(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の平衡伝送線路を構成する第１及び第２線路部と、前記平衡伝送線路に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、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて積層体を構成するとともに、前記積層体の積み重ね方向において、電磁結合する前記第１及び第３線路部と、電磁結合する前記第２及び第４線路部との間に、グランド電極が少なくとも二つ配設され、
前記少なくとも二つのグランド電極の間には、電極及び線路が設けられていないことを特徴とする積層型バラントランス。
【請求項２】
少なくとも２枚の前記グランド電極毎に、前記積層体の表面に異なるグランド端子を設け、前記グランド電極と前記グランド端子をそれぞれ電気的に接続したことを特徴とする請求項１に記載の積層型バラントランス。
【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積層型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、図６に示す積層型バラントランス１が提案されている。このバラントランス１は、引出し電極３を表面に設けた誘電体シート２ｂと、１／４波長ストリップライン４，５，８，９をそれぞれ設けた誘電体シート２ｃ，２ｄ，２ｆ，２ｇと、グランド電極１２，１３，１４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２ａ，２ｅ，２ｈ等で構成されている。ストリップライン４と９は中継端子Ｎを介して電気的に直列に接続され、一つの不平衡伝送線路を構成している。ストリップライン５と８は、それぞれ平衡伝送線路を構成している。そして、ストリップライン５はシート２ｃを挟んでストリップライン４に対向するように形成されている。従って、ストリップライン４と５は電磁結合して結合器を構成する。ストリップライン９はシート２ｆを挟んでストリップライン８に対向するように形成されている。従って、ストリップライン８と９は電磁結合して結合器を構成する。なお、図６において、符号１８はビアホールを表示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯電話などの移動体通信機や無線ＬＡＮの周波数が高くなるにしたがって、バラントランス１に要求される周波数も高くなってきている。高周波では、グランド側のインピーダンスを低減するにつれて、電気特性が向上する。従って、従来のバラントランス１は、グランド電極１２〜１４のそれぞれに三つの引出し部１２ａ〜１２ｃ，１３ａ〜１３ｃ，１４ａ〜１４ｃを設け、各引出し部１２ａ〜１４ｃを三つのグランド端子Ｇに電気的に接続し、グランド側のインピーダンスを低減している。しかしながら、グランド電極１２〜１４のインピーダンスを更に低減するために、グランド電極１２〜１４の引出し部を増やしてグランド端子Ｇを増やそうとしても、バラントランス１のサイズの制約から自由に増やすことができない。従って、従来のバラントランス１の構造では、グランド側のインピーダンスをさらに低減して電気特性を向上させることができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、実装面積を大きくすることなく、グランド側のインピーダンスを低減することができる積層型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バラントランスは、一対の平衡伝送線路を構成する第１及び第２線路部と、前記平衡伝送線路に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、複数の誘電体層とを少なくとも積み重ねて積層体を構成するとともに、前記積層体の積み重ね方向において、電磁結合する前記第１及び第３線路部と、電磁結合する前記第２及び第４線路部との間に、グランド電極が少なくとも二つ配設されて、前記少なくとも二つのグランド電極の間には、電極及び線路が設けられていないことを特徴とする。
【０００７】
以上の構成により、表裏面が平衡伝送線路あるいは不平衡伝送線路の線路部に対向しているグランド電極はなくなり、電流の集中が緩和される。つまり、全てのグランド電極は、その片面のみが平衡伝送線路あるいは不平衡伝送線路の線路部に対向するようになり、グランド側のインピーダンスが低減する。
【０００８】
また、全てのグランド端子を必ずしも接地するとは限らない場合などには、少なくとも２枚の前記グランド電極毎に、前記積層体の表面に異なるグランド端子を設け、前記グランド電極と前記グランド端子をそれぞれ電気的に接続することにより、グランド側のインピーダンスを効果的に低減することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型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、積層型バラントランス２１は、引出し電極２３，２６，２７，３０をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ｂ，２２ｅ，２２ｈ，２２ｋと、１／４波長に相当する電気長を有している線路部２４，２５，２８，２９をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ｃ，２２ｄ，２２ｉ，２２ｊと、グランド電極３１，３２，３３，３４をそれぞれ表面に設けた誘電体シート２２ａ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｌ等で構成されている。誘電体シート２２ａ〜２２ｌ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２２ａ〜２２ｌ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。各誘電体シート２２ａ〜２２ｌのシート厚は所定の寸法に設定されている。
【００１１】
引出し電極２３は、一方の端部２３ａがシート２２ｂの奥側の辺の左側に露出し、他方の端部２３ｂがシート２２ｂの中央部に位置している。線路部２４は渦巻状のパターン形状をしており、一方の端部２４ａがシート２２ｃの手前側の辺の左側に露出し、他方の端部２４ｂがシート２２ｃの中央部に位置している。線路部２４の端部２４ｂは、シート２２ｂに設けたビアホール３５を介して、引出し電極２３の端部２３ｂに電気的に接続される。
【００１２】
線路部２５は渦巻状のパターン形状をしており、一方の端部２５ａがシート２２ｄの手前側の辺の中央部に露出し、他方の端部２５ｂがシート２２ｄの中央部に位置している。引出し電極２６は、一方の端部２６ａがシート２２ｅの手前側の辺の右側に露出し、他方の端部２６ｂがシート２２ｅの中央部に位置している。引出し電極２６の端部２６ｂは、シート２２ｄに設けたビアホール３５を介して、線路部２５の端部２５ｂに電気的に接続される。
【００１３】
引出し電極２７は、一方の端部２７ａがシート２２ｈの奥側の辺の左側に露出し、他方の端部２７ｂがシート２２ｈの中央部に位置している。線路部２８は渦巻状のパターン形状をしており、一方の端部２８ａがシート２２ｉの手前側の辺の左側に位置し、他方の端部２８ｂがシート２２ｉの中央部に位置している。線路部２８の端部２８ｂは、シート２２ｈに設けたビアホール３５を介して、引出し電極２７の端部２７ｂに電気的に接続される。
【００１４】
線路部２９は渦巻状のパターン形状をしており、一方の端部２９ａがシート２２ｊの手前側の辺の中央部に露出し、他方の端部２９ｂがシート２２ｊの中央部に位置している。引出し電極３０は、一方の端部３０ａがシート２２ｋの奥側の辺の右側に露出し、他方の端部３０ｂがシート２２ｋの中央部に位置している。引出し電極３０の端部３０ｂは、シート２２ｊに設けたビアホール３５を介して、線路部２９の端部２９ｂに電気的に接続される。
【００１５】
グランド電極３１〜３４は、それぞれシート２２ａ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｌの略全面に設けられ、その引出し部３１ａ〜３４ａはシート２２ａ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｌの奥側の辺の中央部に露出している。
【００１６】
これらのグランド電極３１〜３４はバラントランス２１の特性を考慮して、線路部２４，２５，２８，２９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。引出し電極２３，２６，２７，３０、線路部２４，２５，２８，２９及びグランド電極３１〜３４は、スパッタリング法、蒸着法、印刷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。
【００１７】
各シート２２ａ〜２２ｌ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４０とされる。積層体４０の手前側の側面には、不平衡信号端子４１、平衡信号端子４２ａ及びグランド端子Ｇ１が形成されている。積層体４０の奥側の側面には、中継端子４３、平衡信号端子４２ｂ及びグランド端子Ｇ２が形成されている。端子４１〜４３，Ｇ１，Ｇ２はスパッタリング法、蒸着法、塗布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。
【００１８】
不平衡信号端子４１は線路部２４の端部２４ａに電気的に接続し、平衡信号端子４２ａは引出し電極２６の端部２６ａに電気的に接続し、平衡信号端子４２ｂは引出し電極３０の端部３０ａに電気的に接続し、中継端子４３は引出し電極２３，２７の端部２３ａ，２７ａに電気的に接続している。グランド端子Ｇ１は線路部２５，２９の端部２５ａ，２９ａに電気的に接続し、グランド端子Ｇ２はグランド電極３１〜３４の引出し部３１ａ〜３４ａに電気的に接続している。図３は積層型バラントランス２１の電気等価回路図である。
【００１９】
以上の構成からなるバラントランス２１は、線路部２４，２５がグランド電極３１，３２の間に配置され、ストリップライン構造をしている。線路部２８，２９も、グランド電極３３，３４の間に配置され、ストリップライン構造をしている。そして、線路部２４と２８は、中継端子４３等を介して直列に接続され、不平衡伝送線路３８を構成している。線路部２５と２９は、それぞれ平衡伝送線路３９，３９を構成している。線路部２４と２５並びに線路部２８と２９は、それぞれシート２２ｃ，２２ｉを挟んで対向するように形成されている。従って、線路部２４の渦巻状パターンと線路部２５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２８の渦巻状パターンと線路部２９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。なお、不平衡伝送線路３８の一端（具体的には線路部２８の端部２８ａ）は開放端となっているが、接地端としてもよい。
【００２０】
バラントランス２１の電気特性を調整する場合、誘電体シート２２ｃ，２２ｉの厚みや線路部２４，２５，２８，２９のライン幅を変えることにより、線路部２４と２５の間の電磁結合、あるいは、線路部２８と２９の間の電磁結合を調整する。
【００２１】
また、線路部２４，２５と線路部２８，２９との間に、２枚のグランド電極３２，３３を配設しているので、グランド電極３１〜３４は、その片面のみが線路部２４，２５，２８，２９に対向するようになり、グランド電極３１〜３４を流れる電流の集中が緩和され、グランド側のインピーダンスを低減することができる。この結果、実装面積を大きくすることなく、積層型バラントランス２１の挿入損失を小さくすることができ、高周波領域での電気特性も安定する。なお、本第１実施形態では、グランド電極３２，３３のパターン形状を同一に設計しているが、パターン形状を異ならせてもよいことは言うまでもない。
【００２２】
さらに、誘電体シート２２ｆの厚みを他のシート２２ａ〜２２ｅ，２２ｇ〜２２ｌより厚くしたり、誘電体シート２２ｆと２２ｇの間にダミーシートを挿入したりして、グランド電極３２と３３の間の距離を大きくしてもよい。これにより、線路部２４と２５からなる結合器と、線路部２８と２９からなる結合器との間の相互干渉をより一層低減することができる。
【００２３】
また、バラントランス２１は、上面にグランド電極３１が形成されているのでシールド効果を有する。なお、グランド電極３１が上面に露出しているが、このグランド電極３１を他の誘電体シートで一体的に覆うようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２４】
次に、このバラントランス２１を平衡−不平衡信号変換器として用いた場合を説明する。不平衡信号端子４１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３８（線路部２４−引出し電極２３−中継端子４３−引出し電極２７−線路部２８）を伝搬する。そして、線路部２４においては線路部２５と電磁結合し、線路部２８においては線路部２９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４２ａ，４２ｂから出力される。逆に、平衡信号端子４２ａ，４２ｂ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３９，３９を伝搬し、不平衡伝送線路３８にて不平衡信号Ｓ１に変換された後、不平衡信号端子４１から出力される。
【００２５】
［第２実施形態、図４及び図５］
第２実施形態のバラントランスは、前記第１実施形態のバラントランス２１において、二つのグランド電極３２，３３の引出し部の位置が相互に異なるようにしたものである。すなわち、図４に示すように、グランド電極３３の引出し部３３ｂ，３３ｃは、それぞれシート２２ｇの左辺及び右辺に露出している。そして、図５に示すように、積層体４０の左右の端面にグランド端子Ｇ３，Ｇ４が形成されている。このグランド端子Ｇ３にグランド電極３３の引出し部３３ｂが電気的に接続され、グランド端子Ｇ４にグランド電極３３の引出し部３３ｃが電気的に接続されている。
【００２６】
以上の構成からなる積層型バラントランス５１は、前記第１実施形態のバラントランス２１と同様の作用効果を奏するとともに、グランド電極３２，３３毎に異なるグランド端子Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を設けているので、グランド端子Ｇ２〜Ｇ４を流れる電流の集中が緩和され、グランド側のインピーダンスをより一層低減することができる。
【００２７】
なお、グランド端子が二つ以上設けられている場合、本第２実施形態のようにグランド電極毎に異なるグランド端子に接続するよりも、全てのグランド電極を全てのグランド端子に接続した方が、電流集中緩和の観点からは好ましい。しかし、複数のグランド端子のうちの一部グランド端子をバイアス用に利用することがあるなど、全てのグランド端子を必ずしも接地するとは限らない場合には、本第２実施形態のように、グランド電極毎に異なるグランド端子に接続することにより、グランド端子での電流の集中が緩和され、グランド側のインピーダンスを効果的に低減することができる。
【００２８】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る積層型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。線路部２４，２５，２８，２９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、線路部は、必ずしも１／４波長の長さに設定する必要はなく、ライン幅も全ての線路部が等しい寸法に設定される必要もない。
【００２９】
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４０の上下に設けられたグランド電極３１，３４は、両方あるいは片方が設けられていなくてもよい。
【００３０】
さらに、平衡伝送線路と不平衡伝送線路の電磁結合はライン結合に限るものではなく、コイル結合であってもよい。また、線路部が電磁結合して構成する結合器は二つに限る必要はなく、三つ以上であってもよい。
【００３１】
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、量産時の場合には複数個分のバラントランスを備えた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バラントランスが得られる。
【００３２】
【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、電磁結合する第１及び第３線路部と、電磁結合する第２及び第４線路部との間に、グランド電極を少なくとも二つ配設しているので、グランド電極を流れる電流の集中が緩和され、グランド側のインピーダンスを低減することができる。この結果、積層型バラントランスの挿入損失を小さくすることができ、高周波領域での電気特性も安定する。
【００３３】
さらに、複数のグランド端子のうちの一部グランド端子をバイアス用に利用することがあるなど、全てのグランド端子を必ずしも接地するとは限らない場合には、少なくとも２枚の前記グランド電極毎に、異なるグランド端子を設け、前記グランド電極とグランド端子をそれぞれ電気的に接続することにより、グランド端子を流れる電流の集中が緩和され、グランド側のインピーダンスを効果的に低減することができる。
【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に示したバラントランスの外観を示す斜視図。
【図３】図２に示した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バラントランスの第２実施形態を示す分解斜視図。
【図５】図４に示したバラントランスの外観を示す斜視図。
【図６】従来の積層型バラントランスを示す分解斜視図。
【符号の説明】
２１，５１…積層型バラントランス
２２ａ〜２２ｌ…誘電体シート
２４，２５，２８，２９…線路部
３８…不平衡伝送線路
３９…平衡伝送線路
３１〜３４…グランド電極
Ｇ１〜Ｇ４…グランド端子
【図１】
0004586282.tif 000002
【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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