の金属層310の第二の導電部314dに電気接続される。第二の導電部314dは開回路される。開回路端324bおよび不平衡I/O端322aは、それぞれ接続された外部電極360fおよび360dであり、これらは本体30の同じ側面(第二の側面)に配される。

0063

第三の螺旋線332の第一の平衡I/O端332bは、外部電極360aを介して第一の金属層310の第二の導電部314aに電気接続される。第三の螺旋線332の第三の接続端332aは、第二の誘電体層390に構成される導電チャネル370e、第四の金属層380の第六の線分384a、および外部電極360eを介して、第一の金属層310の接地された第一の導電部312に電気接続される。第四の螺旋線334の第二の平衡I/O端334bは、外部電極360cを介して第一の金属層310の第二の導電部314bに電気接続される。第一の平衡I/O端332bの第二の平衡I/O端334bはそれぞれ外部電極360c、360aに接続され、これらは本体30の同じ側面(第一の側面)に配される。第四の螺旋線334の第四の接続端334aは、第四の金属層380の第六の線分384bと外部電極360eを介して第一の金属層310の接地された第一の導電部312に電気接続される。

0064

さらに、第一の螺旋線322の最内部の第一の線分322cは、第一の領域A1'を囲む。第一の領域A1'の各二つの対辺は、互いに第一の距離D1'分、離れている。各二つの隣り合う平行な第一の線分322cは互いに第二の距離D2'分、離れている。各第二の距離D2'は各第一の距離D1'よりも短い。第二の螺旋線324の最内部の第一の線分324cは、第二の領域A2'を囲む。第二の領域A2'の各二つの対辺は、互いに第三の距離D3'分、離れている。各二つの隣り合う平行な第一の線分324cは互いに第四の距離D4'分、離れている。各第四の距離D4'は各第三の距離D3'より短い。

0065

図12および図13を参照すると、図示を容易にするべく、不平衡I/O端322aが入力端として扱われ、第一の平衡I/O端332bおよび第二の平衡I/O端334bが出力端として扱われている。S11'は、反射減衰量を表し、S21'、S31'は挿入損失を表す。特に、S11'は、不平衡I/O端322aの算出反射電力をその算出入力電力で除算した対数値、つまり、ログ(不平衡I/O端322aの反射電力÷不平衡I/O端322aの入力電力)を表す。S21'は、第二の平衡I/O端334bの算出出力電力を不平衡I/O端322aの算出入力電力で除算した対数値、つまり、ログ(第二の平衡I/O端334bの出力電力÷不平衡I/O端322aの入力電力)を表す。S31'は、第一の平衡I/O端332bの算出出力電力を不平衡I/O端322aの算出入力電力で除算した対数値、つまり、ログ(第一の平衡I/O端332bの出力電力÷不平衡I/O端322aの入力電力)を表す。図13から分かるのは、周波数帯域幅範囲が2.2GHzから3.6GHzの範囲の場合、S11'は他の周波数帯域幅範囲よりも0から離れ、S21'、S31'は他の周波数大域幅範囲よりもより0に近似する、ということである。このような次第で、2.2GHzから3.6GHzの間の周波数帯域幅範囲においては、不平衡I/O端322aは、反射減衰量についての性能がより良好であり、平衡I/O端332b、334bは、挿入損失についての性能がより良好である。この理由は、各第二の距離D2'が各第一の距離D1'より短く、各第四の距離D4'が各第三の距離D3'より短いので、不平衡I/O端322aの反射減衰量が減少し、不平衡I/O端322aに比したときの第一の平衡I/O端332bの挿入損失が減少し、かつ、不平衡I/O端322aと比したときの第二の平衡I/O端334bの挿入損失が減少するからである。さらに、本発明の本実施形態によるバラン300は最適Q係数を持つ。概して、従来技術と比べて、本実施形態のバラン300は電気的性能に優れている。

0066

第二実施形態のバラン300はさらに、第一実施形態同様コンデンサと接続することもできる。電気接続については第一実施形態の説明を読めば分かるので、ここでは繰り返さない。

0067

業者であれば、本発明の構造に対しては本発明の範囲あるいは精神から逸脱しない範囲で様々な変形例・変更例が可能であることが明白であろう。上述に鑑みて、本発明は、以下の請求項およびその均等物の範囲内において発明の様々な変形例・変更例を網羅することが意図されている。

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    【課題】電界の遮蔽を容易に行うこと。【解決手段】コイル30と、コイル30が巻回された巻軸14とコイル30を覆う鍔部16a、16b及び磁性樹脂膜18(覆い部)とを有する磁性体部10と、磁性体部10の巻軸... 詳細

  • 株式会社ヨコオの「 アンテナ装置及び整合回路」が 公開されました。( 2019/05/23)

    【課題】AM波帯でアンプのS/N特性を向上させるアンテナ装置を提供する。【解決手段】AM波帯の信号を受信するアンテナ1と、AM波帯の信号を増幅するアンプ2との間に整合回路10を介挿する。整合回路10は... 詳細

  • 株式会社SOKENの「 高周波伝送線路」が 公開されました。( 2019/05/23)

    【課題】量産化可能で、且つ損失を抑制可能な高周波伝送線路を提供することを目的とする。【解決手段】高周波伝送線路は、多層基板と、信号線路と、信号ビアと、少なくとも1つのグランドプレーンと、複数のグランド... 詳細

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