JP2010109874A - 薄膜バラン - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を維持しつつ、平衡特性を改善することができる薄膜バランを提供する。
【解決手段】本実施形態に係る薄膜バランは、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と、前記第１のコイル部に接続された不平衡端子と、第３のコイル部Ｃ３に接続された第１の平衡端子Ｔ１と、第４のコイル部Ｃ４に接続された第２の平衡端子Ｔ２と、第３のコイル部Ｃ３と第１の平衡端子Ｔ１との間、及び／又は、第４のコイル部Ｃ４と第２の平衡端子Ｔ２との間に接続された補助コイル部Ｃ５とを有し、補助コイル部Ｃ５は、第１及び第２のコイル部Ｃ１，Ｃ２のコイル開口に重ならないように配置されたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、不平衡−平衡の信号変換を行なうバランであって、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。

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扱うが、高周波信号の生成や処理を行なうＲＦ−ＩＣは、平衡型の信号を扱うため、両者を接続する場合には、不平衡−平衡変換器として機能するバランが使用される。

上述したバランの設計では、近時の電子デバイスへの小型化の要求にも応えるべく、バランの小型化を維持しつつ、変換対象となる信号周波数において、所望の平衡特性が得られるように、コイル（線路部）の長さや形状が最適化される（例えば、特許文献１参照）。
特許第３８００１２１号

しかしながら、平衡特性を改善するためにコイルを同一平面上に長くすると、コイルの表面積が増加し、結果としてバランの小型化を維持することができない。このように、同一平面上にコイルの長さを増加させずに、平衡特性を改善することが求められている。

そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化を維持しつつ、平衡特性を改善することができる薄膜バランを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明の薄膜バランは、第１のコイル部及び第２のコイル部を備える不平衡伝送線路と、第１のコイル部及び第２のコイル部にそれぞれ磁気結合する第３のコイル部及び第４のコイル部を備えた平衡伝送線路と、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、第３のコイル部と第１の平衡端子との間、及び／又は、第４のコイル部と第２の平衡端子との間に接続された補助コイル部とを有し、補助コイル部は、第１乃至第４のコイル部のコイル開口に重ならないように配置されたものである。

かかる構成では、第３のコイル部と第１の平衡端子との間、及び／又は、第４のコイル部と第２の平衡端子との間に接続されに補助コイル部のインダクタンス値や形成位置を変えることにより、薄膜バランの平衡特性が調整される。特に、薄膜バランの平衡特性の改善のためには、補助コイル部は第１乃至第４のコイル部のコイル開口に重ならないように配置すべきことが本願発明者により確認されている。

例えば、補助コイル部は、第４のコイル部と第２の平衡端子との間に接続されることが好ましい。また、補助コイル部が、第１及び第３のコイル部のコイル導体に対向する領域、並びに第２及び第４のコイル部のコイル導体に対向する領域のうち少なくともいずれか一方に配置されることが好ましく、例えば、第２及び第４のコイル部のコイル導体に対向する領域に配置される。かかる構成では、詳細な作用は不明なものの、本願発明者により、薄膜バランの平衡特性の改善の効果が確認されている。

本発明によれば、第３のコイル部と第１の平衡端子との間、及び／又は、第４のコイル部と第２の平衡端子との間に電気的に接続され、かつ、第１乃至第４のコイル部のコイル開口に重ならないように配置された補助コイルを設けることにより、簡易な構成で、小型化を維持しつつ平衡特性に優れた薄膜バランを得ることができる。

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。

図１は、本実施形態に係る薄膜バラン１の等価回路図である。
図１に示すように、薄膜バラン１は、第１のコイル部Ｃ１と第２のコイル部Ｃ２と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とを有する。また、薄膜バラン１は、第１のコイル部Ｃ１に接続された不平衡端子Ｔ０と、第３のコイル部Ｃ３に接続された第１の平衡端子Ｔ１と、第４のコイル部Ｃ４に接続された第２の平衡端子Ｔ２とを有する。そして、第４のコイル部Ｃ４と第２の平衡端子Ｔ２との間には、補助コイル部Ｃ５が設けられている。

より詳細に接続関係を説明すると、不平衡端子Ｔ０に第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２が直列接続され、第２のコイル部の第１のコイル部と反対側は終端している。また、第１の平衡端子Ｔ１及び第２の平衡端子Ｔ２の間に、第３のコイル部Ｃ３、第４のコイル部Ｃ４及び補助コイル部Ｃ５が直列接続されている。第３のコイル部Ｃ３と第４のコイル部Ｃ４の接続点は、接地電位に固定される。

上記のコイル部Ｃ１〜Ｃ４の長さは、薄膜バランの仕様に応じて異なるが、変換対象となる信号の１／４波長共振器回路となるように設定される。コイル部Ｃ１〜Ｃ４の形状は、任意であり、渦巻状、蛇行状、直線状であってもよい。

図１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。
上記の薄膜バラン１では、不平衡端子Ｔ０に不平衡信号が入力されると、不平衡信号は第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２を伝播する。そして、第１のコイル部Ｃ１においては第３のコイル部Ｃ３と磁気結合し、第２のコイル部Ｃ２においては第４のコイル部Ｃ４と磁気結合することによって、不平衡信号は位相が１８０°異なる２つの平衡信号に変換され、この２つ平衡信号が第１及び第２の平衡端子Ｔ１，Ｔ２から出力される。なお、平衡信号から不平衡信号の変換動作は、上述した動作を逆にしたものである。

上述したバランの動作から明らかなように、バランの平衡特性は重要な要素である。平衡特性は、２つの平衡信号の位相のずれが１８０°に近く、また、２つの平衡信号の出力（振幅）が近いほど、優れているといえる。

本願発明者は、上記の薄膜バラン１において、補助コイル部Ｃ５の形成位置を限定することにより、平衡特性が改善されることを見出した。以下に、補助コイル部Ｃ５の具体的な配置について、各実施例を参照して説明する。

（実施例１）
図２〜図６は、実施例１の薄膜バラン１の各配線層の平面図である。このうち、図２は第１配線層１０の平面図であり、図３は第２配線層２０の平面図であり、図４は第３配線層３０の平面図であり、図５は第４配線層４０の平面図であり、図６は第５配線層５０の平面図である。第１配線層１０が最下層の配線層であり、第５配線層５０が最上層の配線層である。なお基板は図示していないが、最下層である第１配線層１０の下に位置している。つまり基板上に薄膜バランが形成された構成をとっている。

図２〜図６に示すように、第１配線層１０〜第５配線層５０の全ての層に、不平衡端子Ｔ０、第１の平衡端子Ｔ１、第２の平衡端子Ｔ２及び接地端子Ｔ３が形成されている。各端子Ｔ０〜Ｔ３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には上下層を電気的に導通させるよう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。

図２に示すように、第１配線層１０には、不平衡伝送線路２を構成する第１のコイル部Ｃ１及び第２のコイル部Ｃ２が隣接して形成されている。各コイル部Ｃ１，Ｃ２は、１／４波長共振器相当を構成する。第１のコイル部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。第２のコイル部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は開放されている。第１のコイル部Ｃ１のコイル導体１１によってコイル開口Ａ１が規定され、第２のコイル部Ｃ２のコイル導体１２によってコイル開口Ａ２が規定される。

図３に示すように、第２配線層２０には、平衡伝送線路３を構成する第３のコイル部Ｃ３及び第４のコイル部Ｃ４が隣接して形成されている。各コイル部Ｃ３，Ｃ４は、１／４波長共振器相当を構成する。平衡伝送線路３の各コイル部Ｃ３，Ｃ４は、不平衡伝送線路２の各コイル部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。第３のコイル部Ｃ３を構成するコイル導体２１の外側の端部２１ａは第１の平衡端子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。また、第４のコイル部Ｃ４を構成するコイル導体２２の外側の端部２２ａ及び内側の端部２２ｂは、それぞれスルーホールＰに接続されている。第３のコイル部Ｃ３のコイル導体２１によってコイル開口Ａ３が規定され、第４のコイル部Ｃ４のコイル導体２２によってコイル開口Ａ４が規定される。

図４に示すように、第３配線層３０には、第３のコイル部Ｃ３と第４のコイル部Ｃ４を接地端子Ｔ３に電気的に繋ぐ配線３１、第１のコイル部Ｃ１と第２のコイル部Ｃ２を電気的に繋ぐ配線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Ｔ３とを接続するように分岐した形状を有する。そして、配線３１は、２つのスルーホールＰを介してコイル導体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。また、配線３２はスルーホールＰを介してコイル導体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。

図５に示すように、第４配線層４０には、補助コイル部Ｃ５の一部を構成するコイル導体４１，４２が形成されている。コイル導体４２の一方の端部４２ａは第２の平衡端子Ｔ２に接続され、コイル導体４１の一方の端部４１ａはスルーホールＰを介して第４のコイル部Ｃ４を構成するコイル導体２２の端部２２ａに接続されている。

図６に示すように、第５配線層５０には、補助コイル部Ｃ５の一部を構成するコイル導体５１が形成されている。コイル導体５１の端部は、それぞれコイル導体４１，４２の他方の端部に接続されている。

図５及び図６に示すように、コイル導体４２、コイル導体５１、及びコイル導体４１がスルーホールを介して接続されることにより、補助コイル部Ｃ５が構成される。補助コイル部Ｃ５の一端となるコイル導体４２の端部４２ａは第２の平衡端子Ｔ２に接続され、補助コイル部Ｃ５の他端となるコイル導体４１の端部４１ａは第４のコイル部Ｃ４のコイル導体２２に接続されている。

上述したように、実施例１の薄膜バラン１では、補助コイル部Ｃ５が、第４の線路部Ｌ４と第２の平衡端子Ｔ２との間に電気的に接続されている。また、補助コイル部Ｃ５の平面的なレイアウトは、第１及び第２のコイル部Ｃ１、Ｃ２のコイル開口Ａ１、Ａ２に重ならないように配置されている。この重なりは、各配線層１０〜５０の積層方向に沿って観察した場合に認定できるものをいう。より詳細には、実施例１では、補助コイル部Ｃ５は、第２のコイル部Ｃ２及び第４のコイル部Ｃ４のコイル導体に対向する領域に配置されているものである。また、本願明細書において、コイル部とは、コイル導体及びそのコイル導体によって画成されるコイル開口の双方の領域を含むものとする。

このように同一の第１の階層に不平衡伝送線路を構成する２つのコイルＣ１，Ｃ２を形成し、その第１の階層に隣り合う別の第２の階層に平衡伝送線路を構成する２つのコイルＣ３，Ｃ４を形成し、更にその第２の階層に隣り合う第１の階層とは逆側の第３の階層にコイルＣ１とＣ２を繋ぐ配線と、コイルＣ３とＣ４を繋ぐ配線を形成した薄膜バランの構成に対し、更にその第３の階層に隣り合う第２の階層とは逆側の第４の階層と、更にその第４の階層に隣り合う第３の階層とは逆側の第５の階層との２段の階層を用いて形成された補助コイルＣ５を形成した例を示したが、この補助コイルは第３の階層と第４の階層を用いて形成しても良い。このようにすることで磁気的な結合状態が変化することから、より特性の向上が期待出来る。
言うまでもないが、補助コイルは２段の階層に限らず第４の階層や第３の階層にのみ１段で形成しても良い。所望の特性にあわせ設計可能である。

補助コイル部Ｃ５の形成位置が薄膜バラン１の平衡特性に与える影響について、種々の実施例及び比較例を用意して評価した。以下に、種々の実施例及び比較例のレイアウトを説明した後に、それらの平衡特性の評価結果について説明する。

（実施例２）
実施例２では、補助コイル部Ｃ５が第１及び第２のコイル部Ｃ１，Ｃ２のコイル開口及びコイル導体に重ならないように配置されている例である。図７及び図８は、このような実施例２の薄膜バラン１の第４配線層４０及び第５配線層５０を示す平面図である。なお、実施例２の薄膜バラン１の第１乃至第３配線層１０〜３０の構成は、第１実施例と同様である。

図７及び図８に示すように、補助コイル部Ｃ５は、第４配線層４０のコイル導体４３及び第５配線層５０のコイル導体５２により構成されている。コイル導体４３の一方の端部はスルーホールＰを介してコイル導体５２の一方の端部に接続され、コイル導体４３の他方の端部は、スルーホールＰを介して第４のコイル部Ｃ４を構成するコイル導体２２の端部２２ａに接続されている。コイル導体５２の他方の端部５２ａは、第２の平衡端子Ｔ２に接続されている。

図７及び図８に示すように、実施例２では、補助コイル部Ｃ５が第１及び第２のコイル部Ｃ１，Ｃ２のコイル開口及びコイル導体に重ならないように外側に配置されている。

（比較例１）
図９は、比較例１の薄膜バランの等価回路図を示す。比較例１の薄膜バラン１００は、第４のコイル部Ｃ４と第２の平衡端子Ｔ２との間に補助コイル部Ｃ５を有さない。具体的には、図３に示す第２配線層２０のコイル導体２２の端部２２ａを第２の平衡端子Ｔ２に接続し、図５及び図６に示す第４配線層４０及び第５配線層５０のコイル導体４１，４２，５１を設けないことにより、比較例１の薄膜バランが構成される。

（比較例２）
比較例２では、補助コイル部Ｃ５のコイル導体が、第２のコイル部Ｃ２及び第４のコイル部Ｃ４のコイル開口に重なって配置されている例である。図１０及び図１１は、このような比較例２の薄膜バラン１の第４配線層４０及び第５配線層５０を示す平面図である。なお、比較例２の薄膜バラン１の第１乃至第３配線層１０〜３０の構成は、第１実施例と同様である。

図１０及び図１１に示すように、補助コイル部Ｃ５は、第４配線層４０のコイル導体４４，４５及び第５配線層５０のコイル導体５３により構成されている。各コイル導体４４，４５，５３は、実施例１のコイル導体４１，４２，５１をコイル開口Ａ２，Ａ４の中心側にシフトさせたものであり、その接続関係については実施例１と同様である。

図１０及び図１１に示すように、比較例２では、補助コイル部Ｃ５のコイル導体４４，５３が、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル開口Ａ２，Ａ４に一部重なって配置されている。

（比較例３）
比較例３では、補助コイル部Ｃ５のコイル導体及びコイル開口が、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル開口Ａ２，Ａ４に重なって配置されている例である。図１２及び図１３は、このような比較例３の薄膜バラン１の第４配線層４０及び第５配線層５０を示す平面図である。なお、比較例３の薄膜バラン１の第１乃至第３配線層１０〜３０の構成は、第１実施例と同様である。

図１２及び図１３に示すように、補助コイル部Ｃ５は、第４配線層４０のコイル導体４６，４７及び第５配線層５０のコイル導体５４により構成されている。各コイル導体４６，４７，５４は、実施例１のコイル導体４１，４２，５１を比較例２よりもさらにコイル開口Ａ２，Ａ４の中心側にシフトさせたものであり、その接続関係については実施例１と同様である。

図１２及び図１３に示すように、比較例３では、補助コイル部Ｃ５のコイル導体４６，５４及び当該コイル導体によって画成されるコイル開口が、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル開口Ａ２，Ａ４に重なって配置されている。すなわち、補助コイル部Ｃ５のほとんどの領域が、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル開口Ａ２，Ａ４に重なって配置されている。

（評価結果１）
上記の実施例１〜２及び比較例１〜３の構造について、平衡特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、２４００−２５００ＭＨｚとした。図１４は、位相バランスの測定結果を示す図であり、図１５は出力（振幅）バランスの測定結果を示す図である。図１４、１５では、Ｅ１は実施例１の結果、Ｅ２は実施例２の結果、Ｒ１は比較例１の結果、Ｒ２は比較例２の結果、Ｒ３は比較例３の結果を示す。

位相バランス特性は、第１の平衡端子Ｔ１と第２の平衡端子Ｔ２から出力される２つの平衡信号の位相差であることから１８０ｄｅｇがより理想的な位相バランスとなる。一方、出力バランス特性は、第１の平衡端子Ｔ１と第２の平衡端子Ｔ２から出力される２つの平衡信号の振幅差であることから０ｄＢがより理想的な出力バランスとなる。

図１４及び図１５に示すように、第２のコイル部Ｃ２のコイル導体に重なるように補助コイル部Ｃ５を配置した実施例１（Ｅ１）が、最も平衡特性に優れていることがわかる。また、実施例１ほどではないが、第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４に対向する領域の外側に補助コイル部Ｃ５を配置した実施例２（Ｅ２）も、平衡特性に優れていることがわかる。比較例２及び３では、補助コイル部Ｃ５を設けない比較例１と同程度の平衡特性しか得られなかった。

このような平衡特性が得られる理由について考察する。補助コイル部Ｃ５を追加することにより、インダクタンスを調整することができ、この結果、薄膜バランの平衡特性が調整され、改善されると推定される。このインダクタンスを調整するための補助コイル部Ｃ５を、第１のコイル部Ｃ１〜第４のコイル部Ｃ４のコイル開口に重なるように配置してしまうと、補助コイル部Ｃ５がコイル開口を貫く磁束に干渉することとなる。この結果、左右のコイルにおける磁気結合がアンバランスとなり、平衡特性の改善効果が得られないか、平衡特性がかえって低下するものと推定される。

次に、補助コイル部Ｃ５の形成位置が薄膜バラン１の平衡特性に与える影響について、さらに別の実施例３を用意して評価した。以下に、実施例３のレイアウトを説明した後に、それらの平衡特性の評価結果について説明する。

（実施例３）
実施例３は、第３配線層３０及び第４配線層４０により補助コイル部Ｃ５を形成した例である。図１６及び図１７は、実施例３の薄膜バラン１の第３配線層３０及び第４配線層４０を示す平面図である。なお、実施例３の薄膜バラン１の第１乃至第２配線層１０〜２０の構成は、第１実施例と同様である。また、実施例３では、実施例１の第５配線層５０は必要ない。

図１６及び図１７に示すように、第３配線層３０及び第４配線層４０のコイル導体３３，３４，４８により補助コイル部Ｃ５が構成されている。各コイル導体３３，３４，４８の接続関係は、実施例１のコイル導体４１，４２，５１と同様である。

図１６及び図１７に示すように、実施例３では、補助コイル部Ｃ５が、第２のコイル部Ｃ２及び第４のコイル部Ｃ４のコイル導体に対向する領域に配置されている点で実施例１と同じであるが、実施例１よりも第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４に近い第３配線層３０及び第４配線層４０に補助コイル部Ｃ５が形成されているものである。

（評価結果２）
上記の実施例３の構造を評価すべく、実施例１、３及び比較例１の構造について平衡特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、２４００−２５００ＭＨｚとした。図１８は、位相バランスの測定結果を示す図であり、図１９は出力（振幅）バランスの測定結果を示す図である。図１８、１９では、Ｅ１は実施例１の結果、Ｅ３は実施例３の結果、Ｒ１は比較例１の結果を示す。

また、図１８及び図１９に示すように、実施例３（Ｅ３）が、実施例１（Ｅ１）よりも平衡特性に優れていることがわかる。

このような平衡特性が得られる理由について考察する。補助コイル部Ｃ５を第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４により近い第３配線層３０及び第４配線層４０に形成することにより、左側のコイル部Ｃ１，Ｃ３と、右側のコイル部Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５での配線の積層状態（かさ高さ）の差が小さくなることから、左右のコイル部の対称性が若干向上する。この対称性の向上が、平衡特性が改善する方向に作用するものと推定される。

次に、補助コイル部Ｃ５の形状及び形成位置が薄膜バラン１の平衡特性に与える影響について、さらに別の実施例４〜６及び比較例４を用意して評価した。以下に、実施例４〜６及び比較例４のレイアウトを説明した後に、それらの平衡特性の評価結果について説明する。

（実施例４）
実施例４は、ミアンダ型のコイルからなる補助コイル部Ｃ５の例である。図２０は、実施例４の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。なお、実施例４では、下層の第１配線層のコイル導体の巻数が１つ増えており、第２配線層のコイル導体の巻数が１つ減っている点を除いて、第１配線層１０及び第２配線層１０〜２０の構成は、第１実施例とほぼ同じである。また、実施例４では、実施例１の第４配線層４０及び第５配線層５０は必要ない。

図２０に示すように、補助コイル部Ｃ５は、蛇足状のコイル導体３５により形成されている。コイル導体の一端は第２の平衡端子Ｔ２に接続され、その他端はスルーホールＰを介して第４のコイル部Ｃ４のコイル導体２２に接続されている。補助コイル部Ｃ５は、第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４のコイル開口に重ならないように配置されており、より詳細には、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル導体に重なるように配置されている。

（実施例５）
実施例５は、ミアンダ型の補助コイル部Ｃ５の領域を広げた例である。図２１は、実施例５の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。

図２１に示すように、補助コイル部Ｃ５は、蛇足状のコイル導体３６により形成されている。コイル導体３６は、コイル導体３５の一部を外側に広げたものである。この結果、コイル導体３６のインダクタンスは、コイル導体３５のものに比べて大きくなる。ただし、実施例４と同様に、実施例５の補助コイル部Ｃ５は、第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４のコイル開口に重ならないように配置されており、より詳細には、第２のコイル部及び第４のコイル部のコイル導体に重なるように配置されている。

（実施例６）
実施例６は、１つの第３配線層３０のみにより補助コイル部Ｃ５を形成した例である。図２２は、実施例６の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。なお、実施例６の薄膜バラン１の第１乃至第２配線層１０〜２０の構成は、第１実施例と同様である。また、実施例６では、実施例１の第４配線層４０及び第５配線層５０は必要ない。

図２２に示すように、第３配線層３０のコイル導体３７により補助コイル部Ｃ５が構成されている。コイル導体３７の一端は第２の平衡端子Ｔ２に接続され、その他端はスルーホールＰを介して第４のコイル部Ｃ４のコイル導体２２に接続されている。補助コイル部Ｃ５は、第１乃至第４のコイル部Ｃ１〜Ｃ４のコイル開口Ａ１〜Ａ４に重ならないように配置されており、より詳細には、第２のコイル部Ｃ２及び第４のコイル部Ｃ４のコイル導体に重なるように配置されている。

（比較例４）
比較例４は、実施例６の補助コイル部Ｃ５をコイル開口に重なるように変形させた例である。図２３は、比較例４の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。

図２３に示すように、補助コイル部Ｃ５を構成するコイル導体３８は、実施例６のコイル導体３７の一部をコイル開口側にシフトさせたものである。これにより、補助コイル部Ｃ５は、右側のコイル開口に重なって配置されている。

（評価結果３）
上述した実施例４〜６及び比較例４の構造について平衡特性をシミュレーションにより求めた。対象とする信号周波数は、２４００−２５００ＭＨｚとした。図２４は、位相バランスの測定結果を示す図であり、図２５は出力（振幅）バランスの測定結果を示す図である。図２４、２５では、Ｅ４は実施例４の結果、Ｅ５は実施例５の結果、Ｅ６は実施例６の結果、Ｒ４は比較例４の結果を示す。

また、図２４及び図２５に示すように、実施例４〜６についても、比較例４と比べて平衡特性に優れていることがわかる。この結果から、補助コイル部Ｃ５は、コイル開口に重ならないように形成されていればよく、蛇足状のコイル導体であっても、１層の配線層により輪状に形成されていてもよいことがわかる。

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。たとえば補助コイル部Ｃ５の一部に屈曲部を備えている部分を持てば特にコイル形状に制限はない。また、補助コイルは１回転以上巻回する必要もなく、例えば半回転であってもよい。また、例えば、各端子Ｔ０〜Ｔ３の配置に限定はない。また、薄膜バラン１を構成する配線構造は、４層未満又は５層以上であってよい。また、第１配線層１０を最上層に形成し、第５配線層５０を最下層に形成するよう、層構成が全く逆の構造でもよい。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可能である。

本発明の薄膜バランは、小型化を維持しつつ、平衡特性を改善した薄膜バランを実現できるため、特に小型化が要求される無線通信機器への適用が可能である。

本実施形態に係る薄膜バラン１の等価回路図である。 実施例１の薄膜バラン１の第１配線層１０を示す平面図である。 実施例１の薄膜バラン１の第２配線層２０を示す平面図である。 実施例１の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 実施例１の薄膜バラン１の第４配線層４０を示す平面図である。 実施例１の薄膜バラン１の第５配線層５０を示す平面図である。 実施例２の薄膜バラン１の第４配線層４０を示す平面図である。 実施例２の薄膜バラン１の第５配線層５０を示す平面図である。 比較例１の薄膜バラン１の等価回路図である。 比較例２の薄膜バラン１の第４配線層４０を示す平面図である。 比較例２の薄膜バラン１の第５配線層５０を示す平面図である。 比較例３の薄膜バラン１の第４配線層４０を示す平面図である。 比較例３の薄膜バラン１の第５配線層５０を示す平面図である。 実施例１〜２及び比較例１〜３の位相バランスの測定結果を示す図である。 実施例１〜２及び比較例１〜３の出力バランスの測定結果を示す図である。 実施例３の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 実施例３の薄膜バラン１の第４配線層４０を示す平面図である。 実施例１、３及び比較例１の位相バランスの測定結果を示す図である。 実施例１、３及び比較例１の出力バランスの測定結果を示す図である。 実施例４の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 実施例５の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 実施例６の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 比較例４の薄膜バラン１の第３配線層３０を示す平面図である。 実施例４〜６及び比較例４の位相バランスの測定結果を示す図である。 実施例４〜６及び比較例４の出力バランスの測定結果を示す図である。

符号の説明

１，１００…薄膜バラン、２…不平衡伝送線路、３…平衡伝送線路、１０…第１配線層、１１…コイル導体、１１ａ，１１ｂ…端部、１２…コイル導体、１２ａ，１２ｂ…端部、２０…第２配線層、２１…コイル導体、２１ａ，２１ｂ…端部、２２…コイル導体、２２ａ，２２ｂ…端部、３０…第３配線層、３１，３２…配線、３３〜３８…コイル導体、４０…第４配線層、４１〜４８…コイル導体、５０…第５配線層、５１〜５４…コイル導体、Ｐ…スルーホール、Ｃ１…第１のコイル部、Ｃ２…第２のコイル部、Ｃ３…第３のコイル部、Ｃ４…第４のコイル部、Ａ１〜Ａ４…コイル開口、Ｃ５…補助コイル部、Ｔ０…不平衡端子、Ｔ１…第１の平衡端子、Ｔ２…第２の平衡端子、Ｔ３…接地端子。

Claims (4)

1. 第１のコイル部及び第２のコイル部を備える不平衡伝送線路と、
   前記第１のコイル部及び前記第２のコイル部にそれぞれ磁気結合する第３のコイル部及び第４のコイル部を備えた平衡伝送線路と、
   前記第１のコイル部に接続された不平衡端子と、
   前記第３のコイル部に接続された第１の平衡端子と、
   前記第４のコイル部に接続された第２の平衡端子と、
   前記第３のコイル部と前記第１の平衡端子との間、及び／又は、前記第４のコイル部と前記第２の平衡端子との間に接続された補助コイル部と、
   を有し、
   前記補助コイル部は、前記第１乃至第４のコイル部のコイル開口に重ならないように配置された、
   薄膜バラン。
2. 前記補助コイル部は、前記第４のコイル部と前記第２の平衡端子との間に接続された、
   請求項１に記載の薄膜バラン。
3. 前記補助コイル部が、前記第１及び第３のコイル部のコイル導体に対向する領域、並びに前記第２及び第４のコイル部のコイル導体に対向する領域のうち少なくともいずれか一方に配置された、
   請求項１又は２に記載の薄膜バラン。
4. 前記補助コイル部が、前記第２及び第４のコイル部のコイル導体に対向する領域に配置された、
   請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜バラン。

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