JP2008141202A - Coil device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sheet-like or thin-plate-like coil device that can ensure high power transmission efficiency, has an extremely small amount of magnetic spurious radiation, prevents overheat even after a long-term charge, and can be manufactured at low costs. <P>SOLUTION: Each of two curled rings composing basic patterns is in an equilateral triangle shape. The two curled rings are arranged back to back while the base of the outermost triangle is shared. The whole basic pattern is in a diamond-like S shape. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、シート状乃至薄板状のコイル装置に係り、特に、インダクタ、トランス、或いは非接触電力伝送器具等々として好適なコイル装置に関する。   The present invention relates to a sheet-like or thin-plate-like coil device, and more particularly to a coil device suitable as an inductor, a transformer, a non-contact power transmission device, or the like.

本出願人は、先に、特願2005−346039号により、インダクタ、トランス、或いは非接触電力伝送器具等々として好適なシート状乃至薄板状のコイル装置(面状インダクタ)を提案している(特許文献1参照)。   The present applicant has previously proposed a sheet-like or thin-plate coil device (planar inductor) suitable as an inductor, a transformer, a non-contact power transmission device, or the like according to Japanese Patent Application No. 2005-346039 (patent) Reference 1).

この面状インダクタによれば、コイル特性の制約を受けることなく任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、1対の装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、必要な電力に面積で対応することができ、しかも分離用の切断予定線を比較的自由に設計することが可能で設計自由度が高いといった様々な利点を得ることができた。   According to this planar inductor, it is possible to easily design an element having an arbitrary area without being restricted by coil characteristics, and is necessary when performing contactless power transmission with a pair of devices facing each other. In addition, it is possible to deal with various electric powers in terms of area, and it is possible to obtain various advantages such that the planned cutting line for separation can be designed relatively freely and the degree of freedom in design is high.

しかしながら、インダクタや非接触電力伝送用途に適したシート状乃至薄板状のコイル装置の実現にあたっては、送電効率、磁気的な不要輻射、発熱、及び製造コストなどにおいて尚も解決できぬ問題が残されていた。
WO 2007/063884国際公報パンフレット
However, in realizing a sheet-like or thin-plate coil device suitable for inductors and non-contact power transmission applications, there are still problems that cannot be solved in terms of power transmission efficiency, magnetic unnecessary radiation, heat generation, and manufacturing costs. It was.
WO 2007/063884 International Publication Pamphlet

上述のように、本出願人が先に提案した面状インダクタ装置にあっては、インダクタや非接触電力伝送用機器として好適なシート状乃至薄板状のコイル装置の実現にあたっては、なおも、送電効率、磁気的な不要輻射、発熱、及び製造コストなどの面において、解決すべき問題が残されていた。殊に、この種のシート状乃至薄板状のコイル装置にあっては、昨今携帯電話の非接触充電用途に供せられることから、携帯電話に組み込まれたデジタルテレビや近距離無線カード等の正常な動作を保証するためには、磁気的な不要輻射に関して極めて高い要求が科せられている。   As described above, in the planar inductor device previously proposed by the present applicant, in the realization of a sheet-like or thin-plate coil device suitable as an inductor or a non-contact power transmission device, it is still necessary to transmit power. Problems to be solved remain in terms of efficiency, magnetic unnecessary radiation, heat generation, and manufacturing costs. In particular, this type of sheet-like or thin plate-like coil device is used for non-contact charging of a mobile phone recently, so that it is normal for a digital TV or a short-distance wireless card incorporated in the mobile phone. In order to guarantee proper operation, extremely high requirements are imposed on magnetic unnecessary radiation.

もちろん、携帯電話も家電製品である以上、その非接触充電にあたっては、その近辺におかれた他の金属や電子機器に対する影響、或いは自身の発熱による過熱に対しても、極めて強い要求が科せられることは言うまでもない。   Of course, since mobile phones are also home appliances, their non-contact charging is subject to extremely strong demands for the effects on other metals and electronic devices in the vicinity, or overheating due to their own heat generation. Needless to say.

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、高い送電効率を保証することができると共に、磁気的な不要輻射が極めて少なく、また長時間の充電によっても過熱することがなく、さらに低コストに製作することが可能なシート状乃至薄板状のコイル装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and its object is to guarantee high power transmission efficiency, extremely low magnetic unnecessary radiation, and long time. An object of the present invention is to provide a sheet-like or thin-plate-like coil device that does not overheat even with time charging and can be manufactured at a lower cost.

上述の技術的課題は、以下の構成を有するシート状乃至薄板状のコイル装置により解決することができると考えられる。   It is considered that the above technical problem can be solved by a sheet-like or thin-plate coil device having the following configuration.

すなわち、このコイル装置は、複数の扁平コイルと、それらの扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第2の配線層とを有する。   That is, the coil device includes a plurality of flat coils, a flat coil support layer that supports the flat coils in a state of being arranged in a plane, and a first coil provided on one surface side of the flat coil support layer. It has a wiring layer and a second wiring layer provided on the other surface side of the flat coil carrier layer.

各扁平コイルの巻き始め端は第1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コイルの巻き終わり端は第2の配線層を介して共通接続されている。   The winding start ends of the flat coils are commonly connected via the first wiring layer, and the winding end ends of the flat coils are commonly connected via the second wiring layer.

それにより、第1の配線層と第2の配線層との間には、平面的に整列配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現する。   As a result, a state in which a plurality of flat coils arranged in a plane are electrically connected in parallel appears between the first wiring layer and the second wiring layer.

扁平コイルのそれぞれは、基本となる導体パターンを複数積層してなる積層型コイルとされ、各層の基本パターンは、互いに平行な2本の軸線の周りに、線状導体パターンが所定回数だけ渦巻状にかつ互いに逆方向へと巻回されてなる2個の渦巻状環を有する略S字状パターンとされる。   Each of the flat coils is a laminated coil formed by laminating a plurality of basic conductor patterns, and the basic pattern of each layer is a spiral pattern of linear conductor patterns a predetermined number of times around two parallel axes. And a substantially S-shaped pattern having two spiral rings wound in opposite directions.

加えて、基本パターンを構成する2個の渦巻状環のそれぞれは、正三角形状とされ、最外周三角形の底辺を共有するようにして背中合わせに配置され、また基本パターンの全体は菱形状のS字形状を呈するものである。   In addition, each of the two spiral rings constituting the basic pattern has an equilateral triangle shape, and is arranged back to back so as to share the bottom of the outermost peripheral triangle. It exhibits a letter shape.

このようなシート状乃至薄板状のコイル装置によれば、本出願人が先に特願2005−346039において提案した基本構造を有することに加え、基本パターンである略S字状パターンを構成する2個の渦巻状環のそれぞれは正三角形状とされ、最外周三角形の底辺を共有するようにして背中合わせに配置され、また基本パターンの全体は菱形状のS字形状を呈するものであるから、最もその重心に磁束を集中させ易い三角形を利用することに加えて、1個の基本パターンが時計回りの巻線と反時計回りの巻線とを兼ねることから、高周波電流による電磁変換の効率が良く、相関接続用のビアについても、2つの逆巻き巻線でS字状パターンを形成する場合に比べ、数が半減するなどにより、製造コストを低減させることもできる。   According to such a sheet-shaped or thin-plate-shaped coil device, in addition to having the basic structure previously proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2005-346039, a substantially S-shaped pattern which is a basic pattern is formed. Each of the spiral rings is an equilateral triangle, and is arranged back to back so as to share the base of the outermost peripheral triangle, and the entire basic pattern exhibits a rhombus-shaped S shape. In addition to using a triangle that easily concentrates the magnetic flux at the center of gravity, one basic pattern serves as both a clockwise and counterclockwise winding, which improves the efficiency of electromagnetic conversion by high-frequency current. Also, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of correlation connection vias by half compared to the case of forming an S-shaped pattern with two reverse windings.

この発明の好ましい実施の形態においては、菱形状のS字形状を呈する基本パターンは、隣接する最外周の導体辺同士が互いに平行となるようにして各層内に分散して整列配置され、かつ各層間においては対応する渦巻状環毎に軸心整合されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the rhombic S-shaped basic pattern is distributed and arranged in each layer so that adjacent outermost conductor sides are parallel to each other, and Between the layers, the corresponding spiral rings are axially aligned.

このような構成によれば、隣接する最外周の導体辺同士が互いに平行のまま分散配置されることから、基本パターン同士が隣接する部分において、電流ベクトルは全て同一方向へ向くこととなり、その結果、このような菱形状S字形状を呈する基本パターンを隣接して複数配置すると、例えば、基本パターンを3個並べて正六角形状を形成した場合、各基本パターンの2つの磁極と隣接するパターンの磁極とは全て等距離となり、その結果、それら等距離にある磁極同士で磁気的なプッシュブル動作が行われることから、全体として生ずる磁気的な不要輻射を極力軽減させることが確認された。   According to such a configuration, since the adjacent outermost conductor sides are distributed and arranged in parallel with each other, the current vectors are all directed in the same direction in the portion where the basic patterns are adjacent to each other. When a plurality of basic patterns having such a rhombus S-shape are arranged adjacent to each other, for example, when a regular hexagon is formed by arranging three basic patterns, the magnetic poles of the patterns adjacent to the two magnetic poles of each basic pattern Are equal distances, and as a result, magnetic push-bull operation is performed between the magnetic poles at the same distance, and it was confirmed that the magnetic unnecessary radiation generated as a whole was reduced as much as possible.

本発明の好ましい実施の形態においては、基本パターンを構成する2個の正三角形状渦巻環のそれぞれの各頂点は、頂角の二等分線に対して直角な線に沿ってカットされ、それにより正三角形状渦巻環の各角部の内角はすべて120度とされている。   In a preferred embodiment of the present invention, each vertex of the two equilateral triangular spiral rings constituting the basic pattern is cut along a line perpendicular to the bisector of the apex angle, Thus, the inner angles of the respective corners of the equilateral triangular spiral ring are all set to 120 degrees.

このような構成によると、一般に、高周波(例えば、300KHz〜10MHz)に適用した場合、線状導体の折れ曲がり角度が90度以下であると局部的な大きな発熱が生ずるのに対し、本発明にあっては、各線状導体の折れ曲がり角度が120度に維持されるため、全体として線状導体の折れ曲がり角部における総発熱量を低減させ、伝送効率の向上と過熱の問題とを解決することができる。   According to such a configuration, in general, when applied to a high frequency (for example, 300 KHz to 10 MHz), when the bending angle of the linear conductor is 90 degrees or less, local large heat generation occurs, whereas the present invention has the following. Since the bending angle of each linear conductor is maintained at 120 degrees, the total heat generation amount at the bending corner of the linear conductor can be reduced as a whole, thereby improving transmission efficiency and overheating problems. .

以上説明した本発明のシート状乃至薄板状のコイル装置は、多層配線基板の製造技術を使用して製作することができる。このような多層配線基板の製造技術によれば、基本パターンを構成する線状導体の断面形状、同一面における隣接導体間距離、上下方向における導体間距離を精密に管理することができるため、導体間の規定容量を均一化して、回路素子のバランスを良好なものとし、初期の電磁変換能力を発揮することができる。   The sheet-shaped or thin-plate-shaped coil device of the present invention described above can be manufactured by using a multilayer wiring board manufacturing technique. According to such a multilayer wiring board manufacturing technique, the cross-sectional shape of the linear conductors constituting the basic pattern, the distance between adjacent conductors on the same surface, and the distance between conductors in the vertical direction can be precisely managed. It is possible to make the specified capacity between them uniform, to improve the balance of the circuit elements, and to exhibit the initial electromagnetic conversion capability.

また、上述のシート状乃至薄板状のコイル装置は、半導体集積回路の製造技術を使用しても製作することができる。このような半導体集積回路の製造技術を使用すれば、基本パターンそのものを半導体基板上に微細プロセスで作り込むことができるため、基本パターン間における電子の移動距離が短くなって、より一層高周波動作が容易となるほか、そもそも本発明のコイル装置はその上下面に配線層が存在するため、半導体基板内に組み込んだ場合にも、その構造から不要輻射が他の回路に影響を与えにくく、特に、アナログとデジタルの混在する集積回路にあっては、両者に与える影響が少ないという利点がある。   The sheet-like or thin-plate coil device described above can also be manufactured by using a semiconductor integrated circuit manufacturing technique. If such a semiconductor integrated circuit manufacturing technology is used, the basic pattern itself can be formed on a semiconductor substrate by a fine process, and therefore, the distance of movement of electrons between the basic patterns is shortened, and further high-frequency operation is achieved. In addition, since the coil device of the present invention has wiring layers on the upper and lower surfaces in the first place, even when incorporated in a semiconductor substrate, unnecessary radiation hardly affects other circuits from its structure. In an integrated circuit in which analog and digital are mixed, there is an advantage that there is little influence on both.

本発明によれば、電磁変換効率が高く、高周波特性に優れ、不要輻射が少なく、使用にあたって過熱することがなく、低コストに製作が可能なシート状乃至薄板状のコイル装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a sheet-like or thin-plate coil device that has high electromagnetic conversion efficiency, excellent high-frequency characteristics, little unwanted radiation, does not overheat in use, and can be manufactured at low cost. it can.

以下に、この発明に係るシート状乃至薄板状のコイル装置の好適な実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a sheet-like or thin-plate coil device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明に係るコイル装置(空芯)の構成を示す断面図が図1に示されている。このコイル装置は、多層配線基板の製造技術を使用して製作されている。   A cross-sectional view showing the configuration of the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG. This coil device is manufactured by using a multilayer wiring board manufacturing technique.

図から明らかなように、このコイル装置は、第1基板B1〜第6基板B6からなる6枚の配線基板を積層して構成されている。L1は上側絶縁被覆、L2は上側電源層、L3は下側電源層、L4は下側絶縁被覆である。   As is apparent from the drawing, this coil device is configured by stacking six wiring boards including the first board B1 to the sixth board B6. L1 is an upper insulation coating, L2 is an upper power supply layer, L3 is a lower power supply layer, and L4 is a lower insulation coating.

上側電源配線層L2は、磁束透過孔H1,H2の部分を除き、いわゆる全面一様な導体面(ベタ導体)とされている。   The upper power supply wiring layer L2 is a so-called uniform conductor surface (solid conductor) except for the portions of the magnetic flux transmission holes H1 and H2.

第1基板B1〜第6基板B6からなる6枚の配線基板は、第1層巻線基板〜第6層巻線基板として機能するものであり、それらの基板上には第1巻線パターン1P〜第6巻線パターン6Pが形成されている。   The six wiring boards including the first board B1 to the sixth board B6 function as the first layer winding board to the sixth layer winding board, and the first winding pattern 1P is formed on these boards. A sixth winding pattern 6P is formed.

それらの巻線パターン1P〜6Pの一例が、図中上部空白に単位パターンPとして描かれている。図から明らかなように、この単位パターンPは、線状導体をコイル軸線の周りに内側から外側へと反時計回りに巻回してなる第1部分P1と、同線状導体をコイル軸線の周りに外側から内側へと時計回りに巻回してなる第2部分P2とを有する。第1部分P1及び第2部分P2の巻回環形状は、略正三角形状とされ、全体として底辺を共有しかつそれらの正三角形は底辺を共有しかつ互いに背中合わせとなるように配置され、全体として菱形形状を呈するように構成されている。   An example of the winding patterns 1P to 6P is drawn as a unit pattern P in the upper space in the drawing. As is apparent from the figure, this unit pattern P includes a first portion P1 formed by winding a linear conductor around the coil axis in a counterclockwise direction from the inside to the outside, and the linear conductor around the coil axis. And a second portion P2 wound clockwise from the outside to the inside. The winding ring shape of the first portion P1 and the second portion P2 is a substantially equilateral triangle shape, and as a whole shares the base and the equilateral triangles share the bottom and are arranged so as to be back to back. It is comprised so that a rhombus shape may be exhibited.

第1層巻線パターン1P〜第6層巻線パターン6Pは、奇数パターンと偶数パターンとで上下相関で流れる電流の向きが同一となるように、僅かに形状を異ならせて形成されている。   The first layer winding pattern 1P to the sixth layer winding pattern 6P are formed with slightly different shapes so that the directions of the currents flowing in the vertical correlation are the same between the odd number pattern and the even number pattern.

上から順に接続関係を説明すると、上側電源層L2はビアV1を介して第1巻線パターン1Pの第1部分P−1へと接続される。第1層巻線パターン1Pの第2部分P−2の内周端はビアV2を介して第2層巻線パターン2Pの第2部分P−2へと接続される。   The connection relationship will be described in order from the top. The upper power supply layer L2 is connected to the first portion P-1 of the first winding pattern 1P through the via V1. The inner peripheral end of the second portion P-2 of the first layer winding pattern 1P is connected to the second portion P-2 of the second layer winding pattern 2P through the via V2.

以下同様にして、各層巻線パターンは、第1部分P1と第2部分P2とに交互に位置を変え、ビアV3〜V6を介してそれぞれ下層の巻線パターンへと接続される。   Similarly, each layer winding pattern is alternately changed in position to the first portion P1 and the second portion P2, and connected to the lower winding pattern through the vias V3 to V6.

最後に、第6層巻線パターン6Pの第1部分P1は、ビアV7を介して下側電源層L3へと接続される。これにより、上側電源層L2と下側電源層L3との間には、6個のS字状単位パターンPが直列に接続される。そして、各層の単位パターンPは、図から明らかなように、S字状を有するため、第1部分P−1の内周端から入力された電流は、第1部分P−1の内周端から外周へと反時計回りに流れて、正三角形の底辺部分に至り、その後第2部分P−2の外周から内周へと時計回りに流れる。これにより各層の単位巻線パターンPにおいては、第1部分P1と第2部分P2との間で逆方向へ磁束が生ずることとなり、いわゆる磁気的なプッシュブル動作が、各巻線パターン1P〜6P毎に行われ、全体として、第1部分P1と第2部分P2とのそれぞれにおいて磁束が逆方向へと加算され、効率よく磁気エネルギの蓄えと放出とが繰り返されることとなる。   Finally, the first portion P1 of the sixth layer winding pattern 6P is connected to the lower power supply layer L3 through the via V7. Thus, six S-shaped unit patterns P are connected in series between the upper power supply layer L2 and the lower power supply layer L3. Since the unit pattern P of each layer has an S-shape as is apparent from the figure, the current input from the inner peripheral end of the first portion P-1 is the inner peripheral end of the first portion P-1. Flows counterclockwise from the outer periphery to the bottom of the equilateral triangle, and then flows clockwise from the outer periphery to the inner periphery of the second portion P-2. Thereby, in the unit winding pattern P of each layer, a magnetic flux is generated in the opposite direction between the first portion P1 and the second portion P2, and so-called magnetic push-bull operation is performed for each winding pattern 1P to 6P. As a whole, the magnetic flux is added in the opposite direction in each of the first part P1 and the second part P2, and the accumulation and release of magnetic energy are efficiently repeated.

本発明に係るコイル装置(空芯)における各配線基板B1〜B6の平面図が図2〜図9に示されている。すなわち、本発明に係るコイル装置(空芯)における上側電源層(L2)の平面図が図2に示されている。なお、周囲を取り囲む正方形状は、基板の外周輪郭である。   Plan views of the respective wiring boards B1 to B6 in the coil device (air core) according to the present invention are shown in FIGS. That is, a plan view of the upper power supply layer (L2) in the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG. The square shape surrounding the periphery is the outer peripheral contour of the substrate.

同図に示されるように、基板の中央部ほぼ全体には正六角形状の素材露出領域103が存在し、これを取り巻くようにして導体被覆領域101が存在する。導体被着領域101から素材露出領域103のほぼ中央へ向けて3本のリードパターン102が延びており、それぞれの先端にはビアV1が設けられている。このビザV1は、上側電源層(L2)と第1層巻線パターン1Pとを繋ぐものである。また、基板輪郭内の右上には、電源VDDを最下層の基板へ連通させるためのスルーホールTHが形成されている。   As shown in the figure, a regular hexagonal material exposed region 103 exists in almost the entire central portion of the substrate, and a conductor covered region 101 exists so as to surround this. Three lead patterns 102 extend from the conductor deposition region 101 toward substantially the center of the material exposure region 103, and a via V1 is provided at each tip. This visa V1 connects the upper power supply layer (L2) and the first layer winding pattern 1P. In addition, a through hole TH for connecting the power supply VDD to the lowermost substrate is formed at the upper right in the substrate outline.

本発明に係るコイル装置(空芯)における第1層巻線パターンを構成する基板(B1)の平面図が図3に示されている。   A plan view of the substrate (B1) constituting the first layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG.

同図に示されるように、基板B1の中央部には、3個の単位パターン1PA,1PB,1PCを最外周の導体同士が互いが平行となるように密に組み合わせてなる正六角形状の導体パターンが存在する。   As shown in the figure, a regular hexagonal conductor in which three unit patterns 1PA, 1PB, and 1PC are closely combined so that the outermost conductors are parallel to each other at the center of the substrate B1. There is a pattern.

それら3つの単位パターン1PA,1PB,1PCのそれぞれは、第1部分1PA−1,1PB−1,1PC−1と第2部分1PA−2,1PB−2,1PC−2とを有する。   Each of the three unit patterns 1PA, 1PB, 1PC has a first portion 1PA-1, 1PB-1, 1PC-1 and a second portion 1PA-2, 1PB-2, 1PC-2.

第1部分1PA−1,1PB−1,1PC−1の内周端は、ビアV1を介して上側電源層(L2)から給電される。第2部分1PA−2,1PB−2,1PC−2の内周端は、ビアV2を介して第2層巻線パターン2Pへと接続される。   The inner peripheral ends of the first portions 1PA-1, 1PB-1, and 1PC-1 are supplied with power from the upper power supply layer (L2) through the via V1. The inner peripheral ends of the second portions 1PA-2, 1PB-2, and 1PC-2 are connected to the second layer winding pattern 2P through the via V2.

図から明らかなように、単位パターンの第1部分1PA−1,1PB−1,1PC−1の渦巻形状は、内周側から外周側へと反時計回りに巻回する正三角形状とされており、第2部分1PA−2,1PB−2,1PC−2の渦巻形状は、外周から内周へ向けて時計回りに巻回する正三角形状とされている。   As is apparent from the figure, the spiral shape of the first portion 1PA-1, 1PB-1, 1PC-1 of the unit pattern is an equilateral triangle that is wound counterclockwise from the inner peripheral side to the outer peripheral side. The spiral shapes of the second portions 1PA-2, 1PB-2, and 1PC-2 are equilateral triangles that are wound clockwise from the outer periphery toward the inner periphery.

換言すれば、各単位パターン1PA,1PB,1PCを構成する第1部分1PA−1,1PB−1,1PC−1と第2部分1PA−2,1PB−2,1PC−2とは、底辺を共有しかつ互いに背中合わせとなるように配置された2個の三角形状で構成され、全体として菱形形状を呈するものとなる。   In other words, the first portions 1PA-1, 1PB-1, 1PC-1 and the second portions 1PA-2, 1PB-2, 1PC-2 constituting the unit patterns 1PA, 1PB, 1PC share the base. And it is comprised by two triangular shapes arrange | positioned so that it may mutually become back-to-back, and will exhibit a rhombus shape as a whole.

その結果、それら3つの菱形形状を有する単位パターン1PA,1PB,1PCが、最外周の辺が互いに平行となるように密に組み合わされて正六角形状が出来上がると、後に詳細に説明するように、単位パターン同士で隣接する導体辺同士は電流の向きが全て同一となると共に、第1部分及び第2部分の中心に位置するN極とS極とは、隣接極間の距離が均等となり、磁束はこの六角形の輪郭から外部へと漏洩しにくくなる。   As a result, when the unit patterns 1PA, 1PB, and 1PC having these three rhombus shapes are closely combined so that the outermost sides are parallel to each other, a regular hexagonal shape is completed, as will be described in detail later. The conductor sides adjacent to each other in the unit patterns have the same current direction, and the N pole and S pole located at the center of the first part and the second part have the same distance between the adjacent poles, and the magnetic flux Is less likely to leak out from the hexagonal outline.

その結果、このような3個の菱形形状を組み合わせてなる正六角形状の巻線パターンによれば、正三角形の各辺を流れる電流によって、対応する磁極に効率よく磁束を集中させながらも、それら生ずる磁束が正六角形を有する導体パターンの外部へとは漏れにくく、しかも各単位パターン1PA,1PB,1PCを構成する2つの部分は同一形状で対称的なものとなるため、磁気バランスが最適となることから、良好な効率を得ることができる。   As a result, according to the regular hexagonal winding pattern formed by combining these three rhombus shapes, the current flowing through each side of the regular triangle efficiently concentrates the magnetic flux on the corresponding magnetic pole. The generated magnetic flux does not easily leak to the outside of a conductor pattern having a regular hexagon, and the two parts constituting each unit pattern 1PA, 1PB, 1PC are the same shape and symmetrical, so that the magnetic balance is optimal. Therefore, good efficiency can be obtained.

本発明に係るコイル装置(空芯)における第2層巻線パターンを構成する基板(B2)の平面図が図4に示されている。同図において、2PA,2PB,2PCは第1,第2,第3の単位パターン、2PA−1,2PB−1,2PC−1は、第1〜第3の単位パターンにおける第1部分、2PA−2,2PB−2,2PC−2は、第1〜第3の単位パターンにおける第2部分、THはスルーホール、121は素材露出領域、V2は第1層巻線パターンへ通ずるビア、V3は第3層巻線パターンへ通ずるビアである。   FIG. 4 shows a plan view of the substrate (B2) constituting the second layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention. In the figure, 2PA, 2PB, and 2PC are the first, second, and third unit patterns, and 2PA-1, 2PB-1, and 2PC-1 are the first portion and 2PA- in the first to third unit patterns. 2, 2PB-2 and 2PC-2 are second portions in the first to third unit patterns, TH is a through hole, 121 is a material exposed region, V2 is a via leading to the first layer winding pattern, and V3 is a first portion. Vias leading to a three-layer winding pattern.

本発明に係るコイル装置(空芯)における第3層巻線パターンを構成する基板(B3)の平面図が図5に示されている。図において、3PA,3PB,3PCは第1,第2,第3の単位パターン、3PA−1,3PB−1,3PC−1は第1,第2,第3の単位パターンの第1部分、3PA−2,3PB−2,3PC−2は第1,第2,第3の単位パターンの第2部分、V3は第2層巻線パターンへ通ずるビア、V4は第4層巻線パターンへ通ずるビアである。   FIG. 5 shows a plan view of the substrate (B3) constituting the third layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention. In the figure, 3PA, 3PB and 3PC are the first, second and third unit patterns, 3PA-1, 3PB-1 and 3PC-1 are the first parts of the first, second and third unit patterns, 3PA. −2, 3PB-2, 3PC-2 are second portions of the first, second, and third unit patterns, V3 is a via that leads to the second layer winding pattern, and V4 is a via that leads to the fourth layer winding pattern. It is.

本発明に係るコイル装置(空芯)における第4層巻線パターンを構成する基板(B4)の平面図が図6に示されている。   A plan view of the substrate (B4) constituting the fourth layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG.

図において、4PA,4PB,4PCは、第1,第2,第3の単位パターン、4PA−1,4PB−1,4PC−1は、第1,第2,第3の単位パターンの第1部分、4PA−2,4PB−2,4PC−2は、第1,第2,第3の単位パターンの第2部分、V4は第3層巻線パターンへ通ずるビア、V5は第5層巻線パターンへ通ずるビアである。   In the figure, 4PA, 4PB, and 4PC are the first, second, and third unit patterns, and 4PA-1, 4PB-1, and 4PC-1 are the first portions of the first, second, and third unit patterns. 4PA-2, 4PB-2, and 4PC-2 are the second portions of the first, second, and third unit patterns, V4 is a via that leads to the third layer winding pattern, and V5 is the fifth layer winding pattern. A via that leads to

本発明に係るコイル装置(空芯)における第5層巻線パターンを構成する基板(B5)の平面図が図7に示されている。   A plan view of the substrate (B5) constituting the fifth layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG.

図において、PA,5PB,5PCは、第1,第2,第3の単位パターン、5PA−1,5PB−1,5PC−1は、第1,第2,第3の単位パターンの第1部分、5PA−2,5PB−2,5PC−2は、第1,第2,第3の単位パターンの第2部分、V5は第4層巻線パターンへと通ずるビア、V6は第6層巻線パターンへと通ずるビア、151は素材露出用領域である。   In the figure, PA, 5PB, and 5PC are the first, second, and third unit patterns, and 5PA-1, 5PB-1, and 5PC-1 are the first portions of the first, second, and third unit patterns. 5PA-2, 5PB-2, and 5PC-2 are the second portions of the first, second, and third unit patterns, V5 is a via that leads to the fourth layer winding pattern, and V6 is the sixth layer winding. A via 151 leading to the pattern is a material exposure area.

本発明に係るコイル装置(空芯)における第6層巻線パターンを構成する基板(B6)の平面図が図8に示されている。   FIG. 8 shows a plan view of the substrate (B6) constituting the sixth layer winding pattern in the coil device (air core) according to the present invention.

図において、6PA,6PB,6PCは、第1,第2,第3の単位パターン、6PA−1,6PB−1,6PC−1は、第1,第2,第3の単位パターンの第1部分、6PA−2,6PB−2,6PC−2は、第1,第2,第3の単位パターンの第3部分、V6は第5層巻線パターンへと通ずるビア、V7は下側電源層へと通ずるビア、161は素材露出領域である。   In the figure, 6PA, 6PB, and 6PC are the first, second, and third unit patterns, and 6PA-1, 6PB-1, and 6PC-1 are the first portions of the first, second, and third unit patterns. , 6PA-2, 6PB-2, and 6PC-2 are the third portions of the first, second, and third unit patterns, V6 is a via that leads to the fifth layer winding pattern, and V7 is to the lower power supply layer. Reference numeral 161 denotes a material exposure region.

本発明に係るコイル装置(空芯)における下側電源層(L3)を構成する基板(B6)の下面図が図9に示されている。   A bottom view of the substrate (B6) constituting the lower power supply layer (L3) in the coil device (air core) according to the present invention is shown in FIG.

図において、171は導体被着領域、172は素材露出領域、173はGND端子、THはスルーホール、702はリードパターン、V7は第6層巻線パターンへ通ずるビアである。   In the figure, 171 is a conductor deposition region, 172 is a material exposed region, 173 is a GND terminal, TH is a through hole, 702 is a lead pattern, and V7 is a via leading to a sixth layer winding pattern.

以上説明したように、図1〜図9に示されるコイル装置(空芯)によれば、第1部分P1を構成する正三角形と第2部分P2を構成する正三角形とでは、両者の底辺を共有部分M(図1参照)とするため、図1の断面図から明らかなように、両三角形の底辺が別々に存在する場合のように、異なる方向へ流れる電流によって磁界を打ち消されることがなく、これも本実施例コイル装置の効率向上させることに寄与する。つまり、共有部分Mを流れる電流は、第1部分P−1の中心部分における磁束を一定の方向へ加算させ、他方第2部分P−2の中央部分を貫く磁束を減少させるといったプッシュブル動作に直接的に寄与することとなる。   As described above, according to the coil device (air core) shown in FIGS. 1 to 9, the equilateral triangle constituting the first portion P <b> 1 and the equilateral triangle constituting the second portion P <b> 2 have the bottom sides of both. Since the shared portion M (see FIG. 1) is used, as is clear from the cross-sectional view of FIG. 1, the magnetic field is not canceled out by currents flowing in different directions as in the case where the bases of both triangles exist separately. This also contributes to improving the efficiency of the coil device of this embodiment. That is, the current flowing through the shared part M causes a push-bull operation in which the magnetic flux in the central part of the first part P-1 is added in a certain direction and the magnetic flux passing through the central part of the second part P-2 is reduced. It will contribute directly.

なお、以上説明した実施形態においては、第1部分P−1及び第2部分P−2は磁性材よりなるコアの存在しない、いわゆる空芯コアとしたが、第1部分P−1及び第2部分P−2の中央に磁性コアを貫通させた有芯コイルとしても良いことは勿論である。   In the embodiment described above, the first part P-1 and the second part P-2 are so-called air-core cores that do not have a core made of a magnetic material. Of course, it is good also as a cored coil which penetrated the magnetic core in the center of the part P-2.

このような有芯コアによる実施形態が、図10〜図18に示されている。それらの図において、K1は第1部分P−1の軸心を貫く筒状コア、K2は第2部分P−2の軸心を貫く筒状コアである。これらのコアK1,K2の断面形状は、それぞれ正三角形状とされている。正確には、正三角形状ではあっても、3つの頂点のそれぞれは、各頂角の二等分線に垂直な直線に沿ってカットされており、その結果、異形六角形状を呈することとなる。後述するように、この異形六角形状としたのは、これを取り巻く巻線パターンの内角が120度となることと関係している。   An embodiment with such a cored core is shown in FIGS. In these drawings, K1 is a cylindrical core that penetrates the axis of the first portion P-1, and K2 is a cylindrical core that penetrates the axis of the second portion P-2. The cross-sectional shapes of these cores K1 and K2 are each an equilateral triangle. Precisely, even though it is an equilateral triangle, each of the three vertices is cut along a straight line perpendicular to the bisector of each apex angle, resulting in a deformed hexagonal shape. . As described later, this irregular hexagonal shape is related to the fact that the inner angle of the winding pattern surrounding the hexagonal shape becomes 120 degrees.

なお、図11〜図18に示される巻線パターンの詳細については、筒状コアK1,K2を貫通させるためのコア貫通孔104,112,122,132,142,152,162,172を有することを除き、先の実施例と同一であるから重複説明は省略する。   In addition, about the detail of the coil | winding pattern shown by FIGS. 11-18, it has the core through-hole 104,112,122,132,142,152,162,172 for penetrating cylindrical core K1, K2. Except for the above, it is the same as in the previous embodiment, so a duplicate description is omitted.

次に、図19〜図24を参照しながら、以上の実施形態のコイル装置に適用された設計ルールについて詳細に説明する。   Next, the design rules applied to the coil device of the above embodiment will be described in detail with reference to FIGS.

高周波電流による発熱対策の説明図が図19に示されている。同図に示されるように、単位パターンを構成する第1部分又は第2部分を構成する正三角形は、例えば3つの頂点P,Q,Rにそれぞれ示されるように、それぞれの頂角の二等分線と直交する直線Xに沿ってカットされる。その結果、渦巻状に巻回された線状導体の角部の内角は、全て120度とされ、高周波電流が巻線パターンを流れる際の発熱が極力抑制される。   FIG. 19 shows an explanatory diagram of countermeasures against heat generated by the high-frequency current. As shown in the figure, the equilateral triangles constituting the first part or the second part constituting the unit pattern are, for example, two vertices of the respective apex angles as indicated by three vertices P, Q, and R, respectively. Cut along a straight line X orthogonal to the segment. As a result, the inner angles of the corner portions of the linear conductor wound in a spiral shape are all 120 degrees, and heat generation when the high-frequency current flows through the winding pattern is suppressed as much as possible.

各斜辺の線間隔及び各角の辺の線間隔の設計値が図20に示されている。同図に示されるように、各斜辺同士の線間隔をaとした場合、各角の辺の線間隔は2aとされる。このような構成によれば、各層巻線パターンは上下間で整然と重ね合わせされ、しかも線状導体の折れ曲がり角度は全て120度に統一されるため、全体の発熱を効率よく軽減することができる。   FIG. 20 shows the design values of the line spacing of each oblique side and the line spacing of each corner side. As shown in the figure, when the line interval between the oblique sides is a, the line interval between the sides of each corner is 2a. According to such a configuration, each layer winding pattern is orderly overlapped between the upper and lower sides, and the bending angles of the linear conductors are all unified to 120 degrees, so that the overall heat generation can be efficiently reduced.

基本パターンの第1部分の各分の寸法の設計値が図21に示されている。当然のことながら、正三角形であるから、3つの辺A,B,Cの長さは等しくbとされ、3つの頂角をカットして生ずる線分Wの長さはa、1つの角部における線分の長さWはa−2とされる。このような設計ルールに従うことによって、最適な導体間隔並びに発熱軽減を実現することができる。   The design values of the dimensions of the first portion of the basic pattern are shown in FIG. Naturally, since it is an equilateral triangle, the lengths of the three sides A, B, and C are equal to b, and the length of the line segment W generated by cutting the three apex angles is a, one corner portion. The length W of the line segment at is a-2. By complying with such a design rule, it is possible to realize an optimal conductor interval and a reduction in heat generation.

単位パターン間で隣接する線状導体を流れる電流ベクトルの説明図が図22に示されている。先に説明したように、全体として菱形形状を有する3個の単位パターンを組み合わせて正六角形状を作り出すと、隣接する単位パターン間における導体を流れる電流の向きが等しくなる。このことから、磁界はバランスよく足し合わされ、電磁変換効率は良好なものとなる。   An explanatory diagram of a current vector flowing through the linear conductors adjacent between the unit patterns is shown in FIG. As described above, when a regular hexagonal shape is created by combining three unit patterns having a rhombus shape as a whole, directions of currents flowing through conductors between adjacent unit patterns become equal. For this reason, the magnetic fields are added in a well-balanced manner, and the electromagnetic conversion efficiency is good.

3個の単位パターンを組み合わせ、全体として六角形状としたときの磁束の流れを示す説明図が図23に示されている。同図に示されるように、図23の電流の向きからも明らかなように、単位パターンを構成する3組の磁極(N1,S1),(N2,S2),(N3,S3)は互いに均等な距離となり、それらの単位パターンの電源端子間に並列に接続されるため、それぞれの磁極から発生する磁界は隣接する磁極へと流れ込み、六角形の輪郭から外部へとは極力漏洩が抑制される。このことから、図23に示される正六角形状の巻線パターンを有するコイル装置によれば、例えば、携帯電話の底や蓋に埋め込んだ場合にも、隣接電子回路への影響が極めて低減され、実際、携帯電話に組み込んだ場合にも、デジタルテレビの視聴や近距離データ通信カードの使用に支障がないことが確認された。   FIG. 23 shows an explanatory diagram showing the flow of magnetic flux when the three unit patterns are combined into a hexagonal shape as a whole. As can be seen from FIG. 23, the three sets of magnetic poles (N1, S1), (N2, S2), (N3, S3) constituting the unit pattern are equal to each other, as is clear from the direction of current in FIG. The distance between the power supply terminals of these unit patterns is connected in parallel, so that the magnetic field generated from each magnetic pole flows into the adjacent magnetic pole, and leakage from the hexagonal contour to the outside is suppressed as much as possible. . From this, according to the coil device having the regular hexagonal winding pattern shown in FIG. 23, for example, even when embedded in the bottom or lid of a mobile phone, the influence on the adjacent electronic circuit is greatly reduced, In fact, it has been confirmed that there is no problem in viewing digital TV and using a short-distance data communication card even when incorporated in a mobile phone.

16個の単位パターンを組み合わせて六角形状とした例の説明図が図24に示されている。同図に示されるように、以上説明した菱形状単位パターンを3個組み合わせてなる単位六角形パターンは、それらを隣接して複数整然と組み合わせることによって、任意の大きさの面状コイルを実現することができる。従って、このような面状コイルを適当な大きさに設定することによって、携帯電話の非接触充電のみならず、マウスパッドによるコードレスマウスの充電、その他任意の携帯型電子機器に対する効率のよい充電を行うことが可能となる。殊に、繰り返し説明したように、本発明に係るコイル装置は、効率が良いことに加えて、磁気的な不要輻射、機器の過熱等々が極めて少ないため、昨今普及しつつある携帯電話に組み込んでも、デジタルテレビの視聴や近距離データ通信カードの動作に悪影響を与えることがなく、そのことから、この種の非接触電力伝送に実用化に資するものである。   An explanatory diagram of an example in which 16 unit patterns are combined to form a hexagon is shown in FIG. As shown in the figure, the unit hexagonal pattern formed by combining the three rhomboid unit patterns described above realizes a planar coil of an arbitrary size by combining a plurality of the unit hexagonal patterns adjacent to each other in an orderly manner. Can do. Therefore, by setting such a planar coil to an appropriate size, not only non-contact charging of a mobile phone, but also charging of a cordless mouse by a mouse pad and other efficient portable electronic devices can be performed. Can be done. In particular, as described repeatedly, the coil device according to the present invention is not only efficient, but also has extremely low unnecessary electromagnetic radiation, overheating of the equipment, etc. Therefore, it does not adversely affect the viewing of digital TV and the operation of the short-range data communication card, and thus contributes to practical use for this kind of non-contact power transmission.

最後に、インダクタンスの周波数特性を比較して示す図が図25に示されている。図において、符号201に示される曲線は、筒型コイル、符号202に示される曲線はフラットコイル、符号203に示される曲線は本発明に係るシートコイル、符号204に示される曲線は筒型S字コイルによる周波数特性が示されている。   Finally, FIG. 25 shows a diagram comparing the frequency characteristics of the inductance. In the figure, the curve indicated by reference numeral 201 is a cylindrical coil, the curve indicated by reference numeral 202 is a flat coil, the curve indicated by reference numeral 203 is a sheet coil according to the present invention, and the curve indicated by reference numeral 204 is a cylindrical S-shape. The frequency characteristics of the coil are shown.

ここで、符号201で示される筒型コイルとは、直径12mm、線径0.7mmの導線による36ターンコイルである。符号202に示されるフラットコイルとは、直径35mm、線径0.8×0.4mmのリボン線による24ターンコイル、符号203に示されるシートコイルとは、本発明の提案のコイルであって、正三角形8ターンコイルをS字接続したS字コイルを直列8接続のコイルユニットを3組並列接続したフラットコイルである。符号204に示される筒型S字コイルとは、直径12mm、線径0.7mmの導線による18S字ターンのコイルである。   Here, the cylindrical coil denoted by reference numeral 201 is a 36-turn coil made of a conducting wire having a diameter of 12 mm and a wire diameter of 0.7 mm. The flat coil indicated by reference numeral 202 is a 24-turn coil with a ribbon wire having a diameter of 35 mm and a wire diameter of 0.8 × 0.4 mm, and the sheet coil indicated by reference numeral 203 is a coil proposed in the present invention, This is a flat coil in which three sets of eight S-shaped coils connected in S-shape with equilateral triangular 8-turn coils are connected in parallel. The cylindrical S-shaped coil denoted by reference numeral 204 is an 18-S coil with a conducting wire having a diameter of 12 mm and a wire diameter of 0.7 mm.

グラフから明らかなように、それら他のコイルと比較して、本発明によるシートコイル203によれば、12.8KHz以上の領域において、周波数に依存しない安定なインダクタンス値が得られることが確認された。特に、昨今、非接触伝送への使用が期待されているフラットコイル202に比べ、本発明に係るシートコイルによれば、ほぼ25.5KHzより高い領域において、はるかに高いインダクタンス値を得ることができることが確認された。   As is apparent from the graph, it was confirmed that the sheet coil 203 according to the present invention can provide a stable inductance value independent of the frequency in the region of 12.8 KHz or higher as compared with these other coils. . In particular, compared with the flat coil 202 that is expected to be used for non-contact transmission recently, the sheet coil according to the present invention can obtain a much higher inductance value in a region higher than approximately 25.5 KHz. Was confirmed.

なお、符号203に示されるシートコイルの曲線において、約25.6KHzのピークは、回路的な共振点を選択することによって、任意に移動させることができる。そのため、本発明のシートコイルによれば、伝送効率が高いこと、不要輻射が少ないこと、発熱しにくいこと、などなどに加えて、面積当たりの送電量が極めて大きく、また高周波域において安定かつ高いインダクタンス値を得ることができ、この種のコイルに要求される高周波特性を十分に満足することができる。   In the sheet coil curve indicated by reference numeral 203, the peak of about 25.6 KHz can be arbitrarily moved by selecting a circuit resonance point. Therefore, according to the sheet coil of the present invention, in addition to high transmission efficiency, low unnecessary radiation, low heat generation, etc., the amount of power transmitted per area is extremely large, and it is stable and high in the high frequency range. An inductance value can be obtained, and high frequency characteristics required for this type of coil can be sufficiently satisfied.

換言すれば、本発明のシートコイルによれば、単位体積当たりのインダクタンスが大きいということも言える。従って、将来的な展望としては、以上説明したシートコイルは、携帯電話のメイン基板そのものに組み込むこともできる。これにより、事実上携帯電話の回路基板上における実装面積を消費しないという利点もある。   In other words, according to the sheet coil of the present invention, it can be said that the inductance per unit volume is large. Therefore, as a future prospect, the above-described sheet coil can be incorporated into the main board of the mobile phone itself. As a result, there is also an advantage that the mounting area on the circuit board of the mobile phone is virtually not consumed.

本発明によれば、送電効率が良好で、磁気的な不要輻射が少なく、発熱が少なく、高周波域における高いインダクタンスを安定に得ることができ、低コストに製作可能なコイル装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a coil device that has good power transmission efficiency, little magnetic unnecessary radiation, little heat generation, can stably obtain high inductance in a high frequency range, and can be manufactured at low cost. it can.

本発明に係るコイル装置(空芯)の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における上側電源層(L2)の平面図である。It is a top view of the upper side power supply layer (L2) in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第1層巻線パターンを構成する基板(B1)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B1) which comprises the 1st layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第2層巻線パターンを構成する基板(B2)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B2) which comprises the 2nd layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第3層巻線パターンを構成する基板(B3)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B3) which comprises the 3rd layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第4層巻線パターンを構成する基板(B4)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B4) which comprises the 4th layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第5層巻線パターンを構成する基板(B5)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B5) which comprises the 5th layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における第6層巻線パターンを構成する基板(B6)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B6) which comprises the 6th layer winding pattern in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(空芯)における下側電源層(GND)を構成する基板(L3)の下面図である。It is a bottom view of the board | substrate (L3) which comprises the lower side power supply layer (GND) in the coil apparatus (air core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the coil apparatus (core core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における上側電源層(VDD)を構成する基板(L2)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (L2) which comprises the upper side power supply layer (VDD) in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第1層巻線パターンを構成する基板(B1)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B1) which comprises the 1st layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第2層巻線パターンを構成する基板(B2)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B2) which comprises the 2nd layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第3層巻線パターンを構成する基板(B3)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B3) which comprises the 3rd layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第4層巻線パターンを構成する基板(B4)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B4) which comprises the 4th layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第5層巻線パターンを構成する基板(B5)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B5) which comprises the 5th layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における第6層巻線パターンを構成する基板(B6)の平面図である。It is a top view of the board | substrate (B6) which comprises the 6th layer winding pattern in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 本発明に係るコイル装置(有芯)における下側電源層(L3)の平面図である。It is a top view of the lower side power supply layer (L3) in the coil apparatus (core) which concerns on this invention. 高周波電流による発熱効果の説明図である。It is explanatory drawing of the heat_generation | fever effect by a high frequency current. 角斜辺の線間隔及び各角の辺の線間角の設計値である。This is the design value of the line spacing of the oblique sides and the inter-line angle of each corner. 基本パターンの第1部分の各部の寸法の設計値である。It is a design value of the dimension of each part of the 1st part of a basic pattern. 単位パターン間で隣接する線状導体を流れる電流ベクトルの説明図である。It is explanatory drawing of the current vector which flows through the linear conductor adjacent between unit patterns. 3個の単位パターンを組み合わせ、全体として六角形状としたときの磁束の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of magnetic flux when combining three unit patterns and making it hexagonal as a whole. 16個の単位パターンを組み合わせて六角形状とした例の説明図である。It is explanatory drawing of the example which combined 16 unit patterns and made it hexagonal shape. インダクタンスの周波数特性を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the frequency characteristic of an inductance.

符号の説明Explanation of symbols

101,172 導体被着領域
102,702 リードパターン
103,111,121,131,141,151,161,171 素材露出領域
104,112,122,132,142,152,162,172 コア貫通孔
173 GND端子
P 単位パターン
P−1 第1部分
P−2 第2部分
PA,PB,PC 単位パターン
PA−1,PB−1,PC−1 単位パターンの第1部分
PA−2,PB−2,PC−2 単位パターンの第2部分
1P〜6P 巻線パターン
B1〜B6 巻線基盤
L1 上側絶縁被膜
L2 上側電源(VDD)層
L3 下側電源(GND)層
L4 下側絶縁被膜
v1〜v7 ビア
TH,H スルーホール
1M,5M,6M 共有部分
V1〜V7 ビア
H1,H2 磁束透過孔
K1,K2 筒状コア
101,172 Conductor deposition area 102,702 Lead pattern 103,111,121,131,141,151,161,171 Material exposed area 104,112,122,132,142,152,162,172 Core through hole 173 GND Terminal P Unit pattern P-1 First part P-2 Second part PA, PB, PC Unit pattern PA-1, PB-1, PC-1 Unit pattern first part PA-2, PB-2, PC- 2 Second part of unit pattern 1P to 6P Winding pattern B1 to B6 Winding base L1 Upper insulating coating L2 Upper power supply (VDD) layer L3 Lower power supply (GND) layer L4 Lower insulating coating v1 to v7 Via TH, H Through hole 1M, 5M, 6M Common part V1-V7 Via H1, H2 Magnetic flux transmission hole K1, K2 Cylindrical core

Claims (5)

複数の扁平コイルと、
それらの扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、
扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第2の配線層とを有し、かつ
各扁平コイルの巻き始め端は第1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コイルの巻き終わり端は第2の配線層を介して共通接続されており、
それにより、第1の配線層と第2の配線層との間に、平面的に整列配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現するようにしたシート状乃至薄板状のコイル装置であって、
扁平コイルのそれぞれは、
基本となる導体パターンを複数積層してなる積層型コイルとされ、
各層の基本パターンは、互いに平行な2本の軸線の周りに、線状導体パターンが所定回数だけ渦巻状にかつ互いに逆方向へと巻回されてなる2個の渦巻状環を有する略S字状パターンとされ、
基本パターンを構成する2個の渦巻状環のそれぞれは正三角形状とされ、最外周三角形の底辺を共有するようにして背中合わせに配置され、基本パターンの全体は菱形状のS字形状を呈することを特徴とするコイル装置。
A plurality of flat coils;
A flat coil-carrying layer that carries the flat coils in a state of being arranged in a plane,
A first wiring layer provided on one surface side of the flat coil carrier layer and a second wiring layer provided on the other surface side of the flat coil carrier layer, and winding start of each flat coil The ends are commonly connected via the first wiring layer, and the winding end ends of the respective flat coils are commonly connected via the second wiring layer,
Thus, a sheet or thin plate shape in which a plurality of flat coils arranged in a plane are electrically connected in parallel between the first wiring layer and the second wiring layer. Coil device,
Each of the flat coils
It is a laminated coil formed by laminating a plurality of basic conductor patterns,
The basic pattern of each layer is substantially S-shaped having two spiral rings in which a linear conductor pattern is spirally wound in a direction opposite to each other a predetermined number of times around two parallel axes. Pattern,
Each of the two spiral rings constituting the basic pattern is an equilateral triangle, and is arranged back to back so as to share the base of the outermost peripheral triangle, and the entire basic pattern has a rhombic S-shape. Coil device characterized by this.
菱形状のS字形状を呈する基本パターンは、隣接する最外周の導体辺同士が互いに平行となるようにして各層内に分散して整列配置され、かつ各層間においては対応する渦巻状環毎に軸心整合されることを特徴とする請求項1に記載のコイル装置。   The rhombic S-shaped basic pattern is distributed and aligned in each layer so that adjacent outermost conductor sides are parallel to each other, and for each corresponding spiral ring in each layer The coil device according to claim 1, wherein the coil device is axially aligned. 基本パターンを構成する2個の正三角形状渦巻環のそれぞれの各頂点は、頂角の二等分線に対して直角な線に沿ってカットされ、それにより正三角形状渦巻環の各角部の内角は120度とされていることを特徴とする請求項2に記載のコイル装置。   Each vertex of the two equilateral triangular spiral rings constituting the basic pattern is cut along a line perpendicular to the bisector of the apex angle, whereby each corner of the equilateral triangular spiral ring The coil device according to claim 2, wherein the inner angle of the coil device is 120 degrees. 多層配線基板の製造技術を使用して製作される、ことを特徴とする請求項1に記載のコイル装置。   The coil device according to claim 1, wherein the coil device is manufactured by using a manufacturing technique of a multilayer wiring board. 半導体集積回路の製造技術を使用して製作される、ことを特徴とする請求項1に記載のコイル装置。   The coil device according to claim 1, wherein the coil device is manufactured using a manufacturing technique of a semiconductor integrated circuit.
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