JP2006173415A

JP2006173415A - 電子回路

Info

Publication number: JP2006173415A
Application number: JP2004365151A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Kuroda; 忠広黒田; Daisuke Mizoguchi; 大介溝口; Noriyuki Miura; 典之三浦
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29
Also published as: US20060176624A1

Abstract

【課題】基板間通信を誘導性結合によって実現する場合に、雑音源からの磁束による影響を受けにくい電子回路を提供すること。
【解決手段】送信コイル及び受信コイルは、１つのコイルが第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂから成る。これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂは、同じ回数巻かれていて、互いに直列に接続されている。矢印方向に電流が流れるときに、紙面に向かって見て、第１コイル１１ａは右巻きとなるのに対して、第２コイル１１ｂは左巻きとなる。これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂを受信コイルとして用いた場合に、通常の雑音源からの磁束はこれら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂに同一の方向から同じ大きさで入ると想定されるので、互いに逆巻きされている第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂで相殺されて起電力が発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣ（Integrated Circuit）ベアチップやＰＣＢ（プリント基板）などの基板間の通信を好適に行うことができる電子回路に関する。

本発明者らは、チップを３次元実装し、チップ間を誘導性結合により電気的に接続する方法によって、ＬＳＩ（Large Scale Integration）の１パッケージに複数のベアチップを封入するシステムインパッケージ（SiP）を実現することを提案している（特許文献１参照）。

図２は、先願発明の電子回路の構成を示す図である。この電子回路は、第１〜第３ＬＳＩチップ３１ａ〜３１ｃから成る。ＬＳＩチップが３層にスタックされ、３チップにまたがるバスを形成する例である。すなわち、３者間（３つのＬＳＩチップ間）で互いに通信可能な１つの通信チャネルを構成している。第１〜第３ＬＳＩチップ３１ａ〜３１ｃが縦に積まれ、各チップは接着剤で互いに固定されている。第１〜第３ＬＳＩチップ３１ａ〜３１ｃ上には、それぞれ、送信に用いる第１〜第３送信コイル３３ａ〜３３ｃが配線により形成され、また、それぞれ、受信に用いる第１〜第３受信コイル３５ａ〜３５ｃが配線により形成される。これら３ペアの送受信コイル３３、３５の開口の中心が一致するように、第１〜第３ＬＳＩチップ３１ａ〜３１ｃ上で配置されている。これにより、３ペアの送受信コイル３３、３５は誘導性結合を形成し、通信が可能となる。第１〜第３送信コイル３３ａ〜３３ｃにはそれぞれ第１〜第３送信回路３２ａ〜３２ｃが接続され、第１〜第３受信コイル３５ａ〜３５ｃにはそれぞれ第１〜第３受信回路３４ａ〜３４ｃが接続される。送受信コイル３３、３５は、プロセス技術の多層配線を利用し、通信に許される面積内で、３次元的に１回巻き以上のコイルとして実装される。送受信コイル３３、３５には、通信に最適な形状が存在し、最適なまき数、開口、線幅をとる必要がある。一般的に、送信コイル３３が受信コイル３５より小さい。
特願２００４−０３７２４２

しかし、このような送信コイル及び受信コイル間の誘導性結合によって通信チャネルを構成する場合には、雑音源からの磁束による影響を受けやすい。また、このような通信チャネルを並列に配置する場合の隣接チャネルからの漏れ磁束による影響も受けやすい。

本発明は、上記問題点に鑑み、基板間通信を誘導性結合によって実現する場合に、雑音源からの磁束による影響を受けにくい電子回路を提供することを目的とする。

本発明の電子回路は、基板上の配線により第１方向に巻かれて形成される第１コイルと、該第１コイルに接続され該第１方向の逆方向である第２方向に巻かれて形成される第２コイルと、を有する第１基板と、基板上の配線により前記第１コイルと対応する位置に前記第１方向に巻かれて形成され第１コイルと誘導結合する第３コイルと、該第３コイルに接続され前記第２コイルと対応する位置に前記第２方向に巻かれて形成され第２コイルと誘導結合する第４コイルと、を有する第２基板とを備える。

また、前記第１コイルと第２コイルの接続及び第３コイルと第４コイルの接続は、いずれも直列接続であることで、直列接続する２つのコイルに流れる電流を全く等しくすることができるのでコイルの製造精度が多少悪くてもこれら２つのコイルから出る磁束の大きさを等しくすることができる。

また、前記第１〜第４コイルはそれぞれ複数のコイルから成り、複数の第１及び第２コイルは互いにいずれかのコイルと接続され、複数の第３及び第４コイルも互いにいずれかのコイルと接続され、複数の第３及び第４コイルのそれぞれは複数の第１及び第２コイルのそれぞれと対応する位置に形成されていることで、前後左右のいずれから入ってくる磁束も相殺して雑音を抑制することができる。

本発明によれば、基板間通信を誘導性結合によって実現する場合に、組となる２つのコイルに同一の方向から同じ大きさで入ると想定される通常の雑音源からの磁束による起電力を相殺して雑音を抑制することができる。また、逆に、本発明の電子回路は、雑音源としての外界への影響が少ない。すなわち、送信コイルである組となる２つのコイルからの磁束は逆方向に出るので、その磁束の大部分はこれらコイルの近傍で閉じていて遠くに及ぼす影響が少ない。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施例による電子回路に用いる送信コイル及び受信コイルの構成を示す図である。

図１(a)は、本発明の実施例１による電子回路に用いる送信コイル及び受信コイルの構成を示す図である。本実施例の送信コイル及び受信コイルは、１つのコイルが第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂから成る。これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂは、同じ回数巻かれていて、互いに直列に接続されている。矢印方向に電流が流れるときに、紙面に向かって見て、第１コイル１１ａは右巻きとなるのに対して、第２コイル１１ｂは左巻きとなる。したがって、これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂが送信コイルであるとして、電流が流れると、これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂからは互いに逆方向に同じ大きさの磁束が出る。また、これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂが受信コイルであるとして、互いに逆方向の磁束が入ると第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂで発生する起電力が加算されて全体として起電力が発生する。したがって、これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂの組をそれぞれ送信コイル及び受信コイルとして用いて送信側と受信側とを互いに誘導結合させることで、１つの通信チャネルを構成することができる。

これら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂを受信コイルとして用いた場合に、通常の雑音源からの磁束はこれら第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂに同一の方向から同じ大きさで入ると想定されるので、互いに逆巻きされている第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂで相殺されて起電力が発生しない。

このように、本実施例の第１コイル１１ａ及び第２コイル１１ｂの組をそれぞれ送信コイル及び受信コイルとして用いると、受信コイルにおいて、誘導結合によって通信チャネルを構成する送信コイルからの磁束によって起電力を発生するが、雑音源からの磁束による起電力を抑制することができる。また、組となる２つの送信コイルからの磁束は逆方向に出るので、その磁束の大部分はこれら送信コイルの近傍で閉じていて受信コイルが存在する位置よりもはるかに遠くに及ぼす影響が少ない。

図１(b)は、本発明の実施例２による電子回路に用いる送信コイル及び受信コイルの構成を示す図である。本実施例の送信コイル及び受信コイルは、１つのコイルが第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄの４つのコイルから成る。これら第１１〜第１４コイルは、ほぼ同じ回数巻かれていて、互いに直列に接続されている。矢印方向に電流が流れるときに、紙面に向かって見て、第１１、第１３コイル１２ａ、１２ｃは右巻きとなるのに対して、第１２、第１４コイル１２ｂ、１２ｄは左巻きとなる。したがって、これら第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄが送信コイルであるとして、電流が流れると、第１１、第１３コイル１２ａ、１２ｃから出る磁束と、第１２、第１４コイル１２ｂ、１２ｄから出る磁束とは互いに逆方向で同じ大きさである。また、これら第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄが受信コイルであるとして、第１１、第１３コイル１２ａ、１２ｃと第１２、第１４コイル１２ｂ、１２ｄとに互いに逆方向の磁束が入ると第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄで発生する起電力が加算されて全体として起電力が発生する。したがって、これら第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄの組をそれぞれ送信コイル及び受信コイルとして用いて送信側と受信側とを互いに誘導結合させることで、１つの通信チャネルを構成することができる。

これら第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄを受信コイルとして用いた場合に、通常の雑音源からの磁束はこれら第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄに同一の方向から同じ大きさで入ると想定されるので、互いに逆巻きされている第１１、第１３コイル１２ａ、１２ｃと第１２、第１４コイル１２ｂ、１２ｄで相殺されて起電力が発生しない。実施例１の場合には２つのコイルが並ぶ方向から入ってくる磁束に対しては近いほうのコイルの起電力が大きくなり、雑音を完全に相殺することができないが、本実施例２においては、前後左右にコイルを４分割した形となっているので、前後左右のいずれから入ってくる雑音磁束も相殺することができる。

このように、本実施例の第１１〜第１４コイル１２ａ〜１２ｄの組をそれぞれ送信コイル及び受信コイルとして用いると、受信コイルにおいて、誘導結合によって通信チャネルを構成する送信コイルからの磁束に対しては起電力を発生するが、雑音源からの磁束による起電力を抑制することができる。また、組となる４つの送信コイルからの磁束は２つずつ逆方向に出るので、その磁束の大部分はこれら送信コイルの近傍で閉じていて受信コイルが存在する位置よりもはるかに遠くに及ぼす影響が少ない。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

実施例１において、複数チャネルを並列に配置する場合、隣接チャネルのコイルの並びを互いに直交させると、隣接チャネルからの漏れ磁束が１対のコイルに同じ大きさで同じ方向に入るので、隣接チャネルとのクロストークをほとんどなくすことができる。

実施例では巻き数がおよそ３回のものを示したが、何回巻きであってもよい。

実施例では送信コイル又は受信コイルの例として示したが、従来技術（先願）として示したように、例えば送信コイルを内側に受信コイルを外側にして、送信コイルと受信コイルを同じ位置に配置することもできる。

実施例では、第１コイルと第２コイルとが直列接続するものを示したが、並列接続するものであってもよい。直列接続であれば直列接続する２つのコイルに流れる電流が原理的に等しくなるので、コイルの製造精度が多少悪くてもこれら２つのコイルから出る磁束の大きさを等しくすることができる。

本発明の実施例による電子回路に用いる送信コイル及び受信コイルの構成を示す図である。先願発明の電子回路の構成を示す図である。

符号の説明

１１ａ第１コイル
１１ｂ第２コイル
１２ａ第１１コイル
１２ｂ第１２コイル
１２ｃ第１３コイル
１２ｄ第１４コイル
３１ＬＳＩチップ
３２送信回路
３３送信コイル
３４受信回路
３５受信コイル

Claims

基板上の配線により第１方向に巻かれて形成される第１コイルと、該第１コイルに接続され該第１方向の逆方向である第２方向に巻かれて形成される第２コイルと、を有する第１基板と、
基板上の配線により前記第１コイルと対応する位置に前記第１方向に巻かれて形成され第１コイルと誘導結合する第３コイルと、該第３コイルに接続され前記第２コイルと対応する位置に前記第２方向に巻かれて形成され第２コイルと誘導結合する第４コイルと、を有する第２基板と
を備えることを特徴とする電子回路。
前記第１コイルと第２コイルの接続及び第３コイルと第４コイルの接続は、いずれも直列接続であることを特徴とする請求項１記載の電子回路。
前記第１〜第４コイルはそれぞれ複数のコイルから成り、複数の第１及び第２コイルは互いにいずれかのコイルと接続され、複数の第３及び第４コイルも互いにいずれかのコイルと接続され、複数の第３及び第４コイルのそれぞれは複数の第１及び第２コイルのそれぞれと対応する位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路。