(57)【要約】【課題】中央に位置する巻線から遠いほど、隣り合う巻線間で寄生容量が発生し易い。【解決手段】基板上の複数の層に亘って螺旋状に形成されている、複数の巻線からなる平衡型コイルであって、前記複数の巻線のうちの第１の巻線と当該第１の巻線の隣りに位置する第２の巻線との間の間隔が、前記第１の巻線の位置が、前記複数の巻線のうちの中央に位置する第３の巻線の位置からより遠いほど、より大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の複数の層に亘って螺旋状に形成されている、複数の巻線からなる平衡型のコイルであって、
前記複数の巻線のうちの第１の巻線と当該第１の巻線の隣りに位置する第２の巻線との間の間隔が、前記第１の巻線の位置が、前記複数の巻線のうちの中央に位置する第３の巻線の位置からより遠いほど、より大きいことを特徴とするコイル。
【請求項２】
基板上の複数の層に亘って螺旋状に形成されている、複数の巻線からなる平衡型のコイルであって、
前記複数の巻線のうちの第１の巻線の半径と、当該第１の巻線の隣りに位置する第２の巻線の半径とが相違し、かつ、前記複数の巻線のうちの中央に位置する第３の巻線の半径方向と平行でありかつ当該第３の巻線の中心を通る仮想平面を中心平面として、前記第１の巻線、前記第２の巻線と鏡面対称の位置にある第４の巻線、第５の巻線の各々の半径が、前記第１の巻線、前記第２の巻線の各々の半径と実質的に等しいことを特徴とするコイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置等に用いられる、半導体基板上の複数の層に亘って形成されている平衡型コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の平衡型コイルは、下記の特許文献１〜特許文献５及び非特許文献１に記載されているように、基板上に形成される複数の層に亘って螺旋状を形成すべく、複数の巻線から構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０７７２３号公報
【特許文献２】特開２００１−２６７５１２号公報
【特許文献３】特開２００５−５６８５号公報
【特許文献４】特開２００６−１４８７４４号公報
【特許文献５】特開２００４−２２１２８４号公報
【非特許文献１】N.Miura, D.Mizoguchi, Y.B.Yusof, T.Sakurai, and T.Kuroda, "Analysis and Design of Transceiver Circuit and inductor Layout for inductive inter-chip Wireless superconnect" 2004 Symposium on VLSI circuits digest of Technical Papers, pp.246-246 June 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図５に示されるように、従来のコイルＣＬ１０では、複数の巻線ｗ１〜ｗ７の各々は、複数の巻線ｗ１〜ｗ７の中央に位置する巻線ｗ４からより離れた位置にあるほど、即ち、（１）巻線ｗ３と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ３−ｗ４）、及び、巻線ｗ５と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ５−ｗ４）、（２）巻線ｗ２と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ２−ｗ４）、及び、巻線ｗ６と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ６−ｗ４）、並びに、（３）巻線ｗ１と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ１−ｗ４）、及び、巻線ｗ７と巻線ｗ４との間隔ｄ（ｗ７−ｗ４）、の順に間隔が大きいほど、当該巻線のインピーダンスが大きくなり、換言すれば、当該巻線と当該巻線の隣りに位置する他の巻線との間で寄生容量が発生し易くなる。
【０００５】
それにも拘らず、従来のコイルＣＬ１０では、隣り同士に位置する巻線間の間隔、即ち、巻線ｗ１及び巻線ｗ２間の間隔ｄ（ｗ１−ｗ２）、巻線ｗ２及び巻線ｗ３間の間隔ｄ（ｗ２−ｗ３）、巻線ｗ３及び巻線ｗ４間の間隔ｄ（ｗ３−ｗ４）、巻線ｗ４及び巻線ｗ５間の間隔ｄ（ｗ４−ｗ５）、巻線ｗ５及び巻線ｗ６間の間隔ｄ（ｗ５−ｗ６）、並びに、巻線ｗ６及び巻線ｗ７間の間隔ｄ（ｗ６−ｗ７）が実質的に均等である。その結果、中央に位置する巻線ｗ４からより離れた位置にある巻線ほど、当該巻線と当該巻線の隣りに位置する他の巻線との間で寄生容量がより発生し易く、例えば、巻線ｗ６及び巻線ｗ７間では、巻線ｗ４及び巻線ｗ５間に比較して、寄生容量が発生し易いという問題があった。
【０００６】
上記した従来のコイルＣＬ１０では、また、図５に示されるように、前記複数の巻線ｗ１〜ｗ７の半径が相互に同一であることから、前記複数の巻線ｗ１〜ｗ７のうちの一の巻線（例えば、巻線ｗ２）と当該一の巻線ｗ２の隣りに位置する他の巻線（例えば、巻線ｗ３）との間の間隔、即ち、間隔ｄ（ｗ２−ｗ３）が、巻線ｗ２、ｗ３が形成されている層の厚さに拘束され、その結果、当該間隔ｄ（ｗ２−ｗ３）を長く確保することができず、巻線ｗ２、ｗ３間で寄生容量が発生し易いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決すべく、以下の適用例により実現される。
【０００８】
［適用例１］
適用例１のコイルは、
基板上の複数の層に亘って螺旋状に形成されている、複数の巻線からなる平衡型のコイルであって、
前記複数の巻線のうちの第１の巻線と当該第１の巻線の隣りに位置する第２の巻線との間の間隔が、前記第１の巻線の位置が、前記複数の巻線のうちの中央に位置する第３の巻線の位置からより遠いほど、より大きい。
【０００９】
適用例１のコイルによれば、前記第１の巻線及び前記第２の巻線間の間隔が、当該第１の巻線の位置が、中央に位置する前記第３の巻線の位置からより遠いほど、より大きいことにより、前記第１の巻線及び前記第２の巻線間での寄生容量の発生を困難にし、結果的に、複数の巻線のうちの隣り合う巻線同士間での寄生容量の発生を実質的に均一にすることが可能となる。
【００１０】
［適用例２］
適用例２のコイルは、
基板上の複数の層に亘って螺旋状に形成されている、複数の巻線からなる平衡型のコイルであって、
前記複数の巻線のうちの第１の巻線の半径と、当該第１の巻線の隣りに位置する第２の巻線の半径とが相違し、かつ、前記複数の巻線のうちの中央に位置する第３の巻線の半径方向と平行でありかつ当該第３の巻線の中心を通る仮想平面を中心平面として、前記第１の巻線、前記第２の巻線と鏡面対称の位置にある第４の巻線、第５の巻線の各々の半径が、前記第１の巻線、前記第２の巻線の各々の半径と実質的に等しい。
【００１１】
適用例２のコイルによれば、前記第１の巻線の半径と前記第２の巻線の半径とが相違し、しかも、当該第１の巻線と鏡面対称の位置にある第４の巻線の半径が、当該第１の巻線の半径と実質的に同一であり、かつ、前記第２の巻線と鏡面対称の位置にある第５の巻線の半径が、当該第２の巻線の半径と実質的に同一であることにより、当該第１の巻線及び当該第２の巻線間の間隔、並びに、前記第４の巻線及び前記第５の巻線間の間隔を、従来の間隔よりも、即ち、前記第１の巻線の半径、前記第２の巻線の半径、前記第４の巻線の半径、及び、第５の巻線の半径が相互に同一である従来の場合における当該第１の巻線及び当該第２の巻線間の間隔、当該第４の巻線及び当該第５の巻線間の間隔より大きくすることができ、これにより、当該第１の巻線及び当該第２の巻線間、並びに、当該第４の巻線及び当該第５の巻線間で寄生容量を発生し難くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るコイルの実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
《実施例１》
図１は、実施例１の平衡型コイルの構成を示し、図２は、当該コイルが用いられている整合回路を示す。整合回路ＭＴは、図２に示されるように、送受信回路ＴＲ及びアンテナＡＴ間でインピーダンスを整合させる機能を有し、平衡型のコイルＣＬ１は、整合回路ＭＴにおける、インダクタＬ１及びインダクタＬ２の両者全体に相当する。
【００１４】
実施例１のコイルＣＬ１は、図１に示されるように、半導体基板（図示せず。）上に設けられている複数の層ＬＹ１〜ＬＹ７に亘って、螺旋状の複巻型（巻線Ｗ１〜巻線Ｗ７）に形成されている。
【００１５】
より具体的には、複数の層ＬＹ１〜ＬＹ７は、基本的に、例えば酸化絶縁物からなる絶縁層であり、また、複数の巻線Ｗ１〜Ｗ７自身は、銅及びアルミニウムのような金属配線により構成されている。複数の巻線Ｗ１〜Ｗ７と複数の層ＬＹ１〜ＬＹ７との関係については、巻線Ｗ１は、層ＬＹ１に形成されており、巻線Ｗ２は、層ＬＹ２に形成されており、巻線Ｗ３は、層ＬＹ３に形成されており、巻線Ｗ４は、層ＬＹ４に形成されており、巻線Ｗ５は、層ＬＹ５に形成されており、巻線Ｗ６は、層ＬＹ６に形成されており、巻線Ｗ７は、層ＬＹ７に形成されている。加えて、巻線Ｗ１〜Ｗ７の各々は、中央に位置する巻線Ｗ４からより離れた位置にあるほど、そのインピーダンスが大きく、即ち、隣りに位置する巻線同士間で寄生容量が発生し易い。
【００１６】
さらに、巻線Ｗ１及び巻線Ｗ２間の間隔ｄ（Ｗ１−Ｗ２）、巻線Ｗ２及び巻線Ｗ３間の間隔ｄ（Ｗ２−Ｗ３）、巻線Ｗ３及び巻線Ｗ４間の間隔ｄ（Ｗ３−Ｗ４）、巻線Ｗ４及び巻線Ｗ５間の間隔ｄ（Ｗ４−Ｗ５）、巻線Ｗ５及び巻線Ｗ６間の間隔ｄ（Ｗ５−Ｗ６）、並びに、巻線Ｗ６及び巻線Ｗ７間の間隔ｄ（Ｗ６−Ｗ７）については、間隔ｄ（Ｗ１−Ｗ２）及び間隔ｄ（Ｗ６−Ｗ７）＞間隔ｄ（Ｗ２−Ｗ３）及び間隔ｄ（Ｗ５−Ｗ６）＞間隔ｄ（Ｗ３−Ｗ４）及び間隔ｄ（Ｗ４−Ｗ５）の関係があり、要約すれば、隣りに位置する巻線同士間の間隔ｄは、巻線Ｗ１〜Ｗ７の中央に位置する巻線Ｗ４から離れた位置にあるほど、大きくなっている。
【００１７】
上述したように、実施例１のコイルＣＬ１では、従来と同様に、巻線Ｗ１〜Ｗ７の各々のインピーダンスは、巻線Ｗ４から離れた位置にあるほど、より大きいという傾向がある。他方で、従来と異なり、巻線Ｗ１〜Ｗ７のうち隣り合う巻線間の間隔、即ち、間隔ｄ（Ｗ１−Ｗ２）、ｄ（Ｗ２−Ｗ３）、ｄ（Ｗ３−Ｗ４）、ｄ（Ｗ４−Ｗ５）、ｄ（Ｗ５−Ｗ６）、及び、ｄ（Ｗ６−Ｗ７）は、巻線Ｗ４からより離れているほどより大きいという性質がある。その結果、実施例１のコイルＣＬ１では、前者の傾向と後者の性質とが実質的に相殺されることにより、巻線Ｗ１〜Ｗ７が巻線Ｗ４からどの程度離れているかに拘わらず、隣り合う巻線同士間での寄生容量の発生を実質的に均一化することが可能となる。
【００１８】
《実施例２》
図３は、実施例２の平衡型コイルの構成を概念的に示し、図４（Ａ）は、実施例２のコイルの構成を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、実施例２のコイルの構成を示す断面図である。
【００１９】
実施例２のコイルＣＬ２は、図２に示されるように、実施例１のコイルＣＬ１と同様に、インダクタＬ１及びインダクタＬ２の両者全体に相当する。コイルＣＬ２は、また、図３に示されるように、複数の層ＬＹ１〜ＬＹ５に亘って、螺旋状の複巻型（巻線Ｗ１〜Ｗ５）に形成されている。より具体的には、層ＬＹ１〜ＬＹ５は、図４（Ｂ）に示されるように、半導体基板ＳＢ上に形成された半導体回路ＳＣから絶縁層ＤＥにより絶縁された金属配線層ＭＬＹ上に形成されており、また、コイルＣＬ２は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、巻線Ｗ１が層ＬＹ１に形成されており、巻線Ｗ２が層ＬＹ２に形成されており、巻線Ｗ３が層ＬＹ３に形成されており、巻線Ｗ４が層ＬＹ４に形成されており、巻線Ｗ５が層ＬＹ５に形成されている。ここで、図４（Ｂ）に示されるように、金属配線層ＭＬＹの厚さＴＨ（ＭＬＹ）は、層ＬＹ１〜ＬＹ５の厚さＴＨ（ＬＹ１）〜ＴＨ（ＬＹ５）より大きく、また、金属配線ＭＡ、ＭＢは、接地電位に接続されている。
【００２０】
加えて、図４（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、巻線Ｗ１の半径、巻線Ｗ２の半径、及び、巻線Ｗ３の半径は、相互に異なり、より正確には、巻線Ｗ１の半径は、巻線Ｗ２の半径より大きく、巻線Ｗ２の半径は、巻線Ｗ３の半径より小さい。
【００２１】
また、図４（Ａ）に示されるように、巻線Ｗ３、巻線Ｗ４、及び、巻線Ｗ５の半径は、相互に異なり、より正確には、巻線Ｗ５の半径は、巻線Ｗ４の半径より大きく、巻線Ｗ４の半径は、巻線Ｗ３の半径より小さい。
【００２２】
換言すれば、巻線Ｗ１〜Ｗ５のうちの中央に位置する巻線Ｗ３の半径方向と平行でありかつ当該巻線Ｗ３の中心を通る仮想平面（図示せず。）を中心平面として、巻線Ｗ１と巻線Ｗ５とが鏡面対称の位置にあり、また、巻線Ｗ２と巻線Ｗ４とが鏡面対称の位置にあり、加えて、巻線Ｗ１の半径と巻線Ｗ５の半径とが実質的に等しく、かつ、巻線Ｗ２の半径と巻線Ｗ４の半径とが実質的に等しくなっている。
【００２３】
これにより、図４（Ｂ）に示されるように、巻線Ｗ１及び巻線Ｗ２間の間隔である間隔ｄ（Ｗ１ａ−Ｗ２ａ）及びｄ（Ｗ１ｂ−Ｗ２ｂ）、巻線Ｗ２及び巻線Ｗ３間の間隔である間隔ｄ（Ｗ２ａ−Ｗ３ａ）及びｄ（Ｗ２ｂ−Ｗ３ｂ）、巻線Ｗ３及び巻線Ｗ４間の間隔である間隔ｄ（Ｗ３ａ−Ｗ４ａ）及びｄ（Ｗ３ｂ−Ｗ４ｂ）、並びに、巻線Ｗ４及び巻線Ｗ５間の間隔である間隔ｄ（Ｗ４ａ−Ｗ５ａ）及びｄ（Ｗ４ｂ−Ｗ５ｂ）は、図５に図示された、従来のコイルＣＬ１０における、隣り合いかつ半径が等しい巻線間の間隔ｄ（ｗ１−ｗ２）〜ｄ（ｗ６−ｗ７）に比較して大きくなっている。
【００２４】
上述したように、実施例２のコイルＣＬ２では、巻線Ｗ１〜Ｗ５間の間隔である、間隔ｄ（Ｗ１ａ−Ｗ２ａ）、ｄ（Ｗ１ｂ−Ｗ２ｂ）、ｄ（Ｗ２ａ−Ｗ３ａ）、ｄ（Ｗ２ｂ−Ｗ３ｂ）、ｄ（Ｗ３ａ−Ｗ４ａ）、ｄ（Ｗ３ｂ−Ｗ４ｂ）、ｄ（Ｗ４ａ−Ｗ５ａ）、及び、ｄ（Ｗ４ｂ−Ｗ５ｂ）が、従来のコイルＣＬ１０における巻線間の間隔ｄ（ｗ１−ｗ２）〜ｄ（ｗ６−ｗ７）より大きいことから、巻線Ｗ１及び巻線Ｗ２間での寄生容量、巻線Ｗ２及び巻線Ｗ３間での寄生容量、巻線Ｗ３及び巻線Ｗ４間での寄生容量、並びに、巻線Ｗ４及び巻線Ｗ５間での寄生容量の発生を、従来のコイルＣＬ１０における巻線ｗ１〜ｗ７のうちの隣り合う巻線（例えば、巻線ｗ１及び巻線ｗ２）間での寄生容量の発生に比較して困難にすることが可能となる。
【００２５】
実施例２のコイルＣＬ２では、また、金属配線層ＭＬＹの厚さＴＨ（ＭＬＹ）が、層ＬＹ１〜ＬＹ５の厚さＴＨ（ＬＹ１）〜ＴＨ（ＬＹ５）より大きいことから、当該金属配線層ＭＬＹの厚さＴＨ（ＭＬＹ）が層ＬＹ１〜ＬＹ５の厚さＴＨ（ＬＹ１）〜ＴＨ（ＬＹ５）と実質的に等しい場合と比較して、巻線Ｗ１及び金属配線ＭＡ、ＭＢ間での寄生容量の発生を困難にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施例１の平衡型コイルの構成を示す図。
【図２】実施例１、２の平衡型コイルが用いられる整合回路の構成を示す図。
【図３】実施例２の平衡型コイルの構成を示す図。
【図４】実施例２の平衡型コイルの構成を示す平面図及び断面図。
【図５】従来のコイルの構成を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
ＣＬ１…コイル、Ｗ１〜Ｗ７…巻線、ＬＹ１〜ＬＹ７…層。
【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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