專利名稱：使用整合被動組件工藝制造的巴倫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種巴倫器(Balun circuit)，且特別是有關(guān)于一種使用整合 被動組件(Integrated Passive Device, IPD)工藝制造的巴倫器。
背景技術(shù)：
一般來說，當通訊裝置中的天線接收到無線信號之后，由天線輸出的單 端口電信號會輸出至一巴倫器。巴倫器將會把單端口電信號轉(zhuǎn)換成雙端口電信號， 并輸出至射頻(Radio Frequency, RF)收發(fā)器(Transceiver)來進行處理。
目前的一種巴倫器以4氐溫共火免陶乾(Low temperature co-fired ceramic, LTCC)工藝來達成。然而，這種LTCC工藝所制造的巴倫器必需先經(jīng)由表面黏著技 術(shù)(Surface-Mount Technology, SMT)與一基材電性連接后，才能與基材上的射頻收 發(fā)器芯片電性連接。如此，基材上必需同時保留配置LTCC工藝所制造的巴倫器 的區(qū)域與配置射頻收發(fā)器芯片的區(qū)域，而使得所需要的基材面積增大，而占用較大 的通訊裝置的空間。因此，如何降低所需基材的面積，以節(jié)省通訊裝置的內(nèi)部空間， 乃業(yè)界所致力的方向之一。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有關(guān)于一種使用整合被動組件工藝制造的巴倫器，可以直接配置 于射頻收發(fā)器芯片上，故可降低所需要的基材面積，而得以節(jié)省通訊裝置的內(nèi)部空 間。
根據(jù)本發(fā)明，提出 一種4吏用整合被動組件(Integrated Passive Device, IPD) 工藝制造的巴倫器，包括一基板、 一第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體及一第二共平面螺旋結(jié) 構(gòu)體。第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體具有一第一端、 一第二端、多個第一左線圏、多個第 一右線圈及一第一橋接部。最內(nèi)圈的第一左線圈的一端經(jīng)由第一橋接部與最內(nèi)圏的 第一右線圈電性連接。第一端與最外圏的第一左線圈電性連接，第二端與最外圈的 第一右線圏電性連接。第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體具有一第三端、 一第四端、多個第二
4左線圏、多個第二右線圈及一第二橋接部。最內(nèi)圈的第二左線圏的一端經(jīng)由第二橋 接部與最內(nèi)圏的第二右線圏電性連接。第三端與最外圏的第二左線圏電性連接，第 四端與最外圏的第二右線圏電性連接。這些第一左線圏與這些第二左線圈交錯配 置，這些第一右線圈與這些第二右線圏交錯配置。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附
圖，作詳細說明如下
圖1繪示乃一種巴倫器的示意圖。
圖2繪示乃圖1的巴倫器的等效電路圖。
圖3A繪示乃依照本發(fā)明的一實施例的一種使用整合被動組件工藝制造
的巴倫器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3B乃圖3A中，沿著剖面線3B-3B，的巴倫器的剖面圖。
圖4A繪示乃具有本實施例的巴倫器的結(jié)構(gòu)的IPD與射頻收發(fā)器芯片的
配置關(guān)系的一例的示意圖。
圖4B繪示乃具有本實施例的巴倫器的結(jié)構(gòu)的IPD與射頻收發(fā)器芯片的
配置關(guān)系的另 一例的示意圖。
圖5繪示乃本實施例的巴倫器的反射損失與插入損失的仿真結(jié)果圖。
圖6繪示乃本實施例的巴倫器的兩個輸出信號的振幅差與相位差的仿真
結(jié)果圖。
主要組件符號說明 100:巴倫器 102、 104:傳輸線 110:非平衡端口 112、 114:平衡端口 300:巴倫器 302:基板 312:第一端 314:第二端 316:第一連接線318:第二連接線
320(1)、 320(2)、 320(3):第一左線圈 322(1)、 322(2)、 322(3):第一右線圈
324第一橋接部
332第三端
334第四端
336第三連接線
338第四連接線
340(1)、 340(2)、 340(3):第二左線圏 342(1)、 342(2)、 342(3):第二右線圏
344:第二.橋接部
352:第一-布線層
354:第二布線層
402、408:整合被動組件
404、410:射頻收發(fā)器芯片
406、412:基材
602、604:關(guān)系曲線
具體實施例方式
請參照圖1,其繪示乃一種巴倫器的示意圖。巴倫器包括傳輸線102及 104、與電容器Cl 、C2及C3。傳輸線102的一端與一非平衡端口 (Unbalance Port)llO 電性連接，傳輸線102的另一端接地。傳輸線104的一端與平衡端口 (Balance Port)112和電容C2電性連接，而傳輸線104的另一端與平衡端口 114和電容C3 電性連接。
請參照圖2，其繪示乃圖1的巴倫器的等效電路圖。傳輸線102可由電感 Ll等效之，傳輸線104可由電感L2等效之。由于對于交流信號而言，傳輸線104 之中點可視為虛擬接地，故等效傳輸線104的電感L2的中心以接地等效之。經(jīng)由 電感Ll與L2之間的耦合效應，可使得由非平衡端口 110輸入的單端(single ended) 信號，轉(zhuǎn)換成由平衡端口 112與114輸出的差動(differential)信號。平衡端口 112 與114輸出的信號具有實質(zhì)上相同的振幅，但兩個信號的相位實質(zhì)上相差180度。上述的電容Cl、 C2及C3用以調(diào)整通帶(Passband)的頻寬(Bandwidth), 調(diào)整4#入損失(Insertion Loss)，或執(zhí)4亍阻4元專爭4奐(Impedance Transformation)。
請同時參照圖3A及圖3B，圖3A繪示乃依照本發(fā)明的一實施例的一種使 用整合被動組件(Integrated Passive Device, IPD)工藝制造的巴倫器的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖3B乃圖3A中，沿著剖面線3B-3B，的巴倫器300的剖面圖。巴倫器300包括一 基板302(繪示于圖3B中)， 一第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體、及一第二共平面螺旋結(jié)構(gòu) 體。第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體具有一第一端312、 一第二端314、多個第一左線圈、 多個第一右線圏及一第一橋接部324。
多個第一左線圈例如包括左線圈320(1)、 320(2)及320(3)。多個第一右線圈例 如包括右線圏322(1)、 322(2)及322(3)。
于第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體中，最內(nèi)圈的第一左線圏320(3)的一端經(jīng)由第 一橋接部324與最內(nèi)圏的第一右線圏322(3)電性連接。第一端312與最外圏的第一 左線圏320(1)電性連接，第二端314與最外圏的第一右線圏322(1)電性連接。
而第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體則具有一第三端332、 一第四端334、多個第二 左線圈、多個第二右線圏及一第二橋接部344。多個第二左線圈例如包括第二左線 圈340(1)、 340(2)及340(3)。多個第二右線圏例如包括第二右線圏342(1)、 342(2) 及342(3)。
于第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體中，最內(nèi)圏的第二左線圏340(3)的一端經(jīng)由第 二橋接部344與最內(nèi)圈的第二右線圏342(3)電性連接。第三端332與最外圈的第二 左線圏340(1)電性連接，第四端334與最外圏的第二右線圏342(1)電性連4妄。
這些第一左線圈與些第二左線圏交錯配置，這些第一右線圈與些第二右 線圏交錯配置。舉例來說，這些第一左線圏與這些第二左線圏以第二左線圏340( 1)、 第一左線圏320(1)、第二左線圏340(2)、第一左線圏320(2)、第二左線圏340(3)、 第一左線圏320(3)的順序由外向內(nèi)配置。而這些第一右線圏與這些第二右線圏以第 二右線圏342(1)、第一右線圈322(1)、第二右線圈342(2)、第一右線圈322(2)、第 二右線圏342(3)、第一右線圈322(3)的順序由外向內(nèi)配置。
較佳地，第一左線圏320(1) 320(3)與第二左線圏340(1)~340(3)等間隔配 置。第一右線圏322(1)~322(3)與第二右線圈342(1 )~342(3)等間隔配置。而第一端 312通過連接線316與最外圈的第一左線圈320(1)電性連接，第二端314通過連接 線318與最外圏的第一右線圈322(1)電性連接。第三端332通過連接線336與最外 圏的第二左線圏340(1)電性連接，第四端334通過連接線338與最外圏的第二右線圈342(1)電性連接。
更進一步來說，請參考圖3B,基板302具有一第一布線層352與一第二 布線層354。于第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體中，第一連接線316、第二連接線318、這 些第一左線圈320(1)~320(3)及這些第一右線圈340(1) 340(3)配置于第一布線層 352，而第一橋接部324則配置于第二布線層354。第一左線圈320(3)例如通過通 孔360與第一橋接部324電性連接，而第一橋接部324則通過通孔362與第一右線 圈322(3)電性連接。如此，可使得第一左線圏320(3)經(jīng)由第一橋接部324與第一右 線圏322(3)電性連才妾。
而于第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體中，第一連接線336、第二連接線338、第二 左線圈340(1)~340(3)、第二右線圏342(1)~342(3)配置于第一布線層352。第二橋接 部344配置于第二布線層354。
較佳地，第一左線圈320(1)~320(3)的長度和實質(zhì)上等于第一右線圈 322(1) 322(3)的長度和。而第二左線圏340(1) 340(3)的長度和實質(zhì)上等于第二右線 圈342(1)~342(3)的長度和。如此，當?shù)谝欢?12作為非平衡端口 110，第二端314 接地，第三端332與第四端334分別作為平衡端口 112與114時，第三端332與第 四端334將可輸出具有實質(zhì)上相同的振幅，相位實質(zhì)上相差180度的兩個信號。
如圖3A所示，第一端312、第三端332及第四端334分別與電容C1、 C2 及C3電性連接。
于本實施例的巴倫器300中，第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體及第二共平面螺旋 結(jié)構(gòu)體之間的耦合方式以邊緣耦合(edge coupling)的方式來達成。此種方式可以4吏 得耦合機制較不受到外部的參考地電壓的影響，而可達到較良好的耦合效果。
此外，由于本實施例的巴倫器僅需用到兩個布線層，所以特別適合于使 用IPD工藝來制造，亦即是使用薄膜(ThinFilm)工藝來制造。使用IPD工藝所制造 的巴倫器具有線圏的線寬與線距可精準控制，且可使得線寬與線距比傳統(tǒng)使用 LTCC工藝所制造的巴倫器的線寬與線距還小的優(yōu)點。因此，相較于LTCC工藝所 制造的巴倫器，本實施例的IPD工藝所制造的巴倫器更具有縮小布局(Layout)面積 的伊C點。
請參照圖4A ，其繪示乃具有本實施例的巴倫器300的結(jié)構(gòu)的IPD 402與 射頻收發(fā)器芯片404的配置關(guān)系的一例的示意圖。IPD402配置于基材406上，而 射頻收發(fā)器芯片404則可配置于IPD402上。而射頻收發(fā)器芯片404則例如通過IPD 402中的多個通孔(via)405與基材406電性連接。如此，與傳統(tǒng)的LTCC工藝所制造的巴倫器必需直接配置于基材上以與配置于基材的其它區(qū)域的射頻收發(fā)器芯片
電性連接的作法相較，本實施例的IPD 402可達到節(jié)省基材406面積的優(yōu)點。
請參照圖4B，其繪示乃具有本實施例的巴倫器的結(jié)構(gòu)的IPD 408與射頻 收發(fā)器芯片410的配置關(guān)系的另一例的示意圖。IPD408配置于基材412上，而射 頻收發(fā)器芯片410則可配置于IPD408下方的空間中。此種配置方式同樣地具有節(jié) 省基材412面積的優(yōu)點。
請參照圖5,其繪示乃本實施例的巴^f侖器的反射損失(Return Loss)與插入 損失(Insertionloss)的仿真結(jié)果圖。茲將做為非平衡端口 110的第一端312作為輸入 端口，做為平衡端口 112與114的第三端332與第四端334則作為輸出端口，來進 行雙端口巴倫器的仿真。由圖5的反射損失的關(guān)系曲線502與插入損失的關(guān)系曲線 504可看出，于頻率2.5GHz附近，反射損失約為-42dB,而插入損失則約為-ldB。 由此可看出于頻率2.5GHz附近，本實施例的巴倫器300確實可以完成信號轉(zhuǎn)換的 動作。
請參照圖6,其繪示乃本實施例的巴倫器的兩個輸出信號的振幅差 (Amplitude imbalance)與相位差(Phase imbalance)的仿真結(jié)果圖。由第三端332與第 四端334的輸出信號的振幅差的關(guān)系曲線602可看出，二者的振幅差于頻率2GHz 至3GHz之間介于0.25與-0.37之間。而由第三端332與第四端334的輸出信號的 相位差的關(guān)系曲線604可看出，二者的相位差則約為182.5度(degree)。由此可知， 本實施例的巴倫器確實可以符合一般巴倫器的兩輸出信號振幅實質(zhì)上相同，相位差 實質(zhì)上為180度的要求。
上述雖以具有電容C1、C2及C3的巴倫器100為例做說明，然巴倫器100 亦可不需使用電容C1、 C2及C3。
本發(fā)明的使用IPD工藝制造的巴倫器可以達到縮小布局面積及節(jié)省基材 的面積的優(yōu)點，可使得所使用的通訊裝置更能達到輕薄短小的目的，故具有良好的 市場竟爭力。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本 發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)， 當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書所界定 者為準。
權(quán)利要求
1.一種使用整合被動組件工藝制造的巴倫器，包括一基板；一第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體，具有一第一端、一第二端、數(shù)個第一左線圈、數(shù)個第一右線圈及一第一橋接部，最內(nèi)圈的該第一左線圈的一端經(jīng)由該第一橋接部與最內(nèi)圈的該第一右線圈電性連接，該第一端與最外圈的該第一左線圈電性連接，該第二端與最外圈的該第一右線圈電性連接；以及一第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體，具有一第三端、一第四端、數(shù)個第二左線圈、數(shù)個第二右線圈及一第二橋接部，最內(nèi)圈的該第二左線圈的一端經(jīng)由該第二橋接部與最內(nèi)圈的該第二右線圈電性連接，該第三端與最外圈的該第二左線圈電性連接，該第四端與最外圈的該第二右線圈電性連接；其中，該些第一左線圈與該些第二左線圈交錯配置，該些第一右線圈與該些第二右線圈交錯配置。
2. 如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中，該基板具有一第一布線層與一第二布線層，該些第一左線圏及該些第一右線圈配置于該第一布線層，該第一橋接部配置于該第二布線層。
3. 如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中，該基板具有一第一布線層與一第二布線層，該些第二左線圈及該些第二右線圖配置于該第一布線層，該第二橋接部配置于該第二布線層。
4. 如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中該些第一左線圈與該些第二左線圈等間隔配置。
5. 如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中該些第一右線圏與該些第二右線圈等間隔配置。
6. 如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中，該些第一左線圈的長度和實質(zhì)上等于該些第一右線圈的長度和。
7.如權(quán)利要求1所述的巴倫器，其中，該些第二左線圏的長度和實質(zhì)上等于該些第二右線圈的長度和。
全文摘要
一種使用整合被動組件工藝制造的巴倫器，包括一基板、一第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體及一第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體。第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體的最內(nèi)圈的第一左線圈的一端經(jīng)由第一橋接部與最內(nèi)圈的第一右線圈電性連接。第一共平面螺旋結(jié)構(gòu)體的兩端分別與最外圈的第一左線圈與第一右線圈電性連接。第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體的最內(nèi)圈的第二左線圈的一端經(jīng)由第二橋接部與最內(nèi)圈的第二右線圈電性連接。第二共平面螺旋結(jié)構(gòu)體的兩端分別與最外圈的第二左線圈與第二右線圈電性連接。第一左線圈與第二左線圈交錯配置，第一右線圈與第二右線圈交錯配置。
文檔編號H01P5/10GK101673865SQ20091013244
公開日2010年3月17日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者陳紀翰 申請人:日月光半導體制造股份有限公司