CN103201898B - 电磁共振耦合器 - Google Patents

Abstract

提供一种能够容易地集成化的电磁共振耦合器。具备传送基板（701）和反射基板（702），在传送基板（701）上设置有：第一共振布线（704），形成为环形状的一部分由第一开放部（726）开放的形状；第一输入输出布线（711），与第一共振布线（704）连接；第二共振布线（703），设置于第一共振布线（704）的内侧，形成为环形状的一部分由第二开放部（723）开放的形状；以及第二输入输出布线（710），与第二共振布线（703）连接；在反射基板（702）上设置有反射布线（707），该反射布线（707）形成为环形状的一部分由第三开放部（724）开放的形状；从与传送基板（701）的主面垂直的方向观察时，反射布线（707）和第一共振布线（704）及第二共振布线（703）重叠。

Description

电磁共振耦合器

技术领域

本发明涉及用于非接触电力传送装置、非接触信号传送装置以及信号绝缘装置的电磁共振耦合器。

背景技术

已知不必通过布线将电气设备直接连接，就能够在电气设备间传送电力和信号的非接触传送技术。例如，为了将逻辑信号的地线和RF信号的地线分离，已知在输入输出间具有电绝缘功能的被称为数字分离器的电子电路元件（信号绝缘装置）（例如参照专利文献1）。

在IGBT（绝缘栅双极型晶体管、insulated gate bipolar transistor）等用于驱动高耐压的开关元件的半导体驱动电路中，驱动电路的输出侧的基准电位非常高。因此，在半导体驱动电路的输入侧和驱动开关元件的输出侧之间，需要将地线电绝缘。为了实现这样的电绝缘，使用非接触传送技术。

例如，专利文献4所公开的利用2个电布线共振器的耦合的电磁共振耦合器（也称为电磁场共振耦合器），近年来作为非接触传送技术受到极大关注。这样的电磁共振耦合器的特征在于，高效率且能够进行长距离的信号传送。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第7692444号说明书

专利文献2：特开2001-267905号公报

专利文献3：特开2007-311753号公报

专利文献4：特开2008-067012号公报

发明的概要

发明所要解决的课题

在上述那样的电磁共振耦合器中，存在小型化及集成化的课题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种容易进行小型化及集成化的电磁共振耦合器。

解决课题所采用的手段

为了解决上述课题，本发明的一个方式的电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，其特征在于，具备：传送基板；以及反射基板，与所述传送基板对置地设置；在所述传送基板上设置有：第一共振布线，形成为环形状的一部分由第一开放部开放的形状；第一输入输出布线，与所述第一共振布线连接；第二共振布线，设置于所述第一共振布线的内侧，形成为环形状的一部分由第二开放部开放的形状；第二输入输出布线，与所述第二共振布线连接；在所述反射基板上设置有反射布线，形成为环形状的一部分由第三开放部开放的形状；从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，所述反射布线和所述第一共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第一开放部及所述第三开放部开放的形状，所述反射布线和所述第二共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第二开放部及所述第三开放部开放的形状。

发明效果

根据本发明的一个方式的电磁共振耦合器，能够在同一平面上传送非接触信号，所以能够使装置小型化及集成化。

附图说明

图1是以往的非接触信号传送装置的示意图。

图2A是实施方式1的电磁共振耦合器的示意图。

图2B是实施方式1的电磁共振耦合器的电路示意图。

图3是表示电磁共振耦合器的变形例的示意图。

图4A是表示实施方式2的电磁共振耦合器的立体图（透视图）。

图4B是实施方式2的电磁共振耦合器的截面图。

图4C是实施方式2的电磁共振耦合器的传送基板的俯视图。

图4D是实施方式2的电磁共振耦合器的反射基板的俯视图。

图4E是表示在实施方式2的电磁共振耦合器中，共振器和共振反射器重叠的部分的图。

图5是表示实施方式2的电磁共振耦合器的传送特性的图。

图6是表示背面接地布线的变形例的示意图。

图7A是共振反射器为1个的开环型的电磁共振耦合器的立体图（透视图）。

图7B是共振反射器为1个的开环型的电磁共振耦合器的反射基板的俯视图。

图7C是表示在共振反射器为1个的开环型的电磁共振耦合器中，共振器和共振反射器重叠的部分的图。

图8是共振器及共振反射器为矩形的电磁共振耦合器的立体图（透视图）。

图9是将实施方式2的电磁共振耦合器和开关元件集成时的立体图。

具体实施方式

（本发明的基础知识）

如背景技术中所说明，在用于对IGBT等高耐压的开关元件进行驱动的半导体驱动电路中，使用非接触信号传送装置。在这样的半导体驱动电路中，要求能够与其他半导体元件同样地小型化、高集成化的非接触传送装置。

例如，虽然有经由脉冲传送器等非接触信号传送装置将地线分离的构造（例如参照专利文献2），但是由于脉冲传送器的尺寸较大，无法用于半导体驱动电路元件。

作为非接触信号传送装置，通过使用对置的平面螺旋电感器的构成（例如参照专利文献3），能够在一定程度上小型化。但是，通过这样的平面螺旋电感器进行的非接触信号传送存在以下问题：由于进行电磁感应耦合，因此传送效率较差，并且，由于无法取得布线间的空隙（airgap），所以无法确保耐压。即，作为大电流·电压用途并不适合。

此外，在1个螺旋电感器构造中，布线彼此交叉，所以要求夹持较厚的绝缘体的3维构造。为了实现这样的夹持较厚的绝缘体的3维构造，需要采用一般的半导体工艺无法应对的特殊工艺。

作为非接触信号传送装置，在图1中示出了使用螺旋电感器的构造的数字分离器的例子。

数字分离器包括：发送电路芯片1041，形成有发送电路；发送芯片1043，形成有发送螺旋电感器1045；接收芯片1044，形成有接收螺旋电感器1046；以及接收（解调）电路芯片1042，形成有解调电路。

发送电路芯片1041与发送芯片1043、以及接收电路芯片1042与接收芯片1044通过线1047连接。输入信号被发送电路调制为非接触信号传送用信号，并发送至发送芯片1043的发送螺旋电感器1045。发送螺旋电感器1045及接收螺旋电感器1046发挥线圈的作用。发送芯片1043上的发送螺旋电感器1045和接收芯片1044上的接收螺旋电感器1046通过电磁感应耦合，所以发送至发送螺旋电感器1045的电力（电流）被传送给电分离的接收螺旋电感器1046。由接收螺旋电感器1046产生的电力（电流）被接收电路芯片1042上的接收电路复原，并作为输出信号取出。

这时，在形成螺旋电感器时，需要堆积及制作较厚的金属层和较厚的绝缘层。这样的较厚的金属层和较厚的绝缘层的堆积及制作不包括在通常的半导体工艺中。因此，螺旋电感器与半导体电路芯片形成在不同的基板上。

另一方面，如果使用在半导体芯片上堆积厚膜的电介质等的再布线工艺，则能够在半导体电路芯片上集成作为发送部的螺旋电感器。但是，使用再布线工艺的成本非常高。因此，数字分离器像图1那样由未集成化的4个半导体芯片构成。

此外，在图1那样的数字分离器中，需要将发送电路芯片1041和发送芯片1043、以及接收电路芯片1042和接收芯片1044的芯片间分别用线连接，所以还存在不适于高频信号的传送的课题。

此外，作为不使用再布线工艺就能够得到较高的绝缘耐压的构造，提出了在非接触信号传送装置中使用开环型共振器的电磁共振耦合器（例如参照专利文献4）。

但是，在这样的电磁共振耦合器中，信号被输入的布线和信号被输出的布线设置在不同的平面上，所以存在难以集成化的课题。

为了解决上述课题，本发明的一个方式的电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，其特征在于，具备：传送基板；以及反射基板，与所述传送基板对置地设置；在所述传送基板上设置有：第一共振布线，形成为环形状的一部分由第一开放部开放的形状；第一输入输出布线，与所述第一共振布线连接；第二共振布线，设置于所述第一共振布线的内侧，形成为环形状的一部分由第二开放部开放的形状；第二输入输出布线，与所述第二共振布线连接；在所述反射基板上设置有反射布线，形成为环形状的一部分由第三开放部开放的形状；从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，所述反射布线和所述第一共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第一开放部及所述第三开放部开放的形状，所述反射布线和所述第二共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第二开放部及所述第三开放部开放的形状。

由此，能够将2个共振布线形成在同一平面上，所以容易集成化。此外，不需要使用再布线工艺等，能够以低成本集成化。

此外，也可以是，所述反射布线具有第四开放部及第五开放部来作为所述第三开放部，所述反射布线包括：第一反射布线，形成为环形状的一部分由所述第四开放部开放的形状；第二反射布线，设置于所述第一反射布线的内侧，形成为环形状的一部分由所述第五开放部开放的形状；以及连接布线，将所述第一反射布线和所述第二反射布线连接；从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，所述第一反射布线和所述第一共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第一开放部及所述第四开放部开放的形状，所述第二反射布线和所述第二共振布线重叠的部分的形状为环形状由所述第二开放部及所述第五开放部开放的形状。

由此，第一共振布线和第一反射布线是类似的构造，第二共振布线和第二反射布线是类似的构造，所以能够加强电磁共振耦合。即，实现了能够高效地传送信号的电磁共振耦合器。

此外，也可以是，所述第二共振布线的布线宽度比所述第一共振布线的布线宽度窄。

由此，能够使第一共振布线及反射布线的动作频带接近于第二共振布线及反射布线的动作频带。即，实现了电磁共振耦合力较强且能够高效地传送信号的电磁共振耦合器。

此外，也可以是，所述第二反射布线的布线宽度比所述第一反射布线的布线宽度窄。

由此，能够使第一共振布线及第一反射布线的动作频带接近于第二共振布线及第二反射布线的动作频带。即，实现了电磁共振耦合力较强且能够高效地传送信号的电磁共振耦合器。

此外，也可以是，所述第一反射布线与所述第一共振布线为同一布线宽度及同一形状，所述第二反射布线与所述第二共振布线为同一布线宽度及同一形状，从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，所述第一反射布线的轮廓与所述第一共振布线的轮廓一致，所述第二反射布线的轮廓与所述第二共振布线的轮廓一致。

由此，第一共振布线与第一反射布线为同一构造，第二共振布线与第二反射布线为同一构造，所以能够加强电磁共振耦合。即，实现了能够高效地传送信号的电磁共振耦合器。

此外，也可以是，与所述传送基板的主面垂直的方向上的、所述第一共振布线及所述第二共振布线与所述反射布线的距离为所述高频信号的波长的1/2以下。

此外，也可以是，所述第一共振布线、所述第二共振布线、所述第一反射布线以及所述第二反射布线的轮廓为圆形或矩形。

此外，也可以是，具备与所述反射基板对置地设置的盖基板，在所述盖基板的不与所述反射基板对置一侧的面上设置有表示所述高频信号的基准电位的盖接地布线。

由此，通过盖接地布线，提高了传送效率，并且能够降低来自电磁共振耦合器的无用放射。

此外，也可以是，在所述传送基板上的所述第二共振布线、所述第一输入输出布线以及所述第二输入输出布线的周边，设置有表示所述高频信号的基准电位的共面接地布线。

由此，通过共面接地布线，将与基板水平的方向的电磁场封闭，从而 提高传送效率，并且能够减少来自电磁共振耦合器的无用放射。此外，在传送基板中，实现了共面或接地共面布线构造的输入输出布线。

此外，也可以是，所述共面接地布线包括：第一共面接地布线，沿着所述第一输入输出布设置；以及第二共面接地布线，与所述第一共面接地布线绝缘，沿着所述第二输入输出布线设置。

由此，能够将共面接地布线分离为表示第一输入输出布线的基准电位的接地布线和表示第二输入输出布线的基准电位的接地布线。

此外，也可以是，在所述传送基板的未形成有所述第一共振布线一侧的面、即背面上，设置有表示所述高频信号的基准电位的背面接地布线。

由此，将传送基板的背面的电磁场封闭而提高了传送效率，并且能够减少来自电磁共振耦合器的无用放射。此外，在传送基板中，实现了微带线路构造的输入输出布线。

此外，所述背面接地布线在从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时包括：第一背面接地布线，是比所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓更靠外侧的区域；以及第二背面接地布线，是由所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓围成的区域；所述第一背面接地布线和所述第二背面接地布线被沿着所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓设置的绝缘图案绝缘。

由此，能够将背面接地布线分离为表示第一输入输出布线的基准电位的接地布线和表示第二输入输出布线的基准电位的接地布线。

此外，也可以是，在所述传送基板上还形成有：发送电路，通过所述高频信号对控制信号进行调制；以及接收电路，对所述控制信号进行解调；在所述第一共振布线及所述第二共振布线间传送调制后的所述控制信号。

由此，不再需要通过线等将发送电路及接收电路与非接触信号传送部（共振布线及反射布线）连接，所以实现了不易受到不确定的寄生电容等影响的、高速的非接触信号传送。

此外，也可以是，所述发送电路具备：振荡器，输出所述高频信号；以及信号混合器，将所述振荡器输出的所述高频信号及所述控制信号混合，从而通过所述高频信号对所述控制信号进行调制；所述接收电路通过二极管及电容器将调制后的所述控制信号解调。

由此，能够以与控制信号的频率不同的频率进行非接触信号传送，实现了低噪音及低干扰的优良的非接触信号传送。

此外，也可以是，在所述传送基板上还形成有开关元件，根据由所述接收电路解调后的所述控制信号，该开关元件接通或断开。

此外，也可以是，所述传送基板是氮化物半导体基板或形成有氮化物半导体的基板。

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

另外，以下说明的实施方式都只示出本发明的一具体例。以下的实施方式所示出的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置及连接形态、步骤、步骤的顺序等只是一例，不意图限定本发明。此外，对于以下的实施方式中的构成要素中的、表示最上位概念的独立权利要求所未记载的构成要素，作为任意的构成要素来说明。

（实施方式1）

图2A表示实施方式1的电磁共振耦合器10。

此外，图2B是使用电路记号示意性地表示电磁共振耦合器10的图。

（构成）

图2A所示的电磁共振耦合器10具备传送基板101和重叠在传送基板101的上方的反射基板102。

在本实施方式中，传送基板101是0.2mm厚的蓝宝石基板。传送基板101例如也可以是硅半导体基板。

在本实施方式中，反射基板102是0.2mm厚的蓝宝石基板。反射基板102例如也可以是硅半导体基板。反射基板102与传送基板101对置地设置。

首先，说明电磁共振耦合器10中的共振器的构成要素（用于非接触信号传送的构成要素）。

在传送基板101上设置有：接收共振器104（第一共振布线）；输入布线110（第一输入输出布线），与接收共振器104连接；发送共振器103（第二共振布线）；以及输出布线111（第二输入输出布线），与发送共振器103连接。

在反射基板102上设置有共振反射器107（反射布线）。以下将接收共振器104、发送共振器103及共振反射器107称为“非接触信号传送部”。

接收共振器104、发送共振器103、共振反射器107、输入布线110以及输出布线111是金属布线。金属布线的材料在本实施方式中为金，但是不限于此。

图2A所示的发送共振器103及接收共振器104的形状是在布线的一部分具有切口（以下也称为狭缝）的圆环。发送共振器103及接收共振器104的形状是在视力检査中使用的C字那样的形状。换言之，发送共振器103及接收共振器104的形状是环形状（圆形状）的一部分由狭缝（第一开放部或第二开放部）开放的形状。以下，将上述那样的在一部分具有切口的圆环标记为“开环形状”。另外，环形状指的是例如像闭曲线形状那样的封闭环形的形状，在环（环绕、loop）形状中，也包括由直线构成的封闭形状。

切口的尺寸（切口部分在圆环的圆周方向上的长度）是任意的，但是优选为圆环的长度的1/4以下。

发送共振器103的直径小于接收共振器104的直径。此外，接收共振器104以包围发送共振器103的方式配置。换言之，发送共振器103设置于接收共振器104的内侧。在实施方式1中，圆形状的接收共振器104和圆形状的发送共振器103配置为同心圆状。

另外，发送共振器103和接收共振器104不通过布线等电连接。从与传送基板的主面垂直的方向观察时，发送共振器103中的设置有切口部分的位置与接收共振器104中的设置有切口部分的位置不相同。即，将发送共振器103的中心和发送共振器103的切口的中央部分连结的直线、以及将接收共振器104的中心和接收共振器104的切口的中央部分连结的直线，从与传送基板的主面垂直的方向观察时并不一致。

在接收共振器104的切口部分配置有将信号混合器109和发送共振器103连接的输入布线110。输入布线110连接在从发送共振器103的一端起相当于发送共振器103的布线长度的1/4长度的位置。此外，输入布线110穿过接收共振器104的切口部分，与延伸设置至接收共振器104的外侧的信号混合器109连接。此外，输出布线111连接在从接收共振器104的一端起相当于接收共振器104的布线长度的1/4的长度的位置。

通过这样的构成，能够将接收共振器104和发送共振器103紧凑地设 置在同一平面上。即，通过在接收共振器104的内侧配置发送共振器103，能够缩小发送共振器103及接收共振器104在传送基板101上所占的面积。此外，发送共振器103和接收共振器104形成在与后述的周边电路同一平面上。即，在电磁共振耦合器10中实现了非接触信号传送部和周边电路的集成化。

这样，在电磁共振耦合器10中，在非接触信号传送部中能够在同一基板上传送信号，所以除了共振反射器107之外，能够在同一晶片上形成包括周边电路在内的全部元件。即，具有能够通过单一工艺制作除了共振反射器107之外的电路元件的优点。由此，不需要通过线接合等将各元件电接合，所以能够避免高频信号的特性恶化。此外，制作成本也较低。

另外，在图2A中，发送共振器103的布线和接收共振器104的布线的间隔（圆的半径方向的距离）为0.1mm。该间隔不限于此。

共振反射器107形成于反射基板102的上表面。共振反射器107经由反射基板102与发送共振器103及接收共振器104对置地配置。

共振反射器107由第1圆环105（第二反射布线）、第2圆环106（第一反射布线）和连接布线130构成。

第1圆环105及第2圆环106是在一部分具有切口的圆环状的布线。第1圆环105和第2圆环106通过连接布线130电连接。具体地说，连接布线130的一端连接在从第1圆环105的一端起相当于第1圆环105的布线长的1/4的长度的位置。此外，连接布线130的另一端连接在从第2圆环106的一端起相当于第2圆环106的布线长的1/2的长度的位置。

共振反射器107中包含的第1圆环105是与发送共振器103的圆环对应的形状，其共振频率相同。共振反射器107中包含的第2圆环106是与接收共振器104的圆环对应的形状，其共振频率相同。即，共振反射器107具有与发送共振器103及接收共振器104双方具有相同共振频率的圆环。在实施方式1中，第1圆环105是与发送共振器103相同的形状，第2圆环106是与接收共振器104相同的形状。

以下说明电磁共振耦合器10的非接触信号传送部的动作。

发送共振器103及接收共振器104的开环型电磁场共振耦合器具有：在电介质材料（蓝宝石）上由金等金属形成的圆形的电布线的一部分被狭 缝切断的构造、以及将向该圆形的电布线输入信号或输出信号的布线连接的构造。

发送共振器103与共振反射器107中包含的第1圆环105在离开了下述距离的位置对置地设置，在该距离下，发送共振器103与共振反射器107中包含的第1圆环105在近场区域中电磁场耦合。具体地说，在与传送基板101垂直的方向上，发送共振器103与第1圆环105的距离是由非接触信号传送部（电磁共振耦合器10）传送的高频信号的波长（动作波长）的1/2以下。同样，接收共振器104和共振反射器107中包含的第2圆环106离开了动作波长的1/2以下的距离而配置。

在此，高频信号的波长是考虑了传送信号的布线材料导致的波长的缩短率、以及存在于发送共振器103和接收共振器104之间的电介质导致的波长缩短率之后的波长。在实施方式1中，由作为布线材料的金及作为基板材料的蓝宝石决定上述波长缩短率。

因此，发送共振器103和第1圆环105处于电场和磁场能够强耦合的状态。同样，接收共振器104和第2圆环106处于电场和磁场能够强耦合的状态。

由此，例如通过在发送共振器103中产生具有特定频率（动作频率）的电流，在共振反射器107所包含的第1圆环105中产生同样频率的电流。此外，通过在共振反射器107所包含的第2圆环106中产生动作频率的电流，在接收共振器104中产生相同频率的电流。一般来说，将该现象称为电磁共振耦合。

即，向发送共振器103输入动作频率的高频信号的情况下，在共振反射器107所包含的第1圆环105中产生动作频率的高频信号。共振反射器107所包含的第1圆环105和共振反射器107所包含的第2圆环106通过布线电连接，所以在共振反射器107所包含的第2圆环106中也产生动作频率的高频信号。通过在共振反射器107所包含的第2圆环106中产生动作频率的高频信号，在接收共振器104中产生动作频率的高频信号。

换言之，对置地设置的开环型电磁共振耦合器（发送共振器103及第1圆环105、接收共振器104及第2圆环106）分别处于电场和磁场能够强耦合的状态，所以通过输入动作频率的高频信号而共振。在此，作为共振反 射器107的第1圆环105和第2圆环106通过连接布线电连接。由此，在电气及空间地分离的发送共振器103和接收共振器104之间实现了高频信号的传送。

动作频率fr由发送共振器103及第1圆环105（接收共振器104及第2圆环106）的自感L和自电容C决定。此外，动作频率fr作为与发送共振器103及第1圆环105（接收共振器104及第2圆环106）的尺寸有关的式子，能够像下述的式（1）那样近似。在此，c是指光速，εr是指等价的相对介电常数。相对介电常数εr在此是指传送基板101的电介质的介电常数。此外，a是开环型电磁共振耦合器的有效面积，在实施方式1的构造中，大约为发送共振器103及第1圆环105（接收共振器104及第2圆环106）的直径左右。

【数1】

$\mathrm{fr}=\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\mathrm{LC}}}\≈\frac{c}{2\mathrm{\πa}\sqrt{{\mathrm{\ϵ}}_r}}$ ··式(1)

接着，说明电磁共振耦合器10的周边电路等（上述非接触信号传送部以外的构成要素）。

在传送基板101上表面设置有输入端子127、输出端子128以及输出地线端子129。此外，在传送基板101的背侧（未设置输入端子127等的一侧的面）设置有背面接地布线114。背面接地布线114是金属导体（金属布线）。背面接地布线114成为表示输入端子127的基准电位的接地布线。

输出地线端子129是表示输出端子128的基准电位的地线。背面接地布线114和输出地线端子129电分离。即，地线在输入输出间绝缘。

此外，在传送基板101上设置有由信号混合器109及振荡器108构成的发送电路1000。同样，在传送基板101上设置有由二极管112a、二极管112b及电容器113构成的接收电路2000。

信号混合器109的一方的输入和振荡器108的输出由布线电连接。此外，信号混合器109的另一方的输入和输入端子127通过布线电连接。信号混合器109的输出通过输入布线110与发送共振器103电连接。

二极管112a的阳极及二极管112b的阴极与连接于接收共振器104的输出布线111电连接。此外，二极管112a的阴极通过布线与电容器113的 一端连接，二极管112b的阳极通过布线与电容器113的另一端电连接。

将二极管112a的阴极和电容器113的一端电连接的布线延伸设置而与输出地线端子129电连接。将二极管112b的阳极和电容器113的另一端电连接的布线延伸设置而与输出端子128电连接。以上说明的布线的材料在实施方式1都是金。

以上说明了电磁共振耦合器10的构成。

另外，传送基板101的材料也可以是导体。这种情况下，也可以在传送基板101的上表面形成氮化硅等绝缘层，在其上部形成发送共振器103及接收共振器104等。此外，这种情况下，表示输入端子127的基准电位的地线也可以是作为绝缘层的下层的传送基板101本身。

（动作）

接下来说明电磁共振耦合器10的动作。

输入至输入端子127的输入信号被输入至信号混合器109。

信号混合器109通过从振荡器108输入至信号混合器109的、作为载波的高频信号来对输入信号进行调制。电磁共振耦合器10的非接触信号传送部（发送共振器103及接收共振器104）仅能够传送特定频带的高频信号。在此，特定的频带与电磁场共振耦合器的动作频率（共振频率）对应。即，从振荡器108输入至信号混合器109的高频信号是能够由非接触信号传送部传送的频率的信号。

非接触信号传送部的动作频率取决于发送共振器103及接收共振器104的布线长度（直径）。

例如，像实施方式1那样，发送共振器103的直径为1.2mm，接收共振器104的直径为0.8mm，发送共振器103和共振反射器107的布线间隔为0.2mm的情况下，动作频率约为15GHz。另外，若缩小发送共振器103及接收共振器104的直径，则动作频率变高。

输入信号例如是对马达进行控制的PWM（Pulse-width modulation）信号。这种情况下，输入信号是10kHz的脉冲信号。因此，例如直接传送10kHz的输入信号的非接触信号传送部与在半导体电路中使用的晶体管、振荡器108以及信号混合器109等半导体电路相比，是非常大的尺寸。

因此，信号混合器109通过由振荡器108输出的高频信号对输入信号 进行调制并传送。

由发送电路1000调制后的输入信号被输入至发送共振器103。如上述那样，输入至发送共振器103的输入信号按照共振反射器107中包含的第1圆环、共振反射器107中包含的第2圆环以及接收共振器104的顺序被传送，并输出至输出布线111。接着，调制后的输入信号被输入至接收电路2000。

接收电路2000通过功二极管112a、二极管112b及电容器113对调制后的输入信号进行解调。由此，解调后的输入信号被输出至输出端子128。

在电磁共振耦合器10中，在非接触信号传送部中使用电磁共振耦合，所以具有较高的传送效率。具体地说，与50%左右的以往的非接触信号传送装置的传送效率相比，电磁共振耦合器10具有80%以上的传送效率。

此外，与传送基板101的主面垂直的方向上的发送共振器103和共振反射器107的距离（共振器间的间隔）能够设为较大，因此电磁共振耦合器10为高耐压。具体地说，在以往的非接触信号传送装置中，共振器间的间隔需要数um左右，但是在电磁共振耦合器10中，共振器间的间隔为数mm左右。

此外，在电磁共振耦合器10中，无用的电波的放射较少。因此，与装置外的其他信号频率的非干扰性较高，噪音特性非常好。具体地说，在以往的非接触信号传送装置中干扰度为20dB左右，但是在电磁共振耦合器10中，干扰度为30dB以上。

此外，如上述那样，通过将动作频率设计为较高的频带，能够缩小发送共振器103及接收共振器104的直径。即，能够实现非接触信号传送部的小型化。具体地说，以往的非接触信号传送装置为数cm左右的尺寸，与此相对，电磁共振耦合器10为数mm以下。此外，发送共振器103及接收共振器104形成于同一平面，所以在电磁共振耦合器10中不需要高价的再布线工艺。因此，电磁共振耦合器10能够以低成本实现。此外，非接触信号传送部和周边电路（发送电路1000及接收电路2000）能够形成于同一平面，所以在非接触信号传送部和周边电路的连接中不需要使用线接合等。由此，能够降低不确定的寄生电容等的影响，避免高频信号的特性恶化。

此外，能够将非接触信号传送部、发送电路1000及接收电路2000容 易地形成在同一半导体芯片内。即，能够容易地将非接触信号传送部、发送电路1000及接收电路2000集成为单芯片。

如上所述，电磁共振耦合器10作为低成本且能够传送数十GHz的高速信号的非接触信号传送元件是有用的。

另外，实施方式1的电磁共振耦合器10针对传送的高频信号具有频率特性。因此，还能够作为将特定的频率屏蔽的过滤器利用。

（实施方式2）

在实施方式1中，电磁共振耦合器10具备接收电路及发送电路，但是接收电路及发送电路并不是必需的构成。

此外，本发明的电磁共振耦合器中的发送共振器、接收共振器及共振反射器的形状、大小等不限于实施方式1的说明。

如在实施方式1中所说明，本发明的电磁共振耦合器的特征之一为，将发送共振器和接收共振器设置于同一平面上。

例如，如图3所示，通过将相同形状及相同尺寸的发送共振器303及接收共振器304横向排列而制作，能够将发送共振器303及接收共振器304集成在同一基板上。

但是，这种情况下的课题为，在反射基板302中共振反射器307所占的面积、以及在传送基板301中发送共振器303及接收共振器304所占的面积较大。即，图3所示的电磁共振耦合器存在不适于小型化的缺点。

在此，在实施方式1及2中，其特征在于，在同一平面上将发送共振器103设置于接收共振器104的内侧的2重环构造。

以下说明本发明的实施方式2的电磁共振耦合器。

（构造）

图4A是表示实施方式2的电磁共振耦合器20的立体图（透视图）。

图4B是图4A的电磁共振耦合器20的截面图。

图4C是从与基板的主面垂直的方向仅观察传送基板401时的俯视图，图4D是从与基板的主面垂直的方向观察与传送基板401重叠的反射基板402时的俯视图。

电磁共振耦合器20具备传送基板401、反射基板402及盖基板416。在实施方式2中，传送基板401是硅半导体基板，反射基板402及盖基板 416是蓝宝石基板。

另外，传送基板401也可以是蓝宝石基板。但是，通过将传送基板401设为硅半导体基板，能够在传送基板401上廉价且容易地集成晶体管和二极管等周边电路。

首先，使用图4A、图4B及图4C说明传送基板401。

在传送基板401的上表面形成有：作为金属布线的输入布线410、以及作为将圆形状的一部分用狭缝423切断而成的形状的金属布线的发送共振器403。输入布线410和发送共振器403直接连接。具体地说，输入布线410连接在从发送共振器403的一端起相当于发送共振器403的布线长度的约3/16的位置。输入布线410的未与发送共振器403连接的一端是输入端子427。

此外，在传送基板401的上表面，以包围发送共振器403的外侧的方式设置有接收共振器404。接收共振器404是将圆形状的一部分用狭缝426切断而成的形状的金属布线。接收共振器404的外直径比发送共振器403的外直径长。在此，外直径指的是，将从发送共振器403（接收共振器404）的中心到发送共振器403（接收共振器404）的布线的外侧为半径时的直径。

在接收共振器404上直接连接着作为金属布线的输出布线411。具体地说，输出布线411连接在从接收共振器404的一端起相当于接收共振器404的布线长度的1/4的位置。输出布线411的未与接收共振器404连接的一端是输出端子428。

发送共振器403和接收共振器404以不接触的方式设置。此外，输入布线410从传送基板401上的与接收共振器404的狭缝426对应的位置延伸设置到接收共振器404的外侧。传送基板401上的接收共振器404及发送共振器403是所谓的开环型的电磁共振耦合器。

在传送基板401上的输入布线410、输出布线411及接收共振器404的周边设置有共面接地布线420（发送侧共面接地布线420a及接收侧共面接地布线420b）。

共面接地布线420是表示在发送共振器403及接收共振器404间传送的高频信号的基准电位的布线。

如图4C所示，共面接地布线420通过设置于传送基板401的对角线上 的未设置有金属导体的区域、即绝缘图案，被分离为发送侧共面接地布线420a及接收侧共面接地布线420b的2个区域。即，发送侧共面接地布线420a和接收侧共面接地布线420b绝缘。

发送侧共面接地布线420a是沿着输入布线410设置于与输入布线410同一平面上的、表示发送共振器403中的高频信号的基准电位的接地布线。

接收侧共面接地布线420b是沿着输出布线411设置于与输出布线411同一平面上的、表示接收共振器404中的高频信号的基准电位的接地布线。

这样，在实施方式2中，输入布线410及输出布线411是所谓的共面线路构造。通过这样的共面线路构造，能够将横向（与传送基板401水平的方向）的电磁场封闭，能够提高电磁共振耦合器20的传送效率，并且降低来自电磁共振耦合器20的无用辐射。

在传送基板401的下表面（背面）设置有作为金属导体的背面接地布线414。背面接地布线414是表示传送基板401中的信号的基准电位的布线。背面接地布线414将从电磁共振耦合器20朝向背面放射的电磁场封闭。因此，能够提高电磁共振耦合器20的传送效率，并且降低来自电磁共振耦合器20的无用辐射。

此外，输入布线410及输出布线411也可以是使用这样的背面接地布线414的所谓微带线路构造。

另外，背面接地布线414并不是必需的构成要素。在传送基板401的背面，也可以不设置背面接地布线414。

在传送基板401的上方设置有反射基板402。具体地说，在传送基板401的上表面重叠有反射基板402。另外，在传送基板401和反射基板402之间，也可以是空间及其他材料。

在反射基板402的上表面形成有共振反射器407。共振反射器407是由发送侧共振反射器405、接收侧共振反射器406、将发送侧共振反射器405及接收侧共振反射器406连接的连接布线430构成的金属布线。

发送侧共振反射器405与发送共振器403的大小及形状相同。即，发送侧共振反射器405是具有与发送共振器403同等的半径的开环形状。

接收侧共振反射器406设置于发送侧共振反射器405的外侧，是大小及形状与接收共振器404相同的布线。即，接收侧共振反射器406是具有 与接收共振器404同等的半径的开环形状。

连接布线430是将发送侧共振反射器405和接收侧共振反射器406连接的布线。具体地说，连接布线430的一端连接在从发送侧共振反射器405的一端起相当于发送侧共振反射器405的布线长度的约3/16的长度的位置。此外，连接布线430的另一端连接在从接收侧共振反射器406的一端起相当于接收侧共振反射器406的布线长度的约3/16的长度的位置。此外，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，连接布线430位于输入布线410的延长线上。

在实施方式2中，发送共振器403和发送侧共振反射器405都是开环（圆）形状。发送共振器403和发送侧共振反射器405在与传送基板401的主面垂直的方向上对置地设置。这时，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，发送共振器403的中心和发送侧共振反射器405的中心几乎为同一位置。

换言之，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，发送共振器403的轮廓和发送侧共振反射器405的轮廓一致。在此，发送共振器403（发送侧共振反射器405）的轮廓如下定义。假设在发送共振器40中不设置狭缝423而发送共振器403是环形状的封闭布线的情况下，该环形状的封闭布线具有规定由该环形状的封闭布线围成的区域的内周侧（内侧）的轮廓、和与上述内周侧的轮廓一起规定上述环形状的封闭布线的形状的外周侧（外侧）的轮廓。发送共振器403的轮廓是指这2个轮廓中的外周侧的轮廓。另外，换言之，上述内周侧的轮廓和上述外周侧的轮廓规定发送共振器403的布线宽度，外周侧的轮廓规定发送共振器403的占有面积。另外，对于接收共振器404（接收侧共振反射器406）的轮廓也同样定义。

同样，接收共振器404和接收侧共振反射器406都是开环（圆）形状。接收共振器404和接收侧共振反射器406在与传送基板401的主面垂直的方向上对置地设置。这时，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，接收共振器404的中心和接收侧共振反射器406的中心几乎为同一位置。

换言之，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，接收共振器404的轮廓和接收侧共振反射器406的轮廓一致。在此，轮廓几乎为同一位置。在此，接收共振器404（接收侧共振反射器406）的轮廓是指，在接收共振 器404中没有狭缝426的情况下的接收共振器404的外周侧的轮廓。

此外，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，狭缝426位于由从发送共振器403（接收共振器404）的中心到输入端子427的线段和从发送共振器403（接收共振器404）的中心到输出端子428的线段划分的四边形的区域。此外，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，狭缝423和狭缝424相对于输入布线410的延长线呈线对称的位置关系。

另外，在电磁共振耦合器20中，为了稳定地传送信号，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，发送共振器403和发送侧共振反射器405需要具有重叠的部分。同样，从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，接收共振器404和接收侧共振反射器406需要具有重叠的部分。

图4E是表示从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，共振器和共振反射器重叠的部分的图。在图中，由粗线围成的部分表示发送侧共振反射器405及接收侧共振反射器406，由点线围成的部分表示发送共振器403及接收共振器404。另外，如上述那样，发送侧共振反射器405的布线宽度和发送共振器403的布线宽度实际上相同，但是在图4E中，为便于说明，将发送共振器403的布线宽度示意性地表示为比发送侧共振反射器405的布线宽度窄。同样，在图4E中，将接收共振器404的布线宽度示意性地表示为比接收侧共振反射器406的布线宽度窄。

发送侧共振反射器405和发送共振器403重叠的部分452的形状是圆形状（环形状）通过狭缝423（第二开放部）及狭缝424（第五开放部）开放的形状。换言之，假定为没有狭缝423及狭缝424的情况下，发送侧共振反射器405和发送共振器403重叠的部分的形状为圆形状（环形状）。

接收侧共振反射器406和接收共振器404重叠的部分451的形状是圆形状通过狭缝426（第一开放部）及狭缝425（第四开放部）开放的形状。换言之，假定为没有狭缝426及狭缝425的情况下，接收侧共振反射器406和接收共振器404重叠的部分的形状为圆形状（环形状）。

在实施方式2中，发送侧共振反射器405和发送共振器403的形状及大小相同，接收侧共振反射器406和接收共振器404的形状及大小相同。但是，即使发送侧共振反射器405和发送共振器403不是相同形状及相同大小，只要发送侧共振反射器405和发送共振器403重叠的部分的形状如 图4E所示那样，除了与狭缝对应的部分之外为环形状，发送侧共振反射器405和发送共振器403就能够确保一定的耦合力。对于接收侧共振反射器406和接收共振器404也同样。

此外，像这样共振器和反射器重叠的部分的形状除了与狭缝对应的部分之外为环形状的情况留待后述。

在反射基板402的上方设置有盖基板416。具体地说，在反射基板402的上表面重叠有盖基板416。另外，在反射基板402和盖基板416之间也可以是空间及其他材料。

在盖基板416的不与反射基板402对置的一侧的面、即上表面形成有由金属导体形成的盖接地布线415。盖接地布线415将从电磁共振耦合器20朝向上表面放射的电磁场封闭。因此，提高了电磁共振耦合器20的传送效率，并且能够降低来自电磁共振耦合器20的无用辐射。

另外，盖基板416及盖接地布线415并不是必需的构成要素。也可以不设置盖基板416。此外，在盖基板416的上表面也可以不设置盖接地布线415。

在电磁共振耦合器20中，输入至输入布线410的动作频带的高频信号在发送共振器403中共振并被传送至发送侧共振反射器405。传送至发送侧共振反射器405的高频信号被传送至接收侧共振反射器406，并被传送（反射）至与接收侧共振反射器406共振的接收共振器404，从输出布线411取出。另外，相反，向输出布线411输入高频信号的情况下，能够从输入布线410取出高频信号。

如以上说明，电磁共振耦合器20是发送共振器403和接收共振器404电气且空间地绝缘的构造，所以具有较高的绝缘耐压。此外，根据实施方式2的电磁共振耦合器20，能够将输入布线410和输出布线411形成在同一基板的同一平面上。即，电磁共振耦合器20适于集成化。此外，电磁共振耦合器20是在接收共振器404的内侧设置有发送共振器403的构造，所以在传送基板401中发送共振器403及接收共振器404所占的面积较小，所以非常小型。

（传送特性）

说明实施方式2的电磁共振耦合器20的传送特性。

首先，说明电磁共振耦合器20的更具体构造。

发送共振器403及发送侧共振反射器405是由布线宽度0.1mm的布线形成的外直径为1.2mm的圆形状，是圆形状的一部分分别被狭缝423及狭缝424切断的形状。

此外，接收共振器404及接收侧共振反射器406是由布线宽度0.03mm的布线形成的外直径为0.8mm的圆形状，是圆形状的一部分分别被狭缝425及狭缝426切断的形状。另外，输入布线410、输出布线411以及连接布线430的布线宽度为0.1mm。

发送共振器403的狭缝423的宽度及发送侧共振反射器405的狭缝424的宽度为0.02mm。接收侧共振反射器406的狭缝425的宽度及接收共振器404的狭缝426的宽度为0.3mm。在此，狭缝的宽度是指共振器的布线方向（圆周方向）上的狭缝部分的长度。

传送基板401、反射基板402以及盖基板416是基板厚度为0.2mm的蓝宝石基板。在此，基板厚度是指与基板的主面垂直的方向的厚度。另外，蓝宝石基板的相对介电常数为10.2，介电损失（tanδ）为0.001。

设置于传送基板401及反射基板402上的布线的厚度（指的是与基板的主面垂直的方向的厚度）都是0.0005mm。此外，设置于传送基板401及反射基板402上的布线的材料都是金。

设置于盖基板416上的盖接地布线415是厚度为0.1mm的金。盖接地布线415形成于盖基板416的一个面的整面上。

共面接地布线420是0.0005mm厚的金。共面接地布线420在传送基板401上从输入布线410及输出布线411离开0.14mm而设置。即，将输入布线410和发送侧共面接地布线420a绝缘的绝缘图案的图案宽度为0.14mm。同样地，将输出布线411和接收侧共面接地布线420b绝缘的绝缘图案的图案宽度为0.14mm。

另外，在图4A及图4B中，说明了在传送基板401的背面设置有背面接地布线414，但是图5表示未设置背面接地布线414的情况的传送效率。

图5是表示以上说明的构成的电磁共振耦合器20的传送特性的图。

在图5中，如实线的曲线所示，在作为电磁共振耦合器20的动作频率的13GHz～15GHz的频带中，插入损失为1dB以下。此外，在图5中如点线 的曲线所示，反射损失在动作频率的频带中为－10dB左右。即，从图5可知，电磁共振耦合器20能够高效地传送高频信号。

另外，在实施方式2中，发送共振器403及发送侧共振反射器405的布线宽度和接收共振器404及接收侧共振反射器406的布线宽度不同，这是有意的设置。

将能够由接收共振器404及接收侧共振反射器406传送的高频信号的频带（动作频率）作为第一频带，将能够由发送共振器403及发送侧共振反射器405传送的高频信号的频带（动作频率）作为第二频带。这种情况下，能够由电磁共振耦合器20传送的高频信号的频带是第一频带和第二频带重复的频带。即，第一频带和第二频带重复的频带越大，电磁共振耦合器20越稳定地动作。

电磁共振耦合器20是在接收共振器404的内侧形成有发送共振器403的2重环构造，所以发送共振器403的半径和接收共振器404的半径不同。因此，如果使发送共振器403和接收共振器404的布线宽度相同，则如式（1）所示，发送共振器403及发送侧共振反射器405的动作频率与接收共振器404及接收侧共振反射器406的动作频率较大地不同。即，无法充分确保第一频带和第二频带重复的频带。

因此，需要使发送共振器403及发送侧共振反射器405的动作频率和接收共振器404及接收侧共振反射器406的动作频率相近。具体地说，在实施方式2中，使半径较小的发送共振器403的布线宽度变细，提高发送共振器403及发送侧共振反射器405的动作频率。由此，第二频带接近第一频带，所以充分确保了第一频带和第二频带重复的频带，在2重环构造的电磁共振耦合器20中也实现了稳定的动作。

另外，在图4A及图4C中，如上述那样，输入布线410及输出布线411是共面布线构造，但是输入布线410及输出布线411也可以是使用背面接地布线414的微带线路构造。

图6是表示在电磁共振耦合器20中输入布线410及输出布线411为微带线路构造的情况的背面接地布线414的图。图6是从背面观察对传送基板401的背面接地布线414进行加工，而将输入布线410及输出布线411设为微带构造的情况的电磁共振耦合器的平面图。

背面接地布线414在从与传送基板401的主面垂直的方向观察时包括：第一背面接地布线419，是位于发送共振器403及输入布线410的轮廓的外侧的区域；以及第二背面接地布线439，是由发送共振器403及输入布线410的轮廓围成的区域。

第一背面接地布线419和第二背面接地布线439通过沿着发送共振器403及输入布线410的轮廓设置的绝缘图案418绝缘。从与传送基板401的主面垂直的方向观察时，绝缘图案418与设置于传送基板401上的发送共振器403与接收共振器404之间的绝缘图案为相同形状。第一背面接地布线419是表示接收共振器404中的高频信号的基准电位的接地布线。第二背面接地布线439是表示发送共振器403中的高频信号的基准电位的接地布线。

由此，第一背面接地布线419和第二背面接地布线439绝缘。即，在电磁共振耦合器20中，能够容易地在发送侧和接收侧使用不同的基准电位。另外，在图6所示的微带线路构造中，也可以没有图4A中说明的共面接地布线420。

（变形例）

另外，在实施方式2中，共振反射器407是发送侧共振反射器405及接收侧共振反射器406的2重环构造，但是共振反射器707也可以是1个开环型的布线。

图7A是表示共振反射器707为1个开环型的布线时的电磁共振耦合器的立体图。

在图7A中，传送基板701的不同点仅在于将共面接地布线720分离的绝缘图案。在传送基板701中，以与传送基板701的一边平行的直线状设置有绝缘图案。

通过像图7A那样设置绝缘图案，能够将输入布线710设为微带线路（接地共面线路）构造，也能够将输出布线711设为共面线路构造。同样，输入布线710能够设为共面线路构造，输出布线711也能够设为微带线路（接地共面线路）构造。这种情况下，背面接地布线714并不是必须设置。

对于图7A的传送基板701及盖基板716（盖接地布线715），与图4A的传送基板401及盖基板416是相同的构成、功能，省略说明。

图7B是图7A的电磁共振耦合器30的反射基板702的俯视图。

共振反射器707的布线宽度例如为0.15mm。狭缝726的宽度例如为0.3mm。

另外，在电磁共振耦合器30中，为了稳定地传送信号，从与传送基板701的主面垂直的方向观察时，发送共振器703及接收共振器704和共振反射器707需要具有重叠的部分。但是，如图7B所示，并不是说发送共振器703及接收共振器704除了狭缝以外必须全部与共振反射器707重叠。

图7C是表示从与传送基板701的主面垂直的方向观察时，发送共振器703及接收共振器704与共振反射器707重叠的部分的图。在图中由粗线围成的部分表示共振反射器707，由点线围成的部分表示发送共振器703及接收共振器704。

共振反射器707和发送共振器703重叠的部分752的形状是圆形状通过狭缝723（第二开放部）及狭缝724（第三开放部）开放的形状。换言之，假定为没有狭缝723及狭缝724的情况下，共振反射器707和发送共振器703重叠的部分的形状是圆形状（环形状）。共振反射器707和接收共振器704重叠的部分751的形状是圆形状通过狭缝726（第一开放部）及狭缝724（第三开放部）开放的形状。换言之，假定为没有狭缝726及狭缝724的情况下，共振反射器707和接收共振器704重叠的部分的形状是圆形状。

即，如果共振反射器707和发送共振器703重叠的部分的形状如图7C所示那样除了与狭缝对应的部分之外为环形状，则共振反射器707和发送共振器703能够确保一定的耦合力。共振反射器707和接收共振器704也是同样。

在此，将能够由接收共振器704及共振反射器707传送的高频信号的频带（动作频率）作为第一频带，将能够由发送共振器703及共振反射器707传送的高频信号的频带（动作频率）作为第二频带。

上述第一频带及第二频带依赖于共振反射器707和发送共振器703及接收共振器704的重复部分而变动。能够由电磁共振耦合器30传送的高频信号的频带是第一频带和第二频带重复的频带。即，第一频带和第二频带重复的频带越大。电磁共振耦合器30越稳定地动作。

由此，通过变更共振反射器707、发送共振器703及接收共振器704的 布线宽度等而调整第一频带及第二频带，能够使电磁共振耦合器30的动作更加稳定。

另外，在实施方式1及实施方式2中，说明了开环型的电磁共振耦合器。但是，共振反射器、发送共振器及接收共振器的形状不限于圆形状。

图8是表示共振反射器、发送共振器及接收共振器的形状为矩形时的电磁共振耦合器的立体图。

如图8所示，共振反射器807、发送共振器803及接收共振器804也可以是矩形。另外，在图8中，共振反射器807、发送共振器803及接收共振器804的形状以外的功能或构造与图4A或图7A所示的电磁共振耦合器相同，省略说明。

此外，在图8中，在反射基板802上仅设置有共振反射器807，但是如图4A所示，共振反射器807也可以由发送侧共振反射器、接收侧共振反射器、连接布线构成。此外，在图8中，在传送基板801上未设置绝缘图案，但是也可以在传送基板801上设置绝缘图案而将共面接地布线820分离为发送侧和接收侧。

此外，本发明的电磁共振耦合器（非接触信号传送部）能够与IGBT等高耐压的开关元件集成在同一平面上。

图9是表示与开关元件集成在同一平面上的电磁共振耦合器的图。另外，在图9赋予了与图2A相同的标记的部位的功能及构造与图2A相同，省略说明。

在图9中，图2A的输出地线端子129与开关元件133的源极端子131对应，图2A的输出端子128与开关元件133的栅极端子134对应。

在图9中，通过由振荡器108输出的高频信号对输入至输入端子127的控制信号进行调制，并传送至发送共振器103的输入布线110。

调制后的控制信号从发送共振器103向共振反射器107传送，进而从共振反射器107向接收共振器104传送。传送至接收共振器104的调制后的控制信号通过输出布线111被传送至接收电路2000，接收电路2000对调制后的控制信号进行解调。

通过将由接收电路2000解调后的控制信号输入至栅极端子134，对开关元件133的源极端子131及漏极端子132的导通或非导通（接通或断开） 进行控制。

如图9所示，具有栅极端子134、源极端子131及漏极端子132的开关元件133和本发明的电磁共振耦合器能够集成在同一平面上。特别是，氮化物半导体的开关元件是横型器件，所以适合与本发明的电磁共振耦合器集成。此外，本发明的电磁共振耦合器尤其适于耐噪声较弱的氮化物半导体的开关元件的驱动电路。

（补充）

在本发明的实施方式1及2中，将传送基板作为硅半导体进行了说明，但是传送基板也可以是氮化物半导体基板等其他半导体基板、电介质基板、或磁性体基板。

反射基板作为蓝宝石基板进行了说明，但是反射基板也可以是由硅等半导体基板、磁性体基板、或其他电介质材料形成的基板。

在实施方式1及2中，将发送共振器、接收共振器、发送侧共振反射器及接收侧共振反射器作为圆形状（开环型）进行了说明，但是发送共振器、接收共振器、发送侧共振反射器及接收侧共振反射器也可以不是圆形。例如，发送共振器、接收共振器、发送侧共振反射器及接收侧共振反射器也可以是四边形等线对称曲线形状。

在实施方式1及2中，也可以不在传送基板上设置共面接地布线。此外，也可以在反射基板上的反射共振器的周边设置共面接地布线。

在实施方式1及2中，说明了从与传送基板的主面垂直的方向观察时，发送共振器的轮廓和发送侧共振反射器（第1圆环）的轮廓一致，这里的一致并不是指完全一致。即使由于制造工序中产生的组装偏差等而发送共振器的轮廓和发送侧共振反射器（第1圆环）的轮廓若干偏离，电磁共振耦合器也能够传送高频信号。另外，发送共振器的轮廓和发送侧共振反射器（第1圆环）的轮廓偏离的情况下，可能发生图5中说明的传送效率的恶化等。

在实施方式1及2中，发送侧共振反射器和接收侧共振反射器分别是不中断的布线。但是，发送侧共振反射器和接收侧共振反射器也可以由具有一部分使电容耦合或电磁耦合等共振频率通过的功能的元件构成。即，发送侧共振反射器和接收侧共振反射器也可以是布线被切断的构造。

此外，在实施方式1及2中，反射基板设置于传送基板的上方，但是也可以设置于传送基板101（401）的下方。

此外，在实施方式1及2中，布线除了背面接地布线以外设置在传送基板及反射基板的上表面（表面），但是布线也可以设置在传送基板及反射基板的下表面（背面）。

此外，例如也可以是在一个基板的一个面上设有共振器，在另一个面上设有共振反射器的构成。

此外，例如也可以在传送基板的内部设有共振反射器，在传送基板的表面设有发送共振器及接收共振器。

在实施方式1及2中，共振反射器也可以集成在传送基板101上。例如，能够通过再布线工艺在传送基板上制作共振反射器107。

在实施方式1中，发送电路1000由振荡器108和信号混合器109构成，接收电路2000由二极管112a、二极管112b以及电容器113构成，但本构成只是一例。发送电路1000及接收电路2000的电路构成也可以是其他电路构成。

在实施方式1中，将输出至输出端子的信号作为控制信号被解调后的信号进行了说明，但是输出信号也可以不是输入信号被解调后的信号。即，也可以不由实施方式1的电磁共振耦合器传送信号，而是传送电力。

在实施方式1及2中，发送共振器及接收共振器分别是1个开环型的布线。但是，发送共振器403及接收共振器404也可以分别是将2个以上的开环型的布线并联连接的布线。

在实施方式1及2中，在共振反射器（发送侧共振反射器及接收侧共振反射器）中设有狭缝，但即使是没有狭缝的构造，有时通过优化设计也能够作为共振反射器进行动作。即，共振反射器的狭缝并不是必需的构成要素。

在实施方式1及2中，发送共振器和发送侧共振反射器（第1圆环）为相同形状且相同大小，但是发送共振器的形状及大小和发送侧共振反射器（第1圆环）的形状及大小也可以不同。对于接收共振器及接收侧共振反射器也同样。

在实施方式1及2中，也可以在传送基板与反射基板之间设置电介质 基板。此外，传送基板和反射基板也可以经由蜡等非固体的材料重叠。

在实施方式1及2中，在盖基板的上表面设置了盖接地布线，但是盖接地布线不是必需的构成要素。

在实施方式1及2中，输入布线所连接的发送共振器上的位置、输出布线所连接的接收共振器上的位置、发送共振器上的设有狭缝的位置、接收共振器上的设有狭缝的位置只是一例。即，从与传送基板的主面垂直的方向观察时，输入布线和输出布线所成的角度是任意的。同样，将发送侧共振反射器和接收侧共振反射器连接的连接布线的位置及设置于共振反射器上的狭缝的位置只是一例。

另外，本发明不限于这些实施方式或其变形例。只要不脱离本发明的主旨，将本领域技术人员能够想到的各种变形施加到本实施方式及其变形例而得到的发明，或者将不同的实施方式及其变形例中的构成要素组合而构成的形态也包含在本发明的范围内。

工业实用性

本发明的电磁共振耦合器容易进行小型化及集成化，作为小型的电信号绝缘元件或绝缘型半导体驱动元件等是有用的。

标记说明

10、20、30  电磁共振耦合器

101、301、401、701、801  传送基板

102、302、402、702、802  反射基板

103、303、403、703、803  发送共振器

104、304、404、704、804  接收共振器

105  第1圆环

106  第2圆环

107、307、407、707、807  共振反射器

108  振荡器

109  信号混合器

110、310、410、710、810  输入布线

111、311、411、711、811  输出布线

112a、112b  二极管

113  电容器

114、314、414、714、814  背面接地布线

127、427、1027  输入端子

128、428、1011  输出端子

129  输出地线端子

130、330、430  连接布线

131  源极端子

132  漏极端子

133  开关元件

134  栅极端子

315、415、715  盖接地布线

316、416、716、816  盖基板

323、423、723、823  狭缝

324、424、724、824  狭缝

325、425  狭缝

326、426、726、826  狭缝

405  发送侧共振反射器

406  接收侧共振反射器

418  绝缘图案

419  第一背面接地布线

420、720、820  共面接地布线

420a  发送侧共面接地布线

420b  接收侧共面接地布线

439   第二背面接地布线

451、452、751、752  部分

1000  发送电路

1041  发送电路芯片

1042  接收电路芯片

1043  发送芯片

1044  接收芯片

1045  发送螺旋电感器

1046  接收螺旋电感器

1047  线

2000  接收电路

Claims (16)

1.一种电磁共振耦合器，在第一共振布线及第二共振布线间以非接触的方式传送高频信号，具备：

传送基板；以及

反射基板，与所述传送基板对置地设置；

在所述传送基板上设置有：

所述第一共振布线，为环形状的一部分由第一开放部开放而成的形状；

第一输入输出布线，与所述第一共振布线连接；

所述第二共振布线，设置于所述第一共振布线的内侧，为环形状的一部分由第二开放部开放而成的形状；以及

第二输入输出布线，与所述第二共振布线连接；

在所述反射基板上设置有反射布线，该反射布线为环形状的一部分由第三开放部开放而成的形状；

从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，

所述反射布线与所述第一共振布线重叠的部分的形状，为环形状由所述第一开放部及所述第三开放部开放而成的形状，

所述反射布线与所述第二共振布线重叠的部分的形状，为环形状由所述第二开放部及所述第三开放部开放而成的形状。

2.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

所述反射布线具有第四开放部及第五开放部来作为所述第三开放部，

所述反射布线包括：

第一反射布线，为环形状的一部分由所述第四开放部开放而成的形状；

第二反射布线，设置于所述第一反射布线的内侧，为环形状的一部分由所述第五开放部开放而成的形状；以及

连接布线，将所述第一反射布线和所述第二反射布线连接；

从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，

所述第一反射布线与所述第一共振布线重叠的部分的形状，为环形状由所述第一开放部及所述第四开放部开放而成的形状，

所述第二反射布线与所述第二共振布线重叠的部分的形状，为环形状由所述第二开放部及所述第五开放部开放而成的形状。

3.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

所述第二共振布线的布线宽度比所述第一共振布线的布线宽度窄。

4.如权利要求2所述的电磁共振耦合器，

所述第二反射布线的布线宽度比所述第一反射布线的布线宽度窄。

5.如权利要求2所述的电磁共振耦合器，

所述第一反射布线与所述第一共振布线为同一布线宽度及同一形状，

所述第二反射布线与所述第二共振布线为同一布线宽度及同一形状，

从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，

所述第一反射布线的轮廓与所述第一共振布线的轮廓一致，

所述第二反射布线的轮廓与所述第二共振布线的轮廓一致。

6.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

在与所述传送基板的主面垂直的方向上，所述第一共振布线及所述第二共振布线与所述反射布线的距离为所述高频信号的波长的1/2以下。

7.如权利要求2所述的电磁共振耦合器，

所述第一共振布线、所述第二共振布线、所述第一反射布线及所述第二反射布线的轮廓为圆形或矩形。

8.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

所述电磁共振耦合器还具备与所述反射基板对置地设置的盖基板，

在所述盖基板的不与所述反射基板对置一侧的面上，设置有表现所述高频信号的基准电位的盖接地布线。

9.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

在所述传送基板上的所述第二共振布线、所述第一输入输出布线及所述第二输入输出布线的周边，设置有表现所述高频信号的基准电位的共面接地布线。

10.如权利要求9所述的电磁共振耦合器，

所述共面接地布线包括：

第一共面接地布线，沿着所述第一输入输出布线设置；以及

第二共面接地布线，与所述第一共面接地布线绝缘，沿着所述第二输入输出布线设置。

11.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

在所述传送基板的未形成所述第一共振布线一侧的面即背面，设置有表现所述高频信号的基准电位的背面接地布线。

12.如权利要求11所述的电磁共振耦合器，

所述背面接地布线包括第一背面接地布线及第二背面接地布线，

在从与所述传送基板的主面垂直的方向观察时，

所述第一背面接地布线是比所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓更靠外侧的区域，

所述第二背面接地布线是由所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓围成的区域；

所述第一背面接地布线与所述第二背面接地布线被沿着所述第二共振布线及所述第二输入输出布线的轮廓设置的绝缘图案绝缘。

13.如权利要求1所述的电磁共振耦合器，

在所述传送基板上还形成有：

发送电路，通过所述高频信号对控制信号进行调制；以及

接收电路，对所述控制信号进行解调；

在所述第一共振布线与所述第二共振布线之间传送调制后的所述控制信号。

14.如权利要求13所述的电磁共振耦合器，

所述发送电路具备：

振荡器，输出所述高频信号；以及

信号混合器，将所述振荡器输出的所述高频信号及所述控制信号混合，从而通过所述高频信号对所述控制信号进行调制；

所述接收电路通过二极管及电容器将调制后的所述控制信号解调。

15.如权利要求13所述的电磁共振耦合器，

在所述传送基板上还形成有开关元件，该开关元件根据由所述接收电路解调后的所述控制信号被接通或断开。

16.如权利要求1～15中任一项所述的电磁共振耦合器，

所述传送基板是氮化物半导体基板或形成有氮化物半导体的基板。