电磁共振耦合器以及高频传输装置的制造方法_2

文档序号:9439295阅读:来源:国知局
谐振布线,其是一部分被开放部开放的环状的布线;
[0111] 第2输入输出端子,其与第2谐振布线电连接;
[0112] 第1接地屏蔽,其形成在与配置有所述第1谐振布线的平面和配置有所述第2谐 振布线的平面不同的平面上;
[0113] 第2接地屏蔽,其形成在与配置有所述第1谐振布线的所述平面、配置有所述第2 谐振布线的所述平面W及配置有所述第1接地屏蔽的平面不同的平面上;
[0114] 第1接地壁,其从所述第1接地屏蔽向所述第2接地屏蔽的方向,在与配置有所述 第1接地屏蔽的所述平面垂直方向上延伸,W使包围所述第1谐振布线的周边;和
[0115] 第2接地壁,其从所述第2接地屏蔽向所述第1接地屏蔽的方向,在与配置有所述 第2接地屏蔽的平面垂直方向上延伸,W使在与所述第1接地壁不同的位置包围所述第2 谐振布线的周边,
[0116] 所述第1接地屏蔽与所述第1接地壁电连接,
[0117] 所述第2接地屏蔽与所述第2接地壁电连接,
[0118] 在所述第1接地壁与所述第2接地屏蔽之间存在第1电介质层而未电连接,
[0119] 在所述第2接地壁与所述第1接地屏蔽之间存在第2电介质层而未电连接,
[0120] 在所述第1接地壁与所述第2接地壁之间存在第3电介质层而未电连接,
[0121] 所述第1电介质层与所述第2电介质层的位置不存在于相同平面上。
[0122] 由此,能够将电介质层的位置在垂直方向上偏离配置,能够确保电磁共振禪合器 的绝缘,并且进一步抑制基于电介质层的与垂直方向正交的横向的高频噪声的漏出。
[0123] 根据本发明的第10方式,提供一种第9方式所述的电磁共振禪合器,其特征在于, 所述第1接地壁由第1地线和多个棒状的第1金属导体形成,其中,
[0124] 所述第1地线在与配置有所述第1谐振布线的所述平面垂直方向W及与所述垂直 方向正交的横向上与所述第1谐振布线隔开一定的间隔,被配置为包围所述第1谐振布线 的外周,
[01巧]所述多个棒状的第1金属导体与所述第1接地屏蔽和所述第1地线电连接,相互 隔开间隔地被配置为包围所述第1谐振布线的外周,
[0126] 所述第2接地壁由第2地线和多个棒状的第2金属导体形成,其中,
[0127] 所述第2地线在与配置有所述第2谐振布线的所述平面垂直方向W及与所述垂直 方向正交的横向上与所述第2谐振布线隔开一定的间隔,在与所述第1地线不同的横向的 位置,被配置为包围所述第2谐振布线的外周,
[0128] 所述多个棒状的第2金属导体与所述第2接地屏蔽和所述第2地线电连接,相互 隔开间隔地被配置为包围所述第2谐振布线的外周。
[0129] 由此,能够通过更容易的制造工序、即利用了贯通孔的棒状的金属导体来形成第1 接地壁W及第2接地壁。
[0130] 根据本发明的第11方式,能够提供一种第8~第10的任意一个方式所述的电磁 共振禪合器,其特征在于,形成于具有多层电介质基板的印刷电路基板。
[0131] 由此,能够使用低价的材料来制作电磁共振禪合器,因此能够实现低成本化。
[0132] 根据本发明的第12方式,提供一种高频传输装置,具备:
[0133] 第8~第11的任意一个方式所述的电磁共振禪合器;和
[0134] 被配置在所述电磁共振禪合器上并且具备输入输出端子的功能电路忍片,
[0135] 所述电磁共振禪合器的所述第1输入输出端子W及所述第2输入输出端子与所述 功能电路忍片的所述输入输出端子电连接。
[0136] 由此,通过使用减少了高频噪声的影响的电磁共振禪合器,从而能够防止功能电 路忍片的系统误动作,能够实现集成化为小型的高频传输装置。
[0137] 根据本发明的第13方式,提供一种第12方式所述的高频传输装置,其特征在于, 具备:
[0138] 第8~第10的任意一个方式所述的电磁共振禪合器;
[0139] 与所述电磁共振禪合器的接地的外侧电连接的功能电路忍片;和
[0140] 向外部元件连接的连接端子。
[0141] 根据运样的结构,能够防止从功能电路忍片产生的电波噪声进入到电磁共振禪合 器,减少高频传输装置的误动作。
[0142] 根据本发明的第14方式,提供一种第12方式所述的高频传输装置,其特征在于, 所述功能电路忍片被配置在所述电磁共振禪合器的接地屏蔽的上部。
[0143] 根据运样的结构,通过在电磁共振禪合器的接地屏蔽的上部安装功能电路元件, 能够集成化为电力传输装置。
[0144] 根据本发明的第15方式,提供一种第13方式所述的高频传输装置,其特征在于, 向所述外部元件连接的连接端子通过导线端子而被引出。
[0145]根据运样的结构,通过利用导线端子来引出,从而端子与其他元件的端子之间的 距离能够取得较大,因此能够确保沿面距离,提高耐压。
[0146]根据本发明的第16方式,提供一种第13方式所述的高频传输装置,其特征在于, 向所述外部元件连接的连接端子通过焊锡球而被引出。
[0147]根据运样的结构,由于连接端子能够在高频传输装置的垂直方向引出,因此能够 实现安装面积的小型化。
[014引W下,参照附图来详细说明本发明中的第1实施方式。
[0149](第1实施方式)
[0150] 在对本发明的第1实施方式所设及的电磁共振禪合器进行说明之前,首先,使用 图46等来说明在所述的现有的电磁共振禪合器中,除了之前所述的问题,还存在W下的问 题。
[0151]例如,如逆变器系统的绝缘栅极驱动电路的绝缘元件那样,在使用多个绝缘元件 的电路中利用电磁共振禪合器的情况下,存在放射用于电磁共振禪合器的信号或者电力的 传输的高频的一部分,相邻的电磁共振禪合器相互干扰,使系统误动作的可能性。
[0152]为了解决该问题,作为专利文献2(日本特开2010-278387号公报)(参照图46) 所述的绝缘元件,存在具有同样的功能的变压器。在该变压器中,提出了具备初级线圈1W 及次级线圈2、屏蔽导体5和铁忍8的平面线圈型变压器运种在变压器元件的上表面W及下 表面设置屏蔽来防止不需要的电磁场噪声的结构。初级线圈1W及次级线圈2分别由通过 四层印刷电路基板之中的两层内层导体而图案化的线圈导体来形成。屏蔽导体5通过四层 印刷电路基板之中的两层外层导体而被图案化,从两个面分别覆盖初级W及次级线圈1、2。 铁忍8与上述屏蔽导体5的外侧重叠,形成贯通初级W及次级线圈1、2W及各自的屏蔽导 体5的开口部并延伸的磁回路。
[0153]但是,在设置于图46所示的上表面W及下表面的、图46的纵向的第1接地屏蔽W及第2接地屏蔽,作为抑制高频噪声的效果并不充分。W下说明其理由。
[0154]在专利文献2所述的变压器元件的情况下,通过几百化~几百曲Z的低频率,利 用电磁感应现象来将信号或者电力绝缘传输。由于低频的电波的波长较长,因此即使是处 于变压器元件的上下面运种距离比较隔开的场所的接地屏蔽,电磁波也不从图46的横向 进入,即使在使变压器元件接近配置的情况下,也不会相互干扰。
[0155]但是,在电磁共振禪合器的情况下,利用基于LC谐振的共振现象来将信号或者电 力绝缘传输。因此,使用的频率是从微米波段到毫米波段,与使用变压器元件的情况相比, 使用了非常高的频带。因此,仅通过配置在元件的上下的接地屏蔽,不能充分屏蔽来自横向 的高频噪声。
[0156]因此,第1实施方式的目的在于,提供一种在使用高频的电磁共振禪合器中,减少 横向的高频噪声,即使在使电磁共振禪合器接近的情况下也不干扰的电磁共振禪合器W及 高频传输装置。
[0157] W下,具体说明第1实施方式。
[015引本发明的第1实施方式所设及的电磁共振禪合器10是一种在不同的平面上的电 路之间传输高频信号的电磁共振禪合器10,其特征在于,具备:一部分由开放部101开放的 环状的布线(谐振布线)即第I谐振器100 ;与第I谐振器100电连接的第I输入输出端 子110 ;-部分由开放部201开放的环状的布线(谐振布线)即第2谐振器200 ;与第2谐 振器200电连接的第2输入输出端子210 ;与第1谐振器100和所述第2谐振器200形成 在不同平面上的第1接地屏蔽(groundshield) 140 ;与所述第1谐振器100、所述第2谐振 器200W及第1接地屏蔽140形成在不同平面上的第2接地屏蔽240 ;形成为包围第1谐 振器100的周边的第1地线120 ;和形成为包围第2谐振器200的周边的第2地线220,第 1接地屏蔽140与第1地线120电连接,第2接地屏蔽240与第2地线220电连接,在第1 地线120与第2地线220之间存在电介质层(第3电介质基板)3000而不电连接。
[0159] W下,参照附图来详细说明本发明的第1实施方式。
[0160] 图1是表示本发明的第1实施方式所设及的电磁共振禪合器10的结构的一个例 子的立体图。
[0161] 图2是将图1的电磁共振禪合器10利用通过电介质基板1000、2000、3000的Y轴 方向的平面(通过图1的A-A'线,与电介质基板1000、2000、3000的表面垂直的平面)来 切断的情况的截面图。
[0162] 本发明的第1实施方式中的电磁共振禪合器10构成为具备:第1谐振器100、第 2谐振器200、第1输入输出端子110、第2输入输出端子210、第1接地屏蔽140、第2接地 屏蔽240、第1地线120和第2地线220。
[0163] 第1谐振器100是由例如作为铜的金属布线形成的圆环状的传输线路,且在任意 的位置的一部分具有开放部101。
[0164] 第2谐振器200是由例如作为铜的金属布线形成的圆环状的传输线路,且在任意 的位置的一部分具有开放部201。
[0165] 第1谐振器100W及第2谐振器200分别形成在被第3电介质基板3000隔开了 一定距离的电绝缘的不同的两个面上,且在图1W及图2的纵向(上下方向)上对置。第1 谐振器100W及第2谐振器200分别折弯为所谓的高频的天线结构并设为圆环状。第1谐 振器100W及第2谐振器200优选分别为共同使用的传输频率的大约1/2的波长的长度。
[0166] 此外,第1谐振器100W及第2谐振器200的水平方向的位置可W是在第1W及 第2谐振器之间产生电磁共振现象的任意的场所,但优选是具有相同的中屯、轴。此外,开放 部101与开放部201优选处于至少偏离90度W上的位置。如果可W,优选处于180度对称 的位置。通过运样配置,能够增强谐振器间的禪合,能够实现效率高的电力传输。
[0167] 第1输入输出端子110是向第1谐振器100进行高频信号的输入输出的、由例如 作为铜的金属布线形成的端子。第1输入输出端子110被配置在第1谐振器100的圆环状 的传输线路的任意的位置。
[0168] 同样地,第2输入输出端子210是向第2谐振器200进行高频信号的输入输出的、 由例如作为铜的金属布线形成的端子。第2输入输出端子210被配置在第1谐振器200的 圆环状的传输线路的任意的位置。
[0169] 在图1中,第1谐振器100W及第2谐振器200的各形状被图示为圆环形状,但只 要是环状即可,也可W是四边形环状或者楠圆形环状等其他形状的环状。
[0170] 第1接地屏蔽140夹着被配置在第3电介质基板3000的下方的第1电介质基板 1000,在与配置有第1谐振器100的平面不同的平面上,由比第1谐振器100的布局面积充 分宽的金属层形成。作为一个例子,第I接地屏蔽140由四边形平面构成。
[0171] 第2接地屏蔽240夹着被配置在第3电介质基板3000的上方的第2电介质基板 2000,在与配置有第2谐振器200的平面不同的平面上,由比第2谐振器200的布局面积充 分宽的金属层形成。作为一个例子,第2接地屏蔽240由四边形平面构成。
[0172] 第1地线120是在与纵向正交的横向(沿着第1谐振器100的配置面)上与第1 谐振器100隔开一定的间隔并按照包围第1谐振器100的外周的方式配置为圆环形状的、 由例如作为铜的金属布线形成的传输线路。第1地线120通过在厚度方向(纵向)上贯通 第1电介质基板1000的例如作为铜的多根棒状的第1金属导体130,来与第1接地屏蔽14 电连接。第1金属导体130在不偏向的程度上W适当的间隔而被配置。
[0173] 第2地线220是在横向(沿着第2谐振器200的配置面)上与第2谐振器200隔 开一定的间隔并按照包围第2谐振器200的外周的方式配置为圆环形状的、由例如作为铜 的金属布线形成的传输线路。第2地线220通过在厚度方向(纵向)上贯通第2电介质基 板2000的例如作为铜的多根棒状的第2金属导体230来电连接。第2金属导体230也在 不偏向的程度上W适当的间隔而被配置。
[0174] 第1地线120与第2地线220在纵向上相互对置配置,且夹着一定间隔的电介质 层、例如第3电介质基板3000而绝缘。通过运样设置一定间隔的电介质层,从而在直流或 者低频信号下,第1谐振器100与第2谐振器200的接地被分离。此外,在如第1实施方式 运样处理高频信号的情况下,该一定间隔的电介质层作为针对被发出的高频噪声的屏蔽而 起作用。
[0175] 由于为了高频噪声的减少,应尽可能将电磁共振禪合器10的全方位由金属的屏 蔽覆盖,因此最好缩小电介质层的间隔。但是,由于电磁共振禪合器的绝缘耐压是由2个谐 振器的最近部分的层间距离与层间材料的绝缘电场破坏强度之积来决定的,因此若缩小电 介质层的间隔,则绝缘耐压变小。在图3中通过表示该电介质层的间隔与施加给电磁共振 禪合器10的横向的电场强度和绝缘耐压的相关的图表来具体进行说明。
[0176] 图3是在电磁共振禪合器的纵向的中屯、并且横向的第1接地屏蔽的对角的顶点地 点计算出的使用了传输频率5. 8GHz的频率的情况下的电场强度值。5. 8GHz的真空中的波 长能够根据下式计算出来:
[0177] 波长虹]=电波的速度虹/s]-频率出Z],
[017引波长=50mm。由于运次使用介电常数为10的电介质基板,因此有效波长能够根据 下式计算出来:
[0179] 有效波长[m>真空中的波长[m]手(电介质基板的介电常数)
[0180]。运次的有效波长能够计算为1. 5mm。
[0181] 根据图3的图表,在电介质层的厚度为0. 15mmW下,电场强度取几乎恒定为400V/ m的值。换句话说,可知若电介质层的厚度是有效波长的1/10W下,则相对于有效波长极 小,能够几乎屏蔽高频噪声。
[0182] 此外,使用了不具有第1地线120W及第2地线220的同样结构的电磁共振禪合器 的情况下的同点处的电场强度是3800V/m,即使电介质层的间隔是有效波长的1/10W上, 高频噪声的抑制效果也具有充分的效果。
[0183] 由于绝缘耐压由层间距离与层间材料的绝缘电场破坏强度之积来
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