JP2003059721A - 電子回路を有する可撓性導体フォイル - Google Patents

電子回路を有する可撓性導体フォイル

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】電子回路を有する製品が市場で成功するため
に、ハウジングの中において自由に配置することができ
る可撓性導体フォイルを提供する。 【解決手段】少なくとも１つの面上に導線パターンを有
する少なくとも１つの非導電性材料の層を備え、少なく
とも２つの導線パターン、または少なくとも２つの導線
パターンの一部、が磁気コンポーネントを形成すること
を特徴とする、電子回路を有する可撓性導体フォイル。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、電子回路を有する可撓性導体フ
ォイルに関する。この導体フォイルは、少なくとも１つ
の非導電性材料の層から成り、この層は少なくとも１つ
の面に導線パターンを有する。
【０００２】家庭用電化製品が市場で成功するために
は、その外観とデザインが重要な役割を果たす。これら
により多くの創造的自由を与えるために、ハウジングの
中においてもかなり自由に配置することができる、可撓
性導体フォイルを用いることが望ましい。
【０００３】上述のタイプの導体フォイルは米国特許第
５，９８６，３４１号により公知になっており、この中
ではコイルの形の導線パターンが可撓性カードの上にプ
リントされている。このコイルは例えばコンデンサ、集
積回路のような他の薄膜技術コンポーネントに接続さ
れ、シリコンに埋め込まれている。シリコンはカバーフ
ォイル用の接着剤としての役割も果たす。
【０００４】国際公開公報第９９／３８２１１号では、
医療技術の分野で半導体素子及びセンサを備える可撓性
導体フォイルを用い、電子システムと生物学システムを
結合することが記載されている。このマイクロシステム
を人工網膜、神経刺激装置、またはシナプスとして用い
る、生物学的用途が他に考えられる。
【０００５】欧州特許公開公報第０８３６２２９Ａ２号
には、誘電層の両側に受動コンポーネント、特にコンデ
ンサを設けることが開示されている。
【０００６】本発明の目的は、特に磁気コンポーネント
の集積化により、エネルギー変換に重点を置く他の分野
でも用いることができる、可撓性導体フォイルを提供す
ることである。
【０００７】この目的は、請求項１に記載された可撓性
導体フォイルによって達成される。従属項には好適な実
施の形態が記載されている。
【０００８】本発明によれば、磁気コンポーネントは少
なくとも２つの導線パターンによって形成されている。
【０００９】何年にも亘り、例えばポリイミド製で、
「フレックスフォイル」として知られ、導線パターンを
有するような可撓性フォイルが市場に出ている。しか
し、特にパワーエレクトロニクスの分野では、分厚く堅
いコンポーネントの存在により、回路全体に可撓性を持
たせることができなかった。これらのコンポーネントは
変圧器のような磁気コンポーネントだけでなく、耐電圧
の高いコンデンサを含む。一方、半導体コンポーネント
は通常かなり小さいため、剛性があるにもかかわらず、
回路全体に可撓性を持たせることができる。これらをい
わゆる「ネイキッドダイ（裸のチップ）」の状態でハウ
ジング無しに取り付けることは、例えば国際公開公報第
ＷＯ９９／３８２１１号に開示されている。ＳＭＤの形
の低電圧コンポーネントもまたこの条件を満たす。本発
明においては、可撓性フォイルが効果的に用いられる。
【００１０】好適な実施の形態によると、非導電性材料
は、４より大きい誘電率εｒを有する誘電材料である。
これが１つ以上のコンデンサを形成するために用いら
れ、導線パターンの１つまたは導線パターンの一部がそ
れぞれコンデンサ電極を形成してもよい。可撓性カード
または導体フォイルに用いられる材料は、通常３と４の
間の誘電率を有する。本発明では、誘電率が４から１０
０、望ましくは１０から８０の材料が用いられる。
【００１１】さらに好ましくは、少なくとも１つの導線
パターンがコイルを形成し、２以上の対向して設けられ
るコイルが変圧器を形成するとよい。
【００１２】基本的には、このように磁気コンポーネン
トを、コア部材を必要としない、空芯型の平面コイルま
たは変圧器として形成することができる。この時巻き線
は、回路の導線トラックと同じ可撓性の層による平面巻
き線となる。後により高い切り替え周波数を与えられる
ことにより、空芯型磁気コンポーネントはより有用性を
増す。
【００１３】例えばフィルタやシールドのために磁気コ
アがどうしても必要な場合は、本発明による好適な実施
の形態によると、可撓性磁気材料のセクションを少なく
とも１つ有する層を用いることができる。このようにし
て、シーメンス松下コンポーネンツによるデータシート
「ＦＰＣ Ｆｏｌｉｅ Ｃ３５０，Ｃ３５１」（１９９
９年６月）にあるように、例えばフェライトパウダーが
可撓性プラスチックマトリクスに接着される。この物質
は低い透磁係数を有するが、渦電流損失も低く、高い切
り替え周波数において変圧器、コイルコア、またはシー
ルドとして用いるのに特に適している。ヴァークウムシ
ュメルツェ ゲーエムベーハー社の１９９８年カタログ
「可撓性磁気材料および半加工品」（Weichmagnetische
Werkstoffe und Halbzeuge）により、薄い可撓性フォ
イルに用いられる、高い透過性を有するμ金属が公知に
なっている。高い渦電流損失のため、この物質は特にフ
ィルタ用途に適している。
【００１４】本発明による可撓性導体フォイルは、少な
くとも２つの層が異なる物質から成るため、様々な回路
を製造することができる。このように、磁気コンポーネ
ントおよび電気コンポーネントを効果的に設けることが
できる。磁気コンポーネントおよびコンデンサは互いに
組み合わされ、ＬＣやＬＣＴ素子を形成してもよい。
【００１５】本発明の可撓性導体フォイルには、例えば
可撓性材料から成る抵抗、可撓性ポリマ電子コンポーネ
ント、半導体コンポーネント、および例えば医療技術の
分野での特殊用途としてセンサなどの、電気及び電子コ
ンポーネントを用いることができる。この場合、回路が
可撓性であり続けるよう、半導体はできるだけ小さくす
べきである。このために、半導体は例えばＳＭＤやフリ
ップチップのような、最小限のハウジングに設けたり、
「ネイキッドダイ」として効果的に設けられ、たとえば
ボンディングワイヤを用いてコンタクトされなければな
らない。半導体は、特別なハウジング内にまたは「ネイ
キッドダイ」の状態で、２つの層の間の可撓性導体フォ
イルに積層されてもよい。ポリマ電子コンポーネントに
ついては特別な用途のオプションがある。トランジスタ
およびダイオード、更に発光ダイオードとディスプレイ
のような能動コンポーネントは、この特別なタイプのプ
ラスチックから成ってもよい。
【００１６】本発明の可撓性導体フォイルは、パワー、
エネルギー、または電圧変換用の回路に好適に用いられ
る。更に、例えば回路の入力側および出力側のフィルタ
も、本発明の技術を用いて製造することができる。これ
らのフィルタは、差動モードノイズ、さらに通常モード
ノイズを減少するフィルタであってよい。Ｔフィルタ、
ｐｉフィルタ、多段フィルタなどの形のＬＣフィルタ
や、集積化された減衰抵抗器とこれらとの組み合わせな
どが実現可能である。
【００１７】例えば、電子部品を含む全体構造スクリー
ン厚が１０ｍｍのディスプレイ、特にプラズマディスプ
レイパネル（ＰＤＰ）用の特別な電子機器用の回路も実
現可能である。このように、可撓性を有する集積回路
は、薄型フラットパネルディスプレイを駆動されるのに
適している。もし、可撓性スクリーンが本発明による可
撓性導体フォイルを備えていれば、特別な用途も考えら
れる。
【００１８】更に、用途のオプションとして、本発明に
よる可撓性導体フォイルを有する生地がある。この意味
では、体につけて運ばれる再生装置への電力供給源が実
現可能である。
【００１９】以下に、図面を参照して本発明を詳細に説
明する。
【００２０】図１は、共振コンバータとして設計されて
いるハーフブリッジコンバータを図式的に示している。
電圧源１と並列に、コンデンサからなるフィルタ２が接
続されている。フィルタされた電圧は２つのスイッチか
ら成るハーフブリッジ３経由で引き出される。引き出さ
れた電圧は上流の共振コンデンサ５経由で変圧器４によ
り変換され、最終的には負荷６に印加される。
【００２１】図２は、このコンバータが異なる材料から
成る複数の可撓性層から、どのように形成されているか
を示している。第１の絶縁層８１は、２つの可撓性フォ
イル５２、５３の間に位置している。これらの可撓性フ
ォイルはそれぞれ、変圧器の二次巻き線である導線トラ
ックを、導線パターン３１、３２として有している。導
線パターン３１、３２上には、二次側の負荷への接続線
４１、４２が設けられている。第１の導線パターン３１
の二次側の下方には、可撓性磁気コア１１が別の可撓性
フォイル５１上に設けられている。二次側にある第１の
導線パターン３１と、第２の導線パターン３２とは、第
１の絶縁層８１経由でメッキスルーホール３３と従来の
方法で接続されている。第２の絶縁層８２は、二次側
の、第２の導線パターン３２を有する可撓性フォイル５
３上に位置する。変圧器の一次側は、可撓性フォイル５
４上の第１の導線パターン２１、その上に設けられる第
３の絶縁層８３、および第２の導線パターン２２によ
り、同様の構造を持つように形成されている。上述の場
合と同じように、２つの導線パターン２１、２２は絶縁
層８３を介してメッキスルーホール２３によって接続さ
れている。一次側の第２の導線パターン２２を有する可
撓性フォイル５５は、フィルタコンデンサ用の第１電極
６１と、共振コンデンサ用の第２電極とを更に備える。
一次側の第１の導線パターン２１は、メッキスルーホー
ル２３によって第２の導線パターン２２と接続されてい
る。誘電物質から成る層５０が、可撓性フォイル５５の
上に設けられる。例えばポリイミドのようなプラスチッ
クベースの高キャパシタンス誘電層は公知であるが、こ
れらは通常の可撓性フォイルと相性がよい。もう一つの
可撓性フォイル５６が誘電物質の層５０の上に置かれ、
フィルタコンデンサの第２電極６２と共振コンデンサの
第２電極７２に加えて、「ネイキッドダイ」状態の半導
体スイッチ１０と、コントローラ９を備えている。これ
らの素子は、導線トラックによって所望の方法で接続さ
れている。半導体スイッチ１０の接続に関しては、フィ
ルタコンデンサの電極６１、６２にコンタクトするため
に、ボンディングワイヤ１５が用いられる。入力電圧用
の接続線１４もまた、可撓性フォイル５６に設けられ
る。最後に、第２の導線パターン２２上の可撓性フォイ
ル５７の上に、可撓性磁気コア１２が設けられる。
【００２２】上述の回路は、例えば２３０Ｖ主電源電圧
を、装置に必要な電圧に変換するために用いられる。バ
ッテリーの充電器もまたこのような回路を用いる。絶縁
変圧器、フォワードコンバータ、フルブリッジコンバー
タなどへの変更も可能である。特に、２３０Ｖ主電源へ
の接続では、回路設計を適切に行うことにより、保護絶
縁を確実に行うことができる。力率補正用の回路も、本
発明の技術を用いて作ることができる。バッテリー電圧
を回路で要求される電圧に変換する回路も実現可能であ
る。このような場合、電子機器が生地に織り込まれるよ
うな用途も実現可能である。この時は電気絶縁の必要は
ない。この用途の従来の例は、ステップアップコンバー
タ、ステップダウンコンバータや、それらを改良したも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハーフブリッジコンバータの原理を示す回路
図。
【図２】図１のコンバータの階層構造を示す図。
【手続補正書】
【提出日】平成１４年５月１０日（２００２．５．１
０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エベルハルト、バッフェンシュミット ドイツ連邦共和国アーヘン、パルクシュト ラーセ、72 (72)発明者 マルティン、エリクスマン ドイツ連邦共和国アーヘン、タウリスケル ベーク、27

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも１つの面上に導線パターン（２
    １，２２，３１，３２，６１，６２，７１，７２）を有
    する少なくとも１つの非導電性材料の層（５０，５１，
    ５２，５３，５４，５５，５６，８１，８２，８３）を
    備え、少なくとも２つの導線パターン（２１，２２，３
    １，３２）、または少なくとも２つの導線パターンの一
    部、が少なくとも１つの磁気コンポーネントを形成する
    ことを特徴とする、電子回路を有する可撓性導体フォイ
    ル。
  2. 【請求項２】前記導線パターン（２１，２２，３１，３
    ２，６１，６２，７１，７２）は、可撓性フォイル（５
    ２，５３，５４，５５，５６）上に配置されていること
    を特徴とする、請求項１に記載の可撓性導体フォイル。
  3. 【請求項３】前記非導電性材料は、誘電率εｒが４より
    大きい誘電材料であることを特徴とする、請求項１に記
    載の可撓性導体フォイル。
  4. 【請求項４】前記導線パターン（２１，２２，３１，３
    ２）の少なくとも１つはコンデンサ電極（６１，６２，
    ７１，７２）を形成することを特徴とする、請求項１に
    記載の可撓性導体フォイル。
  5. 【請求項５】前記導線パターン（２１，２２，３１，３
    ２）の少なくとも１つはコイルまたは変圧器を形成する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の可撓性導体フォイ
    ル。
  6. 【請求項６】前記少なくとも１つの層（５１，５６）
    は、一部に可撓性磁気材料（１１，１２）を有すること
    を特徴とする、請求項１に記載の可撓性導体フォイル。
  7. 【請求項７】前記層の少なくとも２つは、異なる材料か
    ら成ることを特徴とする、請求項１乃至６の１つに記載
    の可撓性導体フォイル。
  8. 【請求項８】可撓性材料から成る少なくとも１つの抵抗
    を有することを特徴とする、請求項１乃至７の１つに記
    載の可撓性導体フォイル。
  9. 【請求項９】可撓性ポリマ電子コンポーネントを有する
    ことを特徴とする、請求項１乃至８の１つに記載の可撓
    性導体フォイル。
  10. 【請求項１０】少なくとも１つの半導体コンポーネント
    （９，１０）が積層されていることを特徴とする、請求
    項１乃至９の１つに記載の可撓性導体フォイル。
  11. 【請求項１１】物理的測定量を電子信号に変換するため
    の、少なくとも１つのセンサを有することを特徴とす
    る、請求項１乃至１０の１つに記載の可撓性導体フォイ
    ル。
  12. 【請求項１２】請求項１乃至１１の１つに記載の可撓性
    導体フォイルのパワー、エネルギー、または電圧変換回
    路での使用。
  13. 【請求項１３】請求項１乃至１１の１つに記載の可撓性
    導体フォイルを備える生地。
  14. 【請求項１４】請求項１乃至１１の１つに記載の可撓性
    導体フォイルを備える可撓性スクリーン。
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EP (1) EP1257156A3 (ja)
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KR (1) KR20020085814A (ja)
CN (1) CN1392756A (ja)
DE (1) DE10122393A1 (ja)

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