共振耦合器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及在非接觸信號(hào)傳輸、或者非接觸電力傳輸中使用的共振禪合器。
【背景技術(shù)】
[0002] 已周知如下技術(shù)，不用布線直接連接電氣設(shè)備，而在電氣設(shè)備之間進(jìn)行電力及信 號(hào)的傳輸?shù)姆墙佑|傳輸技術(shù)。
[0003] 作為使用非接觸傳輸技術(shù)的非接觸傳輸裝置的一例，已知被稱為數(shù)字隔離器的電 子電路元件（例如，參考專利文獻(xiàn)1)。在專利文獻(xiàn)1公開(kāi)的技術(shù)是能夠?qū)⑦壿嬓盘?hào)的接地 (ground)和RF信號(hào)的接地分離的技術(shù)，所W作為各種用途來(lái)使用。
[0004] 運(yùn)樣的非接觸傳輸裝置，例如作為電力電子用的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件，即絕緣柵雙極 晶體管（IGBT:insulatedgatebipolartransistor)等的柵極驅(qū)動(dòng)元件來(lái)使用。在運(yùn)樣 的電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件中，W源極電位高的電壓為基準(zhǔn)進(jìn)行變動(dòng)，所W需要在柵極驅(qū)動(dòng)元 件內(nèi)與功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元件之間將直流成分絕緣。 陽(yáng)0化]此外，作為非接觸傳輸技術(shù)的一例，利用兩個(gè)電氣布線共振器的禪合的電磁共振 禪合器（或者也稱為電磁場(chǎng)共振禪合器）近年來(lái)非常受關(guān)注。（例如，參考非專利文獻(xiàn)1)。 運(yùn)樣的電磁共振禪合器的特征是高效率，并且能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離的信號(hào)傳輸。
[0006] 在運(yùn)樣的電磁共振禪合器中，開(kāi)環(huán)形的電磁共振禪合器雖是單純的結(jié)構(gòu)，但是能 夠容易實(shí)現(xiàn)小型化，并且有效利用空間地實(shí)現(xiàn)非接觸傳輸（例如，參考專利文獻(xiàn)2)。
[0007](現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)） 陽(yáng)00引（專利文獻(xiàn)）
[0009] 專利文獻(xiàn)1 :美國(guó)專利第7692444號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0010] 專利文獻(xiàn)2 :日本專利第4915747號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3 :國(guó)際公開(kāi)第2013/065238號(hào) 陽(yáng)〇1引（非專利文獻(xiàn)）
[0013]非專利文獻(xiàn) 1 :An化eKurs,etal. :"WirelessPowerTransferviaStrongly CoupledMa即eticResonances",ScienceExpress,Vol. 317,No. 5834,卵.83-86(2007)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015]作為所述柵極驅(qū)動(dòng)元件使用電磁共振禪合器的情況下，非接觸傳輸裝置的尺寸變 得非常大。換言之，非接觸傳輸裝置的小型化，高集成化成為課題。
[0016] 于是，本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)非接觸傳輸裝置的小型化、高集成化的電 磁共振禪合器。
[0017] 用于解決課題的手段
[0018] 本發(fā)明的一個(gè)方案設(shè)及的共振禪合器，在第一共振布線與第二共振布線之間將信 號(hào)非接觸地傳輸，所述共振禪合器具備：第一基板；W及第二基板，與所述第一基板對(duì)置， 在所述第一基板的主面上設(shè)置有所述第一共振布線、輸入布線W及第一接地部，所述第一 共振布線是具有一端和另一端，且被形成為環(huán)繞形狀的布線，所述輸入布線是與所述第一 共振布線連接，供所述信號(hào)輸入的布線，所述第一接地部，將所述第一共振布線的所述一端 接地，在所述第二基板的主面上設(shè)置有所述第二共振布線、輸出布線W及第二接地部，所述 第二共振布線是具有一端和另一端，且被形成為環(huán)繞形狀的布線，所述輸出布線是與所述 第二共振布線連接，供所述信號(hào)輸出的布線，所述第二接地部，將所述第二共振布線的所述 一端接地，在從與所述第一基板的主面垂直的方向觀察的情況下，所述第一共振布線的輪 廓和所述第二共振布線的輪廓大致一致，所述第一共振布線的形狀與所述第二共振布線的 形狀呈線對(duì)稱的關(guān)系。
[0019] 發(fā)明效果
[0020] 本發(fā)明的共振禪合器能夠制作成比動(dòng)作頻率相同的W往的共振禪合器小，能夠?qū)?使用共振禪合器的非接觸傳輸裝置小型化，高集成化。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是專利文獻(xiàn)2設(shè)及的W往的共振禪合器的斜視圖。
[0022] 圖2是表示實(shí)施方式1設(shè)及的共振禪合器的斜視圖。
[0023] 圖3是將圖2示出的共振禪合器W通過(guò)圖的B-B'線并且與基板垂直的平面進(jìn)行 切斷的情況下的截面圖。
[0024] 圖4A是表示第一共振器的結(jié)構(gòu)的圖。
[00巧]圖4B是表示第二共振器的結(jié)構(gòu)的圖。
[00%] 圖4C是用于說(shuō)明與第一共振器和第二共振器的位置關(guān)系的圖。
[0027] 圖5是模式性表示向共振布線輸入了動(dòng)作頻率的信號(hào)的情況下，在共振布線上的 位置和該位置的電壓及電流的關(guān)系的圖。
[0028] 圖6是表示共振禪合器的信號(hào)傳輸特性的圖。
[0029] 圖7A是表示實(shí)施方式2設(shè)及的共振禪合器的第一共振器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0030] 圖7B是表示實(shí)施方式2設(shè)及的共振禪合器的第二共振器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0031] 圖8是表示實(shí)施方式2設(shè)及的共振禪合器的插入損耗的圖。
[0032] 圖9是表示實(shí)施方式3設(shè)及的第一共振器的結(jié)構(gòu)的圖。
[0033] 圖10是表示設(shè)置了兩個(gè)凹部布線的第一共振器的一例的圖。
[0034] 圖11是表示省略了第一接地布線的一部分的情況下的第一共振器的一例的圖。
[0035] 圖12是表示具有方括號(hào)形狀的第一共振布線的第一共振器的一例的圖。
[0036] 圖13是表示具有滿旋形狀的第一共振布線的第一共振器的一例的圖。
[0037] 圖14是表示具有滿旋形狀的第一共振布線的第一共振器的另一例的圖。
[0038] 圖15是表示具有輪廓為圓形的環(huán)形第一共振布線的第一共振器的一例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039] (成為本發(fā)明的基礎(chǔ)的見(jiàn)解）
[0040] 如【背景技術(shù)】中的說(shuō)明，作為非接觸傳輸技術(shù)的一例，已知的有電磁共振禪合器。
[0041] 運(yùn)樣的電磁共振禪合器，如上所述作為非接觸傳輸裝置，而用在電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān) 元件的柵極驅(qū)動(dòng)元件。例如，用在從直流電源實(shí)現(xiàn)任意的頻率的交流電源的逆變器系統(tǒng)W及矩陣轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)。
[0042] 在運(yùn)樣的電磁共振禪合器中，如專利文獻(xiàn)2公開(kāi)的開(kāi)環(huán)形的電磁共振禪合器，雖 然結(jié)構(gòu)單純，卻能夠容易實(shí)現(xiàn)小型化并且有效利用空間地實(shí)現(xiàn)非接觸傳輸。
[0043] 圖1是專利文獻(xiàn)2設(shè)及的電磁共振禪合器的模式圖。 W44] 圖1示出的開(kāi)環(huán)形電磁共振禪合器能夠傳輸?shù)男盘?hào)的頻率（動(dòng)作頻率），準(zhǔn)確地說(shuō) 由電磁共振禪合器的環(huán)形共振布線的電感和電容來(lái)決定。但是動(dòng)作頻率，能夠通過(guò)環(huán)形布 線的有效面積及形成環(huán)形布線的基板的介電常數(shù)來(lái)近似地求出。
[0045] [數(shù) 1]
[0046]
(式 1)
[0047] 在（式1)中，C是指光速，er是指基板（電介體）的相對(duì)介電常數(shù)。此外a是環(huán) 形布線的有效面積，相當(dāng)于環(huán)的直徑。
[0048] 例如，在開(kāi)環(huán)形電磁共振禪合器，傳輸15GHz附近的頻率的信號(hào)的情況下，環(huán)形布 線的直徑成為Imm左右的大小。
[0049] 換言之，開(kāi)環(huán)形電磁共振禪合器的大小，與半導(dǎo)體集成電路的晶體管等相比非常 大。
[0050] 在此，根據(jù)（式1)，動(dòng)作頻率變高，就能夠使電磁共振禪合器的尺寸變小。但是，通 常動(dòng)作頻率越高，傳輸?shù)男盘?hào)越容易受到不確定的寄生電容或寄生電感的影響。因此電磁 共振禪合器的穩(wěn)定動(dòng)作變得很難，會(huì)出現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定動(dòng)作而導(dǎo)致電路成本增大運(yùn)樣的課 題。
[0051] 加之，如在【背景技術(shù)】中的說(shuō)明，作為逆變器系統(tǒng)等的柵極驅(qū)動(dòng)元件而使用電磁共 振禪合器的情況下，非接觸傳輸裝置需要具備多個(gè)電磁共振禪合器，所W非接觸傳輸裝置 的小型化、高集成化成為課題。
[0052] 在此，為了使電磁共振器的占有區(qū)域變小，也提出了在一個(gè)電磁共振禪合器傳輸 多個(gè)信號(hào)的電磁共振禪合器（例如，參考專利文獻(xiàn)3)。
[0053] 運(yùn)樣能夠在一個(gè)電磁共振禪合器傳輸多個(gè)信號(hào)的電磁共振禪合器存在設(shè)計(jì)上的 限制，即被傳輸?shù)膬蓚€(gè)信號(hào)的地電位是相同的。
[0054] 加之，能夠在一個(gè)電磁共振禪合器傳輸多個(gè)信號(hào)的電磁共振禪合器中，用于分開(kāi) 兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)慕拥夭季€（分流布線）存在設(shè)計(jì)上的限制。例如，分流布線的布線寬 度小的情況下，不能良好地分開(kāi)兩個(gè)信號(hào)，傳輸特性容易惡化。此外，在分流布線的布線寬 度大的情況下，分流布線的占有面積也增加，容易產(chǎn)生分流布線與電磁共振禪合器主體的 干擾，因此傳輸電路容易惡化。
[0055] 換言之，能夠在一個(gè)電磁共振禪合器傳輸多個(gè)信號(hào)的電磁共振禪合器中，存在設(shè) 計(jì)上的限制多的課題。
[0056] 于是，本發(fā)明的一個(gè)方案設(shè)及的共振禪合器，在第一共振布線與第二共振布線之 間將信號(hào)非接觸地傳輸，所述共振禪合器具備：第一基板；W及第二基板，與所述第一基板 對(duì)置，在所述第一基板的主面上設(shè)置有所述第一共振布線、輸入布線W及第一接地部，所述 第一共振布線是具有一端和另一端，且被形成為環(huán)繞形狀的布線，所述輸入布線是與所述 第一共振布線連接，供所述信號(hào)輸入的布線，所述第一接地部，將所述第一共振布線的所述 一端接地，在所述第二基板的主面上設(shè)置有所述第二共振布線、輸出布線W及第二接地部， 所述第二共振布線是具有一端和另一端，且被形成為環(huán)繞形狀的布線，所述輸出布線是與 所述第二共振布線連接，供所述信號(hào)輸出的布線，所述第二接地部，將所述第二共振布線的 所述一端接地，在從與所述第一基板的主面垂直的方向觀察的情況下，所述第一共振布線 的輪廓和所述第二共振布線的輪廓大致一致，所述第一共振布線的形狀與所述第二共振布 線的形狀呈線對(duì)稱的關(guān)系。
[0057] 由此，能夠?qū)⒌谝还舱癫季€的布線長(zhǎng)度設(shè)為傳輸對(duì)象的信號(hào)的波長(zhǎng)的四分之一波 長(zhǎng)，從而能夠制作比動(dòng)作頻率相同的W往的共振禪合器小的共振禪合器。此外，在運(yùn)樣的共 振禪合器中，被傳輸?shù)男盘?hào)是一個(gè)，與傳輸多個(gè)信號(hào)的電磁共振禪合器相比構(gòu)成簡(jiǎn)單，所W 設(shè)計(jì)上的限制少。
[0058] 此外，可W是在所述第一基板的主面上的所述第一共振布線的周邊，還設(shè)置有第 一接地布線，所述第一接地部是通過(guò)將所述第一共振布線的所述一端與所述第一接地布線 連接來(lái)接地的布線，在所述第二基板的主面上的所述第二共振布線的周邊，還設(shè)置有第二 接地布線，所述第二接地部是通過(guò)將所述第二共振布線的所述一端與所述第二接地布線連 接來(lái)接地的布線。
[0059] 此外，可W是所述第一接地布線，W與所述第一共振布線相隔規(guī)定的距離，沿著且 環(huán)繞所述第一共振布線而被設(shè)置，所述第二接地布線，W與所述第二共振布線相隔規(guī)定的 距離，沿著且環(huán)繞所述第二共振布線而被設(shè)置。
[0060] 由此，能夠提高共振禪合器的傳輸特性，能夠降低動(dòng)作頻率。目P，能夠使共振禪合 器更加小型化。
[0061] 此外，可W是在所述第一接地布線的環(huán)繞所述第一共振布線的部分設(shè)置有第一接 地狹縫，該第一接地狹縫是指將所述第一接地布線的一部分開(kāi)放的部分，在所述第二接地 布線的環(huán)繞所述第二共振布線的部分設(shè)置有第二接地狹縫，該第二接地狹縫是指將所述第 二接地布線的一部分開(kāi)放的部分。
[0062] 由此，能夠進(jìn)一步降低共振禪合器的動(dòng)作頻率。目P，能夠使共振禪合器更加小型 化。
[0063] 此外，可W是所述第一接地狹縫，設(shè)置在所述第一接地布線的環(huán)繞所述第一共振 布線的部分中的、所述第一共振布線的所述一端與所述第一共振布線的所述另一端接近的 部分的外側(cè)的區(qū)域，所述第一接地狹縫的寬度是所述第一接地布線的布線寬度的4倍W下 的規(guī)定的長(zhǎng)度，所述第二接地狹縫，設(shè)置在所述第二接地布線的環(huán)繞所述第二共振布線的 部分中的、所述第二共振布線的所述一端與所述第二共振布線的所述另一端接近的部分的 外側(cè)的區(qū)域，所述第二接地狹縫的寬度是所述第二接地布線