(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストリップラインを形成するライン形成面を有する基板と、
前記ライン形成面の信号路に直列に配置され、前記信号路に伝送される信号を減衰させる複数の減衰部と、
前記ライン形成面の信号路における前記複数の減衰部の間に配置され、前段の減衰部から後段の減衰部へと信号を伝送させる伝送線路部と、
を備え、
前記複数の減衰部のそれぞれは、
前記ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成されたシリーズ抵抗と、
前記ライン形成面に前記シリーズ抵抗の一端と接地部との間に形成された少なくとも１つのシャント抵抗と、
を有し、
前記伝送線路部は、前記ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成され、前段の減衰部の前記シリーズ抵抗の出力側の端部と後段の減衰部の前記シリーズ抵抗の入力側の端部との間を接続する導電体を有し、
前記導電体は、前記前段の減衰部および前記後段の減衰部の少なくも一方の前記シリーズ抵抗との接続部側の領域である端部領域における幅が、前記端部領域以外の領域である主線領域における幅より小さい減衰器。
【請求項２】
前記複数の減衰部のそれぞれは、第１の前記シャント抵抗および第２の前記シャント抵抗を有し、
前記第１の前記シャント抵抗は、一端が前記シリーズ抵抗の入力側の端部に接続され、
前記第２の前記シャント抵抗は、一端が前記シリーズ抵抗の出力側の端部に接続される、
請求項１に記載の減衰器。
【請求項３】
前記複数の減衰部のそれぞれは、第３の前記シャント抵抗および第４の前記シャント抵抗を有し、
前記第３の前記シャント抵抗は、一端が前記シリーズ抵抗の入力側の端部に接続され、
前記第４の前記シャント抵抗は、一端が前記シリーズ抵抗の出力側の端部に接続される、
請求項２に記載の減衰器。
【請求項４】
前記ライン形成面の信号路の入力側に設けられた入力部と、
前記ライン形成面の信号路の出力側に設けられた出力部と
を更に備え、
前記複数の減衰部のうち先頭の減衰部のシリーズ抵抗の入力側の端部は、前記入力部に接続され、
前記複数の減衰部のうち末尾の減衰部のシリーズ抵抗の出力側の端部は、前記出力部に接続される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項５】
前記端部領域の幅は、前記主線領域との境目から前記主線領域の幅と比べて予め定められた幅だけ小さい、
請求項１から４のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項６】
前記端部領域の幅は、前記主線領域との境目から前記減衰部に近づくに従って小さくなる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項７】
前記伝送線路部は、前記導電体に接続するスタブ領域をさらに有し、
前記スタブ領域は、抵抗体を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の減衰器。
【請求項８】
ストリップラインを形成するライン形成面を有する基板と、
前記ライン形成面の信号路に直列に配置され、前記信号路に伝送される信号を減衰させる複数の減衰部と、
前記ライン形成面の信号路における前記複数の減衰部の間に配置され、前段の減衰部から後段の減衰部へと信号を伝送させる伝送線路部と、
を備え、
前記複数の減衰部のそれぞれは、
前記ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成されたシリーズ抵抗と、
前記ライン形成面に前記シリーズ抵抗の一端と接地部との間に形成された少なくとも１つのシャント抵抗と、
を有し、
前記伝送線路部は、前記ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成され、前段の減衰部の前記シリーズ抵抗の出力側の端部と後段の減衰部の前記シリーズ抵抗の入力側の端部との間を接続する導電体と、
前記導電体に接続するスタブ領域と、
を有する減衰器。
【請求項９】
前記スタブ領域は、抵抗体を含む、
請求項８に記載の減衰器。
【請求項１０】
前記スタブ領域は、前記導電体の前記信号伝送方向における中間領域に接続される、
請求項７または８に記載の減衰器。
【請求項１１】
前記スタブ領域の長さは、伝送波長の４分の１より短い、
請求項７または８に記載の減衰器。
【請求項１２】
前記スタブ領域に形成されるスタブは、オープンスタブである、
請求項７または８に記載の減衰器。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の減衰器を備える電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減衰器および電子デバイスに関する。本発明は、周波数特性に優れた、高減衰量の減衰器および電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路装置等の電子デバイスを試験する試験装置等では、無線通信用の電子デバイスを試験する場合において、被試験デバイスに出力する試験信号あるいは被試験デバイスから入力される応答信号を減衰してまたは減衰せずに出力または入力したいことがある。よって、電子デバイスの試験装置等には、試験端子等に適用できる適切な減衰器を備えることが要請される。
【０００３】
たとえば特許文献１は、基板上に複数の抵抗体を配置して直列に接続するπ型回路のチップ型抵抗器を開示する。当該文献には、各抵抗体の接続部に電極を設けることにより、実装面積を少なくして配線による浮遊キャパシタを低減すると共に高周波特性を改善できることが記載されている。
【特許文献１】特開平５−２５８９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、電子デバイスを試験する試験装置等における減衰器には、電子デバイスの応答周波数と同等もしくはそれ以上の周波数特性が期待される。また、減衰器本来に期待される性能として、高減衰量が期待される。周波数特性の改善には、素子の占有面積を小さくする対策が良く採用されるが、高減衰量を実現することを目的として高抵抗素子を適用すると、設計で要求される抵抗値を確保するには素子をある程度以上小さくできない条件が発生する。すなわち、周波数特性の改善と高減衰量の実現とはトレードオフの関係にあり、高減衰量を確保した上での減衰器の周波数特性を改善する技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、ストリップラインを形成するライン形成面を有する基板と、ライン形成面の信号路に直列に配置され、信号路に伝送される信号を減衰させる複数の減衰部と、ライン形成面の信号路における複数の減衰部の間に配置され、前段の減衰部から後段の減衰部へと信号を伝送させる伝送線路部と、を備え、複数の減衰部のそれぞれは、ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成されたシリーズ抵抗と、ライン形成面にシリーズ抵抗の一端と接地部との間に形成された少なくとも１つのシャント抵抗と、を有し、伝送線路部は、ライン形成面の信号路に信号伝送方向に延在して形成され、前段の減衰部のシリーズ抵抗の出力側の端部と後段の減衰部のシリーズ抵抗の入力側の端部との間を接続する導電体を有し、導電体は、前段の減衰部および後段の減衰部の少なくも一方のシリーズ抵抗との接続部側の領域である端部領域における幅が、端部領域以外の領域である主線領域における幅より小さい減衰器を提供する。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態の減衰器１０１のレイアウト例を示した上面図を示す。減衰器１０１は、基板１０２の上に形成され、入出力部１０４の間に、二つの減衰部１０６と伝送線路部１０８とを備える。減衰部１０６は、シリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２を有する。減衰器１０１は、さらに複数の接地部１１４を備える。
【０００９】
基板１０２は、ストリップラインを形成するライン形成面を有する。基板１０２の一方の面には、たとえば接地電位に維持されるグランドプレーンが形成され、他方の面にはストリップラインが形成される。ライン形成面は、ストリップラインが形成される当該他方の面であってよい。なお、グランドプレーンおよびストリップラインの少なくとも一方が基板１０２の内部に形成されてもよい。従ってライン形成面が基板１０２の内部に存在してもよい。
【００１０】
入出力部１０４は、減衰器１０１の入力または出力であってよい。入出力部１０４は、たとえば金等の金属膜をパターニングして形成できる。入出力部１０４は、シリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２の一端に接触して形成され、接触しているシリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２を電気的に接続する。
【００１１】
減衰部１０６は、ライン形成面の信号伝送方向に延在して形成されたシリーズ抵抗１１０と、ライン形成面の信号路と接地部１１４との間に形成されたシャント抵抗１１２とを有する。ここで信号伝送方向は、減衰器１０１において信号あるいは電力が伝送される方向をいい、図１において入出力部１０４、シリーズ抵抗１１０、伝送線路部１０８、シリーズ抵抗１１０および入出力部１０４が直列に接続される方向であってよい。信号路は、信号伝送方向に配置された信号の経路をいい、図１において入出力部１０４、シリーズ抵抗１１０、伝送線路部１０８、シリーズ抵抗１１０および入出力部１０４が直列に接続されている経路であってよい。図１において、二つの減衰部１０６を例示するが、減衰部１０６は、さらに多数備えてもよい。
【００１２】
シリーズ抵抗１１０は、ライン形成面の信号伝送方向に延在して形成される。シリーズ抵抗１１０の一端は入出力部１０４に接続され、他端は伝送線路部１０８に接続される。シャント抵抗１１２は、ライン形成面の信号路と接地部１１４との間に形成される。シャント抵抗１１２の一端は、シリーズ抵抗１１０と入出力部１０４または伝送線路部１０８が接続されている接続点に接続され、他端は接地部１１４に接続される。
【００１３】
シリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２は、π型またはＨ型に配置され、図１ではＨ型を例示する。シリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２は、薄膜抵抗体をパターニングして形成できる。薄膜抵抗体としては、たとえばニッケル−クロム合金、タングステンまたは不純物がドープされた多結晶シリコン等が用いられてよい。
【００１４】
接地部１１４は、接地電位に維持される。接地部１１４は、たとえば金等の金属膜をパターニングして形成できる。
【００１５】
伝送線路部１０８は、二つの減衰部１０６の間に配置される。減衰部１０６を二つ以上備える場合には、複数の減衰部１０６のうち互いに隣り合う減衰部１０６の間に配置してよい。伝送線路部１０８は、所定の帯域における減衰率（減衰量）の周波数特性を改善する周波数特性改善部を有する。
【００１６】
図２は、伝送線路部１０８のレイアウト例を示した一部上面図を示す。伝送線路部１０８は、導電体１１６とスタブ領域１１８とを有する。スタブ領域１１８には、抵抗体１２０を含む。
【００１７】
導電体１１６は、ライン形成面の信号伝送方向に延在して形成される。導電体１１６の両端は、各々、隣接する減衰部１０６に接続される。導電体１１６は、二つの減衰部１０６を直列に接続して、減衰部１０６の間の主な信号路になる。導電体１１６は、たとえば金等の金属膜をパターニングして形成できる。
【００１８】
導電体１１６は、主線領域Ｒｍと端部領域Ｒｅとを含む。主線領域Ｒｍは、シリーズ抵抗１１０の幅Ｗｔと比較して大きい幅Ｗ１を備える。幅Ｗ１は、一例として入出力部１０４の幅と同じであってよく、これに代えて、異なる幅であってもよい。端部領域Ｒｅは導電体１１６の両端に位置して、両端の端部領域Ｒｅのうち少なくとも一方の端部領域Ｒｅの減衰部側における幅Ｗ３は、主線領域Ｒｍの幅Ｗ１より小さい。すなわち、端部領域Ｒｅは、主線領域Ｒｍの幅Ｗ１より小さい幅に絞った状態で減衰部１０６に接続される。
【００１９】
このように端部領域Ｒｅの幅を絞った状態で導電体１１６を減衰部１０６に接続することにより、減衰器１０１の周波数特性を改善することができる。すなわち、減衰部１０６との接続部における幅を絞った少なくとも一方の端部領域Ｒｅは、周波数特性改善部として機能する。
【００２０】
ここでいう周波数特性の改善は、信号の周波数を上げると減衰量が大きくなる場合の特性の改善を指す。すなわち、導電体１１６を伝送する信号の周波数を上げると、表皮効果により、導電体１１６の内部における伝送電流（電力）の偏在が発生して、伝送電流は導電体１１６のエッジに集中するようになると考えられる。導電体１１６と減衰部１０６のシリーズ抵抗１１０およびシャント抵抗１１２との接続部分において、偏在した伝送電流は、シャント抵抗１１２に多く流れるようになり、シリーズ抵抗１１０には、設計で意図した電流が流れなくなると推察できる。この結果減衰量が増加して周波数特性を悪化させると考察できる。
【００２１】
そこで、端部領域Ｒｅの幅を絞ることにより、伝送電流の導電体１１６エッジへの偏りが発生したとしても、設計で意図したように、シリーズ抵抗１１０に電流を流す。この結果周波数の上昇に従い減衰量が大きくなる周波数特性の悪化を改善できる。なお、導電体１１６両端の何れの端部領域Ｒｅにおいても、減衰部側の幅Ｗ３を、主線領域Ｒｍの幅Ｗ１より小さくできる。また、端部領域Ｒｅの主線領域側の幅Ｗ２を、主線領域Ｒｍの幅Ｗ１より小さいものとすることもできる。
【００２２】
スタブ領域１１８は、導電体１１６に接続され、抵抗体１２０を含む。スタブ領域１１８により、減衰器１０１の周波数特性を改善することができる。すなわち、スタブ領域１１８は、周波数特性改善部として機能する。
【００２３】
ここでいう周波数特性の改善は、信号の周波数を上げると減衰量が小さくなる場合の特性の改善を指す。すなわち、導電体１１６を伝送する信号の周波数を上げると、浮遊容量等の影響により、信号路からのリーク電流等が発生する。リーク電流の増加は、信号路のインピーダンス変化の要因となり、インピーダンス不整合による反射波が増加するようになる。その結果減衰量が低下する。そこで、導電体１１６にスタブ領域１１８を設けてインピーダンス整合を図ることができる。
【００２４】
本実施形態の減衰器１０１では、特に、スタブ領域１１８に抵抗体１２０を含む。スタブとして抵抗体１２０を適用することにより、周波数特性改善のための設計が容易になる。すなわち、金属等の導電体をスタブに適用した場合、インピーダンス整合を図って周波数特性を改善できるが、スタブの長さが伝送信号の電気長（たとえば信号波長λの１／４）となる条件に近づくと、減衰量の周波数に対する変化が大きくなり、広い周波数範囲に渡って減衰量を平準化するよう補正することが難しくなる。
【００２５】
しかし、スタブ領域１１８に抵抗体１２０を適用すると、スタブによる共振のＱ値が低下して、周波数変化に対する減衰量の変化が抑制でき、広い範囲に渡っての減衰量の平準化が容易になる。この結果、スタブ領域１１８を適用した場合の周波数特性の改善設計が容易になる。
【００２６】
スタブ領域１１８は、導電体１１６の信号伝送方向における中間領域に接続できる。つまり図２に示すように、スタブ領域１１８の中心から導電体１１６の端部までの距離Ｌｍは、何れの端部についても等しく形成できる。このようにスタブ領域１１８を導電体１１６の中間領域に形成することによって、スタブ領域１１８の形成による反射波の影響を小さくできる。
【００２７】
スタブ領域１１８の長さつまりスタブ領域１１８における抵抗体１２０の長さＬｓｔは、伝送波長の４分の１より短くできる。すなわちスタブ領域１１８を容量性で作用させることができる。スタブ領域１１８に形成されるスタブつまり抵抗体１２０は、オープンスタブとして形成できる。なお、スタブ領域１１８の抵抗体１２０の幅は、設計帯域における高周波領域の減衰量が設計値より大きくなり過ぎない程度に調整できる。
【００２８】
抵抗体１２０は、抵抗体１２０は、薄膜抵抗体をパターニングして形成できる。薄膜抵抗体として、たとえばニッケル−クロム合金、タングステンまたは不純物がドープされた多結晶シリコン等が例示できる。
【００２９】
図３は、減衰器１０１の等価回路例を示す。入力ＩＮと出力ＯＵＴとの間に二つの減衰部１０６と減衰部１０６の間に伝送線路部１０８が配置される。減衰部１０６のシリーズ抵抗１１０による抵抗Ｒｔは、入力ＩＮあるいは出力ＯＵＴと伝送線路部１０８に接続され、減衰部１０６のシャント抵抗１１２による抵抗Ｒｓは、シリーズ抵抗１１０による抵抗Ｒｔの各両端と接地との間に接続される。伝送線路部１０８にはスタブ領域１１８の抵抗体１２０による抵抗Ｒｓｔを有しており、抵抗Ｒｓｔの一端は伝送線路部１０８の信号路に接続される。
【００３０】
図４は、減衰器１０１における減衰量の周波数特性を比較例とともに示す。図４においてラインＬ１は、本実施形態の減衰器１０１における減衰量周波数特性を示す。ラインＬ２は周波数特性の改善を施さない減衰器による比較例を示す。なお、図４において、減衰量および周波数の数値は例示であり、絶対的なものではない。図４に示す例は、設計帯域が直流から１５ＧＨｚのものであって、設計帯域は任意に変更できる。
【００３１】
図４において、略３ＧＨｚから略１０ＧＨｚの間のラインＬ２（比較例）における減衰量の増加（図４における下方向の凸）は、前記の通り表皮効果に起因する周波数特性の悪化を示す。また、略１０ＧＨｚ以上の周波数範囲でのラインＬ２（比較例）における減衰量の低下（図４における上方向の上昇）は、前記の通りインピーダンス不整合に起因する周波数特性の悪化を示す。これら２種類の周波数特性の悪化は、前記した導電体１１６の端部領域Ｒｅの幅を絞ること、および、導電体１１６の中間領域へのスタブ領域１１８（抵抗体１２０）の付加により、ラインＬ１が示すとおり改善される。
【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００３３】
たとえば、図５は、伝送線路部１０８の変更例を示した一部上面図を示す。図５に示すように、端部領域Ｒｅの幅は、主線領域Ｒｍから減衰部１０６に近づくに従い小さくなるようにできる。すなわち、導電体１１６の端部領域Ｒｅにおいて、主線領域側の幅Ｗ４が最も大きく、減衰部側の幅Ｗ３を最も小さく、図示するようにテーパ状に形成できる。このような形状とすることにより、端部領域Ｒｅにおける信号の反射を低減できることが期待できる場合がある。
【００３４】
たとえば、図６は、伝送線路部１０８の他の変更例を示した一部上面図を示す。図６に示す変更例では、スタブ領域１１８は、抵抗体１２０および導電体１２２を含む。スタブ領域１１８に形成されるスタブは、全てが抵抗体１２０でなくてもよく、スタブの一部を導電体１２２としてもよい。スタブ領域１１８に抵抗体１２０および導電体１２２を含むことによって、設計のバリエーションを増やすことができる。
【００３５】
たとえば、上記した減衰器１０１は、基板１０２上に形成された電子素子とともに基板１０２上に形成されて、電子デバイスに含まれるものであってもよい。特に高周波特性に優れた化合物半導体トランジスタとともに基板１０２上に減衰器１０１を形成してＭＭＩＣ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ＩＣ）を形成してもよい。
【００３６】
図７は、電子デバイス７００の一例を示す。電子デバイス７００は、入力端ＩＮおよび出力端ＯＵＴの間を、減衰器７１０を介して接続するトランジスタ７２０およびトランジスタ７２２を備える。また入力端ＩＮおよび出力端ＯＵＴの間を直結するトランジスタ７２４およびトランジスタ７２６を備える。トランジスタ７２０およびトランジスタ７２２とトランジスタ７２４およびトランジスタ７２６とは、入力端ＩＮおよび出力端ＯＵＴの間を、減衰器７１０を介して接続するか直結するかを切り替える。
【００３７】
トランジスタ７２０およびトランジスタ７２２と、トランジスタ７２４およびトランジスタ７２６とは、選択回路７３０によりオンまたはオフが選択される。トランジスタ７２０およびトランジスタ７２２がオンのとき、トランジスタ７２４およびトランジスタ７２６はオフであり、またその逆であってよい。トランジスタ７２０、トランジスタ７２２、トランジスタ７２４およびトランジスタ７２６は、高周波特性に優れた、たとえば化合物半導体のヘテロ接合電界効果トランジスタが好ましい。選択回路７３０は電子デバイス７００に含まれてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態の減衰器１０１のレイアウト例を示した上面図を示す。
【図２】伝送線路部１０８のレイアウト例を示した一部上面図を示す。
【図３】減衰器１０１の等価回路例を示す。
【図４】減衰器１０１における減衰量の周波数特性を比較例とともに示す。
【図５】伝送線路部１０８の変更例を示した一部上面図を示す。
【図６】伝送線路部１０８の他の変更例を示した一部上面図を示す。
【図７】電子デバイス７００の一例を示す。
【符号の説明】
【００３９】
１０１  減衰器
１０２  基板
１０４  入出力部
１０６  減衰部
１０８  伝送線路部
１１０  シリーズ抵抗
１１２  シャント抵抗
１１４  接地部
１１６  導電体
１１８  スタブ領域
１２０  抵抗体
１２２  導電体
７００  電子デバイス
７１０  減衰器
７２０  トランジスタ
７２２  トランジスタ
７２４  トランジスタ
７２６  トランジスタ
７３０  選択回路
【図１】
0004925996.tif 000002
【図２】
0004925996.tif 000003
【図３】
0004925996.tif 000004
【図４】
0004925996.tif 000005
【図５】
0004925996.tif 000006
【図６】
0004925996.tif 000007
【図７】
0004925996.tif 000008