(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のバラントランスを備え、
前記バラントランスのそれぞれが、一対の平衡伝送線路と、前記一対の平衡伝送線路に誘電体層を介して電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、前記平衡伝送線路及び前記不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に誘電体層を介して対置しているグランド電極と、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成された積層型複合バラントランスであって、
前記複数のバラントランスは前記誘電体層の積み重ね方向に対して垂直な方向に並置されるとともに、それぞれのバラントランスは誘電体層を介して前記平衡伝送線路と前記不平衡伝送線路とが対向する二つの結合部を備え、該二つの結合部は積層方向に前記グランド電極によって挟まれ、
前記誘電体層の積み重ね方向から見て、前記複数のバラントランスの間には前記グランド電極に接続された電極パターンが、前記複数のバラントランスを仕切るように配置され、
前記グランド電極の全ては共通グランド電極として構成され、該共通グランド電極と前記電極パターンとによって二つの結合部が囲まれていること、
を特徴とする積層型複合バラントランス。
【請求項２】
前記複数のバラントランスのうち、少なくとも隣接する二つのバラントランスの平衡伝送線路と不平衡伝送線路が渦巻き状のパターン形状を有し、かつ、前記渦巻き状のパターン形状の巻き方向が互いに異なっていること、を特徴とする請求項１に記載の積層型複合バラントランス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型複合バラントランス、特に、無線通信機器用ＩＣの平衡−不平衡信号変換器ないし位相変換器等として用いられるバラントランスを複数個内蔵した積層型複合バラントランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
バラントランスとは、例えば、平衡伝送線路（バランス伝送線路）の平衡信号及び不平衡伝送線路（アンバランス伝送線路）の不平衡信号を相互に変換するためのものであり、バランとはバランス−アンバランスの略称である。平衡伝送線路は、対をなす２本の信号線を有し、信号（平衡信号）が２本の信号線間の電位差として伝搬するものをいう。平衡伝送線路では、外来ノイズが２本の信号線に等しく影響するため、外来ノイズが相殺されて、外来ノイズの影響を受けにくいという利点がある。また、アナログＩＣの内部の回路は差動増幅器で構成されるため、アナログＩＣの信号用の入出力端子も、信号を二つの端子間の電位差として入力あるいは出力するバランス型であることが多い。これに対して、不平衡伝送線路は、信号（不平衡信号）がグランド電位（ゼロ電位）に対する一本の信号線の電位として伝搬するものをいう。例えば、同軸線路や基板上のマイクロストリップラインがこれに相当する。
【０００３】
従来、高周波回路における伝送線路の平衡−不平衡変換器として、積層型バラントランスが提案されている。このバラントランスは、通常、一対の平衡伝送線路を構成する第１及び第２線路部と、この平衡伝送線路に誘電体シートを介して電磁結合する一つの不平衡伝送線路を構成する第３及び第４線路部と、第１〜第４線路部のそれぞれに誘電体シートを介して対置しているグランド電極と、複数の誘電体シートとを積み重ねて構成した積層体を備えている。そして、第１線路部と第３線路部が誘電体シートを挟んで対向する部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。同様に、第２線路部と第４線路部が誘電体シートを挟んで対向する部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の積層型バラントランスは、一つの部品に一つのバラントランスしか内蔵していなかったため、例えば、複数のバラントランスを携帯電話などの移動体通信機に組み込む場合には、複数個分の実装面積をプリント基板上に確保する必要があった。従って、通信機の大型化を招くという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、移動体通信機などの電子機器を小型化することができる積層型複合バラントランスを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る積層型複合バラントランスは、
（ａ）複数のバラントランスを備え、
（ｂ）バラントランスのそれぞれが、一対の平衡伝送線路と、一対の平衡伝送線路に誘電体層を介して電磁結合する一つの不平衡伝送線路と、平衡伝送線路及び不平衡伝送線路の少なくともいずれか一方の伝送線路に誘電体層を介して対置しているグランド電極と、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて構成された積層型複合バラントランスであって、
（ｃ）前記複数のバラントランスは前記誘電体層の積み重ね方向に対して垂直な方向に並置されるとともに、それぞれのバラントランスは誘電体層を介して前記平衡伝送線路と前記不平衡伝送線路とが対向する二つの結合部を備え、該二つの結合部は積層方向に前記グランド電極によって挟まれ、
（ｄ）前記誘電体層の積み重ね方向から見て、前記複数のバラントランスの間には前記グランド電極に接続された電極パターンが、前記複数のバラントランスを仕切るように配置され、
（ｅ）前記グランド電極の全ては共通グランド電極として構成され、該共通グランド電極と前記電極パターンとによって二つの結合部が囲まれていること、
を特徴とする。
【０００７】
以上の構成により、一つの部品に複数のバラントランスが内蔵されるため、プリント基板上に占めるバラントランスの実装面積が小さくなる。 
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型複合バラントランスの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。各実施形態において、同一部品及び同一部分には同じ符号を付した。
【００１０】
［第１実施形態、図１〜図３］
図１に示すように、本第１実施形態は、内蔵する二つのバラントランスＴＲ１，ＴＲ２を誘電体シート２の左右に配置している積層型複合バラントランス１について説明する。積層型複合バラントランス１は、１／４波長に相当する電気長を有している線路部３ａ，３ｂ、４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ、６ａ，６ｂをそれぞれ表面に設けた誘電体シート２と、引出し電極７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂをそれぞれ表面に設けた誘電体シート２と、グランド電極１０，１１，１２をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２等で構成されている。誘電体シート２の材料としては、エポキシ等の樹脂あるいはセラミック誘電体等が用いられる。第１実施形態では、誘電体シート２の材料として、誘電体セラミック粉末を結合剤等と共に混練した後、シート状にしたものを用いた。
【００１１】
バラントランスＴＲ１の線路部３ａ，４ａ，５ａ，６ａは渦巻状のパターン形状を有している。線路部３ａは、シート２に設けたビアホール１５を介して、引出し電極７ａに電気的に接続される。線路部４ａはビアホール１５を介して引出し電極８ａに電気的に接続される。線路部６ａはビアホール１５を介して引出し電極９ａに電気的に接続される。
【００１２】
バラントランスＴＲ２の線路部３ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂも、渦巻状のパターン形状を有している。線路部３ｂ，４ｂ，６ｂはそれぞれ、ビアホール１５を介して引出し電極７ｂ，８ｂ，９ｂに電気的に接続される。ここに、隣り合う線路部３ａと３ｂのそれぞれの磁束方向が逆方向になるように、線路部３ａと３ｂが巻回されている。具体的には、線路部３ａは、バラントランス１の上面側から見て反時計回り方向に巻回している。一方、線路部３ｂは、時計回り方向に巻回している。同様に、隣り合う線路部４ａと４ｂ、５ａと５ｂ、６ａと６ｂのそれぞれの磁束方向が逆方向になるように、線路部４ａ〜６ａと４ｂ〜６ｂが巻回されている。これにより、線路部３ａ〜６ａで発生する磁束と線路部３ｂ〜６ｂで発生する磁束とが電磁的に結合せず、バラントランスＴＲ１とＴＲ２の間のアイソレーションを向上させることができる。ただし、隣り合う線路部３ａ〜６ａと３ｂ〜６ｂの巻回方向が同じ方向であってもよいことは言うまでもない。
【００１３】
さらに、本第１実施形態では、線路部３ａ〜６ａと３ｂ〜６ｂとの間にシールド電極１８を設けて、バラントランスＴＲ１とＴＲ２の電磁的結合を防止している。このシールド電極１８の替わりに、長尺状ビアホールを各誘電体シート２に形成し、誘電体シート２を積層することによって、これら長尺状ビアホールを連接して柱状のシールド体を形成してもよい。この柱状のシールド体は、バラントランスＴＲ１とＴＲ２の電磁的結合をより確実に遮断する。
【００１４】
グランド電極１０〜１２は、それぞれシート２の略全面に設けられており、バラントランスＴＲ１とＴＲ２の共通グランド電極として機能している。これらの共通グランド電極１０〜１２はバラントランス１の特性を考慮して、線路部３ａ〜６ｂから所定の距離だけ離れた位置に配置されることが好ましい。線路部３ａ〜６ｂ、引出し電極７ａ〜９ｂ及びグランド電極１０〜１２は、スパッタリング法、蒸着法、印刷法、フォトリソグラフィ法等の方法により形成され、Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ等の材料からなる。
【００１５】
各シート２は積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図２に示すように積層体２０とされる。積層体２０の略左側半分の側面には、バラントランスＴＲ１の不平衡信号端子２１、平衡信号端子２２ａ，２２ｂ及び中継端子２３が形成されている。積層体２０の略右側半分の側面には、バラントランスＴＲ２の不平衡信号端子２４、平衡信号端子２５ａ，２５ｂ及び中継端子２６が形成されている。積層体２０の中央部分の側面には、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２の共通グランド端子Ｇ１，Ｇ２が形成されている。端子２１〜２６，Ｇ１，Ｇ２はスパッタリング法、蒸着法、塗布法、印刷法等の方法によって形成され，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｕ合金等の材料からなる。
【００１６】
不平衡信号端子２１，２４はそれぞれ引出し電極７ａ，７ｂに電気的に接続し、平衡信号端子２２ａ，２２ｂ，２５ａ，２５ｂはそれぞれ線路部４ａ，６ａ，４ｂ，６ｂに電気的に接続し、中継端子２３，２６はそれぞれ線路部３ａ，５ａと線路部３ｂ，５ｂに電気的に接続している。共通グランド端子Ｇ１は、共通グランド電極１０〜１２、引出し電極８ａ，９ａ及びシールド電極１８に電気的に接続している。共通グランド端子Ｇ２は、共通グランド電極１０〜１２、引出し電極８ｂ，９ｂ及びシールド電極１８に電気的に接続している。
【００１７】
こうして得られた積層型複合バラントランス１は、例えば、縦が３．２ｍｍ、横が１．６ｍｍ、高さが１．２ｍｍのサイズを有している。あるいは、縦が２．０ｍｍ、横が１．２５ｍｍ、高さが０．９５ｍｍのサイズを有している。図３は積層型複合バラントランス１の電気等価回路図である。
【００１８】
以上の構成からなる複合バラントランス１において、線路部３ａ，４ａ並びに線路部３ｂ，４ｂは共通グランド電極１０，１１の間に配置され、それぞれストリップライン構造をしている。線路部５ａ，６ａ並びに線路部５ｂ，６ｂも、グランド電極１１，１２の間に配置され、それぞれストリップライン構造をしている。そして、線路部３ａと５ａは、中継端子２３を介して直列に接続され、不平衡伝送線路１６ａを構成している。線路部４ａと６ａは、それぞれ平衡伝送線路１７ａ，１７ａを構成している。線路部３ａと４ａ、並びに、線路部５ａと６ａは、それぞれシート２を挟んで対向するように形成されている。従って、線路部３ａの渦巻状パターンと線路部４ａの渦巻状パターンとは平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。同様に、線路部５ａの渦巻状パターンと線路部６ａの渦巻状パターンとが平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。こうして、バラントランスＴＲ１が得られる。
【００１９】
同様に、線路部３ｂと５ｂは、中継端子２６を介して直列に接続され、不平衡伝送線路１６ｂを構成している。線路部４ｂと６ｂは、それぞれ平衡伝送線路１７ｂ，１７ｂを構成している。線路３ｂと４ｂ、並びに、線路部５ｂと６ｂは、それぞれシート２を挟んで対向するように形成されている。従って、線路部３ｂの渦巻状パターンと線路部４ｂの渦巻状パターンとは平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。同様に、線路部５ｂの渦巻状パターンと線路部６ｂの渦巻状パターンとが平面視で略重なっており、対向している部分で電磁結合（ライン結合）して結合器を構成する。こうして、バラントランスＴＲ２が得られる。
【００２０】
この複合バラントランス１は、一つの部品に二つのバラントランスＴＲ１，ＴＲ２を内蔵しているので、一つの部品に一つのバラントランスしか内蔵していない従来のバラントランス部品を２個組み合わせた場合と比較して、プリント基板上に占める実装面積を小さくできる。さらに、複合バラントランス１に内蔵された二つのバラントランスＴＲ１，ＴＲ２は製造条件が同じであるので、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２間の特性差の方が、組み合わされた２個のバラントランス部品間の特性差よりも小さい。
【００２１】
バラントランスＴＲ１，ＴＲ２の電気特性を調整する場合、誘電体シート２の厚みや線路部３ａ〜６ｂのライン幅を変えることにより、線路部３ａと４ａの間の電磁結合や線路部５ａと６ａの間の電磁結合を調整することができる。また、複合バラントランス１は、上面にグランド電極１０が形成されているのでシールド効果を有する。なお、不平衡伝送線路１６ａ，１６ｂの一端（具体的には線路部５ａ，５ｂの一端部）は開放端となっているが、接地端としてもよい。
【００２２】
次に、この複合バラントランス１を平衡−不平衡信号変換器として用いた場合を説明する。例えば、バラントランスＴＲ１の不平衡信号端子２１に不平衡信号Ｓ１が入力されると、不平衡信号Ｓ１は不平衡伝送線路１６ａ（引出し電極７ａ−線路部３ａ−中継端子２３−線路部５ａ）を伝搬する。そして、線路部３ａにおいては線路部４ａと電磁結合し、線路部５ａにおいては線路部６ａと電磁結合することによって、不平衡信号Ｓ１は平衡信号Ｓ２に変換され、この平衡信号Ｓ２は平衡信号端子２２ａ，２２ｂから出力される。逆に、平衡信号端子２２ａ，２２ｂに平衡信号Ｓ２が入力されると、平衡信号Ｓ２は平衡伝送線路１７ａ，１７ａを伝搬し、不平衡伝送線路１６ａにて不平衡信号Ｓ１に変換された後、不平衡信号端子２１から出力される。バラントランスＴＲ２も同様である。
【００２３】
［第２実施形態、図４］
第２実施形態の複合バラントランスは、前記第１実施形態の複合バラントランス１において、積層体２０の上下に設けた共通グランド電極１０，１２の代わりに、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２毎に個別グランド電極を設けたものと同様のものである。
【００２４】
図４に示すように、複合バラントランス３１の個別グランド電極１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂとこれら個別グランド電極１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂに対置している線路部３ａ，３ｂ，６ａ，６ｂとの間の距離をそれぞれＨ１，Ｈ３，Ｈ２，Ｈ４とする。距離Ｈ１〜Ｈ４はそれぞれ誘電体シート２の厚みによって決まる。
【００２５】
ところで、平衡伝送線路１７ａ，１７ａや不平衡伝送線路１６ａなどのうち少なくともいずれか一つの伝送線路とグランド電極との間の距離を変えることによって、信号線路のインピーダンスを変化させて、入力インピーダンスを調整したり、平衡伝送線路間インピーダンスを調整したりすることができる。そこで、例えば、線路部３ａ，６ａと個別グランド電極１０ａ，１２ａとの間の距離Ｈ１，Ｈ２に対して、線路部３ｂ，６ｂと個別グランド電極１０ｂ，１２ｂとの間の距離Ｈ３，Ｈ４を、以下の関係式が満足するように変える。距離Ｈ３，Ｈ４の調整範囲は、距離Ｈ１，Ｈ２の０．１〜３倍程度が好ましい。
Ｈ１＝Ｈ２＞Ｈ３＝Ｈ４、又は、Ｈ１＝Ｈ２＜Ｈ３＝Ｈ４
【００２６】
なお、距離Ｈ１〜Ｈ４は、Ｈ１＝Ｈ２、Ｈ３＝Ｈ４に限るものではなく、Ｈ１＜Ｈ２、Ｈ３＜Ｈ４、あるいは、Ｈ１＞Ｈ２、Ｈ３＞Ｈ４など任意の組み合わせが可能である。さらに、入力インピーダンスや平衡伝送線路間インピーダンスの微調整も可能である。
【００２７】
これにより、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２のそれぞれのインピーダンスを異ならせることができる。従って、この複合バラントランス３１は、距離Ｈ１〜Ｈ４の寸法を変えることによって、例えば、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２をそれぞれ、ＧＳＭの高周波信号とＤＣＳ１８００の高周波信号に対応したものにしたり、あるいは、ＧＳＭの高周波信号とＰＣＳ１９００の高周波信号に対応したものにしたりできる。
【００２８】
［第３実施形態、図５及び図６］
第３実施形態は、内蔵する二つのバラントランスを積層体の上下に配置している積層型複合バラントランスについて説明する。図５に示すように、複合バラントランス４１の線路部３ａ，５ａは、それぞれの磁束方向が互いに逆方向になるように巻回された状態で、同一の誘電体シート２上に形成されている。線路部４ａ，６ａは同一の誘電体シート２上に形成されている。同様に、線路部３ｂ，５ｂは、それぞれの磁束方向が互いに逆方向になるように巻回された状態で、同一の誘電体シート２上に形成されている。線路部４ｂ，６ｂは同一の誘電体シート２上に形成されている。
【００２９】
各シート２は積み重ねられ、一体的に焼成されることにより、図６に示すように積層体２０とされる。積層体２０の側面には、バラントランスＴＲ１の不平衡信号端子２１および平衡信号端子２２ａ，２２ｂ、バラントランスＴＲ２の不平衡信号端子２４および平衡信号端子２５ａ，２５ｂ、並びに、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２の共通グランド端子Ｇ１，Ｇ２が形成されている。
【００３０】
以上の構成からなる複合バラントランス４１は、二つのバラントランスＴＲ１，ＴＲ２を同一誘電体シート２上に設けておらず、誘電体シート２の厚みをバラントランスＴＲ１，ＴＲ２毎に独立して調整することができる。
【００３１】
［第４実施形態、図７］
本発明に係る積層型複合バラントランスが内蔵するバラントランスの数は、２以上任意である。そこで、第４実施形態は、三つのバラントランスを内蔵したものについて説明する。
【００３２】
図７に示すように、複合バラントランス５１は、前記第１実施形態の複合バラントランス１において、バラントランスＴＲ１，ＴＲ２に対してさらに、バラントランスＴＲ３を誘電体シート２の積み重ね方向に対して垂直な方向に並置したものと同様のものである。この積層型複合バラントランス５１は、例えば、縦が４．０ｍｍ、横が１．６ｍｍ、高さが１．２ｍｍのサイズを有している。
【００３３】
この複合バラントランス５１において、前記第２実施形態のように、積層体の上下に設けられた共通グランド電極１０，１２の代わりに、バラントランスＴＲ１〜ＴＲ３毎に個別グランド電極を設けることにより、バラントランスＴＲ１〜ＴＲ３のそれぞれのインピーダンスを異ならせることができる。従って、例えば、バラントランスＴＲ１〜ＴＲ３をそれぞれ、ＧＳＭの高周波信号とＤＣＳの高周波信号とＰＣＳの高周波信号に対応したものにできる。
【００３４】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る積層型複合バラントランスは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。各電送線路の線路部３ａ，４ａ，５ａ，６ａ等の形状は任意であり、渦巻状の他に、蛇行状、直線状であってもよい。また、線路部のライン幅は、必ずしも全ての線路部が等しい寸法に設定される必要もない。
【００３５】
また、線路部は、二つのグランド電極の間に配置されたストリップライン構造に限るものではなく、誘電体基板（裏面にグランド電極を設けている）の表面に、線路部が配置された、いわゆるマイクロストリップライン構造であってもよい。また、積層体２０の上下に設けられたグランド電極１０，１２は、両方あるいは片方が設けられていなくてもよい。
【００３６】
また、前記実施形態は個産品の場合を例にして説明したが、量産時の場合にはマザー基板を製作し、所望のサイズに切り出して製品とすることができる。さらに、前記実施形態は、導体が形成された誘電体シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によって複合バラントランスを製作してもよい。印刷等の手段によりペースト状の誘電体材料を塗布して誘電体層を形成した後、その誘電体層の表面にペースト状の導電体材料を塗布して任意の導体を形成する。次に、ペースト状の誘電体材料を前記導体の上から塗布する。こうして順に重ね塗りすることによって積層構造を有する複合バラントランスが得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、一つの部品に二つのバラントランスを内蔵しているので、一つの部品に一つのバラントランスしか内蔵していない従来のバラントランス部品を２個組み合わせた場合と比較して、プリント基板上に占める実装面積を小さくできる。さらに、複合バラントランスに内蔵された二つのバラントランスは製造条件が同じであるので、このバラントランス間の特性差の方が、組み合わされた２個のバラントランス部品間の特性差よりも小さい。
【００３９】
さらに、それぞれのバラントランスが少なくとも一つの個別グランド電極を有するようにすれば、バラントランス毎に、個別グランド電極と該個別グランド電極に対置している伝送線路との間の距離を異ならせることができる。これにより、平衡伝送線路や不平衡伝送線路のインピーダンスを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型複合バラントランスの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した複合バラントランスの外観を示す斜視図。
【図３】図２に示した複合バラントランスの電気等価回路図。
【図４】本発明に係る積層型複合バラントランスの第２実施形態を示す分解斜視図。
【図５】本発明に係る積層型複合バラントランスの第３実施形態を示す分解斜視図。
【図６】図５に示した複合バラントランスの外観を示す斜視図。
【図７】本発明に係る積層型複合バラントランスの第４実施形態を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１，３１，４１，５１…積層型複合バラントランス
２…誘電体シート
３ａ〜３ｃ，４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃ…線路部
１０，１１，１２…共通グランド電極
１０ａ，１０ｂ，１２ａ，１２ｂ…個別グランド電極
１６ａ，１６ｂ…不平衡伝送線路
１７ａ，１７ｂ…平衡伝送線路
ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３…バラントランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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