(57)【要約】【課題】面積当たりのターン数を大きくとることができる上に放熱性に優れた小型かつ薄型の電磁誘導部品を提供する。【解決手段】半導体基板からなる第１基板１０と第２基板２０とが積層される。第１基板１０と第２基板２０との厚み方向の一面にはそれぞれ導電層からなる複数本の線状の第１パターン１１と第２パターン２１とが並設される。第１基板１０は第１パターン１１の両端部にそれぞれ電気的に接続され第１基板１０を貫通する貫通導体である接続部１２を備える。第１基板１０と第２基板２０とを積層することにより接続部１２が第２パターン２１に接続され、第１パターン１１と第２パターン２１と接続部１２とにより螺旋状の巻線が形成される。第１基板１０において第１パターン１１が形成されている一面には隣接する各一対の第１パターン１１の間にそれぞれ溝部１３が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板であって表裏の一面に導電層からなる複数本の線状の第１パターンが並設された第１基板と、第１基板が積層され表裏の一面に導電層からなる複数本の線状の第２パターンが並設された第２基板とからなり、第１基板は、各第１パターンの両端部にそれぞれ電気的に接続され第１基板を貫通する貫通導体である接続部を備え、第１基板と第２基板とが積層された状態において第１パターンと第２パターンとが接続部を介して電気的に接続され、第２パターンには第１パターンが並んでいる方向に沿って第１パターンについて１本以上の規定間隔離れた端部間を電気的に接続する短絡接続部が形成され、第１基板において第１パターンが形成されている上記一面には隣接する各一対の第１パターンの間にそれぞれ溝部が形成されていることを特徴とする電磁誘導部品。
【請求項２】
前記短絡接続部は第１パターンが並んでいる方向に沿って第１パターンについて２本ずつ離れた位置の端部間を電気的に接続することにより２回路の巻線を形成し、前記各溝部にそれぞれ挿入される複数個の櫛歯部と第１基板の前記一面に沿った背板部とを磁性体により連続一体に形成したコア部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導部品。
【請求項３】
前記第１基板と前記第２基板との間に磁性体板よりなるコア板が積層され、コア板は前記接続部に電気的に接続される貫通導体である連結接続部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁誘導部品。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電磁誘導部品とスイッチング素子とスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路とを備える電源装置であって、スイッチング素子と制御回路とが第１基板と第２基板との少なくとも一方に形成されていることを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導部品およびそれを用いた電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、平面型インダクタあるいは平面型トランスと称する薄型の電磁誘導部品が種々提案されている。また、電磁誘導部品の基板として半導体基板を用いることにより半導体製造プロセスを利用して小型化することも考えられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、電源の小型軽量化のために半導体基板を用いる電磁誘導部品において、磁気誘導型銅損を減少させるためにコイル導体の厚みを大きくすることが考えられており、コイル基板上にコイル導体を形成した２個の平面コイルをコイル面同士が電気的に接続されるように重ね合わせた構造を有している。また、コイル基板とコイル導体との間に磁性薄膜を配置した構成が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１７６６３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された電磁誘導部品では、コイル導体が一平面内でスパイラル状に形成されているものであるから、面積当たりのターン数を大きくとることができないという問題を有している。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、面積当たりのターン数を大きくとることができる上に放熱性に優れた小型かつ薄型の電磁誘導部品およびその電磁誘導部品を用いた電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、半導体基板であって表裏の一面に導電層からなる複数本の線状の第１パターンが並設された第１基板と、第１基板が積層され表裏の一面に導電層からなる複数本の線状の第２パターンが並設された第２基板とからなり、第１基板は、各第１パターンの両端部にそれぞれ電気的に接続され第１基板を貫通する貫通導体である接続部を備え、第１基板と第２基板とが積層された状態において第１パターンと第２パターンとが接続部を介して電気的に接続され、第２パターンには第１パターンが並んでいる方向に沿って第１パターンについて１本以上の規定間隔離れた端部間を電気的に接続する短絡接続部が形成され、第１基板において第１パターンが形成されている上記一面には隣接する各一対の第１パターンの間にそれぞれ溝部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、第１パターンと第２パターンとにより形成された２層の導体層の間を接続部で電気的に接続することによりループ状の電路が形成されるから、面積当たりのターン数を多くとることができる。また、第１基板と第２基板とを積層した程度の厚み寸法の薄型であり、しかも第１基板が半導体基板であるから、半導体製造プロセスによる貫通導体の微細加工が可能であって、小型の電磁誘導部品を提供することができる。さらに、第１基板が半導体基板であるから、第１基板に他素子を形成することによって電磁誘導部品を含む回路を１チップに集積回路化することができる。加えて、第１基板では各一対の第１パターンの間にそれぞれ溝部が形成されているから、第１基板の表面積が大きくなり放熱性が高くなる。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記短絡接続部は第１パターンが並んでいる方向に沿って第１パターンについて２本ずつ離れた位置の端部間を電気的に接続することにより２回路の巻線を形成し、前記各溝部にそれぞれ挿入される複数個の櫛歯部と第１基板の前記一面に沿った背板部とを磁性体により連続一体に形成したコア部材を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、第２基板に形成した第２パターンに短絡接続部を形成し、第２パターンにおいて２本ずつずれた位置の端部間を電気的に接続しているから、２回路の巻線が交互に配列されることになり、かつ両巻線同士が比較的近接して配置されることになる。つまり、両巻線が電磁結合し、トランスを構成することができる。しかも、電磁結合する巻線同士の距離が近いから巻線間の結合度が高くなる。その上、溝部に挿入される櫛歯部と櫛歯部と連続一体である背板部とを有したコア部材を設けているので、第１パターンのうち１次巻線となる部位の周囲に形成される磁界がコア部材を通ることにより、第１パターンのうち２次巻線となる部位との電磁結合の結合度が高くなり、１次側と２次側との結合度が高く損失の少ないトランスを提供することができる。
【００１０】
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記第１基板と前記第２基板との間に磁性体板よりなるコア板が積層され、コア板は前記接続部に電気的に接続される貫通導体である連結接続部を備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、第１パターンと第２パターンと接続部とからなる巻線に囲まれる部位に磁性体からなるコア板の少なくとも一部が配置されるから、鉄心入りの電磁誘導部品を構成することができ、インダクタであれば大きいインダクタンスを得ることができ、トランスであれば結合度が高くなる。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電磁誘導部品とスイッチング素子とスイッチング素子のオンオフを制御する制御回路とを備える電源装置であって、スイッチング素子と制御回路とが第１基板と第２基板との少なくとも一方に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、電源装置を構成する部品のうち電磁誘導部品を薄型かつ小型に形成することにより電源装置の薄型化および小型化が可能になる。また、第１基板が半導体基板であるから、電源装置を構成する回路部品の少なくとも一部を必要に応じて第１基板に形成することができ、電源装置の一層の小型化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成によれば、第１パターンと第２パターンとにより形成された２層の導体層を接続部で電気的に接続することによりループ状の電路が形成されているから、面積当たりのターン数を多くとることができるという利点がある。また、第１基板と第２基板とを積層した程度の厚み寸法であるから薄型であり、しかも第１基板が半導体基板であるから、小型の電磁誘導部品を提供することができる上に、第１基板に他素子を形成することによって電磁誘導部品を含む回路を１チップに集積回路化することができるという利点がある。さらにまた、第１基板では各一対の第１パターンの間にそれぞれ溝部が形成されているから、第１基板の表面積が大きくなり放熱性が高くなるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態１）
本実施形態では、図１に示すように、第１基板１０と第２基板２０とを積層することにより形成される空芯の平面型インダクタ（本発明で、平面型とは一平面内という意味ではなく薄型という意味で用いている。したがって、薄型インダクタと同義である。）について説明する。第１基板１０と第２基板２０とはともに半導体基板であって、ここではシリコン基板を用いるものとする。また、第１基板１０と第２基板２０とは、いずれも平面視において矩形状に形成されているものとする。
【００１６】
第１基板１０には厚み方向の一面に導電層からなる複数本ずつの第１パターン１１が形成され、また第２基板２０にも厚み方向の一面に導電層からなる複数個の第２パターン２１が形成される。第１パターン１１と第２パターン２１とは、ともに金属（銅が望ましい）により形成される。第１基板１０に設けた各第１パターン１１はそれぞれ同形状・同寸法に形成され、またコイル基板２０に設けた各第２パターン２１はそれぞれ同形状・同寸法に形成される。ここに、第１基板１０と第１パターン１１との間および第２基板２０と第２パターン２１との間には、酸化膜あるいは窒化膜による絶縁層を形成してある。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、第１基板１０に設けた各第１パターン１１は、それぞれ第１基板１０の一辺に平行な直線状に形成されている。一方、図２（ｂ）に示すように、コイル基板２０に設けた各第２パターン２１は、それぞれ中間部においてコイル基板２０の一辺に対して斜めに交差する方向に延長された短絡接続部２１ａを有し、短絡接続部２１ａを除く部位にはコイル基板２０の一辺に平行な直線状に形成された主パターン部２１ｂを有している。第１基板１０と第２基板２０とを積層したときに、短絡接続部２１ａは隣り合う各一対の第１パターン１１の間を斜めに横断する。
【００１８】
第１基板１０には第１パターン１１の各一端部に電気的に接続されるとともに第１基板１０を貫通する貫通導体からなる接続部１２が設けられている。つまり、第１基板１０において接続部１２は各第１パターン１１について２個ずつ対応している。接続部１２が第１基板１０と電気的に接続されないように、第１基板１０において接続部１２を設ける貫通孔の内周面には酸化膜または窒化膜による絶縁層が形成される。
【００１９】
なお、本実施形態では、第２基板２０において第２パターン２１を形成している面に第１基板１０を載置する構成を採用するから第１基板１０にのみ接続部１２を設けた構成を示すが、第２基板２０にも接続部を設けて第１パターン１１と第２パターン２１とが互いに反対面側に配置されるように第１基板１０と第２基板２０とを積層する構成を採用してもよい。
【００２０】
ところで、第２パターン２１に形成された短絡接続部２１ａは、第２パターン２１が並ぶ方向において隣り合う２本の第２パターン２１の端部（主パターン２１ｂ）同士を結合するように形成されている。たとえば、第２パターン２１が並ぶ方向において図２（ｂ）の下から２番目と３番目との２本の第２パターン２１に着目すると、２番目の第２パターン２１の左端部と３番目の第２パターン２１の右端部とが短絡接続部２１ａを介して連続する。
【００２１】
したがって、第１基板１０に設けた接続部１２が第２パターン２１に電気的に接続される位置関係となるように位置合わせを行って第１基板１０と第２基板２０とを積層すると、第１パターン１１と第２パターン２１とが接続部１２を介して電気的に接続され、１回路の電路を形成する。すなわち、図２（ａ）において下から１番目の第１パターン１１の左端部は、図２（ｂ）において下から１番目の第２パターン２１を介して図２（ａ）において下から２番目の第１パターン１１の右端部に接続され、同様にして各第１パターン１１が第２パターン２１を介して順次接続される。このような接続関係によって、第１パターン１１と第２パターン２１と接続部１２とからなる１回路の巻線が形成されることになる。
【００２２】
なお、第１基板１０と第２基板２０とを結合するにあたっては、第１基板１０において第１パターン１１が形成されていない面と第２基板２０において第２パターン２１を形成した面とを当接させ、かつ第１基板１０に設けた接続部１２を第２パターン２１に電気的に接続するように、第１基板１０と第２基板２０とを積層して接合する。ここに、第１基板１０の接続部１２と第２パターン２１とは、接続部１２にバンプを形成して接合したり、半田を用いて接合したりする。さらに、第１基板１０と第２基板２０とを陽極接合などの技術により接合してもよい。
【００２３】
上述した例では、第２パターン２１の中間部に短絡接続部２１ａを形成することにより、第２パターン２１によって隣接する２個の第１パターン１１の間を接続する構成とした例を示したが、平面視において第２パターン２１の全体を第１パターン１１に対して交差する方向に延長された直線状に形成しておき、第２パターン２１の全体を短絡接続部２１ａとして用いることも可能である。この構成を採用しても、第１パターン１１と第２パターン２１とを接続部１２で接続し１本の電路を形成すれば電路は螺旋状になり巻線として機能する。
【００２４】
ところで、本実施形態では、第１基板１０の厚み方向の一面であって第１パターン１１を形成している面において、隣接する第１パターン１１の間にそれぞれ溝部１３を形成してある。溝部１３は第１パターン１１の延長方向において第１基板１０の全長に亘って形成されている。したがって、溝部１３の両端は第１基板１０の両側面に開放される。
【００２５】
上述した構成は空芯コイルであるが、磁性体を配置することによりインダクタンスを大きくすることができる。たとえば、図３に示すように、第１基板１０と第２基板２０との間にフェライト板のような磁性体板からなるコア板１４を挟持する構成を採用すればよい。ただし、この構成では、接続部１２と第２パターン２１との間の電気的接続のためにコア板１４に貫通導体である連結接続部１５を設ける必要がある。連結接続部１５は、第１基板１０と第２基板２０とコア板１４とを積層したときに、接続部１２および第２パターン２１の端部に一致する位置に形成される。
【００２６】
この構成によれば、第１パターン１１と第２パターン２１とが接続部１２および連結接続部１５を介して接続され、図１、図２を用いて説明した構成と同様に、１本の電路としての巻線を形成することができる。また、コア板１４を用いた構成では、コア板１４の厚み寸法分だけ厚み寸法が増加するが、巻線の近傍に磁性体を設けることの効果に加えて、同面積内での巻線の総延長が長くなるから、インダクタンスを大きくすることができる。
【００２７】
さらに、本実施形態では第１基板１０と第２基板２０とが半導体基板であるから、第１基板１０と第２基板２０とに他の素子を形成することが可能であり、電磁誘導部品を備える回路を集積回路化することが可能である。また、第２基板２０は必ずしも半導体基板ではなくてもよく、ガラス基板やプリント基板を用いてもよい。
【００２８】
上述した本実施形態の構成では、第１基板１０に多数の溝部１３を形成していることにより、第１基板１０の表面積が大きくなり、放熱性に優れた電磁誘導部品を提供することができる。なお、本発明は第１基板１０を半導体基板により形成するものであるが、応用例として第１基板１０を磁性体基板とすることも可能である。
【００２９】
（実施形態２）
実施形態１においては電磁誘導部品として１回路の巻線を有する平面型インダクタを例示したが、第２基板２０に形成する第２パターン２１を変更すれば、２回路の巻線を有する平面型トランスを構成することができる。つまり、１回路の巻線を形成する場合には、並び方向において隣接する２個の第１パターン１１を第２パターン２１に設けた短絡接続部２１ａにより短絡させていたが、２回路以上の巻線を形成する場合には、並び方向において２本以上の一定間隔ごとに第１パターン１１を短絡させるように短絡接続部２１ａを形成する。
【００３０】
図４に示す構成例では、図４（ａ）のように第１基板１０に形成した第１パターン１１は図２（ａ）に示した実施形態１と同形状であるが、第２基板２０に形成した第２パターン２１は、図４（ｂ）のように図２（ｂ）に示した実施形態１とは相違している。つまり、実施形態１では、隣接する２個の第１パターン１１を電気的に接続するように短絡接続部２１ａを形成していたが、本実施形態では、２本離れた第１パターン１１を電気的に接続するように短絡接続部２１ａを形成している点で相違する。
【００３１】
たとえば、図４に示す例では、図４（ａ）において下から１番目の第１パターン１１の左端部が、図４（ｂ）において下から１番目の第２パターン２１を介して図４（ａ）の下から３番目の第１パターン１１の右端部に接続されるのであって、同様にして各第１パターン１１が第２パターン２１を介して順次接続される。このような接続関係とすれば、下から奇数番目の第１パターン１１と下から偶数番目の第１パターン１１とは別回路になり、２個の巻線が形成されることになる。また、各回路の巻線を形成している第１パターン１１と第２パターン２１とが交互に配列されることにより、巻線が近接しているから電磁結合により結合し、結果的にトランスとして機能させることができる。
【００３２】
上述の構成例では第２パターン２１は互いに交差していないが、図５に示すように、異なる巻線を形成する第２パターン２１において短絡接続部２１ａを互いに立体交差させてもよい（破線で示す部位は第２基板２０に埋設される）。
【００３３】
この構成では、たとえば、一方の回路の巻線について、下から１番目の第２パターン２１の左端部と下から３番目の第２パターン２１の右端部とが電気的に接続されるように短絡接続部２１ａを形成している場合に、他方の回路の巻線について、下から２番目の第２パターン２１の右端部と下から４番目の第２パターン２１の左端部とが電気的に接続されるように短絡接続部２１ａを形成することになる。ここに、図示例では後者の短絡接続部２１ａが第２基板２０に埋設される。
【００３４】
この配置では、異なる回路の短絡接続部２１ａ同士が互いに立体交差する。立体交差させる短絡接続部２１ａの一方は第２基板２０の表面に形成し、他方は他方は第２基板２０に埋設される。つまり、短絡接続部２１ａは多層配線によって実現される。なお、短絡接続部２１ａによって結合する第１パターン１１を選択することにより３回路以上の巻線を形成することも可能である。
【００３５】
本実施形態のようにトランスとして機能させるために複数回路の巻線を設ける場合にも実施形態１における変形例を適用することができる。つまり、磁性体からなるコア板１４を第１基板１０と第２基板２０との間に配置したり、第１基板１０と第２基板２０とに回路素子を形成して集積回路化したりすることが可能である。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００３６】
（実施形態３）
本実施形態は、実施形態２において２回路の巻線を形成した場合に適用可能な構成であって、図６のように、平面型トランスにおける１次巻線と２次巻線との結合度を高めるためにフェライトのような磁性体からなるコア部材１６を付加したものである。コア部材１６は、各溝部１３にそれぞれ挿入される多数枚の櫛歯部１６ａを備え、第１基板１０において第１パターン１０を形成している一面に沿った背板部１６ｂと櫛歯部１６ａとを連続一体に形成した形状を有している。
【００３７】
このようなコア部材１６を用いることにより、第１基板１０において隣接して配置されている１次巻線と２次巻線とがコア部材１６を介して磁気結合され、結果的に１次巻線と２次巻線との結合度が大きくなる。他の構成および機能は実施形態２と同様である。
【００３８】
ところで、実施形態１、実施形態２、実施形態３に示した電磁誘導部品は、電源装置などを構成する際に用いることができる。電源装置としては、降圧型、昇圧型、極性反転型などのチョッパ回路と、フライバック型、フォワード型などのＤＣ−ＤＣコンバータとが広く知られている。チョッパ回路ではインダクタに蓄積した電磁エネルギを利用するからインダクタを用い、ＤＣ−ＤＣコンバータではトランスを用いる。
【００３９】
図７に一例として降圧型のチョッパ回路の基本的な構成を示す。この構成では、商用電源をダイオードブリッジで整流することなどにより得られる直流電源（図示せず）の両端間にスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴなど）ＱとインダクタＬと平滑コンデンサＣとの直列回路が接続され、インダクタＬと平滑コンデンサＣとの直列回路に環流用のダイオードＤが並列接続された構成を有している。また、スイッチング素子Ｑのオンオフは制御回路ＣＮにより制御される。
【００４０】
この種のチョッパ回路は周知のものであるが、簡単に動作を説明すると、スイッチング素子Ｑのオン期間において直流電源からインダクタＬを通して平滑コンデンサＣが充電され、この間にインダクタＬに電磁エネルギが蓄積される。また、インダクタＬに蓄積された電磁エネルギは、スイッチング素子Ｑのオフ期間において平滑コンデンサＣとダイオードＤとを通るループ回路を通して流れ、平滑コンデンサＣに充電電流を流す。この電源装置の出力は平滑コンデンサＣの両端から取り出される。
【００４１】
上述した電源装置を構成する際に、インダクタＬとして実施形態１において説明した平面型インダクタを採用すれば、小型かつ薄型の電源装置を構成することができる。ここに、平面型インダクタはごく小型であるから、蓄積できる電磁エネルギは比較的小さいものである。したがって、スイッチング素子Ｑのオンオフの周波数（つまり、スイッチング周波数）は１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚ程度の高周波で行うことが望ましい。
【００４２】
このような電源装置を構成する場合に、インダクタＬを構成する半導体基板に、スイッチング素子ＱとダイオードＤと制御回路ＣＮとを形成して集積回路化しておけば、平滑コンデンサＣを外付するだけで電源装置を構成することが可能になる。また、上述したインダクタＬを電源装置に用いることにより、電源装置の構成部品のうちの大型部品であったインダクタＬを小型化することができる。しかも、スイッチング素子ＱとともにインダクタＬを集積回路化することによりスイッチング素子Ｑの近傍にインダクタＬを設けることができ、結果的に、スイッチング素子Ｑのオンオフを高周波で行う場合に問題となる寄生容量の影響を軽減することができる。
【００４３】
なお、ＤＣ−ＤＣコンバータを構成する場合も同様であって、代表的な構成のＤＣ−ＤＣコンバータでは、トランスの１次巻線にスイッチング素子を直列接続し、トランスの２次巻線に整流用のダイオードと平滑コンデンサとの直列回路を接続し、スイッチング素子のオンオフを制御回路により制御するから、トランスを構成する半導体基板に、スイッチング素子、ダイオード、制御回路などを集積回路化することができる。
【００４４】
上述した小型の電源装置を用いた配線システムの例を図８に示す。図示する配線システムでは、建物内の適所に埋込配置されたスイッチボックス３にゲート装置４と称する配線器具を収納する。ゲート装置４には壁内に先行配線された電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとが接続される。スイッチボックス３およびゲート装置４は１個ずつでもよいが、以下では複数個設ける場合について説明する。また、図示例では、ルータとハブとを内蔵したゲートウェイの機能を有している基本モジュール１と、メインブレーカＭＢおよび分岐ブレーカＢＢとを内蔵した配線盤５を用いている。
【００４５】
基本モジュール１には、複数系統（図示例では３系統）の情報線Ｌｉが接続され、ゲートウェイとして各情報線Ｌｉを外部のインターネット網ＮＴに接続する。基本モジュール１は、情報線Ｌｉを複数系統に分岐したり情報線Ｌｉをインターネット網ＮＴに接続するだけでなく、情報線Ｌｉを通して後述する各機能モジュール２の動作状態を監視する機能も備えている。また、メインブレーカＭＢは商用電源ＡＣに接続され、分岐ブレーカＢＢに電力線Ｌｐが接続される。図示例では分岐ブレーカＢＢを１系統で代表して示しているが通常は複数系統の分岐ブレーカＢＢを設ける。
【００４６】
図８に示す例では、機能モジュール２として、コンセントあるいはスイッチのように負荷制御を主な機能とするものと、スピーカあるいは表示器のように情報の授受を主な機能とするものとを示している。本実施形態の構成では、負荷制御を主な機能とする場合であっても、コンセントに接続した負荷で使用した電力量やスイッチを操作した回数などを情報として情報線Ｌｉを介して監視することが可能になる。
【００４７】
各系統のゲート装置４の間は電力線Ｌｐおよび情報線Ｌｉの送り配線によって接続される。また、各系統のゲート装置４のうちの１個は配線盤５との間で電力線Ｌｐおよび情報線Ｌｉを介して接続される。つまり、各系統のゲート装置４は電力線Ｌｐに並列接続され、また情報線Ｌｉに並列接続されることになる。
【００４８】
ゲート装置４は、電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとに接続されたコネクタからなる接続口６（図９参照）を備える。したがって、後述する機能モジュール２のコネクタをゲート装置４の接続口６に接続するだけで、機能モジュール２に電力を供給する電力路と、機能モジュール２との間で通信するための情報路とを同時に確保することができる。しかも、ゲート装置４は電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとにそれぞれ並列接続されているだけであるから、機能モジュール２はどのゲート装置４にも接続することができる。つまり、機能モジュール２は、ゲート装置４の配置されている範囲内で自由に配置することができるから、レイアウトの自由度が高い施工性に優れた配線システムを提供することができる。
【００４９】
スイッチボックス３は、たとえばＪＩＳ規格（Ｃ  ８３７５）に規定する取付枠９（図９参照）を取り付けることができるものを用いる。図示する取付枠９は一連形と呼ばれており、ＪＩＳ規格（Ｃ  ８３０４）において大角連用形スイッチの１個モジュールとして規格化されている埋込形の配線器具を３個取り付けることができる。
【００５０】
取付枠９は、図９に示すように、中央部に表裏に貫通した器具取付用の矩形状の窓孔９ａを備える。取付枠９に取付対象である配線器具を取り付けるには、窓孔９ａの後方から配線器具の前部を挿入し、取付枠９の左右両側の枠片９ｂに設けた器具係止部に配線器具の左右両側に設けた被係止部を結合させる。図示例では、配線器具に被係止部として爪を設け取付枠９の枠片９ｂに器具係止部として間隙を設けている。ただし、配線器具に被係止部として穴を設け取付枠９の枠片９ｂに器具係止部として爪を設けた構成もある。取付枠９の上下の枠片９ｃには挿入孔９ｄが貫設されている。取付枠９をスイッチボックス３に取り付けるには、取付枠９に配線器具を装着した状態で、図示しない取付ねじを挿入孔９ｄに前方から挿入してスイッチボックス３に設けたねじ受け（図示せず）に螺入させる。
【００５１】
なお、取付枠９を壁パネルに取り付ける場合には、壁パネルに取付孔を貫設し、挿入孔９ｄに挿入される引締ねじを挟み金具（図示せず）と称する部材に螺合させ、壁パネルに貫設した取付孔の周部を取付枠９と挟み金具との間で挟持するように引締ねじを締め付けてもよい。あるいはまた、取付枠９を通して壁材に木ねじを螺合させることによって、取付枠９を壁に取り付けることも可能である。
【００５２】
本実施形態では、各スイッチボックス３の上部からは、配電ボックス１または他のスイッチボックス３に接続された電力線Ｌｐおよび情報線Ｌｉが導入され、各系統の末端に位置するスイッチボックス３を除いた各スイッチボックス３の下部からは他のスイッチボックス３への送り配線である電力線Ｌｐおよび情報線Ｌｉが導出される。また、ゲート装置４を取り付けた取付枠９を各スイッチボックス３に取り付けることによって、上述したように、各スイッチボックス３にそれぞれゲート装置４が収納される。ここにおいて、ゲート装置４には、電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとが接続されるから、電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとの混触を防止するために、電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとのスイッチボックス３への導入口および導出口はそれぞれ個別に設けるのが望ましい。
【００５３】
ゲート装置４は、板ばねのばね力を利用して電線を結線する、いわゆる速結端子構造の端子を器体に内蔵しており、器体の背面に開口する電線挿入口に電線を挿入することにより、電線の機械的保持と電気的接続とがなされる構成を採用している。電線挿入口は、電力線Ｌｐと情報線Ｌｉとについて２対ずつ設けてある。各１対は送り配線を接続するために用いられる。ゲート装置４の器体の前面には、電力線Ｌｐが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた電力路接続口６ａと、情報線Ｌｉが接続される端子に電気的に接続されている接触部を設けた情報路接続口６ｂとが配置される。
【００５４】
電力路接続口６ａと情報路接続口６ｂとは１個の接続口６としてモジュール化されている。配線システム内の各ゲート装置４において、各電力路接続口６ａと各情報路接続口６ｂとはそれぞれ同仕様（接触部の配列や接続口のサイズなど）であり、また電力路接続口６ａおよび情報路接続口６ｂの位置関係は統一されている。接続口６には、機能モジュール２の背面に設けた接続体７が着脱可能に結合される。すなわち、機能モジュール２の接続体７には、電力路接続口６ａに着脱可能に結合される電力路接続体７ａと、情報路接続口６ｂに着脱可能に結合される情報路接続体７ｂとをモジュール化した接続体７が設けられる。機能モジュール２の接続体７をゲート装置４の接続口６に接続した状態において、機能モジュール２はゲート装置４の前面を覆う。ここに、接続口６と接続体７とはコネクタを構成する。
【００５５】
機能モジュール２は、図１０に示すように、ゲート装置４に対して１台だけ接続することによって単独で用いることができる基本機能モジュール２ａと、基本機能モジュール２ａに対して壁面に沿う面内で配列され基本機能モジュール２ａと組み合わせて用いることにより基本機能モジュール２ａの機能を拡張する拡張機能モジュール２ｂとがある。拡張機能モジュール２ａは、基本機能モジュール２ａに対して１台接続するだけではなく、複数台を接続することも可能である。
【００５６】
以下の説明においては、基本機能モジュール２ａを単独で用いるか、基本機能モジュール２ａに拡張機能モジュール２ｂを結合して用いるかにかかわらず、どちらの場合についても機能モジュール２として説明する。
【００５７】
機能モジュール２は、図１１、図１２に示すように、合成樹脂製の扁平なハウジング８ａを備える。すなわち、ゲート装置４に取り付けたときに壁面からの突出寸法が小さく、かつハウジング８ａの前面側に露出する表示、報知、操作などの各種機能を持つ機能部に割り当てる面積を大きくとることができる薄型に形成されている。ハウジング８ａの背面には接続体７が設けられ、接続体７をゲート装置４の接続口６に結合すれば、機能モジュール２が電力線Ｌｐおよび情報線Ｌｉと電気的に接続される。ハウジング８ａの上部および下部には取付用孔８ｃが開口しており、ハウジング８ａをゲート装置４に結合した状態で、ハウジング８ａの前面側から取付用孔８ｃに取付ねじ（図示せず）を挿入し、取付枠９の取付ねじ孔１０ｅに取付ねじを螺入することにより、機能モジュール２が取付枠９に対して機械的に固定され、結果的に機能モジュール２のゲート装置４に対する結合強度を高めることができる。ハウジング８ａの前面部には化粧カバー８ｂが着脱可能に被着され、化粧カバー８ｂをハウジング８ａに装着した状態では、取付ねじの頭部が隠される。
【００５８】
上述の構成から明らかなように、機能モジュール２には電力線Ｌｐを通して商用電源ＡＣから電力が供給されるから、機能モジュール２の内部回路の動作用の電源を生成するために商用電源ＡＣから内部回路の動作用に用いる直流電圧を生成する電源装置が必要である。また、ハウジング８ａは扁平で小型であるから、このようなハウジング８ａに収納可能な薄型かつ小型の電源装置が必要である。したがって、実施形態１、実施形態２において説明した平面型インダクタや実施形態３において説明した平面型トランスを用いる電源装置は、この種の機能モジュール２に用いるのに適した電源装置になる。
【００５９】
機能モジュール２が、基本機能モジュール２ａだけではなく拡張機能モジュール２ｂも含んでいる場合には、電源装置は拡張機能モジュール２ｂにも電力を供給する。基本機能モジュール２ａから拡張機能モジュール２ｂへの電力の供給は交流を用いる。また、基本機能モジュール２ａと拡張機能モジュール２ｂとの内部においては、交流−直流変換を行って直流電力を内部回路に供給する。そのため、基本機能モジュール２ａと拡張機能モジュール２ｂとには、それぞれ電源装置が設けられる。拡張機能モジュール２ｂに設けた電源装置においても実施形態１、実施形態２の平面型インダクタや実施形態３の平面型トランスを用いることにより、拡張機能モジュール２ｂのハウジングに収納可能な薄型かつ小型の電源装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施形態１を示す分解斜視図である。
【図２】同上を示し、（ａ）は第１基板の上面図、（ｂ）は第２基板の上面図である。
【図３】同上の他の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態２を示し、（ａ）は第１基板の上面図、（ｂ）は第２基板の上面図である。
【図５】同上の他の構成例を示す第２基板の上面図である。
【図６】本発明の実施形成３を示す分解斜視図である。
【図７】電磁誘導部品を用いた電源装置の構成例を示す回路図である。
【図８】電磁誘導部品を用いる配線システムの全体構成を示す構成図である。
【図９】機能モジュールを取付枠に取り付けた状態の正面図である。
【図１０】機能モジュールの他の構成例を示す構成図である。
【図１１】ゲート装置と機能モジュールとを示す斜視図である。
【図１２】機能モジュールを示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  基本モジュール
２  機能モジュール
１０  第１基板
１１  第１パターン
１２  接続部
１３  溝部
１４  コア板
１５  連結接続部
１６  コア部材
１６ａ  櫛歯部
１６ｂ  背板部
２０  第２基板
２１  第２パターン
２１ａ  短絡接続部
ＣＮ  制御回路
Ｌｉ  情報線
Ｌｐ  電力線
Ｑ  スイッチング素子
【図１】
2007173647.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007173647.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007173647.tif 000007
【図６】
2007173647.tif 000008
【図７】
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【図８】
2007173647.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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