定向耦合器的製作方法

2023-06-22 18:51:41

專利名稱：定向耦合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種定向耦合器，特別是涉及一種實現定向耦合器的小型低背化和良好的電氣特性的兩者的導體圖案的配置構造。
背景技術：
具有使在傳送線路上傳輸的高頻電力分支或合流的功能的定向耦合器(Directional Coupler/以下單單稱為「耦合器」)，成為在構成手機或無線LAN通信裝置、藍牙(Bluetooth/註冊商標)標準的通信裝置等各種的無線通信設備的發送電路方面不可或缺的部件。該耦合器 是通過使在一端具有第一口且在另一端具有第二口的第一線路、與在一端具有第三口且在另一端具有第四口的第二線路相互接近而配置，從而使兩線路電磁場耦合的稱合器。具備這樣的耦合線路部的耦合器例如能夠作為在通信設備的發送電路中監測發送信號的電平的檢測單元來使用。具體而言，在將發送信號放大的電力放大器(PA)與天線之間插入稱合器，使來自PA的發送信號通過稱合器的第一口(輸入口)而輸入至第一線路(主線路)，從第二口(輸出口)輸出至天線側。此時，在第一線路傳送的發送信號的一部分通過與其電磁場耦合的第二線路(副線路)而被取出，從第三口(耦合口)作為監測信號被輸出至自動輸出控制電路(APC電路)。APC電路響應於該監測信號的電平(即發送信號的電平)，控制PA的增益，以使PA的輸出成為一定。通過這樣的PA的反饋控制，能夠謀求發送輸出的穩定化。另外，由於耦合器可以使高頻電力具有90°的相位差而分支、或者相反地合成具有90°的相位差的高頻電力，因此也可以將耦合器作為例如差動型功率放大器的輸入用分配器和輸出用合成器來使用。具體而言，從第一口輸入發送信號，通過將該發送信號各二分之一地分別從第二口與第三口具有90°的相位差地分支輸出，從而能夠作為差動型功率放大器的輸入用分配器來使用。另外，若使具有90°的相位差的高頻信號分別從第二口與第三口輸入，則能夠將這些具有90°的相位差的高頻信號合成而從第一口取出，因而可以作為差動型功率放大器的輸出用合成器來使用。此外，作為公開這樣的耦合器的文獻，有下列專利文獻。專利文獻1:日本特開2002-280810號公報專利文獻2:日本特開平8-191206號公報

發明內容
然而，在構成耦合器的情況下，一般而言，若將第一線路與第二線路的長度設定為使用頻帶的四分之一波長左右，則能夠在該頻帶得到良好的特性。然而，手機等的移動體無線設備中所主要使用的準微波帶的四分之一波長為數cm左右，在需要輕薄短小化的手機等的移動體無線設備所使用的耦合器具備該長度的耦合線路，從尺寸方面來看是不現實的。另外，若使用數cm以上的長耦合線路，則插入損耗變得非常大，對於移動體無線設備而言產生與電池壽命的大幅下降相關連的致命的不良狀況。因此，通常使用比使用頻帶的四分之一波長短的耦合線路的耦合器，但在這樣的耦合器中不容易得到理想的特性。這裡，作為形成耦合線路的方法，已知有如上述專利文獻I所記載的發明那樣通過在同一平面內(同一導體層內)使兩線路接近而平行地配置來進行耦合的方式(以下將這樣的耦合方式稱為「層內耦合」)、以及如上述專利文獻2所記載的發明那樣通過將第一線路與第二線路配置在彼此不同的導體層且以從平面看時相互重疊的方式配置來進行耦合的方式(以下將這樣的耦合方式稱為「層間耦合」)，雖然層數變多，但是從能夠使兩線路的面彼此相對而耦合的層間耦合強化兩線路的耦合而得到良好的特性方面看是有利的。圖35A 圖350是表示通過這樣的層間耦合而形成了耦合線路的耦合器的構成例的圖。如這些圖所示，該耦合器(以下稱為「比較例」)，使用具有第I層至第8層共計8層的導體層的層疊基板，在第3層與第6層經由通孔(以下單單稱為「通孔」)V1而分別螺旋狀地形成第一線路12，並且在第2層與第5層經由通孔V2分別螺旋狀地形成第二線路13，第3層(圖35E)的第一線路12與第2層(圖35C)的第二線路13以從平面看時重疊的方式配置而使這些線路12，13層間耦合，同樣地，第6層(圖35K)的第一線路12與第5層(圖351)的第二線路13以從平面看時重疊的方式配置而使這些線路12，13層間耦合。再有，上述圖35A 350是從上層向下層依次表示層疊基板的各層的圖(後述的圖2A 圖2K也同樣)，在本申請中，在這些基板各層中，將配置了導體圖案的層從上層向下層依次稱為第I層、第2層、……，將不配置通孔V，VI，V2以外的導體圖案的層從上層向下層依次稱為第I絕緣層、第2絕緣層、……(後面所述的實施方式也同樣)。另外，權利要求所提到的「第一導體層」相當於配置了例如上述導體圖案的第I層、第2層、……中的任一層，「第二導體層」相當於配置了例如上述導體圖案的第I層、第2層、……中的任一層且與上述第一導體層不同的層。此外，圖中的符號·Pl表不第一口(port), P2表不第二口，P3表不第3 口，P4表不第四口。另外，該耦合器假定2.6GHz帶作為使用頻帶，功能層尺寸例如可以為橫1.0_、縱
0.5mm、高(厚)0.142mm。另外，圖36A 圖36D表示上述比較例所涉及的耦合器的頻率特性(反射損失、插入損失、耦合度、隔離度(isolation)和相位差)，可以一應滿足現狀所要求的各種規格SI S4。然而，在上述耦合器構造中，在耦合線路的形成中需要4層導體層，導致耦合器的高度尺寸變大。另一方面，若要抑制高度(層數)，如此則不得不使平面形狀變大。此外，伴隨著近年來的電子設備的小型薄型化以及多功能.高功能化的進展，要求進一步的特性提高，在上述耦合器中，難以維持功能層尺寸並應對此。因此，本發明的目的在於，獲得小型低背且具有更進一步良好的特性的耦合器。為了解決上述技術問題來達到目的，本發明所涉及的耦合器(定向耦合器)具備通過將2條導體線路在同一導體層內互相接近並平行地配置而產生電磁場耦合的層內耦合、以及通過將2條導體線路配置在彼此不同的導體層且以從平面看時關於長度方向相互重疊的方式配置而產生電磁場耦合的層間耦合的兩者。具體而言，本發明所涉及的耦合器，作為基本的方式，是具有能夠傳送高頻信號的第一線路、與第一線路電磁場耦合的第二線路、在第一線路的一個端部具備的第一口、在第一線路的另一個端部具備的第二口、在第二線路的一個端部具備的第三口、以及在第二線路的另一個端部具備的第四口，並在具有包含經由絕緣層而層疊的第一導體層和第二導體層的多個導體層的層疊基板具備它們的耦合器，在第一導體層，配置第一線路和第二線路，形成通過在第一導體層內將第一線路與第二線路以相互接近並平行地延伸的方式配置從而在這些第一線路與第二線路之間產生電磁場耦合的層內耦合部，並且形成通過以存在從平面看時與配置在第一導體層的第一線路關於長度方向重疊的部分的方式將第二線路引繞到第二導體層內從而在該第二導體層內的第二線路與所述第一導體層內的第一線路之間產生電磁場稱合的層間稱合部。另外，作為優選的方式，在上述基本方式中，採用如下那樣的各方式，由於實現了小型低背且具有良好的特性的耦合器而優選。(I)在上述基本方式中，進一步形成通過以存在從平面看時與配置在第一導體層的第二線路關於長度方向重疊的部分的方式將第一線路引繞到第二導體層內從而在該第二導體層內的第一線路與所述第一導體層內的第二線路之間產生電磁場耦合的層間耦合部。再有，在這種情況下，該第一線路可以是主線路，第二線路可以是副線路，相反，第一線路也可以是副線路，第二線路也可以是主線路(以下同樣)。 ( 2 )在上述基本方式或(I)的方式中，使弓I繞到第二導體層的第二線路在所述層內率禹合部與第一線路電磁場I禹合，由此，在所述層內I禹合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合和作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。(3)在上述(2)的方式中，使引繞到第二導體層的第一線路在所述層內耦合部與第二線路電磁場耦合，由此，在所述層內耦合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合和作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。(4)在將同時進行所述層內耦合與層間耦合的部分稱為二重耦合部時，在上述(2)或(3)的方式中，以該二重耦合部 形成為環狀的方式，將第一線路和第二線路配置在層疊基板內。(5)在上述基本方式中，層疊基板具有方形的平面形狀，第一導體層和所述第二導體層均水平地配置在層疊基板內，在第一導體層，在第一角部配置有第一口，並且在與該第一角部相鄰的第二角部配置有第三口，從第一口延伸的第一線路與從第三口延伸的第二線路以在第一導體層內形成所述層內耦合部的方式相互接近並平行地且以從第一導體層的周緣部向中心部描繪螺旋的方式螺旋狀地延伸，此外，在第一導體層的中心部，該第一線路連接於第一通孔並由該第一通孔引繞到第二導體層的中心部，並且該第二線路連接於第二通孔並由該第二通孔引繞到第二導體層的中心部，在將從平面看時處於與所述第一角部對角位置的角部作為第三角部並將處於與所述第二角部對角位置的角部作為第四角部時，在第二導體層，在第三角部和第四角部中的一個角部配置有第三口，並且在第三角部和第四角部中的另一個角部配置有第四口，從所述第一通孔向第二口延伸的第一線路與從所述第二通孔向第四口延伸的第二線路以在第二導體層內形成所述層內耦合部的方式互相接近並平行地且以從第二導體層的中心部向周緣部描繪螺旋的方式螺旋狀地延伸，此外，以通過從平面看時所述第一導體層內的第一線路與第二導體層內的第二線路相互重疊並且第一導體層內的第二線路與第二導體層內的第一線路相互重疊來形成所述層間耦合部的方式，在第一導體層內螺旋狀地延伸的層內耦合部與在第二導體層內螺旋狀地延伸的層內耦合部從平面看重疊，由此，形成兼備同一導體層內的電磁場耦合與不同的導體層之間的電磁場稱合的二重稱合部。(6)另外，在上述(5)的方式中，遍及除了向第一口的連接端部、向第三口的連接端部、向第二口的連接端部、向第四口的連接端部、以及向所述第一和第二通孔的連接端部以外的大致全長，形成所述二重耦合部，其由於使耦合器小型化而優選。(7)此外，在上述基本方式或優選的方式中的任一耦合器，也可以以連接於第二線路與第四口之間的方式，在所述層疊基板內具備終端電阻。根據這樣的方式，能夠提供一種即使在第四口不另外連接終端電阻也能夠得到良好的特性的耦合器。如上所述，本發明通過在I個耦合器中並用在同一導體層內使第一線路與第二線路相互接近而耦合的層內耦合、以及將第一線路與第二線路配置在不同的導體層且以從平面看時相互重疊的方式配置而耦合的層間耦合，從而能夠同時實現耦合器的小型低背化和良好的特性的兩者。特別地，通過以層內耦合部同時形成層間耦合的方式對第一線路與第二線路進行引繞、換言之、通過具備作為兼備層內耦合與層間耦合(如果是層內耦合部，則同時也是層間耦合部)的耦合線路部分的二重耦合部，從而與現有相比能夠提高第一 第二兩線路的耦合，即使小型低背化也沒關係，可以得到比現有更良好的特性。再有，針對該耦合線路的具體的圖案形狀以及特性上的效果，在後面的實施方式的說明中，一邊參照附圖一邊進一步地進行敘述。本發明的耦合器不特別限定其用途，但若要舉出一個例子的話，則如上所述能夠構成在無線通信設備中監視發送信號的電平的檢測單元。在這種情況下，可以將第一線路與第二線路的任一方作為傳送發送信號的主線路，並且將另一方作為取出與發送信號對應的電平的監測信號的副線路，將第一口作為輸入口(或耦合口)，將第二口作為輸出口(或隔離口)，將第三口作為耦合口(或輸入口)、將第四口作為隔離口(或輸出口)來使用。另外，也可以構成上述那樣的差動型功率放大器的輸入用分配器或輸出用合成器。在構成輸入用分配器的情況下，可以從第一口(或第三口)輸入發送信號，使該發送信號各1/2地從第二口(或第四口)與第三口(或第一口)分別分支輸出。另外，在構成輸出用合成器的情況下，可以將應合成的高頻信號從第二口(或第四口)與第三口(或第一口)分別輸入，從第一口(或第三口)輸出合成信號。根據本發明，能夠實現小型薄型且具有良好的特性的耦合器。本發明的其他目的、特徵和優點，通過基於附圖敘述的以下的本發明的實施方式的說明而變得明了。再有，各圖中，相同的符號表示相同或相當部分。


圖1是表示本發明的第I實施方式所涉及的耦合器的電路圖。

圖2A是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第I層的平面圖。圖2B是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第I絕緣層的平面圖。
圖2C是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第2層的平面圖。圖2D是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第2絕緣層的平面圖。圖2E是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第3層的平面圖。圖2F是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第3絕緣層的平面圖。圖2G是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第4層的平面圖。圖2H是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第4絕緣層的平面圖。圖21是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第5層的平面圖。圖2J是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第5絕緣層的平面圖。圖2K是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第6層的平面圖。圖3是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的第一線路(主線路)的平面圖。

圖4是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的第二線路(副線路)的平面圖。圖5是在透視狀態下表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的第一線路(主線路)和第二線路(副線路)的配置的平面圖。圖6A是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的反射損失的線狀圖。圖6B是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的插入損失和耦合度的線狀圖。圖6C是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的隔離度的線狀圖。圖6D是表示上述第I實施方式所涉及的耦合器的相位差的線狀圖。圖7A是表示本發明的第2實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖7B是表示本發明的第2實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖8是表示上述第2實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖9是表示上述第2實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖10是在透視狀態下表示上述第2實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖1lA是表示本發明的第3實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖1lB是表示本發明的第3實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖12是表示上述第3實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖13是表示上述第3實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖14是在透視狀態下表示上述第3實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖15A是表示本發明的第4實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。
圖15B是表示本發明的第4實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖16是表示上述第4實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖17是表示上述第4實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖18是在透視狀態下表示上述第4實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖19A是表示本發明的第5實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖19B是表示本發明的第5實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖20是表示上述第5實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖21是表示上述第5實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖22是在透視狀態下表示上述第5實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖23A是表示本發明的第6實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖23B是表示本發明的第6實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖24是表示 上述第6實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖25是表示上述第6實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖26是在透視狀態下表示上述第6實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖27A是表示本發明的第7實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖27B是表示本發明的第7實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖28是表示上述第7實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖29是表示上述第7實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖30是在透視狀態下表示上述第7實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖31A是表示本發明的第8實施方式所涉及的耦合器的第I導體層的平面圖。圖31B是表示本發明的第8實施方式所涉及的耦合器的第2導體層的平面圖。圖32是表示上述第8實施方式所涉及的耦合器的第一線路的平面圖。圖33是表示上述第8實施方式所涉及的耦合器的第二線路的平面圖。圖34是在透視狀態下表示上述第8實施方式所涉及的耦合器的第一線路和第二線路的配置的平面圖。圖35A是表示作為本發明的比較例而通過層間耦合形成了耦合線路的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第I層的平面圖。圖35B是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第I絕緣層的平面圖。圖35C是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第2層的平面圖。圖3 是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第2絕緣層的平面圖。圖35E是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第3層的平面圖。
圖35F是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第3絕緣層的平面圖。圖35G是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第4層的平面圖。圖35H是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第4絕緣層的平面圖。圖351是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第5層的平面圖。圖35J是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第5絕緣層的平面圖。圖35K是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第6層的平面圖。圖35L是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第6絕緣層的平面圖。圖35M是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第7層的平面圖。圖35N是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第7絕緣層的平面圖。圖350是表示上述比較例所涉及的耦合器且表示構成該耦合器的層疊基板的第8層的平面圖。圖36A是表示上述比較例所涉及的耦合器的反射損失的線狀圖。圖36B是表示上述比較例所涉及的耦合器的插入損失和耦合度的線狀圖。圖36C是表示上述比較例所涉及的耦合器的隔離度的線狀圖。圖36D是表示上述比較例所涉及的耦合器的相位差的線狀圖。
具體實施例方式[第I實施方式]如圖1所示，本發明的第I實施方式所涉及的耦合器11是具備傳送高頻電力的主線路12、以及取出在主線路12傳送的該高頻電力的一部分的副線路13，並通過使主線路的一部分與副線路的一部分相互接近地配置來進行電磁場耦合的耦合器。主線路12，在其一個端部具備第一口(port)(輸入口)P1，在另一個端部具備第二口(輸出口)P2，副線路13，在其一個端部具備第三口(耦合口)P3，在另一個端部具備第四口(隔離口)P4。再有，在以下的說明中，分別將第一口稱為「P1」，第二口稱為「P2」，第三口稱為「P3」，第四口稱為「P4」。另外，這些各口 P1、P2、P3以及P4經由通孔而分別連接於外部連接用的端子T1、T2、T3以及Τ4。此外，在Ρ4與第四外部連接用端子Τ4之間，具備終端電阻(例如50Ω電阻器)R。另外，如上 所述若將主線路與副線路的長度設定為使用頻帶的四分之一波長左右，則可以得到良好的特性，但這樣會使線路長變長，因而在本實施方式中，使主線路和副線路均具有比使用頻帶的四分之一波長短的線路長。本實施方式的耦合器11，與上述比較例所涉及的耦合器同樣地，通過在具備多個導體層的具有長方形的平面形狀的層疊基板的內部配線層(導體層)形成上述主線路和副線路、以及各口來製作。圖2A 圖2K是表示該層疊基板的各層的圖。如這些圖所示，該層疊基板具有第I層至第6層的6層的導體層，並在第3層與第4層形成上述主線路12、副線路13和各口Pl P4。具體而言，如圖2G所示，在第4層的左上角部具備Pl，在左下角部具備P3，分別從Pl向P3以及從P3向Pl延長主線路12與副線路13而使兩線路12、13接近。然後，以兩線路12、13隔開一定的間隔而並行(平行地延伸)的方式，從基板周緣部向基板中心部螺旋狀地進行圖案形成。基板中央部的該螺旋狀的線路部成為主線路12與副線路13互為不同地隔開一定的狹小間隔而被卷繞的形態，由此使主線路12與副線路13層內耦合。在基板中心部，主線路12連接於通孔VI，副線路13連接於通孔V2。這些通孔V1、V2從該第4層(圖2G)貫通第3絕緣層(圖2F)而延伸至第3層(圖2E)為止。如圖2E所示，在第3層，將主線路12連接於通孔VI，將副線路13連接於V2。這些第3層的主線路12和副線路13與上述第4層的主線路12和副線路13相反地從基板中心部向基板周緣部螺旋狀地進行圖案形成，在第3層主線路12與副線路13也以彼此隔開一定的間隔而螺旋的方式並行，將副線路13連接於在第3層的右上角部具備的P4，將主線路12連接於在第3層的右下角部具備的P2。再有，在該實施方式中，由於在P4與後面敘述的外部連接端子T4之間連接終端電阻R，因此與P4用的外部連接端子T4的形成位置相比，在圖2E的上下方向的中央附近形成P4，但在不具備該終端電阻R的情況下，可以與其他的口 Pl P3同樣地在基板底面的外部連接端子T4的正上方位置(圖2E的基板右上角的通孔V的形成位置)配置P4。另外，在該第3層，基板中央部的上述螺旋狀的線路部與第4層同樣地，也成為主線路12與副線路13互為不同地隔開一定的狹小間隔而被卷繞的形態，但從平面看時以第3層的主線路12與第4層的副線路13重疊、第3層的副線路13與第4層的主線路12重疊的方式配置，因此，這些螺旋狀的線路部形成層內耦合同時在第3層與第4層間也形成層間耦合。通過形成這樣的二重耦合，能夠強化主線路12與副線路13的耦合。再有，圖3中在從平面看的透視狀態下表示主線路12，同樣地圖4中在從平面看的透視狀態下表示副線路13。另外，圖5表示主線路12與副線路13重疊而產生層間耦合的部分(同圖的施加了陰影的部分)，在本實施方式中，具備以在後面表示並敘述各種各樣的線路圖案的方式使層內耦合部彼此層間耦合的二重耦合C4、即第2導體層(在本實施方式的情況下，第3層)內的副線路13與主線路12分別相對於第I導體層(在本實施方式的情況下，第4層)內的層內耦合部的雙方的線路(主線路12和副線路13)層間耦合了的二重耦合C4。另外，在本實施方式中，絕緣層(第3絕緣層)介於進行層間耦合的導體層(第3層和第4層)之間，但由介於各導體層之間的絕緣層的厚度等，當然也可以在層疊方向上相鄰的導體層之間進行層間耦合(例如也可以如第3層與第4層之間那樣不介有其他的絕緣層)，也可以是介有I層以上的導體層的構造。此外，如圖2C和圖21所示，以夾著上述主線路12與副線路13的方式在第2層與第5層設置在這些導體層的大致 整個面擴展的接地電極G1、G2。這些接地電極G1、G2防止本實施方式的耦合器(耦合線路)受到安裝時接近地配置的其他的部件或部材的影響。另外，如圖2K所示，在基板底面的第6層具備外部連接用的端子Tl、T2、T3、T4、TG0 S卩，以與上述各口 Pl P3的配置位置對應的方式(在這些Pl P3的各正下方位置)，配置外部連接端子Tl T3，經由大致垂直地貫通層疊基板的通孔V而分別連接這些外部連接端子Tl、T2、T3和上述P1、P2、P3。另外，第3層所具備的P4連接於基板底面的外部連接端子T4，但在這些P4與T4之間插入終端電阻R。具體而言，將在第I層(圖2A)形成的終端電阻R的一個端部與在第3層(圖2E)形成的P4，通過貫通第I絕緣層(圖2B)、第2層(圖2C)和第2絕緣層(圖2D)的通孔VR來連接，並且將該終端電阻R的另一個端部與外部連接端子T4，通過貫通第I絕緣層的通孔VR以及大致垂直地貫通層疊基板的通孔V來連接。在第6層的中央兩緣部所具備的外部連接端子TG是接地電極Gl，G2用的端子，將這些接地用端子TG與第5層的接地電極G2經由通孔V而連接。另外，第2層的接地電極Gl通過以垂直地貫通第2絕緣層、第3層、第3絕緣層、第4層和第4絕緣層(圖2D 圖2H)的方式設置在基板中心部的通孔V而連接於第5層的接地電極G2，並經由該第5層的接地電極G2而與該接地端子TG進行連接。圖6A 圖6D是表示本實施方式所涉及的耦合器的特性(反射損失、插入損失、耦合度、隔離度和相位差)的圖。從這些圖明顯可知，根據本實施方式，與上述比較例所涉及的耦合器(圖36A 圖36D)相比，可以得到良好的特性。而且，相對於在上述比較例的耦合器中需要8層的導體層(為了形成耦合線路，第2層 第3層與第5層 第6層共計4層)，根據本實施方式，5層(除了用於具備終端電阻R的第I層)的導體層(為了形成耦合線路，第3 4層共計2層)即可，可以大幅度地減少層疊數，能夠實現在2.6GHz頻帶例如橫1.0mm、縱0.5mm、高(厚)0.082mm的功能層尺寸。此外，圖7A 圖34是將基於本發明構成的耦合線路(主線路12和副線路13)的各種各樣的圖案作為第2 第8實施方式來表示的圖。這些實施方式能夠大致分類為3個方式。[第2實施方式]第一方式分別具備層內耦合(以下用符號「Cl」表示該耦合或耦合部)、層間耦合(以下用符號「C2」表示該耦合或耦合部)，不具備二重耦合。圖7A至圖10表示具備了該第一方式的第2實施方式，但在該實施方式中，如圖7A所示，通過在層疊基板內的任一導體層即第I導體層設置Pl與P3，從這些口 P1、P3分別延長主線路12與副線路13而使兩線路接近，並以兩線路12、13並行的方式配置而進行層內耦合。然後，主線路12通過通孔VI，另外副線路13通過通孔V2，分別相對於層疊基板內的其他的導體層即第2導體層進行電連接。在該第2導體層，設置P2與P4，由導體線路連接通孔Vl與P2而將其作為從上述第I導體層連續的主線路12，由導體線路連接通孔V2與P4而將其 作為從上述第I導體層連續的副線路13。另外，在第2導體層，也與上述第I導體層同樣地，使除了向通孔Vl的連接端部和向P2的連接端部的主線路12的中間部，與除了向通孔V2的連接端部和向P4的連接端部的副線路13的中間部相互接近而層內耦合。圖8是與上述圖3同樣地表示主線路12的圖，圖9是與上述圖4同樣地表示副線路13的圖，圖10是在透視狀態下表示第I導體層與第2導體層的圖，但如圖10所示，在該實施方式中，除了第I.第2各導體層的層內耦合Cl以外，第I導體層的主線路12與第2導體層的副線路13以在基板中央部從平面看時重疊的方式配置，在該重疊的部分(參照圖10的陰影部分)形成層間耦合C2。如此，在本實施方式中具備層內耦合Cl與層間耦合C2的兩者，但不具備二重耦合部，本發明包含如上所述不具備二重耦合部的情況。再有，在同時實現耦合器的小型低背化和良好的特性的方面，具備了二重耦合的情況是有利的，但即使通過如上所述具備層內耦合Cl與層間耦合C2的兩者的耦合器構造，如果與僅具備層內耦合Cl或層間耦合C2的任一者的現有的耦合器比較的話，則有如下的優點:通過在I個耦合器內適當選擇層內 層間的任一個的耦合方法，從而能夠使圖案配置的自由度、即層疊基板內的各線路(第一線路或第二線路)、口、外部連接電極等的圖案配置的靈活性擴大，並使耦合器設計的自由度增大。[第3 第4實施方式]第二方式具備二重耦合，但是僅相對於層內耦合部的一方的線路(第一線路或第二線路)進行層間耦合的方式(以下用符號「C3」表示該耦合或耦合部)。再有，後面所述的第三方式是層內耦合部彼此層間耦合的二重耦合、即第2導體層內的第二線路和第一線路分別相對於第I導體層內的層內耦合部的雙方的線路(第一線路和第二線路)層間耦合的方式(以下用 符號「C4」表示該耦合或耦合部)。圖1lA 圖14以及圖15A 圖18分別表不上述第二方式即第3實施方式和第4實施方式。在這些實施方式中，與上述第2實施方式同樣地，在第I導體層與第2導體層分別通過主線路12與副線路13形成層內耦合，但第2導體層的副線路13相對於第I導體層的層內耦合部內的主線路12進行層間耦合，第I導體層的主線路12相對於第2導體層的層內耦合部內的副線路13進行層間耦合，由此形成二重耦合部C3 (參照圖14、圖18)。[第5 第8實施方式]第三方式具備上述的層內耦合部彼此層間耦合的二重耦合部C4。圖19A 圖22所示的第5實施方式，圖23A 圖26所示的第6實施方式、圖27A 圖30所示的第7實施方式，以及圖31A 圖34所示的第8實施方式，具備該第三方式所涉及的二重耦合部C4，上述的第I實施方式也屬於該第三方式(參照圖22、圖26、圖30、圖34和圖5)。在這些實施方式中，特別地，在第7 第8實施方式和上述第I實施方式的耦合器中，以除了向口 Pl P4或通孔V1、V2的連接端部的線路長的大部分螺旋狀地形成二重耦合C3、C4的方式圖案形成主線路12與副線路13 (參照圖30、圖34和圖5)，因而能夠與小型低背同時地強化兩線路12，13的耦合，得到良好的特性。以上，說明了本發明的實施方式，但本發明不限定於這些實施方式，在權利要求所記載的範圍內能夠進行各種的變更，這對於本領域技術人員而言是顯而易見的。
權利要求
1.一種定向I禹合器，其特徵在於， 是在具有多個導體層的層疊基板具備能夠傳送高頻信號的第一線路、與所述第一線路電磁場耦合的第二線路、在所述第一線路的一個端部所具備的第一口、在所述第一線路的另一個端部所具備的第二口、在所述第二線路的一個端部所具備的第三口、以及在所述第二線路的另一個端部所具備的第四口的定向耦合器，所述多個導體層包含經由絕緣層而層疊的第一導體層和第二導體層， 在所述第一導體層，配置所述第一線路和所述第二線路， 形成層內耦合部，所述層內耦合部通過在所述第一導體層內將所述第一線路與所述第二線路以相互接近並平行地延伸的方式配置從而在這些第一線路與第二線路之間產生電磁場稱合，並且 形成層間耦合部，所述層間耦合部通過以存在從平面看時與配置在所述第一導體層的第一線路關於長度方向重疊的部分的方式將所述第二線路引繞到所述第二導體層內而在該第二導體層內的第二線路與所述第一導體層內的第一線路之間產生電磁場耦合。
2.如權利要求1所述的定向耦合器，其特徵在於， 進一步形成通過以存在從平面看時與配置在所述第一導體層的第二線路關於長度方向重疊的部分的方式將所述第一線路引繞到所述第二導體層內從而在該第二導體層內的第一線路與所述第一導體層內的第二線路之間產生電磁場耦合的層間耦合部。
3.如權利要求1所述的定向耦合器，其特徵在於， 使引繞到所述第二導體層的第二線路在所述層內耦合部與所述第一線路電磁場耦合，由此，在所述層內耦合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合以及作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。
4.如權利要求2所述·的定向耦合器，其特徵在於， 使引繞到所述第二導體層的第二線路在所述層內耦合部與所述第一線路電磁場耦合，由此，在所述層內耦合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合以及作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。
5.如權利要求3所述的定向耦合器，其特徵在於， 使引繞到所述第二導體層的第一線路在所述層內耦合部與所述第二線路電磁場耦合，由此，在所述層內耦合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合以及作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。
6.如權利要求4所述的定向耦合器，其特徵在於， 使引繞到所述第二導體層的第一線路在所述層內耦合部與所述第二線路電磁場耦合，由此，在所述層內耦合部，進行作為同一導體層內的電磁場耦合的層內耦合以及作為不同的導體層之間的電磁場耦合的層間耦合的兩者。
7.如權利要求3所述的定向耦合器，其特徵在於， 在將同時進行所述層內耦合和層間耦合的部分作為二重耦合部時，該二重耦合部形成為環狀。
8.如權利要求4所述的定向耦合器，其特徵在於， 在將同時進行所述層內耦合和層間耦合的部分作為二重耦合部時，該二重耦合部形成為環狀。
9.如權利要求5所述的定向耦合器，其特徵在於， 在將同時進行所述層內耦合和層間耦合的部分作為二重耦合部時，該二重耦合部形成為環狀。
10.如權利要求6所述的定向耦合器，其特徵在於， 在將同時進行所述層內耦合和層間耦合的部分作為二重耦合部時，該二重耦合部形成為環狀。
11.如權利要求1所述的定向耦合器，其特徵在於， 所述層疊基板具有方形的平面形狀， 所述第一導體層和所述第二導體層均水平地配置在所述層疊基板內， 在所述第一導體層，在第一角部配置有所述第一口，並且在與該第一角部相鄰的第二角部配置有所述第三口， 從所述第一口延伸的第一線路與從所述第三口延伸的第二線路以在所述第一導體層內形成所述層內耦合部的方式相互接近並平行地且以從所述第一導體層的周緣部向中心部描繪螺旋的方式螺旋狀地延伸，此外，在所述第一導體層的中心部，該第一線路連接於第一通孔並由該第一通孔而引繞到所述第二導體層的中心部，並且該第二線路連接於第二通孔並由該第二通孔而引繞到所述第二導體層的中心部， 在分別將從平面看時處於與所述第一角部對角位置的角部作為第三角部，將處於與所述第二角部對角位置的角部作為第四角部時，在所述第二導體層，在第三角部和第四角部中的一個角部配置有所 述第三口，並且在所述第三角部和第四角部中的另一個角部配置有所述第四口， 從所述第一通孔向所述第二口延伸的所述第一線路與從所述第二通孔向第四口延伸的所述第二線路以在所述第二導體層內形成所述層內耦合部的方式互相接近並平行地且以從所述第二導體層的中心部向周緣部描繪螺旋的方式螺旋狀地延伸，此外，以通過從平面看時所述第一導體層內的第一線路與第二導體層內的第二線路相互重疊並且所述第一導體層內的第二線路與第二導體層內的第一線路相互重疊而形成所述層間耦合部的方式，在所述第一導體層內螺旋狀地延伸的層內耦合部與在所述第二導體層內螺旋狀地延伸的層內耦合部從平面看重疊，由此，形成兼備同一導體層內的電磁場耦合和不同的導體層之間的電磁場耦合的二重耦合部。
12.如權利要求11所述的定向耦合器，其特徵在於， 遍及除了向所述第一口的連接端部、向所述第三口的連接端部、向所述第二口的連接端部、向所述第四口的連接端部、以及向所述通孔的連接端部以外的大致全長，形成所述二重奉禹合部。
13.如權利要求1 7中的任一項所述的定向耦合器，其特徵在於， 以連接於所述第二線路與所述第四口之間的方式，在所述層疊基板內具備終端電阻。
全文摘要
一種耦合器，是在層疊基板具備能夠傳送高頻信號的第一線路、與第一線路電磁場耦合的第二線路、在第一線路的一端所具備的第一口、在第一線路的另一端所具備的第二口、在第二線路的一端所具備的第三口、以及在第二線路的另一端所具備的第四口的耦合器，在第一導體層，配置第一線路和第二線路，形成通過在第一導體層內將第一線路與第二線路以相互接近並平行地延伸的方式配置從而在第一線路與第二線路間產生電磁場耦合的層內耦合部，並且形成通過以存在從平面看時與配置在第一導體層的第一線路重疊的部分的方式將第二線路引繞到第二導體層內而在第二導體層內的第二線路與第一導體層內的第一線路之間產生電磁場耦合的層間耦合部。
文檔編號H01P5/18GK103247843SQ20131004142
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者三嶽幸生, 桑島一 申請人:Tdk株式會社