JP6909995B2 - アイソレータ - Google Patents

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Description

本開示は、一般にアイソレータに関し、より詳細には、本開示は、入力側の回路と出力側の回路とを電気的に絶縁するアイソレータに関する。
特許文献1には、2組のリードフレームと、4個の集積回路と、コイル式トランスジューサと、を備えるコイル式トランスジューサ用絶縁体パッケージが開示されている。このパッケージでは、4個の集積回路のうち2個の集積回路が送信機用であり、残りの2個の集積回路が受信機用である。2個の送信機用の集積回路は、一方の組のリードフレームに配置されている。2個の受信機用の集積回路は、他方の組のリードフレームに配置されている。
特開2011−14903号公報
特許文献1に記載のコイル式トランスジューサ用絶縁パッケージ(アイソレータ)では、送信機用の集積回路と、受信機用の集積回路とが互いに異なっている。このため、このアイソレータでは、送信機用の集積回路、受信機用の集積回路とで互いに異なる製造プロセスを必要とすることから、製造プロセスの簡略化を図り難いという問題があった。
本開示は、上記の点に鑑みてなされており、製造プロセスの簡略化を図り易いアイソレータを提供することを目的とする。
第1の態様に係るアイソレータは、トランスチップと、第1回路チップと、第2回路チップと、を備える。前記トランスチップには、互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられている。前記第1回路チップは、前記第1コイルに電気的に接続されている。前記第2回路チップは、前記第2コイルに電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、1以上の送信回路と、1以上の受信回路と、第1端子群と、第2端子群と、を有する。前記第1端子群は、前記1以上の送信回路に電気的に接続されている。前記第2端子群は、前記1以上の受信回路に電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成である。前記第1回路チップは、前記1以上の送信回路のうち前記トランスに電気的に接続される送信回路と、前記1以上の受信回路のうち前記トランスに電気的に接続されない受信回路と、を有する。前記第2回路チップは、前記1以上の受信回路のうち前記トランスに電気的に接続される受信回路と、前記1以上の送信回路のうち前記トランスに電気的に接続されない送信回路と、を有する。
第2の態様に係るアイソレータは、トランスチップと、第1回路チップと、第2回路チップと、を備える。前記トランスチップには、互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられている。前記第1回路チップは、前記第1コイルに電気的に接続されている。前記第2回路チップは、前記第2コイルに電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、1以上の送信回路と、1以上の受信回路と、第1端子群と、第2端子群と、を有する。前記第1端子群は、前記1以上の送信回路に電気的に接続されている。前記第2端子群は、前記1以上の受信回路に電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成である。前記トランスチップは、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップのうち少なくとも一方の回路チップに重なっている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々における前記第1端子群及び前記第2端子群は、同一面に配置されている。前記トランスチップは、前記第1端子群及び前記第2端子群の配置される面に重なっている。前記トランスチップ、前記第1回路チップ、及び前記第2回路チップの位置関係は、前記第1回路チップの前記第2端子群、及び前記第2回路チップの前記第1端子群に前記トランスチップが重なる位置関係である。かつ、前記位置関係は、前記第1回路チップの前記第1端子群、及び前記第2回路チップの前記第2端子群に前記トランスチップが重ならない位置関係である。
第3の態様に係るアイソレータは、トランスチップと、第1回路チップと、第2回路チップと、を備える。前記トランスチップには、互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられている。前記第1回路チップは、前記第1コイルに電気的に接続されている。前記第2回路チップは、前記第2コイルに電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、1以上の送信回路と、1以上の受信回路と、第1端子群と、第2端子群と、を有する。前記第1端子群は、前記1以上の送信回路に電気的に接続されている。前記第2端子群は、前記1以上の受信回路に電気的に接続されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成である。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群と、前記第2端子群とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域に分かれて配置されている。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、4つの角部を有する矩形状である。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群の少なくとも一部及び前記第2端子群の少なくとも一部は、前記4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている。
の態様に係るアイソレータでは、第1の態様において、前記トランスチップは、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップのうち少なくとも一方の回路チップに重なっている。
の態様に係るアイソレータでは、第の態様において、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々における前記第1端子群及び前記第2端子群は、同一面に配置されている。前記トランスチップは、前記第1端子群及び前記第2端子群の配置される面に重なっている。前記トランスチップ、前記第1回路チップ、及び前記第2回路チップの位置関係は、前記第1回路チップの前記第2端子群、及び前記第2回路チップの前記第1端子群に前記トランスチップが重なる位置関係である。かつ、前記位置関係は、前記第1回路チップの前記第1端子群、及び前記第2回路チップの前記第2端子群に前記トランスチップが重ならない位置関係である。
の態様に係るアイソレータは、第1、第2、第4、第5のいずれかの態様において、以下のように構成されている。すなわち、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群と、前記第2端子群とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域に分かれて配置されている。
の態様に係るアイソレータでは、第の態様において、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、4つの角部を有する矩形状である。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群の少なくとも一部及び前記第2端子群の少なくとも一部は、前記4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている。
の態様に係るアイソレータは、第1〜第のいずれかの態様において、第1接続体と、第2接続体と、を更に備える。前記第1接続体は、前記第1回路チップに電気的に接続される入力接続端子を有する。前記第2接続体は、前記第2回路チップに電気的に接続される出力接続端子を有する。
の態様に係るアイソレータでは、第1〜第のいずれかの態様において、前記トランスチップは、前記トランスを複数有している。前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、前記送信回路及び前記受信回路を複数有している。前記複数の送信回路及び前記複数の受信回路は、それぞれ前記複数のトランスと1対1に対応している。
本開示は、製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
図1は、本開示の一実施形態に係るアイソレータの平面図である。 図2は、同上のアイソレータにおけるトランスの平面図である。 図3は、実施形態の第1変形例に係るアイソレータにおいて、第1回路チップ及び第2回路チップの平面図である。 図4は、同上のアイソレータの平面図である。 図5Aは、実施形態の第2変形例に係るアイソレータにおいて、第1回路チップ及び第2回路チップの平面図である。図5Bは、実施形態の第2変形例に係るアイソレータにおいて、第1回路チップ及び第2回路チップの他の構成を示す平面図である。 図6は、実施形態の第3変形例に係るアイソレータの平面図である。 図7は、実施形態の第4変形例に係るアイソレータの平面図である。 図8は、実施形態の第5変形例に係るアイソレータの平面図である。 図9は、同上のアイソレータの斜視図である。 図10Aは、実施形態の第6変形例に係るアイソレータの平面図である。図10Bは、実施形態の第6変形例に係るアイソレータの側面図である。
(1)概要
以下、実施形態に係るアイソレータ100の概要について図1を用いて説明する。本実施形態のアイソレータ100は、図1に示すように、トランスチップA1と、第1回路チップB1と、第2回路チップB2と、を備えている。トランスチップA1には、互いに磁気的に結合する第1コイル51及び第2コイル52を有するトランス5が設けられている。トランス5の第1コイル51及び第2コイル52は、互いに電気的に絶縁されている。第1回路チップB1は、第1コイル51に電気的に接続されている。第2回路チップB2は、第2コイル52に電気的に接続されている。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、1以上(ここでは、2つ)の送信回路3と、1以上(ここでは、2つ)の受信回路4と、第1端子群1と、第2端子群2と、を有している。第1端子群1は、2つの送信回路3に電気的に接続されている。第2端子群2は、2つの受信回路4に電気的に接続されている。本実施形態において、第1回路チップB1及び第2回路チップB2は、送信用の回路と受信用の回路との両方を備えた回路チップであり、同じ構成を有するチップである。
本実施形態において、第1回路チップB1の1つの送信回路3を介してトランス5の第1コイル51に入力される信号は、第2コイル52へ伝送される。第2コイル52から出力される信号は、第2回路チップB2の1つの受信回路4を介して出力される。つまり、本実施形態のアイソレータ100は、1次回路(ここでは、第1回路チップB1)に入力される信号を、トランス5を介して2次回路(ここでは、第2回路チップB2)へ伝送する機能を有している。本実施形態のアイソレータ100は、例えばPLC(Programmable Logic Controller)、医療機器などの機器におけるアイソレータとして用いられる。
上述のように、本実施形態のアイソレータ100では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2は、1以上の送信回路3と1以上の受信回路4との両方を備えた回路チップであり、同じ構成を有するチップである。このため、本実施形態では、送信回路3のみを備えた回路チップと、受信回路4のみを備えた回路チップとの2種類の回路チップを要する場合と比較して、1種類の回路チップを取り扱うだけで足りるので、製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
(2)詳細
以下、本実施形態のアイソレータ100について図1及び図2を用いて詳細に説明する。本実施形態のアイソレータ100は、上述のように、トランスチップA1と、第1回路チップB1と、第2回路チップB2と、を備えている。トランスチップA1と第1回路チップB1とは、例えば金を材料とするボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。同様に、トランスチップA1と第2回路チップB2とは、ボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。本実施形態のアイソレータ100は、後述するリードフレーム6と、パッケージ8と、を更に備えているが、ここでは説明を省略する(図6〜図10B参照)。
トランスチップA1は、図2に示すように、第1コイル51及び第2コイル52を有するトランス5を複数(ここでは、2つ)有している。また、トランスチップA1は、2つのトランス5の他に、基板53を備えている。基板53は、絶縁体であるガラス基板である。具体的には、基板53は石英(ここでは、合成石英)の成形体である。ガラス基板は、シリコン基板よりも優れた高周波特性、及び高い絶縁性を有している。本実施形態では、基板53は、基板53の厚さ方向から見て長方形状である。また、図2では図示を省略しているが、2つのトランス5は、基板53上に設けられた絶縁層により覆われている。
トランス5において、第1コイル51は、基板53の厚さ方向から見て、第1導体511を複数回、渦巻き状に巻き回して構成されている。また、第1コイル51は、第1導体511の両端にそれぞれ設けられる一対の第1電極512,513を備えている。トランス5において、第2コイル52は、基板53の厚さ方向から見て、第2導体521を複数回、渦巻き状に巻き回して構成されている。また、第2コイル52は、第2導体521の両端にそれぞれ設けられる一対の第2電極522、523を備えている。上述のように、本実施形態では、第1コイル51及び第2コイル52は、いずれもスパイラルコイルである。また、本実施形態では、第1導体511及び第2導体521の材料は、いずれもアルミニウムである。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、第1端子群1、第2端子群2、2つの送信回路3、及び2つの受信回路4の他に、基板B11を備えている。基板B11は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。本実施形態では、基板B11は、基板B11の厚さ方向から見て四角形状である。また、本実施形態では、第1端子群1、第2端子群2、2つの送信回路3、及び2つの受信回路4は、いずれも基板B11の一面に配置されている。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1は、2つの第1入力端子11と、2対の第1出力端子12と、第1電源端子13と、第1接地端子14と、を有している。これらの端子は、いずれも例えばアルミニウム・銅の合金を材料とした電極である。2つの第1入力端子11の各々は、基板B11上に配線された導体を介して、2つの送信回路3のうちの対応する送信回路3の入力端に電気的に接続されている。2対の第1出力端子12の各々は、基板B11上に配線された導体を介して、2つの送信回路3のうちの対応する送信回路3の出力端に電気的に接続されている。
第1電源端子13は、2つの送信回路3の電源用の端子であり、基板B11に配線された導体を介して、2つの送信回路3に電気的に接続されている。図1では、導体の図示を省略している。また、第1電源端子13は、外部電源に電気的に接続される。第1接地端子14は、2つの送信回路3の接地用の端子であり、基板B11に配線された導体を介して、2つの送信回路3に電気的に接続されている。図1では、導体の図示を省略している。また、第1接地端子14は、外部のグラウンドに電気的に接続される。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第2端子群2は、2つの第2入力端子21と、2対の第2出力端子22と、第2電源端子23と、第2接地端子24と、を有している。これらの端子は、いずれも例えばアルミニウム・銅の合金を材料とした電極である。2対の第2入力端子21の各々は、基板B11上に配線された導体を介して、2つの受信回路4のうちの対応する受信回路4の入力端に電気的に接続されている。2つの第2出力端子22の各々は、基板B11上に配線された導体を介して、2つの受信回路4のうちの対応する受信回路4の出力端に電気的に接続されている。ここで、第1回路チップB1の第1端子群1と、第2回路チップB2の第1端子群1とは、同じ構成である。同様に、第1回路チップB1の第2端子群2と、第2回路チップB2の第2端子群2とは、同じ構成である。
第2電源端子23は、2つの受信回路4の電源用の端子であり、基板B11に配線された導体を介して、2つの受信回路4に電気的に接続されている。図1では、導体の図示を省略している。また、第2電源端子23は、外部電源に電気的に接続される。第2接地端子24は、2つの受信回路4の接地用の端子であり、基板B11に配線された導体を介して、2つの受信回路4に電気的に接続されている。図1では、導体の図示を省略している。また、第2接地端子24は、外部のグラウンドに電気的に接続される。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、送信回路3を複数(ここでは、2つ)有している。2つの送信回路3の各々は、対応する第1入力端子11から入力される信号を処理し、処理した信号を対応する1対の第1出力端子12へ出力する。ここでは、第1入力端子11に入力される信号は、ディジタル信号である。送信回路3での信号処理は、例えば信号レベルの増減、信号の変調などである。
第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、受信回路4を複数(ここでは、2つ)有している。2つの受信回路4の各々は、対応する1対の第2入力端子21から入力される信号を処理し、処理した信号を対応する第2出力端子22へ出力する。ここでは、第2出力端子22から出力される信号は、ディジタル信号である。受信回路4での信号処理は、例えば信号レベルの増減、信号の復調などである。
本実施形態では、2つの第1入力端子11、第1電源端子13、第1接地端子14、及び2対の第2入力端子21は、基板B11の第1辺(図1における左辺)に沿って並ぶように配置されている。また、2対の第1出力端子12、2つの第2出力端子22、第2電源端子23、及び第2接地端子24は、基板B11の第2辺(図1における右辺)に沿って並ぶように配置されている。
また、本実施形態では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、基板B11の一面は、2つの対称(ここでは、基板B11の中心を基準とした点対称)な領域X1,X2に分かれている。図1に示すように、領域X1,X2は、第1辺及び第2辺を横切る一点鎖線により区切られている。2つの第1端子群1は、図1における上側の領域X1に配置されている。また、2つの第2端子群2は、図1における下側の領域X2に配置されている。つまり、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1と、第2端子群2とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域X1,X2に分かれて配置されている。
本実施形態では、第1回路チップB1における2対の第1出力端子12は、それぞれ2つのトランス5に電気的に接続されている。具体的には、図1における下側の1対の第1出力端子12は、1対のボンディングワイヤ7により、それぞれ図1における下側のトランス5の一対の第1電極512,513に電気的に接続されている。また、図1における上側の1対の第1出力端子12は、1対のボンディングワイヤ7により、それぞれ図1における上側のトランス5の一対の第1電極512,513に電気的に接続されている。つまり、本実施形態では、第1回路チップB1は、1以上の送信回路3のうちトランス5に電気的に接続される送信回路3と、1以上の受信回路4のうちトランス5に電気的に接続されない受信回路4と、を有している。
また、本実施形態では、第2回路チップB2における2対の第2入力端子21は、それぞれ2つのトランス5に電気的に接続されている。具体的には、図1における下側の1対の第2入力端子21は、1対のボンディングワイヤ7により、それぞれ図1における下側のトランス5の一対の第2電極522,523に電気的に接続されている。また、図1における上側の1対の第2入力端子21は、1対のボンディングワイヤ7により、それぞれ図1における上側のトランス5の一対の第2電極522,523に電気的に接続されている。つまり、本実施形態では、第2回路チップB2は、1以上の受信回路4のうちトランス5に電気的に接続される受信回路4と、1以上の送信回路3のうちトランス5に電気的に接続されない送信回路3と、を有している。
本実施形態では、第1回路チップB1の第1入力端子11にディジタル信号が入力されると、対応する送信回路3、対応する1対の第1出力端子12を介して、対応するトランス5へ出力される。対応するトランス5では、第1コイル51に入力された信号は、第2コイル52に伝送される。そして、第2回路チップB2では、対応するトランス5から出力される信号は、対応する1対の第2入力端子21、対応する受信回路4を介して、対応する第2出力端子22からディジタル信号として出力される。つまり、本実施形態のアイソレータ100は、ディジタル信号を伝送するディジタル・アイソレータである。
また、本実施形態では、複数の送信回路3及び複数の受信回路4は、それぞれ複数のトランス5と1対1に対応している。つまり、本実施形態のアイソレータ100は、複数(ここでは、2つ)の信号が入力されると、複数(ここでは、2つ)の信号を出力するように構成されている。言い換えれば、本実施形態のアイソレータ100は、2入力2出力のアイソレータである。
(3)利点
上述のように、本実施形態のアイソレータ100では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2は、1以上の送信回路3と1以上の受信回路4との両方を備えた回路チップであり、同じ構成を有するチップである。このため、本実施形態では、送信回路3のみを備えた回路チップと、受信回路4のみを備えた回路チップとの2種類の回路チップを要する場合と比較して、1種類の回路チップを取り扱うだけで足りるので、製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
例えば、本実施形態では、アイソレータ100を製造する際に、送信用の回路チップを取り扱う工程と、受信用の回路チップを取り扱う工程とを分ける必要がなく、1種類の回路チップを取り扱う工程だけで済み、製造プロセスを簡略化し易い。また、例えば本実施形態では、アイソレータ100を製造する際に、送信用の回路チップを検査する工程と、受信用の回路チップを検査する工程とを分ける必要がなく、1種類の回路チップを検査する工程だけで済み、製造プロセスを簡略化し易い。その結果、本実施形態では、アイソレータ100を量産し易くなり、また、アイソレータ100を製造するための設備に掛かるコストを低減することが可能である。
(4)変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
(4.1)第1変形例
第1変形例のアイソレータ100では、図3及び図4に示すように、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、主として、第1端子群1及び第2端子群2の配置が実施形態のアイソレータ100と異なっている。図3及び図4では、第1電源端子13、第1接地端子14、第2電源端子23、及び第2接地端子24に電気的に接続されている導体の図示を省略している。
具体的には、2つの第1入力端子11、第1電源端子13、第1接地端子14、及び2対の第2入力端子21は、基板B11の第1角部(図3における左上の角部)を成す2辺に沿って並ぶように配置されている。また、2対の第1出力端子12、2つの第2出力端子22、第2電源端子23、及び第2接地端子24は、基板B11の第2角部(図3における右下の角部)を成す2辺に沿って並ぶように配置されている。つまり、本変形例では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、4つの角部を有する矩形状である。そして、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1の少なくとも一部及び第2端子群2の少なくとも一部は、4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている。
また、本変形例では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1と、第2端子群2とは、同一面に配置され、かつ、対称(ここでは、基板B11の中心を基準とした点対称)な2つの領域X1,X2に分かれて配置されている。2つの送信回路3及び2つの受信回路4も、それぞれ2つの領域X1,X2に分かれて配置されている。本変形例では、図3に示すように、領域X1,X2は、基板B11の第1辺(図3における左辺)及び第2辺(図3における右辺)を斜めに横切る一点鎖線により区切られている。
また、本変形例では、図4に示すように、トランスチップA1は、基板53の厚さ方向において、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の両方に重なるように配置されている。具体的には、トランスチップA1の長手方向の第1端部(図4における左端部)は、第1回路チップB1の第2端子群2の一部、送信回路3の一部、及び受信回路4の一部と重なるように配置されている。また、トランスチップA1の長手方向の第2端部(図4における右端部)は、第2回路チップB2の第1端子群1の一部、送信回路3の一部、及び受信回路4の一部と重なるように配置されている。トランスチップA1は、例えば絶縁性を有する接着剤により、第1回路チップB1及び第2回路チップB2に固定される。
つまり、本変形例では、トランスチップA1は、第1回路チップB1及び第2回路チップB2のうち少なくとも一方の回路チップに重なっている。特に、本変形例では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々における第1端子群1及び第2端子群2は、同一面に配置されている。また、トランスチップA1は、第1端子群1及び第2端子群2の配置される面に重なっている。そして、トランスチップA1、第1回路チップB1、及び第2回路チップB2の位置関係は、第1回路チップB1の第2端子群2、及び第2回路チップB2の第1端子群1にトランスチップA1が重なる位置関係である。かつ、この位置関係は、第1回路チップB1の第1端子群1、及び第2回路チップB2の第2端子群2にトランスチップA1が重ならない位置関係である。
本変形例では、実施形態と比較して、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1が占有する面積が小さくなるので、アイソレータ100の小型化を図ることができる、という利点がある。
(4.2)第2変形例
第2変形例のアイソレータ100では、図5Aに示すように、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、1つの送信回路3と、1つの受信回路4と、を有している点で実施形態とは異なっている。つまり、本変形例のアイソレータ100は、1つの信号が入力されると、1つの信号を出力するように構成されている、1入力1出力のアイソレータである。なお、本変形例では、第1端子群1は、1つの第1入力端子11と、1対の第1出力端子12と、第1電源端子13と、第1接地端子14と、を有している。また、第2端子群2は、1つの第2入力端子21と、1対の第2出力端子22と、第2電源端子23と、第2接地端子24と、を有している。
本変形例では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1と、第2端子群2とは、同一面に配置され、かつ、対称(ここでは、線対称)な2つの領域X1,X2に分かれて配置されている。送信回路3及び受信回路4も、それぞれ2つの領域X1,X2に分かれて配置されている。本変形例では、領域X1,X2は、図5Aに示すように、基板B11を左右方向に等分する一点鎖線により区切られている。
以下、本変形例の第1端子群1、第2端子群2、送信回路3、及び受信回路4の他の配置の一例を図5Bに示す。図5Bに示す例では、基板B11は、4つの頂点のうち対角に位置する一対の頂点(図5Bにおける右上の頂点、及び左下の頂点)を通る一点鎖線により、2つの対称(ここでは、線対称)な領域X1,X2に分かれている。図5Bにおける左上側の領域X1には、第1端子群1及び送信回路3が配置されている。図5Bにおける右下側の領域X2には、第2端子群2及び受信回路4が配置されている。
また、第1入力端子11、1対の第1出力端子12、第1電源端子13、及び第1接地端子14は、基板B11の第1角部(図5Bにおける左上の角部)を成す2辺に沿って並ぶように配置されている。また、第2入力端子21、1対の第2出力端子22、第2電源端子23、及び第2接地端子24は、基板B11の第2角部(図5Bにおける右下の角部)を成す2辺に沿って並ぶように配置されている。つまり、図5Bに示す例では、第1変形例と同様に、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1の少なくとも一部及び第2端子群2の少なくとも一部は、4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている。
本変形例に示すように、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、第1端子群1の第1入力端子11及び第1出力端子12を、送信回路3の数に応じて有している。同様に、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、第2端子群2の第2入力端子21及び第2出力端子22を、受信回路4の数に応じて有している。
(4.3)第3変形例
第3変形例のアイソレータ100では、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、第2変形例における図5Aに示す構成を有している。また、本変形例では、トランスチップA1は、1つのトランス5を有している。まず、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1が実装されるリードフレーム(接続体)6と、リードフレーム6を封止するパッケージ8と、について説明する。
リードフレーム6は、図6に示すように、第1リードフレーム(第1接続体)61と、第2リードフレーム(第2接続体)62と、を備えている。第1リードフレーム61及び第2リードフレーム62の材料は、いずれも例えば銅合金である。第1リードフレーム61は、複数(ここでは、3つ)のリード611と、ダイパッド612と、を有している。本変形例では、3つのリード611は、それぞれ入力リード(入力接続端子)631、電源リード632、及び接地リード633である。入力リード631は、第1回路チップB1に電気的に接続される。第2リードフレーム62は、複数(ここでは、3つ)のリード621と、ダイパッド622と、を有している。本変形例では、3つのリード621は、出力リード(出力接続端子)641、電源リード642、及び接地リード643である。出力リード641は、第2回路チップB2に電気的に接続される。
パッケージ8は、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂の成形体である。パッケージ8は、例えば図9に示すように直方体状であって、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1が実装されたリードフレーム6を封止している。パッケージ8の短手方向の寸法、パッケージ8の長手方向の寸法、及びパッケージ8の厚さ方向の寸法は、いずれも例えば数[mm]程度である。
次に、本変形例の具体的な構成について説明する。第1回路チップB1は、例えば接着性の樹脂により、第1リードフレーム61のダイパッド612に固定されている。第2回路チップB2は、例えば接着性の樹脂により、第2リードフレーム62のダイパッド622に固定されている。第1回路チップB1の第1入力端子11、第1電源端子13は、それぞれボンディングワイヤ7により、第1リードフレーム61の入力リード631、電源リード632に電気的に接続されている。接地リード633は、ダイパッド612に繋がっている。そして、第1回路チップB1の第1接地端子14は、ボンディングワイヤ7及びダイパッド612を介して、接地リード633に電気的に接続されている。また、第2回路チップB2の第2出力端子22、第2電源端子23は、それぞれボンディングワイヤ7により、第2リードフレーム62の出力リード641、電源リード642に電気的に接続されている。接地リード643は、ダイパッド622に繋がっている。そして、第2回路チップB2の第2接地端子24は、ボンディングワイヤ7及びダイパッド622を介して、接地リード643に電気的に接続されている。
第1回路チップB1の1対の第1出力端子12は、それぞれボンディングワイヤ7により、トランスチップA1のトランス5の一対の第1電極512,513に電気的に接続されている。また、第2回路チップB2の1対の第2入力端子21は、それぞれボンディングワイヤ7により、トランスチップA1のトランス5の一対の第2電極522,523に電気的に接続されている。また、トランスチップA1は、第1変形例と同様に、基板53の厚さ方向において、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の両方に重なるように配置されている。特に、本変形例では、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1は、基板53の対角線に沿った方向に並ぶように配置されている。
本変形例では、第1変形例と同様に、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1が占有する面積が小さくなるので、アイソレータ100の小型化を図ることができる、という利点がある。
(4.4)第4変形例
第4変形例のアイソレータ100は、第1変形例と同様に、2入力2出力のアイソレータである。第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、図7に示すように、領域X1,X2が基板B11を上下方向に等分する一点鎖線により区切られている点を除いて、第1変形例と同じ構成である。また、本変形例では、第1リードフレーム61は、2つの入力リード631を有している。2つの入力リード631は、それぞれボンディングワイヤ7により、第1回路チップB1の2つの第1入力端子11に電気的に接続されている。また、本変形例では、第2リードフレーム62は、2つの出力リード641を有している。2つの出力リード641は、それぞれボンディングワイヤ7により、第2回路チップB2の2つの第2出力端子22に電気的に接続されている。
また、トランスチップA1は、第1変形例と同様に、基板53の厚さ方向において、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の両方に重なるように配置されている。特に、本変形例では、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1は、第1回路チップB1(又は第2回路チップB2)の対角線に沿った方向に並ぶように配置されている。
本変形例では、第1変形例と同様に、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1が占有する面積が小さくなるので、アイソレータ100の小型化を図ることができる、という利点がある。
(4.5)第5変形例
第5変形例のアイソレータ100は、図8及び図9に示すように、4入力4出力のアイソレータである。具体的には、本変形例のアイソレータ100は、第3変形例の第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1を1組のアイソレータとして、2組のアイソレータを組み合わせている。
本変形例では、第1リードフレーム61は、4つの入力リード631と、2つの接地リード633と、を有している。4つの入力リード631は、それぞれボンディングワイヤ7により、図8における上側の第1回路チップB1の2つの第1入力端子11、及び図8における下側の第1回路チップB1の2つの第1入力端子11に電気的に接続されている。2つの接地リード633は、いずれもダイパッド612に繋がっている。また、本変形例では、第2リードフレーム62は、4つの出力リード641と、2つの接地リード643と、を有している。4つの出力リード641は、それぞれボンディングワイヤ7により、図8における上側の第2回路チップB2の2つの第2出力端子22、及び図8における下側の第2回路チップB2の2つの第2出力端子22に電気的に接続されている。2つの接地リード643は、いずれもダイパッド622に繋がっている。
本変形例では、第1リードフレーム61のダイパッド612は、図8における上下方向に長い板状である。そして、ダイパッド612には、2つの第1回路チップB1が上下方向に並ぶようにして固定されている。また、本変形例では、第2リードフレーム62のダイパッド622は、図8における上下方向に長い板状である。そして、ダイパッド622には、2つの第2回路チップB2が上下方向に並ぶようにして固定されている。2つの第1回路チップB1の第1電源端子13は、それぞれボンディングワイヤ7により、第1リードフレーム61の電源リード632に電気的に接続されている。また、2つの第2回路チップB2の第2電源端子23は、それぞれボンディングワイヤ7により、第2リードフレーム62の電源リード642に電気的に接続されている。
本変形例に示すように、アイソレータ100は、複数の第1回路チップB1、複数の第2回路チップB2、及び複数のトランスチップA1を組み合わせることで、多入力多出力のアイソレータとして構成することが可能である。
(4.6)第6変形例
第6変形例のアイソレータ100は、第3変形例と同様に、2入力2出力のアイソレータである。本変形例では、図10Aに示すように、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、第1端子群1と、第2端子群2と、2つの送信回路3と、2つの受信回路4と、を有している。図10Aでは、2つの送信回路3及び2つの受信回路4の図示を省略している。第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第1端子群1は、基板B11の第1辺(図10Aにおける左辺)に沿って2列で並ぶように配置されている。また、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々において、第2端子群2は、基板B11の第2辺(図10Aにおける右辺)に沿って2列で並ぶように配置されている。
本変形例では、トランスチップA1は、図10A及び図10Bに示すように、第1回路チップB1及び第2回路チップB2のいずれにも固定されておらず、第2リードフレーム62のダイパッド622に固定されている。もちろん、トランスチップA1は、第1リードフレーム61のダイパッド612に固定されていてもよいし、第1リードフレーム61のダイパッド612及び第2リードフレーム62のダイパッド622の両方に固定されていてもよい。
(4.7)その他の変形例
以下、上記の第1変形例〜第6変形例以外の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。
実施形態(変形例を含む)では、第1端子群1、第2端子群2、送信回路3、及び受信回路4は、全て基板B11の一面に配置されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、第1端子群1と第2端子群2とは、基板B11の互いに異なる面にそれぞれ配置されていてもよい。つまり、第1端子群1、第2端子群2、送信回路3、及び受信回路4は、基板B11の2以上の面に分散して配置されていてもよい。
実施形態(変形例を含む)では、トランス5は、第1コイル51を構成する第1導体511と、第2コイル52を構成する第2導体521とを交互に巻き回して構成されているが、他の構成であってもよい。例えば、トランス5は、第1コイル51が設けられる層と、第2コイル52が設けられる層とが互いに異なっていてもよい。
実施形態(変形例を含む)では、トランス5において第1コイル51を1次コイル、第2コイル52を2次コイルとして用いているが、逆であってもよい。
実施形態の第1変形例、第3変形例〜第5変形例では、トランスチップA1は、第1回路チップB1及び第2回路チップB2のいずれにも重なっているが、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の一方のみに重なっていてもよい。
実施形態(変形例を含む)では、アイソレータ100は、ディジタル信号を伝送するディジタル・アイソレータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、アイソレータ100は、アナログ信号を伝送するアナログ・アイソレータであってもよい。
実施形態(変形例を含む)において、第1回路チップB1は、受信用の回路チップとして用いられてもよい。また、第2回路チップB2は、送信用の回路チップとして用いられてもよい。更に、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々は、送信用及び受信用の回路チップとして用いられてもよい。つまり、アイソレータ100は、一方向通信に対応する構成だけではなく、双方向通信に対応する構成であってもよい。具体的には、第1回路チップB1の送信回路3と、第2回路チップB2の受信回路4とを、2つのトランス5のうちの一方のトランス5を介して電気的に接続すればよい。また、第1回路チップB1の受信回路4と、第2回路チップB2の送信回路3とを、2つのトランス5のうちの他方のトランス5を介して電気的に接続すればよい。
実施形態の第3変形例〜第5変形例では、第1回路チップB1、第2回路チップB2、及びトランスチップA1は、リードフレーム6に実装されているが、プリント基板、セラミック基板などの基体に実装されてもよい。この場合、第1回路チップB1及び第2回路チップB2は、基体に設けられた導体配線(接続体)のランド(入力接続端子、出力接続端子)に電気的に接続される。
実施形態(変形例を含む)において、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々が複数の送信回路3を有している場合、トランス5に電気的に接続される送信回路3が1以上であればよい。つまり、全ての送信回路3がトランス5に電気的に接続されていなくてもよい。同様に、第1回路チップB1及び第2回路チップB2の各々が複数の受信回路4を有している場合、トランス5に電気的に接続される受信回路4が1以上であればよい。つまり、全ての受信回路4がトランス5に電気的に接続されていなくてもよい。
(まとめ)
以上述べたように、第1の態様に係るアイソレータ(100)は、トランスチップ(A1)と、第1回路チップ(B1)と、第2回路チップ(B2)と、を備える。トランスチップ(A1)には、互いに磁気的に結合する第1コイル(51)及び第2コイル(52)を有するトランス(5)が設けられている。第1回路チップ(B1)は、第1コイル(51)に電気的に接続されている。第2回路チップ(B2)は、第2コイル(52)に電気的に接続されている。第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々は、1以上の送信回路(3)と、1以上の受信回路(4)と、第1端子群(1)と、第2端子群(2)と、を有する。第1端子群(1)は、1以上の送信回路(3)に電気的に接続されている。第2端子群(2)は、1以上の受信回路(4)に電気的に接続されている。第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)は、同じ構成である。
この態様によれば、製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
第2の態様に係るアイソレータ(100)では、第1の態様において、以下のように構成されている。すなわち、第1回路チップ(B1)は、1以上の送信回路(3)のうちトランス(5)に電気的に接続される送信回路(3)と、1以上の受信回路(4)のうちトランス(5)に電気的に接続されない受信回路(4)と、を有している。第2回路チップ(B2)は、1以上の受信回路(4)のうちトランス(5)に電気的に接続される受信回路(4)と、1以上の送信回路(3)のうちトランス(5)に電気的に接続されない送信回路(3)と、を有している。
この態様によれば、第1回路チップ(B1)側から第2回路チップ(B2)側への一方向の通信に対応したアイソレータ(100)の製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
第3の態様に係るアイソレータ(100)では、第1又は第2の態様において、トランスチップ(A1)は、第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)のうち少なくとも一方の回路チップに重なっている。
この態様によれば、トランスチップ(A1)が第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)のいずれとも重ならない場合と比較して、アイソレータ(100)の小型化を図ることができる、という利点がある。つまり、この態様によれば、アイソレータ(100)の実装に必要な面積を小さくすることができる、という利点がある。
第4の態様に係るアイソレータ(100)では、第3の態様において、第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々における第1端子群(1)及び第2端子群(2)は、同一面に配置されている。トランスチップ(A1)は、第1端子群(1)及び第2端子群(2)の配置される面に重なっている。トランスチップ(A1)、第1回路チップ(B1)、及び第2回路チップ(B2)の位置関係は、第1回路チップ(B1)の第2端子群(2)、及び第2回路チップ(B2)の第1端子群(1)にトランスチップ(A1)が重なる位置関係である。かつ、この位置関係は、第1回路チップ(B1)の第1端子群(1)、及び第2回路チップ(B2)の第2端子群(2)にトランスチップ(A1)が重ならない位置関係である。
この態様によれば、第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々において、トランス(5)に電気的に接続されない端子群が配置されているスペースを利用してトランスチップ(A1)を配置している。このため、この態様によれば、第1端子群(1)及び第2端子群(2)のいずれとも重ならないようにトランスチップ(A1)を配置する場合と比較して、アイソレータ(100)の更なる小型化を図ることができる、という利点がある。つまり、この態様によれば、アイソレータ(100)の実装に必要な面積を更に小さくすることができる、という利点がある。
第5の態様に係るアイソレータ(100)は、第1〜第4のいずれかの態様において、以下のように構成されている。すなわち、第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々において、第1端子群(1)と、第2端子群(2)とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域に分かれて配置されている。
この態様によれば、第1端子群(1)及び第2端子群(2)が雑然と配置されている場合と比較して、トランスチップ(A1)との電気的な接続工程を行い易い、という利点がある。
第6の態様に係るアイソレータ(100)では、第5の態様において、第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々は、4つの角部を有する矩形状である。第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々において、第1端子群(1)の少なくとも一部及び第2端子群(2)の少なくとも一部は、4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている。
この態様によれば、第1端子群(1)と第2端子群(2)とを互いに離れた位置に配置し易いので、トランスチップ(A1)との電気的な接続工程を行い易い、という利点がある。
第7の態様に係るアイソレータ(100)は、第1〜第6のいずれかの態様において、第1接続体(61)と、第2接続体(62)と、を更に備える。第1接続体(61)は、第1回路チップ(B1)に電気的に接続される入力接続端子(631)を有する。第2接続体(62)は、第2回路チップ(B2)に電気的に接続される出力接続端子(641)を有する。
この態様によれば、第1接続体(61)及び第2接続体(62)を含めて、アイソレータ(100)の製造プロセスの簡略化を図り易い、という利点がある。
第8の態様に係るアイソレータ(100)では、第1〜第7のいずれかの態様において、トランスチップ(A1)は、トランス(5)を複数有している。第1回路チップ(B1)及び第2回路チップ(B2)の各々は、送信回路(3)及び受信回路(4)を複数有している。複数の送信回路(3)及び複数の受信回路(4)は、それぞれ複数のトランス(5)と1対1に対応している。
この態様によれば、複数の入力、及び複数の出力に対応したアイソレータ(100)を実現することができる、という利点がある。
第2〜第8の態様に係る構成については、アイソレータ(100)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
100 アイソレータ
1 第1端子群
2 第2端子群
3 送信回路
4 受信回路
5 トランス
51 第1コイル
52 第2コイル
61 第1リードフレーム
631 入力リード
62 第2リードフレーム
641 出力リード
A1 トランスチップ
B1 第1回路チップ
B2 第2回路チップ

Claims (9)

  1. 互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられたトランスチップと、
    前記第1コイルに電気的に接続された第1回路チップと、
    前記第2コイルに電気的に接続された第2回路チップと、を備え、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、
    1以上の送信回路と、
    1以上の受信回路と、
    前記1以上の送信回路に電気的に接続された第1端子群と、
    前記1以上の受信回路に電気的に接続された第2端子群と、を有し、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成であり、
    前記第1回路チップは、前記1以上の送信回路のうち前記トランスに電気的に接続される送信回路と、前記1以上の受信回路のうち前記トランスに電気的に接続されない受信回路と、を有し、
    前記第2回路チップは、前記1以上の受信回路のうち前記トランスに電気的に接続される受信回路と、前記1以上の送信回路のうち前記トランスに電気的に接続されない送信回路と、を有する
    アイソレータ。
  2. 互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられたトランスチップと、
    前記第1コイルに電気的に接続された第1回路チップと、
    前記第2コイルに電気的に接続された第2回路チップと、を備え、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、
    1以上の送信回路と、
    1以上の受信回路と、
    前記1以上の送信回路に電気的に接続された第1端子群と、
    前記1以上の受信回路に電気的に接続された第2端子群と、を有し、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成であり、
    前記トランスチップは、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップのうち少なくとも一方の回路チップに重なっており、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々における前記第1端子群及び前記第2端子群は、同一面に配置されており、
    前記トランスチップは、前記第1端子群及び前記第2端子群の配置される面に重なっており、
    前記トランスチップ、前記第1回路チップ、及び前記第2回路チップの位置関係は、
    前記第1回路チップの前記第2端子群、及び前記第2回路チップの前記第1端子群に前記トランスチップが重なり、かつ、
    前記第1回路チップの前記第1端子群、及び前記第2回路チップの前記第2端子群に前記トランスチップが重ならない位置関係である
    アイソレータ。
  3. 互いに磁気的に結合する第1コイル及び第2コイルを有するトランスが設けられたトランスチップと、
    前記第1コイルに電気的に接続された第1回路チップと、
    前記第2コイルに電気的に接続された第2回路チップと、を備え、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、
    1以上の送信回路と、
    1以上の受信回路と、
    前記1以上の送信回路に電気的に接続された第1端子群と、
    前記1以上の受信回路に電気的に接続された第2端子群と、を有し、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップは、同じ構成であり、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群と、前記第2端子群とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域に分かれて配置されており、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、4つの角部を有する矩形状であり、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群の少なくとも一部及び前記第2端子群の少なくとも一部は、前記4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている
    アイソレータ。
  4. 前記トランスチップは、前記第1回路チップ及び前記第2回路チップのうち少なくとも一方の回路チップに重なっている
    請求項1に記載のアイソレータ。
  5. 前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々における前記第1端子群及び前記第2端子群は、同一面に配置されており、
    前記トランスチップは、前記第1端子群及び前記第2端子群の配置される面に重なっており、
    前記トランスチップ、前記第1回路チップ、及び前記第2回路チップの位置関係は、
    前記第1回路チップの前記第2端子群、及び前記第2回路チップの前記第1端子群に前記トランスチップが重なり、かつ、
    前記第1回路チップの前記第1端子群、及び前記第2回路チップの前記第2端子群に前記トランスチップが重ならない位置関係である
    請求項4記載のアイソレータ。
  6. 前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群と、前記第2端子群とは、同一面に配置され、かつ、対称な2つの領域に分かれて配置されている
    請求項1、2、4、5のいずれか1項に記載のアイソレータ。
  7. 前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、4つの角部を有する矩形状であり、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々において、前記第1端子群の少なくとも一部及び前記第2端子群の少なくとも一部は、前記4つの角部のうち対角に位置する一対の角部にそれぞれ配置されている
    請求項6記載のアイソレータ。
  8. 前記第1回路チップに電気的に接続される入力接続端子を有する第1接続体と、
    前記第2回路チップに電気的に接続される出力接続端子を有する第2接続体と、を更に
    備える
    請求項1乃至7のいずれか1項に記載のアイソレータ。
  9. 前記トランスチップは、前記トランスを複数有しており、
    前記第1回路チップ及び前記第2回路チップの各々は、前記送信回路及び前記受信回路を複数有しており、
    前記複数の送信回路及び前記複数の受信回路は、それぞれ前記複数のトランスと1対1に対応している
    請求項1乃至8のいずれか1項に記載のアイソレータ。
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