JP5023741B2

JP5023741B2 - Signal transmission device

Info

Publication number: JP5023741B2
Application number: JP2007052247A
Authority: JP
Inventors: 勝典上野
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2007-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: JP2008218121A

Description

この発明は、絶縁された電極間の電気的または磁気的な結合を利用して信号を伝送する信号伝送デバイスに関する。 The present invention relates to a signal transmission device that transmits a signal using electrical or magnetic coupling between insulated electrodes.

従来より、電気的に絶縁された電気回路間での信号伝送をおこなうにあたって、いくつかの方式が提案されている。たとえば、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を用いたフォトカプラ方式がある。しかしながら、フォトカプラ方式には、ＬＥＤの寿命の問題や、１００℃以上の高温での使用が困難であるという問題や、実質のスイッチング時間が数μｓと長いという問題がある。 Conventionally, several methods have been proposed for signal transmission between electrically isolated electrical circuits. For example, there is a photocoupler system using an LED (Light Emitting Diode). However, the photocoupler method has a problem of LED lifetime, a problem that it is difficult to use at a high temperature of 100 ° C. or more, and a problem that a substantial switching time is as long as several μs.

このような問題を解決する手段の一つとしては、磁場カップリングによって信号を伝送するトランスを用いる方式（以下、「トランス方式」という）がある。最近のＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）技術の進展などにより、トランスは、より小型で集積回路との集積化が可能になってきている。以下、この小型のトランスを用いる方式をマイクロトランス（ＭＴ）方式と呼ぶこととする。ＭＴは、送信側コイルと、受信側コイルと、からなり、トランスを形成しており、各コイルが相互に絶縁物によって隔てられている。ＭＴ方式は、送信側コイルから発生した磁場を、受信側コイルで電気信号に変換して信号を受け取ることで、信号を伝送する方式である。 As one means for solving such a problem, there is a system using a transformer that transmits a signal by magnetic field coupling (hereinafter referred to as “transformer system”). With recent advances in MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology, transformers are becoming smaller and can be integrated with integrated circuits. Hereinafter, a system using this small transformer is referred to as a micro transformer (MT) system. The MT includes a transmission side coil and a reception side coil, forms a transformer, and the coils are separated from each other by an insulator. The MT method is a method of transmitting a signal by converting a magnetic field generated from a transmission side coil into an electric signal by a reception side coil and receiving the signal.

その他の方式としては、電磁カップリングを用いたコンデンサ方式がある。コンデンサ方式は、構造的には、ＭＴ方式と類似しており、絶縁物によって隔てられた導電体平板間で、静電容量を用いて信号を伝送する方式である。ＭＴ方式およびコンデンサ方式では、０．１μｓ以下の高速伝送が可能であり、しかも高温での特性劣化がない。また、寿命要素がないことから長寿命が期待される。 As another method, there is a capacitor method using electromagnetic coupling. The capacitor system is structurally similar to the MT system, and is a system that transmits a signal using a capacitance between conductive plates separated by an insulator. In the MT method and the capacitor method, high-speed transmission of 0.1 μs or less is possible, and there is no deterioration in characteristics at high temperatures. Moreover, since there is no lifetime element, a long lifetime is expected.

しかし、ＭＴ方式やコンデンサ方式では、対向するコイル間や導電体平板間が絶縁物によって隔てられており、絶縁物に隔たれたコイル間や導電体平板間の距離（絶縁距離）が遠いほど、デバイスの特性が劣化する。具体的には、フォトカプラとは異なり、磁気カップリングや電磁カップリングの特性が、直接コイル間や導電体平板間の距離に依存しているため、絶縁距離が遠いほど、デバイスの特性が劣化することとなる。したがって、絶縁距離は、このデバイスに要求される特性を満たすように設定される。 However, in the MT method and the capacitor method, the opposing coils and the conductive plate are separated by an insulator, and the longer the distance between the coils and the conductive plate separated by the insulator (insulation distance) is, the more the device is. The characteristics of the will deteriorate. Specifically, unlike photocouplers, the characteristics of magnetic coupling and electromagnetic coupling depend directly on the distance between the coils and between the conductive plates, so the device characteristics deteriorate as the insulation distance increases. Will be. Therefore, the insulation distance is set so as to satisfy the characteristics required for this device.

このため、電子装置の絶縁耐圧は、このＭＴまたはコンデンサの部分のコイル間または導電体平板間を隔てる絶縁物の絶縁性能によって決まってしまう。ここで、絶縁耐圧のうち信号伝送処理において最も要求される耐圧としては、静電放電（ＥＳＤ：ＥｌｅｃｔｒｏＳｔａｔｉｃＤｉｓｃｈａｒｇｅ）耐量がある。これは、静電気による突然のサージ電圧が印加されても素子が破壊しないという耐性を示したものである。ＥＳＤ耐量は、１５ｋＶに達することがある。 For this reason, the withstand voltage of the electronic device is determined by the insulating performance of the insulator that separates the coils or conductor plates of the MT or the capacitor portion. Here, among the withstand voltages, the most required withstand voltage in the signal transmission processing is an ESD (Electro Static Discharge) withstand capability. This shows the resistance that the device is not destroyed even when a sudden surge voltage due to static electricity is applied. The ESD tolerance can reach 15 kV.

これまでのＭＴ方式やコンデンサ方式のデバイスにおけるＥＳＤ破壊を回避する方法としては、電極を隔てる絶縁物の厚さを２０μｍ以上にする方法がある。たとえば、絶縁物がＳｉＯ２であれば１０μｍの厚さで７ｋＶ程度のＥＳＤ耐量を得ることができる。また、ポリイミドであれば２５μｍの厚さで、５ｋＶ程度のＥＳＤ耐量を得ることができる（たとえば、下記非特許文献１参照。）。ところが、絶縁物の厚さがそれ以上の厚さになり、絶縁物の耐圧が１０ｋＶを超えるようになると、絶縁物自体の絶縁破壊だけでなく、沿面放電による絶縁破壊が起こりやすくなる。 As a method for avoiding the ESD breakdown in the MT type and capacitor type devices so far, there is a method in which the thickness of the insulator separating the electrodes is set to 20 μm or more. For example, if the insulator is SiO2, an ESD resistance of about 7 kV can be obtained with a thickness of 10 μm. Moreover, if it is a polyimide, the ESD tolerance of about 5 kV can be obtained with the thickness of 25 micrometers (for example, refer the following nonpatent literature 1). However, when the thickness of the insulator becomes larger than that and the withstand voltage of the insulator exceeds 10 kV, not only the breakdown of the insulator itself but also the breakdown due to creeping discharge is likely to occur.

絶縁物が厚くなると電極間の電界が弱まるため、厚さ方向での電圧が高くなる。一方、沿面では異種材料界面により決まる絶縁耐圧は、電極端面での電極の曲率半径に大きく依存し、絶縁物の厚さに依存しにくい。したがって、基板での絶縁耐圧が大きくなってくると、沿面での放電（沿面放電）が発生するようになる。 When the insulator is thicker, the electric field between the electrodes is weakened, so that the voltage in the thickness direction increases. On the other hand, the dielectric strength determined by the interface between different materials on the creeping surface largely depends on the radius of curvature of the electrode at the electrode end surface, and hardly depends on the thickness of the insulator. Therefore, when the withstand voltage at the substrate increases, a creeping discharge (creeping discharge) occurs.

この沿面放電は電極間の沿面距離に依存する。したがって、沿面距離を大きくすることで、沿面放電を防ぐことができる。基板に用いるシリコンは導電体であり、電極間に挟まれた絶縁物の端面（切断面）は、切断に伴うダメージにより、絶縁能力をほとんど有していない。したがって、実際の沿面距離は、上部電極から絶縁物の端部までのみとなる。このため、沿面距離を大きくするには、上部電極の最外周の縁から絶縁物の端部までの距離を大きくする必要があるため装置自体の大きさが増大してしまう。 This creeping discharge depends on the creeping distance between the electrodes. Therefore, creeping discharge can be prevented by increasing the creeping distance. Silicon used for the substrate is a conductor, and the end surface (cut surface) of the insulator sandwiched between the electrodes has almost no insulating ability due to damage caused by cutting. Therefore, the actual creepage distance is only from the upper electrode to the end of the insulator. For this reason, in order to increase the creepage distance, it is necessary to increase the distance from the outermost peripheral edge of the upper electrode to the end of the insulator, which increases the size of the device itself.

図２０は、従来の絶縁信号伝送パッケージの構成を示す説明図である。図２０おいては、絶縁信号伝送パッケージ２０００は、信号伝送装置２００１を備えている。信号伝送装置２００１は、互いに絶縁して隔てられた第一の電極２００２と第二の電極２００３とが絶縁距離をおいて対向しており、第一の電極２００２に信号伝送デバイス２００４が実装されている。信号伝送デバイス２００４には、たとえば、トランスまたはコンデンサが含まれている。トランスまたはコンデンサは、波形成形などの回路が接続された一次側のコイルまたは導電体平板と、二次側のコイルまたは導電体平板と、が絶縁して隔てられた構成となっている。さらに、信号伝送デバイス２００４の一次側は、第一の電極２００２に接続されている。信号伝送デバイス２００４の二次側は、配線を介して、第二の電極２００３の上に載置された信号処理ＩＣ２００５に接続されている。 FIG. 20 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional insulated signal transmission package. In FIG. 20, the insulated signal transmission package 2000 includes a signal transmission device 2001. In the signal transmission device 2001, the first electrode 2002 and the second electrode 2003 that are insulated and separated from each other face each other with an insulation distance, and the signal transmission device 2004 is mounted on the first electrode 2002. Yes. The signal transmission device 2004 includes, for example, a transformer or a capacitor. The transformer or the capacitor has a configuration in which a primary coil or conductor flat plate to which a circuit such as waveform shaping is connected and a secondary coil or conductor flat plate are insulated and separated. Further, the primary side of the signal transmission device 2004 is connected to the first electrode 2002. The secondary side of the signal transmission device 2004 is connected to a signal processing IC 2005 placed on the second electrode 2003 via a wiring.

第一の電極側の信号端子２００６から入力された信号は、信号伝送デバイス２００４の一次側から二次側へ伝送される。そして、信号処理ＩＣ２００５によって信号処理され、第二の電極側の信号端子２００７から信号が出力される。また、第一の電極２００２および第二の電極２００３には、アースなどに接続される外部端子２００８，２００９がそれぞれ備えられている。また、信号伝送デバイス２００４の領域には、絶縁された領域２０１０が存在する。ここで、第一の電極２００２と、第二の電極２００３と、の間に、過度の電圧が印加されると、実装された信号伝送デバイス２００４が破壊され、信号伝送装置２００１が使用できなくなる。 A signal input from the signal terminal 2006 on the first electrode side is transmitted from the primary side to the secondary side of the signal transmission device 2004. Then, signal processing is performed by the signal processing IC 2005, and a signal is output from the signal terminal 2007 on the second electrode side. Further, the first electrode 2002 and the second electrode 2003 are respectively provided with external terminals 2008 and 2009 connected to ground or the like. In addition, an insulated region 2010 exists in the region of the signal transmission device 2004. Here, if an excessive voltage is applied between the first electrode 2002 and the second electrode 2003, the mounted signal transmission device 2004 is destroyed, and the signal transmission apparatus 2001 cannot be used.

つぎに、図２１は、信号伝送デバイス２００４の構成を示す説明図である。図２１においては、絶縁物２０１０を介して、対向する電極２１０１、２１０２があり、電極２１０１、２１０２相互で磁気的または静電的に信号を送受信する。具体的には、絶縁物２０１０の上側にある電極（以下、上部電極とする）２１０１が二次側の電極であり、絶縁物２０１０の下側にある電極（以下、下部電極とする）２１０２が一次側の電極である。また、絶縁物２０１０としては、さまざまなものが使われるが、たとえば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ガラスなどの無機系材料や、ポリイミドなどの有機系材料が使用される。 Next, FIG. 21 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 2004. In FIG. 21, there are opposing electrodes 2101 and 2102 through an insulator 2010, and signals are transmitted and received magnetically or electrostatically between the electrodes 2101 and 2102. Specifically, an electrode (hereinafter referred to as an upper electrode) 2101 above the insulator 2010 is a secondary electrode, and an electrode (hereinafter referred to as a lower electrode) 2102 below the insulator 2010 is This is the primary electrode. Various insulators 2010 are used. For example, inorganic materials such as SiO 2, SiN, and glass, and organic materials such as polyimide are used.

また、配線２１０３は、上部電極２１０１に接続され、信号処理ＩＣ２００５との間で授受される信号の伝送路である。下部電極２１０２は、信号伝送デバイス２００４の基板２１０４上に配置され、さらに、絶縁物２０１０が重ならない領域まで延びる引き出し配線２１０５に接続されている。配線２１０６は、下部電極２１０２からの引き出し配線２１０５に接続され、外部との間で授受される信号の伝送路である。また、図２１における絶縁物２０１０は、図２０の絶縁された領域２０１０を示している。さらに、図２１における配線２１０３は、図２０の信号伝送デバイス２００４と、信号処理ＩＣ２００５と、を結ぶ配線を示し、図２１における配線２１０６は、図２０の信号伝送デバイス２００４と、第一の電極側の信号端子２００６または第一の電極側の外部端子２００８と、を結ぶ配線を示している。 A wiring 2103 is connected to the upper electrode 2101 and is a transmission path for signals exchanged with the signal processing IC 2005. The lower electrode 2102 is disposed on the substrate 2104 of the signal transmission device 2004, and is further connected to a lead wiring 2105 extending to a region where the insulator 2010 does not overlap. The wiring 2106 is connected to the lead wiring 2105 from the lower electrode 2102 and is a transmission path for signals exchanged with the outside. In addition, an insulator 2010 in FIG. 21 indicates the insulated region 2010 in FIG. 20. Further, a wiring 2103 in FIG. 21 indicates a wiring connecting the signal transmission device 2004 in FIG. 20 and the signal processing IC 2005, and a wiring 2106 in FIG. 21 is connected to the signal transmission device 2004 in FIG. 20 and the first electrode side. , The wiring connecting the signal terminal 2006 or the external terminal 2008 on the first electrode side is shown.

図２２は、電極の端部の電界集中について示す説明図である。図２２においては、電極の形状によって、上部電極２１０１周辺の電界が、上部電極２１０１の端部２１０７に集中し、等電位線Ｄ１の曲率が小さくなっている。これによって、コロナ放電が発生し、信号伝送デバイス２００４が破壊される。絶縁物２０１０の厚さが１０〜２０μｍ程度と薄い間は、絶縁物２０１０自体が絶縁破壊するため、信号伝送デバイス２００４が使用できなくなる。絶縁物２０１０の厚さが５０μｍ程度と厚い場合は、電極周辺部でコロナ放電が発生し、信号伝送デバイス２００４が破壊され、使用できなくなる。 FIG. 22 is an explanatory diagram showing electric field concentration at the end of the electrode. In FIG. 22, the electric field around the upper electrode 2101 is concentrated on the end portion 2107 of the upper electrode 2101 depending on the shape of the electrode, and the curvature of the equipotential line D1 is reduced. As a result, corona discharge occurs and the signal transmission device 2004 is destroyed. While the thickness of the insulator 2010 is as thin as about 10 to 20 μm, the insulator 2010 itself breaks down, so that the signal transmission device 2004 cannot be used. When the thickness of the insulator 2010 is as thick as about 50 μm, corona discharge occurs around the electrode, and the signal transmission device 2004 is destroyed and cannot be used.

図２３は、従来のＭＴ方式の信号伝送デバイス２００４を示す説明図である。図２３においては、信号伝送デバイス２００４の基板２１０４上に配置された下部電極２１０２の中心にパッド２３０１が接続され、これらの上を絶縁物２０１０が覆う。また、パッド２３０２およびパッド２３０３は、絶縁物２０１０が触れない位置に配置される。下部電極２１０２の外縁部分およびパッド２３０２が、下部外縁引き出し配線２３０４によって接続され、下部電極２１０２の中心のパッド２３０１およびパッド２３０３が、下部電極２１０２の下方を通る下部中心引き出し配線２３０５によって接続される。上部電極２１０１（図示されていない）または下部電極２１０２から絶縁物２０１０の端部までの最短距離を沿面距離Ｌ１、上部電極２１０１または下部電極２１０２の端部から下部外縁引き出し配線２３０４が出ている方向の絶縁物２０１０の端部までの距離を沿面距離Ｌ２、上部電極２１０１または下部電極２１０２の端部から下部中心引き出し配線２３０５が出ている方向の絶縁物２０１０の端部までの距離を沿面距離Ｌ３とする。ここで、電極間の沿面放電は、沿面距離Ｌ１、沿面距離Ｌ２および沿面距離Ｌ３のうち、最も短い距離の領域において発生する。また、沿面距離は、２つの導電性部分（電極、配線、基板など）間の、絶縁物の表面に沿った最短距離である。具体的には、図２４および図２５において詳細に説明するが、たとえば、上部電極２１０１と、下部外縁引き出し配線２３０４と、の間の距離である。また、図２３における下部外縁引き出し配線２３０４は、たとえば、図２１の引き出し配線２１０５を示している。 FIG. 23 is an explanatory diagram showing a conventional MT signal transmission device 2004. In FIG. 23, a pad 2301 is connected to the center of the lower electrode 2102 disposed on the substrate 2104 of the signal transmission device 2004, and an insulator 2010 covers them. Further, the pad 2302 and the pad 2303 are arranged at positions where the insulator 2010 does not touch. The outer edge portion of the lower electrode 2102 and the pad 2302 are connected by the lower outer edge lead wiring 2304, and the pad 2301 and the pad 2303 at the center of the lower electrode 2102 are connected by the lower center lead wiring 2305 that passes below the lower electrode 2102. The shortest distance from the upper electrode 2101 (not shown) or the lower electrode 2102 to the end of the insulator 2010 is the creepage distance L1, and the direction in which the lower outer lead-out wiring 2304 protrudes from the end of the upper electrode 2101 or the lower electrode 2102 The distance to the end of the insulator 2010 is the creepage distance L2, and the distance from the end of the upper electrode 2101 or the lower electrode 2102 to the end of the insulator 2010 in the direction in which the lower center lead-out wiring 2305 protrudes is the creepage distance L3. And Here, the creeping discharge between the electrodes occurs in a region of the shortest distance among the creeping distance L1, the creeping distance L2, and the creeping distance L3. The creepage distance is the shortest distance along the surface of the insulator between the two conductive portions (electrode, wiring, substrate, etc.). Specifically, as will be described in detail with reference to FIGS. 24 and 25, for example, the distance between the upper electrode 2101 and the lower outer edge lead-out wiring 2304. Further, the lower outer edge lead wiring 2304 in FIG. 23 shows, for example, the lead wiring 2105 in FIG.

図２４は、図２３に示した従来の信号伝送デバイス２００４の断面を示す説明図である。図２４においては、下部中心引き出し配線２３０５は、下部電極２１０２の中心のパッド２３０１に接続される。また、下部中心引き出し配線２３０５は、下部電極２１０２との接触を避けるために、絶縁膜２４０１によって下部電極２１０２と隔てられている。沿面距離Ｌ３は、パッド２３０１に下部中心引き出し配線２３０５が接続された方向の上部電極２１０１の端部２４０２から絶縁物２０１０の端部２４０３までの水平距離Ｌ３ａと、絶縁物２０１０の端部２４０３から絶縁物２０１０と絶縁膜２４０１との接点２４０４までの垂直距離Ｌ３ｂを合わせた距離である。ここで、絶縁物２０１０の切断に伴うダメージにより垂直距離Ｌ３ｂに相当する端部の絶縁能力がほとんどないため、沿面距離Ｌ３は、前記水平距離Ｌ３ａとなる。 FIG. 24 is an explanatory diagram showing a cross section of the conventional signal transmission device 2004 shown in FIG. In FIG. 24, the lower center lead wiring 2305 is connected to the center pad 2301 of the lower electrode 2102. Further, the lower center lead wiring 2305 is separated from the lower electrode 2102 by an insulating film 2401 in order to avoid contact with the lower electrode 2102. The creeping distance L3 is insulated from the horizontal distance L3a from the end portion 2402 of the upper electrode 2101 to the end portion 2403 of the insulator 2010 in the direction in which the lower center lead wiring 2305 is connected to the pad 2301, and from the end portion 2403 of the insulator 2010. This is the total distance of the vertical distance L3b to the contact 2404 between the object 2010 and the insulating film 2401. Here, the creepage distance L3 is equal to the horizontal distance L3a because there is almost no insulation capability at the end corresponding to the vertical distance L3b due to damage associated with the cutting of the insulator 2010.

図２５は、沿面距離について示す説明図である。図２５においては、下部外縁引き出し配線２３０４は、下部電極２１０２の外縁部分およびパッド２３０２に接続される。また、下部外縁引き出し配線２３０４は、絶縁膜２４０１の上に設置される。沿面距離Ｌ１は、基板２１０４がシリコンなどの導電体の場合、上部電極２１０１の端部２５０１から絶縁物２０１０の端部２５０２までの水平距離Ｌ１ａと、絶縁物２０１０の端部２５０２から絶縁膜２４０１との接点２５０３までの垂直距離Ｌ１ｂである。また、沿面距離Ｌ２は、上部電極２１０１の端部２５０４から絶縁物２０１０の端部２５０５までの水平距離Ｌ２ａと、下部外縁引き出し配線２３０４が絶縁物２０１０の端部から出る点２５０６までの垂直距離Ｌ２ｂである。ここで絶縁物の側面は、切断に伴うダメージにより、絶縁能力をほとんど有していないため、沿面距離Ｌ１は、前記水平距離Ｌ１ａとなり、沿面距離Ｌ２は、前記水平距離Ｌ２ａとなる。 FIG. 25 is an explanatory diagram showing creepage distances. In FIG. 25, the lower outer edge lead wiring 2304 is connected to the outer edge portion of the lower electrode 2102 and the pad 2302. The lower outer edge lead wiring 2304 is installed on the insulating film 2401. When the substrate 2104 is a conductor such as silicon, the creepage distance L1 is equal to the horizontal distance L1a from the end 2501 of the upper electrode 2101 to the end 2502 of the insulator 2010, and from the end 2502 of the insulator 2010 to the insulating film 2401. The vertical distance L1b to the contact 2503. Further, the creepage distance L2 is a horizontal distance L2a from the end portion 2504 of the upper electrode 2101 to the end portion 2505 of the insulator 2010 and a vertical distance L2b from the end portion 2506 of the lower outer edge lead-out wiring 2304 to the end of the insulator 2010. It is. Here, since the side surface of the insulator has almost no insulation ability due to damage caused by cutting, the creepage distance L1 is the horizontal distance L1a, and the creepage distance L2 is the horizontal distance L2a.

図２６および図２７は、沿面放電について示す説明図である。たとえば、図２３における３つの沿面距離のうちの最短距離の沿面距離が沿面距離Ｌ２とすると、沿面放電は、図２６および図２７において示した放電経路Ｒ１に沿って起こる。具体的には、上部電極２１０１から絶縁物２０１０に沿って、上部電極２１０１の端部２５０４から絶縁物２０１０の端部２５０５を介して、下部外縁引き出し配線２３０４が絶縁物２０１０の端部から出る点２５０６において放電が起こる。 26 and 27 are explanatory diagrams showing creeping discharge. For example, when the shortest creepage distance among the three creepage distances in FIG. 23 is the creepage distance L2, creeping discharge occurs along the discharge path R1 shown in FIGS. Specifically, the lower outer edge lead-out wiring 2304 exits from the end of the insulator 2010 from the upper electrode 2101 along the insulator 2010 and from the end 2504 of the upper electrode 2101 through the end 2505 of the insulator 2010. At 2506, discharge occurs.

沿面放電を回避する方法としては、絶縁基材の表面側および裏面側に回路パターンが形成され、裏面側に放熱板が接合された半導体装置において、絶縁基材に段差や溝を形成する方法がある（たとえば、下記特許文献１参照。）。この特許文献１の技術によれば、表面側の回路パターンから放熱板までの沿面距離が長く設定されるため、表面側および裏面側の回路パターン間の沿面放電が抑制される。 As a method of avoiding creeping discharge, there is a method of forming a step or a groove in an insulating base material in a semiconductor device in which circuit patterns are formed on the front surface side and the back surface side of the insulating base material and a heat sink is joined to the back surface side. (For example, refer to Patent Document 1 below.) According to the technique of Patent Document 1, the creeping distance from the circuit pattern on the front surface side to the heat radiating plate is set to be long, so that creeping discharge between the circuit patterns on the front surface side and the back surface side is suppressed.

また、その他の方法としては、半導体発光素子において、化合物半導体層とコンタクト層との間の表面領域に凹部を形成して、沿面放電による電流が流れることを抑制する方法がある（たとえば、下記特許文献２参照。）。この特許文献２の技術によれば、半導体発光素子の発光効率が向上し、面内発光バラツキが抑制される。 In addition, as another method, there is a method in which a recess is formed in a surface region between a compound semiconductor layer and a contact layer in a semiconductor light emitting device to suppress a current due to creeping discharge (for example, the following patent) Reference 2). According to the technique of Patent Document 2, the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device is improved, and the in-plane light emission variation is suppressed.

さらに、その他の方法としては、表面上に所定の半導体チップを含む回路パターンを備えた絶縁基板が金属板上に複数搭載される電力用半導体モジュールにおいて、絶縁性の突起部を形成して、沿面距離を確保する方法がある（たとえば、下記特許文献３参照。）。この特許文献３の技術によれば、各絶縁基板の間の沿面放電が抑制される。 Furthermore, as another method, in a power semiconductor module in which a plurality of insulating substrates having a circuit pattern including a predetermined semiconductor chip on the surface are mounted on a metal plate, insulating protrusions are formed, There is a method for securing the distance (for example, see Patent Document 3 below). According to the technique of Patent Document 3, creeping discharge between the insulating substrates is suppressed.

特開２００３−１００９３８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1000093 特開２００３−１２４５１４号公報JP 2003-124514 A 特開２００３−２７３３１８号公報JP 2003-273318 A ＭａｔｔｈｉａｓＳｔｅｃｈｅｒ、外６名、「ＫｅｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒＳｙｓｔｅｍ−ＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ，ＶＯＬ．２０，ＮＯ．３，ＭＡＹ２００５Matthias Stecher, 6 others, “Key Technologies for System-Integration in the Automotive and Industrial Applications, IEEE TRANSACTIONS ON POWEREL. 20, NO. 3, MAY 2005

しかしながら、上述の特許文献１〜３の技術においては、回路パターン間、絶縁基板間、半導体発光素子における沿面放電による破壊を防ぐことはできるが、トランス間やコンデンサ間における沿面放電による破壊を防ぐ方法は提示されていない。具体的には、所望の絶縁耐圧に応じた厚さの絶縁物によって隔てられた一次側の電極から二次側の電極への沿面放電を抑制する方法、および絶縁物の絶縁耐圧に応じた厚さと、沿面距離と、の関係については提示されていない。 However, in the techniques of the above-mentioned Patent Documents 1 to 3, it is possible to prevent breakdown due to creeping discharge between circuit patterns, between insulating substrates, and semiconductor light emitting elements, but a method for preventing breakdown due to creeping discharge between transformers and between capacitors. Is not presented. Specifically, a method for suppressing creeping discharge from the primary electrode to the secondary electrode separated by an insulator having a thickness according to a desired withstand voltage, and a thickness according to the withstand voltage of the insulator And the relationship between creepage distances is not presented.

また、これまでのＭＴ方式やコンデンサ方式のデバイスにおけるＥＳＤ破壊を回避する方法としては、トランスやコンデンサの一次側と二次側との間の距離を大きくとる方法が取られている。この方法においては、トランスやコンデンサの一次側と二次側との間の距離が近いと絶縁物の絶縁破壊によってデバイスが破壊し、トランスやコンデンサの一次側と二次側との間の距離が遠いとコロナ放電やそれに伴う沿面放電が発生し、デバイスが破壊してしまうため、ＭＴ方式やコンデンサ方式は、実際には限られた応用でしか使用できなかった。 Further, as a method for avoiding the ESD breakdown in the conventional MT-type and capacitor-type devices, a method of increasing the distance between the primary side and the secondary side of the transformer or the capacitor is taken. In this method, if the distance between the primary side and the secondary side of the transformer or capacitor is short, the device will break down due to dielectric breakdown of the insulator, and the distance between the primary side and secondary side of the transformer or capacitor will be If it is far away, corona discharge and accompanying creeping discharge occur and the device is destroyed. Therefore, the MT method and the capacitor method can be used only in limited applications in practice.

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、一次側の電極および二次側の電極を隔てる絶縁物の厚さを所望の絶縁耐圧に応じた厚さにした場合、沿面放電によるデバイスの破壊を抑制できる信号伝送デバイスを提供することを目的とする。 In order to eliminate the above-mentioned problems caused by the prior art, the present invention is based on creeping discharge when the thickness of the insulator separating the primary side electrode and the secondary side electrode is set to a thickness corresponding to a desired withstand voltage. An object of the present invention is to provide a signal transmission device capable of suppressing the destruction of the device.

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる信号伝送デバイスは、所望の絶縁耐圧に応じた厚さの絶縁物によって隔てられた一次側の電極から二次側の電極へ、電気的または磁気的な結合を利用して信号を伝送する信号伝送デバイスにおいて、前記絶縁物は、段差または溝を有し、当該段差または当該溝の深さと、前記一次側の電極から前記二次側の電極までの沿面距離と、を前記絶縁耐圧に応じた長さにしたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the signal transmission device according to the present invention is from a primary electrode separated by an insulator having a thickness according to a desired withstand voltage, to a secondary electrode. In the signal transmission device that transmits a signal using electrical or magnetic coupling, the insulator has a step or a groove, and the secondary from the step or the depth of the groove and the primary electrode. The creepage distance to the electrode on the side is set to a length corresponding to the withstand voltage.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極または前記二次側の電極の少なくともどちらか一方の最外縁部分に沿って突状の段差が形成されることを特徴とする。 Further, in the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, a protruding step is formed along the outermost edge portion of at least one of the primary side electrode and the secondary side electrode. Features.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極または前記二次側の電極の少なくともどちらか一方の最外縁部分に絶縁膜が配置され、前記段差は、前記絶縁膜によって形成されることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, an insulating film is disposed on an outermost edge portion of at least one of the primary side electrode and the secondary side electrode, and It is formed by a film.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、当該段差の厚さは、前記一次側の電極または前記二次側の電極の少なくともどちらか一方の、段差が形成された電極の厚さより大きいか同程度であることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention as set forth in the invention described above, the thickness of the step is the thickness of the electrode on which at least one of the primary side electrode and the secondary side electrode is formed. It is characterized by being larger or similar.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極または前記二次側の電極の少なくともどちらか一方の、前記段差が形成された電極端部から当該段差端部までの距離は、当該段差の形成された電極の厚さおよび当該段差の厚さの３倍から５倍程度であることを特徴とする。 The signal transmission device according to the present invention is the signal transmission device according to the above invention, wherein at least one of the primary-side electrode and the secondary-side electrode extends from the electrode end where the step is formed to the step end. The distance is about 3 to 5 times the thickness of the electrode on which the step is formed and the thickness of the step.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記段差は、複数段形成されることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention as set forth in the invention described above , the step is formed in a plurality of steps.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極は基板に配置され、当該基板は、絶縁物であることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention as set forth in the invention described above, the primary electrode is disposed on a substrate, and the substrate is an insulator.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極および前記二次側の電極によってトランスが形成される場合、当該一次側の電極の中心に接続された引き出し配線が、当該一次側の電極の上に、絶縁膜を介して配線されていることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, when a transformer is formed by the primary side electrode and the secondary side electrode, the lead-out wiring connected to the center of the primary side electrode The wiring is provided on the primary electrode via an insulating film.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極および前記二次側の電極によってトランスが形成される場合、当該一次側の電極の中心に接続された引き出し配線が、当該一次側の電極の下に、絶縁膜を介して配線されていることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, when a transformer is formed by the primary side electrode and the secondary side electrode, the lead-out wiring connected to the center of the primary side electrode The wiring is provided under the primary side electrode through an insulating film.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極および前記二次側の電極によってトランスが形成される場合、前記一次側の電極の中心に接続された引き出し配線および当該一次側の電極の最外縁部分からの引き出し配線が、前記絶縁物の端辺の同一の辺から引き出されることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, when a transformer is formed by the primary side electrode and the secondary side electrode, the lead wiring connected to the center of the primary side electrode and The lead-out wiring from the outermost edge portion of the primary side electrode is drawn out from the same side of the end of the insulator.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記二次側の電極の最外縁部分の外側に沿って、前記絶縁物の突状の段差が形成されることを特徴とする。 The signal transmission device according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, a protruding step of the insulator is formed along an outer side of an outermost edge portion of the secondary-side electrode.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記絶縁物の突状の段差は、前記二次側の電極の厚さの１０％以上であることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention as set forth in the invention described above, the protruding step of the insulator is 10% or more of the thickness of the secondary electrode.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記二次側の電極の最外縁部分の外側に沿って、前記絶縁物に少なくとも一つ以上の溝が形成されることを特徴とする。 The signal transmission device according to the present invention is characterized in that, in the above invention, at least one groove is formed in the insulator along the outermost edge portion of the secondary-side electrode. To do.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記絶縁物の突状の段差によって形成される、当該絶縁物の厚さが厚くなった領域に少なくとも一つ以上の前記溝が形成されることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, at least one or more grooves are formed in a region where the thickness of the insulator is increased, which is formed by the protruding step of the insulator. It is characterized by being.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記一次側の電極の外周に接続された引き出し配線が前記絶縁物の端部から所定距離以上離れて曲げられ、当該引き出し配線が前記絶縁物と重ならなくなるまでの距離が、最短距離よりも長くなるように配置されることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention, in the above invention, the lead-out wiring connected to the outer periphery of the primary-side electrode is bent away from the end of the insulator by a predetermined distance or more, and the lead-out wiring is It is characterized in that the distance until it does not overlap with the insulator is longer than the shortest distance.

また、この発明にかかる信号伝送デバイスは、上記の発明において、前記所定距離は、前記絶縁物の厚さの２倍から５倍であることを特徴とする。 In the signal transmission device according to the present invention as set forth in the invention described above , the predetermined distance is 2 to 5 times the thickness of the insulator.

本発明にかかる信号伝送デバイスによれば、一次側の電極および二次側の電極を隔てる絶縁物の厚さを所望の絶縁耐圧に応じた厚さにした場合、電極の端部の曲率や沿面距離を設定し、沿面放電の抑制を図ることができるという効果を奏する。 According to the signal transmission device of the present invention, when the thickness of the insulator separating the primary side electrode and the secondary side electrode is set to a thickness according to a desired withstand voltage, the curvature or creepage of the end of the electrode The distance is set, and the creeping discharge can be suppressed.

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる信号伝送デバイスの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Exemplary embodiments of a signal transmission device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる信号伝送デバイス１００の構成を示す説明図である。図１においては、信号伝送デバイス１００は、互いに絶縁して隔てられた一次側の電極（下部電極）１０２から二次側の電極（上部電極）１０１へ信号が伝送される。上部電極１０１および下部電極１０２は、絶縁物１０３を介して対向している。下部電極１０２は、基板１０４上に設置され、絶縁物１０３が重ならない領域まで延びる引き出し配線１０５に接続されている。また、絶縁物１０３の厚さｄ１は、所望の絶縁耐圧に応じた厚さである。具体的には、たとえば、１５ｋＶのＥＳＤに耐えられる厚さは、２０μｍ程度である。さらに、絶縁物１０３に突状の段差１０７が形成され、段差１０７に上部電極１０１の最外縁部分１０６が設置される。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the signal transmission device 100 according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a signal transmission device 100 transmits a signal from a primary side electrode (lower electrode) 102 that is insulated and separated from a secondary side electrode (upper electrode) 101. The upper electrode 101 and the lower electrode 102 are opposed to each other with an insulator 103 interposed therebetween. The lower electrode 102 is installed on the substrate 104 and connected to a lead-out wiring 105 that extends to a region where the insulator 103 does not overlap. The thickness d1 of the insulator 103 is a thickness according to a desired withstand voltage. Specifically, for example, the thickness capable of withstanding 15 kV ESD is about 20 μm. Further, a projecting step 107 is formed on the insulator 103, and the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is installed on the step 107.

段差１０７の厚さｄ２は、電極の厚さ程度もしくは電極の厚さよりやや大きい厚さに設定される。具体的には、段差１０７の厚さｄ２は、１〜５μｍ程度であるのが好ましい。これは、実際の製造プロセスにおいて設計可能な寸法である。したがって、電極の端部の形状がエッチングによる形状ではなく、段差の形状に制御される。そして、上部電極１０１の最外縁部分１０６の端部から段差１０７までの距離ｄ３は、段差１０７の厚さｄ２の３〜５倍程度である。これによって、上部電極１０１の最外縁部分１０６周辺に発生する等電位線の曲率半径を大きくすることができる。具体的には、距離ｄ３は、３〜２５μｍ程度にすることが好ましい。また、段差１０７は、複数段あってもよい。 The thickness d2 of the step 107 is set to be about the thickness of the electrode or slightly larger than the thickness of the electrode. Specifically, the thickness d2 of the step 107 is preferably about 1 to 5 μm. This is a dimension that can be designed in an actual manufacturing process. Therefore, the shape of the end of the electrode is controlled not to the shape by etching but to the shape of the step. The distance d3 from the end of the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 to the step 107 is about 3 to 5 times the thickness d2 of the step 107. As a result, the radius of curvature of the equipotential lines generated around the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 can be increased. Specifically, the distance d3 is preferably about 3 to 25 μm. Further, the step 107 may have a plurality of steps.

実施の形態１によれば、絶縁物１０３に上部電極１０１と同程度の厚さｄ２の突状の段差１０７が形成され、段差１０７に上部電極１０１の最外縁部分１０６が設置される。したがって、上部電極１０１の最外縁部分１０６の曲率半径が大きくなり、上部電極１０１の最外縁部分１０６周辺の等電位線の曲率半径が大きくなる。これによって、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス１００の破壊を防ぐことができる。 According to the first embodiment, a protruding step 107 having a thickness d2 of the same level as the upper electrode 101 is formed on the insulator 103, and the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is installed on the step 107. Therefore, the radius of curvature of the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is increased, and the radius of curvature of the equipotential lines around the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is increased. Thereby, generation | occurrence | production of corona discharge is suppressed and destruction of the signal transmission device 100 can be prevented.

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２にかかる信号伝送デバイス２００の構成を示す説明図である。実施の形態２にかかる信号伝送デバイス２００は、実施の形態１にかかる信号伝送デバイス１００と、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成される点で異なる。実施の形態２に示した構成は、実施の形態１における段差１０７を形成するのが困難な場合、たとえば、絶縁物１０３のエッチングが困難な場合などに有効である。図２においては、絶縁薄膜２０１を上部電極１０１の最外縁部分１０６と絶縁物１０３との間に挟んでいる。これによって、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成され、段差２０２に上部電極１０１の最外縁部分１０６が設置される。絶縁物１０３の厚さｄ１、段差２０２の厚さｄ２および上部電極１０１の最外縁部分１０６の端部から段差２０２の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、厚さｄ２および距離ｄ３と同程度とする。また、絶縁薄膜２０１は、絶縁物１０３と同じ材質でもよいし、ポリイミドなどの有機物やＳｉＯ２などでもよい。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of the signal transmission device 200 according to the second embodiment of the present invention. The signal transmission device 200 according to the second embodiment is different from the signal transmission device 100 according to the first embodiment in that a step 202 is formed by the insulating thin film 201. The configuration described in Embodiment 2 is effective when it is difficult to form the step 107 in Embodiment 1, for example, when etching of the insulator 103 is difficult. In FIG. 2, the insulating thin film 201 is sandwiched between the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 and the insulator 103. As a result, a step 202 is formed by the insulating thin film 201, and the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is installed at the step 202. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the step 202, and the distance d3 from the end of the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 to the end of the step 202 are the thickness d1 and thickness shown in the first embodiment. It is approximately the same as the length d2 and the distance d3. The insulating thin film 201 may be made of the same material as the insulator 103, or may be an organic material such as polyimide, SiO2, or the like.

実施の形態２によれば、たとえば、絶縁物１０３の加工が困難な場合など、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成され、段差２０２に上部電極１０１の最外縁部分１０６が設置される。したがって、上部電極１０１の最外縁部分１０６の曲率半径が、大きくなり、上部電極１０１の最外縁部分１０６周辺の電界の等電位線の曲率半径が大きくなる。これによって、絶縁物１０３の材質を問わず、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス２００の破壊を防ぐことができる。 According to the second embodiment, for example, when it is difficult to process the insulator 103, the step 202 is formed by the insulating thin film 201, and the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is installed at the step 202. Therefore, the radius of curvature of the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is increased, and the radius of curvature of the equipotential line of the electric field around the outermost edge portion 106 of the upper electrode 101 is increased. Thereby, regardless of the material of the insulator 103, the occurrence of corona discharge is suppressed, and the signal transmission device 200 can be prevented from being destroyed.

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３にかかる信号伝送デバイス３００の構成を示す説明図である。実施の形態３は、実施の形態１および実施の形態２を併せた構成である。換言すれば、実施の形態３にかかる信号伝送デバイス３００は、絶縁物１０３に段差１０７が形成され、また、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成され、段差１０７および段差２０２に上部電極１０１の最外縁部３０１が設置された構成となっている。絶縁物１０３の厚さｄ１、段差１０７，２０２の厚さｄ２および上部電極１０１の最外縁部３０１の端部から段差２０２の端部までの距離ｄ３、段差２０２の端部から段差１０７の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、ｄ２および距離ｄ３と同程度とする。 (Embodiment 3)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 300 according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment is a combination of the first embodiment and the second embodiment. In other words, in the signal transmission device 300 according to the third exemplary embodiment, the step 107 is formed in the insulator 103, and the step 202 is formed by the insulating thin film 201, and the outermost edge of the upper electrode 101 is formed in the step 107 and the step 202. The part 301 is installed. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the steps 107 and 202, the distance d3 from the end of the outermost edge 301 of the upper electrode 101 to the end of the step 202, the end of the step 107 from the end of the step 202 The distance d3 is about the same as the thicknesses d1 and d2 and the distance d3 shown in the first embodiment.

実施の形態３によれば、絶縁物１０３に突状の段差１０７が形成され、また、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成される。そして、段差１０７および段差２０２には、上部電極１０１の最外縁部３０１が設置される。したがって、上部電極１０１の最外縁部３０１の曲率半径が、さらに大きくなり、上部電極１０１の最外縁部３０１周辺の電界の等電位線の曲率が大きくなる。これによって、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス３００の破壊を防ぐことができる。 According to the third embodiment, the projecting step 107 is formed on the insulator 103 and the step 202 is formed by the insulating thin film 201. Then, the outermost edge portion 301 of the upper electrode 101 is installed at the step 107 and the step 202. Therefore, the radius of curvature of the outermost edge 301 of the upper electrode 101 is further increased, and the curvature of the equipotential line of the electric field around the outermost edge 301 of the upper electrode 101 is increased. Thereby, generation | occurrence | production of corona discharge is suppressed and destruction of the signal transmission device 300 can be prevented.

（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４にかかる信号伝送デバイス４００の構成を示す説明図である。実施の形態４にかかる信号伝送デバイス４００は、実施の形態１にかかる信号伝送デバイス１００と、絶縁物１０３ではなく基板１０４に突状の段差４０２が形成される点で異なる。また、段差４０２には、下部電極１０２の最外縁部４０１が設置される。絶縁物１０３の厚さｄ１、段差４０２の厚さｄ２および下部電極１０２の最外縁部４０１の端部から段差４０２の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、ｄ２および距離ｄ３と同程度とする。 (Embodiment 4)
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 400 according to the fourth embodiment of the present invention. The signal transmission device 400 according to the fourth embodiment is different from the signal transmission device 100 according to the first embodiment in that a protruding step 402 is formed on the substrate 104 instead of the insulator 103. The step 402 is provided with the outermost edge 401 of the lower electrode 102. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the step 402, and the distance d3 from the end of the outermost edge 401 of the lower electrode 102 to the end of the step 402 are the thicknesses d1 and d2 shown in the first embodiment. And the distance d3.

実施の形態４によれば、たとえば、絶縁物１０３の加工が困難で、基板１０４の加工が容易な場合、基板１０４に突状の段差４０２が形成され、段差４０２に下部電極１０２の最外縁部０２が設置される。したがって、下部電極１０２の最外縁部４０１の曲率半径が、大きくなり、下部電極１０２の最外縁部４０１周辺の電界の等電位線の曲率半径が大きくなる。これによって、絶縁物１０３の材質を問わず、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス４００の破壊を防ぐことができる。 According to the fourth embodiment, for example, when the processing of the insulator 103 is difficult and the processing of the substrate 104 is easy, the protruding step 402 is formed on the substrate 104, and the outermost edge portion of the lower electrode 102 is formed on the step 402. 02 is installed. Accordingly, the radius of curvature of the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is increased, and the radius of curvature of the equipotential line of the electric field around the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is increased. Thereby, regardless of the material of the insulator 103, the occurrence of corona discharge is suppressed, and the signal transmission device 400 can be prevented from being destroyed.

（実施の形態５）
図５は、本発明の実施の形態５にかかる信号伝送デバイス５００の構成を示す説明図である。実施の形態５にかかる信号伝送デバイス５００は、実施の形態４にかかる信号伝送デバイス４００と、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成される点で異なる。実施の形態５に示した構成は、実施の形態４における段差４０２を形成するのが困難な場合、たとえば、絶縁物１０３のエッチングが困難な場合や基板１０４の加工が困難な場合などに有効である。図５においては、絶縁薄膜５０１を下部電極１０２の最外縁部４０１と基板１０４との間に挟んでいる。これによって、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成され、段差５０２に下部電極１０２の最外縁部４０１が設置される。を用いて絶縁物１０３の厚さｄ１、段差５０２の厚さｄ２および下部電極１０２の最外縁部４０１の端部から段差５０２の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、ｄ２および距離ｄ３と同程度とする。 (Embodiment 5)
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 500 according to the fifth embodiment of the present invention. The signal transmission device 500 according to the fifth embodiment is different from the signal transmission device 400 according to the fourth embodiment in that a step 502 is formed by the insulating thin film 501. The structure described in Embodiment 5 is effective when it is difficult to form the step 402 in Embodiment 4, for example, when etching of the insulator 103 is difficult or when processing of the substrate 104 is difficult. is there. In FIG. 5, the insulating thin film 501 is sandwiched between the outermost edge portion 401 of the lower electrode 102 and the substrate 104. As a result, a step 502 is formed by the insulating thin film 501, and the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is installed at the step 502. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the step 502, and the distance d3 from the end of the outermost edge 401 of the lower electrode 102 to the end of the step 502 are the thicknesses shown in Embodiment Mode 1. It is about the same as d1, d2 and distance d3.

実施の形態５によれば、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成され、段差５０２に下部電極１０２の最外縁部４０１が設置される。したがって、下部電極１０２の最外縁部４０１の曲率半径が、大きくなり、下部電極１０２の最外縁部４０１周辺の電界の等電位線の曲率が大きくなる。これによって、絶縁物１０３や基板１０４の材質を問わず、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス５００の破壊を防ぐことができる。 According to the fifth embodiment, the step 502 is formed by the insulating thin film 501, and the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is installed at the step 502. Therefore, the radius of curvature of the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is increased, and the curvature of the equipotential line of the electric field around the outermost edge 401 of the lower electrode 102 is increased. Thereby, regardless of the material of the insulator 103 and the substrate 104, the occurrence of corona discharge is suppressed, and the signal transmission device 500 can be prevented from being destroyed.

（実施の形態６）
図６は、本発明の実施の形態６にかかる信号伝送デバイス６００の構成を示す説明図である。実施の形態６においては、実施の形態４および実施の形態５を併せた構成である。換言すれば、実施の形態６にかかる信号伝送デバイス６００は、基板１０４に突状の段差４０２が形成され、また、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成され、段差４０２および段差５０２に下部電極１０２の最外縁部６０１が設置された構成となっている。絶縁物１０３の厚さｄ１、段差の厚さｄ２および下部電極１０２の最外縁部６０１の端部から段差４０２の端部までの距離ｄ３、および段差４０２の端部から段差５０２の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、ｄ２および距離ｄ３と同程度とする。 (Embodiment 6)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 600 according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, the fourth embodiment and the fifth embodiment are combined. In other words, in the signal transmission device 600 according to the sixth embodiment, the protruding step 402 is formed on the substrate 104, the step 502 is formed by the insulating thin film 501, and the lower electrode 102 is formed on the step 402 and the step 502. The outermost edge 601 is installed. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the step, the distance d3 from the end of the outermost edge 601 of the lower electrode 102 to the end of the step 402, and the end from the end of the step 402 to the end of the step 502 The distance d3 is approximately the same as the thicknesses d1 and d2 and the distance d3 shown in the first embodiment.

実施の形態６によれば、たとえば、絶縁物１０３の加工が困難な場合、また、上部電極１０１を厚くしたくない場合、基板１０４に段差４０２が形成され、また、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成され、段差４０２および段差５０２に下部電極１０２の最外縁部６０１が設置される。したがって、下部電極１０２の最外縁部６０１の曲率半径が、さらに大きくなり、下部電極１０２の最外縁部６０１周辺の電界の等電位線の曲率半径が大きくなる。これによって、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス６００の破壊を防ぐことができる。 According to the sixth embodiment, for example, when it is difficult to process the insulator 103, or when it is not desired to make the upper electrode 101 thick, the step 402 is formed on the substrate 104, and the step 502 due to the insulating thin film 501 is formed. The outermost edge 601 of the lower electrode 102 is installed at the step 402 and the step 502. Accordingly, the radius of curvature of the outermost edge 601 of the lower electrode 102 is further increased, and the radius of curvature of the equipotential line of the electric field around the outermost edge 601 of the lower electrode 102 is increased. Thereby, generation | occurrence | production of a corona discharge is suppressed and destruction of the signal transmission device 600 can be prevented.

（実施の形態７）
図７は、本発明の実施の形態７にかかる信号伝送デバイス７００の構成を示す説明図である。実施の形態７においては、実施の形態３および実施の形態６を併せた構成である。換言すれば、実施の形態７にかかる信号伝送デバイス７００は、絶縁物１０３に段差１０７が形成され、また、絶縁薄膜２０１による段差２０２が形成される。さらに、の基板１０４に段差４０２が形成され、また、絶縁薄膜５０１による段差５０２が形成された構成となっている。絶縁物１０３の厚さｄ１、段差の厚さｄ２および上部電極１０１の最外縁部３０１の端部から段差２０２の端部までの距離ｄ３、および段差２０２の端部から段差１０７の端部までの距離ｄ３、下部電極１０２の最外縁部６０１の端部から段差４０２の端部までの距離ｄ３、および段差４０２の端部から段差５０２の端部までの距離ｄ３は、実施の形態１に示した厚さｄ１、ｄ２および距離ｄ３と同程度とする。 (Embodiment 7)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the signal transmission device 700 according to the seventh embodiment of the present invention. In the seventh embodiment, the third embodiment and the sixth embodiment are combined. In other words, in the signal transmission device 700 according to the seventh embodiment, the step 107 is formed in the insulator 103, and the step 202 by the insulating thin film 201 is formed. Further, a step 402 is formed on the substrate 104, and a step 502 is formed by the insulating thin film 501. The thickness d1 of the insulator 103, the thickness d2 of the step, the distance d3 from the end of the outermost edge 301 of the upper electrode 101 to the end of the step 202, and the distance from the end of the step 202 to the end of the step 107 The distance d3, the distance d3 from the end of the outermost edge 601 of the lower electrode 102 to the end of the step 402, and the distance d3 from the end of the step 402 to the end of the step 502 are described in the first embodiment. The thickness is approximately the same as the thicknesses d1 and d2 and the distance d3.

実施の形態７によれば、絶縁物１０３および基板１０４に、それぞれ複数段の段差が形成され、複数段の段差に電極が設置される。したがって、上部電極１０１および下部電極１０２の最外縁部の曲率半径が大きくなり、上部電極１０１および下部電極１０２の最外縁部周辺の電界の等電位線の曲率半径がさらに大きくなる。これによって、コロナ放電の発生が抑制され、信号伝送デバイス７００の破壊を防ぐことができる。 According to the seventh embodiment, the insulator 103 and the substrate 104 are each provided with a plurality of steps, and the electrodes are provided at the steps. Accordingly, the radius of curvature of the outermost edges of the upper electrode 101 and the lower electrode 102 is increased, and the radius of curvature of the equipotential lines of the electric field around the outermost edges of the upper electrode 101 and the lower electrode 102 is further increased. Thereby, generation | occurrence | production of corona discharge is suppressed and destruction of the signal transmission device 700 can be prevented.

なお、実施の形態７においては、実施の形態１〜６のすべてを併せた構成となっているが、これに限るものではない。たとえば、実施の形態１〜６のいずれかを組み合わせた構成でもよい。 In the seventh embodiment, all the first to sixth embodiments are combined, but the present invention is not limited to this. For example, the structure which combined any of Embodiment 1-6 may be sufficient.

図８は、下部電極１０２に形成される段差８０２の形成領域について示す説明図である。たとえば、実施の形態４〜７において、基板１０４に形成された段差４０２、もしくは、絶縁薄膜５０１による段差５０２に下部電極１０２が設置されるため、下部電極１０２に段差８０２が形成される。この場合、引き出し配線１０５およびパッド８０１の最外縁部に段差８０２が形成されてもよい。また、デバイスのサイズを小さくしたい場合は、下部電極１０２の外縁部のみに段差８０２が形成されてもよい。また、上部電極１０１および下部電極１０２に形成される段差は、図８に示したように電極の外縁部すべてに形成されてもよいし、外縁部の一部に形成されてもよい。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing a formation region of the step 802 formed in the lower electrode 102. For example, in Embodiments 4 to 7, since the lower electrode 102 is provided at the step 402 formed on the substrate 104 or the step 502 formed by the insulating thin film 501, the step 802 is formed on the lower electrode 102. In this case, a step 802 may be formed at the outermost edge portion of the lead-out wiring 105 and the pad 801. Further, when it is desired to reduce the size of the device, the step 802 may be formed only in the outer edge portion of the lower electrode 102. Further, the step formed on the upper electrode 101 and the lower electrode 102 may be formed on the entire outer edge of the electrode as shown in FIG. 8, or may be formed on a part of the outer edge.

なお、実施の形態１〜７においては、上部電極１０１および下部電極１０２によってトランスが形成されている場合について示したが、これに限るものではない。たとえば、上部電極１０１および下部電極１０２が導電体平板の場合、上部電極１０１および下部電極１０２によってコンデンサが形成されていてもよい。 In the first to seventh embodiments, the case where a transformer is formed by the upper electrode 101 and the lower electrode 102 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, when the upper electrode 101 and the lower electrode 102 are conductive plates, a capacitor may be formed by the upper electrode 101 and the lower electrode 102.

（実施の形態８）
実施の形態１〜７においては、電極の最外縁部の曲率半径を大きくし、電極の最外縁部周辺の等電位線の曲率半径を大きくすることで、コロナ放電を防ぐ方法について示したが、実施の形態８においては、電極間の沿面距離を大きくして、コロナ放電（沿面放電）を防ぐ方法について説明する。図９は、実施の形態８にかかる信号伝送デバイス９００の構成を示す説明図である。図９においては、基板９０１にシリコンなどの半導体ではなく、絶縁体が用いられる。基板９０１は、具体的には、たとえば、ガラスやセラミック、ポリイミドフィルムなどの有機絶縁体である。 (Embodiment 8)
In the first to seventh embodiments, a method for preventing corona discharge by increasing the radius of curvature of the outermost edge portion of the electrode and increasing the radius of curvature of the equipotential lines around the outermost edge portion of the electrode has been described. In the eighth embodiment, a method for preventing corona discharge (creeping discharge) by increasing the creeping distance between the electrodes will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram of a configuration of the signal transmission device 900 according to the eighth embodiment. In FIG. 9, an insulator is used for the substrate 901 instead of a semiconductor such as silicon. Specifically, the substrate 901 is an organic insulator such as glass, ceramic, or polyimide film.

基板９０１に下部電極１０２、パッド９０３が配置され、それらが下部外縁引き出し配線９０５によって接続されている。また、絶縁薄膜を介して下部電極１０２に下部中心引き出し配線９０６が接続され、下部中心引き出し配線９０６はパッド９０４に接続されている。そして、下部中心引き出し配線９０６の上に絶縁物１０３が配置され、さらに、その上に上部電極１０１（図示されていない）が配置されている。絶縁物１０３は、具体的には、たとえば、ガラスやポリイミド、ＳｉＯ２などである。 The lower electrode 102 and the pad 903 are disposed on the substrate 901, and these are connected by a lower outer edge lead wiring 905. Further, the lower center lead-out wiring 906 is connected to the lower electrode 102 through the insulating thin film, and the lower center lead-out wiring 906 is connected to the pad 904. An insulator 103 is disposed on the lower center lead-out wiring 906, and an upper electrode 101 (not shown) is further disposed thereon. Specifically, the insulator 103 is, for example, glass, polyimide, SiO2, or the like.

図１０は、実施の形態８にかかる信号伝送デバイス９００の断面構造を示す説明図である。図１０おいては、下部中心引き出し配線９０６が、絶縁薄膜１００２を介して下部電極１０２の中心のパッド９０２の上に配置され、その上に、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３が配置されている。 FIG. 10 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of the signal transmission device 900 according to the eighth embodiment. In FIG. 10, a lower center lead-out wiring 906 is disposed on a pad 902 at the center of the lower electrode 102 through an insulating thin film 1002, and an insulator having a thickness d1 corresponding to a desired withstand voltage is provided thereon. 103 is arranged.

図１１は、実施の形態８にかかる信号伝送デバイス９００の沿面距離Ｌ１を示す説明図である。図１１においては、沿面距離Ｌ１は、上部電極１０１の端部１１０１から絶縁物１０３の端部１１０２までの水平距離Ｌ１ａ、および絶縁物１０３の端部１１０２から絶縁物１０３と絶縁薄膜１００２との接点１１０３までの垂直距離Ｌ１ｂに加え、絶縁物１０３と絶縁薄膜１００２との接点１１０３から下部電極１０２の端部１１０４までの距離Ｌ１’である。図１においては基板１０４が絶縁体のため、距離Ｌ１’が沿面距離に加算される。距離Ｌ１’は、距離Ｌ１と同程度である。したがって、沿面距離Ｌ１は、水平距離Ｌ１ａの２倍程度の距離になる。これによって、チップサイズを変えずに、沿面距離のみを長くすることができる。ここで、沿面距離Ｌ１、沿面距離Ｌ２、沿面距離Ｌ３は、具体的には、１００〜５００μｍ程度である。 FIG. 11 is an explanatory diagram of the creeping distance L1 of the signal transmission device 900 according to the eighth embodiment. In FIG. 11, the creepage distance L1 is the horizontal distance L1a from the end portion 1101 of the upper electrode 101 to the end portion 1102 of the insulator 103, and the contact between the end portion 1102 of the insulator 103 and the insulator 103 and the insulating thin film 1002. In addition to the vertical distance L1b up to 1103, this is the distance L1 ′ from the contact 1103 between the insulator 103 and the insulating thin film 1002 to the end 1104 of the lower electrode 102. In FIG. 1, since the substrate 104 is an insulator, the distance L1 'is added to the creepage distance. The distance L1 'is approximately the same as the distance L1. Therefore, the creeping distance L1 is about twice the horizontal distance L1a. As a result, only the creepage distance can be increased without changing the chip size. Here, the creepage distance L1, the creepage distance L2, and the creepage distance L3 are specifically about 100 to 500 μm.

実施の形態８においては、下部中心引き出し配線９０６が下部電極１０２の上に形成される。たとえば、電極がコイル電極の場合、コイル電極の巻数を多くしてインダクタンスを大きくするために、１μｍ単位の微細加工が必要である。このため、下部中心引き出し配線９０６が下部電極１０２の下に形成されると、下部中心引き出し配線９０６による段差によって、コイル電極が断線しやすくなる。したがって、下部中心引き出し配線９０６が下部電極１０２の上に形成されることで、コイル電極の断線を防ぐことができる。また、製造プロセスにおいても、下部中心引き出し配線９０６が下部電極１０２の下に形成されると、下部中心引き出し配線９０６による段差によって、微細加工が困難になる。したがって、下部中心引き出し配線９０６を下部電極１０２の上に形成することで、信号伝送デバイス９００の製造が容易になる。 In the eighth embodiment, the lower center lead wiring 906 is formed on the lower electrode 102. For example, when the electrode is a coil electrode, fine processing in units of 1 μm is required to increase the number of turns of the coil electrode and increase the inductance. For this reason, when the lower center lead-out wiring 906 is formed below the lower electrode 102, the coil electrode is likely to be disconnected due to a step formed by the lower center lead-out wiring 906. Therefore, the lower center lead-out wiring 906 is formed on the lower electrode 102, so that the coil electrode can be prevented from being disconnected. Also in the manufacturing process, if the lower center lead-out wiring 906 is formed below the lower electrode 102, microfabrication becomes difficult due to the step formed by the lower center lead-out wiring 906. Accordingly, the signal transmission device 900 can be easily manufactured by forming the lower center lead-out wiring 906 on the lower electrode 102.

実施の形態８によれば、基板９０１に絶縁体が用いられるために、絶縁物１０３や基板９０１に加工をしなくても、沿面距離を長くすることができる。これによって、たとえば、絶縁物１０３や基板９０１の加工が困難な場合でも、沿面距離が２倍程度に増大されるため、沿面放電が抑制される。 According to Embodiment 8, since the insulator is used for the substrate 901, the creepage distance can be increased without processing the insulator 103 or the substrate 901. Accordingly, for example, even when it is difficult to process the insulator 103 and the substrate 901, the creeping distance is increased by about twice, so that creeping discharge is suppressed.

（実施の形態９）
図１２は、実施の形態９にかかる信号伝送デバイス１２００を示す説明図である。図１２においては、実施の形態８にかかる信号伝送デバイス９００と、下部中心引き出し配線９０６を絶縁物１０３から出す領域が異なる。これによって、沿面距離Ｌ２と、沿面距離Ｌ３と、を絶縁物１０３の同じ辺に設定できるため、信号伝送デバイス１２００のサイズを小さく形成することができる。 (Embodiment 9)
FIG. 12 is an explanatory diagram of a signal transmission device 1200 according to the ninth embodiment. In FIG. 12, the signal transmission device 900 according to the eighth embodiment is different from the region where the lower center lead-out wiring 906 is taken out from the insulator 103. As a result, the creepage distance L2 and the creepage distance L3 can be set to the same side of the insulator 103, so that the size of the signal transmission device 1200 can be reduced.

図１３は、実施の形態８または９にかかる信号伝送デバイス９００、１２００の他の一例を示す説明図である。図１３における信号伝送デバイス１３００は、下部中心引き出し配線９０６が下部電極１０２の下に形成された構成となっている。換言すれば、下部中心引き出し配線９０６の上に絶縁薄膜を介して下部電極１０２が形成されている。 FIG. 13 is an explanatory diagram of another example of the signal transmission devices 900 and 1200 according to the eighth or ninth embodiment. A signal transmission device 1300 in FIG. 13 has a configuration in which a lower center lead-out wiring 906 is formed under the lower electrode 102. In other words, the lower electrode 102 is formed on the lower center lead-out wiring 906 via the insulating thin film.

したがって、下部中心引き出し配線９０６が上部電極１０１および下部電極１０２の間にないため、電極間によって発生する磁場が下部中心引き出し配線９０６によって乱されることがない。これによって、上部電極１０１および下部電極１０２による信号伝送が、安定した特性を示すことが期待される。 Therefore, since the lower center lead-out wiring 906 is not between the upper electrode 101 and the lower electrode 102, the magnetic field generated between the electrodes is not disturbed by the lower center lead-out wiring 906. Accordingly, it is expected that signal transmission by the upper electrode 101 and the lower electrode 102 exhibits stable characteristics.

（実施の形態１０）
図１４は、実施の形態１０にかかる信号伝送デバイス１４００を示す説明図である。図１４においては、上部電極１０１および下部電極１０２は、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３を介して対向している。絶縁物１０３には、上部電極１０１の最外縁部より外側に段差１４０１が形成される。段差１４０１の厚さｄ４は、大きければ大きいほどよいが、大きい段差１４０１の作成は困難である。したがって、段差１４０１の厚さｄ４は、絶縁物１０３の絶縁耐圧に応じて変化するが、電極の設置されている領域の絶縁物１０３の厚さｄ１の１０％以上であることが好ましい。そして、段差１４０１の厚さがｄ４の場合、沿面距離は、段差１４０１の厚さｄ４の２倍が加算されることとなる。 (Embodiment 10)
FIG. 14 is an explanatory diagram of a signal transmission device 1400 according to the tenth embodiment. In FIG. 14, the upper electrode 101 and the lower electrode 102 are opposed to each other through an insulator 103 having a thickness d1 corresponding to a desired withstand voltage. A step 1401 is formed on the insulator 103 outside the outermost edge of the upper electrode 101. The thickness d4 of the step 1401 is preferably as large as possible, but it is difficult to create a large step 1401. Therefore, although the thickness d4 of the step 1401 varies depending on the withstand voltage of the insulator 103, it is preferably 10% or more of the thickness d1 of the insulator 103 in the region where the electrode is installed. When the thickness of the step 1401 is d4, the creepage distance is added to twice the thickness d4 of the step 1401.

さらに、段差１４０１の形成された領域においては、絶縁物１０３の厚さｄ１に段差１４０１の厚さｄ４が加算されて厚くなることから、電界強度が低下して、絶縁物１０３の外縁部での放電を抑えることができる。上部電極１０１、特に上部電極１０１の端部は、保護膜１４０２で覆われることが好ましい。さらに、上部電極１０１および段差１４０１を含む絶縁物１０３の表面全面が保護膜１４０２に覆われていてもよい。 Further, in the region where the step 1401 is formed, the thickness d4 of the step 1401 is added to the thickness d1 of the insulator 103 to increase the thickness, so that the electric field strength is reduced and the outer edge of the insulator 103 is reduced. Discharge can be suppressed. The upper electrode 101, in particular, the end portion of the upper electrode 101 is preferably covered with a protective film 1402. Further, the entire surface of the insulator 103 including the upper electrode 101 and the step 1401 may be covered with the protective film 1402.

また、下部電極１０２は基板１０４に配置され、さらに、絶縁物１０３が重ならない領域まで延びる引き出し配線１０５に接続されている。図１４においては、基板１０４は、絶縁体でもよいし、半導体でもよいが、絶縁体にすることでより沿面距離が長くなることが期待される。 The lower electrode 102 is disposed on the substrate 104 and is further connected to a lead-out wiring 105 extending to a region where the insulator 103 does not overlap. In FIG. 14, the substrate 104 may be an insulator or a semiconductor, but it is expected that the creepage distance becomes longer by using the insulator.

実施の形態１０によれば、絶縁物１０３の厚さｄ１に応じて、段差１４０１の厚さｄ４を設定することができる。これによって、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３に発生する沿面放電が抑制され、信号伝送デバイス１４００の破壊を防ぐことができる。 According to the tenth embodiment, the thickness d4 of the step 1401 can be set according to the thickness d1 of the insulator 103. Accordingly, creeping discharge generated in the insulator 103 having a thickness d1 corresponding to a desired withstand voltage can be suppressed, and the signal transmission device 1400 can be prevented from being broken.

（実施の形態１１）
図１５は、実施の形態１１にかかる信号伝送デバイス１５００を示す説明図である。図１５においては、上部電極１０１の周辺に溝１５０１が形成される。そして、溝１５０１の中に保護膜１４０２が充填される。溝１５０１は、複数あってもよい。溝１５０１の深さｄ５は、数μｍ程度である。溝１５０１の深さｄ５は、深いほど沿面距離が長くなるが、溝の深さｄ５が絶縁物の厚さｄ１に近づくと、溝１５０１の底面での絶縁物１０３の絶縁耐圧が小さくなる。このため、溝１５０１の深さｄ５は、絶縁物１０３の厚さｄ１より、所定の距離短く設定される。また、溝１５０１の幅ｄ６は、保護膜１４０２が充填可能な幅であり、数μｍ程度である。そして、この溝１５０１の幅ｄ６をなるべく小さくし、溝１５０１が多く形成されることで、沿面距離を長くすることができる。具体的には、たとえば、溝１５０１が一つ形成されるごとに、沿面距離に溝１５０１の深さｄ５の２倍が加算されることとなる。 (Embodiment 11)
FIG. 15 is an explanatory diagram of a signal transmission device 1500 according to the eleventh embodiment. In FIG. 15, a groove 1501 is formed around the upper electrode 101. Then, the protective film 1402 is filled in the groove 1501. There may be a plurality of grooves 1501. The depth d5 of the groove 1501 is about several μm. The creepage distance increases as the depth d5 of the groove 1501 increases. However, when the depth d5 of the groove approaches the thickness d1 of the insulator, the withstand voltage of the insulator 103 at the bottom surface of the groove 1501 decreases. For this reason, the depth d5 of the groove 1501 is set shorter by a predetermined distance than the thickness d1 of the insulator 103. The width d6 of the groove 1501 is a width that can be filled with the protective film 1402, and is about several μm. The creepage distance can be increased by reducing the width d6 of the groove 1501 as much as possible and forming more grooves 1501. Specifically, for example, every time one groove 1501 is formed, twice the depth d5 of the groove 1501 is added to the creepage distance.

実施の形態１１によれば、溝１５０１の深さｄ５および溝１５０１の本数を設定することができる。これによって、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３に発生する沿面放電が抑制され、信号伝送デバイス１５００の破壊を防ぐことができる。 According to the eleventh embodiment, the depth d5 of the groove 1501 and the number of the grooves 1501 can be set. Thereby, creeping discharge generated in the insulator 103 having a thickness d1 corresponding to a desired withstand voltage is suppressed, and the signal transmission device 1500 can be prevented from being broken.

（実施の形態１２）
図１６は、実施の形態１２にかかる信号伝送デバイス１６００を示す説明図である。実施の形態１２にかかる信号伝送デバイス１６００は、実施の形態１０および実施の形態１１を併せた構成である。換言すれば、実施の形態１２にかかる信号伝送デバイス１６００は、絶縁物１０３に段差および溝をともに形成した構成となっている。図１６においては、絶縁物１０３には、上部電極１０１より外縁に段差１４０１が形成される。そして、段差１４０１によって形成された絶縁物１０３の厚さが厚くなった領域に、溝１６０１が形成される。上部電極１０１および段差１４０１には、保護膜１４０２が覆われ、溝１６０１には、保護膜１４０２が充填される。段差１４０１の厚さｄ４は、絶縁物１０３の絶縁耐圧に応じて変化するが、電極の設置されている領域の絶縁物１０３の厚さｄ１の１０％以上であることが好ましい。また、溝１６０１の深さｄ７は、数μｍ程度である。さらに、溝１６０１の幅ｄ８は、保護膜１４０２が充填可能な幅であり、数μｍ程度である。これらによって、沿面距離は、段差１４０１の厚さｄ４の２倍と、溝１６０１が形成されるごとに、溝１６０１の深さｄ７の２倍と、が加算されることとなる。 (Embodiment 12)
FIG. 16 is an explanatory diagram of a signal transmission device 1600 according to the twelfth embodiment. A signal transmission device 1600 according to the twelfth embodiment is configured by combining the tenth and eleventh embodiments. In other words, the signal transmission device 1600 according to the twelfth embodiment has a configuration in which both the step and the groove are formed in the insulator 103. In FIG. 16, a step 1401 is formed in the insulator 103 on the outer edge from the upper electrode 101. Then, a groove 1601 is formed in a region where the thickness of the insulator 103 formed by the step 1401 is increased. The upper electrode 101 and the step 1401 are covered with a protective film 1402, and the groove 1601 is filled with the protective film 1402. The thickness d4 of the step 1401 varies according to the withstand voltage of the insulator 103, but is preferably 10% or more of the thickness d1 of the insulator 103 in the region where the electrode is installed. The depth d7 of the groove 1601 is about several μm. Further, the width d8 of the groove 1601 is a width that can be filled with the protective film 1402, and is about several μm. As a result, the creepage distance is added to twice the thickness d4 of the step 1401 and twice the depth d7 of the groove 1601 each time the groove 1601 is formed.

実施の形態１２によれば、段差１４０１の厚さｄ１、溝１６０１の深さｄ５および溝１６０１の本数を設定することができる。これによって、たとえば、上部電極１０１の最外縁部の外側の絶縁物１０３の領域が狭い場合も、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３に発生する沿面放電が抑制され、信号伝送デバイス１６００の破壊を防ぐことができる。 According to the twelfth embodiment, the thickness d1 of the step 1401, the depth d5 of the groove 1601, and the number of the grooves 1601 can be set. Accordingly, for example, even when the region of the insulator 103 outside the outermost edge of the upper electrode 101 is narrow, creeping discharge generated in the insulator 103 having a thickness d1 corresponding to a desired withstand voltage is suppressed, and signal transmission is performed. Destruction of the device 1600 can be prevented.

（実施の形態１３）
図１７は、実施の形態１３にかかる信号伝送デバイス１７００の構成を示す説明図である。図１７においては、上部電極１０１と絶縁物１０３を介して対向している図示しない下部電極１０２に下部引き出し配線１７０１が接続される。また、下部引き出し配線１７０１は、パッド９０３に接続される。沿面放電は、上部電極１０１から下部電極１０２までの間で、最も近い電極に発生する。したがって、下部引き出し配線１７０１が上部電極１０１から最も近い電極の場合、下部引き出し配線１７０１と、絶縁物１０３と、の接点において沿面放電が発生する。図１７においては、下部引き出し配線１７０１が絶縁物１０３の端部から所定距離Ｌ５を保ちながら、パッド９０３までの距離が長くなるように設計される。また、沿面距離が、絶縁物１０３の厚さの数倍程度であるときに耐圧が飽和する。したがって、所定距離Ｌ５は、絶縁物１０３の厚さの２倍から５倍程度に設定されるのが好ましい。 (Embodiment 13)
FIG. 17 is an explanatory diagram of a configuration of the signal transmission device 1700 according to the thirteenth embodiment. In FIG. 17, a lower lead wiring 1701 is connected to the lower electrode 102 (not shown) facing the upper electrode 101 via the insulator 103. Further, the lower lead wiring 1701 is connected to the pad 903. The creeping discharge is generated at the nearest electrode between the upper electrode 101 and the lower electrode 102. Therefore, when the lower lead wire 1701 is the electrode closest to the upper electrode 101, creeping discharge occurs at the contact point between the lower lead wire 1701 and the insulator 103. In FIG. 17, the lower lead-out wiring 1701 is designed so that the distance to the pad 903 is increased while maintaining a predetermined distance L5 from the end of the insulator 103. Further, the breakdown voltage is saturated when the creepage distance is about several times the thickness of the insulator 103. Therefore, the predetermined distance L5 is preferably set to about 2 to 5 times the thickness of the insulator 103.

図１８は、実施の形態１３にかかる信号伝送デバイス１７００の他の一例について示す説明図である。信号伝送デバイス１８００は、電極とパッド９０３の間の絶縁物１０３で覆われる領域１８０２に余裕がある場合に適用可能である。図１８においては、下部引き出し配線１８０１が、絶縁物１０３で覆われる領域において、絶縁物１０３の端部から所定距離Ｌ５を保ちながら領域１８０２内で折り曲げられており、パッド９０３までの距離が長くなるように設計される。具体的には、電極のパッド９０３側の領域と、パッド９０３と、に折り曲げられた下部引き出し配線１８０１が接続される。 FIG. 18 is an explanatory diagram of another example of the signal transmission device 1700 according to the thirteenth embodiment. The signal transmission device 1800 is applicable when there is a margin in the region 1802 covered with the insulator 103 between the electrode and the pad 903. In FIG. 18, in the region covered with the insulator 103, the lower lead wiring 1801 is bent in the region 1802 while maintaining a predetermined distance L5 from the end of the insulator 103, and the distance to the pad 903 is increased. Designed as such. Specifically, the lower lead-out wiring 1801 bent to the pad 903 and the region on the pad 903 side of the electrode is connected.

図１９は、実施の形態１３にかかる信号伝送デバイス１７００の他の一例について示す説明図である。信号伝送デバイス１９００は、電極とパッド９０３との間以外の絶縁物１０３で覆われる領域１９０２に余裕がある場合に適用可能である。図１９においては、下部引き出し配線１９０１が、絶縁物１０３で覆われる領域１９０２において、絶縁物１０３の端部から所定距離Ｌ５を保ちながら領域１９０２内で折り曲げられており、パッド９０３までの距離が長くなるように設計される。具体的には、電極のパッド９０３とは逆側の領域と、パッド９０３と、に折り曲げられた下部引き出し配線１９０１が接続される。 FIG. 19 is an explanatory diagram of another example of the signal transmission device 1700 according to the thirteenth embodiment. The signal transmission device 1900 is applicable when there is a margin in the region 1902 covered with the insulator 103 other than between the electrode and the pad 903. In FIG. 19, the lower lead wiring 1901 is bent in the region 1902 while maintaining a predetermined distance L5 from the end of the insulator 103 in the region 1902 covered with the insulator 103, and the distance to the pad 903 is long. Designed to be Specifically, a lower lead wiring 1901 bent to a region opposite to the electrode pad 903 and the pad 903 is connected.

実施の形態１３によれば、下部引き出し配線の長さを設定することができる。これによって、たとえば、絶縁物１０３や基板１０４の加工が困難な場合、下部引き出し配線の長さが調節されることで、所望の絶縁耐圧に応じた厚さｄ１の絶縁物１０３に発生する沿面放電が抑制され、信号伝送デバイス１７００、１８００、１９００の破壊を防ぐことができる。 According to the thirteenth embodiment, the length of the lower lead wiring can be set. Thus, for example, when it is difficult to process the insulator 103 and the substrate 104, the creeping discharge generated in the insulator 103 having the thickness d1 corresponding to the desired withstand voltage is adjusted by adjusting the length of the lower lead wiring. Is suppressed, and the signal transmission devices 1700, 1800, and 1900 can be prevented from being broken.

なお、実施の形態１〜１３は、それぞれ組み合わせてもよい。具体的には、たとえば、上部電極１０１または下部電極１０２の少なくともどちらか一方に段差が形成され、下部電極が絶縁体の基板９０１に配置され、上部電極１０１の最外縁部の外側に絶縁物１０３の段差１４０１や溝１５０１が形成されてもよい。 Embodiments 1 to 13 may be combined. Specifically, for example, a step is formed on at least one of the upper electrode 101 and the lower electrode 102, the lower electrode is disposed on the insulating substrate 901, and the insulator 103 is disposed outside the outermost edge of the upper electrode 101. The step 1401 and the groove 1501 may be formed.

以上のように、本発明にかかる信号伝送デバイスは、サージ電圧などの通常印加電圧より大きい電圧がかかった際の装置内におけるＥＳＤ対策に有用であり、特に、車両用のモジュールなどに適している。 As described above, the signal transmission device according to the present invention is useful for ESD countermeasures in an apparatus when a voltage higher than a normal applied voltage such as a surge voltage is applied, and is particularly suitable for a vehicle module or the like. .

本発明の実施の形態１にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態６にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態７にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 7 of this invention. 下部電極に形成される段差の形成領域について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the formation area of the level | step difference formed in a lower electrode. 本発明の実施の形態８にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態８にかかる信号伝送デバイスの断面構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-section of the signal transmission device concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態８にかかる信号伝送デバイスの沿面距離を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the creeping distance of the signal transmission device concerning Embodiment 8 of this invention. 本発明の実施の形態９にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 9 of this invention. 本発明の実施の形態８または９にかかる信号伝送デバイスの他の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about another example of the signal transmission device concerning Embodiment 8 or 9 of this invention. 本発明の実施の形態１０にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 10 of this invention. 本発明の実施の形態１１にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 11 of this invention. 本発明の実施の形態１２にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 12 of this invention. 本発明の実施の形態１３にかかる信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device concerning Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施の形態１３にかかる信号伝送デバイスの他の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the other example of the signal transmission device concerning Embodiment 13 of this invention. 本発明の実施の形態１３にかかる信号伝送デバイスの他の一例について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the other example of the signal transmission device concerning Embodiment 13 of this invention. 従来の絶縁信号伝送パッケージの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional insulated signal transmission package. 従来の信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the conventional signal transmission device. 電極の端部の電界集中について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the electric field concentration of the edge part of an electrode. 従来のＭＴ方式の信号伝送デバイスの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the signal transmission device of the conventional MT system. 従来の信号伝送デバイスの断面構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cross-section of the conventional signal transmission device. 沿面距離について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about creeping distance. 沿面放電について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about creeping discharge. 沿面放電について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about creeping discharge.

Explanation of symbols

１００信号伝送デバイス
１０１上部電極
１０２下部電極
１０３絶縁物
１０４基板
１０５引き出し配線
１０６上部電極の最外縁部
１０７段差 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Signal transmission device 101 Upper electrode 102 Lower electrode 103 Insulator 104 Substrate 105 Lead wiring 106 Outermost edge part 107 of upper electrode

Claims

In a signal transmission device that transmits a signal from a primary electrode to a secondary electrode separated by an insulator having a thickness corresponding to a desired withstand voltage, using electrical or magnetic coupling,
The insulating material, said has a step of projecting is a plurality of stages formed along at least either the outermost edge portion of the primary-side electrode or said secondary side of the electrode, and the depth of the stage difference, the A signal transmission device characterized in that a creepage distance from a primary electrode to the secondary electrode is set to a length corresponding to the dielectric strength.

Wherein is disposed an insulating film on at least either the outermost edge portion of the primary-side electrode or said secondary side of the electrode, the step is according to claim 1, characterized in that it is formed by the insulating film Signal transmission device.

The thickness of the step is claim 1, wherein the one of the at least one of the primary electrode or the secondary side of the electrode, which is greater than or comparable to than the thickness of the electrode to which the level difference is formed Or the signal transmission device of 2.

The distance from the electrode end where the step is formed to the step end of at least one of the primary side electrode and the secondary side electrode is the thickness of the electrode where the step is formed and the The signal transmission device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the thickness of the step is about 3 to 5 times.

The primary side of the electrode is disposed on the substrate, the substrate, the signal transmission device according to any one of claims 1-4, characterized in that the insulating material.

When a transformer is formed by the primary-side electrode and the secondary-side electrode, a lead-out wiring connected to the center of the primary-side electrode is wired on the primary-side electrode via an insulating film. The signal transmission device according to claim 5 , wherein the signal transmission device is provided.

When a transformer is formed by the primary side electrode and the secondary side electrode, the lead-out wiring connected to the center of the primary side electrode is wired under the primary side electrode via an insulating film The signal transmission device according to claim 5 , wherein the signal transmission device is provided.

When a transformer is formed by the primary side electrode and the secondary side electrode, the lead-out wiring connected to the center of the primary-side electrode and the lead-out wiring from the outermost edge portion of the primary-side electrode are The signal transmission device according to claim 5 , wherein the signal transmission device is drawn from the same side of the end of the insulator.

Along the outside of the outermost edge portion of said secondary-side electrode, the signal transmission device according to any one of claims 1-8, characterized in that the step of projecting said insulator is formed.

The signal transmission device according to claim 9 , wherein the projecting step of the insulator is 10% or more of the thickness of the secondary electrode.

The two along the outside of the outermost edge portion of the primary electrode, the claims 1-10 any one signal transmission device, characterized in that at least one groove is formed in the insulator.

The formed by the step of projecting the insulator, any one of claims 9 to 11, characterized in that at least one of the groove to the thickness is thickened region of the insulating material is formed Signal transmission device described in 1.