(57)【要約】【課題】小型化が可能な積層型バラン及び混成集積回路モジュール並びに積層基板を提供する。【解決手段】Marchandバランからなる積層型バランを形成する際、使用時において伝送線路113の電流方向と伝送線路114の電流方向が同方向になるように、１／２波長伝送線路を構成する伝送線路113,114を誘電体を挟んで対向するように隣接層に積層配置する。これにより、伝送線路113,114間にマグネチックシールドが形成される。このため、伝送線路113,114間で互いに磁気干渉を受けないようにするためのグランド電極層を設ける必要がなくなる。【選択図】図１
2008167403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１／２波長伝送線路と該１／２波長伝送線路の一端側に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路と前記１／２波長伝送線路の他端側半分に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路とを備えた積層型バランにおいて、
前記１／２波長伝送線路の一端側を構成する第１の伝送線路が形成されている第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層に隣接して積層され、使用時の電流の方向が前記第１の伝送線路の電流と同方向になるように且つ前記第１の伝送線路に誘電体を挟んで対向するように、前記１／２波長伝送線路の他端側を構成する第２の伝送線路が形成されている第２の誘電体層と、
前記誘電体を挟んで対向する第１の伝送線路と第２の伝送線路とのそれぞれの、電流の方向が同じになるように導電接続する接続手段と、
前記第１の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第１の伝送線路に電磁結合するように、一方の１／４波長伝送線路を構成する第３の伝送線路が形成されている第３の誘電体層と、
前記第２の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第２の伝送線路に電磁結合するように、他方の１／４波長伝送線路を構成する第４の伝送線路が形成されている第４の誘電体層と、
前記第３の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第３の伝送線路に対向するように配置された第１のグランド電極層と、
前記第４の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第４の伝送線路に対向するように配置された第２のグランド電極層とを備えた
ことを特徴とする積層型バラン。
【請求項２】
前記第１乃至第４の伝送線路のそれぞれが渦巻形状をなしている
ことを特徴とする請求項１に記載の積層型バラン。
【請求項３】
前記第１乃至第４の伝送線路のそれぞれの一部が蛇行形状をなしている
ことを特徴とする請求項１に記載の積層型バラン。
【請求項４】
１／２波長伝送線路と該１／２波長伝送線路の一端側半分に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路と前記１／２波長伝送線路の他端側に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路とを備えた積層型バランにおいて、
前記１／２波長伝送線路の一端側を構成する第１の伝送線路が形成されている第１の誘電体層と、
前記第１の誘電体層に隣接して積層され、前記第１の伝送線路に対して誘電体を挟んで容量結合するように、前記１／２波長伝送線路の他端側を構成する第２の伝送線路が形成されている第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第１の伝送線路に電磁結合するように、一方の１／４波長伝送線路を構成する第３の伝送線路が形成されている第３の誘電体層と、
前記第２の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第２の伝送線路に電磁結合するように、他方の１／４波長伝送線路を構成する第４の伝送線路が形成されている第４の誘電体層と、
前記第３の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第３の伝送線路に対向するように配置された第１のグランド電極層と、
前記第４の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第４の伝送線路に対向するように配置された第２のグランド電極層とを備えたことを特徴とする積層型バラン。
【請求項５】
前記第２の伝送線路は、使用時の電流方向が前記第１の伝送線路の電流方向と同方向になるように形成されている
ことを特徴とする特許請求４に記載の積層型バラン。
【請求項６】
前記第１乃至第４の伝送線路のそれぞれが渦巻形状をなしている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の積層型バラン。
【請求項７】
前記第１乃至第４の伝送線路のそれぞれの一部が蛇行形状をなしている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の積層型バラン。
【請求項８】
前記請求項１乃至７の何れかに記載の積層型バランを備えている
ことを特徴とする混成集積回路モジュール。
【請求項９】
積層セラミック基板を有し、該積層セラミック基板の内部に前記積層型バランが設けられている
ことを特徴とする特許請求８に記載の混成集積回路モジュール。
【請求項１０】
前記積層セラミック基板が低温同時焼成セラミックスからなる
ことを特徴とする請求項９に記載の混成集積回路モジュール。
【請求項１１】
前記請求項１乃至３の何れかに記載の積層型バランが内部に形成されている
ことを特徴とする積層基板。
【請求項１２】
低温同時焼成セラミックス基板である
ことを特徴とする請求項１１に記載の積層基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型バランに関し、特に、無線通信機器用ＩＣの平衡−不平衡変換器あるいは位相変換器等として用いられる積層型バラン及びこれを備えた混成集積回路モジュール並びに積層基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波信号における平衡−不平衡信号回路として、図１５に示すMarchandバランが多いられている。このMarchandバラン１０は分布定数回路で構成された簡単な構成である。すなわち、Marchandバラン１０は、直列接続された２つの１／４波長伝送線路１１，１２を有し、一方の１／４波長伝送線路１１の開放端が不平衡端子１５に接続されている。これら２つの１／４波長伝送線路１１，１２によって１／２波長ラインが構成される。さらに、一方の１／４波長伝送線路１１に対向させて１／４波長伝送線路１３が設けられ、他方の１／４波長伝送線路１２に対向させて１／４波長伝送線路１４が設けられている。一方の１／４波長伝送線路１３の一端すなわち１／４波長伝送線路１１の不平衡端子１５側は接地され、他端は平衡端子１６に接続されている。他方の１／４波長伝送線路１４の一端すなわち１／４波長伝送線路１１と１／４波長伝送線路１２の接続部側の端は平衡端子１７に接続され、他端は接地されている。
【０００３】
このように、Marchandバラン１０は簡単な構成であるため、高周波帯において小型で良好な特性が実現し易いという利点を有している。そのような技術的な背景と近年の無線機器の普及から、積層構造のMarchandバランの開発を部品メーカ各社が進めている。
【０００４】
この種の積層型バランとしては、特許第２７７３６１７号公報（特許文献１）に開示されるバルントランスや、特許２９９０６５２号公報（特許文献２）に開示される積層型バルントランスが知られている。
【０００５】
図１６に示すように、特許文献１に開示されるバルントランス２０は、誘電体基板２１〜２５が記述の順に積層して形成され、各誘電体基板２１〜２５の上面にはアース電極あるいはストリップラインが形成されている。すなわち、最上部に位置する第１の誘電体基板２１にはアース電極３１が形成されアース用の外部端子電極（図示せず）に接続されている。第２の誘電体基板２２の上面には直線状のストリップライン３２が形成されており、その一端３２ａは不平衡外部端子（図示せず）に接続されている。第３の誘電体基板２３の上面には前述した１／２波長ストリップラインを構成する渦巻形状に配置されたストリップライン３３、３４が形成されている。これらのストリップライン３３，３４は誘電体基板２３の中央部を境にしてほぼ対称に設けられている。また、一方のストリップライン３３の渦巻中心にある一端３３ａはビア導体（図示せず）を介してストリップライン３２の他端３２ｂに接続されている。ストリップライン３３の他端３３ｂは他方のストリップライン３４の渦巻外側に位置する一端３４ａに接続され、ストリップライン３４の渦巻中央部に位置する他端３４ｂは開放されている。
【０００６】
第４の誘電体基板２４の上面には上記のストリップライン３３，３４に対向するように、前述した２つの１／４波長ストリップラインを構成する２つの渦巻形状のストリップライン３５，３６が形成されている。ストリップライン３３に対向して設けられている一方のストリップライン３５の一端３５ａは一方の平衡外部端子（図示せず）に接続されている。また前記一方のストリップライン３５の他端はビア導体（図示せず）を介して第５の誘電体基板３５の上面に形成されているアース電極３７に接続されている。また、ストリップライン３４に対向して設けられている他方のストリップライン３６の一端３６ａは他方の平衡外部端子（図示せず）に接続されている。また、前記他方のストリップライン３６の他端はビア導体（図示せず）を介して第５の誘電体基板２５の上面に形成されたアース電極３７に接続されている。また、アース電極３７はアース用の外部端子電極（図示せず）に接続されている。
【０００７】
上記構成によって、図１５に示したMarchandバラン（バルントランス）が形成されている。
【０００８】
図１７に示すように、特許文献２に開示される積層型バルントランス４０は、上記のバルントランス２０の実装面積を小さくするために各渦巻状ストリップラインを異なる層に設けるように構成したものである。
【０００９】
すなわち、積層型バルントランス４０は、誘電体基板４１〜４８が記述の順に積層されて形成され、各誘電体基板４１〜４８の上面にはアース電極あるいはストリップラインが形成されている。すなわち、最上部に位置する第１の誘電体基板４１にはアース電極５１が形成され、このアース電極５１はアース用の外部端子電極（図示せず）に接続されている。第２の誘電体基板４２の上面には略直線状のストリップライン５２が形成されており、その一端５２ａは不平衡外部端子（図示せず）に接続されている。第３の誘電体基板４３の上面には前述した１／２波長ストリップラインの半分を構成する渦巻形状に配置されたストリップライン５３が形成されている。このストリップライン５３の渦巻中心にある一端５３ａはビア導体（図示せず）を介してストリップライン５２の他端５２ｂに接続されている。ストリップライン５３の他端５３ｂは後述するストリップライン５７の渦巻外側に位置する一端５７ａに接続されている。
【００１０】
第４の誘電体基板４４の上面には上記のストリップライン５３に対向するように、前述した一方の１／４波長ストリップラインを構成する渦巻形状のストリップライン５４が形成されている。ストリップライン５４の渦巻の外側に位置する一端５４ａは一方の平衡外部端子（図示せず）に接続されている。ストリップライン５４の渦巻の中心部に位置する他端５４ｂはビア導体（図示せず）を介して第５の誘電体基板４５の上面に形成されているアース電極５５に接続されている。
【００１１】
第５の誘電体基板４５の上面にはアース電極５５が形成され、このアース電極５５はアース用の外部端子電極（図示せず）に接続されている。
【００１２】
第６の誘電体基板４６の上面にはストリップライン５７に対向するように、前述した他方の１／４波長ストリップラインを構成する渦巻形状のストリップライン５６が形成されている。ストリップライン５６の渦巻の外側に位置する一端５６ａは他方の平衡外部端子（図示せず）に接続されている。ストリップライン５６の渦巻の中心部に位置する他端５６ｂはビア導体（図示せず）を介して第５の誘電体基板４５の上面に形成されているアース電極５５に接続されている。
【００１３】
第７の誘電体基板４７の上面には前述した１／２波長ストリップラインの半分を構成する渦巻形状に配置されたストリップライン５７が形成されている。このストリップライン５７の渦巻外側にある一端５７ａは外部電極（図示せず）を介してストリップライン５３の他端５３ｂに接続されている。ストリップライン５７の他端５７ｂは開放されている。
【００１４】
第８の誘電体基板４８の上面にはアース電極５８が形成され、このアース電極５８はアース用の外部端子電極（図示せず）に接続されている。
【００１５】
上記構成によって、図１５に示したMarchandバラン（バルントランス）が形成されている。
【００１６】
さらに、特許文献２には、図１８に示す積層型バルントランス４０Ｂのように、１／２波長ストリップラインを構成する２つの１／４波長ストリップライン５３，５７の間を外部電極に代えてビア導体によって接続するようにしたものも開示されている。
【特許文献１】特許２７７３６１７号公報
【特許文献２】特許２９９０６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前出した特許文献１に開示されるバルントランスは、Marchandバランをそのまま積層体で実現したオーソドックス構造である。そして、１／２波長のラインを引くための面積が必要になるため、小型化が難しいという問題点があった。さらに、低背化が可能ではあるが、低背化を行った場合、ストリップラインとアース電極との間隔が狭くなる。このため、これらの間の結合容量が大きくなるので、インピーダンス整合が取り難くなるという問題点あった。
【００１８】
また、特許文献２に開示される積層型バルントランスは、１／２波長ストリップラインを２層で構成することで、特許文献１に開示されるバルントランスに比べて半分以下の面積でバランを構成できる利点がある。また、平衡入出力側の１／４波長ストリップラインのインピーダンスを独立して調整することが可能等の利点はある。しかしながら、１／２波長ストリップラインを２層に分割し、これら２層の間にＧＮＤプレーンを設け、各ラインが電磁界結合して特性が劣化することを防止している。このため、低背化が困難であるという問題点があった。
【００１９】
本発明は以上の点に着目したもので、小型化が可能な積層型バルントランス及び混成集積回路モジュール並びに積層基板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】
【００２０】
本発明の第１の技術手段は、１／２波長伝送線路と該１／２波長伝送線路の一端側に誘電体を挟んで対向させて設けられた１／４波長伝送線路と前記１／２波長伝送線路の他端側半分に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路とを備えた積層型バルントランスである。そして、前記１／２波長伝送線路の一端側の半分を構成する第１の伝送線路が形成されている第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層に隣接して積層され、使用時の電流の方向が前記第１の伝送線路の電流の方向と同じになるように且つ前記第１の伝送線路に誘電体を挟んで対向するように、前記１／２波長伝送線路の他端側半分を構成する第２の伝送線路が形成されている第２の誘電体層と、を有する。さらに、前記誘電体層を挟んで対向する第１の伝送線路と第２の伝送線路とを、それぞれの電流の方向が同方向になるように導電接続する接続手段と、を有する。また、前記第１の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第１の伝送線路結合するように、一方の１／４波長伝送線路を構成する第３の伝送線路が形成されている第３の誘電体層と、前記第２の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第２の伝送線路に電磁結合するように、他方の１／４波長伝送線路を構成する第４の伝送線路が形成されている第４の誘電体層と、を有する。また、前記第３の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第３の伝送線路に対向するように配置された第１のグランド電極層と、前記第４の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第４の伝送線路に対向するように配置された第２のグランド電極層とを備える。これにより上記目的が達成される。
【００２１】
第１の技術手段によれば、１／２波長伝送線路を構成する第１の伝送線路と第２の伝送線路が誘電体を挟んで隣接層に積層して設けられており、さらに、使用時において第１の伝送線路の電流の方向と第２の伝送線路の電流の方向が同じ方向になるように第１の伝送線路と第２の伝送線路が積層配置されている。これにより、第１のストリップラインの電流によって第１の伝送線路の周囲に発生する磁界と第２の伝送線路の電流によって第２の伝送線路の周囲に発生する磁界が、第１の伝送線路と第２の伝送線路との間の隙間において互いに打ち消し合い、第１の伝送線路と第２の伝送線路との間にマグネチックシールドが形成される。これにより、第１の伝送線路と第２の伝送線路との間で互いに磁気干渉を受けないようにするためのグランド電極層を設ける必要が無くなる。このため、小型化および低背化が可能になる。したがって、フィルタとバランを複合した小型積層バランスフィルタへの適用が容易になるとともに、中間層の前記グランド電極を削減できるため製造も従来に比べて容易になる。
【００２２】
また、１／２波長伝送線路の一端が第１の伝送線路と第２の伝送線路の何れか一方と同一の層上で外部端子電極に導電接続され、第１の伝送線路と第２の伝送線路とが対向する領域に他の配線層を有さないので良好なマグネチックシールドが形成される。
【００２３】
また、本発明の第２の技術手段は、１／２波長伝送線路と該１／２波長伝送線路の一端側に誘電体を挟んで対向させて設けられた１／４波長伝送線路と前記１／２波長伝送線路の他端側に誘電体を挟んで対向して設けられた１／４波長伝送線路とを備えた積層型バランである。そして、前記１／２波長伝送線路の一端側半分を構成する第１の伝送線路が形成されている第１の誘電体層と、前記第１の誘電体層に隣接して積層され、前記第１の伝送線路に対して誘電体を挟んで容量結合するように、前記１／２波長伝送線路の他端側半分を構成する第２の伝送線路が形成されている第２の誘電体層と、を有する。また、前記第１の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第１の伝送線路に電磁結合するように、一方の１／４波長伝送線路を構成する第３の伝送線路が形成されている第３の誘電体層と、前記第２の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第２の伝送線路に電磁結合するように、他方の１／４波長伝送線路を構成する第４の伝送線路が形成されている第４の誘電体層と、を有する。また、前記第３の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第３の伝送線路に対向するように配置された第１のグランド電極層と、前記第４の誘電体層に隣接して積層され、誘電体を挟んで前記第４の伝送線路に対向するように配置された第２のグランド電極層とを備える。これにより上記目的が達成される。
【００２４】
第２の技術手段によれば、１／２波長伝送線路を構成する第１の伝送線路と第２の伝送線路が誘電体を挟んで隣接層に積層して設けられており、さらに、第１の伝送線路と第２の伝送線路は誘電体を挟んで容量結合するように積層配置されている。これにより、第１の伝送線路と第２の伝送線路によって形成される１／２波長伝送線路に波長短縮効果が発生して第１の伝送線路と第２の伝送線路のライン長を短く設定することができる。このため、小型化が可能になる。したがって、フィルタとバランを複合した小型積層バランスフィルタへの適用が容易になるととともに、中間層の前記グランド電極を削減できるため製造も従来に比べて容易になる。
【００２５】
また、１／２波長伝送線路の一端が第１の伝送線路と第２の伝送線路の何れか一方と同一の層上で外部端子電極に導電接続され、第１の伝送線路と第２の伝送線路とが対向する領域に他の配線層を有さないので容量結合が良好となる。
【００２６】
また、本発明の第３技術手段は、上記の積層型バランを備えた混成集積回路モジュール及び上記の積層型バランが内部に形成されている積層基板であって、これにより上記の目的が達成される。
【００２７】
第３の技術手段によれば、積層型バランは上記第１の技術手段および第２の技術手段の何れかに記載の積層型バランからなるので、積層型バルントランスの小型化及び低背化が可能となり、積層型バランを積層基板の内部に容易に設けることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の積層型バランによれば、１／２波長伝送線路を構成する第１の伝送線路と第２の伝送線路が誘電体を挟んで隣接層に積層して設けられており、第１の伝送線路と第２の伝送線路との間で互いに磁気干渉を受けないようにするためのグランド電極層を設ける必要が無くなるので、小型化および低背化が可能になる。
【００２９】
さらに、本発明の積層型バランによれば、１／２波長伝送線路を構成する第１の伝送線路と第２の伝送線路が誘電体を挟んで容量結合するように隣接層に積層して設けられているため、第１の伝送線路と第２の伝送線路によって形成される１／２波長伝送線路に波長短縮効果が生じるので、小型化が可能になる。
【００３０】
したがって、フィルタとバランを複合した小型積層バランスフィルタへの適用が容易になるとともに、中間層の前記グランド電極を削減できるため製造も従来に比べて容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明の第１実施形態における積層型バランを示す分解斜視図である。図において、100は積層型バランで、所定厚さの板状をなす７つの誘電体層101〜107を上下方向に積層して形成されている。
【００３２】
最上層の誘電体層101はダミー層で、第２層目の誘電体層102の上面に形成されているグランド電極層111を保護するためのものである。
【００３３】
第２層目の誘電体層102の上面には、一部の周縁部を除いてグランド電極層111が形成され、周縁部の複数箇所において、グランド用の外部端子電極に導電接続されている。
【００３４】
第３層目の誘電体層103の上面には、前述したMarchandバラン１０における一方の１／４波長伝送線路１４を構成する伝送線路112が形成されている。この伝送線路112は、その一部が蛇行した形状（ミアンダ形状）をなしており、その一端112aが外部端子電極に導電接続され、他端がビア導体を介してグランド電極層111に導電接続されている。
【００３５】
第４層目の誘電体層104の上面には、前述したMarchandバラン１０における１／２波長伝送線路の半分１２を構成する伝送線路113が形成されている。この伝送線路113は、その一部が蛇行した形状（ミアンダ形状）をなすとともに、上記伝送線路112とほぼ同じ形状をなし、誘電体を挟んで伝送線路112に重なるように対向して設けられている。また、伝送線路113の一端113a（伝送線路112の一端側に対向）はビア導体を介して第５層目の誘電体層105に形成されている伝送線路114の他端114bに導電接続されている。伝送線路113の他端113b（伝送線路112の他端112bに対向）は開放されている。
【００３６】
第５層目の誘電体層105の上面には、前述したMarchandバラン１０における１／２波長伝送線路の半分１１を構成する伝送線路114が形成されている。この伝送線路114は、その一部が蛇行した形状（ミアンダ形状）をなすとともに、上記伝送線路113とほぼ同じ形状をなし、誘電体を挟んで伝送線路113に重なるように対向して設けられている。また、伝送線路114の一端114a（伝送線路113の一端側に対向）は前記誘電体層105の上面において外部端子電極（図示せず）に導電接続されている。また、伝送線路114の他端114b（伝送線路113の他端側に対向）はビア導体を介して上記第４層目の伝送線路113の一端113aに導電接続されている。
【００３７】
第６層目の誘電体層106の上面には、前述したMarchandバラン１０における他方の１／４波長伝送線路１３を構成する伝送線路115が形成されている。この伝送線路115は、その一部が蛇行した形状（ミアンダ形状）をなすとともに、上記伝送線路114とほぼ同じ形状をなし、誘電体を挟んで伝送線路114に重なるように対向して設けられている。また、伝送線路115の一端115a（伝送線路114の他端側に対向）は外部端子電極に導電接続されている。伝送線路115の他端115b（伝送線路114の一端側に対向）はビア導体を介してグランド電極層116に導電接続されている。
【００３８】
第７層目の誘電体層107の上面には、一部の周縁部を除いてグランド電極層116が形成され、周縁部の複数箇所において、グランド用の外部端子電極に導電接続されている。
【００３９】
上記構成によってMarchandバラン１０をなす積層型バラン100が形成されている。上記構成の積層型バラン100は、１／２波長伝送線路を構成する片側半分の伝送線路113と残り半分の伝送線路114が誘電体を挟んで隣接層に積層して設けられている。そして、使用時において伝送線路113の電流の方向と伝送線路114の電流の方向が同じ方向になるように伝送線路113と伝送線路114が積層配置されて導電接続されている。これにより、伝送線路113の電流によってこの伝送線路113の周囲に発生する磁界と、伝送線路114の電流によってこの伝送線路114の周囲に発生する磁界が、これらの伝送線路113,114の間の隙間において互いに打ち消し合い、これらの伝送線路113,114の間にマグネチックシールド（磁気シールド）が形成される。このため、バランの特性を極端に劣化させる伝送線路113,114間の不要な磁気結合を防止することができるので、伝送線路113と伝送線路114との間で互いに磁気干渉を受けないようにするための従来例のようなグランド電極層を設ける必要が無くなる。
【００４０】
さらに、１／２波長伝送線路を構成する伝送線路113,114は、図２に示すように誘電体を挟んで容量結合するように積層配置され、伝送線路113,114間に静電容量Ｃが発生している。このため、これらの伝送線路113,114によって形成される１／２波長伝送線路に波長短縮効果が発生して伝送線路113,114のライン長を短く設定することができる。
【００４１】
図２は、上記積層型バラン100の等価回路図である。図において、１／２波長伝送線路210を構成する直列接続された２つの１／４波長伝送線路211,212は上記伝送線路114,113に記述の順に対応し、伝送線路211の一端は不平衡外部端子電極231に接続され、伝送線路212の他端は開放されている。また、一方の１／４波長伝送線路221は上記伝送線路115に対応し、その一端が一方の平衡外部端子電極232に接続され、他端が接地されている。他方の１／４波長伝送線路222は上記伝送線路112に対応し、その一端が他一方の平衡外部端子電極233に接続され、他端が接地されている。
【００４２】
したがって、積層型バラン100は、従来例のものに比べて小型化および低背化が可能になる。さらに、積層型バラン100を用いることにより、フィルタとバランを複合した小型積層バランスフィルタへの適用が容易になる。また、従来例における中間層の前記グランド電極を削減できるため製造も従来に比べて容易になる。
【００４３】
次に、図３乃至図１０を参照して、上記積層型バラン100の特性を説明する。図３は積層型バラン100の特性を求めるための評価回路を示す図、図４は評価回路における波振幅を示す図である。図５及び図６は積層型バラン100の挿入損失を表す特性曲線を示す図、図７及び図８は積層型バラン100の平衡端子の波振幅の位相及び位相差を示す図である。図９及び図１０は積層型バラン100の平衡端子の波振幅の振幅及び振幅差を示す図である。
【００４４】
図３において、240は損失や反射が無い理想的なバランであり、その一方の平衡端子は積層型バラン100の一方の平衡外部端子電極232に接続され、バラン240の他方の平衡端子は積層型バラン100の他方の平衡外部端子電極233に接続されている。また、積層型バラン100の不平衡外部端子電極231は入力端子INに接続され、バラン240の不平衡端子は出力端子OUTに接続されている。図３の評価回路において、入力端子INに波振幅V1（図４参照）を印加したときに一方の平衡外部端子電極232には波振幅V2（図４参照）が出力され、他方の平衡外部端子電極233には波振幅V3（図４参照）が出力される。さらに、出力端子OUTには波振幅V4（図４参照）が出力される。
【００４５】
図５及び図６において、Ａ１は入力端子IN側から見たときの積層型バラン100の挿入損失を示す特性曲線、Ａ２は入力端子IN側から見たときの積層型バラン100の反射を示す特性曲線、Ａ３は出力端子OUT側から見たときの積層型1バラン100の反射を示す特性曲線である。図５と図６は周波数のレンジが異なっているグラフである。挿入損失Ａ１は２．４５ＧＨＺ付近において最小値を示し、入力側反射Ａ２および出力側反射Ａ３は２．４５ＧＨｚ付近において最小値を示している。
【００４６】
図７及び図８において、Ｂ１は入力端子INに入力される波振幅V1を入力したときの一方の平衡外部端子電極232から出力される波振幅V2の位相を表し、Ｂ２は入力端子INに入力される波振幅V1を入力したときの他方の平衡外部端子電極233から出力される波振幅V3の位相を表している。また、Ｂ３は位相Ｂ２から位相Ｂ１を減算した位相差を表している。
【００４７】
図９及び図１０において、Ｃ１は振幅波Ｖ１を入力したときの一方の平衡外部端子電極232から出力される波振幅V2の振幅の特性を表し、Ｃ２は振幅波Ｖ１を入力したときの他方の平衡外部端子電極233から出力される波振幅V3の振幅の特性を表している。また、Ｃ３は絶対値Ｃ２から絶対値Ｃ１を減算した値を表している。
【００４８】
このように、本実施形態における積層型バラン100は実用に適した特性を有している。
【００４９】
尚、第１実施形態では各伝送線路112〜115の蛇行回数を少なくして形成したが、これに限定されることはない。例えば、図１１に示す第２実施形態の積層型バラン300のように各伝送線路312〜315の蛇行回数を多くすると同一周波数においては伝送線路形成面積の縮小化を図ることができる。また、上記第１の実施形態に示すように渦巻き形状の第１の伝送線路と第２の伝送線路とをそれぞれの、電流の方向が同じになるようにするためには、第１の伝送線路と第２の伝送線路とが対向しない領域が発生する。各伝送線路312〜315を蛇行した形状（ミアンダ形状）とすることで、渦巻き形状に比較して各伝送線路が対向している領域を増やすことができ、理想に近いマグネティックシールドを作ることができる。そして、同一の形成面積では伝送線路を長く形成することができるため設定周波数を低くすることができる。何れにしても積層型バラン300を小型に形成することができる。なお、図１１に示す第２実施形態の積層型バラン300おいて、誘電体層301〜307は第１実施形態の積層型バラン100の誘電体層101〜107に対応している。また、グランド電極層311,316はグランド電極層111,116に対応し、伝送線路312〜315は伝送線路112〜115に対応している。また、第２実施形態においても各伝送線路312〜315は互いに誘電体を介して重なるように配置されている。
【００５０】
次に、本発明の第３実施形態における積層型バランを説明する。
【００５１】
図１２は本発明の第３実施形態における積層型バランを示す分解斜視図である。図において、400は積層型バランで、所定厚さの板状をなす９つの誘電体層401〜409を上下方向に積層して形成されている。
【００５２】
最上層の誘電体層401はダミー層で、第２層目の誘電体層402の上面に形成されているグランド電極層411を保護するためのものである。
【００５３】
第２層目の誘電体層402の上面には、一部の周縁部を除いてグランド電極層411が形成され、周縁部の複数箇所において、グランド用の外部端子電極に導電接続されている。
【００５４】
第３層目の誘電体層403の上面には、信号を引き出すための伝送線路が形成されている。この伝送線路412の一端412aは一方の平衡外部端子電極に導電接続され、他端412bはビア導体を介して後述する伝送線路413の一端413aに導電接続されている。
【００５５】
第４層目の誘電体層404の上面には、前述したMarchandバラン１０における一方の１／４波長伝送線路１３を構成する伝送線路413が形成されている。この伝送線路413は、渦巻形状をなし、その中心部に位置する一端413aはビア導体を介して上記伝送線路412の他端412bに接続されている。また、外周部に位置する伝送線路413の他端413bはビア導体を介してグランド電極層411に導電接続されている。
【００５６】
第５層目の誘電体層405の上面には、前述したMarchandバラン１０における１／２波長伝送線路の半分１１を構成する伝送線路414が形成されている。この伝送線路414は、伝送線路413とほぼ同じ渦巻形状をなすとともに、誘電体を挟んで上記伝送線路413に重なるように対向して設けられている。また、渦巻の外周部に位置する伝送線路414の一端414aは前記誘電体層405の上面において外部端子電極に接続されている。伝送線路414の渦巻の中心部に位置する他端414bはビア導体を介して後述する伝送線路415の一端415aに導電接続されている。
【００５７】
第６層目の誘電体層406の上面には、前述したMarchandバラン１０における１／２波長伝送線路の半分１２を構成する伝送線路415が形成されている。この伝送線路415は、伝送線路414とほぼ同じ渦巻形状をなすとともに、誘電体を挟んで上記伝送線路414に重なるように対向して設けられている。また、渦巻の中心部に位置する伝送線路415の一端415aはビア導体を介して上記伝送線路414の他端414bに導電接続されている。伝送線路415の渦巻の外周部に位置する他端415bは開放されている。
【００５８】
第７層目の誘電体層407の上面には、前述したMarchandバラン１０における他方の１／４波長伝送線路１４を構成する伝送線路416が形成されている。この伝送線路416は、上記伝送線路415とほぼ同じ渦巻形状をなすとともに、誘電体を挟んで上記伝送線路415に重なるように対向して設けられている。また、渦巻の中心部に位置する伝送線路416の一端416aはビア導体を介して後述する伝送線路417の他端417bに接続されている。また、伝送線路416の渦巻の外周部に位置する他端416bはビア導体を介して後述するグランド電極層418に導電接続されている。
【００５９】
第８層目の誘電体層408の上面には、信号を引き出すための伝送線路が形成されている。この伝送線路417の一端417aは他方の平衡外部端子電極に導電接続されている。伝送線路417の他端417bはビア導体を介して上記伝送線路416の一端416aに導電接続されている。
【００６０】
第９層目の誘電体層409の上面には、一部の周縁部を除いてグランド電極層418が形成され、周縁部の複数箇所において、グランド用の外部端子電極に導電接続されている。
【００６１】
上記構成によってMarchandバラン１０をなす積層型バラン400が形成されている。上記構成の積層型バラン400は、１／２波長伝送線路を構成する片側半分の伝送線路414と残り半分の伝送線路415が誘電体を挟んで隣接層に積層して設けられている。さらに、使用時において伝送線路414の電流の方向と伝送線路415の電流の方向が同じ方向になるように伝送線路414と伝送線路415が積層配置されて導電接続されている。これにより、伝送線路414の電流によってこの伝送線路414の周囲に発生する磁界と、伝送線路415の電流によってこの伝送線路415の周囲に発生する磁界が、これらの伝送線路414,415の間の隙間において互いに打ち消し合い、これらの伝送線路414,415の間にマグネチックシールド（磁気シールド）が形成される。このため、バランの特性を極端に劣化させる伝送線路414,415間の不要な磁気結合を防止することができる。このため、伝送線路414と伝送線路415との間で互いに磁気干渉を受けないようにするための従来例のようなグランド電極層を設ける必要がなくなる。
【００６２】
さらに、１／２波長伝送線路を構成する伝送線路414,415は、第１実施形態と同様に誘電体を挟んで容量結合するように積層配置されている。このため、これらの伝送線路414,415によって形成される１／２波長伝送線路に波長短縮効果が発生して伝送線路414,415の線路長を短く設定することができる。
【００６３】
したがって、積層型バラン400は、従来例のものに比べて小型化および低背化が可能になる。さらに、積層型バラン400を用いることにより、フィルタとバランを複合した小型積層バランへの適用が容易になる。また、従来例における中間層の前記グランド電極を削減できるため、従来に比べて製造も容易になる。
【００６４】
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
【００６５】
第４実施形態では、上記第１乃至第３実施形態の何れかに記載の積層型バランを備えた混成集積回路モジュールについて説明する。本実施形態においては積層基板の内部に積層型バランを備えた。
【００６６】
図１３は第４実施形態における混成集積回路モジュールを示す断面図、図１４は第４実施形態における混成集積回路モジュールの電気系回路を示すブロック図である。これらの図において、500は混成集積回路モジュールで、低温同時焼成セラミックス（Low Temperature Co-fired Ceramics）からなる積層基板501にバンドパスフィルタ505、積層型バルントランス506及び高周波送受信用ＩＣ等が設けられて構成されている。そして、バンドパスフィルタ505の一方の入出力は積層型バラン506を介して高周波送受信用ＩＣに接続されている。また、使用時においては、バンドパスフィルタ505の他方の入出力はアンテナ511に接続される。
【００６７】
積層基板501の底面には接続用の複数の外部端子電極502が設けられ、積層基板501の上面には抵抗器やコンデンサ等の電子部品507と高周波送受信用ＩＣ508が搭載されている。これらの電子部品507と高周波送受信用ＩＣ508は積層基板の上面に形成されたランド電極503及び積層基板501の内部に形成されている多層配線504を介して積層基板501の内部に形成されている積層型バラン506に導電接続されている。また、積層型バラン506は積層基板501の内部に形成されているバンドパスフィルタ505に接続されている。バンドパスフィルタ505のアンテナ接続用入出力は所定のランド電極502に接続されている。また、積層基板501の上面には、搭載されたは電子部品507や高周波送受信用ＩＣ508等を覆うようにシールドカバー509が設けられている。
【００６８】
上記構成の混成集積回路モジュール500によれば、積層型バラン506は上記第１乃至第３実施形態の何れかに記載の積層型バランからなるので、積層型バルントランス506の小型化及び低背化が可能となり、積層型バラン506を積層基板501の内部に容易に設けることができる。
【００６９】
尚、第４実施形態では積層基板501を低温同時焼成セラミックスによって形成したが、これに限定されることはない。樹脂系の基板、例えば、エポキシ系の樹脂、ポリイミト゛系の樹脂またはこれら樹脂基板にガラス繊維を含有させたものでもよい。また、第４実施形態では、積層型バラン506を積層基板501の内部に設けたが、積層型バラン素子を積層基板に搭載した混成集積回路モジュールを形成しても良い。
【００７０】
また、混成集積回路モジュール以外に用いる積層基板内に、前述した第１乃至第３実施形態の何れかに記載の積層型バランを埋設しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態における積層型バランを示す分解斜視図
【図２】本発明の第１実施形態における積層型バランを示す等価回路図
【図３】本発明の第１実施形態における積層型バランの評価回路を示すブロック図
【図４】本発明の第１実施形態における評価回路の各部の波振幅を示す図
【図５】本発明の第１実施形態における積層型バランの周波数特性を示す図
【図６】本発明の第１実施形態における積層型バランの周波数特性を示す図
【図７】本発明の第１実施形態における積層型バランの位相特性を示す図
【図８】本発明の第１実施形態における積層型バランの位相特性を示す図
【図９】本発明の第１実施形態における積層型バランの振幅特性を示す図
【図１０】本発明の第１実施形態における積層型バランの振幅特性を示す図
【図１１】本発明の第２実施形態における積層型バランを示す分解斜視図
【図１２】本発明の第３実施形態における積層型バランを示す分解斜視図
【図１３】本発明の第４実施形態における混成集積回路モジュールを示す断面図
【図１４】本発明の第４実施形態における混成集積回路モジュールの電気系回路を示すブロック図
【図１５】Marchandバランを説明する等価回路図
【図１６】従来例の積層型バルントランスを示す分解斜視図
【図１７】従来例の積層型バルントランスを示す分解斜視図
【図１８】従来例の積層型バルントランスを示す分解斜視図
【符号の説明】
【００７２】
100…積層型バラン、101〜107…誘電体層、111,116…グランド電極層、112〜115…伝送線路、210…１／２波長伝送線路、211,212,221,222…１／４波長伝送線路、231…不平衡外部端子電極、232,233…平衡外部端子電極、300…積層型バラン、301〜307…誘電体層、311,316…グランド電極層、312〜315…伝送線路、400…積層型バラン、401〜409…誘電体層、411,418…グランド電極層、412〜417…伝送線路、500…混成集積回路モジュール、501…積層基板、502…外部端子電極、503…ランド電極、504…多層配線、505…バンドパスフィルタ、506…積層型バラン、507…電子部品、508…高周波送受信用ＩＣ、509…シールドカバー。
【図１】
2008167403.tif 000003
【図２】
2008167403.tif 000004
【図３】
2008167403.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008167403.tif 000009
【図８】
2008167403.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2008167403.tif 000016
【図１５】
2008167403.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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