JP2016192761A - Device and system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は装置及びそれを用いたシステムに関し、例えば、非接触通信を行う装置及びそれを備えたシステムに関する。 The present invention relates to an apparatus and a system using the apparatus, and more particularly to an apparatus that performs non-contact communication and a system including the apparatus.
特許文献１には、結合素子対の非接触カップリングを用いた無線通信装置が開示されている。結合素子対の各々は、導電性ループを有するインダクタであり、互いの導電性ループが対向するように配置されている。２つの導電性ループの対向配置によって、一方の結合素子を流れる電流によって生じる磁界が他方の結合素子の導電性ループを貫き、データ信号が伝送される。
従来から、基板上のインダクタやアンテナの周囲には、ノイズをシールドするために、金属層によるガードリングが設けられる場合がある。ガードリングは、ループ状のインダクタを囲むように配置される。特許文献１の無線通信装置においても、ノイズ対策のために、結合素子の周囲に当該結合素子を囲むようにガードリングを配置することが考えられる。
Conventionally, a guard ring made of a metal layer may be provided around an inductor or an antenna on a substrate in order to shield noise. The guard ring is disposed so as to surround the loop-shaped inductor. Also in the wireless communication device of
上述の特許文献１では、一方の結合素子を流れる電流によって生じる磁界内に他方の結合素子を配置して、データ信号を反映した誘導起電力が当該他方の結合素子に発生することによりデータ信号の伝送を行っている。特許文献１の結合素子の周囲にノイズ対策のためにガードリングを設けた場合に、ノイズによりガードリングに電流が流れると、不要な磁界が生じ、データ信号の伝送に問題が生じるおそれがある。
In the above-mentioned
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 Other problems and novel features will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
一実施の形態において、基板上のインダクタの周囲に隣接して配置されたガードリングは第１ガードリング部と第２ガードリング部とを含み、第１ガードリング部と第２ガードリング部の一端が接続され、第１ガードリング部と第２ガードリング部の他端は第１電源に接続されている。 In one embodiment, the guard ring disposed adjacent to the periphery of the inductor on the substrate includes a first guard ring portion and a second guard ring portion, and one ends of the first guard ring portion and the second guard ring portion. Are connected, and the other ends of the first guard ring portion and the second guard ring portion are connected to the first power source.
前記一実施形態によれば、第１ガードリング部と第２ガードリング部とを含むガードリングにより、ノイズによりガードリングに流れる電流で生じる誘導磁場のデータ信号の伝送への影響を抑制することができる。 According to the embodiment, the guard ring including the first guard ring portion and the second guard ring portion can suppress the influence on the transmission of the data signal of the induced magnetic field generated by the current flowing through the guard ring due to noise. it can.
以下、図面を参照しながら、実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ、メモリ、その他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. For clarity of explanation, the following description and drawings are omitted and simplified as appropriate. In addition, elements described in the drawings as functional blocks for performing various processes can be configured by a CPU, a memory, and other circuits in terms of hardware, and programs loaded in the memory in terms of software, etc. It is realized by. Therefore, it is understood by those skilled in the art that these functional blocks can be realized in various forms by hardware only, software only, or a combination thereof, and is not limited to any one.
以下の実施の形態に示す具体的な値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 Specific values and the like shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and are not limited thereto unless otherwise specified. Note that, in each drawing, the same element is denoted by the same reference numeral, and redundant description is omitted as necessary.
実施の形態は、非接触カップリングを用いた近接場での非接触通信を行う装置及びそれを用いたシステムに関する。非接触カップリングは、例えば、誘導性カップリング又は容量性カップリングである。実施の形態に係る装置は、基板上に形成されたインダクタを含む。実施の形態では、このような装置において、安定した高速通信を実現するために、ノイズ対策の一つとしてインダクタの周囲にガードリングが設けられる。 Embodiments relate to a device that performs non-contact communication in a near field using non-contact coupling and a system using the same. Non-contact coupling is, for example, inductive coupling or capacitive coupling. An apparatus according to an embodiment includes an inductor formed on a substrate. In the embodiment, in such a device, in order to realize stable high-speed communication, a guard ring is provided around the inductor as one of noise countermeasures.
まず、図１を参照して、実施の形態に係るシステムの全体構成について説明する。図１は、実施の形態１に係るシステム１００の全体構成を示す図である。システム１００は、送信部１、受信部２を備える。送信部１は、送信基板１０、電源１１、送電ドライバ部１２、給電コイル１３、ＲＦＩＤ（radio frequency identifier）チップ１４、アンテナ１５を有する。受信部２は、受信基板２０、電源２１、受電ドライバ部２２、受電コイル２３、リーダライタ２４、アンテナ２５を有する。
First, an overall configuration of a system according to an embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a system 100 according to the first embodiment. The system 100 includes a
図１に例示するシステム１００は、給電コイル１３及び受電コイル２３による非接触給電部１１０、ＲＦＩＤチップ１４に接続されたアンテナ１５とリーダライタ２４に設けられたアンテナ２５とによるＲＦＩＤ通信部１２０、送信基板１０及び受信基板２０の結合素子による非接触通信部１３０を有する。すなわち、実施の形態に係るシステム１００は、複数の非接触コネクタを有している。以下、各部の概要について説明する。
A system 100 illustrated in FIG. 1 includes a non-contact
＜非接触給電部１１０＞
システム１００では、送信部１から受信部２への非接触（ワイヤレス）での電力供給が可能である。非接触給電には、送信部１の電源１１、送電ドライバ部１２、給電コイル１３、受信部２の電源２１、受電ドライバ部２２、受電コイル２３が用いられる。非接触給電の方式は、例えば、離間して配置された給電コイル１３と受電コイル２３との間の電磁誘導を利用した電磁誘導方式を用いることができる。
<Non-contact
In the system 100, power can be supplied from the
図１に示す例において、送信部１側では、電源１１から供給された電流は送電ドライバ部１２により増幅され、給電コイル１３に供給される。給電コイル１３では、供給された電流により磁束が発生する。受信部２側では、給電コイル１３に発生した磁束により、受電コイル２３に電流が流れる。この電流は、受電ドライバ部２２で整流され、電源２１に供給される。このように、受信部２では、非接触で電源２１への電力伝送ができる。なお、非接触給電の方式は、特に制限されず、電磁界の共振結合を利用した磁気共鳴方式等を用いることも可能である。
In the example shown in FIG. 1, on the
＜ＲＦＩＤ通信部１２０＞
システム１００では、ＲＦＩＤチップ１４、リーダライタ２４を用いて送信部１から受信部２へのＲＦＩＤ通信が可能である。ＲＦＩＤチップ１４、アンテナ１５は、ＲＦＩＤタグを構成する。ＲＦＩＤチップ１４には、アンテナ１５と共に共振回路を構成するコンデンサや識別番号等のデータを格納するメモリ回路等が形成されている。ＲＦＩＤタグは、リーダライタ２４から送信される電磁波や電波等を用いた近距離の無線通信によって情報をやりとりする。
<
In the system 100, RFID communication from the
＜非接触通信部１３０＞
システム１００は、送信基板１０及び受信基板２０の結合素子を用いた非接触通信を行う。実施の形態では、送信部１には３つの送信基板１０が設けられており、受信基板２０には３つの受信基板２０が設けられた例を示している。
<
The system 100 performs non-contact communication using the coupling elements of the
図２は、実施の形態に係る装置である送信基板１０、受信基板２０の構成を示す図である。図２に示すように、送信基板１０は、送信チップ３０、送信インダクタ３１を有している。送信インダクタ３１の両端はそれぞれ、送信チップ３０の出力ポートＴＸＰ、ＴＸＮに接続されている。送信チップ３０には、差動ドライバ３２、ＰＬＬ（phase locked loop）３３、同相モード送信機（ＣＭＴＸ（Common Mode Transmitter））３４が設けられている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
差動ドライバ３２からの信号線対は、それぞれ出力ポートＴＸＰ、ＴＸＮに接続されている。この信号線対にはＰＬＬ３３、ＣＭＴＸ３４が接続されている。送信基板１０上には、接地端子ＧＮＤ、接地配線Ｗ、アナロググランドＡＧＮＤ、デジタルグランドＤＧＮＤが設けられている。アナロググランドＡＧＮＤ及びデジタルグランドＤＧＮＤは、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。差動ドライバ３２はアナロググランドＡＧＮＤに接続され、ＰＬＬ３３はデジタルグランドＤＧＮＤに接続されている。
Signal line pairs from the
受信基板２０は、受信チップ４０、受信インダクタ４１を有している。受信インダクタ４１の両端はそれぞれ、受信チップ４０の入力ポートＲＸＰ、ＲＸＮに接続されている。受信チップ４０には、差動増幅器４２、ヒステリシスコンパレータ４３、同相モード受信機（ＣＭＲＸ（Common Mode Receiver））４４が設けられている。
The
入力ポートＲＸＰ、ＲＸＮからの信号線対は、差動増幅器４２の入力側に接続されている。入力ポートＲＸＰ、ＲＸＮからの信号線対には、ＣＭＲＸ４４が接続される。差動増幅器４２からの出力は、ヒステリシスコンパレータ４３に入力される。受信基板２０上には、接地端子ＧＮＤ接地配線Ｗ、アナロググランドＡＧＮＤ、デジタルグランドＤＧＮＤが設けられている。アナロググランドＡＧＮＤ及びデジタルグランドＤＧＮＤは、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。差動増幅器４２は、アナロググランドＡＧＮＤに接続され、ＰＬＬ３３はデジタルグランドＤＧＮＤに接続されている。
A pair of signal lines from the input ports RXP and RXN is connected to the input side of the
実施の形態に係る送信基板１０、受信基板２０は、一対の送信インダクタ３１、受信インダクタ４１の間に形成される非接触カップリングを介して、差動モード信号及び同相モード信号を同時に無線伝送することができる。ここで挙げた例では、送信基板１０が差動モード信号及び同相モード信号を送信し、受信基板２０が差動モード信号及び同相モード信号を受信する。
The
差動ドライバ３２は、送信データ信号（ベースバンド信号）を受信して差動ベースバンド信号を生成し、信号線対を介して送信インダクタ３１を駆動する。なお、本実施の形態では、差動モード信号と同相モード信号の同時伝送を想定しているため、差動ドライバ３２に起因する同相モードノイズを抑制できることが望ましい。したがって、差動ドライバ３２の最終段は、例えばカスコードアンプとすることができる。
The
ＰＬＬ３３は、送信データ信号のエッジタイミングに応じてＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）の発振周波数および位相を調整し、送信データ信号の周波数及び位相に追従した正弦波クロック信号を生成する。ＣＭＴＸ３４は、ＰＬＬ３３によって生成された正弦波クロック信号によって、信号線対の２本の信号線を駆動する。つまり、ＣＭＴＸ３４４は、正弦波クロック信号を同相モード信号として利用する。
The
差動増幅器４２は、受信インダクタ４１によって受信された差動モード信号とＣＭＴＸ３４によって信号線対に重畳された同相モード信号を受信し、差動モード信号を増幅して出力するとともに、同相モード信号を除去する。ヒステリシスコンパレータ４３は、差動ベースバンド信号（つまり、差動パルス信号）を受信し、差動パルス信号の２つの信号電圧の比較結果を出力する。ヒステリシスコンパレータ４３の出力は、復元されたデータ信号を示す。ＣＭＲＸ４４は、受信インダクタ４１を介して同相モード信号を受信し、クロック信号を復元する。
The
送信インダクタ３１、受信インダクタ４１は、それぞれ送信基板１０、受信基板２０上に形成された導電性ループからなる。送信インダクタ３１、受信インダクタ４１とは、互いの導電性ループが対向するように配置される。２つの導電性ループを対向配置することによって、送信インダクタ３１を流れる電流によって生じる磁界Ｈ（磁束）が効率よく受信インダクタ４１の導電性ループを貫き、差動モード信号を高精度で伝送することができる。また、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１を構成する２つの導電性ループが等距離で向かい合う配置によって、結合素子２３及び３３の容量性カップリング係数を高めることができ、同相モード信号を精度よく伝送することができる。
The
なお、上述の非接触通信を行う送信基板１０、受信基板２０の構成は一例であり、他の構成を採用することも可能である。差動モード信号及び同相モード信号の伝送方向は、一方向でも良いし双方向であってもよい。システム１００は、差動モード伝送のための差動ドライバ３２と差動増幅器４２及びヒステリシスコンパレータ４３とのペアを複数組有してもよいし、同相モード伝送のためのＣＭＴＸ３４及びＣＭＲＸ４４のペアを複数組有してもよい。また、実施の形態にかかるシステムは、図１に示したように複数の非接触コネクタを有していてもよく、図２に示したように単一の非接触コネクタを有し、非接触通信のみを行うシステムであってもよい。
Note that the above-described configurations of the
実施の形態に係るシステムでは、３つの送信基板１０、受信基板２０による３つのアンテナペアと、非接触給電部１１０のアンテナペアと、ＲＦＩＤ通信部１２０のアンテナペアの５つのアンテナペアが設けられている。一般に、基板上に形成されたインダクタが受けるノイズの原因は、以下の二つが考えられる。
（１）基板上に形成された配線で伝送されるデジタル信号が、同一の基板上のグランド電位を電気的に揺らす。（例えば、送信基板１０のＰＬＬ３３のクロック信号やデジタル制御信号が原因で、グランド電位が不安定となる。）
（２）基板の周囲にある無線機（携帯や、無線アンテナ等）とインダクタが結合する。（例えば、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１が非接触給電部１１０の給電コイル１３、受電コイル２３や、ＲＦＩＤ通信部１２０のアンテナ１５、アンテナ２５等と結合する。）
In the system according to the embodiment, five antenna pairs are provided, that is, three antenna pairs of three
(1) A digital signal transmitted through a wiring formed on a substrate electrically shakes the ground potential on the same substrate. (For example, the ground potential becomes unstable due to the clock signal or digital control signal of the
(2) An inductor is coupled with a radio (such as a mobile phone or a radio antenna) around the substrate. (For example, the
上述したように、実施の形態では、ノイズ対策のために、増幅器等のアナログブロックのアナロググランドＡＧＮＤと、ＰＬＬ３３等のデジタルブロックのデジタルグランドＤＧＮＤとを分けて構成している。アナロググランドＡＧＮＤとデジタルグランドＤＧＮＤとは物理的に分離することも可能である。しかし、コストダウンのために、表面と裏面にそれぞれ１層ずつ金属層が形成された基板（以下、単層基板とする）が用いられる場合がある。このように２層の金属層のみが利用可能な場合、アナロググランドＡＧＮＤとデジタルグランドＤＧＮＤとは同じ金属層となり、デジタルグランドＤＧＮＤのノイズがアナロググランドＡＧＮＤに回り込む可能性がある。
As described above, in the embodiment, the analog ground AGND of the analog block such as an amplifier and the digital ground DGND of the digital block such as the
実施の形態では、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１の周囲には、このようなノイズの対策としてガードリングが設けられる。以下、ガードリングの構成について図面を参照して説明する。
In the embodiment, a guard ring is provided around the
実施の形態１．
実施の形態１に係る装置の構成について、図３〜５を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係る装置である、送信基板１０及び受信基板２０の構成の一部を示す図である。図３は、送信基板１０、受信基板２０上にそれぞれ形成された送信インダクタ３１、受信インダクタ４１が対向するように配置された状態を示している。図４は、図３に示す送信基板１０、受信基板２０をそれぞれ上面から見た図である。図５は、図４のＶ−Ｖ断面図である。図５では、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１が対向するように配置された状態となっている。
The configuration of the apparatus according to
送信基板１０の第１面には、送信インダクタ３１、二重ガードリング３５、接地端子ＧＮＤ、接地配線Ｗが設けられている。送信インダクタ３１、二重ガードリング３５、接地配線Ｗは、送信基板１０の第１面に形成された第１金属層により形成されている。接地端子ＧＮＤには、送信基板１０側の第１電源からグランド電圧が供給される。送信基板１０の第１面の裏面の第２面には、送信チップ３０が配置されている。
On the first surface of the
送信チップ３０のポートＴＸＰ、ＴＸＭは、送信基板１０の第２面に形成された第２金属層からなる配線に接続されている。すなわち、送信基板１０は、表面と裏面とにそれぞれ１層ずつ金属層が形成された単層基板である。送信インダクタ３１は、送信基板１０に設けられたビア、第２金属層からなる配線を介して送信チップ３０に接続されている。
The ports TXP and TXM of the
送信インダクタ３１の周囲には、二重ガードリング３５が設けられている。二重ガードリング３５は、平面視で送信インダクタ３１を囲繞する。二重ガードリング３５は、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂを含む。第１ガードリング部３５ａは、送信インダクタ３１に隣接するように配置される。第１ガードリング部３５ａは、送信インダクタ３１を囲繞する。第２ガードリング部３５ｂは、第１ガードリング部３５ａの外側に隣接するように配置される。第２ガードリング部３５ｂは、第１ガードリング部３５ａを囲繞する。
A
第１ガードリング部３５ａの一端は、第２ガードリング部３５ｂの一端と接続されている。第１ガードリング部３５ａの他端及び第２ガードリング部３５ｂの他端は、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。第１ガードリング部３５ａと接地配線Ｗとの接続点は、送信インダクタ３１の一方の端子の近傍に配置される。第１ガードリング部３５ａは、当該第１ガードリング部３５ａと接地配線Ｗとの接続点から、送信インダクタ３１を囲むように、送信インダクタ３１の他方の端子の近傍まで延伸している。
One end of the first
第２ガードリング部３５ｂは、送信インダクタ３１の他方の端子の近傍に配置される第１ガードリング部３５ａの他端から、第１ガードリング部３５ａを囲むように延伸している。第２ガードリング部３５ｂと接地配線Ｗとの接続点は、送信インダクタ３１の一方の端子の近傍に配置される。ノイズにより第１ガードリング部３５ａに第１方向に電流が流れた場合、第２ガードリング部３５ｂでは第１方向とは逆の第２方向に電流が流れる。
The second
一方、受信基板２０についても、送信基板１０と略同様の構成を有している。すなわち、受信基板２０の第１面には、受信インダクタ４１、二重ガードリング４５、接地端子ＧＮＤ、接地配線Ｗが設けられている。受信インダクタ４１、二重ガードリング４５、接地端子ＧＮＤ、接地配線Ｗは、受信基板２０の第１面に形成された第１金属層により形成されている。接地端子ＧＮＤには、受信基板２０側の第１電源からグランド電圧が供給される。受信基板２０の第１面の裏面の第２面には、受信チップ４０が配置されている。
On the other hand, the
受信チップ４０のポートＲＸＰ、ＲＸＭは、受信基板２０の第２面に形成された第２金属層からなる配線に接続されている。すなわち、受信基板２０は、表面と裏面とにそれぞれ１層ずつ金属層が形成された単層基板である。受信インダクタ４１は、受信基板２０に設けられたビア、第２金属層からなる配線を介して受信チップ４０に接続されている。
The ports RXP and RXM of the receiving
受信インダクタ４１の周囲には、二重ガードリング４５が設けられている。二重ガードリング４５は、平面視で受信インダクタ４１を囲繞する。二重ガードリング４５は、第１ガードリング部４５ａと第２ガードリング部４５ｂを含む。第１ガードリング部４５ａは、受信インダクタ４１に隣接するように配置される。第１ガードリング部４５ａは、受信インダクタ４１を囲繞する。第２ガードリング部４５ｂは、第１ガードリング部４５ａの外側に隣接するように配置される。第２ガードリング部４５ｂは、第１ガードリング部４５ａを囲繞する。
A
第１ガードリング部４５ａの一端は、第２ガードリング部４５ｂの一端と接続されている。第１ガードリング部４５ａの他端及び第２ガードリング部４５ｂの他端は、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。第１ガードリング部４５ａと接地配線Ｗとの接続点は、受信インダクタ４１の一方の端子の近傍に配置される。第１ガードリング部４５ａは、当該第１ガードリング部４５ａと接地配線Ｗとの接続点から、受信インダクタ４１を囲むように、受信インダクタ４１の他方の端子の近傍まで延伸している。
One end of the first
第２ガードリング部４５ｂは、受信インダクタ４１の他方の端子の近傍に配置される第１ガードリング部４５ａの他端から、第１ガードリング部４５ａを囲むように延伸している。第２ガードリング部４５ｂと接地配線Ｗとの接続点は、受信インダクタ４１の一方の端子の近傍に配置される。ノイズにより第１ガードリング部４５ａに第１方向に電流が流れた場合、第２ガードリング部４５ｂでは第１方向とは逆の第２方向に電流が流れる。
The second
なお、図３〜５に示す例では、送信基板１０、受信基板２０の裏面側に、それぞれ送信チップ３０、受信チップ４０が設けられているが、これに限定されるものではない。図６に示す例は、送信基板１０の表面のみに金属層が形成された単層基板でのレイアウトの一例である。図６に示すように、送信基板１０の送信インダクタ３１が設けられた面と同一の面に送信チップ３０を配置することも可能である。送信チップ３０と送信インダクタ３１とは、送信基板１０の表面の金属層により接続される。なお、受信基板２０についても同様に、受信インダクタ４１が設けられた面と同一の面に送信チップ３０を配置することができる。
In the example illustrated in FIGS. 3 to 5, the
ここで、比較として、上述した二重ガードリング３５、４５ではなく、一重のガードリングを設けた例について説明する。図１６は、比較例の装置の構成の一部を示す図である。図１７は、図１６の送信基板１０、受信基板２０をそれぞれ上面から見た図である。図１８は、図１７のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。図１９は、比較例の装置の動作を説明する図である。図１６、１８では、送信インダクタ３１と受信インダクタ４１とが対向して配置された状態が示されている。
Here, for comparison, an example in which a single guard ring is provided instead of the double guard rings 35 and 45 described above will be described. FIG. 16 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus of the comparative example. FIG. 17 is a view of the
図１６、１７に示すように、比較例では、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１の周囲にそれぞれ一重のリング状のガードリングＧＲが設けられている。ガードリングＧＲは、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１と相似した形状であり、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１を囲繞している。図１６に示す例では、等電圧を維持するために、ガードリングＧＲの複数の点が接地配線Ｗと接続されている。すなわち、ガードリングＧＲには、複数のグランド入力点が形成されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, in the comparative example, a single ring-shaped guard ring GR is provided around each of the
比較例では、上記（２）の基板の周囲にある他の無線機とのインダクタの結合によるノイズに対しては有効であるが、（１）の基板上を伝送されるデジタル信号が、同一の基板上のグランド電位を電気的に揺らすノイズに対する有効性が低い。特に、アナロググランドＡＧＮＤとデジタルグランドＤＧＮＤとが比較的近いレイアウトパターンや、面積の制約やレイアウトの制限で複数のグランド入力点を取ることが難しい場合には、有効性がさらに低くなる。 In the comparative example, although effective against noise due to inductor coupling with other wireless devices around the board of (2), the digital signals transmitted on the board of (1) are the same. The effectiveness against noise that electrically fluctuates the ground potential on the substrate is low. In particular, if the analog ground AGND and the digital ground DGND are relatively close to each other, or if it is difficult to take a plurality of ground input points due to area restrictions or layout restrictions, the effectiveness is further reduced.
図１９を参照して、比較例の装置の動作について説明する。図１９では、送信基板１０のみを図示している。デジタル信号の伝送時には送信インダクタ３１に瞬間的に大きな電流が流れる。実際のグランド電位は有限の抵抗を有しているため、この電流によってグランド電位が変動する。図１９の実線の矢印で示すようにグランド電位の変動の影響でガードリングＧＲに大きな電流が流れると、点線の矢印で示すようにガードリングＧＲ内の送信インダクタ３１に干渉磁場が発生する。この結果、送信インダクタ３１が伝送しているデータ信号に干渉波が重畳し、エラーが発生する場合がある。
The operation of the device of the comparative example will be described with reference to FIG. In FIG. 19, only the
これに対し、図７に、実施の形態１の装置の動作を示す。実施の形態１では、一方の端部同士が接続され、他方の端部が接地配線Ｗに接続された二重ガードリング３５が設けられている。グランド電位が変動するノイズが発生した場合、内周の第１ガードリング部３５ａと外周の第２ガードリング部３５ｂとで逆方向の電流が流れる。例えば、第１ガードリング部３５ａに時計回りに電流が流れた場合、誘導磁場は図７中の点線で示すようになる。このとき、第２ガードリング部３５ｂに反時計回りに電流が流れ、誘導磁場は図７中の実線で示すようになる。
On the other hand, FIG. 7 shows the operation of the apparatus of the first embodiment. In the first embodiment, a
このように、第１ガードリング部３５ａに流れる電流と第２ガードリング部３５ｂに流れる電流とで、互いに反対方向に誘導磁場が形成されるため、二重ガードリング３５内での誘導磁場がキャンセルされる。このように、グランド電位が変動するノイズにより、二重ガードリング３５に電流が流れた場合でも、二重ガードリング３５内に配置された送信インダクタ３１はノイズの影響を受けない。
In this way, an induced magnetic field is formed in opposite directions by the current flowing through the first
ここで、実施の形態１の二重ガードリングと、比較例のガードリングとを同じサイズで設計し、同一レベルのグランドノイズ電流が発生した場合の、ガードリング内のインダクタで生成される干渉波レベルをシミュレーションして比較した結果について説明する。このシミュレーションでは、基板は、１６ｍｍ厚さのＦＲ４基板（プリント配線基板）であり、基板の表面及び裏面にそれぞれ１層の２層の金属層が形成されるモデルを構築した。基板上には、５ｍｍのサイズのインダクタが形成され、インダクタの周囲に３ｍｍ幅のガードリングを設けた。このようなモデルに対して、電磁界解析ツールを用いてパラメータを抽出した。 Here, when the double guard ring of the first embodiment and the guard ring of the comparative example are designed with the same size and the ground noise current of the same level is generated, the interference wave generated by the inductor in the guard ring The results of simulation and comparison of levels will be described. In this simulation, the substrate was a 16 mm thick FR4 substrate (printed wiring substrate), and a model was constructed in which one metal layer and two metal layers were formed on the front and back surfaces of the substrate, respectively. An inductor having a size of 5 mm was formed on the substrate, and a guard ring having a width of 3 mm was provided around the inductor. For such a model, parameters were extracted using an electromagnetic field analysis tool.
抽出したパラメータを回路設計用のプログラムに導入して、ガードリングの端子からグランドノイズ電流を流入させて、インダクタに与える干渉波の周波数特性を確認した。送信基板１０でグランドノイズを発生させた場合、実施の形態１のほうが比較例よりも、送信インダクタ３１、受信インダクタ４１で発生した干渉波レベルがそれぞれ−１０ｄＢ〜−２０ｄＢ改善した。
The extracted parameters were introduced into the circuit design program, and the ground noise current was allowed to flow from the guard ring terminal to check the frequency characteristics of the interference wave applied to the inductor. When ground noise was generated in the
このように、実施の形態の二重ガードリング３５は、同一の基板上のデジタル信号の伝送に起因するグランドノイズで生成される誘導磁場の影響をキャンセルすることができる。これにより、二重ガードリングが内部のインダクタに与える影響を低減させることができ、安定した高速通信を実現することが可能となる。レイアウトや面積の制限があり、複数のグランド入力点を設けることができない場合、あるいは、基板の両面にそれぞれ形成された２層の金属層以外のベタグランドを設けることができない場合でも、効果的にノイズをシールドすることが可能である。
As described above, the
実施の形態２．
実施の形態２に係る装置について、図８を参照して説明する。図８は、実施の形態２に係る装置の構成の一部を示す図である。図８では、送信基板１０、受信基板２０をそれぞれ上面から見た図を示している。実施の形態２では、実施の形態１の第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとの間にコンデンサ３６が追加されており、第１ガードリング部４５ａと第２ガードリング部４５ｂとの間にコンデンサ４６が追加されている。
An apparatus according to
コンデンサ３６は、第１ガードリング部３５ａと接地配線Ｗとの接続点と、第２ガードリング部３５ｂと接地配線Ｗとの接続点との間に接続されている。一重ガードリング４７は、第１ガードリング部４５ａと接地配線Ｗとの接続点と、第２ガードリング部４５ｂと接地配線Ｗとの接続点との間に接続されている。コンデンサ３６とコンデンサ４６とを追加することにより、共振を利用して、周波数特性を改善して二重ガードリング３５、二重ガードリング４５のインピーダンスを下げることができる。このように、追加するコンデンサの容量を調整することにより、二重ガードリングの共振周波数を調整することが可能となる。
The
ここで、実施の形態１において説明したシミュレーション条件で、送信基板１０と受信基板２０のいずれもがグランドノイズを発生する場合について、グランドノイズの周波数依存性を調べた。実施の形態２のシミュレーション結果では、２００ＭＨｚ帯域でノイズレベルは実施の形態１よりも約１０ｄＢ下がる。したがって、ノイズレベルが低くなるように追加するコンデンサの容量を調整することで、グランドノイズに対するキャンセル性能を改善することが可能となる。
Here, the frequency dependence of the ground noise was examined in the case where both the
実施の形態３．
実施の形態３に係る装置について、図９、１０を参照して説明する。図９は、実施の形態３に係る装置の構成の一部を示す図である。図９では、送信基板１０、受信基板２０をそれぞれ上面から見た図を示している。図１０は、図９のＩＸ−ＩＸ断面図である。
Embodiment 3 FIG.
An apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus according to the third embodiment. FIG. 9 shows a view of the
実施の形態３では、実施の形態２と同様に、実施の形態１の第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとの間にコンデンサ３６が追加されており、第１ガードリング部４５ａと第２ガードリング部４５ｂとの間にコンデンサ４６が追加されている。
In the third embodiment, similarly to the second embodiment, a
また、二重ガードリング３５の外側には、一重ガードリング３７が設けられている。一重ガードリング３７は、平面視で二重ガードリング３５を囲繞する。一重ガードリング３７は二重ガードリング３５と同様に金属層により形成されている。二重ガードリング４５の外側には、一重ガードリング４７が設けられている。一重ガードリング４７は、平面視で二重ガードリング４５を囲繞する。一重ガードリング４７は二重ガードリング４５と同様の金属層により形成されている。
A
このように、二重ガードリングと一重ガードリングとを組み合わせることにより、上記（１）のグランド電位の変動ノイズと（２）のインダクタの結合ノイズの両方を改善することができる。また、実施の形態２のように、コンデンサ３６及びコンデンサ４６が設けられているため、二重ガードリングの周波数特性を調整することができる。
Thus, by combining the double guard ring and the single guard ring, both the ground potential fluctuation noise (1) and the inductor coupling noise (2) can be improved. Further, since the
ここで、実施の形態３構成と、比較例構成のモデルについて、ガードリングのそれぞれにグランドノイズ電流が発生し、さらに他の無線機のアンテナの干渉が発生した場合の、ガードリング内のインダクタで生成される干渉波レベルをシミュレーションして比較した。シミュレーションの結果によると、実施の形態３の方が比較例に比べ、全周波数領域でグランドノイズレベルが下がっており、ノイズの影響が改善されていた。 Here, with respect to the models of the configuration of the third embodiment and the comparative example configuration, in the inductor in the guard ring when the ground noise current is generated in each of the guard rings and the interference of the antenna of another radio device is generated. The generated interference wave level was simulated and compared. According to the simulation results, the ground noise level is lower in the entire frequency region in the third embodiment than in the comparative example, and the influence of noise is improved.
実施の形態４．
実施の形態４に係る装置について、図１１を参照して説明する。図１１は、実施の形態４に係る装置の構成の一部を示す図である。図１１では、送信基板１０のみを上面から見た図を示している。
Embodiment 4 FIG.
An apparatus according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus according to the fourth embodiment. In FIG. 11, only the
実施の形態４では、二重ガードリング３５は、第１ガードリング構造体３８ａと第２ガードリング構造体３８ｂとを含む。すなわち、実施の形態４に係る二重ガードリング３５は、２つの部分に分割されている。第１ガードリング構造体３８ａと第２ガードリング構造体３８ｂとにより、送信インダクタ３１が囲繞される。
In the fourth embodiment, the
第１ガードリング構造体３８ａ、第２ガードリング構造体３８ｂは、それぞれ第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとを含む。図１１に示す例では、送信基板１０の上部と下部とにそれぞれ左右方向に延在する接地配線Ｗが設けられている。第１ガードリング構造体３８ａは、下部の接地配線Ｗに接続されている。
The first
第１ガードリング構造体３８ａにおいて、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は接続され、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は送信基板１０の下部の接地配線Ｗに接続されている。
In the first
第２ガードリング構造体３８ｂは、上部の接地配線Ｗに接続されている。第２ガードリング構造体３８ｂにおいて、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は接続され、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は送信基板１０の上部の接地配線Ｗに接続されている。
The second
グランドノイズ電流が発生した場合、第１ガードリング構造体３８ａ、第２ガードリング構造体３８ｂのそれぞれにおいて、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとに互いに反対方向に電流が流れる。これにより、誘導磁場をキャンセルすることが可能となる。
When a ground noise current is generated, current flows in the first
実施の形態５．
実施の形態５に係る装置について、図１２を参照して説明する。図１２は、実施の形態５に係る装置の構成の一部を示す図である。図１２では、送信基板１０のみを上面から見た図を示している。
Embodiment 5 FIG.
An apparatus according to Embodiment 5 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus according to the fifth embodiment. In FIG. 12, only the
実施の形態５では、二重ガードリング３５は、第１ガードリング構造体３９ａ、第２ガードリング構造体３９ｂ、第３ガードリング構造体３９ｃ、第４ガードリング構造体３９ｄを含む。すなわち、実施の形態５に係る二重ガードリング３５は、４つの部分に分割されている。第１〜第４ガードリング構造体３９ａ〜３９ｄにより、送信インダクタ３１が囲繞される。
In the fifth embodiment, the
第１〜第４ガードリング構造体３９ａ〜３９ｄは、それぞれ第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとを含む。図１２に示す例では、送信基板１０の下部に左右方向に延在する接地配線Ｗが設けられている。また、送信基板１０の上端辺、右端辺、左端辺に沿ってコの字型に接地配線Ｗが設けられている。第１ガードリング構造体３９ａは、送信基板１０の下部の接地配線Ｗに接続されている。第２〜４ガードリング構造体３９ｂ〜３９ｄは、コの字型の接地配線Ｗに接続されている。
The first to fourth
各第１〜第４ガードリング構造体３９ａ〜３９ｄにおいて、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は接続され、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの一方の端部は接地配線Ｗに接続されている。
In each of the first to fourth
グランドノイズ電流が発生した場合、第１〜第４ガードリング構造体３９ａ〜３９ｄのそれぞれにおいて、第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとに互いに反対方向に電流が流れる。これにより、誘導磁場をキャンセルすることが可能となる。
When the ground noise current is generated, current flows in the first
実施の形態６．
実施の形態６に係る装置について、図１３を参照して説明する。図１３は、実施の形態６に係る装置の構成の一部を示す図である。図１３では、送信基板１０のみを上面から見た図を示している。図１３に示す例は、送信基板１０の表面のみに金属層が形成された単層基板でのレイアウトの一例である。
Embodiment 6 FIG.
An apparatus according to Embodiment 6 will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus according to the sixth embodiment. In FIG. 13, only the
図１３に示すように、送信基板１０の第１面には、送信インダクタ３１が設けられている。また、送信基板１０の送信インダクタ３１が設けられた面には、送信チップ３０が配置されている。送信チップ３０と送信インダクタ３１は、接地配線Ｗが延在する方向に平行な方向に並ぶように配置されている。送信インダクタ３１と送信チップ３０とは、送信基板１０の表面の金属層により接続される。なお、実施の形態１と同様に、送信基板１０の裏面に送信チップ３０を配置することも可能である。
As shown in FIG. 13, a
二重ガードリング３５は、第１ガードリング部３５ａ、第２ガードリング部３５ｂ、第３ガードリング部３５ｃを含む。第１ガードリング部３５ａは、平面視で送信インダクタ３１を囲繞している。第１ガードリング部３５ａの両端の間には、所定の間隔が設けられている。第１ガードリング部３５ａの両端は、送信チップ３０と送信インダクタ３１とを接続する配線を挟むように配置される。
The
第２ガードリング部３５ｂと第３ガードリング部３５ｃは、第１ガードリング部３５ａの外側に隣接して配置されている。第１ガードリング部３５ａは、平面視で第２ガードリング部３５ｂと第３ガードリング部３５ｃとにより囲繞されている。
The second
第２ガードリング部３５ｂ、第３ガードリング部３５ｃの一端は、接地配線Ｗに接続されている。接地配線Ｗは、送信基板１０の表面に形成された金属層により形成されている。第２ガードリング部３５ｂ、第３ガードリング部３５ｃの一端は、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。
One ends of the second
第１ガードリング部３５ａの一端は第２ガードリング部３５ｂの他端に接続され、第１ガードリング部３５ａの他端は第３ガードリング部３５ｃの他端に接続されている。送信チップ３０と送信インダクタ３１とを接続する配線は、第１ガードリング部３５ａの両端の間に設けられる。
One end of the first
ノイズにより第１ガードリング部３５ａに第１方向に電流が流れた場合、第２ガードリング部３５ｂ、第３ガードリング部３５ｃでは第１方向とは逆の第２方向に電流が流れる。このように、実施の形態６では、二重ガードリング３５の接地配線Ｗへの接続箇所を１か所とすることができる。
When current flows through the first
なお、二重ガードリング３５を図１４に示すようにレイアウトすることも可能である。図１４に示す例では、図１３と同様に、送信チップ３０と送信インダクタ３１は、接地配線Ｗが延在する方向に平行な方向に並ぶように配置されている。送信インダクタ３１と送信チップ３０とは、送信基板１０の表面の金属層により接続される。
The
二重ガードリング３５は第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂを含む。第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂとはいずれも略Ｌ字状である。第１ガードリング部３５ａ及び第２ガードリング部３５ｂの一端は、接地配線Ｗに接続されている。第１ガードリング部３５ａの他端は、第２ガードリング部３５ｂの他端に接続されている。第１ガードリング部３５ａと第２ガードリング部３５ｂの接続点は、送信インダクタ３１と送信チップ３０との接続点の近傍に配置されている。
The
なお、図１４に示す例では、送信インダクタ３１の接地配線Ｗ側の辺には、二重ガードリング３５が配置されていない。しかし、第１ガードリング部３５ａ及び第２ガードリング部３５ｂの接地配線Ｗとの接続点を、送信インダクタ３１と接地配線Ｗとの間の位置に移動させ、第１ガードリング部３５ａ、第２ガードリング部３５ｂを送信インダクタ３１と接地配線Ｗとの間にも配置することも可能である。
In the example illustrated in FIG. 14, the
実施の形態７．
実施の形態７に係る装置について、図１５を参照して説明する。図１５は、実施の形態７に係る装置の構成の一部を示す図である。図１５では、送信基板１０のみを上面から見た図を示している。図１５に示す例は、送信基板１０の表面のみに金属層が形成された単層基板でのレイアウトの一例である。
Embodiment 7 FIG.
An apparatus according to Embodiment 7 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram illustrating a part of the configuration of the apparatus according to the seventh embodiment. In FIG. 15, only the
図１５に示すように、実施の形態７では、送信基板１０の第１面に、第１送信インダクタ３１ａ、第２送信インダクタ３１ｂが隣り合うように配置されている。第１送信インダクタ３１ａと第２送信インダクタ３１ｂとが並ぶ方向は、接地配線Ｗが延在する方向に平行である。送信基板１０の送信インダクタ３１が設けられた面には、第１送信チップ３０ａ、第２送信チップ３０ｂが配置されている。第１送信チップ３０ａと第２送信チップ３０ｂとが並ぶ方向は、接地配線Ｗが延在する方向に平行である。
As shown in FIG. 15, in the seventh embodiment, the
第１送信インダクタ３１ａは第１送信チップ３０ａに接続され、第２送信インダクタ３１ｂは第２送信チップ３０ｂに接続されている。第１送信チップ３０ａと第１送信インダクタ３１ａは、接地配線Ｗが延在する方向に垂直な方向に並ぶように配置されている。また、第２送信チップ３０ｂと第２送信インダクタ３１ｂは、接地配線Ｗが延在する方向に垂直な方向に並ぶように配置されている。
The
第１送信インダクタ３１ａと第１送信チップ３０ａ、第２送信インダクタ３１ｂと第２送信チップ３０ｂの接続は、送信基板１０の表面の金属層により行われる。なお、実施の形態１と同様に、送信基板１０の裏面に第１送信チップ３０ａ、第２送信チップ３０ｂを配置することも可能である。
The
二重ガードリング４８は、第１ガードリング部４８ａ、第２ガードリング部４８ｂ、第３ガードリング部４８ｃを含む。第１ガードリング部４８ａは、平面視で第１送信インダクタ３１ａを囲繞している。第１ガードリング部４８ａの両端の間には、所定の間隔が設けられている。第２ガードリング部４８ｂは、平面視で第２送信インダクタ３１ｂを囲繞している。第２ガードリング部４８ｂの両端の間には、所定の間隔が設けられている。隣り合う第１送信インダクタ３１ａと第２送信インダクタ３１ｂとの間には、第１ガードリング部４８ａと第２ガードリング部４８ｂとが配置される。
The
第３ガードリング部４８ｃは、第１ガードリング部４８ａと第２ガードリング部４８ｂの外側に隣接して配置されている。第３ガードリング部４８ｃは、平面視で第１ガードリング部４８ａと第２ガードリング部４８ｂとを囲繞している。第１ガードリング部４８ａ及び第２ガードリング部４８ｂの一端には、接地配線Ｗが接続されている。第１ガードリング部４８ａ、第２ガードリング部４８ｂの一端は、接地配線Ｗを介して接地端子ＧＮＤに接続されている。
The third
第３ガードリング部４８ｃの一端は第１ガードリング部４８ａの他端に接続され、第３ガードリング部４８ｃの他端は第２ガードリング部４８ｂの他端に接続されている。第１送信チップ３０ａと第１送信インダクタ３１ａとを接続する配線は、第１ガードリング部４８ａの両端の間に設けられる。また、第２送信チップ３０ｂと第２送信インダクタ３１ｂとを接続する配線は、第２ガードリング部４８ｂの両端の間に設けられる。
One end of the third
ノイズにより第３ガードリング部３５ｃに第１方向に電流が流れた場合、第１ガードリング部３５ａ、第２ガードリング部３５ｂでは第１方向とは逆の第２方向に電流が流れる。また、第１送信インダクタ３１ａと第２送信インダクタ３１ｂ間の第１ガードリング部３５ａ、第２ガードリング部３５ｂには、それぞれ逆方向に電流が流れる。このように、実施の形態７では、複数のインダクタが設けられた場合でも、二重ガードリング４８の接地配線Ｗへの接続箇所が１か所とすることができる。
When current flows through the third
以上説明したように、実施の形態によれば、基板上にインダクタが形成された装置において、デジタル・スプリアスやグランドノイズを効果的にシールドすることが可能となる。例えば、通信速度がＧｂｐｓの非接触カップリングによる高速通信を行うシステムに、上述した実施の形態に係る装置を用いることが想定される。基板はプリント基板に限定されず、フレキシブルプリント基板であってもよい。なお、実施の形態３において、コンデンサ３６、コンデンサ４６を設けない構成を採用することも可能である。
As described above, according to the embodiment, it is possible to effectively shield digital spurious and ground noise in an apparatus in which an inductor is formed on a substrate. For example, it is assumed that the apparatus according to the above-described embodiment is used in a system that performs high-speed communication by non-contact coupling with a communication speed of Gbps. The substrate is not limited to a printed board, and may be a flexible printed board. In the third embodiment, a configuration in which the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments already described, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.
（付記１）
基板と、
前記基板上に設けられたインダクタと、
前記インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、前記第１ガードリング部の外側に隣接して設けられ、一端が前記第１ガードリング部の一端と接続された第２ガードリング部と、を有するガードリングと、
前記第１ガードリング部の他端及び前記第２ガードリング部の他端に接続された第１電源と、
を有する、
装置。
（付記２）
前記ガードリングは、平面視で前記インダクタを囲繞する、
付記１に記載の装置。
（付記３）
前記第１ガードリング部と前記第２ガードリング部との間に設けられたコンデンサをさらに備える、
付記１に記載の装置。
（付記４）
前記第１電源に接続され、前記第２ガードリング部の外側に隣接して設けられた一重ガードリングをさらに備える、
付記１に記載の装置。
（付記５）
前記一重ガードリングは平面視で前記ガードリングを囲繞する、
付記４に記載の装置。
（付記６）
前記ガードリングは、第１ガードリング構造体と第２ガードリング構造体とを有し、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体は、それぞれ前記第１ガードリング部、前記第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体と前記第２ガードリング構造体とで、前記インダクタが囲繞される、
付記１に記載の装置。
（付記７）
前記ガードリングは、第１ガードリング構造体、第２ガードリング構造体、第３ガードリング構造体、第４ガードリング構造体を有し、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体は、それぞれ第１ガードリング部、第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体で、前記インダクタが囲繞される、
付記１に記載の装置。
（付記８）
前記基板の第１面に形成された第１金属層と、前記第１面の裏面の第２面に形成された第２金属層を有し、
前記ガードリングと、当該ガードリングと前記第１電源とを接続する電源配線とは、前記第１金属層により形成される、
付記１に記載の装置。
（付記９）
前記第２面に配置され、前記インダクタと信号の授受を行うチップをさらに備え、
前記チップに接続される配線は、前記第２金属層により形成され、
前記配線は、前記基板に形成されたビアを介して前記インダクタに接続される、
付記８に記載の装置。
（付記１０）
前記インダクタは、対向して配置される対向装置に設けられた対向インダクタとの非接触カップリングにより、当該対向装置との間で差動モード信号及び同相モード信号を同時に非接触で伝送する、
付記１に記載の装置。
（付記１１）
前記装置は、前記インダクタに差動モード信号を供給する差動モード送信機及び同相モード信号を供給する同相モード送信機を含む送信部であるか、又は、前記インダクタから差動モード信号を受信する差動モード受信機及び同相モード信号を受信する同相モード受信機を含む受信部であり、
前記差動モード送信機又は前記差動モード受信機に接続されるアナロググランドと、
前記同相モード送信機又は前記同相モード受信機に接続されるデジタルグランドと、
をさらに備える、
付記１０に記載の装置。
（付記１２）
前記基板は、プリント基板又はフレキシブルプリント基板である付記１に記載の装置。
（付記１３）
基板と、
前記基板上に配置されたインダクタと、
第１電源に一端が接続され、平面視で前記インダクタを囲むように設けられ、第１方向に電流を流す第１ガードリング部と、
前記第１ガードリング部の他端に接続され、平面視で前記第１ガードリング部を囲むように設けられ、前記第１方向と逆の第２方向に電流を流す第２ガードリング部と、
を備える、
装置。
（付記１４）
付記１〜１３のいずれか１項に記載の第１の装置と、
前記インダクタに対向して配置することにより、非接触カップリングを形成して非接触通信を行う対向インダクタを有する第２の装置と、
を備えるシステム。
（付記１５）
基板上に形成され、当該基板上に配置されたチップに接続されたインダクタと、
前記インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、一端が前記第１ガードリング部の一端と接続され、前記第１ガードリング部の外側に隣接して設けられた第２ガードリング部とを有し、平面視で前記送信インダクタを囲繞するガードリングと、
前記送信側第１ガードリング部の他端及び前記送信側第２ガードリング部の他端に接続された電源と、
を有する第１の装置と、
前記インダクタに対向して配置することにより、非接触カップリングを形成して非接触通信を行う対向インダクタを有する第２の装置と、
を備える、
システム。
（付記１６）
前記第１の装置は、
前記基板の第１面に形成された第１金属層により形成された前記インダクタと、
前記基板の裏面の第２面に配置され、当該第２面に形成された第２金属層に接続された前記チップとを有する、
付記１５に記載のシステム。
（付記１７）
前記第１の装置は、前記インダクタに差動モード信号を供給する差動モード送信機及び同相モード信号を供給する同相モード送信機と、
前記差動モード送信機に接続されるアナロググランドと、前記同相モード送信機に接続されるデジタルグランドとをさらに備え、
前記インダクタに対向して配置することにより、前記第２の装置と非接触カップリングを形成して非接触通信を行う、
付記１５に記載のシステム。
（付記１８）
前記第１の装置及び前記第２の装置は、それぞれＲＦＩＤ通信を行うアンテナコイルをさらに備える、付記１５に記載のシステム。
（付記１９）
前記第１の装置は、非接触で電力を送電する送電部を有し、
前記第２の装置は、前記送電部から送電された電力を非接触で受電する受電部を有する、付記１５に記載のシステム。
（付記２０）
前記第１ガードリング部と前記第２ガードリング部との間に設けられたコンデンサをさらに備える、
付記１５に記載のシステム。
（付記２１）
前記電源に接続され、前記第２ガードリング部の外側に隣接して設けられた一重ガードリングをさらに備える、
付記１５に記載のシステム。
（付記２２）
前記一重ガードリングは平面視で前記ガードリングを囲繞する、
付記２１に記載のシステム。
（付記２３）
前記ガードリングは、第１ガードリング構造体と第２ガードリング構造体とを有し、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体は、それぞれ前記第１ガードリング部、前記第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体と前記第２ガードリング構造体とで、前記インダクタが囲繞される、
付記１５に記載のシステム。
（付記２４）
前記ガードリングは、第１ガードリング構造体、第２ガードリング構造体、第３ガードリング構造体、第４ガードリング構造体を有し、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体は、それぞれ前記第１ガードリング部、前記第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体で、前記インダクタが囲繞される、
付記１５に記載のシステム。
（付記２５）
基板と、
前記基板上に設けられたインダクタと、
前記インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、前記第１ガードリング部の外側に隣接して設けられた第２ガードリング部及び第３ガードリング部とを有するガードリングと、
前記第２ガードリング部及び前記第３ガードリング部の一端に接続された第１電源と、
を有し、
前記第１ガードリング部の一端は前記第２ガードリング部の他端に接続され、前記第１ガードリング部の他端は前記第３ガードリング部の他端に接続されている、
装置。
（付記２６）
前記第１ガードリング部は、平面視で前記インダクタを囲繞し、
前記第２ガードリング部及び前記第３ガードリング部は、平面視で前記第１ガードリング部を囲繞する、
付記２５に記載の装置。
（付記２７）
前記基板の前記インダクタが形成された面に配置され、前記インダクタに接続されたチップをさらに備える、
付記２５に記載の装置。
（付記２７）
前記チップは、前記第１ガードリング部の両端の間に設けられた配線により、前記インダクタに接続されている、
付記２６に記載の装置。
（付記２８）
基板と、
前記基板の同一の面に設けられた第１インダクタ及び第２インダクタと、
前記第１インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、前記第２インダクタの周囲に隣接して設けられた第２ガードリング部と、前記第１ガードリング部及び前記第２ガードリング部の外側に隣接して設けられた第３ガードリング部とを有するガードリングと、
前記第１ガードリング部及び前記第２ガードリング部の一端に接続された第１電源と、
を有し、
前記第３ガードリング部の一端は前記第１ガードリング部の他端に接続され、前記第３ガードリング部の他端は前記第２ガードリング部の他端に接続されている、
装置。
（付記２９）
前記第１ガードリング部は、平面視で前記第１インダクタを囲繞し、
前記第２ガードリング部は、平面視で前記第２インダクタを囲繞し、
前記第３ガードリング部は、平面視で、前記第１ガードリング部と前記第２ガードリング部とを囲繞する、
付記２８に記載の装置。
（付記３０）
前記基板の前記第１インダクタ及び前記第２インダクタが形成された面に配置され、前記第１インダクタに接続された第１チップと、前記第２インダクタに接続された第２チップとをさらに備える、
付記２８に記載の装置。
（付記３１）
前記基板の前記インダクタが形成された面に配置され、前記インダクタに接続されたチップをさらに備える、
付記１に記載の装置。
(Appendix 1)
A substrate,
An inductor provided on the substrate;
A first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the inductor, and a second guard provided adjacent to the outside of the first guard ring portion and having one end connected to one end of the first guard ring portion. A guard ring having a ring portion;
A first power source connected to the other end of the first guard ring portion and the other end of the second guard ring portion;
Having
apparatus.
(Appendix 2)
The guard ring surrounds the inductor in a plan view;
The apparatus according to
(Appendix 3)
A capacitor provided between the first guard ring part and the second guard ring part;
The apparatus according to
(Appendix 4)
A single guard ring connected to the first power source and provided adjacent to the outside of the second guard ring portion;
The apparatus according to
(Appendix 5)
The single guard ring surrounds the guard ring in plan view;
The apparatus according to appendix 4.
(Appendix 6)
The guard ring has a first guard ring structure and a second guard ring structure;
The first guard ring structure and the second guard ring structure each include the first guard ring part and the second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure and the second guard ring structure.
The apparatus according to
(Appendix 7)
The guard ring has a first guard ring structure, a second guard ring structure, a third guard ring structure, and a fourth guard ring structure,
The first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure each include a first guard ring part and a second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure;
The apparatus according to
(Appendix 8)
A first metal layer formed on the first surface of the substrate and a second metal layer formed on the second surface of the back surface of the first surface;
The guard ring and the power supply wiring connecting the guard ring and the first power source are formed by the first metal layer.
The apparatus according to
(Appendix 9)
A chip disposed on the second surface for transferring signals to and from the inductor;
The wiring connected to the chip is formed by the second metal layer,
The wiring is connected to the inductor through a via formed in the substrate.
The apparatus according to appendix 8.
(Appendix 10)
The inductor transmits a differential mode signal and a common-mode signal simultaneously and in a non-contact manner with the counter device by non-contact coupling with a counter inductor provided in the counter device arranged to face each other.
The apparatus according to
(Appendix 11)
The apparatus is a transmitter including a differential mode transmitter that supplies a differential mode signal to the inductor and a common mode transmitter that supplies a common mode signal, or receives a differential mode signal from the inductor A receiver including a differential mode receiver and a common mode receiver for receiving a common mode signal;
An analog ground connected to the differential mode transmitter or the differential mode receiver;
A digital ground connected to the common mode transmitter or the common mode receiver;
Further comprising
The apparatus according to
(Appendix 12)
The apparatus according to
(Appendix 13)
A substrate,
An inductor disposed on the substrate;
One end connected to the first power source, provided to surround the inductor in a plan view, and a first guard ring portion for passing a current in a first direction;
A second guard ring portion connected to the other end of the first guard ring portion, provided so as to surround the first guard ring portion in plan view, and for passing a current in a second direction opposite to the first direction;
Comprising
apparatus.
(Appendix 14)
The first device according to any one of
A second device having a counter inductor that forms a non-contact coupling and performs non-contact communication by being disposed opposite the inductor;
A system comprising:
(Appendix 15)
An inductor formed on a substrate and connected to a chip disposed on the substrate;
A first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the inductor and a second guard provided at one end connected to one end of the first guard ring portion and adjacent to the outside of the first guard ring portion. A guard ring that has a ring portion and surrounds the transmission inductor in plan view;
A power source connected to the other end of the transmission-side first guard ring portion and the other end of the transmission-side second guard ring portion;
A first device comprising:
A second device having a counter inductor that forms a non-contact coupling and performs non-contact communication by being disposed opposite the inductor;
Comprising
system.
(Appendix 16)
The first device includes:
The inductor formed by a first metal layer formed on a first surface of the substrate;
The chip disposed on the second surface of the back surface of the substrate and connected to a second metal layer formed on the second surface;
The system according to
(Appendix 17)
The first device includes a differential mode transmitter for supplying a differential mode signal to the inductor and a common mode transmitter for supplying a common mode signal;
An analog ground connected to the differential mode transmitter; and a digital ground connected to the common mode transmitter;
Non-contact communication is performed by forming a non-contact coupling with the second device by disposing it facing the inductor.
The system according to
(Appendix 18)
The system according to
(Appendix 19)
The first device has a power transmission unit that transmits power in a contactless manner,
The system according to
(Appendix 20)
A capacitor provided between the first guard ring part and the second guard ring part;
The system according to
(Appendix 21)
A single guard ring connected to the power source and provided adjacent to the outside of the second guard ring portion;
The system according to
(Appendix 22)
The single guard ring surrounds the guard ring in plan view;
The system according to
(Appendix 23)
The guard ring has a first guard ring structure and a second guard ring structure;
The first guard ring structure and the second guard ring structure each include the first guard ring part and the second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure and the second guard ring structure.
The system according to
(Appendix 24)
The guard ring has a first guard ring structure, a second guard ring structure, a third guard ring structure, and a fourth guard ring structure,
The first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure each include the first guard ring part and the second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure;
The system according to
(Appendix 25)
A substrate,
An inductor provided on the substrate;
A guard ring having a first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the inductor, and a second guard ring portion and a third guard ring portion provided adjacent to the outside of the first guard ring portion; ,
A first power source connected to one end of the second guard ring part and the third guard ring part;
Have
One end of the first guard ring part is connected to the other end of the second guard ring part, and the other end of the first guard ring part is connected to the other end of the third guard ring part,
apparatus.
(Appendix 26)
The first guard ring portion surrounds the inductor in a plan view;
The second guard ring part and the third guard ring part surround the first guard ring part in plan view;
The apparatus according to
(Appendix 27)
A chip disposed on a surface of the substrate on which the inductor is formed and further connected to the inductor;
The apparatus according to
(Appendix 27)
The chip is connected to the inductor by wiring provided between both ends of the first guard ring portion.
Item 27. The device according to item 26.
(Appendix 28)
A substrate,
A first inductor and a second inductor provided on the same surface of the substrate;
A first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the first inductor; a second guard ring portion provided adjacent to the periphery of the second inductor; the first guard ring portion; A guard ring having a third guard ring portion provided adjacent to the outside of the guard ring portion;
A first power source connected to one end of the first guard ring part and the second guard ring part;
Have
One end of the third guard ring part is connected to the other end of the first guard ring part, and the other end of the third guard ring part is connected to the other end of the second guard ring part,
apparatus.
(Appendix 29)
The first guard ring portion surrounds the first inductor in a plan view;
The second guard ring portion surrounds the second inductor in a plan view;
The third guard ring part surrounds the first guard ring part and the second guard ring part in plan view;
The apparatus according to appendix 28.
(Appendix 30)
A first chip disposed on a surface of the substrate on which the first inductor and the second inductor are formed and connected to the first inductor; and a second chip connected to the second inductor.
The apparatus according to appendix 28.
(Appendix 31)
A chip disposed on a surface of the substrate on which the inductor is formed and further connected to the inductor;
The apparatus according to
１ 送信部
２ 受信部
１０ 送信基板
１１ 電源
１２ 送電ドライバ部
１３ 給電コイル
１４ ＲＦＩＤチップ
１５ アンテナ
２０ 受信基板
２１ 電源
２２ 受電ドライバ部
２３ 受電コイル
２４ リーダライタ
２５ アンテナ
３０ 送信チップ
３０ａ 第１送信チップ
３０ｂ 第２送信チップ
３１ 送信インダクタ
３１ａ 第１送信インダクタ
３１ｂ 第２送信インダクタ
３２ 差動ドライバ
３３ ＰＬＬ
３４ ＣＭＴＸ
３５ 二重ガードリング
３５ａ 第１ガードリング部
３５ｂ 第２ガードリング部
３５ｃ 第３ガードリング部
３６ コンデンサ
３７ 一重ガードリング
３８ 二分割ガードリング
３８ａ 第１ガードリング構造体
３８ｂ 第２ガードリング構造体
３９ 四分割ガードリング
３９ａ 第１ガードリング構造体
３９ｂ 第２ガードリング構造体
３９ｃ 第３ガードリング構造体
３９ｄ 第４ガードリング構造体
４０ 受信チップ
４１ 受信インダクタ
４２ 差動増幅器
４３ ヒステリシスコンパレータ
４４ ＣＭＲＸ
４５ 二重ガードリング
４５ａ 第１ガードリング部
４５ｂ 第２ガードリング部
４６ コンデンサ
４７ 一重ガードリング
４８ 二重ガードリング
４８ａ 第１ガードリング部
４８ｂ 第２ガードリング部
４８ｃ 第３ガードリング部
１００ システム
１１０ 非接触給電部
１２０ ＲＦＩＤ通信部
１３０ 非接触通信部
ＧＮＤ 接地端子
Ｗ 接地配線
ＡＧＮＤ アナロググランド
ＤＧＮＤ デジタルグランド
ＧＲ ガードリング
DESCRIPTION OF
34 CMTX
35
45
Claims (19)
前記基板上に設けられたインダクタと、
前記インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、前記第１ガードリング部の外側に隣接して設けられ、一端が前記第１ガードリング部の一端と接続された第２ガードリング部と、を有するガードリングと、
前記第１ガードリング部の他端及び前記第２ガードリング部の他端に接続された第１電源と、
を有する、
装置。 A substrate,
An inductor provided on the substrate;
A first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the inductor, and a second guard provided adjacent to the outside of the first guard ring portion and having one end connected to one end of the first guard ring portion. A guard ring having a ring portion;
A first power source connected to the other end of the first guard ring portion and the other end of the second guard ring portion;
Having
apparatus.
請求項１に記載の装置。 The guard ring surrounds the inductor in a plan view;
The apparatus of claim 1.
請求項１に記載の装置。 A capacitor provided between the first guard ring part and the second guard ring part;
The apparatus of claim 1.
請求項１に記載の装置。 A single guard ring connected to the first power source and provided adjacent to the outside of the second guard ring portion;
The apparatus of claim 1.
請求項４に記載の装置。 The single guard ring surrounds the guard ring in plan view;
The apparatus according to claim 4.
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体は、それぞれ前記第１ガードリング部、前記第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体と前記第２ガードリング構造体とで、前記インダクタが囲繞される、
請求項１に記載の装置。 The guard ring has a first guard ring structure and a second guard ring structure;
The first guard ring structure and the second guard ring structure each include the first guard ring part and the second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure and the second guard ring structure.
The apparatus of claim 1.
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体は、それぞれ第１ガードリング部、第２ガードリング部を含み、
前記第１ガードリング構造体、前記第２ガードリング構造体、前記第３ガードリング構造体、前記第４ガードリング構造体で、前記インダクタが囲繞される、
請求項１に記載の装置。 The guard ring has a first guard ring structure, a second guard ring structure, a third guard ring structure, and a fourth guard ring structure,
The first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure each include a first guard ring part and a second guard ring part,
The inductor is surrounded by the first guard ring structure, the second guard ring structure, the third guard ring structure, and the fourth guard ring structure;
The apparatus of claim 1.
前記ガードリングと、当該ガードリングと前記第１電源とを接続する電源配線とは、前記第１金属層により形成される、
請求項１に記載の装置。 A first metal layer formed on the first surface of the substrate and a second metal layer formed on the second surface of the back surface of the first surface;
The guard ring and the power supply wiring connecting the guard ring and the first power source are formed by the first metal layer.
The apparatus of claim 1.
前記チップに接続される配線は、前記第２金属層により形成され、
前記配線は、前記基板に形成されたビアを介して前記インダクタに接続される、
請求項８に記載の装置。 A chip disposed on the second surface for transferring signals to and from the inductor;
The wiring connected to the chip is formed by the second metal layer,
The wiring is connected to the inductor through a via formed in the substrate.
The apparatus according to claim 8.
請求項１に記載の装置。 The inductor transmits a differential mode signal and a common-mode signal simultaneously and in a non-contact manner with the counter device by non-contact coupling with a counter inductor provided in the counter device arranged to face each other.
The apparatus of claim 1.
前記差動モード送信機又は前記差動モード受信機に接続されるアナロググランドと、
前記同相モード送信機又は前記同相モード受信機に接続されるデジタルグランドと、
をさらに備える、
請求項１０に記載の装置。 The apparatus is a transmitter including a differential mode transmitter that supplies a differential mode signal to the inductor and a common mode transmitter that supplies a common mode signal, or receives a differential mode signal from the inductor A receiver including a differential mode receiver and a common mode receiver for receiving a common mode signal;
An analog ground connected to the differential mode transmitter or the differential mode receiver;
A digital ground connected to the common mode transmitter or the common mode receiver;
Further comprising
The apparatus according to claim 10.
前記基板上に配置されたインダクタと、
第１電源に一端が接続され、平面視で前記インダクタを囲むように設けられ、第１方向に電流を流す第１ガードリング部と、
前記第１ガードリング部の他端に接続され、平面視で前記第１ガードリング部を囲むように設けられ、前記第１方向と逆の第２方向に電流を流す第２ガードリング部と、
を備える、
装置。 A substrate,
An inductor disposed on the substrate;
One end connected to the first power source, provided to surround the inductor in a plan view, and a first guard ring portion for passing a current in a first direction;
A second guard ring portion connected to the other end of the first guard ring portion, provided so as to surround the first guard ring portion in plan view, and for passing a current in a second direction opposite to the first direction;
Comprising
apparatus.
前記インダクタに対向して配置することにより、非接触カップリングを形成して非接触通信を行う対向インダクタを有する第２の装置と、
を備えるシステム。 A first device according to any one of claims 1 to 13;
A second device having a counter inductor that forms a non-contact coupling and performs non-contact communication by being disposed opposite the inductor;
A system comprising:
前記インダクタの周囲に隣接して設けられた第１ガードリング部と、一端が前記第１ガードリング部の一端と接続され、前記第１ガードリング部の外側に隣接して設けられた第２ガードリング部とを有し、平面視で前記インダクタを囲繞するガードリングと、
前記第１ガードリング部の他端及び前記第２ガードリング部の他端に接続された電源と、
を有する第１の装置と、
前記インダクタに対向して配置することにより、非接触カップリングを形成して非接触通信を行う対向インダクタを有する第２の装置と、
を備える、
システム。 An inductor formed on a substrate and connected to a chip disposed on the substrate;
A first guard ring portion provided adjacent to the periphery of the inductor and a second guard provided at one end connected to one end of the first guard ring portion and adjacent to the outside of the first guard ring portion. A guard ring that has a ring portion and surrounds the inductor in plan view;
A power source connected to the other end of the first guard ring portion and the other end of the second guard ring portion;
A first device comprising:
A second device having a counter inductor that forms a non-contact coupling and performs non-contact communication by being disposed opposite the inductor;
Comprising
system.
前記基板の第１面に形成された第１金属層により形成された前記インダクタと、
前記基板の裏面の第２面に配置され、当該第２面に形成された第２金属層に接続された前記チップとを有する、
請求項１５に記載のシステム。 The first device includes:
The inductor formed by a first metal layer formed on a first surface of the substrate;
The chip disposed on the second surface of the back surface of the substrate and connected to a second metal layer formed on the second surface;
The system according to claim 15.
前記差動モード送信機に接続されるアナロググランドと、前記同相モード送信機に接続されるデジタルグランドとをさらに備え、
前記インダクタに対向して配置することにより、前記第２の装置と非接触カップリングを形成して非接触通信を行う、
請求項１５に記載のシステム。 The first device includes a differential mode transmitter for supplying a differential mode signal to the inductor and a common mode transmitter for supplying a common mode signal;
An analog ground connected to the differential mode transmitter; and a digital ground connected to the common mode transmitter;
Non-contact communication is performed by forming a non-contact coupling with the second device by disposing it facing the inductor.
The system according to claim 15.
前記第２の装置は、前記送電部から送電された電力を非接触で受電する受電部を有する、
請求項１５に記載のシステム。 The first device has a power transmission unit that transmits power in a contactless manner,
The second device includes a power receiving unit that receives power transmitted from the power transmitting unit in a contactless manner.
The system according to claim 15.
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2015
- 2015-09-15 JP JP2015181616A patent/JP2016192761A/en active Pending
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