(57)【要約】 【課題】小型化が可能で、かつ漏洩磁束も抑制できるようにする。【解決手段】トランスは、第１面上に配置される第１コイルと、第１コイルの少なくとも一部を囲むように第１面上に配置される第２コイルと、第１面に絶縁層を挟んで重ねて配置される第２面上に配置される第３コイルと、第３コイルの少なくとも一部を囲むように第２面上に配置される第４コイルと、を備える。第１コイルは、第１コイルに電流を流したときに、第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により第３コイルに誘導起電力を発生させる。第１コイルは、第１コイルに電流を流したときに、第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束により、第２コイル及び第４コイルに発生される誘電起電力を相殺させる。第２コイルは、第２コイルに電流を流したときに、第２コイルを鎖交する一方向の磁束により、第１コイル及び第３コイルに発生される誘導起電力を相殺させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面上に配置される第１コイルと、
前記第１コイルの少なくとも一部を囲むように前記第１面上に配置される第２コイルと、
前記第１面に絶縁層を挟んで重ねて配置される第２面上に配置される第３コイルと、
前記第３コイルの少なくとも一部を囲むように前記第２面上に配置される第４コイルと、を備え、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により前記第３コイルに誘導起電力を発生させ、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第２コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束により、前記第２コイル及び第４コイルに発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第２コイルを鎖交する一方向の磁束により、前記第１コイル及び前記第３コイルに発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第２コイルを鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により前記第４コイルに誘導起電力を発生させる、トランス。
【請求項２】
前記第３コイルは、前記第３コイルに電流を流したときに、前記第３コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により前記第１コイルに誘導起電力を発生させ、
前記第３コイルは、前記第３コイルに電流を流したときに、前記第３コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束により、前記第２コイル及び前記第４コイルに発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第４コイルは、前記第４コイルに電流を流したときに、前記第４コイルを鎖交する一方向の磁束により、前記第１コイル及び前記第３コイルに発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第４コイルは、前記第４コイルに電流を流したときに、前記第４コイルを鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により前記第２コイルに誘導起電力を発生させる、請求項１に記載のトランス。
【請求項３】
前記第１コイルは、直列接続されるとともに、巻回方向が互いに逆の第１巻線部及び第２巻線部を有し、
前記第２コイルは、前記第１巻線部及び前記第２巻線部の少なくとも一部を囲むように配置され、
前記第３コイルは、直列接続されるとともに、巻回方向が互いに逆の第３巻線部及び第４巻線部を有し、
前記第４コイルは、前記第３巻線部及び前記第４巻線部の少なくとも一部を囲むように配置される、請求項１又は２に記載のトランス。
【請求項４】
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記第１コイルに電流を流したときに前記第１巻線部を鎖交する磁束の向きと前記第２巻線部を鎖交する磁束の向きとが互いに逆になり、かつ前記第２コイルに電流を流したときに前記第１巻線部及び前記第２巻線部を鎖交する同一方向の磁束によって前記第１コイルに発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されており、
前記第３巻線部及び前記第４巻線部は、前記第１コイルに電流を流したときに前記第１巻線部を鎖交する磁束と、前記第２巻線部を鎖交する磁束とによって前記第３コイルに誘導起電力を発生させ、かつ前記第２コイルに電流を流したときに前記第３巻線部及び前記第４巻線部を鎖交する磁束によって前記第３コイルに発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている、請求項３に記載のトランス。
【請求項５】
前記第３巻線部及び前記第４巻線部は、前記第３コイルに電流を流したときに前記第３巻線部を鎖交する磁束の向きと前記第４巻線部を鎖交する磁束の向きとが互いに逆になり、かつ前記第４コイルに電流を流したときに前記第３巻線部及び前記第４巻線部を鎖交する同一方向の磁束によって前記第３コイルに発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されており、
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、前記第３コイルに電流を流したときに前記第３巻線部を鎖交する磁束と、前記第４巻線部を鎖交する磁束とによって前記第１コイルに誘導起電力を発生させ、かつ前記第４コイルに電流を流したときに前記第１巻線部及び前記第２巻線部を鎖交する磁束によって前記第１コイルに発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている、請求項３に記載のトランス。
【請求項６】
前記第１巻線部及び前記第２巻線部は、回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称の導電部材を有し、
前記第３巻線部及び前記第４巻線部は、回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称の導電部材を有し、
前記導電部材は、曲線部分及び２箇所以上で折れ曲がった直線部分の少なくとも一方を有する、請求項３乃至５のいずれか一項に記載のトランス。
【請求項７】
前記第１巻線部及び前記第２巻線部の接続経路上と、前記第３巻線部及び前記第４巻線部の接続経路上との少なくとも一方に接続されるタップ端子を備える請求項３乃至６のいずれか一項に記載のトランス。
【請求項８】
前記第１コイル及び前記第３コイルの一方に第１差動信号を送信する第１送信部が接続され、前記第１コイル及び前記第３コイルの他方から出力された前記第１差動信号を受信する第１受信部が接続され、
前記第２コイル及び前記第４コイルの一方に第２差動信号を送信する第２送信部が接続され、前記第２コイル及び前記第４コイルの他方から出力された前記第２差動信号を受信する第２受信部が接続される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のトランス。
【請求項９】
半導体基板上に積層される第１層、前記絶縁層及び第２層を備え、
前記第１層の前記第１面上に、前記第１コイルの少なくとも一部を囲むように前記第２コイルが配置され、
前記第２層の前記第２面上に、前記第３コイルの少なくとも一部を囲むように前記第４コイルが配置され、
前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記第１面上の導電パターンを用いて構成され、
前記第３コイル及び前記第４コイルは、前記第２面上の導電パターンを用いて構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のトランス。
【請求項１０】
積層される第１層、前記絶縁層及び第２層を有する多層のプリント配線板を備え、
前記第１層の前記第１面上に、前記第１コイルの少なくとも一部を囲むように前記第２コイルが配置され、
前記第２層の前記第２面上に、前記第３コイルの少なくとも一部を囲むように前記第４コイルが配置され、
前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記第１面上の導電パターンを用いて構成され、
前記第３コイル及び前記第４コイルは、前記第２面上の導電パターンを用いて構成される、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のトランス。
【請求項１１】
第１差動信号を電気的に絶縁された状態で伝送するとともに、第２差動信号を電気的に絶縁された状態で伝送するトランスと、
前記トランスに前記第１差動信号を送信する第１送信器と、
前記トランスで伝送された前記第１差動信号を受信する第１受信器と、
前記トランスに前記第２差動信号を送信する第２送信器と、
前記トランスで伝送された前記第２差動信号を受信する第２受信器と、を備え、
前記トランスは、
第１面上に配置される第１コイルと、
前記第１コイルの少なくとも一部を囲むように前記第１面上に配置される第２コイルと、
前記第１面に絶縁層を挟んで重ねて配置される第２面上に配置される第３コイルと、
前記第３コイルの少なくとも一部を囲むように前記第２面上に配置される第４コイルと、を備え、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により前記第３コイルに誘導起電力を発生させ、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束により、前記第２コイル及び第４コイルに発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第２コイルを鎖交する一方向の磁束により、前記第１コイル及び前記第３コイルに発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第２コイルを鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により前記第４コイルに誘導起電力を発生させる、信号伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、トランス及び信号伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
信号伝送用のアイソレータにおいて、絶縁膜を挟んで上下２層に配置された巻線部を有するトランスにて信号を伝送する技術が知られている。複数系統の信号伝送を行う場合、送信側と受信側の干渉が少なくて、小型のトランスが望まれている。
【０００３】
例えば、絶縁膜を挟んで上下に配置される各面上に、直列接続された２つの巻線部をそれぞれ配置し、各巻線部で発生される磁界が逆向きになるようにして磁界漏洩を小さくトランスが提案されている。しかしながら、一系統の信号伝送に対して上下２面のそれぞれ２つの巻線部が必要であり、トランスを小型化できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５５７７３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、小型化が可能で、かつ漏洩磁束も抑制できるトランス及び信号伝送システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態によれば、第１面上に配置される第１コイルと、
前記第１コイルの少なくとも一部を囲むように前記第１面上に配置される第２コイルと、
前記第１面に絶縁層を挟んで重ねて配置される第２面上に配置される第３コイルと、
前記第３コイルの少なくとも一部を囲むように前記第２面上に配置される第４コイルと、を備え、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により前記第３コイルに誘導起電力を発生させ、
前記第１コイルは、前記第１コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する互いに逆向きの磁束により、前記第２コイル及び第４コイルに発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第１コイルを鎖交する一方向の磁束を発生させて、前記第１コイル及び前記第３コイルに発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させ、
前記第２コイルは、前記第２コイルに電流を流したときに、前記第４コイルを鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により前記第４コイルに誘導起電力を発生させる、トランスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態によるトランスの斜視図。
【図２】第１面上の第１コイル及び第２コイルの平面図。
【図３】第１面上の第１コイルに図示の向きに電流を流した例を示す図。
【図４】第１面上の第２コイルに図示の向きに電流を流した例を示す図。
【図５】第１コイル内の第１巻線部及び第２巻線部の第１変形例を示す平面図。
【図６】第１コイル内の第１巻線部及び第２巻線部の第２変形例を示す平面図。
【図７Ａ】信号伝送システムの第１例を示すブロック図。
【図７Ｂ】信号伝送システムの第２例を示すブロック図。
【図８】本実施形態によるトランスを２つ用いて絶縁耐圧を向上させる例を説明する斜視図。
【図９】第１面２上の第１コイル及び第２コイルの第１変形例を示す図。
【図１０】第１面２上の第１コイル及び第２コイルの第２変形例を示す図。
【図１１】第１面２上の第１コイル及び第２コイルの第３変形例を示す図。
【図１２】第１面２上の第１コイル及び第２コイルの接続経路上にタップ端子を接続した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、トランス及び信号伝送システム内の特徴的な構成および動作を中心に説明するが、トランス及び信号伝送システムには以下の説明で省略した構成および動作が存在しうる。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態によるトランス１の斜視図である。図１のトランス１は、例えば差動信号の伝送に用いられるものである。より具体的には、図１のトランス１は、２系統の差動信号を送信側と受信側とで電気的に絶縁した状態で伝送するために用いられる。
【００１０】
図１のトランス１は、第１面２上に配置される第１コイル３と、第１コイル３の少なくとも一部を囲むように第１面２上に配置される第２コイル４と、第１面２に絶縁層５を挟んで重ねて配置される第２面６上に配置される第３コイル７と、第３コイル７の少なくとも一部を囲むように第２面６上に配置される第４コイル８と、を備えている。第１〜第４コイル３，４，７，８は、第１面２又は第２面６上に、例えば導電パターンや配線パターンを用いて渦巻き状に形成されている。
【００１１】
第１コイル３は、第１コイル３に電流を流したときに、第１コイル３を鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により第３コイル７に誘導起電力を発生させる。第１コイル３は、第１コイル３に電流を流したときに、第１コイル３を鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、第２コイル４及び第４コイル８に発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させる。
【００１２】
第２コイル４は、第２コイル４に電流を流したときに、第２コイル４を鎖交する一方向の磁束を発生させて、第２コイル４及び第４コイル８に発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させる。第２コイル４は、第２コイル４に電流を流したときに、第２コイル４を鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により第４コイル８に誘導起電力を発生させる。
【００１３】
第３コイル７は、第３コイル７に電流を流したときに、第３コイル７を鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、これらの磁束により第１コイル３に誘導起電力を発生させる。第３コイル７は、第３コイル７に電流を流したときに、第３コイル７を鎖交する互いに逆向きの磁束を発生させて、第２コイル４及び第４コイル８に発生される誘電起電力をそれぞれ相殺させる。
【００１４】
第４コイル８は、第４コイル８に電流を流したときに、第４コイル８を鎖交する一方向の磁束により、第１コイル３及び第３コイル７に発生される誘導起電力をそれぞれ相殺させる。第４コイル８は、第４コイル８に電流を流したときに、第４コイル８を鎖交する一方向の磁束を発生させて、この磁束により第２コイル４に誘導起電力を発生させる。
【００１５】
第１コイル３は、直列接続されるとともに、巻回方向が互いに逆の第１巻線部１１及び第２巻線部１２を有する。第２コイル４は、第１巻線部１１及び第２巻線部１２の少なくとも一部を囲むように配置される。第３コイル７は、直列接続されるとともに、巻回方向が互いに逆の第３巻線部１３及び第４巻線部１４を有する。第４コイル８は、第３巻線部１３及び第４巻線部１４の少なくとも一部を囲むように配置される。
【００１６】
図１のトランス１における第１巻線部１１及び第２巻線部１２は、第１コイル３に電流を流したときに、第１巻線部１１を鎖交する磁束の向きと第２巻線部１２を鎖交する磁束の向きとが互いに逆になり、かつ第２コイル４に電流を流したときに第１巻線部１１及び第２巻線部１２を鎖交する同一方向の磁束によって第１コイル３に発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている。また、第３巻線部１３及び第４巻線部１４は、第１コイル３に電流を流したときに第１巻線部１１を鎖交する磁束と、第２巻線部１２を鎖交する磁束とによって第３コイル７に誘導起電力を発生させ、かつ第２コイル４に電流を流したときに第３巻線部１３及び第４巻線部１４を鎖交する磁束によって第３コイル７に発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている。
【００１７】
図１のトランス１は、第１コイル３又は第２コイル４に電流を流す代わりに、第３コイル７又は第４コイル８に電流を流すことも可能である。この場合、第３巻線部１３及び第４巻線部１４は、第３コイル７に電流を流したときに第３巻線部１３を鎖交する磁束の向きと第４巻線部１４を鎖交する磁束の向きとが互いに逆になり、かつ第４コイル８に電流を流したときに第３巻線部１３及び第４巻線部１４を鎖交する同一方向の磁束によって第３コイル７に発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている。また、第１巻線部１１及び第２巻線部１２は、第３コイル７に電流を流したときに第３巻線部１３を鎖交する磁束と、第４巻線部１４を鎖交する磁束とによって第１コイル３に誘導起電力を発生させ、かつ第４コイル８に電流を流したときに第１巻線部１１及び第２巻線部１２を鎖交する磁束によって第１コイル３に発生される誘導起電力を相殺し合うように配置されている。
【００１８】
図１のトランス１では、第１コイル３に電流を流したときに第１巻線部１１を鎖交する磁束の少なくとも一部が第３巻線部１３を通過し、かつ第２巻線部１２を鎖交する磁束の少なくとも一部が第４巻線部１４を通過するように、第１巻線部１１〜第４巻線部１４が位置決めされている。
【００１９】
第２面６上には、第３コイル７の両端にそれぞれ電気的に接続される第１パッド１５及び第２パッド１６と、第４コイル８の両端にそれぞれ電気的に接続される第３パッド１７及び第４パッド１８とが設けられる。
【００２０】
図２は第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の平面図である。なお、第２面６上の第３コイル７及び第４コイル８の形状及び配置は、第１コイル３及び第２コイル４と同様である。図２のように、第１コイル３内の第１巻線部１１及び第２巻線部１２のそれぞれは、第１面２上に渦巻き状に配置されている。第１巻線部１１の一端側は端子Ａ１に電気的に接続されている。第１巻線部１１の他端側は、第２巻線部１２の一端側に途切れなく接続され、第２巻線部１２の他端側は端子Ａ２に電気的に接続されている。図２に示すように、第１巻線部１１と第２巻線部１２は、回転対称となっている。
【００２１】
第２コイル４は、第１巻線部１１及び第２巻線部１２を取り囲むように配置されている。図２の例では、第１コイル３が円形で、第２コイル４が矩形の例を示しているが、後述するように、第１コイル３と第２コイル４の具体的な形状は図２に示した形状に限定されない。第２コイル４の一端側は端子Ｂ１に電気的に接続され、他端側は端子Ｂ２に電気的に接続されている。図２の例では、第２コイル４を複数巻きにした例を示しているが、第２コイル４は単巻きでもよい。第２コイル４を複数巻きにする場合、第２コイル４用の導電パターンが交差するため、コンタクトを介して上下２層に配置して交差させる必要がある。
【００２２】
図３は第１面２上の第１コイル３に図示の向きに電流を流した例を示している。この場合、第１コイル３内の第１巻線部１１と第２巻線部１２では、電流の周回方向が互いに逆であるため、第１巻線部１１を流れる電流と第２巻線部１２を流れる電流の方向が逆になる。よって、第１巻線部１１では上から下に向かう磁束が発生するのに対して、第２巻線部１２では下から上に向かう方向に磁束が発生する。これにより、第２面６上の第３コイル７内の第３巻線部１３には、第１コイル３で発生された磁束が鎖交し、第４巻線部１４には、第２コイル４で発生された磁束が鎖交する。したがって、第３巻線部１３及び第４巻線部１４の両端部に接続されたパッド１５，１６間には磁束に応じた誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、第１コイル３とは電気的に絶縁された状態で、第１コイル３から第３コイル７に信号が伝送される。
【００２３】
また、第１巻線部１１で発生された磁束の向きと第２巻線部１２で発生された磁束の向きは互いに逆であるため、第２コイル４の内部では両方の磁束が相殺しあう。よって、第１巻線部１１と第２巻線部１２で発生された磁束が第２コイル４に与える影響は低減され、第２コイル４には誘導起電力は発生せず、また、第２コイル４より外側への漏洩磁束も抑制される。同様に、第２面６上の第３巻線部１３と第４巻線部１４を鎖交する磁束も相殺しあうため、第４コイル８には誘導起電力は発生せず、第４コイル８より外側への漏洩磁束も抑制される。
【００２４】
図３とは逆に、第２面６上の第３コイル７に電流を流した場合も同様であり、第１コイル３内の第１巻線部１１及び第２巻線部１２の両端部に接続されたパッド１５，１６間に誘導起電力が発生し、電気的に絶縁された状態で、第３コイル７から第１コイル３に信号が伝送される。また、その際に、第２コイル４と第４コイル８より外側への漏洩磁束を抑制できる。
【００２５】
図４は第１面２上の第２コイル４に図示の向きに電流を流した例を示している。この場合、第２コイル４の内部に矢印の向きの磁束が発生し、この磁束の少なくとも一部は第１コイル３内の第１巻線部１１と第２巻線部１２を鎖交する。上述したように、第１巻線部１１と第２巻線部１２は回転対称であるため、第１巻線部１１で発生される誘導起電力と、第２巻線部１２で発生される誘導起電力とは互いに相殺され、端子Ａ１と端子Ａ２間には誘導起電力はほとんど発生しない。一方、この磁束は、第２面６上の第４コイル８を鎖交する。これにより、第４コイル８の両端のパッド１７，１８間に誘導起電力が発生される。この誘導起電力により、第２コイル４から第４コイル８に、電気的に絶縁された状態で、信号を伝送することができる。なお、第２面６上の第３コイル７内の第３巻線部１３と第４巻線部１４は回転対称であるため、第３巻線部１３と第４巻線部１４の両端のパッド１５，１６間には誘導起電力はほとんど発生しない。
【００２６】
図４とは逆に、第２面６上の第４コイル８に電流を流した場合も同様であり、第４コイル８から第２コイル４に、電気的に絶縁された状態で、信号を伝送することができる。また、第２コイル４に発生された磁束は第１コイル３にほとんど誘導起電力を生じさせず、また第４コイル８に鎖交する磁束は第３コイル７にはほとんど誘導起電力を生じさせない。
【００２７】
以上により、第１コイル３と第３コイル７間で信号伝送を行うときは、第２コイル４と第４コイル８にはほとんど相互干渉を生じさせず、また、第２コイル４と第４コイル８間で信号伝送を行うときは、第１コイル３と第３コイル７にはほとんど相互干渉を生じさせない。
【００２８】
第１コイル３内の第１巻線部１１と第２巻線部１２は、同一電流に対して、同一の振幅で、逆方向の磁界を発生させる必要がある。このためには、第１面２上の第１巻線部１１と第２巻線部１２を、回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称にするのが望ましい。同様に、第２面６上の第３巻線部１３と第４巻線部１４も、回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称にするのが望ましい。また、第１〜第４巻線部１１〜１４は、導電パターン等の導電部材で形成されるが、導電部材は、曲線部分と２箇所以上で折れ曲がった直線部分との少なくとも一方を有する。導電部材の全長が必ずしも回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称である必要はなく、導電部材の主要部分（例えば、渦巻き形状の部分）が回転対称、鏡対称、線対称、又は点対称であればよい。
【００２９】
第１コイル３内の第１巻線部１１及び第２巻線部１２の形状は、必ずしも図２に示したものに限定されない。例えば、図５は第１コイル３内の第１巻線部１１及び第２巻線部１２の第１変形例を示す平面図である。図５は第１巻線部１１と第２巻線部１２を鏡対称になるように配置したものである。図６は第１コイル３内の第１巻線部１１及び第２巻線部１２の第２変形例を示す平面図である。図６は第１巻線部１１と第２巻線部１２を同一形状にしたものである。第２面６上の第３コイル７と第４コイル８も、図２、図５又は図６の形状を採用可能である。
【００３０】
上述した第１コイル３と第２コイル４は、半導体基板上の所定の層（以下では第１層と呼ぶ）の第１面２上に形成可能である。また、第３コイル７と第４コイル８は、半導体基板上の第１層から絶縁層５を隔てて上下に重なる第２層の第２面６上に形成可能である。半導体基板上には、他の半導体素子も形成されるため、半導体素子の製造プロセスの配線工程を利用して、配線パターンにて第１〜第４コイル３，４，７，８を形成し、また絶縁層５の形成工程にて、配線パターン間に絶縁層５を形成できる。
【００３１】
あるいは、上述した第１コイル３と第２コイル４は、多層のプリント配線板の所定の層（以下では第１層と呼ぶ）の第１面２上に形成可能である。また、第３コイル７と第４コイル８は、プリント配線板上の第１層から絶縁層５を隔てて上下に重なる第２層の第２面６上に形成可能である。プリント配線板上には、複数の回路部品が実装され、これら回路部品を接続するための配線パターンが各層に形成されるため、その配線パターンを利用して、第１〜第４コイル３，４，７，８を形成できる。また、多層のプリント配線板は、絶縁層５を挟んで各層が形成されるため、上述した絶縁層５も容易に形成できる。
【００３２】
また、半導体基板やプリント配線板上には、第１〜第４コイル３，４，７，８を一組として、複数組を形成可能である。
【００３３】
本実施形態によるトランス１は、信号伝送システムで使用することができる。図７Ａは信号伝送システム２１の第１例を示すブロック図である。図７Ａの信号伝送システム２１は、第１送信器２２と、第１受信器２３と、第２送信器２４と、第２受信器２５と、本実施形態によるトランス１とを備えている。第１送信器２２と第２送信器２４は差動ドライバとも呼ばれる。第１受信器２３と第２受信器２５は差動レシーバとも呼ばれる。
【００３４】
第１送信器２２は、トランス１の第１コイル３の両端子に第１差動信号を送信する。この第１差動信号は、トランス１の第１コイル３から第３コイル７に電気的に絶縁された状態で伝送される。第１受信器２３は、第３コイル７からの第１差動信号を受信する。
【００３５】
第２送信器２４は、トランス１の第４コイル８の両端子に第２差動信号を送信する。この第２差動信号は、トランス１の第４コイル８から第２コイル４に電気的に絶縁された状態で伝送される。第２受信器２５は、第２コイル４からの第２差動信号を受信する。
【００３６】
このように、本実施形態によるトランス１は、第１トランス部１ａと第２トランス部１ｂを備えており、第１トランス部１ａと第２トランス部１ｂで、それぞれ別系統の差動信号を電気的に絶縁された状態で伝送できる。
【００３７】
図７Ｂは信号伝送システム２１の第２例を示すブロック図である。図７Ｂの信号伝送システム２１は、図７Ａと同じ構成部品を備えているが、第２トランス部１ｂの結線が異なっている。第２送信器２４は、トランス１の第２コイル４の両端子に第２差動信号を送信する。この第２差動信号は、トランス１の第２コイル４から第４コイル８に電気的に絶縁された状態で伝送される。第２受信器２５は、第４コイル８からの第２差動信号を受信する。
【００３８】
このように、本実施形態によるトランス１の第１コイル３と第３コイル７の一方は第１送信器２２に接続可能であり、他方は第１受信器２３に接続可能である。同様に、第２コイル４と第４コイル８の一方は第２送信器２４に接続可能であり、他方は第２受信器２５に接続可能である。
【００３９】
図８は上述した本実施形態によるトランス１を２つ用いて絶縁耐圧を向上させる例を説明する斜視図である。図８では、２つのトランス１を隣接して配置し、両トランス１の例えば第２面６上の対応するパッド同士をボンディングワイヤ２６等で接続している。図８では、２つのトランス１を用いて、２系統の差動信号の伝送を行う。図８では、各トランス１における第１面２と第２面６は電気的に絶縁されていることに加えて、２つのトランス１同士も電気的に絶縁されているため、二重に絶縁を行った状態で差動信号を伝送することができる。
【００４０】
図８の２つのトランス１と、第１及び第２送信器２２，２４と、第１及び第２受信器２３，２５との接続形態は、図７Ａと図７Ｂのいずれの構成でもよい。
【００４１】
図８の二重の絶縁構造は、例えば一つの半導体パッケージ内に収納可能である。この場合、一方のトランス１を載置する第１支持基板と、他方のトランス１を載置する第２支持基板とを、主基板の上に離隔して配置し、ボンディングワイヤ２６にて、各トランス１の第２面６上の対応するパッド同士を接続すればよい。
【００４２】
また、図８の二重の絶縁構造は、例えばプリント配線板上に実装可能である。この場合、一方のトランス１を載置する第１支持層と、他方のトランス１を載置する第２支持層とを、多層のプリント配線板上に離隔して配置し、配線パターンにて、各トランス１の第２面６上の対応するパッド同士を接続すればよい。
【００４３】
本実施形態によるトランス１の第２コイル４と第４コイル８の巻数や形状は任意であり、必ずしも第１コイル３又は第３コイル７の全周を第２コイル４又は第４コイル８で囲む必要はなく、少なくとも一部を囲んでいればよい。
【００４４】
図９は第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の第１変形例を示す図である。図９の第２コイル４は、巻回数を１としている。また、図９の第２コイル４は、第１コイル３の引き出し線が延びる箇所付近には配置されておらず、第１コイル３の４方向のうち１方向については、一部しか第２コイル４が配置されていない例を示している。
【００４５】
図１０は第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の第２変形例を示す図である。図１０では、第１コイル３と第２コイル４を共に矩形状にしている。第１コイル３と第２コイル４は、その内部に磁束を発生させる構造であればよいため、四角形に限らず、任意の多角形形状や、任意の曲線形状にすることができる。
【００４６】
図１１は第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の第３変形例を示す図である。図１１では、第２コイル４をトラック形状にした例を示している。
【００４７】
図１２は第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の接続経路上にタップ端子１９を接続した例を示す図である。タップ端子１９は、給電や同相雑音を除去することを目的として、トランス１の中点に設けられる。タップ端子１９は、電源電圧や接地電圧に設定される。
【００４８】
上述した図９〜図１２は、第１面２上の第１コイル３及び第２コイル４の例を示したが、第１コイル３及び第２コイル４の形状及び配置位置に合わせて、第２面６上の第３コイル７及び第４コイル８を配置するのが望ましい。タップ端子１９についても同様である。
【００４９】
このように、本実施形態では、第１面２上の第１コイル３を囲むように第２コイル４を配置するとともに、第１面２に絶縁層５を挟んで重ねて配置される第２面６上の第３コイル７を囲むように第４コイル８を配置し、第１コイル３に電流を流したときに、第１コイル３により発生された磁束が第２コイル４の内部で相殺されるようにしつつ、第３コイル７に誘導起電力を発生させる。また、第２コイル４に電流を流したときに、第１コイル３に誘導起電力が生じないような巻線構成にしつつ、第４コイル８に誘導起電力を発生させる。これにより、小さい実装面積にて、電気的に絶縁された状態で、２系統の差動信号の伝送を行うことができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  トランス、２  第１面、３  第１コイル、４  第２コイル、５  絶縁層、６  第２面、７  第３コイル、８  第４コイル、１１  第１巻線部、１２  第２巻線部、１３  第３巻線部、１４  第４巻線部、１５  第１パッド、１６  第２パッド、１７  第３パッド、１８  第４パッド、１９  タップ端子、２１  信号伝送システム、２２  第１送信器、２３  第１受信器、２４  第２送信器、２５  第２受信器、２６  ボンディングワイヤ
【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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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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