(57)【要約】【課題】小型化が容易な信号伝送装置を提供する。【解決手段】信号伝送装置１０は、第１リードフレーム３０４、及び、第２リードフレーム３０５と、第１リードフレーム３０４の第１主面３０４ａに配置された送信回路２０１と、第２リードフレーム３０５の第１主面３０５ａに配置された受信回路２０２とを備える。また、信号伝送装置１０は、第１リードフレーム３０４の第２主面３０４ｂと、第２リードフレーム３０５の第２主面３０５ｂとにまたがって配置された電磁共鳴結合器１００ａを備える。【選択図】図６Ｂ
2017220922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面及び前記第１主面と背向する第２主面を有する第１リードフレームと、
第３主面及び前記第３主面と背向する第４主面を有し、前記第１リードフレームと絶縁された第２リードフレームと、
前記第１リードフレームの前記第１主面に配置された送信回路と、
前記第２リードフレームの前記第３主面に配置された受信回路と、
前記送信回路によって送信される伝送信号を前記受信回路に非接触伝送する電磁共鳴結合器であって、前記第１リードフレームの前記第２主面と、前記第２リードフレームの前記第４主面との間にまたがって配置された電磁共鳴結合器とを備える
信号伝送装置。
【請求項２】
前記第１リードフレームの端部は、前記第１主面側に向かって折れ曲がっており、
前記第２リードフレームの端部は、前記第３主面側に向かって折れ曲がっている
請求項１に記載の信号伝送装置。
【請求項３】
前記第１リードフレームの端部は、前記第２主面側に向かって折れ曲がっており、
前記第２リードフレームの端部は、前記第４主面側に向かって折れ曲がっている
請求項１に記載の信号伝送装置。
【請求項４】
前記電磁共鳴結合器は、前記送信回路と電気的に接続される第１端子と、前記受信回路と電気的に接続される第２端子とを備え、
前記電磁共鳴結合器を前記第１主面側から見たときに、前記第１端子及び前記第２端子は、前記第１リードフレームと前記第２リードフレームとの間に位置する
請求項１〜３の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項５】
さらに、
前記送信回路、前記受信回路、及び、前記電磁共鳴結合器を封止する封止材と、
前記第１リードフレームの前記第２主面に設けられ、一部が前記封止材から露出したヒートシンクとを備え、
前記第１主面に垂直な方向から見たときに、前記ヒートシンクと前記送信回路とは少なくとも部分的に重なる
請求項１〜４の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項６】
前記電磁共鳴結合器は、前記ヒートシンクとの間に間隙を有し、
前記第１リードフレームは、前記電磁共鳴結合器と前記ヒートシンクとの間隙に通じる開口を有する
請求項５に記載の信号伝送装置。
【請求項７】
前記電磁共鳴結合器は、前記送信回路と電気的に接続された第１の共振器、及び、前記第１の共振器と対向して設けられる、前記受信回路と電気的に接続された第２の共振器を備え、
前記送信回路は、高周波信号を入力信号によって変調することによって得られる信号を前記伝送信号として前記第１の共振器に送信し、
前記第１の共振器は、前記送信回路によって送信された前記伝送信号を、前記第２の共振器に非接触伝送し、
前記第２の共振器は、前記第１の共振器によって非接触伝送された前記伝送信号を前記受信回路に送信し、
前記受信回路は、前記第２の共振器によって送信された前記伝送信号を受信し、受信した前記伝送信号を復調することにより、前記入力信号に対応する出力信号を生成する
請求項１〜６の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項８】
前記第１の共振器の配線長及び第２の共振器の配線長は、前記高周波信号の波長の４分の１である
請求項７に記載の信号伝送装置。
【請求項９】
前記電磁共鳴結合器は、さらに、前記第１リードフレームに熱的に接続される熱拡散層を備える
請求項１〜８の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項１０】
前記電磁共鳴結合器は、さらに、
前記電磁共鳴結合器と前記送信回路とを電気的に接続するための第１端子と、
前記熱拡散層と前記第１リードフレームとを熱的に接続するために前記第１リードフレームに直接接続される第２端子であって、前記第１端子とは異なる第２端子とを備える
請求項９に記載の信号伝送装置。
【請求項１１】
前記熱拡散層は、前記電磁共鳴結合器のグランドシールドである
請求項９または１０に記載の信号伝送装置。
【請求項１２】
前記熱拡散層は、前記送信回路のグランドと同じ電位になる、前記電磁共鳴結合器の第１のグランドシールドであり、
前記電磁共鳴結合器は、さらに、
前記送信回路と電気的に接続された第１の共振器を含む第１の金属層と、
前記受信回路と電気的に接続された第２の共振器を含む第２の金属層と、
前記受信回路のグランドと同じ電位になる第２のグランドシールドとを備え、
前記熱拡散層の厚みは、前記第１の金属層の厚み、前記第２の金属層の厚み、及び、前記第２のグランドシールドの厚みいずれよりも分厚い
請求項９〜１１の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項１３】
前記第１リードフレームの前記第１主面と前記前記第２リードフレームの前記第３主面は同じ方向を向いている、請求項１〜１２の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項１４】
前記電磁共鳴結合器は、第５の主面を有し、
前記第１リードフレームの前記第２主面および前記前記第２リードフレームの前記第４主面は前記第５主面上に位置する、請求項１〜１３の何れか１項に記載の信号伝送装置。
【請求項１５】
前記第１リードフレームの前記第１主面と前記前記第２リードフレームの前記第３主面は同一平面上に位置する、請求項１４に記載の信号伝送装置。
【請求項１６】
信号伝送装置の製造方法であって、
前記信号伝送装置は、
第１主面及び前記第１主面と背向する第２主面を有する第１リードフレームと、
第３主面及び前記第３主面と背向する第４主面を有し、前記第１リードフレームと絶縁された第２リードフレームと、
送信回路と、
受信回路と、
前記送信回路によって送信される伝送信号を前記受信回路に非接触伝送する電磁共鳴結合器とを備え、
前記製造方法は、
前記電磁共鳴結合器を、前記第１リードフレームの前記第２主面と、前記第２リードフレームの前記第４主面との間をまたいで配置する第１配置ステップと、
前記第１配置ステップの後に、前記送信回路を前記第１リードフレームの前記第１主面に配置する第２配置ステップと、
前記第１配置ステップの後に、前記受信回路を前記第２リードフレームの前記第３主面に配置する第３配置ステップとを含む
信号伝送装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電磁共鳴結合器を用いた信号伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な電子機器において、回路間で電気的な絶縁を確保しながら信号を伝送することが求められている。特許文献１には、２つの共振器を電磁共鳴結合させた、電磁共鳴結合器と呼ばれる絶縁素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４８３５３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、小型化が容易な信号伝送装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係る信号伝送装置は、第１主面及び前記第１主面と背向する第２主面を有する第１リードフレームと、第３主面及び前記第３主面と背向する第４主面を有し、前記第１リードフレームと絶縁された第２リードフレームと、前記第１リードフレームの前記第１主面に配置された送信回路と、前記第２リードフレームの前記第３主面に配置された受信回路と、前記送信回路によって送信される伝送信号を前記受信回路に非接触伝送する電磁共鳴結合器と、を備える。前記電磁共鳴結合器は、前記第１リードフレームの前記第２主面と、前記第２リードフレームの前記第４主面との間にまたがって配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、小型化が容易な信号伝送装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施の形態１に係る信号伝送装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の配線構造を示す第１の斜視図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器の配線構造を示す第２の斜視図である。
【図３】図３は、第２の共振器の平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、配線長が伝送対象の信号の波長の２分の１である共振器に信号を入力した場合の、共振器上の位置と、当該位置における電圧と電流との関係を模式的に表した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１に係る電磁共鳴結合器が有する共振器に信号を入力した場合の、共振器上の位置と、当該位置における電圧と電流との関係を模式的に表した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、比較例１に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態１に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施の形態１に係る別の電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施の形態１に係る別の電磁共鳴結合器の配線構造を示す第１の斜視図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施の形態１に係る別の電磁共鳴結合器の配線構造を示す第２の斜視図である。
【図８】図８は、実施の形態１に係る信号伝送装置の製造方法のフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、実施の形態２に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施の形態３に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施の形態３に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１リードフレームに設けられた切り欠きの周辺の拡大図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第２リードフレームに設けられた隙間の周辺の拡大図である。
【図１２】図１２は、開口が設けられた第１リードフレームを有する信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、第１の共振器及び第２の共振器を２組備える電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【図１４】図１４は、第１の共振器及び第２の共振器を３組備える電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、比較例２に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、比較例２に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【図１６】図１６は、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の外観斜視図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す第１の斜視図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す第２の斜視図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す第３の斜視図である。
【図１８】図１８は、入力端子及び送信側グランド端子と並んで配置される熱輸送端子を有する電磁共鳴結合器の外観斜視図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、入力端子及び送信側グランド端子と並んで配置される熱輸送端子を有する電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、入力端子及び送信側グランド端子と並んで配置される熱輸送端子を有する電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造の上面図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、実施の形態６に係る信号伝送装置の第１の外観斜視図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、実施の形態６に係る信号伝送装置の第２の外観斜視図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、信号伝送装置のシミュレーション上の外観斜視図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、信号伝送装置のシミュレーション上の外観斜視図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、比較例１に係る信号伝送装置のシミュレーション上の寸法を示す側面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置のシミュレーション上の寸法を示す側面図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、実施の形態６に係る信号伝送装置のシミュレーション上の寸法を示す側面図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、比較例１に係る信号伝送装置の温度分布を示す断面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置の温度分布を示す断面図である。
【図２３Ｃ】図２３Ｃは、実施の形態６に係る信号伝送装置の温度分布を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（本開示の基礎となった知見）
様々な電子機器において、回路間で電気的な絶縁を確保しながら信号を伝送することが求められている。
【０００９】
例えば、高電圧回路と低電圧回路とを動作させる際に、低電圧回路の誤動作または故障を防ぐため、高電圧回路と低電圧回路とのグランド・ループを断ち切る。これにより、高電圧回路と低電圧回路とを接続した際に、低電圧回路に高電圧回路から過剰電圧が印加されることが抑制される。
【００１０】
また、例えば、パワースイッチとその制御回路とからなるモーター駆動回路などにおいては、さまざまな問題が生じる。数百Ｖの高電圧によってモーターを駆動するモーター駆動回路は、数Ｖの低電圧の制御信号（すなわち、ゲート信号）のスイッチングによって動作する。このため、モーター駆動回路の寄生インダクタンス及び寄生容量によってノイズが発生しやすく、誤動作や故障が起こりやすくなる。これらの問題に対処するためには、スイッチングに用いられるゲート回路及びパワースイッチを互いに絶縁し、ノイズによる影響を抑えることが重要となる。
【００１１】
一般的に、送信側と受信側とが絶縁された状態で制御信号を送信及び受信（以下、送受信と記載する）することができる素子として、フォトカプラが知られている。フォトカプラは、発光素子、受光素子、及びこれらをコントロールする制御用ＩＣが集積化されたものである。フォトカプラは、光と電気信号とを変換することにより、送信側と受信側とが絶縁された状態で制御信号の送受信を行うことができる。しかし、フォトカプラは、熱に弱い、消費電力が大きい、経年劣化がある、などの課題がある。
【００１２】
これらの課題を解決できる装置として、特許文献１には、電磁共鳴結合器と呼ばれる絶縁素子を用いた信号伝送装置が開示されている。
【００１３】
電磁共鳴結合器は、光の代わりに高周波信号を用いて信号の送受信（または伝送）を行う。電磁共鳴結合器は、異なる平面にそれぞれ設けられた回路間で高周波信号を伝送する。電磁共鳴結合器は、異なる平面のそれぞれに、閉曲線線路の一部が開放された構造を有する共振器（すなわち、共鳴器）と、共振器に接続され、当該共振器に対して高周波信号の入出力を行うための入出力線路とが形成されている。電磁共鳴結合器は、共振器同士を電磁共鳴結合させて、高周波信号を伝送する。高周波信号とは、例えば、マイクロ波やミリ波である。電磁共鳴結合器は、共振器同士の間隔が適宜調整されることにより、効率的に高周波信号を伝送することができる。
【００１４】
ここで、例えば、電磁共鳴結合器と、電磁共鳴結合器に信号を送信する送信回路と、電磁共鳴結合器から信号を受信する受信回路とが同一平面に並んで配置された信号伝送装置は、小型化が困難であるという課題がある。
【００１５】
一方で、送信回路及び受信回路が電磁共鳴結合器上に配置された信号伝送装置も考えられる。しかしながら、このような信号伝送装置は、電磁共鳴結合器の放熱性が悪いことに起因して、送信回路及び受信回路で発生した熱を効率よく逃がすことができないことが課題である。
【００１６】
高周波信号の伝送に用いられる送信回路は、アナログ回路であることが多い。アナログ回路は、一般的なデジタル回路に比べると定常電流が大きく、発熱が大きくなる。また、送信回路ほどではないが、受信回路も同じように発熱の課題がある。
【００１７】
ここで、電磁共鳴結合器は、合成樹脂など熱抵抗が高い材料で形成されていることが一般的である。したがって、送信回路及び受信回路が電磁共鳴結合器上に配置された信号伝送装置は、送信回路及び受信回路で発生した熱を効率的に逃がすことができない。熱を効率的に逃がすことができないと、信号伝送装置内の回路の故障、及び、信号伝送装置のパッケージの不具合（例えば、クラックまたは剥離）が発生しやすくなる。
【００１８】
このように、信号伝送装置において、送信回路、受信回路、及び、電磁共鳴結合器の配置については検討の余地がある。
【００１９】
そこで、本開示の一態様に係る信号伝送装置は、第１主面及び前記第１主面と背向する第２主面を有する第１リードフレームと、第３主面及び前記第３主面と背向する第４主面を有し、前記第１リードフレームと絶縁された第２リードフレームと、前記第１リードフレームの前記第１主面に配置された送信回路と、前記第２リードフレームの前記第３主面に配置された受信回路と、前記送信回路によって送信される伝送信号を前記受信回路に非接触伝送する電磁共鳴結合器であって、前記第１リードフレームの前記第２主面と、前記第２リードフレームの前記第４主面との間にまたがって配置された電磁共鳴結合器とを備える。
【００２０】
これにより、送信回路及び受信回路が、電磁共鳴結合器と異なる平面に配置されるため、信号伝送装置の小型化が容易になる。なお、電磁共鳴結合器は、第１リードフレームの第２主面および第２リードフレームの第４主面に固定されていてもよい。
【００２１】
また、前記第１リードフレームの端部は、前記第１主面側に向かって折れ曲がり、前記第２リードフレームの端部は、前記第３主面側に向かって折れ曲がっていてもよい。
【００２２】
つまり、送信回路及び受信回路がリードフレーム部（すなわち、第１および第２リードフレーム）の下側に配置されてもよい。例えば、信号伝送装置が基板上に配置される場合、基板とリードフレーム部との間に送信回路及び受信回路を配置する領域を確保するために、リードフレーム部の端部が折り曲げられる。送信回路及び受信回路は電磁共鳴結合器よりも厚みが薄いので、折り曲げられる端部の長さを短くすることができる。そうすると、リードフレーム部の熱抵抗が下がる。これにより、信号伝送装置の放熱性が高められる。また、信号伝送装置が回路基板に実装されたときに、送信回路及び受信回路と回路基板との距離が近くなるため、信号伝送装置の放熱性が高められる。
【００２３】
また、前記第１リードフレームの端部は、前記第２主面側に向かって折れ曲がり、前記第２リードフレームの端部は、前記第４主面側に向かって折れ曲がっていてもよい。
【００２４】
つまり、電磁共鳴結合器がリードフレーム部の下側に配置されてもよい。このように電磁共鳴結合器がリードフレーム部の下側に配置される構造によっても、信号伝送装置の小型化が図られる。
【００２５】
また、前記電磁共鳴結合器は、前記送信回路と電気的に接続される第１端子と、前記受信回路と電気的に接続される第２端子とを備え、前記電磁共鳴結合器を前記第１主面側から見たときに、前記第１端子及び前記第２端子は、前記第１リードフレームと前記第２リードフレームとの間に位置してもよい。
【００２６】
これにより、送信回路及び受信回路と、電磁共鳴結合器とを接続する金属ワイヤの長さを短縮することができる。つまり、ワイヤボンディングを容易にすることができる。
【００２７】
また、さらに、前記送信回路、前記受信回路、及び、前記電磁共鳴結合器を封止する封止材と、前記第１リードフレームの前記第２主面に設けられ、一部が前記封止材から露出したヒートシンクとを備え、前記第１主面に垂直な方向から見たときに、前記ヒートシンクと前記送信回路とは少なくとも部分的に重なってもよい。
【００２８】
これにより、信号伝送装置の放熱性を高めることができる。
【００２９】
また、前記電磁共鳴結合器は、前記ヒートシンクとの間に間隙を有し、前記第１リードフレームは、前記電磁共鳴結合器と前記ヒートシンクとの間隙に通じる開口を有してもよい。
【００３０】
これにより、開口が空気の抜け穴となるため、電磁共鳴結合器とヒートシンクとの間隙に十分に封止材を充填することができる。
【００３１】
また、前記電磁共鳴結合器は、前記送信回路と電気的に接続された第１の共振器、及び、前記第１の共振器と対向して設けられる、前記受信回路と電気的に接続された第２の共振器を備え、前記送信回路は、高周波信号を入力信号によって変調することによって得られる信号を前記伝送信号として前記第１の共振器に送信し、前記第１の共振器は、前記送信回路によって送信された前記伝送信号を、前記第２の共振器に非接触伝送し、前記第２の共振器は、前記第１の共振器によって非接触伝送された前記伝送信号を前記受信回路に送信し、前記受信回路は、前記第２の共振器によって送信された前記伝送信号を受信し、受信した前記伝送信号を復調することにより、前記入力信号に対応する出力信号を生成してもよい。
【００３２】
このように、信号伝送装置は、伝送信号を非接触で伝送することができる。
【００３３】
また、前記第１の共振器の配線長及び第２の共振器の配線長は、前記高周波信号の波長の４分の１であってもよい。
【００３４】
これにより、電磁共鳴結合器が小型化されるため、信号伝送装置の小型化が容易になる。なお、共振器の配線長とは、共振器の開放部の一端から他端までの共振器の配線の長さである。
【００３５】
また、前記電磁共鳴結合器は、さらに、前記第１リードフレームに熱的に接続される熱拡散層を備えてもよい。
【００３６】
このような熱拡散層は、第１リードフレームを介して伝わる、送信回路で発生した熱を拡散することができる。つまり、熱拡散層は、信号伝送装置の放熱性を高めることができる。
【００３７】
また、前記電磁共鳴結合器は、さらに、前記電磁共鳴結合器と前記送信回路とを電気的に接続するための第１端子と、前記熱拡散層と前記第１リードフレームとを熱的に接続するために前記第１リードフレームに直接接続される第２端子であって、前記第１端子とは異なる第２端子とを備えてもよい。
【００３８】
これにより、熱拡散層は、放熱専用の熱輸送端子によって第１リードフレームに熱的に接続される。
【００３９】
また、前記熱拡散層は、前記電磁共鳴結合器のグランドシールドであってもよい。
【００４０】
これにより、電磁共鳴結合器は、熱拡散層をグランドシールドとしても使用することができる。
【００４１】
また、前記熱拡散層は、前記送信回路のグランドと同じ電位になる、前記電磁共鳴結合器の第１のグランドシールドであり、前記電磁共鳴結合器は、さらに、前記送信回路と電気的に接続された第１の共振器が形成される第１の金属層と、前記受信回路と電気的に接続された第２の共振器が形成される第２の金属層と、前記受信回路のグランドと同じ電位になる第２のグランドシールドとを備え、前記熱拡散層の厚みは、前記第１の金属層の厚み、前記第２の金属層の厚み、及び、前記第２のグランドシールドの厚みいずれよりも分厚くてもよい。
【００４２】
これにより、熱拡散層の熱拡散性を、電磁共鳴結合器が有する他の金属層よりも向上することができる。
また、前記第１リードフレームの前記第１主面と前記前記第２リードフレームの前記第３主面は同じ方向を向いていてもよい。また、前記電磁共鳴結合器は、第５の主面を有し、前記第１リードフレームの前記第２主面および前記前記第２リードフレームの前記第４主面は前記第５主面上に位置していてもよい。また、前記第１リードフレームの前記第１主面と前記前記第２リードフレームの前記第３主面は同一平面上に位置していてもよい。
【００４３】
また、本開示の一態様に係る信号伝送装置の製造方法において、前記信号伝送装置は、第１主面及び前記第１主面と背向する第２主面を有する第１リードフレームと、第３主面及び前記第３主面と背向する第４主面を有し、前記第１リードフレームと絶縁された第２リードフレームからなるリードフレーム部と、送信回路と、受信回路と、前記送信回路によって送信される伝送信号を前記受信回路に非接触伝送する電磁共鳴結合器とを備え、前記製造方法は、前記電磁共鳴結合器を、前記第１リードフレームの前記第２主面と、前記第２リードフレームの前記第４主面との間をまたいで配置する第１配置ステップと、前記第１配置ステップの後に、前記送信回路を前記第１リードフレームの前記第１主面に配置する第２配置ステップと、前記第１配置ステップの後に、前記受信回路を前記第２リードフレームの前記第２主面に配置する第３配置ステップとを含む。
【００４４】
これにより、第１リードフレームと第２リードフレームとの位置関係が先に固定されるため、第１リードフレームと第２リードフレームとの位置ずれに起因する製造歩留まりの悪化を抑制することができる。
【００４５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００４６】
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
【００４７】
以下の実施の形態において、積層方向とは、信号伝送装置が回路基板に実装されたときの、回路基板に垂直な方向である。「厚み」、及び、「高さ」などの表現は、特に断りのない限り、積層方向における長さを意味する。
【００４８】
また、以下の実施の形態において、信号伝送装置の端部とは、信号伝送装置を積層方向から見たときの長手方向における端部を意味する。電磁共鳴結合器の端部についても同様である。
【００４９】
（実施の形態１）
［システム構成］
まず、実施の形態１に係る信号伝送装置のシステム構成について説明する。図１は、実施の形態１に係る信号伝送装置のシステム構成を示すブロック図である。
【００５０】
実施の形態１に係る信号伝送装置１０は、電磁共鳴結合器１００と、送信回路２０１と、受信回路２０２とを備える。
【００５１】
送信回路２０１は、電源１６から供給される電力、及び、信号源１７から供給される入力信号を取得する。送信回路２０１は、変調回路を含み、変調回路は、高周波信号を入力信号に応じて変調し、電磁共鳴結合器１００に送信する。つまり、送信回路２０１は、高周波信号を入力信号に応じて変調することによって得られる信号（すなわち、変調後の高周波信号）を伝送信号として第１の共振器１０１に送信する。ここでの高周波信号は、言い換えれば、入力信号よりも周波数の高い信号である。
【００５２】
送信回路２０１は、例えば、半導体チップにより実現される。なお、送信回路２０１は、高周波信号を生成する高周波信号生成回路を含んでもよいし、送信回路２０１は、外部から高周波信号を取得してもよい。
【００５３】
実施の形態１における高周波信号の周波数帯は、例えば、マイクロ波帯（ミリ波帯を含む）である。高周波信号の周波数は、具体的には、２．４ＧＨｚ以上５．８ＧＨｚ以下であるが、特に限定されない。電磁共鳴結合器１００では、トランス素子を用いた磁気結合素子に比べて非常に高い周波数の信号が使用される。
【００５４】
電磁共鳴結合器１００は、第１の共振器１０１と第２の共振器１０２とを有する。電磁共鳴結合器１００は、第１の共振器１０１と第２の共振器１０２との間で生じる、ＬＣ共振に基づく共振現象（すなわち、共鳴現象）を利用し、送信側と受信側との絶縁を確保した状態で、電力及び信号を送受信することができる。
【００５５】
送信回路２０１から送信された伝送信号は、第１の共振器１０１を介して第２の共振器１０２によって受信される。具体的には、第１の共振器１０１は、送信回路２０１によって送信された伝送信号を、第２の共振器１０２に非接触伝送する。第２の共振器１０２は、第１の共振器１０１によって非接触伝送された伝送信号を受信回路２０２に送信する。
【００５６】
受信回路２０２は、整流回路を含み、整流回路は、第２の共振器１０２によって受信された伝送信号を整流（すなわち、復調）する。つまり、受信回路２０２は、第２の共振器１０２によって送信された伝送信号を受信し、受信した伝送信号を復調することにより、入力信号に対応する出力信号を生成する。受信回路２０２は、例えば、半導体チップにより実現される。
【００５７】
［電磁共鳴結合器の構成］
次に、電磁共鳴結合器１００の構成について説明する。図２Ａは、電磁共鳴結合器１００の分解斜視図である。図２Ｂ及び図２Ｃは、電磁共鳴結合器１００の配線構造を示す斜視図である。
【００５８】
図２Ａに示されるように、電磁共鳴結合器１００は、誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４からなる３つの誘電体層（すなわち、基板）が重なった積層構造を有する。
【００５９】
誘電体層１１２の上面には、第１の共振器１０１と、第１の共振器１０１に電気的に接続された直線状の第１配線１０１ｂとが設けられる。誘電体層１１２の下面には、第１のグランドシールド１０７がほぼ全面に設けられる。
【００６０】
誘電体層１１３は、当該誘電体層１１３の下面が誘電体層１１２の上面と重なって配置される。なお、図２Ａでは、誘電体層１１３の上面には、第２の共振器１０２と、第２の共振器１０２に電気的に接続された直線状の第２配線１０２ｂとが設けられているが、これらは、実際には、誘電体層１１４の下面に設けられる。
【００６１】
誘電体層１１４は、当該誘電体層１１４の下面が誘電体層１１３の上面と重なって配置される。誘電体層１１４の上面には、入力端子１０３、出力端子１０５、第２のグランドシールド１０８（図２Ｂでは破線で図示）、及び、２つの送信側グランド端子１１０が設けられる。第２のグランドシールド１０８には、２つの受信側グランド端子１１１が含まれる。
【００６２】
入力端子１０３は、２つの送信側グランド端子１１０の間に配置される。入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０のそれぞれは、第１端子の一例である。入力端子１０３と、２つの送信側グランド端子１１０とは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。入力端子１０３、及び、２つの送信側グランド端子１１０は、第１の共振器１０１に送信回路２０１を電気的に接続するために用いられる。
【００６３】
また、出力端子１０５は、２つの受信側グランド端子１１１の間に配置される。出力端子１０５及び受信側グランド端子１１１のそれぞれは、第２端子の一例である。出力端子１０５と、２つの受信側グランド端子１１１とは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。出力端子１０５、及び、２つの受信側グランド端子１１１は、第２の共振器１０２に受信回路２０２を電気的に接続するために用いられる。
【００６４】
このように、第１の共振器１０１、第２の共振器１０２、第１のグランドシールド１０７、及び、第２のグランドシールド１０８は、互いに異なる平面に配置される。
【００６５】
また、電磁共鳴結合器１００は、誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４のうち少なくとも１つの誘電体層を貫通するビアを有する。以下、電磁共鳴結合器１００が有するビアについて図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。
【００６６】
第１のビア１０４は、電磁共鳴結合器１００の一方の端部において、誘電体層１１３及び誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第１のビア１０４は、第１配線１０１ｂと入力端子１０３とを電気的に接続する。第１のビア１０４は、２つの第３のビア１０９の間に位置する。
【００６７】
第２のビア１０６は、電磁共鳴結合器１００の他方の端部において、誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第２のビア１０６は、第２配線１０２ｂと出力端子１０５とを電気的に接続する。
【００６８】
第３のビア１０９は、電磁共鳴結合器１００の一方の端部において、誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第３のビア１０９は、第１のグランドシールド１０７と、送信側グランド端子１１０とを電気的に接続する。電磁共鳴結合器１００は、第３のビア１０９を２つ有する。２つの第３のビア１０９の間には、第１のビア１０４が位置する。
【００６９】
第４のビア１０７ａは、誘電体層１１２を貫通する、導電性を有するビア構造である。第４のビア１０７ａは、第１の共振器１０１の端部と、第１のグランドシールド１０７とを電気的に接続する。
【００７０】
第５のビア１０８ａは、誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第５のビア１０８ａは、第２の共振器１０２の端部と、第２のグランドシールド１０８とを電気的に接続する。
【００７１】
次に、第１の共振器１０１及び第２の共振器１０２について、図２Ａ〜図２Ｃに加えて図３をさらに用いて説明する。図３は、第２の共振器１０２の平面図である。なお、第１の共振器１０１は、第２の共振器１０２と対称的な形状であるため、平面図が省略される。
【００７２】
第１の共振器１０１は、開放部１０１ａによって一部が開放された環状の伝送線路（すなわち配線）である。同様に、第２の共振器１０２は、開放部１０２ａによって一部が開放された環状の伝送線路（すなわち配線）である。
【００７３】
つまり、第１の共振器１０１は、開放部１０１ａを除けば閉じた形状である。第２の共振器１０２は、開放部１０２ａを除けば閉じた形状である。第１の共振器１０１及び第２の共振器１０２のそれぞれは、輪郭が矩形の環状であるが、輪郭が円形の環状であってもよいし、輪郭が楕円形の環状であってもよい。また、第１の共振器１０１及び第２の共振器１０２のそれぞれは、レーストラック形状であってもよいし、輪郭が多角形の環状であってもよい。また、実施の形態１における環状には、一部が蛇行した環状も含まれる。
【００７４】
第１の共振器１０１と第２の共振器１０２との間には、誘電体層１１３が位置する。つまり、第１の共振器１０１と第２の共振器１０２とは、一定の距離だけ離れて配置され、電気的に絶縁されている。第１の共振器１０１と、第２の共振器１０２とは、誘電体層１１３を挟んで、厚み方向において対向している。
【００７５】
ここで、平面視（すなわち、積層方向から見た場合）において、第１の共振器１０１の輪郭と、第２の共振器１０２の輪郭とは略一致する。輪郭とは、図３において２点鎖線で示されるように、第２の共振器１０２の外周側の輪郭である。第１の共振器１０１の輪郭も同様である。
【００７６】
また、略一致するとは、電磁共鳴結合器１００または信号伝送装置１０が動作可能な程度に実質的に一致することを意味する。略一致するとは、例えば、組み立てバラつきや製造工程において発生する共振器構造の大きさのバラつきを含めて実質的に一致することを意味する。また、例えば、第１の共振器１０１の配線幅と第２の共振器１０２の配線幅（すなわち、図３のＷの長さ）が異なって輪郭がずれる場合なども、「輪郭が略一致する」に含まれる。
【００７７】
つまり、実施の形態１において、輪郭が略一致するとは、必ずしも完全に一致することを意味するわけではなく、共振器同士の輪郭の位置が多少ずれていたとしても、電磁共鳴結合器１００は、動作可能である。
【００７８】
図２Ｃに示されるように、平面視において、第１の共振器１０１と第２の共振器１０２とは、平面Ａに関して線対称である。平面Ａは、電磁共鳴結合器１００を２分割する平面である。
【００７９】
例えば、第１の共振器１０１における開放部１０１ａの位置と、第２の共振器１０２における開放部１０２ａの位置とは、平面Ａに関して対称的な位置に設定される。なお、電磁共鳴結合器１００においては、この開放部１０１ａの位置と開放部１０２ａの位置とが、平面Ａに関して実質的に対称であることが共振特性を向上させるために重要であるが、その他の構成要素については必ずしも対称に配置されなくてもよい。例えば、第１配線１０１ｂ（または入力端子１０３）の位置と、第２配線１０２ｂ（または出力端子１０５）の位置とは、必ずしも対称である必要はない。
【００８０】
以上説明した、第１の共振器１０１、第２の共振器１０２、第１配線１０１ｂ、第２配線１０２ｂ、第１のグランドシールド１０７、及び、第２のグランドシールド１０８は、例えば、銅（例えば、銅箔）によって形成されるが、金など他の金属によって形成されてもよい。また、入力端子１０３、出力端子１０５、送信側グランド端子１１０、第１のビア１０４、第２のビア１０６、第３のビア１０９、第４のビア１０７ａ、及び、第５のビア１０８ａは、例えば、銅によって形成されるが、金など他の金属によって形成されてもよい。
【００８１】
［電磁共鳴結合器の詳細構成］
次に、電磁共鳴結合器１００より詳細な構成について説明する。第１の共振器１０１は、開放部１０１ａを構成する端部が接地されていることが特徴である。具体的には、第１の共振器１０１の端部は、第４のビア１０７ａによって、第１のグランドシールド１０７と電気的に接続されている。
【００８２】
同様に、第２の共振器１０２は、開放部１０２ａを構成する端部が接地されている。具体的には、第２の共振器１０２の端部は、第５のビア１０８ａによって、第２のグランドシールド１０８と電気的に接続されている。
【００８３】
このように、共振器の一方の端部が接地されることにより得られる効果について説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、共振器に信号を入力した場合の、共振器上の位置と、当該位置における電圧と電流との関係を模式的に表した図である。図４Ａ及び図４Ｂでは、環状の共振器が直線であるものとして模式的に図示されている。
【００８４】
図４Ａは、配線長が伝送対象の信号の波長の２分の１である共振器に信号を入力した場合の、共振器上の位置と、当該位置における電圧と電流との関係を模式的に表した図である。この共振器は、配線長がこのように設定されることにより、信号の共振を起こす。第２の共振器１０２の配線長は、図３に示されるように、開放部１０２ａを構成する一端１０２ｃから、開放部１０２ａを構成する他端１０２ｄまでの第２の共振器１０２の配線の中心線の長さである。すなわち、第２の共振器１０２の配線長は、２×Ｌ１＋２×Ｌ２−開放部１０２ａの間隔−４×Ｗである。
【００８５】
ここで、図４Ａの共振器の中心位置における電圧は０であり、また、電流及び電圧のそれぞれの位置に応じた変化は、中心位置に関して対称的である。そこで、発明者らは、この点に着目し、図４Ｂに示されるように、共振器の一方の端部を接地する構成を見出した。これにより、共振器の配線長を伝送対象の信号の波長の４分の１に短縮することができる。
【００８６】
すなわち、電磁共鳴結合器１００の共振器の配線長は、図４Ａの共振器の配線長の２分の１に低減されているが、図４Ａの共振器と同様の共振を起こすことが可能である。つまり、電磁共鳴結合器１００は、動作周波数（すなわち、伝送対象の信号の周波数）が同一の、図４Ａの共振器を有する電磁共鳴結合器よりも小型化される。言い換えれば、電磁共鳴結合器１００では、共振器の配線長が同一であれば、動作周波数を図４Ａの場合よりも大幅に下げることができる。
【００８７】
送信回路２０１及び受信回路２０２に比べてサイズが大きい電磁共鳴結合器１００の小型化は、信号伝送装置１０の小型化に大きく寄与する。信号伝送装置１０には、配線長が動作波長（すなわち、伝送対象の信号の波長）の２分の１の長さである共振器を有する電磁共鳴結合器が用いられてもよい。しかしながら、配線長が動作波長の４分の１の長さである共振器を有する電磁共鳴結合器１００が信号伝送装置１０に用いられることで、さらなる小型化が実現される。
【００８８】
なお、電磁共鳴結合器１００が有するその他の配線構造については、適宜、設計ルールなどに応じて定められる。
【００８９】
例えば、図３に示されるように、第２の共振器１０２の輪郭の長手方向の幅Ｌ２を均等に２分割した直線をＢ−Ｂ´とすると、長手方向における開放部１０２ａの中心から直線Ｂ−Ｂ´までの長さは、長さＬ３で定義される。長さＬ３は、第２の共振器１０２の配線幅Ｗの４倍以内の長さであることが望ましい。
【００９０】
また、第２の共振器１０２の輪郭は、正方形のような形状よりも、短手方向及び長手方向を有する矩形のほうがよい。第２の共振器１０２では、幅Ｌ１よりも幅Ｌ２のほうが長いほうが望ましい。
【００９１】
第２の共振器１０２の配線幅Ｗは、一定である必要はない。第２の共振器１０２は、蛇行していてもよいし、第２の共振器１０２において、部分的に配線幅Ｗが異なっていてもよい。
【００９２】
第２配線１０２ｂの、第２の共振器１０２への接続位置は、図３に示した位置に限定されず、任意の位置に接続されうる。
【００９３】
ところで、電磁共鳴結合器１００においては高周波信号が送受信されるため、電磁共鳴結合器１００から漏れる高周波ノイズの他の素子への影響が、可能な限り低減される必要がある。
【００９４】
上記高周波ノイズの漏れ対策として、電磁共鳴結合器１００は、第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８を有する。第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８は、積層方向において、誘電体層１１２、第１の共振器１０１、誘電体層１１３、第２の共振器１０２、及び、誘電体層１１４を挟むように配置されている。第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８は、高周波ノイズの漏れを低減する。
【００９５】
［電磁共鳴結合器の製造方法］
次に、電磁共鳴結合器１００の製造方法について説明する。電磁共鳴結合器１００は、いわゆるプリント基板（すなわち、誘電体基板）の製造技術を用いて低いコストで製造可能である。
【００９６】
例えば、第１のグランドシールド１０７は、誘電体層１１２（すなわち、誘電体基板）の下面に形成した金属膜をエッチングにより任意の形状にパターニングすることで得られる。第１の共振器１０１、及び、第１配線１０１ｂは、誘電体層１１２の上面に形成した金属膜をエッチングにより任意の形状にパターニングすることで得られる。
【００９７】
第２の共振器１０２、及び、第２配線１０２ｂは、誘電体層１１４（すなわち、誘電体基板）の下面に形成した金属膜をエッチングにより任意の形状にパターニングすることで得られる。なお、第２の共振器１０２は、誘電体層１１３（誘電体基板）の上面に形成した金属膜がエッチングにより任意の形状にパターニングされたものであってもよい。
【００９８】
入力端子１０３、出力端子１０５、送信側グランド端子１１０、及び、第２のグランドシールド１０８は、誘電体層１１４の上面に形成した金属膜をエッチングにより任意の形状にパターニングすることで得られる。
【００９９】
金属膜は、例えば、厚さ０．５ｏｚ（１８μｍ）の銅箔である。誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４のそれぞれは、高誘電率無機フィラーを充填させたポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）により形成され、厚さは３００μｍである。このＰＰＥ樹脂は、比誘電率が１０であり、絶縁電界破壊強度は２０ｋＶ／ｍｍである。
【０１００】
このように配線パターンが形成された、誘電体層１１２と誘電体層１１４とは、誘電体層１１３を間に挟んで、プレスによって貼り合わせられる。この結果、厚みが１ｍｍ弱の貼り合わせ基板が得られる。
【０１０１】
次に、貼り合わせ基板に、ドリルによってスルーホールが形成され、スルーホールの内側に金属めっき（例えば、銅めっき）が施される。これにより、第１のビア１０４、第２のビア１０６、第３のビア１０９、第４のビア１０７ａ、及び、第５のビア１０８ａが形成される。
【０１０２】
以上のような製造方法を用いて作製された電磁共鳴結合器１００は、電力及び信号の伝送を低損失で行うことができる。電力及び信号の送受信には、マイクロ波帯またはミリ波帯など、幅広い周波数帯の高周波信号が用いられる。高周波信号の周波数帯は、具体的には、例えば、２．４ＧＨｚから５．８ＧＨｚの周波数帯である。
【０１０３】
［比較例１に係る信号伝送装置の内部構造］
次に、電磁共鳴結合器１００と、送信回路２０１及び受信回路２０２を集積化した比較例１に係る信号伝送装置の内部構造について説明する。図５Ａは、比較例１に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。図５Ｂは、比較例１に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂにおいては、封止材２２０（すなわち、パッケージ）については破線で図示されている。
【０１０４】
図５Ａ及び図５Ｂに示される、比較例１に係る信号伝送装置２０は、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００と、第１リードフレーム２０４と第２リードフレーム２０５とを備える。送信回路２０１、受信回路２０２、及び、電磁共鳴結合器１００は、第１リードフレーム２０４の上面または第２リードフレーム２０５の上面に配置され、封止材２２０によって封止される。封止材２２０は、例えば、モールド樹脂である。このように、信号伝送装置２０においては、封止材２２０によって外形が定められる。
【０１０５】
送信回路２０１は、第１リードフレーム２０４の上面にダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、受信回路２０２は、第２リードフレーム２０５の上面にダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、電磁共鳴結合器１００は、第１リードフレーム２０４の上面にダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。ダイアタッチ材は、例えば、銀ペーストであるが、その他の材料であってもよく、適宜選択されてよい。
【０１０６】
なお、電磁共鳴結合器１００は、第１のグランドシールド１０７が第１リードフレーム２０４及び第２リードフレーム２０５に対向した状態でダイボンディングされる。ここで、第１のグランドシールド１０７によって第１リードフレーム２０４と第２リードフレーム２０５とが電気的に接続されないように、電磁共鳴結合器１００に用いられるダイアタッチ材は、絶縁性接着材であることが望ましい。電磁共鳴結合器１００に用いられるダイアタッチ材は、絶縁性接着材であってもよい。
【０１０７】
送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ２０８によって電磁共鳴結合器１００の入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０に接続される。また、送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ２１０によって外部端子２０６に接続される。外部端子２０６は、信号伝送装置２０を任意の回路基板に実装するために封止材２２０から露出する金属部材であり、第１リードフレーム２０４の一部として形成される。外部端子２０６には、例えば、電源１６及び信号源１７が電気的に接続される。
【０１０８】
同様に、受信回路２０２が有する電極は、金属ワイヤ２０９によって電磁共鳴結合器１００の出力端子１０５及び受信側グランド端子１１１に接続される。また、受信回路２０２が有する電極は、金属ワイヤ２１１によって外部端子２０７に接続される。外部端子２０７は、信号伝送装置２０を任意の回路基板に実装するために封止材２２０から露出する金属部材であり、第２リードフレーム２０５の一部として形成される。受信回路２０２から出力される信号は、外部端子２０７から取り出される。
【０１０９】
第１リードフレーム２０４、及び、第２リードフレーム２０５は、接続されておらず、絶縁されている。２つの分離された第１リードフレーム２０４及び第２リードフレーム２０５によって、信号伝送装置２０においては、送信回路２０１と受信回路２０２との電気的な絶縁が実現されている。
【０１１０】
［比較例１に係る信号伝送装置の課題］
次に、信号伝送装置２０の課題について説明する。
【０１１１】
［１］まず、信号伝送装置２０には、小型化が困難であるという課題がある。信号伝送装置２０においては、送信回路２０１、電磁共鳴結合器１００、及び、受信回路２０２が、同一平面（第１リードフレーム２０４の上面または第２リードフレーム２０５の上面）において並んで配置されている。このため、外部端子２０６側の端から外部端子２０７側の端までの幅を狭めて小型化を行うことに限界がある。
【０１１２】
また、信号伝送装置２０には、ワイヤボンディングが困難であるという課題がある。ワイヤボンディングは、一般的に、金属ワイヤの一方の端部が高い場所にボンディングされた後、当該金属ワイヤの他方の端部が低い場所にボンディングされる。以下、一方の端部のボンディングを１ｓｔボンディング、他方の端部のボンディングを２ｎｄボンディングと記載する。
【０１１３】
２ｎｄボンディングにおいては、１ｓｔボンディングに比べて、ボンディングの際の熱及び荷重が強化される。故障の低減及び信頼性の向上の観点から、一般的には、１ｓｔボンディングは、送信回路２０１が有する電極または受信回路２０２が有する電極に対して行われる。２ｎｄボンディングは、電磁共鳴結合器１００が有する端子、第１リードフレーム２０４、または、第２リードフレーム２０５に対して行われる。
【０１１４】
ここで、送信回路２０１及び受信回路２０２の厚みは、例えば、１５０μｍであり、電磁共鳴結合器１００の厚みは約１ｍｍである。つまり、送信回路２０１及び受信回路２０２の厚みは、電磁共鳴結合器１００の厚みよりも薄い。そうすると、１ｓｔボンディングが行われる位置の高さが、２ｎｄボンディングが行われる位置の高さよりも低くなる。
【０１１５】
このように高さが逆転している場合には、逆ボンディングという方法が用いられる。逆ボンディングにおいては、まず、送信回路２０１が有する電極及び受信回路２０２が有する電極に金属ボールが形成される。その後、電磁共鳴結合器１００が有する端子に１ｓｔボンディングが行われ、送信回路２０１が有する電極または受信回路２０２が有する電極に２ｎｄボンディングが行われる。
【０１１６】
このような逆ボンディングは、通常のボンディングよりも複雑な工程となり、生産タクトが増える。つまり、このように、送信回路２０１及び受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００との高低差は、生産タクトの増大につながり、信号伝送装置２０の量産コストの増大を招く。
【０１１７】
［２］さらに、信号伝送装置２０では、送信回路２０１及び受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００の高低差により、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９が長くなりやすい。高周波信号を扱う信号伝送装置２０においては、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９が長いと、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９が寄生インダクタンスとなりやすい。寄生インダクタンスは、インピーダンス不整合、及び、出力低下の要因となり得る。
【０１１８】
また、長い金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９は、封止の際に封止材２２０に流されやすい。金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９が長いと、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９の断線、及び、金属ワイヤ同士のショートなどの故障が生じやすくなり、このような故障は、歩留まり及び信頼性を低下させてしまう。
【０１１９】
［３］そして、信号伝送装置２０では、高周波ノイズを抑制することに課題がある。上述のように、電磁共鳴結合器１００が有する第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８によれば、積層方向における、電磁共鳴結合器１００からの高周波ノイズの漏れを低減する効果がある。しかしながら、第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８の、幅方向に漏れる高周波ノイズの抑制効果は、十分ではないと考えられる。電磁共鳴結合器１００からの幅方向に高周波ノイズが漏れると、信号伝送装置２０と並んで配置された送信回路２０１及び受信回路２０２へ悪影響を及ぼすことが懸念される。
【０１２０】
なお、幅方向における高周波ノイズの抑制手段として、第１の共振器１０１及び第２の共振器１０２の周辺にグランドシールドが形成されることが望ましいが、グランドシールドの形成は、第１の共振器１０１及び第２の共振器１０２の作製コストの増大を招く。
【０１２１】
［実施の形態１に係る信号伝送装置の内部構造］
以上説明したように、信号伝送装置２０においては、小型化、量産コスト、及び、高周波ノイズなどの面で課題がある。
【０１２２】
以下、このような課題を解決するための、信号伝送装置１０の構造について説明する。図６Ａは、信号伝送装置１０の内部構造を示す斜視図である。図６Ｂは、信号伝送装置１０の内部構造を示す側面図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂにおいては、封止材３２０（すなわち、パッケージ）については破線で図示されている。
【０１２３】
図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、信号伝送装置１０は、リードフレーム部３００と、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ａと、封止材３２０とを備える。なお、電磁共鳴結合器１００ａは、端子の配置を除いて電磁共鳴結合器１００とほぼ同様の構成である。電磁共鳴結合器１００ａの構造については後述される。
【０１２４】
リードフレーム部３００は、第１主面（第１主面３０４ａ及び第１主面３０５ａ）及び第１主面と背向する第２主面（第２主面３０４ｂ及び第２主面３０５ｂ）を有する。第２主面は、言い換えれば、第１主面と反対側の主面である。実施の形態１ではリードフレーム部３００の上面が第１主面と定義され、リードフレーム部３００の下面が第２主面と定義される。なお、下面は、信号伝送装置１０が回路基板に実装されたときに上面よりも回路基板の近くに位置する。
【０１２５】
リードフレーム部３００は、主として、第１リードフレーム３０４、及び、第１リードフレーム３０４と絶縁された第２リードフレーム３０５からなる。リードフレーム部３００には、複数の外部端子３０６、及び、複数の外部端子３０７も含まれる。第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５とは構造的に分離されている。なお、リードフレーム部３００の端部（例えば、外部端子３０６または外部端子３０７）は、第２主面側（すなわち、下方）に向かって階段状に折れ曲がっている。
【０１２６】
また、リードフレーム部３００の端部は、封止材３２０から外部に露出する。以下の実施の形態では、第１リードフレーム３０４、及び、第２リードフレーム３０５の、封止材３２０から露出した部分についても外部端子と記載される場合がある。
【０１２７】
送信回路２０１は、第１リードフレーム３０４の第１主面３０４ａに配置される。受信回路２０２は、第２リードフレーム３０５の第１主面３０５ａに配置される。つまり、送信回路２０１と受信回路２０２とは、同一平面に配置される。
【０１２８】
これに対し、送信回路２０１によって送信される伝送信号を受信回路２０２に非接触伝送する電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム３０４の第２主面３０４ｂと、第２リードフレーム３０５の第２主面３０５ｂとの間にまたがって配置される。つまり、電磁共鳴結合器１００ａは、送信回路２０１及び受信回路２０２と異なる平面に配置される。積層方向から見た場合、電磁共鳴結合器１００ａと、送信回路２０１及び受信回路２０２との間にリードフレーム部３００が位置する。
【０１２９】
封止材３２０は、リードフレーム部３００に配置された、送信回路２０１、受信回路２０２、及び、電磁共鳴結合器１００ａを封止する。封止材３２０は、具体的には、モールド樹脂である。
【０１３０】
以下、信号伝送装置１０のさらに詳細な構造について説明する。
【０１３１】
送信回路２０１は、第１リードフレーム３０４の第１主面３０４ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、受信回路２０２は、第２リードフレーム３０５の第１主面３０５ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム３０４の第２主面３０４ｂ、及び、第２リードフレーム３０５の第２主面３０５ｂのそれぞれにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。ダイアタッチ材は、例えば、銀ペーストであるが、その他の材料であってもよく、適宜選択されてよい。
【０１３２】
なお、電磁共鳴結合器１００ａは、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１が設けられた面が、リードフレーム部３００に対向した状態でダイボンドされる。ここで、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１が、第１リードフレーム３０４または第２リードフレーム３０５を介して電気的に接続されないように、電磁共鳴結合器１００ａに用いられるダイアタッチ材は、絶縁性接着材であることが望ましい。
【０１３３】
送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ３０８によって電磁共鳴結合器１００ａの入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０に接続される。また、送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ３１０によって外部端子３０６に接続される。外部端子３０６は、信号伝送装置１０を任意の回路基板に実装するために封止材３２０から露出する金属部材であり、第１リードフレーム３０４の一部として形成される。外部端子３０６には、例えば、電源１６及び信号源１７が電気的に接続される。
【０１３４】
同様に、受信回路２０２が有する電極は、金属ワイヤ３０９によって電磁共鳴結合器１００ａの出力端子１０５及び受信側グランド端子１１１に接続される。また、受信回路２０２が有する電極は、金属ワイヤ３１１によって外部端子３０７に接続される。外部端子３０７は、信号伝送装置１０を任意の回路基板に実装するために封止材３２０から露出する金属部材であり、第２リードフレーム３０５の一部として形成される。受信回路２０２から出力される信号は、外部端子３０７から取り出される。
【０１３５】
［実施の形態１に係る信号伝送装置により得られる効果］
次に、信号伝送装置１０によって得られる効果について説明する。
【０１３６】
［１］信号伝送装置１０は、小型化が容易である。また、構造設計の自由度が向上されている。
【０１３７】
信号伝送装置１０は、送信回路２０１及び受信回路２０２が、リードフレーム部３００の第１主面、電磁共鳴結合器１００ａがリードフレーム部３００の第２主面にそれぞれ配置されるため、幅方向のサイズが低減される。信号伝送装置１０においては、具体的には、封止材３２０のパッケージサイズが信号伝送装置２０に比べて３０％以上低減される。
【０１３８】
また、信号伝送装置１０においては、電磁共鳴結合器１００ａと、送信回路２０１及び受信回路２０２とが、同一平面に配置されないため、構造設計において、送信回路２０１の位置及びサイズ、並びに、受信回路２０２の位置及びサイズが問題となりにくい。つまり、構造設計の自由度が向上されている。
【０１３９】
信号伝送装置１０は、送信側と受信側とが電気的に絶縁されており、信号伝送装置１０には、用途に応じた絶縁耐圧が求められる。絶縁耐圧は、主に、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間の最近接距離、及び、電磁共鳴結合器１００ａ内の第１の共振器１０１と第２の共振器１０２との間の距離によって定まる。
【０１４０】
信号伝送装置１０では、絶縁耐圧の要件を満たす範囲内において、第１リードフレーム３０４及び第２リードフレーム３０５の配置及び形状を任意に設計することができる。送信回路２０１の形状及び配置、並びに、受信回路２０２の形状及び配置についても同様である。
【０１４１】
また、電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５とを一体的に保持する役割も担う。上述のように、信号伝送装置１０においては、送信側と受信側との電気的絶縁を実現するため、リードフレーム部３００が少なくとも２つの部材に分かれる構造が基本となる。２つの部材に分かれたリードフレーム部３００は、信号伝送装置１０の製造工程において、送信回路２０１及び受信回路２０２をダイボンディングする際、及び、ワイヤボンディングの際に不安定になる恐れがある。つまり、リードフレーム部３００が２つの部材に分かれていることは、量産時の歩留まりや不良の原因となり得る。
【０１４２】
ここで、信号伝送装置１０の製造において、電磁共鳴結合器１００ａが第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間にまたがって最初にダイボンディングされれば、２つに分かれていたリードフレーム部３００が１つに結合され、位置関係が固定される。このため、このような製造方法によれば、作業効率の改善及び歩留まりの改善が実現される。
【０１４３】
なお、この場合も、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との絶縁は維持される。例えば、第２のグランドシールド１０８によって、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５とが電気的に接続されないように、電磁共鳴結合器１００ａのダイアタッチ材に絶縁性接着材が用いられる。また、第２のグランドシールド１０８が絶縁膜（すなわち、絶縁層）でカバーされていてもよい。
【０１４４】
［２］信号伝送装置１０は、信号伝送装置２０よりもワイヤボンディングが容易である利点がある。上述のように信号伝送装置２０においては、送信回路２０１及び受信回路２０２よりも電磁共鳴結合器１００のほうが高い位置にあるため、逆ボンディングが必要となる。一般に、逆ボンディングによって生産タクトは増加するため、逆ボンディングは、量産コストの増加につながる。
【０１４５】
これに対し、信号伝送装置１０においては、電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム３０４の第２主面３０４ｂ及び第２リードフレーム３０５の第２主面３０５ｂにまたがって配置される。よって、第２主面３０４ｂ及び第２主面３０５ｂを下方に向ければ、電磁共鳴結合器１００ａが送信回路２０１及び受信回路２０２よりも下方に位置するため、逆ボンディングが不要となる。
【０１４６】
また、信号伝送装置１０においては、信号伝送装置２０に比べて、金属ワイヤの長さも短くなる。信号伝送装置２０においては、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９は、電磁共鳴結合器１００と送信回路２０１及び受信回路２０２の高低差以上の長さである必要があった。電磁共鳴結合器１００の厚みは１ｍｍ程度であるため、信号伝送装置２０においては、金属ワイヤ２０８の長さ及び金属ワイヤ２０９の長さも１ｍｍ程度となる。
【０１４７】
一方、信号伝送装置１０が備える電磁共鳴結合器１００ａをリードフレーム部３００の第１主面側から見たときに、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１は、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間に位置する。つまり、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１は、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間から露出している。
【０１４８】
したがって、金属ワイヤ３０８及び金属ワイヤ３０９の長さは、送信回路２０１の厚み及び受信回路２０２の厚み（０．１５ｍｍ以下）と、リードフレーム部３００の厚みとの合計程度の長さであればよい。つまり、金属ワイヤ３０８及び金属ワイヤ３０９の長さは、電磁共鳴結合器１００ａの厚みよりも短くてよい。金属ワイヤ３０８及び金属ワイヤ３０９の長さは、例えば、０．４５ｍｍであり、金属ワイヤ２０８及び金属ワイヤ２０９に比べると、長さが約半分に短縮されている。
【０１４９】
なお、リードフレーム部３００の厚みは、約０．３ｍｍである。ただし、リードフレーム部３００の厚みは適宜変更されてよく、例えば、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であってもよいが、０．３ｍｍ程度が望ましい。
【０１５０】
［３］信号伝送装置１０は、信号伝送装置２０よりも送信回路２０１及び受信回路２０２に与える高周波ノイズの影響を低減することができる。上述のように、信号伝送装置２０においては、送信回路２０１、受信回路２０２、及び、電磁共鳴結合器１００が同一平面に配置されている。このため、送信回路２０１及び受信回路２０２が電磁共鳴結合器１００から漏れる高周波ノイズの影響を受けやすく、送信回路２０１の誤動作及び受信回路２０２の誤動作が生じる危険性がある。
【０１５１】
信号伝送装置１０においては、送信回路２０１及び受信回路２０２と、リードフレーム部３００と、電磁共鳴結合器１００ａとが積層される。つまり、送信回路２０１及び受信回路２０２と、リードフレーム部３００と、電磁共鳴結合器１００ａとが積層方向に並んで配置される。
【０１５２】
電磁共鳴結合器１００と同様に、電磁共鳴結合器１００ａは、第１のグランドシールド１０７及び第２のグランドシールド１０８を有し、積層方向における電磁共鳴結合器１００ａからの高周波ノイズの漏れは、幅方向に比べると低減されると考えられる。
【０１５３】
また、信号伝送装置１０においては、送信回路２０１及び受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ａとの間にリードフレーム部３００が配置される。リードフレーム部３００は、例えば、導電性の高い銅などの金属で作製される。よって、リードフレーム部３００自身がグランドシールドとして働くため、積層方向における電磁共鳴結合器１００ａからの高周波ノイズの漏れが抑制される。つまり、高周波ノイズによる送信回路２０１及び受信回路２０２の誤動作の発生が抑制される。
【０１５４】
以上説明したように、信号伝送装置１０は、小型化が容易である。また、信号伝送装置１０は、伝送特性の向上及び量産性の向上が容易であるといえる。
【０１５５】
なお、リードフレーム部３００の両面に部品が配置されると、両面のそれぞれに１度ずつダイボンディングが必要であるため、合計２度のダイボンディングが必要となる。
【０１５６】
ここで、送信回路２０１及び受信回路２０２は、例えば、Ｓｉ、ＧａＮ、またはＧａＡｓ系の半導体によって形成されているが、電磁共鳴結合器１００ａは、上述のように主として樹脂材料によって形成される。このように材料の異なる部品をリードフレーム部３００にダイボンディングする際には、それぞれの材料に適したダイアタッチ材が用いられることが一般的である。なぜなら、ダイアタッチ材は、熱による経時変化、線膨張係数、及び、信頼性の観点から、ダイボンディングされる部品の材料に応じて最適なものが選定される必要があるからである。
【０１５７】
そうすると、リードフレーム部３００の片面のみに部品が配置される場合であっても、ダイアタッチ材を変更してダイボンディングが２回行われることになる。このため、リードフレーム部３００の両面にダイボンディングが行われることによってダイボンディングの回数が増えることはない。
【０１５８】
また、ダイボンディングの回数が増えてしまうと仮定しても、送信回路２０１及び受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ａとの間にリードフレーム部３００が介在することによって得られる高周波ノイズの影響の低減効果は、優先されるべきものである。信号伝送装置１０のように、マイクロ波帯またはミリ波帯の高周波信号を扱う装置においては、高周波ノイズの影響を低減することが重要であり、このような技術思想は、他の一般的な半導体装置（すなわち、半導体パッケージ）にはないものである。
【０１５９】
［補足１：電磁共鳴結合器の構造］
電磁共鳴結合器１００ａの構造について補足する。図７Ａは、電磁共鳴結合器１００ａの分解斜視図である。図７Ｂ及び図７Ｃは、電磁共鳴結合器１００ａの配線構造を示す斜視図である。電磁共鳴結合器１００ａの構造は、電磁共鳴結合器１００の構造と類似しており、以下では、相違点を中心に説明が行われる。
電磁共鳴結合器１００ａは、誘電体層１１４の上面（すなわち、第２のグランドシールド１０８の上面）に誘電体層１１５を有する。
【０１６０】
誘電体層１１５は、当該誘電体層１１５の下面が誘電体層１１４の上面（第２のグランドシールド１０８の上面）と重なって配置される。誘電体層１１５の上面には、入力端子１０３、出力端子１０５、２つの送信側グランド端子１１０、及び、２つの受信側グランド端子１１１が設けられる。
【０１６１】
第１のビア１０４は、電磁共鳴結合器１００ａの一方の端部において、誘電体層１１３、誘電体層１１４、及び誘電体層１１５を貫通する、導電性を有するビア構造である。第１のビア１０４は、第１配線１０１ｂと第３配線１１７（および入力端子１０３）とを電気的に接続する。第１のビア１０４は、２つの第３のビア１０９の間に位置する。
【０１６２】
第３配線１１７は、誘電体層１１５の上面において、一方の端部から中央部に向かって延びる直線状の配線である。第３配線１１７の一方の端部は、第１のビア１０４に接続され、第３配線１１７の他方の端部は、入力端子１０３に接続される。第３配線１１７により、入力端子１０３を誘電体層１１５の中央部に配置することができる。
【０１６３】
第２のビア１０６は、電磁共鳴結合器１００ａの他方の端部において、誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第２のビア１０６は、第２配線１０２ｂと第４配線１１８（および出力端子１０５）とを電気的に接続する。
【０１６４】
第４配線１１８は、誘電体層１１５の上面において、他方の端部から中央部に向かって延びる直線状の配線である。第４配線１１８の一方の端部は、出力端子１０５に接続され、第４配線１１８の他方の端部は、第２のビア１０６に接続される。第４配線１１８により、出力端子１０５を誘電体層１１５の中央部に配置することができる。
【０１６５】
第３のビア１０９は、電磁共鳴結合器１００ａの一方の端部において、誘電体層１１２、誘電体層１１３、誘電体層１１４、及び、誘電体層１１５を貫通する、導電性を有するビア構造である。第３のビア１０９は、第１のグランドシールド１０７と、第５配線１１９（および送信側グランド端子１１０）とを電気的に接続する。電磁共鳴結合器１００ａは、第３のビア１０９を２つ有する。２つの第３のビア１０９の間には、第１のビア１０４が位置する。
【０１６６】
第５配線１１９は、誘電体層１１５の上面において、一方の端部から中央部に向かって延びる直線状の配線である。第５配線１１９の一方の端部は、第３のビア１０９に接続され、第５配線１１９の他方の端部は、送信側グランド端子１１０に接続される。第５配線１１９により、送信側グランド端子１１０を誘電体層１１５の中央部に配置することができる。電磁共鳴結合器１００ａは、送信側グランド端子１１０の数に対応して、第５配線１１９を２つ有する。
【０１６７】
第６のビア１１６は、電磁共鳴結合器１００ａの他方の端部において、誘電体層１１５を貫通する、導電性を有するビア構造である。第６のビア１１６は、第２のグランドシールド１０８と、第６配線１２０（および受信側グランド端子１１１）とを電気的に接続する。電磁共鳴結合器１００ａは、第６のビア１１６を２つ有する。２つの第６のビア１１６の間には、第２のビア１０６が位置する。
【０１６８】
第６配線１２０は、誘電体層１１５の上面において、他方の端部から中央部に向かって延びる直線状の配線である。第６配線１２０の一方の端部は、受信側グランド端子１１１に接続され、第６配線１２０の他方の端部は、第６のビア１１６に接続される。第６配線１２０により、受信側グランド端子１１１を誘電体層１１５の中央部に配置することができる。電磁共鳴結合器１００ａは、受信側グランド端子１１１の数に対応して、第６配線１２０を２つ有する。
【０１６９】
このように、電磁共鳴結合器１００ａにおいては、入力端子１０３、及び、２つの送信側グランド端子１１０が誘電体層１１５の上面の中央部に配置される。これにより、入力端子１０３、及び、２つの送信側グランド端子１１０は、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間に配置される。
【０１７０】
なお、入力端子１０３は、２つの送信側グランド端子１１０の間に配置され、入力端子１０３と、２つの送信側グランド端子１１０とは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。入力端子１０３と、送信側グランド端子１１０とがショートしないように、電磁共鳴結合器１００ａとリードフレーム部３００とは絶縁性を有するダイアタッチ材によってダイボンドされることが望ましい。
【０１７１】
また、電磁共鳴結合器１００ａにおいては、出力端子１０５、及び、２つの受信側グランド端子１１１が誘電体層１１５の上面の中央部に配置される。これにより、出力端子１０５、及び、２つの受信側グランド端子１１１は、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との間に配置される。
【０１７２】
なお、出力端子１０５は、２つの受信側グランド端子１１１の間に配置され、出力端子１０５と、２つの受信側グランド端子１１１とは、グランド−シグナル−グランド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）パッドを構成する。出力端子１０５と、受信側グランド端子１１１とがショートしないように、電磁共鳴結合器１００ａとリードフレーム部３００とは絶縁性を有するダイアタッチ材によってダイボンドされることが望ましい。
【０１７３】
［補足２：信号伝送装置の製造方法］
以下、信号伝送装置１０の製造方法について、フローチャートを参照しながら説明する。図８は、実施の形態１に係る信号伝送装置の製造方法のフローチャートである。
【０１７４】
まず、電磁共鳴結合器１００ａが、第１リードフレーム３０４の第２主面３０４ｂと、第２リードフレーム３０５の第２主面３０５ｂとの間にまたがって配置（すなわち、実装）される（Ｓ１１）。これにより、２つに分かれていたリードフレーム部３００が１つに結合され、第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との位置関係が固定される。
【０１７５】
次に、送信回路２０１が第１リードフレーム３０４の第１主面３０４ａに配置（すなわち、実装）される（Ｓ１２）。また、受信回路２０２が第２リードフレーム３０５の第１主面３０５ａに配置（すなわち、実装）される（Ｓ１３）。ステップＳ１２とステップＳ１３との順序は逆であってもよい。ステップＳ１２及びステップＳ１３は、ステップＳ１１よりも先に行われてもよいが、上述のように、ステップＳ１１により第１リードフレーム３０４と第２リードフレーム３０５との位置関係が固定されるため、ステップＳ１１よりも後に行われるほうがよい。
【０１７６】
そして、電磁共鳴結合器１００ａ、送信回路２０１、及び、受信回路２０２が封止材３２０によって封止（すなわち、パッケージ化）される（Ｓ１４）。
【０１７７】
（実施の形態２）
［実施の形態１に係る信号伝送装置の課題］
電磁共鳴結合器１００ａは、４層構造であるため、電磁共鳴結合器１００よりも厚みが増える。電磁共鳴結合器１００ａの厚みは、具体的には、約１．３ｍｍであり、電磁共鳴結合器１００に比べて０.３ｍｍ厚い。
【０１７８】
このように厚みが増えた電磁共鳴結合器１００ａが用いられた信号伝送装置１０においては、電磁共鳴結合器１００ａの厚みによって熱抵抗が増加し、放熱性が悪化する場合がある。
【０１７９】
上述のように、送信回路２０１は、アナログ回路であることが多く、一般的なデジタル回路に比べると定常電流が大きいため発熱が大きくなる。また、送信回路２０１ほどではないが、受信回路２０２も同じように発熱の課題を有する。
【０１８０】
信号伝送装置１０においては、送信回路２０１で発生した熱は、第１リードフレーム３０４及び外部端子３０６を介して、信号伝送装置１０が実装された回路基板に放熱される。受信回路２０２で発生した熱は、第２リードフレーム３０５及び外部端子３０７を介して回路基板に放熱される。
【０１８１】
ここで、外部端子３０６及び外部端子３０７は、電磁共鳴結合器１００ａの厚みに応じて階段状に折り曲げられているが、熱抵抗を小さくして放熱性を高めるためには、外部端子３０６及び外部端子３０７は極力短いほうがよい。
【０１８２】
そこで、実施の形態２では、外部端子を短くすることにより放熱性を高めた信号伝送装置について説明する。
【０１８３】
［実施の形態２に係る信号伝送装置の内部構造］
図９Ａは、実施の形態２に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。図９Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいては、封止材５２０（すなわち、パッケージ）については破線で図示されている。なお、以下の実施の形態２においては、実施の形態１との相違点を中心に説明が行われ、実施の形態１で既に説明された事項については説明が省略される場合がある。
【０１８４】
図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、信号伝送装置１０ａは、リードフレーム部５００と、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ａと、封止材５２０とを備える。
【０１８５】
リードフレーム部５００は、第１主面（すなわち、第１主面５０４ａ及び第１主面５０５ａ）及び第１主面と背向する第２主面（すなわち、第２主面５０４ｂ及び第２主面５０５ｂ）を有する。第２主面は、言い換えれば、第１主面と反対側の主面である。実施の形態２ではリードフレーム部５００の下面が第１主面と定義され、リードフレーム部５００の上面が第２主面と定義される。なお、下面は、信号伝送装置１０ａが回路基板に実装されたときに上面よりも回路基板の近くに位置する。
【０１８６】
リードフレーム部５００は、主として、第１リードフレーム５０４、及び、第１リードフレーム５０４と絶縁された第２リードフレーム５０５からなる。リードフレーム部５００には、複数の外部端子５０６、及び、複数の外部端子５０７も含まれる。第１リードフレーム５０４と第２リードフレーム５０５とは構造的に分離されている。なお、リードフレーム部５００の端部（例えば、外部端子５０６または外部端子５０７）は、第１主面側（すなわち、下方）に向かって階段状に折れ曲がっている。
【０１８７】
送信回路２０１は、第１リードフレーム５０４の第１主面５０４ａに配置される。受信回路２０２は、第２リードフレーム５０５の第１主面５０５ａに配置される。つまり、送信回路２０１と受信回路２０２とは、同一平面に配置される。
【０１８８】
これに対し、電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム５０４の第２主面５０４ｂと、第２リードフレーム５０５の第２主面５０５ｂとの間にまたがって配置される。つまり、電磁共鳴結合器１００ａは、送信回路２０１及び受信回路２０２と異なる平面に配置される。積層方向においては、電磁共鳴結合器１００ａと、送信回路２０１及び受信回路２０２との間にリードフレーム部３００が位置する。
【０１８９】
以下、信号伝送装置１０ａのさらに詳細な構造について説明する。
【０１９０】
送信回路２０１は、第１リードフレーム５０４の第１主面５０４ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、受信回路２０２は、第２リードフレーム５０５の第１主面５０５ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム５０４の第２主面５０４ｂ、及び、第２リードフレーム５０５の第２主面５０５ｂのそれぞれにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。ダイアタッチ材は、例えば、銀ペーストであるが、その他の材料であってもよく、適宜選択されてよい。
【０１９１】
なお、電磁共鳴結合器１００ａは、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１が設けられた面がリードフレーム部３００に対向した状態でダイボンドされる。ここで、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１が、第１リードフレーム３０４または第２リードフレーム３０５を介して電気的に接続されないように、電磁共鳴結合器１００ａに用いられるダイアタッチ材は、絶縁性接着材であることが望ましい。
【０１９２】
送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ５０８によって電磁共鳴結合器１００ａの入力端子１０３または送信側グランド端子１１０に接続される。また、送信回路２０１が有する電極は、金属ワイヤ５１０によって外部端子５０６に接続される。外部端子５０６は、信号伝送装置１０を任意の回路基板に実装するために封止材５２０から露出する金属部材であり、第１リードフレーム５０４の一部として形成される。外部端子５０６には、例えば、電源１６及び信号源１７が電気的に接続される。
【０１９３】
同様に、受信回路２０２が有する電極は、金属ワイヤ５０９によって電磁共鳴結合器１００ａの出力端子１０５または受信側グランド端子１１１に接続される。また、受信回路２０２は、金属ワイヤ５１１によって外部端子５０７に接続される。外部端子５０７は、信号伝送装置１０を任意の回路基板に実装するために封止材５２０から露出する金属部材であり、第２リードフレーム５０５の一部として形成される。受信回路２０２から出力される信号は、外部端子５０７から取り出される。
【０１９４】
［実施の形態２に係る信号伝送装置により得られる効果］
次に、信号伝送装置１０ａによって得られる効果について説明する。信号伝送装置１０ａでは、リードフレーム部５００の下面に、電磁共鳴結合器１００ａではなく、送信回路２０１及び受信回路２０２が配置される。
【０１９５】
上述のように、送信回路２０１及び受信回路２０２の厚みは、電磁共鳴結合器１００ａの厚みよりも薄い。このため、外部端子５０６の折り曲げ量、及び、外部端子５０７の折り曲げ量は小さい。つまり、信号伝送装置１０ａにおいては、信号伝送装置１０よりも外部端子５０６及び外部端子５０７の長さが短く、熱抵抗も小さい。リードフレーム部５００の熱抵抗は、信号伝送装置１０ａのリードフレーム部３００に比べて約２５％程度小さい。
例えば、送信回路２０１の厚み及び受信回路２０２の厚みは約０．１５ｍｍである。折り曲げられた金属ワイヤの高さは、約０．２ｍｍ程度である。したがって、折り曲げられた外部端子５０６の高さ、及び、折り曲げられた外部端子５０７の高さの合計は、０．３５ｍｍ程度であればよい。
【０１９６】
このように、信号伝送装置１０ａでは、外部端子３０６の長さ及び外部端子３０７の長さを短くすることができるため、リードフレーム部５００を介した回路基板への放熱性が向上される。
【０１９７】
また、信号伝送装置１０ａでは、信号伝送装置１０よりも、熱源である送信回路２０１及び受信回路２０２が回路基板の近くに位置する。このため、封止材５２０を回路基板に接触させれば、封止材５２０を介した、送信回路２０１及び受信回路２０２から回路基板への放熱性も向上される。信号伝送装置１０ａでは、信号伝送装置１０と異なり、送信回路２０１及び受信回路２０２と回路基板との間に、封止材５２０のみが配置されている。これにより、送信回路２０１及び受信回路２０２と回路基板との間に他の部品が介在することによる熱抵抗の増加が抑制される。特に、送信回路２０１及び受信回路２０２と回路基板との間にダイアタッチ材があると、ダイアタッチ材が熱抵抗となって、放熱性が悪くなることが懸念される。
【０１９８】
（実施の形態３）
［実施の形態３に係る信号伝送装置の内部構造］
放熱性を更に高めるために、送信回路２０１の近傍にヒートシンクが設けられてもよい。実施の形態３では、ヒートシンクを有する信号伝送装置について説明する。
【０１９９】
図１０Ａは、実施の形態３に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。図１０Ｂは、実施の形態３に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂにおいては、封止材６２０（すなわち、パッケージ）については破線で図示されている。なお、以下の実施の形態３においては、実施の形態１との相違点を中心に説明が行われ、実施の形態１及び実施の形態２で既に説明された事項については説明が省略される場合がある。
【０２００】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、信号伝送装置１０ｂは、リードフレーム部６００と、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００と、封止材６２０とを備える。
【０２０１】
リードフレーム部６００は、第１主面（すなわち、第１主面６０４ａ及び第１主面６０５ａ）及び第１主面と背向する第２主面（すなわち、第２主面６０４ｂ及び第２主面６０５ｂ）を有する。第２主面は、言い換えれば、第１主面と反対側の主面である。実施の形態３ではリードフレーム部６００の上面が第１主面と定義され、リードフレーム部６００の下面が第２主面と定義される。なお、下面は、信号伝送装置１０ｂが回路基板に実装されたときに上面よりも回路基板の近くに位置する。
【０２０２】
リードフレーム部６００は、主として、第１リードフレーム６０４、及び、第１リードフレーム６０４と絶縁された第２リードフレーム６０５からなる。リードフレーム部６００には、複数の外部端子６０６、及び、複数の外部端子６０７も含まれる。第１リードフレーム６０４と第２リードフレーム６０５とは構造的に分離されている。なお、リードフレーム部６００の端部（例えば、外部端子６０６または外部端子６０７）は、第２主面側（すなわち、下方）に向かって階段状に折れ曲がっている。
【０２０３】
送信回路２０１は、第１リードフレーム６０４の第１主面６０４ａに配置される。受信回路２０２は、第２リードフレーム６０５の第１主面６０５ａに配置される。つまり、送信回路２０１と受信回路２０２とは、同一平面に配置される。
【０２０４】
これに対し、電磁共鳴結合器１００は、第１リードフレーム６０４の第２主面６０４ｂと、第２リードフレーム６０５の第２主面６０５ｂとの間にまたがって配置される。つまり、電磁共鳴結合器１００は、送信回路２０１及び受信回路２０２と異なる平面に配置される。積層方向においては、電磁共鳴結合器１００と、送信回路２０１及び受信回路２０２との間にリードフレーム部６００が位置する。
【０２０５】
以下、信号伝送装置１０ｂのさらに詳細な構造について説明する。
【０２０６】
送信回路２０１は、第１リードフレーム６０４の第１主面６０４ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、受信回路２０２は、第２リードフレーム６０５の第１主面６０５ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。また、電磁共鳴結合器１００は、第１リードフレーム６０４の第２主面６０４ｂ、及び、第２リードフレーム６０５の第２主面６０５ｂのそれぞれにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。ダイアタッチ材は、例えば、銀ペーストであるが、その他の材料であってもよく、適宜選択されてよい。
【０２０７】
なお、電磁共鳴結合器１００は、第２のグランドシールド１０８がリードフレーム部６００に対向した状態でダイボンディングされる。このとき、第２のグランドシールド１０８によって第１リードフレーム６０４と第２リードフレーム６０５とが電気的に接続されないように、電磁共鳴結合器１００に用いられるダイアタッチ材は、絶縁性接着材であることが望ましい。
【０２０８】
送信回路２０１の電極は、金属ワイヤ６０８によって電磁共鳴結合器１００の入力端子１０３または送信側グランド端子１１０に接続される。また、送信回路２０１は、金属ワイヤ６１０によって外部端子６０６に接続される。外部端子６０６は、信号伝送装置１０ｂを任意の回路基板に実装するために封止材６２０から露出する金属部材であり、第１リードフレーム６０４の一部として形成される。外部端子６０６には、例えば、電源１６及び信号源１７が電気的に接続される。
【０２０９】
同様に、受信回路２０２は、金属ワイヤ６０９によって電磁共鳴結合器１００の出力端子１０５または受信側グランド端子１１１に接続される。また、受信回路２０２は、金属ワイヤ６１１によって外部端子６０７に接続される。外部端子６０７は、信号伝送装置１０を任意の回路基板に実装するために封止材６２０から露出する金属部材であり、第２リードフレーム６０５の一部として形成される。受信回路２０２から出力される信号は、外部端子６０７から取り出される。
【０２１０】
信号伝送装置１０ｂは、端子が端部に設けられた電磁共鳴結合器１００を有するが、電磁共鳴結合器１００と、送信回路２０１及び受信回路２０２とが適切に電気的に接続されている。
【０２１１】
例えば、電磁共鳴結合器１００の入力端子１０３、及び、送信側グランド端子１１０は、第１リードフレーム６０４に切り欠き６５１が設けられることによって、第１リードフレーム６０４と直接接触することなくワイヤボンディングされることが可能である。図１１Ａは、第１リードフレーム６０４に設けられた切り欠き６５１の周辺の拡大図である。
【０２１２】
また、電磁共鳴結合器１００の出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１は、第２リードフレーム６０５に隙間６５２が設けられることによって、第２リードフレーム６０５と直接接触することなくワイヤボンディングされることが可能である。図１１Ｂは、第２リードフレーム６０５に設けられた隙間６５２の周辺の拡大図である。
【０２１３】
このように、本開示においては、電磁共鳴結合器における端子の配置、及び、リードフレーム部の形状等は、特に限定されない。
【０２１４】
なお、電磁共鳴結合器１００の第２のグランドシールド１０８が、第１リードフレーム６０４と第２リードフレーム６０５とそれぞれが接触してしまうと、送信回路２０１のグランドと受信回路２０２のグランドとが共通になってしまい、望ましくない。このため、電磁共鳴結合器１００のダイアタッチ材として、絶縁性接着材が用いられることが望ましい。これにより、第１リードフレーム６０４と、第２リードフレーム６０５との絶縁を確保することができる。
【０２１５】
また、絶縁性接着材によっては十分な絶縁耐圧を確保できない場合がある。このような場合、電磁共鳴結合器１００は、電磁共鳴結合器１００ａのように、第２のグランドシールド１０８を覆う絶縁層（または誘電体層）をさらに有してもよい。
【０２１６】
信号伝送装置１０ｂは、第１リードフレーム６０４の第２主面６０４ｂにヒートシンク６３０を有することが特徴である。ヒートシンク６３０は、送信回路２０１の下方に位置する。このため、第１主面６０４ａに垂直な方向から見たときに、ヒートシンク６３０と送信回路２０１とは重なる。
【０２１７】
また、ヒートシンク６３０は、一部が封止材６２０から露出している。ヒートシンク６３０は、具体的には、封止材６２０の下面から露出し、回路基板に直接接触することができる。ヒートシンク６３０は、例えば、銅によって形成されるが、その他の金属によって形成されてもよい。また、ヒートシンク６３０は、第１リードフレーム６０４と別体であってもよいし、第１リードフレーム６０４と一体形成されてもよい。
【０２１８】
［実施の形態３に係る信号伝送装置によって得られる効果］
信号伝送装置１０ｂが回路基板に実装されると、送信回路２０１において発生した熱のほとんどがヒートシンク６３０を通じて回路基板に放熱される。つまり、ヒートシンク６３０によれば、熱抵抗を大幅に低減することができる。
【０２１９】
ただし、ヒートシンク６３０を備える信号伝送装置１０ｂは、小型化が難しい場合がある。このような場合は、小型化と放熱性向上が両立されるように、適宜最適な構造が選択されることが望ましい。
【０２２０】
なお、信号伝送装置１０ｂにおいては、ヒートシンク６３０と電磁共鳴結合器１００とは、間隙６４０をあけて配置される。これにより、封止材６２０によって電磁共鳴結合器１００が封止される際に、封止材６２０が隙間なく充填されやすくなる。封止の際に空隙が発生すると故障または歩留まり低下の原因となるが、封止材６２０が隙間なく充填されれば、信号伝送装置１０ｂの故障の発生率が低下される。
【０２２１】
また、封止材６２０の充填率を向上させるために、第１リードフレーム６０４には、電磁共鳴結合器１００とヒートシンク６３０との間隙６４０に通じる開口６５３及び開口６５４が設けられてもよい。図１２は、開口６５３及び開口６５４が設けられた第１リードフレーム６０４を有する信号伝送装置１０ｂの内部構造を示す斜視図である。このような開口は、封止材６２０が充填される際に空気の抜け穴となるため、間隙６４０に十分に封止材６２０を充填することができる。
【０２２２】
なお、第２リードフレーム６０５に同様の開口が設けられてもよい。つまり、第１リードフレーム６０４及び第２リードフレーム６０５の少なくとも一方に、電磁共鳴結合器１００とヒートシンク６３０との間隙に通じる開口が設けられる。開口は少なくとも１つであり、２つ以上であってもよい。開口の配置は、特に限定されない。
【０２２３】
また、さらに放熱性を向上させたい場合、リードフレーム部６００の構造が調整されることが望ましい。
【０２２４】
例えば、リードフレーム部６００の四隅に位置する外部端子は、主に放熱の役割を担う外部端子（例えば、グランド端子）であるが、このような外部端子の数が増加されてもよい。このような放熱用の外部端子の数が増えれば、放熱性が向上される。
【０２２５】
ただし、外部端子の間隔はあらかじめ定められている。外部端子の配置間隔は、例えば、１．２７ｍｍ（外部端子の幅が０．５ｍｍ、外部端子同士の間隔が０．７７ｍｍ）である。したがって、放熱用の外部端子の数が増えれば、その分外部端子の数が増えることによって信号伝送装置１０ｂが大型化してしまう場合がある。
【０２２６】
そこで、放熱用の外部端子のみ、他の外部端子よりも幅が広げられてもよいし、他の外部端子が、放熱用の外部端子に置き換えられてもよい。
【０２２７】
なお、放熱性を向上させるための手法は、上記のような手法に限定されない。例えば、封止材６２０の上面に放熱フィンが設けられてもよい。
【０２２８】
（実施の形態４）
上記実施の形態１〜実施の形態３においては、信号伝送装置は、第１の共振器及び第２の共振器を１組備えたが、２組以上備えてもよい。具体的には、信号伝送装置は、１組の第１の共振器及び第２の共振器を有する電磁共鳴結合器を複数備えてもよいし、第１の共振器及び第２の共振器を２組以上有する１つの電磁共鳴結合器を備えてもよい。図１３は、第１の共振器及び第２の共振器を２組備える電磁共鳴結合器の分解斜視図である。
【０２２９】
例えば、モーター駆動回路においては、パワースイッチの駆動時に、ハイサイドのアイソレータ用回路と、ローサイドのアイソレータ用回路とが必要である。つまり、第１の共振器及び第２の共振器が２組必要である。
【０２３０】
そこで、図１３に示される、電磁共鳴結合器１００ｂが１つの信号伝送装置に組み込まれれば、１つの電磁共鳴結合器アイソレータ回路でハイサイドとローサイドのパワースイッチ制御が可能となる。
【０２３１】
また、上記モーター駆動回路においては、スイッチの制御信号に加えて、電力または他の制御信号がさらに伝送される場合がある。この場合、信号伝送装置は、第１の共振器及び第２の共振器を３組以上有する１つの電磁共鳴結合器を備えてもよい。図１４は、第１の共振器及び第２の共振器を３組備える電磁共鳴結合器１００ｃの分解斜視図である。
【０２３２】
（実施の形態５）
以下、実施の形態５として、信号伝送装置１０、信号伝送装置１０ａ、及び、信号伝送装置１０ｂの放熱シミュレーション（すなわち、熱伝導解析）の結果について説明する。なお、放熱シミュレーションは、上記３種類の信号伝送装置に加えて、比較例２に係る信号伝送装置についても行われた。
【０２３３】
［比較例２に係る信号伝送装置の内部構造］
まず、比較例２に係る信号伝送装置の内部構造について説明する。図１５Ａは、比較例２に係る信号伝送装置の内部構造を示す斜視図である。図１５Ｂは、比較例２に係る信号伝送装置の内部構造を示す側面図である。
【０２３４】
図１５Ａ及び図１５Ｂに示されるように、比較例２に係る信号伝送装置２０ａは、第１リードフレーム７０４と、第２リードフレーム７０５と、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ａと、封止材７２０とを備える。
【０２３５】
電磁共鳴結合器１００ａは、第１リードフレーム７０４の上面と、第２リードフレーム７０５の上面との間にまたがって配置される。送信回路２０１及び受信回路２０２は、電磁共鳴結合器１００ａの上面に配置される。つまり、電磁共鳴結合器１００ａは、送信回路２０１及び受信回路２０２と、第１リードフレーム７０４及び第２リードフレーム７０５との間に位置する。なお、図１５Ａ及び図１５Ｂにおいて、金属ワイヤ等の図示は省略されている。
【０２３６】
［放熱シミュレーションの条件］
次に、放熱シミュレーションの条件について説明する。放熱シミュレーションにおいては、周囲温度は２０℃である。放熱シミュレーションにおいては、送信回路２０１に１Ｗの電力が供給され、かつ、受信回路２０２に０．３Ｗの電力が供給されると仮定して、送信回路２０１の温度及び受信回路２０２の温度の計算が行われた。シミュレーションにおいては、送信回路２０１の大きさ及び受信回路２０２の大きさは、２ｍｍ四方であり、送信回路２０１の厚み及び受信回路２０２厚みは、０．１５ｍｍである。
【０２３７】
電磁共鳴結合器１００の大きさ及び電磁共鳴結合器１００ａの大きさは、６．８５ｍｍ×６．００ｍｍであり、電磁共鳴結合器１００の厚み及び電磁共鳴結合器１００ａの厚みは１．００ｍｍとした。外部端子の数は、いずれの信号伝送装置においても同じとし、片側６本ずつの計１２本とした。
【０２３８】
以下、放熱シミュレーション対象の各信号伝送装置の解析条件について、表１及び表２を参照しながら説明する。表１は、解析に用いた材料パラメータを示し、表２は、実施の形態１に係る信号伝送装置１０、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａ、実施の形態３に係る信号伝送装置１０ｂ、及び比較例２に係る信号伝送装置２０ａの放熱シミュレーション上の寸法を示した。
【０２３９】
【表１】
2017220922.tif 000003
【０２４０】
【表２】
2017220922.tif 000004
【０２４１】
［実施の形態１に係る信号伝送装置の解析条件］
図６Ａ及び図６Ｂに示される、信号伝送装置１０については、境界条件は、外部端子の下面、及び、封止材３２０の下面が２０℃となる条件である。金属ワイヤは無視され、放熱性のみが考慮された。封止材３２０の大きさは、７．８５×９．７０ｍｍ２であり、封止材３２０の厚みは２．６５ｍｍである。第１リードフレーム３０４の下面及び第２リードフレーム３０５の下面から、封止材３２０の下面までの距離は１．２ｍｍである。
【０２４２】
［実施の形態２に係る信号伝送装置の解析条件］
図９Ａ及び図９Ｂに示される、信号伝送装置１０ａについては、境界条件は、外部端子の下面、及び、封止材５２０の下面が２０℃となる条件である。金属ワイヤは無視され、放熱性のみが考慮された。封止材５２０の大きさは、７．８５×９．７０ｍｍ２であり、封止材５２０の厚みは２．６５ｍｍである。第１リードフレーム５０４の下面及び第２リードフレーム５０５の下面から、封止材５２０の下面までの距離は０．６ｍｍである。
【０２４３】
［実施の形態３に係る信号伝送装置の解析条件］
図１０Ａ及び図１０Ｂに示される、信号伝送装置１０ｂについては、境界条件は、外部端子の下面、及び、封止材６２０の下面が２０℃となる条件である。金属ワイヤは無視され、放熱性のみが考慮された。封止材６２０の大きさは、７．８５×１１．７０ｍｍ２であり、封止材６２０の厚みは２．６５ｍｍである。封止材６２０の大きさは、ヒートシンク６３０及び間隙６４０を想定し、封止材３２０及び封止材５２０よりも大きくされている。第１リードフレーム６０４の下面及び第２リードフレーム６０５の下面から、封止材６２０の下面までの距離は１．２ｍｍである。
【０２４４】
［比較例２に係る信号伝送装置の解析条件］
図１５Ａ及び図１５Ｂに示される、信号伝送装置２０ａについては、境界条件は、外部端子の下面、及び、封止材７２０の下面が２０℃となる条件である。金属ワイヤは無視され、放熱性のみが考慮された。封止材７２０の大きさは、７．８５×９．７０ｍｍ２であり、封止材７２０の厚みは２．６５ｍｍである。第１リードフレーム７０４の下面及び第２リードフレーム７０５の下面から、封止材７２０の下面までの距離は０．６ｍｍである。
【０２４５】
なお、信号伝送装置２０ａにおいては、送信回路２０１及び受信回路２０２と電磁共鳴結合器１００ａとの間に接触熱抵抗があるものとした。
【０２４６】
［放熱シミュレーションの結果］
次に、放熱シミュレーションの結果について表３を参照しながら説明する。表３は、放熱シミュレーションの結果を示す。表３は、具体的には、送信回路２０１の放熱シミュレーション上の温度と、受信回路２０２の放熱シミュレーション上の温度とを示している。
【０２４７】
【表３】
2017220922.tif 000005
【０２４８】
比較例２に係る信号伝送装置２０ａは、信号伝送装置１０及び信号伝送装置１０ａと同等の小型化が可能であると考えられる。しかしながら、信号伝送装置２０ａは、放熱性が最も悪い。放熱性が悪い原因は、送信回路２０１及び受信回路２０２と、第１リードフレーム７０４及び第２リードフレーム７０５の間に、第１リードフレーム７０４及び第２リードフレーム７０５よりも熱抵抗が高い電磁共鳴結合器１００ａが介在するためであると考えられる。
【０２４９】
また、信号伝送装置２０ａには、送信回路２０１及び受信回路２０２と、第１リードフレーム７０４及び第２リードフレーム７０５との間に界面が２つある。２つの界面は、送信回路２０１及び受信回路２０２と電磁共鳴結合器１００ａとの間の界面と、電磁共鳴結合器１００ａと第１リードフレーム７０４及び第２リードフレーム７０５との間の界面である。このため、このような界面が１つだけである信号伝送装置１０、信号伝送装置１０ａ、及び、信号伝送装置１０ｂよりも接触熱抵抗が大きくなる懸念がある。
【０２５０】
このように、信号伝送装置２０ａは、小型化が可能であるが、放熱性が悪化する恐れがある。言い換えれば、信号伝送装置１０、信号伝送装置１０ａ、及び、信号伝送装置１０ｂは、信号伝送装置２０ａよりも優れた放熱性を有する。これは、送信回路２０１及び受信回路２０２と、電磁共鳴結合器との両方が、熱抵抗の低いリードフレーム部に直接接触するためであると考えられる。
【０２５１】
また、信号伝送装置１０及び信号伝送装置１０ａは、比較例２と同等の小型化が可能であると考えられる。つまり、信号伝送装置１０及び信号伝送装置１０ａは、小型化と放熱性の改善との両立が可能であるといえる。
【０２５２】
また、実施の形態１に係る信号伝送装置１０と、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａとを比較すると、信号伝送装置１０ａのほうが放熱性が優れている。信号伝送装置１０ａは、信号伝送装置１０よりも２５％程度熱抵抗が低減されていると考えられる。これは、外部端子の長さが短いことと、送信回路２０１及び受信回路２０２と、封止材５２０の下面との距離が短いことによると考えられる。
【０２５３】
このように、信号伝送装置１０ａは、信号伝送装置１０と同等の小型化が可能であり、かつ、信号伝送装置１０よりも優れた放熱性を有する。
【０２５４】
そして、さらに優れた放熱性を得るためには、信号伝送装置１０ｂが有用である。信号伝送装置１０ｂは、サイズが大きくなる懸念があるが、ヒートシンク６３０の配置などによりさらなる小型化の余地があると考えられる。
【０２５５】
（実施の形態６）
［放熱性を高めるための課題］
上述のように、信号伝送装置１０ｂは、比較例１に係る信号伝送装置２０に比べて、小型化され、かつ、放熱性が向上されている。表３の放熱シミュレーションの結果に示されるように、信号伝送装置１０ｂは、具体的には、ヒートシンク６３０を備えることで、熱抵抗が大幅に低減される。しかしながら、信号伝送装置１０ｂの構造は、量産コストに課題がある。
【０２５６】
信号伝送装置１０ｂの構造を実現するためには、リードフレーム部６００に凸状のヒートシンク６３０を形成しなければならない。つまり、信号伝送装置１０ｂにおけるリードフレーム部６００の形状は、２次元形状ではなく３次元形状となる。
【０２５７】
一般的に、リードフレーム部６００は、一度に多数のリードフレーム部６００を作製可能な金型を用いて作製される。これにより、量産コストが抑えられる。リードフレーム部６００の構造が複雑になれば、金型に特殊な加工が必要になったり、金型の数が増えたりする可能性がある。また、リードフレーム部６００の歩留まり（すなわち、不良率）の悪化も懸念され、量産コストが増大しやすいと考えられる。
【０２５８】
一方で、ヒートシンク６３０を備えない信号伝送装置１０ａは、ヒートシンク６３０のような凸形状を有しない、２次元形状のリードフレーム部５００を備えるため、量産性に優れている。また、信号伝送装置１０ａにおいては、リードフレーム部５００の下面に送信回路２０１及び受信回路２０２が配置されている。このため、信号伝送装置１０ａが回路基板に実装されると、送信回路２０１および受信回路２０２から発生した熱は、主に、封止材５２０を通る経路と、リードフレーム部５００を通る経路との２つの経路から回路基板に放出される。
【０２５９】
よって、信号伝送装置１０ａにおいては、比較的小さい熱抵抗が実現されている。しかしながら、信号伝送装置１０ａは、比較例１に係る信号伝送装置２０に比べて、放熱が不利な点もある。特に、リードフレーム部５００による熱拡散の効果が小さい点が不利な点として考えられる。
【０２６０】
信号伝送装置１０ａにおいては、送信回路２０１が主な発熱体となる。これは、送信回路２０１内に発振器、ミキサー、及び、増幅回路など電流の消費が大きい回路が組み込まれているためである。よって、信号伝送装置１０ａの放熱性を向上させるために、送信回路２０１が配置される第１リードフレーム５０４が果たす役割は大きい。
【０２６１】
ここで、図５Ａ、図５Ｂ、図９Ａ、及び、図９Ｂに示されるように、信号伝送装置２０が備える第１リードフレーム２０４の大きさ（面積）は、信号伝送装置１０ａが備える第１リードフレーム５０４よりも大きい。具体的には、第１リードフレーム５０４の大きさは、第１リードフレーム２０４の大きさの１／３以下である。
【０２６２】
信号伝送装置２０において、送信回路２０１で発生した熱は、第１リードフレーム２０４によって、第１リードフレーム２０４の隅々まで拡散され、第１リードフレーム２０４に接する封止材２２０全体で放熱される。この熱拡散により、封止材２２０全体の熱抵抗が小さくなる。
【０２６３】
送信回路２０１には第１リードフレーム２０４だけではなく、封止材２２０、金属ワイヤ２０８、及び、金属ワイヤ２１０なども接続されている。このため、これらの部材を介しても放熱は行われる。しかしながら、送信回路２０１において発生した熱は、ほとんど第１リードフレーム２０４を介して放熱（拡散）される。なぜなら、第１リードフレーム２０４は、銅などの熱伝導率が高い材料で形成され、かつ、大きさが大きいため、熱抵抗が低いからである。
【０２６４】
一方、第１リードフレーム５０４の面積は、第１リードフレーム２０４の面積の１／３以下と小さい。このため、信号伝送装置１０ａにおいて送信回路２０１で発生した熱は、封止材５２０全体には拡がらず、送信回路２０１付近にこもってしまう。
【０２６５】
信号伝送装置１０ａにおいて、放熱性をさらに高めるためには、信号伝送装置１０ａ内に、第１リードフレーム２０４と熱的に接続された熱拡散構造が設けられることが望ましい。
【０２６６】
しかし、このような熱拡散構造が追加されると、信号伝送装置１０ａの製造工程において組立工程が増えるため、量産コストが増大してしまう。
【０２６７】
［実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の構造］
そこで、信号伝送装置１０ａにおいて、電磁共鳴結合器１００に代えて、送信回路２０１において発生した熱を拡散するための構造を有する電磁共鳴結合器を用いることにより、組立工程の増加を抑制し、かつ、放熱性を高めることが考えられる。以下、このような電磁共鳴結合器の構造について説明する。図１６は、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の外観斜視図である。図１７Ａ〜図１７Ｃは、実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す斜視図である。なお、以下では、電磁共鳴結合器１００との相違点を中心に説明が行われる。
【０２６８】
図１６に示されるように、電磁共鳴結合器１００ｄは、電磁共鳴結合器１００と同様に、誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４からなる３つの誘電体層が積層された構造を有する。誘電体層１１２と誘電体層１１３との間には、第１の共振器１０１が形成される第１の金属層１３１が位置する。誘電体層１１３と誘電体層１１４との間には、第２の共振器１０２が形成される第２の金属層１３２が位置する。誘電体層１１４の上面には、第２のグランドシールド１０８（図１７Ａ〜図１７Ｃでは破線で図示）が設けられる。第２のグランドシールド１０８は、受信回路２０２のグランドと同じ電位になる金属膜（金属層）である。
【０２６９】
ここで、図１６及び図１７Ａ〜図１７Ｃに示されるように、電磁共鳴結合器１００ｄは、誘電体層１１２の下面に、熱拡散層１３０を備える。
【０２７０】
熱拡散層１３０は、電磁共鳴結合器１００ｄが第１リードフレーム５０４に実装されたときに、第１リードフレーム５０４と熱的に接続される。これにより、送信回路２０１において発生した熱は、第１リードフレーム５０４を介して、電磁共鳴結合器１００ｄが備える熱拡散層１３０に放熱される。熱拡散層１３０は、例えば、銅により形成されるが、その他の金属によって形成されてもよい。
【０２７１】
電磁共鳴結合器１００に代えて電磁共鳴結合器１００ｄを備える信号伝送装置１０ｂは、量産コストの増大が抑制され、かつ、放熱性が高められている。また、電磁共鳴結合器１００ｄを備える信号伝送装置１０ｂは、小型化が容易である。
【０２７２】
また、熱拡散層１３０は、グランドシールドとしても機能する。つまり、電磁共鳴結合器１００ｄは、熱拡散層１３０を電磁共鳴結合器１００ｄのグランドシールドとして有する。より具体的には、電磁共鳴結合器１００ｄは、熱拡散層１３０を、送信回路２０１のグランドと同じ電位になる第１グランドシールドとして有する。
【０２７３】
熱拡散層１３０の厚みは、第１の金属層１３１の厚み、第２の金属層１３２の厚み、及び、第２のグランドシールド１０８の厚みのいずれよりも分厚いほうがよい。例えば、第１の金属層１３１の厚み、第２の金属層１３２の厚み、及び、第２のグランドシールド１０８の厚みが、１８μｍ（０．５ｏｚ）である場合、熱拡散層１３０の厚みは、例えば、３６μｍ（１ｏｚ）以上が望ましく、より望ましくは１０５μｍ（３ｏｚ）以上である。つまり、熱拡散層１３０の厚みは、具体的には、他の金属膜（すなわち、金属層）の５倍以上であってもよい。
【０２７４】
このように、熱拡散層１３０を厚くすることで、熱拡散性を向上させ、熱抵抗を下げることができる。
【０２７５】
電磁共鳴結合器１００ｄの上面には、熱輸送端子１３５が設けられている。熱輸送端子１３５は、第２端子の一例であって、熱拡散層１３０と第１リードフレーム５０４とを熱的に接続するために第１リードフレーム５０４に直接接続される端子である。熱輸送端子１３５は、入力端子１０３、送信側グランド端子１１０、出力端子１０５、及び、受信側グランド端子１１１とは異なる端子である。なお、入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０は、第１端子の一例であって、電磁共鳴結合器１００ｄと送信回路２０１とを電気的に接続するための端子である。熱輸送端子１３５は、第７のビア１３０ａを介して熱拡散層１３０に接続される。
【０２７６】
第７のビア１３０ａは、電磁共鳴結合器１００の一方の端部において、誘電体層１１２、誘電体層１１３、及び、誘電体層１１４を貫通する、導電性を有するビア構造である。第７のビア１３０ａは、熱拡散層１３０と熱輸送端子１３５とを接続する。言い換えれば、熱拡散層１３０は、熱輸送端子１３５及び第７のビア１３０ａを介して、第１リードフレーム５０４と熱的に接続される。
【０２７７】
電磁共鳴結合器１００ｄは、１つの熱拡散層１３０に対して熱輸送端子１３５及び第７のビア１３０ａを少なくとも１組備えればよいが、複数組備えてもよい。電磁共鳴結合器１００ｄが、１つの熱拡散層１３０に対して熱輸送端子１３５及び第７のビア１３０ａを複数組備えることにより、送信回路２０１において発生した熱は、第１リードフレーム５０４を介して効率よく熱拡散層１３０に拡散される。
【０２７８】
誘電体層１１４の上面において、第２のグランドシールド１０８は、熱輸送端子１３５を避けて配置される。これにより、熱輸送端子１３５と第２のグランドシールド１０８との電気的接触を抑制することができる。
【０２７９】
なお、電磁共鳴結合器１００ｄにおける熱輸送端子１３５（および第７のビア１３０ａ）の配置は、一例である。熱輸送端子１３５は、入力端子１０３及び第２のグランドシールド１０８と接触しない範囲でどのように配置されてもよい。
【０２８０】
電磁共鳴結合器１００ｄにおいては、熱輸送端子１３５が入力端子よりも長手方向において外側に配置されるため、電磁共鳴結合器１００ｄの長手方向の幅が大きくなってしまう。そこで、熱輸送端子１３５は、例えば、入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０と短手方向に並んで配置されてもよい。図１８は、入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０と並んで配置される熱輸送端子１３５を有する電磁共鳴結合器の外観斜視図である。図１９Ａは、入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０と並んで配置される熱輸送端子１３５を有する電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造を示す図である。図１９Ｂは、入力端子１０３及び送信側グランド端子１１０と並んで配置される熱輸送端子１３５を有する電磁共鳴結合器の配線構造及び熱拡散構造の上面図である。なお。図１９Ａ及び図１９Ｂでは、第２のグランドシールド１０８が破線で図示されている。
【０２８１】
図１８、図１９Ａ、及び、図１９Ｂに示される電磁共鳴結合器１００ｅは、熱輸送端子１３５、第７のビア１３０ａ、及び、熱拡散層１３０を備える。電磁共鳴結合器１００ｅの長手方向の幅は、電磁共鳴結合器１００と同様であり、電磁共鳴結合器１００ｄよりも短い。
【０２８２】
［実施の形態６に係る電磁共鳴結合器の製造方法］
次に、電磁共鳴結合器１００ｄの製造方法について説明する。電磁共鳴結合器１００ｅについても同様の製造方法で作製される。なお、以下の説明では、電磁共鳴結合器１００の製造方法との相違点を中心に説明が行われる。
【０２８３】
熱拡散層１３０は、誘電体層１１２の下面に通常（すなわち、第１のグランドシールド１０７）よりも厚い金属膜を形成することによって得られる。
【０２８４】
熱拡散層１３０が形成された誘電体層１１２と誘電体層１１４とは、誘電体層１１３を間に挟んで、プレスによって貼り合わせられる。この結果、厚みが１ｍｍ強の貼り合わせ基板が得られる。
【０２８５】
次に、貼り合わせ基板に、ドリルによってスルーホールが形成され、スルーホールの内側に金属めっき（例えば、銅めっき）が施される。これにより、第１のビア１０４、第２のビア１０６、第３のビア１０９、第４のビア１０７ａ、第５のビア１０８ａ、及び、第７のビア１３０ａが形成される。
【０２８６】
なお、第７のビア１３０ａのスルーホールの内側には、金属が埋め込まれてもよい。第７のビア１３０ａのスルーホールの内側には、例えば、導電性ペーストなどが充填されてもよい。また、第７のビア１３０ａのスルーホールの内側には、熱伝導率の良い銅などの金属が充填されてもよい。このように第７のビア１３０ａのスルーホールの内側に金属が充填されることによって、熱を効率よく第１リードフレーム５０４から熱拡散層１３０に伝えることができる。
【０２８７】
［実施の形態６に係る信号伝送装置の構成］
このようにして作製された電磁共鳴結合器１００ｄを備える信号伝送装置の構成について説明する。図２０Ａ及び図２０Ｂは、電磁共鳴結合器１００ｄを備える信号伝送装置の外観斜視図である。なお、電磁共鳴結合器１００ｅを備える信号伝送装置についても同様の構成であるがこの信号伝送装置については説明が省略される。
【０２８８】
図２０Ａ及び図２０Ｂに示されるように、信号伝送装置１０ｃは、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａにおいて、電磁共鳴結合器１００ａが電磁共鳴結合器１００ｄに置き換えられている。なお、金属ワイヤを用いた電気的接続のため、電磁共鳴結合器１００ｄは、実際には、電磁共鳴結合器１００ａと同様に、誘電体層１１５を備え、入力端子１０３等が中央部に配置されることが望ましい。
【０２８９】
信号伝送装置１０ｃは、具体的には、第１リードフレーム５０４と、第２リードフレーム５０５と、送信回路２０１と、受信回路２０２と、電磁共鳴結合器１００ｄとを備える。なお、図２０Ａ及び図２０Ｂでは図示が省略されているが、信号伝送装置１０ｃは、封止材を備える。送信回路２０１は、第１リードフレーム５０４の第１主面５０４ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされ、受信回路２０２は、第２リードフレーム５０５の第１主面５０５ａにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。
【０２９０】
電磁共鳴結合器１００ｄは、熱輸送端子１３５が設けられた面（すなわち、上面）が、第１リードフレーム５０４の第２主面５０４ｂ、及び、第２リードフレーム５０５の第２主面５０５ｂのそれぞれにダイアタッチ材を用いてダイボンドされる。第１リードフレーム５０４と電磁共鳴結合器１００ｄとの間に位置するダイアタッチ材は、熱輸送端子１３５を覆うように塗布される。これにより、第１リードフレーム５０４から熱拡散層１３０への熱の伝達を促進することができる。
【０２９１】
ダイアタッチ材は、熱抵抗が低い（すなわち、熱伝導率が高い）材料によって形成されるほうがよい。ダイアタッチ材は、例えば、銀ペーストである。熱抵抗が低い材料がダイアタッチ材として用いられることで、第１リードフレーム５０４から熱拡散層１３０への熱の伝達を促進することができる。
【０２９２】
なお、上記実施の形態６においては、熱拡散層１３０は、電磁共鳴結合器１００ｄの下面に配置されたが、電磁共鳴結合器１００ｄの上面に配置されてもよい。この場合、熱拡散層１３０は、第２のグランドシールド１０８としても機能する。熱拡散層１３０は、第２リードフレーム５０５と直接熱的に接続されるため、第７のビア１３０ａ及び熱輸送端子１３５は不要となる。
【０２９３】
また、第１の共振器１０１の位置と第２の共振器１０２の位置とが入れ替えられれば、第１のグランドシールドとしても機能する熱拡散層１３０を電磁共鳴結合器１００ｄの上面に配置することができる。そうすると、熱拡散層１３０は、第１リードフレーム５０４に直接接続可能となるため、第７のビア１３０ａ及び熱輸送端子１３５は不要となる。
【０２９４】
以上のような電磁共鳴結合器１００ｄを備える信号伝送装置１０ｃは、電力及び信号の伝送を低損失で行うことができ、かつ、放熱性が改善されている。電力及び信号の送受信には、マイクロ波帯またはミリ波帯など、幅広い周波数帯の高周波信号が用いられる。高周波信号の周波数帯は、具体的には、例えば、２．４ＧＨｚ以上５．８ＧＨｚ以下の周波数帯である。
【０２９５】
［実施の形態６の効果等］
以上説明したように、電磁共鳴結合器１００ｄは、さらに、第１リードフレーム５０４に熱的に接続される熱拡散層１３０を備える。
【０２９６】
このような熱拡散層１３０は、第１リードフレーム５０４を介して伝わる、送信回路２０１で発生した熱を拡散することができる。つまり、熱拡散層１３０は、信号伝送装置１０ｃの放熱性を高めることができる。
【０２９７】
また、電磁共鳴結合器１００ｄは、さらに、電磁共鳴結合器１００ｄと送信回路２０１とを電気的に接続するための入力端子１０３と、熱拡散層１３０と第１リードフレーム５０４とを熱的に接続するために第１リードフレーム５０４に直接接続される熱輸送端子１３５であって、入力端子１０３とは異なる熱輸送端子１３５とを有してもよい。入力端子１０３は、第１端子の一例であり、熱輸送端子１３５は、第２端子の一例である。
【０２９８】
これにより、熱拡散層１３０は、放熱専用の熱輸送端子１３５によって第１リードフレーム５０４に熱的に接続される。
【０２９９】
また、電磁共鳴結合器１００ｄは、熱拡散層１３０を電磁共鳴結合器１００ｄのグランドシールドとして有してもよい。
【０３００】
これにより、電磁共鳴結合器１００ｄは、熱拡散層１３０をグランドシールドとしても使用することができる。
【０３０１】
また、電磁共鳴結合器１００ｄは、熱拡散層１３０を、送信回路２０１のグランドと同じ電位になる第１のグランドシールドとして有してもよい。電磁共鳴結合器１００ｄは、さらに、送信回路２０１と電気的に接続された第１の共振器１０１が形成される第１の金属層１３１と、受信回路２０２と電気的に接続された第２の共振器１０２が形成される第２の金属層１３２と、受信回路２０２のグランドと同じ電位になる第２のグランドシールド１０８とを有してもよい。熱拡散層１３０の厚みは、第１の金属層１３１の厚み、第２の金属層１３２の厚み、及び、第２のグランドシールド１０８の厚みいずれよりも分厚くてもよい。
【０３０２】
ただし、熱拡散層１３０の厚みは、第２のグランドシールド１０８の厚みと同等であってもよい。めっき工程により熱拡散層１３０の金属層厚を増す場合には、表面に形成されるもう一方の第２のグランドシールド１０８の厚みも増すためである。
【０３０３】
これにより、熱拡散層１３０の熱拡散性を、電磁共鳴結合器１００ｄが有する他の金属層よりも向上することができる。
【０３０４】
（実施の形態７）
以下、実施の形態７として、信号伝送装置１０ｃの放熱シミュレーションの結果について説明する。なお、放熱シミュレーションは、比較例１に係る信号伝送装置２０、及び、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａについても行われた。
【０３０５】
［放熱シミュレーションの条件］
以下に示す点以外は、実施の形態５と同等の条件で放熱シミュレーションが行われた。
【０３０６】
送信回路２０１にのみ１Ｗの電力が供給され、受信回路２０２には電力が供給されないと仮定し、送信回路２０１の温度および受信回路２０２の温度の計算が行われた。つまり、送信回路２０１のみが発熱すると仮定して、送信回路２０１の温度および受信回路２０２の温度の計算が行われた。
【０３０７】
信号伝送装置１０ｃの放熱シミュレーションにおいては、電磁共鳴結合器１００ｄの大きさは、６．８５ｍｍ×６．００ｍｍであり、厚みは、１．００ｍｍとされた。熱拡散層１３０の大きさは、６．８５ｍｍ×６．００ｍｍであり、厚みは、０．１０ｍｍとして計算が行われた。なお、計算の都合上、複数の第７のビア１３０ａは、断面形状が７．８５ｍｍ×０．３ｍｍの直方体とした。図２１Ａ及び図２１Ｂは、シミュレーション上の熱拡散層１３０及び第７のビア１３０ａの形状を示す図（シミュレーション上の信号伝送装置１０ｃ外観斜視図）である。
【０３０８】
各信号伝送装置のシミュレーション上の寸法について、図２２Ａ〜図２２Ｃ、及び、表４を参照しながら説明する。図２２Ａは、比較例１に係る信号伝送装置２０のシミュレーション上の寸法を示す側面図である。図２２Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａのシミュレーション上の寸法を示す側面図である。図２２Ｃは、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃのシミュレーション上の寸法を示す側面図である。また、表４は、比較例１に係る信号伝送装置２０、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａ、及び、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃの寸法を示す。なお、図２２Ａ〜図２２Ｃでは、封止材が破線で図示されている。また、表４中の第１リードフレームの面積は、第１リードフレームのうち端子部分の面積が除かれた面積である。
【０３０９】
【表４】
2017220922.tif 000006
【０３１０】
［放熱シミュレーションの結果］
放熱シミュレーション結果（すなわち、放熱シミュレーション後の温度分布）について、図２３Ａ〜図２３Ｃ、及び、表５を参照しながら説明する。図２３Ａは、比較例１に係る信号伝送装置２０の温度分布を示す断面図である。図２３Ｂは、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａの温度分布を示す断面図である。図２３Ｃは、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃの温度分布を示す断面図である。表５は、放熱シミュレーションの結果を示す。表５は、具体的には、送信回路２０１の放熱シミュレーション上の平均温度と、受信回路２０２の放熱シミュレーション上の平均温度を示している。なお、図２３Ａ〜図２３Ｃにおいては、色が濃く（すなわち、黒く）なるほど、温度が高いことを示す。
【０３１１】
【表５】
2017220922.tif 000007
【０３１２】
比較例１に係る信号伝送装置２０の第１リードフレーム２０４は、長手方向の幅が６．０ｍｍと長いため、面積が大きい。よって、図２３Ａに示されるように、送信回路２０１で発生した熱は、第１リードフレーム２０４に広がり、かつ、封止材２２０のほぼ全体に熱が拡散している。つまり、熱抵抗が下げられている。
【０３１３】
実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａは、信号伝送装置２０よりも封止材５２０のサイズが小さい。表４に基づけば、封止材５２０の面積は、封止材２２０の面積に比べて３０%程度低減されている。
【０３１４】
また、第１リードフレーム５０４の長手方向の幅は、２．０ｍｍであり、比較例１に係る信号伝送装置２０が備える第１リードフレーム２０４の長手方向の幅の１／３となっている。
【０３１５】
図２３Ｂに示されるように、送信回路２０１において発生した熱は、ほとんど拡散せず、送信回路２０１付近にこもっている。信号伝送装置１０ａにおける１Ｗの電力投入時の温度を示す熱抵抗は、送信回路２０１側で１３．６℃／Ｗである。この熱抵抗は、比較例１に係る信号伝送装置２０に比べると４０％程度高い。
【０３１６】
実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃは、封止材の面積、及び、電磁共鳴結合器１００ｄの大きさは、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａと変わらない。しかしながら、図２３Ｃに示されるように、送信回路２０１において発生した熱は、熱拡散層１３０により、封止材全体に広がっている。
【０３１７】
また、表５に示されるように、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃが備える受信回路２０２の温度は、比較例１に係る信号伝送装置２０が備える受信回路２０２の温度、及び、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａの温度に比べて、３℃程度上昇している。これは、熱拡散層１３０によって封止材全体の温度が上昇した結果であると考えられる。つまり、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃにおいては、熱拡散層１３０によって温度分布が改善されている。
【０３１８】
また、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃの熱抵抗値は、送信回路２０１側で９．９℃／Ｗであり、封止材２２０が大きい比較例１に係る信号伝送装置２０と同程度である。実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃの送信回路２０１側における熱抵抗値は、実施の形態２に係る信号伝送装置１０ａに比べて約４０％低減されている。
【０３１９】
このように、実施の形態６に係る信号伝送装置１０ｃは、電磁共鳴結合器１００ｄが熱拡散層１３０を有することによって、パッケージサイズの増加及び製造工程の増加を抑制しつつ、放熱性を改善することができる。
【０３２０】
（まとめ）
以上、本開示の信号伝送装置について、実施の形態１〜７に基づいて説明した。なお、本開示は、これらの実施の形態またはその変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態またはその変形例に施したもの、あるいは異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３２１】
本開示の信号伝送装置は、小型化が容易であり、アイソレータ、または、絶縁型電力伝送装置として利用することが可能である。
【符号の説明】
【０３２２】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、２０、２０ａ  信号伝送装置
１６  電源
１７  信号源
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ  電磁共鳴結合器
１０１  第１の共振器
１０１ａ、１０２ａ  開放部
１０１ｂ  第１配線
１０２  第２の共振器
１０２ｂ  第２配線
１０２ｃ  一端
１０２ｄ  他端
１０３  入力端子（第１端子）
１０４  第１のビア
１０５  出力端子
１０６  第２のビア
１０７  第１のグランドシールド
１０７ａ  第４のビア
１０８  第２のグランドシールド
１０８ａ  第５のビア
１０９  第３のビア
１１０  送信側グランド端子
１１１  受信側グランド端子
１１２、１１３、１１４、１１５  誘電体層
１１６  第６のビア
１１７  第３配線
１１８  第４配線
１１９  第５配線
１２０  第６配線
１３０  熱拡散層
１３０ａ  第７のビア
１３１  第１の金属層
１３２  第２の金属層
１３５  熱輸送端子（第２端子）
２０１  送信回路
２０２  受信回路
２０４、３０４、５０４、６０４、７０４  第１リードフレーム
２０５、３０５、５０５、６０５、７０５  第２リードフレーム
２０６、２０７、３０６、３０７、５０６、５０７、６０６、６０７  外部端子
２０８〜２１１、３０８〜３１１、５０８〜５１１、６０８〜６１１  金属ワイヤ
２２０、３２０、５２０、６２０、７２０  封止材
３００、５００、６００  リードフレーム部
３０４ａ、３０５ａ、５０４ａ、５０５ａ、６０４ａ、６０５ａ  第１主面
３０４ｂ、３０５ｂ、５０４ｂ、５０５ｂ、６０４ｂ、６０５ｂ  第２主面
６３０  ヒートシンク
６４０  間隙
６５１  切り欠き
６５２  隙間
６５３、６５４  開口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
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