WO2007063884A1

WO2007063884A1 - 面状インダクタ装置

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Publication number: WO2007063884A1
Application number: PCT/JP2006/323788
Authority: WO
Inventors: Ryutaro Mori
Original assignee: Holy Loyalty International Co., Ltd.
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-06-07
Also published as: US8130068B2; TWI438795B; TW200733155A; TW200929273A; US20110221561A1; US20100141369A1; US20100295652A1; US7999650B2; US7907043B2; TWI425533B

Abstract

【課題】コイル特性の制約を受けることなく任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、一対の装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、必要な電力に面積で対応することができ、しかも分離用の切断予定線を比較的自由に設定することが可能な設計自由度の高い面状インダクタ装置を提供する。【解決手段】複数の扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第１の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第２の配線層とを有し、かつ各扁平コイルの巻き始め端は第１の配線層を介して共通接続され、また各扁平コイルの巻き終り端は第２の配線層を介して共通接続されており、それにより、第１の配線層と第２の配線層との間に、平面的に整列配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現する。

Description

明細書

面状インダクタ装置

技術分野

[0001] この発明は、例えば、非接触電力伝送システム等に好適な面状インダクタ装置に係り、特に、扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層を有する面状インダクタ装置に関する。

背景技術

[0002] 扁平コイルを平面的に分散配置した状態で担持する扁平コイル担持層を有する面状インダクタ装置は従来より知られている (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] この面状インダクタ装置は、マウスパッドとして構成されている。マウスパッドは、プラダカ供給された電力を非接触でコードレスマウスへ送電する送電部を内蔵している。送電部は、プラグからの商用周波数の電源電力を所定の周波数の電力に変換する周波数変換回路と、マウスパッド内に設けられた複数個の平面渦巻型コイルとを有する。平面渦巻型コイルは、軟磁性フライト板の上面に敷き詰められている。そして、平面渦巻型コイルは、互いに隣接するもの同士のある瞬間の磁束の向きが互いに逆向きとなるように接続されてヽる。

特許文献 1：特開平 11― 95922号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上述の特許文献 1に記載されたマウスパッド (面状インダクタ装置）に組み込まれた多数の平面渦巻型コイル (扁平コイル）は、高周波電源となる周波数変換回路の出力端子間に直列に接続されるものであるから、例えば送電可能領域 (マウスの走行可能領域)を拡大するために、マウスパッドの面積を増大しょうとすると、コィル数の増加に反比例して個々のコイルに対する印加電圧が減少するため、送電効率が低下してしまう。この問題を解決するためには、個々のコイルの巻き数や線径を増大せねばらなず、これらの点力設計自由度に劣ると言う問題点がある。

[0005] また、このような直列型の面状インダクタ装置にあっては、予め大量生産で定形の面積を有するものを用意し、これを予め設定された分離予定線にしたがって、必要な大きさにカットして使用すると言ったアプリケーションを想定した場合、分離予定線を境として回路全体を複数の直列回路に完全に分離しておく必要があるため、コイル間の導体パターンが複雑となり、この点からも設計自由度に劣ると言う問題点もある。

[0006] この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、コイル巻き数やコイル線径と言ったコイル特性の制約を受けることなく任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、同様な広さを有する一対の装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、必要な電力に面積で対応することができ、しかも分離用の切断予定線を比較的自由に設定することが可能な設計自由度の高い面状インダクタ装置を提供することにある。

[0007] この発明の他の目的とするところは、非接触送電システムのみならず、回路基板や半導体装置 (LSI)への組み込み、さらには面状アンテナ等としても好適な面状インダクタ装置を提供することにある。

[0008] この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照すること〖こより、当業者であれば容易に理解されるであろう。

課題を解決するための手段

[0009] この発明の面状インダクタ装置は、複数の扁平コイルと、それらの扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第 1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第 2の配線層とを有し、かつ各扁平コイルの巻き始め端は第 1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コイルの巻き終り端は第 2の配線層を介して共通接続されており、それにより、第 1の配線層と第 2の配線層との間に、平面的に整列配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現する、ことを特徴とする。

[0010] ここで、扁平コイルは、その軸 (磁芯）が扁平コイル担持層のなす平面と垂直となるようにして、換言すれば、扁平コイルを含む平面と扁平コイル担持層のなす平面とが平行となるようにして、扁平コイル担持層に担持されており、その形状は円形環状でも角形環状でもよぐ巻き数は 1巻き又は 2巻き以上のいずれでもよい。また、磁芯については、コアなしでもよいしコア有り（所謂鉄心入り）でもよい。また、その構造は、線材を卷回させたもの、多層又は単層配線基盤にエッチング技術を使用して形成されたもの、シリコン基盤上に半導体製造技術を用いて形成されたもの等々、用途に応じて様々な構造のものを適宜に採用すればょ、。

[0011] このような第 1並びに第 2の配線層の間に互いに並列接続された複数の扁平コイルを挟み込む構成によれば、例えば、第 1の配線層と第 2の配線層とからそれぞれ給電端子を導出して、これに交流電源乃至高周波電源を接続すれば、各扁平コイルの端子間には電源電圧がそのまま印加されため、コイルの個数を増減しても、個々のコィルの印加電圧は変わらない。そのため、コイル巻き数やコイル線径と言ったコイル特性の制約を受けることなぐコイルの個数を増減して、任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、一対の面状インダクタ装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、面積当たりのコイル密度を維持しつつ面積自体を増減することで必要な送電電力を賄うことができ、し力も、個々のコイルはそれぞれ電源力も独立に給電されるため、分離用の切断予定線を比較的自由に設定することができる。

[0012] 上述の面状インダクタ装置の好ましい実施の態様にあっては、複数の扁平コイルは、隣接するもの同士で巻き方向が異なるようにして、整列配置される、ものであってもよい。このような構成によれば、互いに隣接する一対のコイルの磁極の極性はすべて反対となるため、各コイルの磁極力流れ出す磁束はすべてすぐ隣のコイルの磁極へと流れ込み、規則正しい格子状乃至網目状の磁束分布が形成され、その結果、磁気回路的にはプッシュプル動作が行われるため、磁束が外部へと漏洩し難い利点がある。

[0013] このとき、第 1の配線層並びに第 2の配線層力いずれも、縦横配置された複数の扁平コイルの全体を覆う非磁性ベタ導体層（例えば、 Au, Ag, Cuに代表される非磁性金属ベタ層）とすれば、第 1の配線層並びに第 2の配線層それ自体が電磁シールド層を兼ねるため、磁束の外部への漏洩を一層確実に抑制することができる。

[0014] また、表面側に位置する第 1の配線層に、各扁平コイルの磁極位置 (磁芯位置）に対応させて磁束通過孔が開けられていれば、各磁極から流れ出す磁束は磁束通過孔からのみ外部へと放出されるから、常時は、磁束通過孔同士を結ぶ網目状の磁束分布を形成しつつ磁束漏洩を抑制し、同様なコイル配置パターンを有する他の面状インダクタ装置が対向配置されるときには、これと電磁結合して効率よく非接触電力送電をなすことができる。

[0015] さらに、第 2の配線層を、平面視において、扁平コイルの巻き終り端同士を結ぶ線状パターンとして形成すると共に、この線状パターンには所定の同調特性を有するァンテナパターンを含めておけば、上記の各特長を備えた面状アンテナ乃至同調特性を有するトランスを実現することもできる。

[0016] 別の一面力見た本発明は、非接触電力伝送システム等として好適な面状トランスとして把握することもできる。この面状トランスは、第 1の面状インダクタ装置と、第 2の面状インダクタ装置とを含んで、る。

[0017] それらの面状インダクタ装置のそれぞれは、同様にして、複数の扁平コイルと、それらの扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第 1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第 2の配線層とを有する。

[0018] 各扁平コイルの巻き始め端は第 1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コィルの卷き終り端は第 2の配線層を介して共通接続されており、複数の扁平コイルは、縦列並びに横列のいずれにおいても、 1つ置きに巻き方向が異なるようにして、整列配置されている。

[0019] 第 1の配線層並びに第 2の配線層は、いずれも、整列配置された複数の扁平コイルの全体を覆う非磁性ベタ導体層とされ、かつ表面側に位置する第 1の配線層には、各扁平コイルの磁極位置に対応させて磁束通過孔が開けられており、さらに第 1の配線層並びに第 2の配線層の各外側には、第 1の絶縁性被覆層並びに第 2の絶縁性被覆層が被せられている。

[0020] それにより、第 1の面状インダクタ装置と第 2の面状インダクタ装置とを対向配置することにより、それらの面状インダクタ装置間の電磁結合を利用して電力伝送を行なうように構成されている。

[0021] このような面状トランスによれば、互いに対をなす送電側物体と受電側物体 (例えば、マウスパッドとマウス、充電用ホルダと携帯電話機等々）のそれぞれに分離して、第 1のインダクタ装置と第 2のインダクタ装置とを例えば接着等して固定しておくだけで、対向する個々のコイル同士の間の電磁結合を介して、それらの物体間における電力伝送を効率よく行わせることができる。

[0022] 特に、この面状トランスによれば、送電側物体と受電側物体との間で行われる総送電電力量は、互いに対向する個々の扁平コイル間での送電電力の総和となるため、第 1のインダクタ装置と第 2のインダクタ装置との対向面積を増減するだけで、必要な送電電力を容易に確保することができる。

[0023] しかも、先に述べたように、個々の扁平コイルに対する通電は、扁平コイル担持層の両面側に存在する第 1並びに第 2の配線層を介して独立に行われるため、特定の面領域だけを分離しても他の領域への通電を阻害することはない。そのため、予め定型サイズの面状インダクタ装置を製造しておいて、これを必要な大きさに裁断する等で送電仕様に容易に応えることができる。

発明の効果

[0024] 本発明の面状インダクタ装置によれば、例えば、第 1の配線層と第 2の配線層とからそれぞれ給電端子を導出して、これに交流電源乃至高周波電源を接続すれば、各扁平コイルの端子間には電源電圧がそのまま印加されため、コイルの個数を増減しても、個々のコイルの印加電圧は変わらない。そのため、コイル巻き数やコイル線径と言ったコイル特性の制約を受けることなぐコイルの個数を増減して、任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、一対の面状インダクタ装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、面積当たりのコイル密度を維持しつつ面積自体を増減することで必要な送電電力を賄うことができ、し力も、個々のコイルはそれぞれ電源力独立に給電されるため、分離用の切断予定線を比較的自由に設定することがでさる。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下に、この発明の面状インダクタ装置の好適な実施の一形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。

[0026] 本発明の面状インダクタ装置を用いて製作された非接触電力伝送用の面状トランスの使用例が図 1の分解斜視図に概略的に示されている。

[0027] 同図に示されるように、この面状トランス 1は、任意の送電側物体 (例えば、携帯電話機の充電ホルダ、マウスパッド等） 2に保持される第 1の面状インダクタ装置 3と、任意の受電側物体 (例えば、携帯電話機、マウス等) 4に保持される第 2の面状インダクタ装置 5とを含んでいる。この例にあっては、第 1並びに第 2の面状インダクタ装置 3, 5のそれぞれの外観形状は厚さ 0. 3mn！〜 3. Omm程度の剛性又は可撓性基板とされており、後述するように、内部構造は両者殆ど同一である。

[0028] そして、送電側物体 2と受電側物体 4とが接近して、第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5とが対向状態となると、第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5との間で、電磁結合を介して非接触電力伝送が行われる。

[0029] 第 1並びに第 2の面状インダクタ装置 3, 5の対向配置状態における概略縦断面図が図 2に示されている。この例にあっては、第 1並びに第 2の面状インダクタ装置 3, 5 は、セラミック或いはポリイミド、エポキシ等の榭脂を素材とする配線基板の製造技術を利用して製作されている。

[0030] 同図に示されるように、それらの面状インダクタ装置 3, 5は、厚さ 0. 2mm〜2. 8m m程度の扁平コイル担持層 3a, 5aと、扁平コイル担持層 3a, 5aの表面側（一方の面側）に設けられた厚さ 0. 05mm〜l. Omm程度の第 1の配線層 3b, 5bと、扁平コィル担持層 3a, 5aの裏面側（他方の面側）に設けられた厚さ 0. 05mm〜： LO. Omm程度の第 2の配線層 3c, 5cとを有している。

[0031] この例にあっては、扁平コイル担持層 3a, 5aは、ポリイミド、エポキシ等の榭脂ゃセラミック等カゝらなる単層又は多層のフレキシブル配線基板で構成され、これに公知の積層技術乃至エッチング技術を適用することにより、扁平コイルを構成する各ターンに相当する単層又は多層の環状導体パターンが形成されている。

[0032] なお、図 2において、符号 Ti l, T22は第 1の面状インダクタ装置 3の第 1の配線層 3bと第 2の配線層 3cとの間に交流電源乃至高周波電源を供給するための一次側端子、符号 T21, T22は第 2の面状インダクタ装置の第 1の配線層 5bと第 2の配線層 5 cとの間から受電出力を取り出すための二次側端子である。この例にあっては、交流電源乃至高周波としては、周波数 30Hz〜2MHz程度が使用されている。

[0033] 扁平コイルの平面的な分散配置状態を模式的に示すレイアウト図が図 3に示されている。 [0034] 図 3 (a)に示されるように、第 1の面状インダクタ装置 3側の扁平コイル担持層 3aには、多数の扁平コイル 6 (時計巻きコイル 6a,反時計巻きコイル 6b)が平面的に縦横に分散配置された状態で担持されている。これらの扁平コイルの直径 φは、この例にあっては、用途に応じて 0.15mm〜50mmの範囲力適宜に選択される。

[0035] すなわち、今仮に、扁平コイル 6の中で、第 1の面状インダクタ装置 3の表面側から見て時計回りに卷回されたものを時計巻きコイル 6a、反時計回りに卷回されたものを反時計巻きコイル 6b、縦方向へ延びる互いに平行な列線を縦列線 7m, 7m+l, 7 m+2, 7πι+3···、横方向へ延びる互いに平行な列線を横列線 8n, 8n+l, 8n+ 2, 8η+2···と定義すると共に、縦列線同士の間隔並びに横列線同士の間隔はいずれも等しく L1であると仮定すると、それらの扁平コイル 6は全て縦列線 7m, 7m+l , 7m+2, 7πι+3···、並びに、横列線 8n, 8η+1, 8η+2, 8η+2···の中心に沿つて整列配置されている。

[0036] ここで重要な点は、いずれの縦列線 7m, 7m+l, 7m+2, 7m+3' · ·について見ても、縦列線上に配列されたコイル列においては、時計巻きコイル 6aと反時計卷きコィル 6bとが交互に出現すると共に、いずれの横列線 8η, 8η+1, 8η+2, 8η+3··· について見ても、横列線上に配列されたコイル列においては、時計巻きコイル 6aと反時計巻きコイル 6bとが交互に出現することである。

[0037] その結果、いずれの時計巻きコイル 6aについてみても、縦方向並びに横方向にお Vヽて隣接する 4つの扁平コイルは、ずれも反時計巻きコイル (逆巻きコイル） 6bとなり、同様にして、いずれの反時計巻きコイル 6bについてみても、縦方向並びに横方向にお、て隣接する 4つの扁平コイルは、ずれも時計巻きコイル (逆巻きコイル） 6aとなるのである。後述するように、このことが格子状磁束分布が発生する理由となる。

[0038] 同様にして、図 3 (b)に示されるように、第 2の面状インダクタ装置 5側の扁平コイル担持層 5aには、多数の扁平コイル 9 (9a, 9b)が平面的に縦横に配置された分散状態で担持されている。

[0039] すなわち、今仮に、扁平コイル 6の中で、第 1の面状インダクタ装置 5の表面側から見て時計回りに卷回されたものを時計巻きコイル 9a、反時計回りに卷回されたものを反時計巻きコイル 9b、縦方向へ延びる互いに平行な列線を縦列線 10k, 10k+l, 1 Ok+2, 10k+3"'、横方向へ延びる互いに平行な列線を横列線 111, 111+1, 11 1+2, 111+2· ··と定義すると共に、縦列線同士の間隔並びに横列線同士の間隔はいずれも等しく L1であると仮定すると、それらの扁平コイル 6は全て縦列線 10k, 10k +1, 10k+2, 10k+3'.'、並びに、横列線 111, 111+1, 111+2, 111+2…の中心に沿って整列配置されて!、る。

[0040] ここでも重要な点は、いずれの縦列線 10m, 10m+l, 10m+2, 10πι+3···について見ても、縦列線上に配列されたコイル列においては、時計巻きコイル 9aと反時計巻きコイル 9bとが交互に出現すると共に、いずれの横列線 11m, llm+1, 11m + 2, llm+3' ··について見ても、横列線上に配列されたコイル列においては、時計巻きコイル 9aと反時計巻きコイル 9bとが交互に出現することである。

[0041] その結果、いずれの時計巻きコイル 9aについてみても、縦方向並びに横方向にお Vヽて隣接する 4つの扁平コイルは、ずれも反時計巻きコイル (逆巻きコイル） 9bとなり、同様にして、いずれの反時計巻きコイル 9bについてみても、縦方向並びに横方向にお、て隣接する 4つの扁平コイルは、ずれも時計巻きコイル (逆巻きコイル） 9aとなるのである。

[0042] 第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5とが対向状態にあるときにおける各扁平コイルと配線層との接続関係を示す等価回路図が図 4に示されている

[0043] 同図に示されるように、第 1の面状インダクタ装置 3についてみると、各扁平コイル 6

(時計巻きコイル 6a,反時計巻きコイル 6b)の各巻き始め端は第 1の配線層 3bを介して共通接続され、また各扁平コイル 6の巻き終り端は第 2の配線層 3cを介して共通接続されており、それにより、第 1の配線層 3bと第 2の配線層 3cとの間に、平面的に縦横配置された複数の扁平コイル 6が電気的に並列接続された状態が出現している。なお、 3d, 3eは榭脂製の絶縁被膜である。

[0044] 同様にして、第 2の面状インダクタ装置 5についてみると、各扁平コイル 9 (時計巻きコイル 9a,反時計巻きコイル 9b)の各巻き始め端は第 1の配線層 5bを介して共通接続され、また各扁平コイル 9の巻き終り端は第 2の配線層 5cを介して共通接続されており、それにより、第 1の配線層 5bと第 2の配線層 5cとの間に、平面的に縦横配置された複数の扁平コイル 9が電気的に並列接続された状態が出現している。なお、 5d , 5eは榭脂製の絶縁被膜である。

[0045] 単層乃至多層プリント配線基板技術を利用して製作される扁平コイルとしては、様々な構造のものが考えられる。それらの扁平コイルとしては、単層でかつ 1回巻き（1 ターン)である単層単巻きコイル、単層で 2回巻き（2ターン）以上の単層多巻きコイル、多層でかつ各層が 1回巻き（1ターン）である多層単巻きコイル、多層でかつ各層が 2回巻き（2ターン）以上である多層多巻きコイル等々が挙げられる。

[0046] 多層とするか単層とする力、また各層を 1回巻きとすると 2回巻き以上とする力さらにはコイルの直径等々については、必要とする送電電力、送電に供される対向面積、送電側物体と受電側物体との移動範囲、等々を考慮して適宜に決定される。

[0047] 扁平コイルとして機能する多層単巻きコイルの具体的な構造の一例が図 5の縦断面図及び図 6 (a)の平面図に示されて、る。

[0048] 図 5において、符号 12が付されているのは、ポリイミド、エポキシ等の榭脂ゃセラミツタスを素材として製作されたフレキシブル多層配線基板である。この多層配線基板はこの例では第 1層基板 12— 1〜第 7層基板 12— 7からなる 7層構造とされ、その表面側には第 1の絶縁性被覆層（榭脂層） 13が又その裏面側には第 2の絶縁性被覆層 ( 榭脂層） 14が被着されている。

[0049] フレキシブル多層基板 12内には、互いに隣接して、時計巻きコイル 15と反時計卷きコイル 16とが作り込まれている。時計巻きコイル 15は、その軸心位置に整合させて、スルーホール 17を有する。同様にして、反時計巻きコイル 16は、その軸心位置に整合させて、スルーホール 18を有する。これらのスルーホール 17, 18は、パーマロイやフェライト等の強磁性体で製作されており、第 1層基板 12— 1から第 7層基板 12— 7の途中までを貫通するようにして、多層基板 12内に埋め込まれている。

[0050] 第 1層基板 12— 1〜第 7層基板 12— 7のそれぞれには、スルーホール 17を取り巻くようにして、各層の環状導体パターン 19— 1〜19— 6が設けられると共に、スルーホール 18を取り巻くようにして、各層の環状導体パターン 20— 1〜20— 6が設けられている。

[0051] 第 1層基板 12— 1の表面側には、第 1の配線層を構成するベタ導体パターン 21が設けられると共に、第 7の配線層 12— 7の裏面側にも、第 2の配線層を構成するベタ導体パターン 22が設けられている。これらのベタ導体パターン 21, 22は配線機能と電磁シールド機能とを併有すると共に、その素材としては、金 (Au)、銀 (Ag)、銅 (C u)等の非磁性金属が採用され、中でも、銀 (Ag)が最も好ましい。また、第 1の配線層を構成するベタ導体層 21の周縁部は、図示のように、一群の扁平コイルを取り囲むようにして、多層基板 12の厚み方向へと延出され、これによりシールド用隔壁 21a が形成されている。さらに、第 1の配線層を構成するベタ導体パターン 21には、時計巻きコイル 15及び反時計巻きコイル 16の各軸心位置 (磁極位置）に整合させて、磁束通過孔 23, 24が開設されている。各コイル 15, 16から発生する磁束は、これらの磁束通過孔 23, 24を通って外部に流出され、また外部から流入する。

[0052] 環状導体パターン 19 (19— 1〜19 6) , 20 (20— 1〜20— 6)は、図 6 (a)に示されるように、平面視において真円状をなすと共に、その環の一部は欠落してギャップ 29が設けられ、このギャップ 29を挟んで第 1の端部 25と第 2の端部 26とが対向している。

[0053] 時計巻きコイル 15についてみると、第 1層の環状導体パターン 19— 1の第 1の端部

(巻き始め端) 25は、第 1の配線層を構成するベタ導体パターン 21にビア (接続部材 ) 27を介して電気的に接続される。第 1層〜第 6層の環状導体パターンの第 2の端部 26のそれぞれは、それらの下層にそれぞ; ^立置する第 2層〜第 7層の環状導体バタ一ンの第 1の端部 25にビア (接続部材） 27を介して電気的に接続される。第 7層の環状導体パターン 19— 7の第 2の端部 (巻き終り端) 26は、第 2の配線層を構成するべタ導体層 22にビア (接続部材） 27を介して電気的に接続される。

[0054] 反時計巻きコイル 16についてみると、第 1層の環状導体パターン 20— 1の第 2の端部 (巻き始め端) 26は、第 1の配線層を構成するベタ導体パターン 21にビア (接続部材) 28を介して電気的に接続される。第 1層〜第 6層の環状導体パターンの第 1の端部 25のそれぞれは、それらの下層にそれぞ; ^立置する第 2層〜第 7層の環状導体ノターンの第 2の端部 26にビア (接続部材) 28を介して電気的に接続される。第 7層の環状導体パターン 19— 7の第 1の端部 (巻き終り端) 25は、第 2の配線層を構成するベタ導体層 22にビア (接続部材） 28を介して電気的に接続される。 [0055] 図 6 (b)に示されるように、縦方向並びに横方向に隣接する 4個の環状導体パターン 19に着目すると、それぞれの環状導体パターン 19のギャップ 29の位置は、それら 4個の環状導体パターン 19のギャップ同士が対角線上で互いに向き合うように位置決めされている。

[0056] 扁平コイルとして機能する多層多巻きコイルの具体的な構造の一例が図 7の縦断面図及び図 8の平面図に示されている。なお、図 7において、図 5の例と同一構成部分については同符号を付すことにより説明は省略する。

[0057] 第 1層基板 12— 1〜第 7層基板 12— 7のそれぞれには、スルーホール 30を取り巻くようにして、各層の渦巻状導体パターン 31— 1〜31— 6が設けられている。渦巻状導体パターン 31 (31— 1〜31— 6)は、図 8に示されるように、平面視において渦巻状をなすと共に、最内周側の端部 32と最外周側の端部 33とを有する。

[0058] 第 1層の渦巻状導体パターン 31— 1の最内周側の端部 (巻き始め端) 32 (P1)は、第 1の配線層を構成するベタ導体パターン 34にビア (接続部材) 35を介して電気的に接続される（同図 (a)参照)。第 1層の渦巻状導体パターン 31— 1の最外周側の端部 33 (P2)は、その下層に位置する第 2層の渦巻状導体パターン 31— 2の最外周側の端部 33 (P2)にビア (接続部材) 35を介して電気的に接続される（同図 (b)参照)。第 2層の渦巻状導体パターン 31— 2の最内周側の端部 32 (P3)は、その下層に位置する第 3層の渦巻状導体パターン 31— 3の最内周側の端部 32 (P3)にビア (接続部材) 35を介して電気的に接続される（同図（c)参照)。以下同様にして、第 4層〜第 6 層まで進み、第 6層の渦巻状導体パターン 31— 6の最内周側の端部 (巻き終り端) 3 2は、第 2の配線層を構成するベタ導体層 36にビア (接続部材） 35を介して電気的に接続される（同図 (d)参照)。

[0059] 本発明に適用される扁平コイルは、有芯型でも空芯型でもよい。それらの選択は、要求される磁化の強度や磁束の飽和特性等を考慮して決定される。採用可能な具体的な磁芯構造の好まし、幾つかの例が図 9に示されて、る。

[0060] 同図に示されるように、採用可能な具体的な磁芯構造としては、空芯コアを使用する場合 (同図 (a)参照)と、格子状ベース付のパイプ型コア 41を使用する場合 (同図（ bl) , (b2)参照）と、真空コア 40を使用する場合（同図 (c)参照）とが考えられる。 [0061] 空芯コアを使用する場合（同図（a)参照）は、コイルの軸心には空気以外なにも存在しないものであって、特段の説明は要しないであろう。格子状ベース付のパイプ型コア 41を使用する場合（同図 (bl) , (b2)参照）について説明すると、パイプ型コア 4 1の材質としてはフェライトやパーマロイ等の磁性体が使用される。また、それらのパイブ型コアの一端同士は、平面視において、縦方向並びに横方向に隣接する 4個のパイプ型コアと格子状に結合されている（同図 (b2)参照)。真空コアを使用する場合 (同図 (c)参照）について説明すると、真空コアとしては両端を閉塞された中空のパイプ 40が使用される。この中空のパイプ 40の材質は銅（Cu)、銀 (Ag)、金 (Au)等の非磁性金属が採用され、その内部は 10-9程度の高真空とされている。

[0062] 扁平コイルのコイル径 φ並びにコイル間隔の好ましい設計例が図 10に示されている。同図（a)に示されるように、例えば環状導体の外径をコイル径 φ、同図（b)に示されるように、コイル間隔を aと定義すると、コイル径 φとコイル間隔 aとの間には、 φ = 3 aの関係が成立する。換言すれば、縦横に配列される扁平コイルにおいて、隣接するそれぞれの軸心同士の縦方向並びに横方向の間隔 bは、 b = 4aとして表される。

[0063] 次に、以上の構成よりなる面状トランスの作用について説明する。図 1に示される第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5とが十分に離隔している状態においては、図 11に示されるように、送電側 (Tx)に位置する第 1の面状インダクタ装置 3の個々のコイル（時計巻きコイル L1,反時計巻きコイル L2)から流れ出す磁束 Β は縦方向並びに横方向へ隣接するコイル LI, L2へと流れ込むから、図 12に示されるように、第 1の面状インダクタ装置 3の表面側には、隣接磁極間を結ぶ格子状の磁束分布が生ずる。この状態では、磁束は殆ど漏洩しないから、漏れ磁束を原因とする種々の電力損失は無視しうる程度に抑制される。また、この状態において、第 1の面状インダクタ装置 3の表面側に金属板が接近したとしても、漏洩磁束による渦電流損も発生しな、から、そのような金属板を過熱させる危険もな、。

[0064] これに対して、図 1に示される第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5とが十分に接近すると、図 13に示されるように、送電側 (Tx)に位置する面状インダクタ装置 3の各コイル LI, L2から発生する磁束 Bは、受電側 (Rx)に位置する面状インダクタ装置 5の各対向するコイル LI, L2と鎖交する状態となる。この状態においては、送電側 (Tx)〖こ位置する面状インダクタ装置 3の各コイル LI, L2から流れ出す磁束 Βは、受電側 (Rx)〖こ位置する面状インダクタ装置 5の各対向するコイル LI, L2 に流れ込み、逆に、受電側 (Rx)〖こ位置する面状インダクタ装置 5の各コイル LI, L2 から流れ出す磁束 Bは、送電側 (Tx)に位置する面状インダクタ装置 3の各対向するコイル LI, L2に流れ込む。

[0065] その結果、第 1の面状インダクタ装置 3と第 2の面状インダクタ装置 5との間では、格子状乃至網目状の磁束分布が形成されて、プッシュプル型の磁気回路が構成され、磁束の漏洩も殆ど生じないため、損失の少ない非接触電力伝送が可能となる。

[0066] また、この第 1の面上インダクタ装置 3と第 2の面上インダクタ装置 5との間における電磁結合状態は、図 14に示されるように、両者の位置関係が横にずれてコイル同士の整合関係が絶たれたとしても、その間においては、先に説明した離隔状態に戻るだけであるから、両者が連続的に移動乃至揺動するような場合においても、高効率な送電状態に維持される。

[0067] そのため、この面状トランス 1によれば、例えば図 1に示されるように、接離可能な一対の物体 2, 4のそれぞれに接着等して第 1及び第 2の面状インダクタ装置 3, 5を取り付ければ、これらの物体を接近させるだけで、両物体間における非接触電力伝送を効率よく実現することができると共に、扁平コイル担持層 3a, 5aを挟んで対向する第 1及び第 2の配線層 3b, 3cはいずれも非磁性ベタ導体層とされているため、扁平コィルカ発する磁束は、両ベタ導体間に閉じこめられ、表面側に位置する磁束通過孔 23, 24のみを通過して流れ出し又は流れ込むこととなり、漏洩磁束による効率低下や周辺装置への電磁障害が生じにく、。

[0068] カロえて、この面状トランス 1を構成する第 1及び第 2の面状インダクタ装置 3, 5は薄いシート状に構成できると共に、面上に分布される多数の扁平コイル 6, 9は、全て、シート表面側の配線層 3b, 5bとシート裏面側の配線層 3c, 5cとの間に電気的に並列接続されるものであるから、対向するシート面積を増減することで必要な電力量を容易に確保することができ、容量設計における自由度が高い。

[0069] なお、以上では本発明を面状トランスに適用したものを説明した力これは本発明のほんの一実施例を示したものに過ぎな、ことは言うまでもな!/、。 [0070] すなわち、本発明に係る面状インダクタ装置の基本構成は、複数の扁平コイルと、それらの扁平コイルを平面的に縦横配置した状態で担持する扁平コイル担持層と、扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第 1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第 2の配線層とを有し、かつ各扁平コイルの巻き始め端は第 1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コイルの巻き終り端は第 2の配線層を介して共通接続されており、それにより、第 1の配線層と第 2の配線層との間に、平面的に縦横配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現する、ことを特徴とするものである。

[0071] 力かる面状インダクタ装置は、非接触電力伝送のための面状トランスとしての用途の他に、任意の電気回路におけるインダクタンス素子 (L)としての用途、面状アンテナとしての用途、さらには、軌道に沿って一連に敷設することによるリニアモータとしての用途、エレベータシュートの壁並びにこれと対向するエレベータ外壁に敷設することによるエレベータ内電源の給電装置としての用途、等々、様々な用途が想定され、そのサイズ、その構造や材質は各用途のそれぞれに合わせて適切なものが採用される。

[0072] 例えば、 L成分を含む電気回路を回路基板上に搭載する場合、従来方法としては、インダクタンス素子 (チップ)を回路基板上に搭載することで、漏れ磁束による他の回路素子に対する磁気的影響を考慮する必要があつたが、この発明の面状インダクタ装置によれば回路基板そのものをインダクタとして構成できることに加えて、漏洩磁束も非常に少ないため、回路部品実行のために回路基板の表面をより有効に利用できると共に、他の回路素子に対する磁気的影響をさほど考慮する必要がなくなる。

[0073] なお、本発明の面状インダクタ装置を回路部品としてのインダクタとして使用する場合には、第 1の配線層並びに第 2の配線層として機能するベタ導体パターンは磁束通過孔の存在しなヽ完全なベタ導体パターンとされ、磁束はそれらのベタ導体間に完全に閉じこめられ、外部には殆ど漏洩しない。

[0074] また、 LSIに組み込まれるインダクタンス素子 (L)としての用途の場合、本発明の面状インダクタ装置を構成する扁平コイル担持層、第 1並びに第 2の配線層、等々は、いずれも半導体製造技術を利用してシリコンゥエーハ上に作り込むことができる。 [0075] また、図 15に示されるように、面状インダクタ装置を構成する裏面側の配線層を平面視にお!/、て、扁平コイルの巻き終り端同士を結ぶ線状パターン 42として形成すると共に、この線状パターンには所定の同調特性を有するアンテナパターン 43 (図 16 参照）を含ませておけば、高効率な面状アンテナを構成することもできる。このときには、各扁平コイルの巻き方向は全て同一方向とすることが好ましい。

[0076] さらに、本発明に係る面状インダクタ装置はフレキシブルシート状に構成したときには、図 17に示されるように、予め適当に分離用の切断予定線 44を入れておくことにより、ロール形状に卷回したもの力繰り出しつつ、必要な大きさにカットして使用することができる。この際、切断予定線 44に囲まれる各領域内には、表面側配線層と裏面側配線層との間に多数の扁平コイルを電気的に並列接続させて縦横に散在させるだけでよぐ特別な配線上やコイルレイアウト上の工夫は不要である。もっとも、各分離予定領域毎に表裏の配線用導体へ通ずる一通の端子をその端縁から導出しておけば、端子配線の手間が力からな、利点がある。

[0077] 以上述べた面状インダクタンス装置にあっては、図 5〜図 8に示されるように、各層導体パターンの形状については、円形環状乃至円形渦巻状とされているが、各層導体パターンの形状としては、その面状インダクタ装置の用途や要求される特性等に応じて、それぞれ最適な形状が存在することが知見された。

[0078] (1)角形環状乃至角形渦巻状

図 18 (a)に示されるように、円形環状乃至円形渦巻状の導体パターンを縦横に分散配置した場合、隣接するパターン間では、同じ向きに電流が流れる導体部分は、両磁心間を繋ぐ直線と交叉する円周状の一点に過ぎない。このため、このような円形環状乃至円形渦巻状の輪郭を有する導体パターンを採用する面状インダクタ装置の場合、自己インダクタンスは比較的に小さく且つ電磁妨害が比較的に大きいという欠点がある。

[0079] これに対して、図 18 (b)に示されるように、角形環状乃至角形渦巻状 (この例では、正方形環状乃至正方形渦巻状)の輪郭を有する導体パターンを縦横に分散配置した場合には、隣接するコイル間において、互いに平行な直線状導体部分が生ずる。そのため、このような正方形環状乃至正方形渦巻状導体パターンを採用すると、自己インダクタンスは増大し且つ電磁妨害は減少するという利点がある。このことは、三角形、六角形、八角形等々の他の多角形状輪郭を有する環状乃至渦巻状の導体パターンにつヽても同様である。

[0080] 特に、正方形環状乃至渦巻状の導体パターンによる配列によれば、各導体パターン周囲いずれの方向へ導体パターンを増加させたとしても、隣接する導体パターン間で電流方向が一致するという関係が維持される。そのため、正方形輪郭を有する環状乃至渦巻状導体パターンは、広い面積の面状インダクタ装置 (ただし、インダクタ素子して単独使用する場合)を製作するのには好都合である。

[0081] (2)六角形環状乃至六角形渦巻状

一対の面状インダクタ装置を対向配置して面状トランスを構成する場合、それらの面状インダクタ装置間にお、て磁心位置 (N極と（S)極、 S極と (N)極）が完全に合致して、な、と、両者の位置関係によって送電効率は著しく低下する。

[0082] このとき、相対向する面状インダクタ装置のそれぞれにおける導体パターンを正六角形環状乃至正六角形渦巻状とすると、両者の位置関係に拘わらず、送電高率を良好に維持することができる。図 19 (a)に示される完全合致状態の送電効率を 100とすると、図 19 (b)に示される最大ずれ位置における送電効率は 90程度となる。すなわち、両者間においてどのような位置関係にあつたとしても、最大送電効率に対し、最大ずれ位置における送電効率の低下を約 10%程度に抑えることができる。このように、一対の面状インダクタ装置を対向配置してトランスを構成する場合、そられの面状インダクタ装置におけるコイルパターンを六角形環状乃至六角形渦巻状とすれば、両者間における位置関係に拘わらず、効率の良い送電を維持することができる。なお、図において、 N, Sは対向配置される一方の面状インダクタンス装置の N極、 S極であり、 (N) , (S)は他方の面状インダクタンス装置の N極、 S極である。

[0083] (3)一対の逆巻き環又は逆巻き渦の連結形状 (S字形状）

図 20 (a)〜（c)に示されるように、隣接する一対の逆巻きコイル間において、両コィルの各層コイルパターンの磁心同士を結ぶ線分の垂直二等分線 al, a2, · ' ·&η上に、両コイルの最外周導体を配置すると、各層のコイルパターンを正確に同一形状に維持しつつ多層構造を実現することができ、漏れ磁束の少ない、高いインダクタンスを有する面状インダクタ装置を実現することができる。

[0084] し力し、このように、両磁心を結ぶ線分の垂直二等分線 a 1, a2, · · 'an上に両コィルの最外周導体を配置すると、層間接続のためのビアが隣接コイル間で互いに干渉することによって、図 20 (a)〜（c)に示されるように、 1層ずつビアの位置を垂直二等分線 al, a2, · · 'an上において、ビアの単位長さずつ、図中に左方向へとシフトさせねばならない。換言すれば、このような構造を採用すると、積層可能な層数 (ひいてはコイルの総巻き数）は、垂直二等分線上に位置する境界導体（図では、六角形の一辺）の長さによって制限されてしまう。

[0085] なお、図 20 (a)〜（c)において、 pl l, pl2は最上層（第 1層）において隣接する一方のコイルパターン (反時計回り）の始点、終点、 ql2, ql 2は他方のコイルパターン（時計回り）の始点、終点であり、 p21, p22は最上層の 1つ下層（第 2層）において隣接する一方のコイルパターン (反時計回り）の始点、終点、 q21, q22は他方のコイルパターン（時計回り）の始点、終点であり、 pnl, pn2は最下層（第 n層）において隣接する一方のコイルパターン (反時計回り）の始点、終点、 qn2, qn2は他方のコイルパターン (時計回り）の始点、終点である。

[0086] 図 21には、このような積層可能なコイルパターン層数の制限を回避できる各層コィルパターンが示されている。図から明らかなように、このコイルパターンにおいては、相隣接する一対のそれぞれ正六角形環状乃至渦巻上の逆巻きコイルパターンは、両コイルパターンの磁心同士を結ぶ線分の垂直二等分線 _a21, a22上において連結されて、全体として略 S字形状の導体パターンとされて、る。

[0087] このような略 S字形状の導体パターンを採用すると、上下層間を結ぶビアは、互いに干渉することがなくなるため、積層可能なコイル層数を著しく増大させ、これにより面状インダクタ装置としての自己インダクタンスを増大させることができる。し力も、各層に必要なビアの総数は図 20の例に比べて半分となるため、製作コストを低減することができる。

[0088] すなわち、図 20の例においては、最上層、最上層の 1つ下層、 · · '最下層の第 1のコイルは、 pl l→pl2→p21→p22→ pnl→Pn2の順に接続される一方、第 2 のコイルは ql l→ql2→q21→q22→ qnl→qn2の順に接続される。その結果、図から明らかなように、最上層から最下層へ向かうに従い、上下相関のビア同士の干渉を避けるために、ビアの位置は図中左方向へと順次ずらされる。そして最下層においては、境界に位置する導体の左端まで達する。換言すれば、コイルの層数は、境界に位置する導体の長さで制限される。

[0089] これに対して、図 21に示されるように、一対の逆巻きコイルパターン同士を接続してなる略 S字形状のコイルパターンを有する多層コイルにあっては、 rl l→rl2→r21→ r22の順に上層から下層へと順次導体パターンが接続されていくため、同一箇所に 2 つのビアが干渉することがなくなり、ビア位置は全層にわたり常に一定となる。その結果、隣接コイルパターンの境界に位置する導体の長さとビアの単位長との関係に拘わらず、何層でもコイルパターンを重ねることが可能となり、大きなインダクタンスを獲得することができる。なお、図 21 (a) , (b)において、 rl l, rl2は最上層の略 S字状導体パターンの始点、終点であり、 r21, r22は最上層の 1つ下層の略 S字状導体パターンの始点、終点である。

[0090] 各層の扁平 S字形状コイルと配線層との接続関係を示す等価回路図が図 22に示されている。図において、図 4と同一構成部分については、同符号を付すことにより、説明は省略する。

[0091] 同図に示されるように、この面状インダクタ装置は、複数の扁平コイル 9, 9 · · ·を平面的に分散配置した状態で担持する扁平コイル担持層 5aと、扁平コイル担持層 5a の一方の面側に設けられた第 1の配線層 5bと、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第 2の配線層 5cとを有する。なお、図において、 5e, 5dは榭脂製の絶縁被膜である。

[0092] 各扁平コイル 9の巻き始め端は第 1の配線層 5bを介して共通接続され、また各扁平コイル 9の巻き終り端は第 2の配線層 5cを介して共通接続されている。これにより、第 1の配線層 5bと第 2の配線層 5cとの間に、平面的に分散配置された複数の扁平コィル 9, 9 · · ·が電気的に並列接続された状態が出現している。

[0093] 扁平コイル担持層 5aは、この例にあっては、第 1層 R1,第 2層 R2, · · '第 n層 Rnからなる n層の多層基板で構成される。第 1層 R1には、図 21 (a)に示されるように、時計回りの正六角形渦巻状パターン 91aと反時計回りの正六角形渦巻状パターン 91b とを直列接続してなる S字形状導体パターン 91が、例えば図 19に示されるように、密に隣接して分散配置されている。第 2層 R2には、図 21 (b)に示されるように、時計回りの正六角形渦巻状パターン 92aと反時計回りの正六角形渦巻状パターン 92bとを直列接続してなる S字形状導体パターン 92が、例えば図 19に示されるように、密に隣接して分散配置されている。同様にして、第 3層，第 4層…には、図示を省略する力略 S字形状導体パターン 93, 94· · ·が分散配置されている。そして、最下層である第 n層には、同様にして、 S字形状導体パターン 9nが分散配置されている。

[0094] 各層の S字形状導体パターン 91, 92· · · 9ηは、上下層間で直列接続されると共に、時計回りの正六角形渦巻状パターン同士及び反時計回りの正六角形渦巻状バターン同士は磁心を整合させた状態で上下に重ね合わされ、これにより先に図 11及び図 12を参照して説明したように、磁気回路上でプッシュプル動作を行うことが可能な 1個の扁平コイル 9が構成されて!、る。

[0095] なお、 S字形状導体パターン 91, 92· · · 9ηを構成する時計回り及び反時計回りの渦巻状パターンの形状としては、正六角形に限るものではなぐ正三角形、正四角形、正八角形等々のように、様々な正多角形を採用することができる。本発明者等の試行によれば、一次側と二次側との位置関係が不定となるトランスとしての用途 (例えば、携帯電話機のフリーロケーション非接触充電等々）を想定した場合には、図 23に示されるように、 S字形状導体パターン 91, 92· · · 9ηを構成する時計回り及び反時計回りの渦巻状パターンの形状としては正三角形が最適であることが確認された。

[0096] また、正三角形を採用した場合、そのような S磁形状導体パターン 91, 92· " の各層レイアウトとしては、図 24 (a)に示されるように、導体パターンを 4個組み合わせてなる平行四辺形を一単位として、これを複数単位だけ隣接して整然と分散配置させたもの、あるいは、図 24 (b)に示されるように、導体パターンを 3個組み合わせてなる正六角形を一単位として、これを複数単位だけ隣接して整然と分散配置させたものが考えれる。

[0097] このように、 S字形状導体パターン 91, 92· · · 9ηを構成する時計回り及び反時計回りの渦巻状パターンの形状として図 23に示されるように正三角形を採用すると共に、図 24 (a) , (b)の各層レイアウトを採用すると、相隣接する S字形状導体パターン間において、電流ベクトルの方向が全ての辺において同一となるため、磁束の漏れは最小となり、かつ自己インダクタンスは最大となるとが確認された。

産業上の利用可能性

[0098] 本発明の面状インダクタ装置によれば、例えば、第 1の配線層と第 2の配線層とからそれぞれ給電端子を導出して、これに交流電源乃至高周波電源を接続すれば、各扁平コイルの端子間には電源電圧がそのまま印加されため、コイルの個数を増減しても、個々のコイルの印加電圧は変わらない。そのため、コイル巻き数やコイル線径と言ったコイル特性の制約を受けることなぐコイルの個数を増減して、任意の面積を有するものを容易に設計することができると共に、一対の面状インダクタ装置を対向配置して非接触送電を行うに際しては、面積当たりのコイル密度を維持しつつ面積自体を増減することで必要な送電電力を賄うことができ、し力も、個々のコイルはそれぞれ電源力独立に給電されるため、分離用の切断予定線を比較的自由に設定することがでさる。

図面の簡単な説明

[0099] [図 1]面状トランスとしての使用例を示す分解斜視図である。

[図 2]第 1、第 2の面状インダクタ装置の対向配置状態における概略縦断面図である

[図 3]扁平コイルの平面的な分散配置状態を示すレイアウト図である。

[図 4]各扁平コイルと配線層との接続関係を示す等価回路図である。

[図 5]扁平コイルとして機能する多層単卷コイルの具体的な構造の一例を示す縦断面図である。

[図 6]環状導体パターンの平面図である。

[図 7]扁平コイルとして機能する多層多巻きコイルの具体的な構造の一例を示す縦断面図である。

[図 8]渦巻状導体パターンの平面図である。

[図 9]扁平コイルのコアの説明図である。

[図 10]扁平コイルの好ま、設計例を示す説明図である。

[図 11]面状トランスの非結合状態における磁束経路を示す模式的説明図である。圆 12]面状トランスの非結合状態における第 1の面状インダクタ装置表面の磁束分布を示す平面図である。

圆 13]面状トランスの結合状態における磁束経路を示す模式的説明図である。圆 14]面状トランスの結合状態において、両者の位置関係が横にずれた状態における磁束経路を示す模式的説明図である。

[図 15]面状インダクタ装置を構成する裏面側の配線層のパターンを示す平面図である。

[図 16]アンテナパターンの幾つかの例を示す説明図である。

[図 17]フレキシブルシート状に構成して、切断予定線を設けた面状インダクタ装置の一例を示す説明図である。

圆 18]隣接コイル内で平行導体が生ずるパターンの説明図である。

[図 19]送電が維持できるコイルパターンの説明図である。

[図 20]単独コイルによる多層構造の問題点の説明図である。

圆 21]多層化に好適な導体パターンの説明図である。

圆 22]各扁平 S字形状コイルと配線層との接続関係を示す等価回路図である。

[図 23]S字形状導体パターンの他の例を示す図である。

[図 24]S字形状導体パターンの各層レイアウトの例を示す図である。

符号の説明

1 面状トランス

2 送電側物体

3 第 1の面状インダクタ装置

3a 扁平コイル担持層

3b 第 1の配線層

3c 第 2の配線層

4 受電側物体

5 第 2の面状インダクタ装置

5a 扁平コイル担持層

5b 第 1の配線層 c 第 2の配線層

扁平コイル

a 時計巻きコイル

b 反時計巻きコイル

m, 7m+l, 7m+2, 7m+3--- 縦列線η， 8η+1, 8η+2, 8η+3··· 横列線扁平コイル

a 時計巻きコイル

b 反時計巻きコイル

0k, 10k+l, 10k+2, 10k+3--- 縦歹嚇11, 111+1, 111+2， 111+3··· 横列線2 フレキシブル多層配線基板

2—1〜12— 7 各層基板

3 第 1の絶縁性被覆層

4 第 2の絶縁性被覆層

5 時計巻きコイル

6 反時計卷きコイル

7 スノレーホ一ノレ

8 スノレーホ一ノレ

9 1〜19 7 各層環状導体パターン0— 1〜20— 7 各層環状導体パターン1a シーノレド用隔壁

2 ベタ導体パターン

3 磁束通過孔

4 磁束通過孔

5 環状導体パターンの第 1の端部

6 環状導体パターンの第 2の端部

7 ビア (接続部材） 28 ビア (接続部材）

29 ギャップ

30 スノレーホ一ノレ

31 - 1~31 -6 各層の渦巻状パターン 32 最内周側の端部

33 最外周側の端部

34 ベタ導体パターン

35 ビア (接続部材）

36 ベタ導体パターン

40 中空のパイプ

41 格子状ベース付のパイプ型コア 42 線状パターン

43 アンテナパターン

Ti l, T12 一次側端子

T21, T22 二次側端子

φ コイル径

a コイル間隔

b 軸心間距離

LI, L2 コィノレ

Claims

請求の範囲

[1] 複数の扁平コイルと、

それらの扁平コイルを平面的に整列配置した状態で担持する扁平コイル担持層と扁平コイル担持層の一方の面側に設けられた第 1の配線層と、扁平コイル担持層の他方の面側に設けられた第 2の配線層とを有し、かつ

各扁平コイルの巻き始め端は第 1の配線層を介して共通接続され、また各扁平コィルの卷き終り端は第 2の配線層を介して共通接続されており、

それにより、第 1の配線層と第 2の配線層との間に、平面的に整列配置された複数の扁平コイルが電気的に並列接続された状態が出現する、ことを特徴とする面状インダクタ装置。

[2] 複数の扁平コイルは、隣接するもの同士で巻き方向が異なるようにして、整列配置されてヽる、ことを特徴とする請求項 1に記載の面状インダクタ装置。

[3] 第 1の配線層並びに第 2の配線層は、

V、ずれも、整列配置された複数の扁平コイルの全体を覆うベタ導体層とされて、る、ことを特徴とする請求項 2に記載の面状インダクタ装置。

[4] 第 1の配線層並びに第 2の配線層は、

いずれも、整列配置された複数の扁平コイルの全体を覆うベタ導体層とされ、かつ表面側に位置する第 1の配線層には、各扁平コイルの磁極位置に対応させて磁束通過孔が開けられている、ことを特徴とする請求項 2に記載の面状インダクタ装置。

[5] 第 1の配線層は、平面視において、整列配置された扁平コイルの全体を覆い、かつ各扁平コイルの磁極位置に対応させて磁束通過孔が開けられたベタ導体層とされており、さらに

第 2の配線層は、平面視において、扁平コイルの巻き終り端同士を結ぶ線状パターンとして形成され、かっこの線状パターンには所定の同調特性を有するアンテナパターンが含まれて、る、ことを特徴とする請求項 1に記載の面状インダクタ装置。

[6] 多層プリント配線基板上に形成されている、ことを特徴とする請求項 2〜5に記載の面状インダクタ装置。

[7] 扁平コイルを構成する各層導体パターンは正多角形状である、ことを特徴とする請求項 6に記載の面状インダクタ装置。

[8] 扁平コイルを構成する各層導体パターンは時計回りの渦巻状導体パターンと反時計回りの渦巻状導体パターンとを直列接続してなる S字形状導体パターンである、ことを特徴とする請求項 6に記載の面状インダクタ装置。

[9] シリコン基盤上に形成されている、ことを特徴とする請求項 2〜5に記載の面状インダクタ装置。

[10] 第 1の面状インダクタ装置と、第 2の面状インダクタ装置とを含み、

それらの面状インダクタ装置のそれぞれは、同様にして、

複数の扁平コイルと、

複数の扁平コイルは、隣接するもの同士で巻き方向が異なるようにして、整列配置されており、

第 1の配線層並びに第 2の配線層は、

いずれも、整列配置された複数の扁平コイルの全体を覆うベタ導体層とされ、かつ表面側に位置する第 1の配線層には、各扁平コイルの磁極位置に対応させて磁束通過孔が開けられており、さらに

第 1の配線層並びに第 2の配線層の各外側には、第 1の絶縁性被覆層並びに第 2 の絶縁性被覆層が被せられており、

それにより、第 1の面状インダクタ装置と第 2の面状インダクタ装置とを対向配置することにより、それらの面状インダクタ装置間の電磁結合を利用して電力伝送を行なうようにした、ことを特徴とする面状トランス。