JP2006086460A

JP2006086460A - 結合コイル

Info

Publication number: JP2006086460A
Application number: JP2004272036A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Osada; 茂長田
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30
Also published as: EP1638118A3; EP1638118A2

Abstract

【課題】両面基板を使用して、製作工程を短縮できる結合コイルを提供する。
【解決手段】絶縁基板１０の一方の面に形成された渦巻状の第１のコイル１と、第１のコイル１の隣接する導体間を周回し、同心的に配置されると共に、一方の面に形成された渦巻状の第２のコイル２と、絶縁基板１０の他方の面に形成された渦巻状の第３のコイル３と、第３のコイル３の導体間を周回し、同心的に配置されると共に、他方の面に形成された渦巻状の第４のコイル４とを有し、第１のコイル１の中心部に位置する一端と第３のコイル３の中心部に位置する一端とを相互接続する共に、第２のコイル２の中心部に位置する一端と第４のコイル４の中心部に位置する一端とを相互接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は、印刷等の手段によって絶縁基板上に形成された一次コイルと二次コイルとから構成される結合コイルに関する。

従来の結合コイルを図５を参照して説明する。図において、二次巻線の二つの導体形成面２−１、２−２は渦巻パターンの中央で連結されており、互いに隣接している。一次巻線の二つの導体形成面１−１、１−２は渦巻パターンの中央で連結されており、二次巻線の二つの導体形成面２−１、２−２を挟む位置に配置されている。

一次、二次巻線の電磁結合面は、導体形成面１−１、２−１と導体形成面２−１、２−２の二面ある。また、交流抵抗に付いては、一次、二次巻線の対向面である導体形成面１−１、２−１と導体形成面１−２、２−２で、それぞれ逆向きに電流が流れ、磁界がこれらのコイル間で閉じるため、いわゆる近接効果による抵抗の増大が抑えられる。さらに、浮遊容量については、一次側電圧が二次側電圧よりも高い場合について考えると、一次巻線の二つの導体形成面１−１、１−２の間隔が従来よりも増大して浮遊容量が１／１０〜１／２に減少する。

次に、同位体パターンの渦巻の巻き方向を説明する。上側の導体形成面１−１、２−１は左巻であり、下側の導体形成面１−２、２−２は右巻になっている。ここで、左巻とは矢印Ｇ方向から導体パターンを観測したとき、外側端子から中心に向かう渦の形状が反時計回りであることをいう。また右巻とは矢印Ｇ方向から導体パターンを観測したとき、外側端子から中心に向かう渦の形状が時計回りであることをいう。

このような構成とすると、端子１−２、２−１間ではＡＣＧＮＤに接続されているので、ターン数に比例して電位は増加する。導体形成面１−２、２−１間では外周部から内周部に向かってＡＣ電位が増加し、導体形成面１−２、２−２間では内周部から外周部に向かってＡＣ電位が増加することになる。従って、導体形成面１−１、２−１間と導体形成面１−２、２−２間では半径方向の電位傾斜が等しくなり、浮遊容量を減少させる（例えば、特許文献１参照。）。

特開平０６−３０２４４３号公報（図１）。

上記の従来例では、４面の導体層を有する絶縁基板を使用することになるので、材料費がコストアップとなり、製作の工程が増えるという欠点を有する。

本発明は、表裏の各面に一次コイルと二次コイルとをそれぞれ形成して互いに結合させることで、廉価な絶縁基板を使用して、製作工程を短縮できる結合コイルを提供することを目的とする。

上記課題に対する第１の解決手段として、絶縁基板の一方の面に形成された渦巻状の第１のコイルと、前記第１のコイルの隣接する導体間を周回し、前記第１のコイルと同心的に配置されると共に、前記一方の面に形成された渦巻状の第２のコイルと、前記絶縁基板の他方の面に形成された渦巻状の第３のコイルと、前記第３のコイルの導体間を周回し、前記第３のコイルと同心的に配置されると共に、前記他方の面に形成された渦巻状の第４のコイルとを有し、前記第１のコイルの中心部に位置する一端と前記第３のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続する共に、前記第２のコイルの中心部に位置する一端と前記第４のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続し、前記第１のコイルの巻回方向と前記第３のコイルの巻回方向とを同一の透視面で互いに同じにし、前記第２のコイルの巻回方向と前記第４のコイルの巻回方向とを同一の透視面から見て互いに同じにした。

また、第２の解決手段として、前記第３のコイルの他端に対応した前記一方の面の位置に第１の導体ランドを形成し、前記第３のコイルの前記他端をビアホールを介して前記第１の導体ランドに接続し、前記第４のコイルの他端に対応した前記一方の面の位置に第２の導体ランドを形成し、前記第４のコイルの前記他端をビアホールを介して前記第２の導体ランドに接続した。

また、第３の解決手段として、前記第１のコイルの一端と前記第３のコイルの一端とをビアホールによって相互接続する共に、前記第２のコイルの一端と前記第４のコイルの一端とをビアホールによって相互接続した。

第１の解決手段によれば、絶縁基板の一方の面に第１のコイルと第２のコイルとを同心的に形成し、他方の面に第３のコイルと第４のコイルとを同心的に形成し、第１のコイルの中心部に位置する一端と第３のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続する共に、第２のコイルの中心部に位置する一端と第４のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続し、第１のコイルの巻回方向と第３のコイルの巻回方向とを同一の透視面で互いに同じにし、第２のコイルの巻回方向と第４のコイルの巻回方向とを同一の透視面から見て互いに同じにしたので、第１のコイルと第３のコイルとによって一次コイルが構成され、第２のコイルと第４のコイルとによって二次コイルが構成される。そして、一次コイルと二次コイルとが電磁結合する。

また、第２の解決手段によれば、第３のコイルの他端に対応した一方の面の位置に第１の導体ランドを形成し、第３のコイルの他端をビアホールを介して第１の導体ランドに接続し、第４のコイルの他端に対応した一方の面の位置に第２の導体ランドを形成し、第４のコイルの他端をビアホールを介して第２の導体ランドに接続したので、一次コイルの両端と二次コイルの両端とを同一面に配置することができる。

また、第３の解決手段によれば、第１のコイルの一端と第３のコイルの一端とをビアホールによって相互接続する共に、第２のコイルの一端と第４のコイルの一端とをビアホールによって相互接続したので、慣用技術によって両面のコイル同士を接続できる。

図１及び図２を参照して本発明の結合コイルを説明する。図１Ａは、絶縁基板１の一方の面におけるパターン図であり、図１Ｂは他方の面におけるパターン図である。また、図２Ａは絶縁基板１の一方の面から見た一次コイルの透視図、図２Ｂは同じく一方の面から見た二次コイルの透視図である。

一次コイルを構成する第１のコイル１は、図２Ａに示すように、絶縁基板１０の一方の面（表面）１０ａに渦巻状に形成される。また、二次コイルを構成する第２のコイル２も一方の面１０ａに渦巻状に形成されるが、第２のコイル２は第１のコイル１の隣接する導体間を周回するように形成され、第１のコイル１と第２のコイル２とは同心的に配置される。

従って、二つのコイル１、２の各導体は、半径方向に交互に配置される。そして、巻回の中心部に、第１のコイル１の一端１ａと第２のコイル２の一端２ａとが配置され、外周部にそれぞれの他端１ｂ、２ｂが配置される。従って、第１のコイル１、第２のコイル２は、各他端１ｂ、２ｂを起点とすれば同一方向に巻回され、図示では反時計方向となっている。また、第１のコイル１の他端１ｂと第２のコイル２の他端２ｂとは、中心部に対して互いに点対称となる位置に設けられる。さらに、各一端１ａ、２ａには、これらを絶縁基板１０の他方の面（裏面）１０ｂに導出するためのビアホールＶ１、Ｖ２が設けられる。

絶縁基板１０の他方の面１０ｂには、図１Ｂに示すように、一次コイルを構成する第３のコイル３と二次コイルを構成する第４のコイルとが渦巻状に形成される。これらの二つのコイル３、４間の相互関係は、第１のコイル１と第２のコイル２との間の関係と同じであり、互いに同心的に配置される。そして、第３のコイル３の一端３ａと第４のコイル４の一端４ａとが中心部に配置され、第３のコイル３の他端３ｂと第４のコイル４の他端４ｂとが外周部に配置される。従って、各コイル３、４は、各他端３ｂ、４ｂを起点とすれば同一方向に巻回され、図示では反時計方向となっている。また、他端３ｂ、４ｂは、中心部に対して点対称となっている。

また、第３のコイル３の一端３ａはビアホールＶ１を介して第１のコイル１の一端１ａに接続され、第４のコイル４の一端４ａもビアホールＶ２を介して第２のコイル２の一端２ａに接続される。

再び、図１Ａに戻って、絶縁基板１０の一方の面１０ａには、第３のコイル３の他端３ｂに対応した位置に第１の導体ランド５が設けられ、この導体ランド５はビアホールＶ３を介して第３のコイル３の他端３ｂに接続される。また、絶縁基板１０の一方の面１０ａには、第４のコイル４の他端４ｂに対応した位置に第２の導体ランド６が設けられ、この導体ランド６もビアホールＶ４を介して第４のコイル４の他端４ｂに接続される。

これらコイル１、２、３、４及び導体ランド５、６を構成する導体は、例えば厚膜印刷または薄膜蒸着によって形成されるか、あるいは、絶縁基板１０の面に被着された導体をエッチングすることによって形成される。

図２Ａは、一次コイルのみに着目した場合の、一方の面１０ａからみた透視図であり、一方の面１０ａに形成された第１のコイル１と他方の面１０ｂに形成された第３のコイル３とが中心部のビアホールＶ１によって相互に直列接続され、互いの巻回方向が同一となる。従って、第１のコイル１と第３のコイルとが絶縁基板１０の表裏で対向するので互いに電磁結合し、それぞれが単独で形成された場合の合成インダクタンスよりも大きくなる。そして、第１のコイル１の他端１ｂと、第３のコイル３の他端３ｂにビアホールＶ３を介して接続された導体ランド５とが同一面に位置する。

また、図２Ｂは、二次コイルのみに着目した場合の、一方の面１０ａからみた透視図であり、一方の面１０ａに形成された第２のコイル２と他方の面１０ｂに形成された第４のコイル３とが中心部のビアホールＶ２によって相互にに直列接続され、互いの巻回方向が同一となる。従って、第２のコイル２と第４のコイル４とが絶縁基板１０の表裏で対向するので互いに電磁結合し、それぞれが単独で形成された場合の合成インダクタンスよりも大きくなる。そして、第２のコイル２の他端２ｂと、第４のコイル４の他端４ｂにビアホールＶ４を介して接続された導体ランド６とが同一面に位置する。

また、第１のコイル１と第２のコイル２とは一方の面１０ａで電磁結合し、第３のコイル３と第４のコイル４とは他方の面１０ｂで電磁結合する。勿論絶縁基板１０の表裏間でも電磁結合する。

図３及び図４は、本発明の結合コイルの使用例を示す回路図である。図３は複同調回路の構成例を示し、第１のコイル１と第３のコイル３とからなる一次コイルＬ１にバラクタダイオードＶＤ１を並列接続し、第２のコイル２と第４のコイルとからなる二次コイルＬ２にもバラクタダイオードＶＤ２を並列接続する。バラクタダイオードＶＤ１、ＶＤ２に同調電圧を印加することで同調周波数を変化する。一次コイルＬ１と二次コイルＬ２とが結合していることから複同調回路が構成できる。図においては、例えば、図示しないアンテナに一次コイルＬ１を接続し、二次コイルＬ２によって単同調回路を構成する。

本発明の結合コイルのパターン図であり、Ａは絶縁基板の一方の面から見た場合のパターン図であり、Ｂは他方の面から見た場合のパターン図である。本発明の結合コイルの透視図であり、Ａは絶縁基板の一方の面から見た場合の一次コイルの透視図であり、Ｂは絶縁基板の一方の面から見た場合の二次コイルの透視図である。本発明の結合コイルの使用例を示す回路図である。本発明の結合コイルの他の使用例を示す回路図である。従来の結合コイルの接続図である。

符号の説明

１：第１のコイル
１ａ：一端
１ｂ：他端
２：第２のコイル
２ａ：一端
２ｂ：他端
３：第３のコイル
３ａ：一端
３ｂ：他端
４：第４のコイル
４ａ：一端
４ｂ：他端
５：第１の導体ランド
６：第２の導体ランド
１０：絶縁基板
１０ａ：一方の面
１０ｂ：他方の面
Ｖ１〜Ｖ４：ビアホール

Claims

絶縁基板の一方の面に形成された渦巻状の第１のコイルと、前記第１のコイルの隣接する導体間を周回し、前記第１のコイルと同心的に配置されると共に、前記一方の面に形成された渦巻状の第２のコイルと、前記絶縁基板の他方の面に形成された渦巻状の第３のコイルと、前記第３のコイルの導体間を周回し、前記第３のコイルと同心的に配置されると共に、前記他方の面に形成された渦巻状の第４のコイルとを有し、前記第１のコイルの中心部に位置する一端と前記第３のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続する共に、前記第２のコイルの中心部に位置する一端と前記第４のコイルの中心部に位置する一端とを相互接続し、前記第１のコイルの巻回方向と前記第３のコイルの巻回方向とを同一の透視面で互いに同じにし、前記第２のコイルの巻回方向と前記第４のコイルの巻回方向とを同一の透視面から見て互いに同じにしたことを特徴とする結合コイル。
前記第３のコイルの他端に対応した前記一方の面の位置に第１の導体ランドを形成し、前記第３のコイルの前記他端をビアホールを介して前記第１の導体ランドに接続し、前記第４のコイルの他端に対応した前記一方の面の位置に第２の導体ランドを形成し、前記第４のコイルの前記他端をビアホールを介して前記第２の導体ランドに接続したことを特徴とする請求項１に記載の結合コイル。
前記第１のコイルの一端と前記第３のコイルの一端とをビアホールによって相互接続する共に、前記第２のコイルの一端と前記第４のコイルの一端とをビアホールによって相互接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の結合コイル。