(57)【要約】【課題】磁気誘導によって通信を行う際により高速なデータ伝送を可能とする。【解決手段】無線通信用のインダクタであって、並列接続されると共に、それぞれの中心部において発生する磁界がそれぞれ同一方向となるように平面上に配置される、それぞれが略閉曲線の形状を有する線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに電気的に接触しないように重ねて配置され、略閉曲線の形状を有し、中心部で発生する磁界が線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの中心部において発生する磁界と同一方向となるように線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対してさらに並列接続される他の線状導体Ｅと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信用のインダクタであって、
並列接続されると共に、それぞれの中心部において発生する磁界がそれぞれ同一方向となるように平面上に配置される、それぞれが略閉曲線の形状を有する複数の線状導体と、
前記複数の線状導体に電気的に接触しないように重ねて配置され、略閉曲線の形状を有し、中心部で発生する磁界が前記複数の線状導体のそれぞれの中心部において発生する磁界と同一方向となるように前記複数の線状導体に対してさらに並列接続される他の線状導体と、
を備えることを特徴とするインダクタ。
【請求項２】
前記他の線状導体の形状である略閉曲線は、前記平面上に射影した場合、前記複数の線状導体の包絡線内に含まれると共に前記複数の線状導体の形状であるそれぞれの略閉曲線外となる領域の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
【請求項３】
前記他の線状導体の形状である略閉曲線は、前記平面上に射影した場合、前記複数の線状導体のそれぞれに所定の電流を流した際にそれぞれの中心部において発生する磁界とは逆方向になる磁界の強さが前記平面上において所定の値以上となる領域の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１記載のインダクタ。
【請求項４】
前記複数の線状導体および前記他の線状導体は、全体で回転対称な形状を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項５】
前記複数の線状導体は、全て同一形状の略閉曲線をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項６】
前記複数の線状導体は、全体の中心を囲む線状導体が存在する場合、該線状導体を除く残りの全てにおいて同一形状の略閉曲線をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項７】
前記複数の線状導体において、それぞれの略閉曲線が略多角形をなすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項８】
前記複数の線状導体において、それぞれの略閉曲線が略円形をなすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項９】
前記他の線状導体において、略閉曲線が略多角形をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１０】
前記他の線状導体において、略閉曲線が略円形をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１１】
前記複数の線状導体の少なくとも一部が一の配線層に配設され、前記他の線状導体は、他の配線層に配設されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１２】
前記複数の線状導体のそれぞれの一端と前記他の線状導体の一端とが接続され、前記複数の線状導体のそれぞれの他端と前記他の線状導体の他端とが接続される請求項１乃至１１のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１３】
前記それぞれの略閉曲線の一部が開放とされ、開放された線状導体の両端に、通信機能に係る回路を搭載したチップのバンプがそれぞれ接続されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１４】
前記それぞれの略閉曲線の一部が開放とされ、開放された線状導体の両端のそれぞれに対し通信機能に係る回路が２本の平行導体を介して接続されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一に記載のインダクタ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載のインダクタを備えて磁気誘導によって通信を行うことを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４のいずれか一に記載のインダクタを送受それぞれに対向して備え、磁気誘導によって通信を行うことを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の半導体装置を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インダクタに係り、特に、複数の線状導体からなるインダクタに係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、部品間あるいは装置間の信号伝送に関し、数ｃｍ以下の極近距離で通信する無線方式が検討されている。これらの方式は、低電力で高速な通信を実現するために、誘導結合を用いた通信を行なっている場合が多い。誘導結合にはトランスとして機能する対となるインダクタが必要であり、このトランスにおける伝送効率を高めることが求められる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、インダクタ結合を用いて信号伝送を行う半導体装置が開示されている。ここには、１つの送信コイルと複数の受信コイルとからなる送受信コイル対を１つ以上配置した態様、複数の送信コイルと１つの受信コイルとからなる送受信コイル対を１つ以上配置した態様、複数の送信コイルと複数の受信コイルとからなる送受信コイル対を１つ以上配置した態様によって、チップ実装後に信号受信器が持つ演算装置の演算方法を制御し、または、信号送信器が持つ演算装置の演算方法を制御し、またはそれらの両方を行うことで、チップ実装の際による位置ずれや、半導体デバイス製造時のばらつきによるオフセットや、外乱の影響を取り除き、高品位の信号伝送が可能になることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、磁気誘導により他の機器と非接触通信可能な複数のコイルを有し、複数のコイルは、相互に電気的に並列に接続される、ループアンテナが開示されている。具体的な例として、図１３に示すように、ループアンテナ２００は、４つのコイル１０ａ〜１０ｄを有する。各コイル１０ａ〜１０ｄは、電気的に並列に接続され、各コイルのコイル面が相互に重畳しないように同一平面上に並べられる。この際、コイル１０ａ〜１０ｄの巻き方向は、全て同一の方向になるように設定される。つまり、端子Ａ，Ｂから送信信号を入力した場合、コイル１０ａ〜１０ｄで発生する磁界の向きは、全て同じ（例えば紙面前方又は後方にむかう向き）になるように、コイル１０ａ〜１０ｄは形成される。
【０００５】
このような構成によれば、電気的に並列に接続されたコイル１０ａ〜１０ｄが、１つのアンテナとして動作する。この際、コイル１０ａ〜１０ｄのインダクタンスの合計値は、コイルが１つの場合と比べて減少させることができる。従って、通信相手のアンテナとの相互インダクタンスを減少させることができる。また、例えば、各コイルの開口面積（コイル面の面積）や各コイルの巻き数は任意であるため、コミュニケーションの成立に必要な振幅やエネルギーを伝達できるように、開口面積や巻き数を設定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００８／１０２８１４号パンフレット
【特許文献２】特開２０１０−５０８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以下の分析は本発明において与えられる。
【０００８】
ここで２つの円形のインダクタを対向させて構成したトランスの特性について考察する。図１４のように、２つの円形のインダクタ１０１、１０２を対向させたトランスの場合、両者の間の相互インダクタンスＭは、次式で与えられる。
2013021245.tif 000003
ここで、μは透磁率、Ｄはインダクタの半径、Ｌはインダクタ間の距離である。
【０００９】
（１）式より、距離Ｌが十分大きいときには、相互インダクタンスは、距離Ｌの３乗で減衰することが示される。ここで、インダクタ間の相互インダクタンスは、インダクタ１０１で発生する磁束のうち、インダクタ１０２を貫くものが多いほど大きくなる。このため、インダクタ配線によって囲う面積を極力大きくする方が望ましい。つまり、（１）式で半径Ｄを大きくするほど相互インダクタンスＭは大きくなる。今、２つのインダクタ１０１、１０２のインダクタンスがＬ１で等しいとすると、１次側に入力する電圧と２次側で取り出される電圧との比は、ｋ＝Ｍ／Ｌ１で与えられる。ここで、ｋは結合係数である。つまり結合係数を大きくすると、よりレベルの大きな信号を伝送することができる。
【００１０】
今、インダクタのインダクタンスをＬ１、寄生容量をＣ１とすると、インダクタがインダクタとして機能する最大の周波数つまり自己共振周波数ｆｏは、（２）式で与えられる。
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【００１１】
相互インダクタンスＭを大きくするには、インダクタの半径Ｄが大きい方が良いことは、（１）式より示される。しかし、半径Ｄの大きいインダクタは、インダクタンスＬ１が大きくなると同時に寄生容量Ｃ１も大きくなるので、（２）式により自己共振周波数ｆｏが低下することが示される。
【００１２】
以上のように、同心円状のスパイラル形状のインダクタは、インダクタ間の距離を離すと結合係数が低下して伝送効率が低下する。そこで、結合係数を大きくするようにインダクタの半径を大きくすると、自己共振周波数が低下してしまう。伝送できるデータの速度は、使用可能な最大周波数が高いほど高速となるので、２つのインダクタではインダクタ間の距離を離しつつ高速なデータ伝送を行うと伝送効率が低下してしまう。
【００１３】
そこで、伝送効率の向上のためには、特許文献１、２に記載されるような複数のコイルによるインダクタが有効となる。しかしながら、特許文献１に記載のインダクタは、複数のコイルの信号に対して演算を行う演算装置が必要であり、演算装置を制御しなければならない。したがって、装置として極めて複雑になってしまう。
【００１４】
一方、特許文献２に記載のインダクタは、複数のコイルを電気的に並列に接続するので、装置としては簡単な構成である。ところで、図１３において、コイル１０ａ〜１０ｄで発生する磁界の向きは、全て同じになるように、形成されるので、ａとｂ’、ｂとｃ’、ｃとｄ’、ｄとａ’の各部において、それぞれ互いに電流の向きが逆となる。したがって、互いが発生する磁界を打ち消し合って磁界の弱い部分が生じてしまう。このような複数のコイルを対向して配置した場合、結合係数が減少し、この分、信号の伝送効率が低下してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の１つのアスペクト（側面）に係るインダクタは、無線通信用のインダクタであって、並列接続されると共に、それぞれの中心部において発生する磁界がそれぞれ同一方向となるように平面上に配置される、それぞれが略閉曲線の形状を有する複数の線状導体と、複数の線状導体に電気的に接触しないように重ねて配置され、略閉曲線の形状を有し、中心部で発生する磁界が複数の線状導体のそれぞれの中心部において発生する磁界と同一方向となるように複数の線状導体に対してさらに並列接続される他の線状導体と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気誘導によって通信を行う際により高速なデータ伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施例に係るインダクタの構成を示す図である。
【図２】従来のインダクタが発生する電界の強度を表す図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るインダクタが発生する電界の強度を表す図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係るインダクタの構成の例を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係るインダクタの構成の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係るインダクタの構成のさらに他の例を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係る半導体装置の構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第７の実施例に係る通信装置の構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第７の実施例に係る電子装置の構成例を示す図である。
【図１３】従来のループアンテナの構成を示す図である。
【図１４】２つの円形のインダクタを対向させた場合を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、概説する。なお、以下の概説に付記した図面参照符号は、専ら理解を助けるための例示であり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るインダクタは、無線通信用のインダクタであって、並列接続されると共に、それぞれの中心部において発生する磁界がそれぞれ同一方向となるように平面上に配置される、それぞれが略閉曲線の形状を有する複数の線状導体（図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と、複数の線状導体に電気的に接触しないように重ねて配置され、略閉曲線の形状を有し、中心部で発生する磁界が複数の線状導体のそれぞれの中心部において発生する磁界と同一方向となるように複数の線状導体に対してさらに並列接続される他の線状導体（図１のＥ）と、を備える。
【００２０】
ここで略閉曲線とは、一端及び他端（図１の●、○が相当）が送受信回路の接続のために狭い間隔で開放された、概ね凸形状をなす曲線であって、中心部（例えば重心）が曲線の外側に位置する凹型のような曲線を除く。
【００２１】
以上のようなインダクタによれば、他の線状導体は、複数の線状導体による磁界の弱い部分を埋めるように配置され、インダクタ２つを対向させてトランスとして機能させるときの結合を強めることが出来る。また、複数の線状導体および他の線状導体は、それぞれ１つずつのインダクタンスが小さく、さらに並列接続されるので、よりインダクタンスが下がる。したがって、より高い自己共振周波数を有し、磁気誘導によって通信を行う際により高速なデータ伝送が可能となる。
【００２２】
他の線状導体の形状である略閉曲線は、平面上に射影した場合、複数の線状導体の包絡線内に含まれると共に複数の線状導体の形状であるそれぞれの略閉曲線外となる領域の少なくとも一部を含むことが好ましい。
【００２３】
他の線状導体の形状である略閉曲線は、平面上に射影した場合、複数の線状導体のそれぞれに所定の電流を流した際にそれぞれの中心部において発生する磁界とは逆方向になる磁界の強さが平面上において所定の値以上となる領域の少なくとも一部を含むことが好ましい。
【００２４】
複数の線状導体および他の線状導体は、全体で回転対称な形状を有することが好ましい。
【００２５】
複数の線状導体は、全て同一形状の略閉曲線をなすことが好ましい。
【００２６】
複数の線状導体は、全体の中心を囲む線状導体が存在する場合、該線状導体を除く残りの全てにおいて同一形状の略閉曲線をなすことが好ましい。
【００２７】
複数の線状導体において、それぞれの略閉曲線が略多角形をなすことが好ましい。
【００２８】
複数の線状導体において、それぞれの略閉曲線が略円形をなすことが好ましい。
【００２９】
他の線状導体において、略閉曲線が略多角形をなすことが好ましい。
【００３０】
他の線状導体において、略閉曲線が略円形をなすことが好ましい。
【００３１】
複数の線状導体の少なくとも一部が一の配線層に配設され、他の線状導体は、他の配線層に配設されることが好ましい。
【００３２】
複数の線状導体のそれぞれの一端と他の線状導体の一端とが接続され、複数の線状導体のそれぞれの他端と他の線状導体の他端とが接続されることが好ましい。
【００３３】
それぞれの略閉曲線の一部が開放とされ、開放された線状導体の両端に、通信機能に係る回路を搭載したチップのバンプ（図９の◎）がそれぞれ接続されることが好ましい。
【００３４】
それぞれの略閉曲線の一部が開放とされ、開放された線状導体の両端のそれぞれに対し通信機能に係る回路が２本の平行導体（図１のＫ１、Ｋ２に相当）を介して接続されることが好ましい。
【００３５】
半導体装置が、上記のインダクタを備えて磁気誘導によって通信を行うようにしてもよい。
【００３６】
半導体装置が、上記のインダクタを送受それぞれに対向して備え、磁気誘導によって通信を行うようにしてもよい。
【００３７】
電子機器が、上記の半導体装置を備えるようにしてもよい。
【００３８】
以下、実施例に即し、図面を参照して詳しく説明する。
【実施例１】
【００３９】
図１は、本発明の第１の実施例に係るインダクタの構成を示す図である。図１において、インダクタは、それぞれが同じ大きさの正方形である４つの線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備え、４つの線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、並列接続されると共に、４つの線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの中心部において発生する磁界がそれぞれ同一方向となるように平面上に配置される。
【００４０】
さらに、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対して４５°回転させた、一辺が√２倍となる正方形の線状導体Ｅを備える。破線で示される線状導体Ｅは、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに電気的に接触しないように重ねて配置され、中心部で発生する磁界が線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの中心部において発生する磁界と同一方向となるように線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対してさらに並列接続される。
【００４１】
図１（ａ）において、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに関し、○印の端子を共通に接続し、●印の端子を共通に接続する。この時、並列接続された４つの線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの発生する磁界の向きは同一となる。ここで、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける隣接する線状導体の組である、ａとｂ’、ｂとｃ’、ｃとｄ’、ｄとａ’は、それぞれ互いに電流の向きが逆となるので、互いが発生する磁界を打ち消し合う。すなわち、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれに所定の電流を流した際に、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが存在する平面上において、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの間隙では、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのそれぞれの中心で発生する磁界とは逆方向になる磁界が生じる。この結果、実質的には全体の外周となる線状導体のみが概ねインダクタとして働くことになる。
【００４２】
さらに、それぞれインダクタンスが打ち消し合って生じる磁界の弱い部分に対し、この磁界の弱い部分を覆うように線状導体Ｅを配置する。線状導体Ｅを配置することで、隙間部分の磁界を正方向に強めるので、対向して配置した場合、より大きな結合係数を有するようになる。また、線状導体Ｅも他の４つの線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに並列接続となっているので、インダクタンスが低下し、全体としての自己共振周波数をより高くすることが出来る。
【００４３】
ここで、隣接する線状導体の組である、ａとｂ’、ｂとｃ’、ｃとｄ’、ｄとａ’において、それぞれ互いのインダクタンスが打ち消されるが、直列抵抗分は打ち消されない。したがって、インダクタが持つＱ値（インダクタンスと抵抗の比率）は、単一の線状導体のインダクタが持つＱ値よりも低くなる。しかし、インダクタをデータ伝送に用いる場合には、Ｑ値の低下による電力の損失は、無視できる程度であり、問題とはならない。
【００４４】
図１（ｂ）は、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの配置配線の例を示す図である。ここでは、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、実線で示される第１配線層（メタル層）で配線される第１層配線であり、線状導体Ｅは、破線で示される第２配線層（メタル層）で配線される第２層配線である。線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに関し、●印の端子のそれぞれは、第１層配線によって共通に接続されるように配線される。また、○印の端子のそれぞれは、それぞれ◆印で示されるビアなどの接続部を介して破線で示される、第２配線層（メタル層）で配線される第２層配線によって共通に接続されるように配線される。さらに、線状導体Ｅに関し、●印の端子は、◆印で示されるビアなどの接続部を介して第１層配線によって共通に接続されるように配線される。また、○印の端子は、第２層配線によって共通に接続されるように配線される。
【００４５】
さらに、○印の端子に係る第２層配線は、第２配線層の配線Ｋ１に接続される。また、●印の端子に係る第１層配線は、◆印で示されるビアなどの接続部を介して第２配線層の配線Ｋ２に接続される。そして、配線Ｋ１、Ｋ２は、平行する配線として外側に引き出され、図示されない回路に接続される。なお、配線Ｋ１、Ｋ２は、線状導体Ｅを過る箇所において、◆印で示されるビアなどの接続部を介し第１層配線を迂回して配線されている。
【００４６】
このようなインダクタによれば、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれ１つずつのインダクタンスが小さく、さらに並列接続されるので、よりインダクタンスが下がる。すなわち、高い自己共振周波数を有する。また、線状導体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄにおける磁界の弱い部分を覆うように線状導体Ｅを配置する。これにより、隙間部分の磁界が強められるので、対向して配置した場合、より大きな結合係数を持つことができる。したがって、磁気誘導によって通信を行う際により高速なデータ伝送が可能となる。
【００４７】
図２、図３は、それぞれ従来および本実施例のインダクタが発生する電界の強度を表す図である。これらは、電磁界シミュレータＭＯＭＥＮＴＵＭでシミュレーションした場合のインダクタが発するインダクタに直交する面での磁界の強度を示す。図２（ａ）は、１個の正方形の線状導体からなるインダクタによるものであり、図２（ｂ）は、４個の正方形の線状導体（図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）からなるインダクタによるものであり、図３は、本実施例におけるインダクタによるものである。
【００４８】
図２に示すように、（ａ）従来型１がほぼ等方的な磁界を発生させるのに対して、（ｂ）従来型２では９０°おきに強度の弱い部分がある。この強度の弱い部分は、図１で２本の配線が隣接して磁界を打ち消す部分（ａとｂ’、ｂとｃ’、ｃとｄ’、ｄとａ’）に相当する。これに対し、図３では、４５°回転させた線状導体Ｅを配置したことで、従来型１と同様に、ほぼ等方的な磁界が発生することが示される。
【００４９】
表１は、電磁界シミュレータＭＯＭＥＮＴＵＭでシミュレーションしたトランスの特性を表す。ここで、（ａ）従来型１、（ｂ）従来型２、本実施例のトランスのインダクタは、共に外径を１０ｍｍ角（図１のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ約５ｍｍ角に相当）とし、２つの同じ形状のインダクタを１０ｍｍ離して対向させる。この時の自己インダクタンス、結合係数、自己共振周波数を示す。
【００５０】
[表１]各トランスの特性
2013021245.tif 000005
【００５１】
表１によれば、従来型１に比べて、従来型２のインダクタ、本実施例のインダクタは、自己共振周波数をより高くすることができる。さらに、本実施例のインダクタは、従来型２に比べると、同程度の自己共振周波数を有し、より大きな結合係数を持つことが示される。
【実施例２】
【００５２】
図４は、本発明の第２の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。図４では、１６個の正方形である線状導体Ａ１〜Ａ１６を並列接続する例である。図４において、○印の端子を全て共通に接続し、●印の端子を全て共通に接続すると、並列接続された１６個の線状導体Ａ１〜Ａ１６が発生する磁界の向きは同一となる。したがって、１６個の線状導体Ａ１〜Ａ１６は、１つのインダクタと同じ働きをする。ここで、図４に示すインダクタにおいても、図１のインダクタと同様に、隣接する配線を流れる電流は逆向きとなるので、この部分ではお互いの磁界を打ち消しあう。
【００５３】
ここで、実線で示される１６個の線状導体Ａ１〜Ａ１６に対して、さらに４５°回転させた破線で示される５つの正方形である線状導体Ａ２１〜Ａ２５を配置し、それぞれ並列接続する。このような構成によれば、合計２１個の線状導体が並列接続されて一体として働くことで、高い自己共振周波数と大きな結合係数を得ることが出来る。
【実施例３】
【００５４】
図５は、本発明の第３の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。図５において、同じ大きさの円形の４つの線状導体Ｂ１〜Ｂ４を配置する。図５で○印の端子を全て共通に接続し、●印の端子を全て共通に接続すると、並列接続された線状導体Ｂ１〜Ｂ４の発生する磁界の向きは同一となる。この場合、隣接する線状導体同士が近づく箇所は、図５のｅ、ｆ、ｇ、ｈ点のみに限られるので、図１の正方形の線状導体同士の場合に比べると互いの磁界を打ち消す程度は小さい。ただし、線状導体Ｂ１〜Ｂ４で囲まれる中心点Ｘでは線状導体Ｂ１〜Ｂ４の磁界が打ち消しあうので磁界の弱い部分となる。
【００５５】
そこで、このような磁界の弱い部分に重なるような破線で示される円形の線状導体Ｂ５を配置する。線状導体Ｂ５を線状導体Ｂ１〜Ｂ４と並列接続することで、実施例１、２と同様に、磁界の弱い部分を補い、高い自己共振周波数と大きな結合係数を得ることが出来る。
【実施例４】
【００５６】
次に、複数のインダクタのそれぞれを形成する閉曲線の形状の例について説明する。図６は、本発明の第４の実施例に係るインダクタの構成の例を示す図である。なお、ここでは、実線が第１配線層に配置され、破線が第２配線層に配置される点、図示されない●印および○印の端子を全て共通に並列接続する点、に関し、上記実施例１〜３と同様であって、ここでは、これらの説明を省き、線状導体の形状と配置についてのみ説明する。
【００５７】
図６（ａ）は、実線で示される３個の菱形の線状導体と、３個の菱形の線状導体の中心に破線で示される正三角形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００５８】
図６（ｂ）は、実線で示される３個の正六角形の線状導体と、３個の正六角形の線状導体の中心に破線で示される正六角形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００５９】
図６（ｃ）は、実線で示される３個の五角形の線状導体と、３個の五角形の線状導体の中心に破線で示される正三角形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００６０】
図６（ａ）〜（ｃ）は、全体として１２０度回転対称の形状を有する。
【００６１】
図６（ｄ）は、実線で示される２個の長方形の線状導体と、２個の長方形の線状導体の中心に破線で示される長方形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。図６（ｄ）は、全体として１８０度回転対称の形状を有する。
【００６２】
図６（ｅ）は、実線で示される４個の長方形の線状導体と、４個の長方形の中心に配置される実線で示される１個の正方形の線状導体と、１個の正方形の線状導体の中心に対し、破線で示される正方形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００６３】
図６（ｆ）は、実線で示される４個の五角形の線状導体と、４個の五角形の中心に配置される実線で示される１個の正方形の線状導体と、１個の正方形の線状導体の中心に対し、破線で示される正方形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００６４】
図７は、本発明の第４の実施例に係るインダクタの構成の他の例を示す図である。
【００６５】
図７（ａ）は、実線で示される４個の五角形の線状導体と、４個の五角形の中心に配置される実線で示される１個の正方形の線状導体と、１個の正方形の線状導体の中心に対し、破線で示される正方形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。
【００６６】
図６（ｅ）、図６（ｆ）、図７（ａ）は、全体として９０度回転対称の形状を有する。
【００６７】
図７（ｂ）は、実線で示される８個の楕円の線状導体と、８個の楕円の中心に配置される実線で示される１個の円形の線状導体と、１個の円形の線状導体の中心に対し、破線で示される円形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。図７（ｂ）は、全体として４５度回転対称の形状を有する。
【００６８】
図７（ｃ）は、実線で示される６個の円形の線状導体と、６個の円形の中心に配置される実線で示される１個の円形の線状導体と、６個の円形における隣接する２個のそれぞれに対して中間位置に配置される、破線で示される６個の円形の線状導体とが電気的に接触しないように重ねて配置され、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続される。図７（ｃ）は、全体として６０度回転対称の形状を有する。
【００６９】
図７（ｄ）は、図６（ｄ）における実線で示される２個の長方形の角を丸めた形状とし、破線で示される長方形を楕円として構成したものである。この例で示すように、本発明において、線状導体が多角形である場合、厳密に多角形であることを意味する訳ではなく、角が丸められ、楕円（円を含む）に近づく形状（これを略多角形、略円形と称する）を有するようにしてもよい。
【００７０】
以上、線状導体に関し、いくつかの例を挙げたが、これらの例に限らず、インダクタの全体としての形状は、無線通信用のインダクタとして用いる場合、死角を減らす意味から等方的に磁界を発生するものであることが好ましく、この点から回転対称であることが好ましい。
【００７１】
図７（ｅ）は、線状導体が略多角形、略円形である変形例を示す図である。図７（ｅ）では、線状導体は一部に凹部Ｐ１を有し、一部に凸部Ｐ２を有する。これらの例で示すように、線状導体は、全体として概ね凸形状をなす閉曲線であればよく、図７（ｆ）に示すような中心部Ｐ３（例えば重心）が曲線の外側に位置する凹型のような閉曲線を除くものとする。すなわち、略閉曲線である線状導体の中心部に発生しうる磁界の強度にほとんど影響を与えない限りにおいて、実装上、種々の変形が可能である。線状導体が例えこのような変形された形状であっても、本発明では、線状導体が略多角形、略円形であると称する。
【００７２】
次に、複数の線状導体の配置位置について説明する。図８は、包絡線Ｐ０に内接する、第２の多角形に相当する実線で示される６個の円形の線状導体Ｃ１〜Ｃ６と、６個の円形の線状導体Ｃ１〜Ｃ６の中心に配置される、第２の多角形に相当する実線で示される１個の円形の線状導体Ｃ７と、第１の多角形に相当する破線で示されるそれぞれ６個の円形の線状導体Ｃ１１〜Ｃ１６とを配置する。ここで、基板に近い側の第１配線層に形成される線状導体Ｃ１１〜Ｃ１６は、第２配線層に形成される線状導体Ｃ１〜Ｃ７における磁界の弱い部分を覆うように、すなわち、第１の多角形の中心が第２の多角形の領域外となるように配置される。例えば、７個の円形の線状導体Ｃ１〜Ｃ７中の隣接する３個の円形の中心に、それぞれ６個の円形の線状導体Ｃ１１〜Ｃ１６の中心が一致するように配置する。さらに、線状導体同士が電気的に接触しないように重ねて配置し、それぞれの中心部において発生する磁界が同一方向となるように並列接続する。すなわち、３個の円形の線状導体Ｃｎ（ｎ＝１〜６）、Ｃｎ＋１（ただし、ｎ＝６の場合にはｎ＝０と見なす）、Ｃ７の中心に円形の線状導体Ｃ１ｎの中心が一致するように配置される。
【００７３】
図８の各多角形を半導体基板に形成するとき、線状導体Ｃ１〜Ｃ７はインダクタ配線によって囲う面積が大きい。線状導体Ｃ１〜Ｃ７を半導体基板上で、通信する相手側のインダクタ配線に最も近い配線層で形成し、線状導体Ｃ１１〜Ｃ１６はそれより遠い配線層で形成する。
【００７４】
以上のような各例に示すように、第１の配線層に配置される、隣接する複数の略多角形あるいは略円形である線状導体群の中心と、第２の配線層に配置される、略多角形あるいは略円形である線状導体の中心とが一致するように、複数の線状導体を配置することが好ましい。すなわち、第２の配線層に配置される線状導体の形状である略閉曲線は、平面上に射影した場合、第１の配線層に配置される複数の線状導体の包絡線内に含まれると共に複数の線状導体の形状であるそれぞれの略閉曲線外となる領域の少なくとも一部を含むことが好ましい。あるいは、第２の配線層に配置される他の線状導体の形状である略閉曲線は、平面上に射影した場合、第１の配線層に配置される複数の線状導体のそれぞれに所定の電流を流した際にそれぞれの中心部において発生する磁界とは逆方向になる磁界の強さが平面上において所定の値以上となる領域の少なくとも一部を含むことが好ましい。言い換えれば、第１の配線層に配置される線状導体における磁界の弱い部分を覆うように、第２の配線層に配置される線状導体を配置するように構成する。このような線状導体の配置によれば、第２の配線層の線状導体が第１の配線層の線状導体における隙間部分の磁界を強めるので、対向して配置した場合、より大きな結合係数を持つことができる。
【実施例５】
【００７５】
次に、複数のインダクタの実装例について説明する。図９は、本発明の第５の実施例に係るインダクタの構成例を示す図である。なお、図９（ａ）は、図１（ｂ）と同一である。
【００７６】
図９（ｂ）において、図１（ａ）の●印の端子のそれぞれが共通に接続される第１層配線は、◎印で示されるバンプなどの接続部を介して制御チップに接続される。また、図９（ｂ）において、図１（ａ）の○印の端子のそれぞれが共通に接続される第２層配線は、◎印で示されるバンプなどの接続部を介して制御チップに接続される。
【００７７】
以上のような実装方法によれば、インダクタと制御チップとが極めて短い距離で接続されるので、インダクタと制御チップ間の抵抗、インダクタンスおよび浮遊容量の影響を低減することができる。
【実施例６】
【００７８】
次に、複数のインダクタが適用される装置の例について説明する。図１０は、本発明の第６の実施例に係る半導体装置の構成例を示す図である。図１０（ａ）において、半導体チップ１１は、基板１３に接続され、基板１３側に向いたチップ表面側にインダクタ１４を有する。また、半導体チップ１２は、基板１３を挟んで半導体チップ１１と対向して配置され、基板１３に接続され、基板１３側に向いたチップ表面側にインダクタ１５を有する。インダクタ１４、１５は、実施例１〜５に示したインダクタであって、対向して配置される。
【００７９】
このような構成の半導体装置によれば、半導体チップ１１と半導体チップ１２とがインダクタ１４、１５を介して信号伝送可能とされ高品位で伝送することができる。
【００８０】
図１０（ｂ）において、半導体チップ１１ａは、基板１３ａに接続され、基板１３ａ側に向いたチップ表面側にインダクタ１４ａを有し、インダクタ１４ａに接続される送信回路１７を有する。また、半導体チップ１２ａは、基板１３ａに接続され、基板１３ａ側に向いたチップ表面側にインダクタ１５ａを有し、インダクタ１５ａに接続される受信回路１８を有する。基板１３ａは、インダクタ１４ａに対向した位置にインダクタ１６ａを備え、インダクタ１５ａに対向した位置にインダクタ１６ｂを備える。ここでインダクタ１４ａ、１５ａ、１６ａ、１６ｂは、実施例１〜５に示したインダクタである。
【００８１】
このような構成の半導体装置によれば、半導体チップ１１ａと半導体チップ１２ａとがインダクタ１４ａ、１６ａ、１６ｂ、１５ａを介して信号伝送可能とされ、送信回路１７から受信回路１８に向けて信号を高品位で伝送することができる。
【実施例７】
【００８２】
図１１は、本発明の第７の実施例に係る通信装置の構成例を示す図である。図１１において、送受信回路２１ａは、送受信用インダクタ２２ａを接続する。送受信回路２１ｂは、送受信用インダクタ２２ｂを接続する。送受信用インダクタ２２ａ、２２ｂは、実施例１〜５に示したインダクタであって、対向して配置され、相互インダクタンスによって信号の伝達を行う。
【００８３】
送受信回路２１ａは、入力データに応じた信号を送受信用インダクタ２２ａに送出し、送受信用インダクタ２２ｂは、送受信用インダクタ２２ａから相互インダクタンスで誘導される信号を受信して送受信回路２１ｂに出力する。送受信回路２１ｂは、送受信回路２１ａにおける入力データに応じた出力データを出力する。
【００８４】
また、逆方向にも同様に、送受信回路２１ｂは、入力データに応じた信号を送受信用インダクタ２２ｂに送出し、送受信用インダクタ２２ａは、送受信用インダクタ２２ｂから相互インダクタンスで誘導される信号を受信して送受信回路２１ａに出力する。送受信回路２１ａは、送受信回路２１ｂにおける入力データに応じた出力データを出力する。
【００８５】
次に、このような構成の通信装置を電子機器に適用した例について説明する。図１２は、本発明の第７の実施例に係る電子装置の構成例を示す図である。図１２において、パーソナルコンピュータなどの端末である親機３１は、送受信回路２１ａ、送受信用インダクタ２２ａを備え、デジタルカメラなどの携帯機器である子機３２は、送受信回路２１ｂ、送受信用インダクタ２２ｂを備える。
【００８６】
送受信用インダクタ２２ａ、２２ｂは、図１１で示すように相互インダクタンスで誘導される信号を伝達可能とするように対向して配置される。なお、送受信用インダクタ２２ａ、２２ｂが正しく対向して配置されるように、親機３１と子機３２とは、クレードルなどによって設置位置が固定されるように構成されることが好ましい。
【００８７】
このような構成の電子機器によれば、親機３１と子機３２とは、送受信用インダクタ２２ａ、２２ｂを介して相互に信号伝送可能とされデータを高品位で伝送することができる。
【００８８】
なお、以上のような構成のインダクタに関し、略閉曲線の形状を有する線状導体が単一巻き線である場合について例示して説明したが、これに限定されるものではなく多重巻き線であってもよいことはいうまでもない。また、無線通信用のインダクタとして用いる場合、送信側と受信側とで同一形状であることに限定されない。例えば、受信側が単一の略閉曲線の形状を有する線状導体であってもよい。また、例えば、受信側における線状導体が多重巻き線で構成されてもよい。この場合、送信側と受信側とで信号の振幅比を異ならせることが可能である。
【００８９】
なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００９０】
１１、１１ａ、１２、１２ａ  半導体チップ
１３、１３ａ  基板
１４、１４ａ、１５、１５ａ、１６ａ、１６ｂ  インダクタ
１７  送信回路
１８  受信回路
２１ａ、２１ｂ  送受信回路
２２ａ、２２ｂ  送受信用インダクタ
３１  親機
３２  子機
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ａ１〜Ａ１６、Ａ２１〜Ａ２５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ７、Ｃ１１〜Ｃ１６  線状導体
Ｋ１、Ｋ２  配線
Ｐ０  包絡線
【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７】
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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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【図１３】
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【図１４】
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