電子部品及び信号伝達方法

【課題】送信用インダクタと受信用インダクタの相対位置がずれても、受信用インダクタが信号を受信できなくなることを抑制できるようにする。
【解決手段】複数の送信用インダクタは基板１１０上に形成されている。信号入力経路１１２は複数の送信用インダクタ１２０に接続しており、これら複数の送信用インダクタ１２０に同一の送信信号を入力する。位相差制御部１３０は、信号入力経路１１２に設けられており、複数の送信用インダクタ１２０相互間における信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号送信用のインダクタを有する電子部品及び信号伝達方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる回路の間で信号を伝達する方式の一つに、インダクタを用いる方式がある。この方式は、送信用インダクタと受信用インダクタを対向させ、これらの誘導結合を用いて信号を送信するものである。
【０００３】
なお特許文献１には、２つのインダクタを電流の向きが互いに逆方向になるように接続することにより、磁束を局部的に封じ込めることが記載されている。
【０００４】
また特許文献２には、複数のインダクタを設け、これらインダクタをトランジスタでオン／オフさせることにより、インダクタンス値を変更することが記載されている。
【０００５】
また特許文献３には、第１インダクタを配線層に形成し、第２インダクタを再配線層に形成し、第１インダクタに入力される信号の電流振幅及び／又は位相を制御することで、第２インダクタを貫通する磁束を変化させることが開示されている。具体的には、第１インダクタに入力される信号の位相を第２インダクタに入力される信号と同相にすると第２インダクタを貫通する磁束が増加すること、及び、第１インダクタに入力される信号の位相を第２インダクタに入力される信号と逆相にすると第２インダクタを貫通する磁束が減少することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３２７９３１号公報
【特許文献２】特開平０８−１６２３３１号公報
【特許文献３】特開２００９−１５２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体装置の製造プロセスを用いてインダクタを形成する場合、インダクタを小さくすることができる。一方、インダクタの誘導結合を用いて信号を送信する場合、インダクタの通信可能範囲は、送信用インダクタが生じる磁束の分布によって決まる。送信用インダクタを小さくすると、これに伴って磁束の密度が高い領域が狭くなり、受信用インダクタが受信可能なエリアが小さくなる。このため、送信用インダクタ及び受信用インダクタが小さい場合、送信用インダクタと受信用インダクタの相対位置の精度によっては、受信用インダクタが信号を受信できなくなる場合がでてくる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、基板上に形成され、平面視で中心が互いにずれて配置されている複数の送信用インダクタと、
前記複数の送信用インダクタそれぞれに送信信号を入力する信号入力経路と、
前記信号入力経路に設けられ、前記複数の送信用インダクタ相互間における前記送信信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する位相差制御部と、
を備える電子部品が提供される。
【０００９】
本発明によれば、電子部品は複数の送信用インダクタを有している。これら複数の送信用インダクタは、平面視で中心が互いにずれている。そして複数の送信用インダクタに入力される送信信号は、位相差制御部によって位相差が１８０°より小さい単位で制御されている。このため、この位相差を制御することにより、複数の送信用インダクタによって形成される磁束の中心を、基板に平行な面内でずらすことができる。従って、送信用インダクタと受信用インダクタの相対位置がずれても、受信用インダクタが信号を受信できなくなることを抑制できる。
【００１０】
本発明によれば、平面視で中心が互いにずれて配置されている複数の送信用インダクタと、受信用インダクタとを対向させ、
前記複数の送信用インダクタそれぞれに送信信号を入力し、かつ前記複数の送信用インダクタ相互間における前記送信信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する信号伝達方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、送信用インダクタと受信用インダクタの相対位置がずれても、受信用インダクタが信号を受信できなくなることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る電子部品の構成を示す図である。
【図２】電子部品の断面構造をその使用態様とあわせて示す断面図である
【図３】第２の実施形態に係る電子部品の構成を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る電子部品の構成を示す断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る電子部品の構成を示す図である。
【図６】第４の実施形態に係る電子部品の構成を示す図である。
【図７】図６に示した電子部品の構成を示す断面図である。
【図８】第５の実施形態に係る電子部品の構成を示す図である。
【図９】図８に示した電子部品の断面構造を、その使用態様とあわせて示す断面図である
【図１０】第６の実施形態に係る電子部品の構成を示す断面図である。
【図１１】変形例に係る電子部品の構成を示す図である。
【図１２】変形例に係る電子部品の構成を示す図である。
【図１３】第６の実施形態に係る電子部品の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電子部品１００の構成を示す図である。図２は、電子部品１００の断面構造を、その使用態様とあわせて示す断面図である。電子部品１００は、基板１１０、複数（例えば２つ）の送信用インダクタ１２０、信号入力経路１１２、及び位相差制御部１３０を備えており、電子部品２００に信号を送信する機能を有している。複数の送信用インダクタは基板１１０上に形成されている。信号入力経路１１２は複数の送信用インダクタ１２０に接続しており、これら複数の送信用インダクタ１２０に同一の送信信号を入力する。位相差制御部１３０は、信号入力経路１１２に設けられており、複数の送信用インダクタ１２０相互間における信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する。以下、詳細に説明する。
【００１５】
基板１１０は、例えばシリコン基板などの半導体基板であるが、これに限定されない。基板１１０上には多層配線層が形成されている。そして送信用インダクタ１２０はいずれかの配線層に形成されており、中心軸が基板１１０に対して垂直となっている。本図に示す例では、複数の送信用インダクタ１２０は互いに同一の配線層に形成されており、平面視で互いに重ならないように配置されている。送信用インダクタ１２０の直径は、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。また信号入力経路１１２は、多層配線層に形成された配線、ビア、及びコンタクトにより構成されている。
【００１６】
位相差制御部１３０は、位相制御回路１３２及び制御部１３４を備えている。位相制御回路１３２は、例えば送信信号を遅延させる遅延回路であり、バラクタなどの可変素子を有している。制御部１３４は、位相制御回路１３２の可変素子の特性を制御することにより、複数の送信用インダクタ１２０相互間における信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する。図１に示す例において位相制御回路１３２は、複数の送信用インダクタ１２０それぞれに設けられているが、いずれか一つの送信用インダクタ１２０には位相制御回路１３２が設けられていなくてもよい。位相制御回路１３２及び制御部１３４は、例えば基板１１０に形成されたトランジスタやアナログ素子などを用いて構成されている。
【００１７】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。受信側の電子部品２００は、受信用インダクタ２２０を有しており、受信用インダクタ２２０が複数の送信用インダクタ１２０と対向する向きに配置されている。図１に示す例では、受信用インダクタ２２０の中心は、平面視で、２つの送信用インダクタ１２０の相互間に位置している。そして電子部品１００，２００の相対位置を決めるとき、この相対位置にはずれが生じる。このずれが大きい場合、送信用インダクタ１２０が一つである場合には、送信用インダクタ１２０によって生じる磁束が強い領域が受信用インダクタ２２０から外れ、送信エラーが生じることがある。
【００１８】
これに対して本実施形態では、電子部品１００は複数の送信用インダクタ１２０を有している。複数の送信用インダクタ１２０は、平面視で中心が互いにずれている。そして複数の送信用インダクタ１２０に入力される送信信号の位相差は、１８０°より小さい単位で制御される。このため、複数の送信用インダクタ１２０によって形成される磁束密度の分布を、基板１１０に平行な面内でずらすことができる。従って、送信用インダクタ１２０と受信用インダクタ２２０の相対位置がずれても、受信用インダクタが信号を受信できなくなることを抑制できる。
【００１９】
（第２の実施形態）
図３及び図４は、第２の実施形態に係る電子部品１００の構成を示す断面図である。これらの図は、第１の実施形態における図２に相当している。本実施形態に係る電子部品１００は、少なくとも一つの送信用インダクタ１２０が、他の送信用インダクタ１２０とは異なる配線層に形成されている点を除いて、第１の実施形態に係る電子部品１００と同様の構成である。
【００２０】
互いに異なる配線層に形成されている送信用インダクタ１２０は、図３に示すように平面視で互いに重なっていなくてもよいし、図４に示すように一部が重なっていてもよい。
【００２１】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また図４に示すように複数の送信用インダクタ１２０を平面視で一部が重なるように配置すると、電子部品１００のうち複数の送信用インダクタ１２０が占める面積を小さくすることができる。
【００２２】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る電子部品１００の構成を示す図である。この図は、第１の実施形態における図１に相当している。本実施形態に係る電子部品１００は、送信信号生成部１７０を有している点を除いて、第１の実施形態又は第２の実施形態に係る電子部品１００と同様の構成である。送信信号生成部１７０は、信号入力経路１１２を介して送信用インダクタ１２０に接続しており、位相制御回路１３２を介して送信用インダクタ１２０に送信信号を入力する。位相制御回路１３２は、例えば基板１１０に形成されたトランジスタやアナログ素子などを用いて構成されている。
【００２３】
本実施形態によっても、第１又は第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また送信用インダクタ１２０、位相差制御部１３０、及び送信信号生成部１７０を一つの基板１１０を用いて一つの半導体チップとして形成することができる。
【００２４】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る電子部品１００の構成を示す図である。図７は、図６に示した電子部品１００の構成を示す断面図である。図６は第１の実施形態における図１に相当している。本実施形態に係る電子部品１００は、入力端子１８０を有している点を除いて、第１の実施形態又は第２の実施形態に係る電子部品１００と同様の構成である。
【００２５】
本実施形態に係る電子部品１００は、例えばディスクリート部品であり、例えば送信用インダクタ１２０、位相差制御部１３０、入力端子１８０、及びこれらを接続する配線やビアのみを有している。入力端子１８０は、信号入力経路１１２を介して送信用インダクタ１２０に接続しており、外部から入力された送信信号を、信号入力経路１１２及び位相制御回路１３２を介して送信用インダクタ１２０に入力する。入力端子１８０は、最上層の配線層に形成されており、電極パッドと同様の構造を有している。
【００２６】
本実施形態によっても、第１又は第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また他の電子部品が生成した送信信号を、電子部品１００を介して電子部品２００に送信することができる。
【００２７】
（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態に係る電子部品１００の構成を示す図である。図９は、図８に示した電子部品１００の断面構造を、その使用態様とあわせて示す断面図である。本実施形態に係る電子部品１００は、受信用インダクタ１４０及び信号検出部１４２を備える点を除いて、第１〜第４の実施形態のいずれかに示した電子部品１００と同様の構成である。
【００２８】
受信用インダクタ１４０は、平面視で複数の送信用インダクタ１２０と重ならないように配置されている。信号検出部１４２は、受信用インダクタ１４０に接続されており、受信用インダクタ１４０で発生した誘導電流の強度を検出する。
【００２９】
図９に示すように受信側の電子部品２００は、送信用インダクタ２４０を有している。送信用インダクタ２４０は、受信用インダクタ２２０で生成した誘導電流が、そのまま又は増幅回路を介して流れるようになっている。すなわち送信用インダクタ２４０が生成する磁束の大きさは、受信用インダクタ２２０で生成した誘導電流に比例する。そして送信用インダクタ２４０は受信用インダクタ１４０と対向する位置に配置されている。このため、受信用インダクタ１４０が生成する誘導電流の大きさは、受信用インダクタ２２０で生成した誘導電流に比例する。
【００３０】
そして位相差制御部１３０の制御部１３４は、信号検出部１４２が検出した誘導電流の強度に基づいて位相差を制御する。具体的には制御部１３４は、信号検出部１４２が検出した誘導電流の強度が最大となるように、すなわち受信用インダクタ２２０で生成した誘導電流が最大となるように位相差を制御する。
【００３１】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また電子部品１００，２００の相対位置を決めた後に、制御部１３４が、信号検出部１４２が検出した誘導電流の強度すなわち受信用インダクタ２２０で生成した誘導電流が最大となるように位相差を制御する。このため、位相差の設定を容易に行うことができる。
【００３２】
（第６の実施形態）
図１３および図１０は、本発明の第６の実施形態にかかる電子部品１００の構成を示す図である。本実施形態では、図１０に示すように、受信用インダクタ２２０と送信用インダクタ１２０とが対向して配置される。例えば、受信用インダクタ２２０と送信用インダクタ１２０は互いに異なる配線層に形成される。平面視において、受信用インダクタ２２０と送信用インダクタ１２０が一部重なっていると、受信用インダクタ２２０に流れる誘導電流を大きくできるため好適である。受信用インダクタ２２０は図１３に示すように、信号検出部１４２に接続され、受信用インダクタ１２０が受信した受信信号の強度、具体的には誘導電流の大きさが検知される。信号検出部１４２は、検地した受信信号の強度を制御部１３４に入力する。制御部１３４は、受信信号強度が高くなるように位相制御回路１３２を制御する。なお、図１０では、受信用インダクタ２２０と送信用インダクタ１２０以外の配線や位相制御部１３０等は省略してある。
【００３３】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態によれば、受信用インダクタ２２０の誘導電流が大きくなるように、送信用インダクタ１２０の磁束を位相制御回路１３２により調整しているため、確実に送信用インダクタ１２０と受信用インダクタ２２０との間で信号の送受信を行うことができる。
【００３４】
なお、第６の実施形態では図１０を用いて説明したが、その他の各実施形態においても、図１３に示すように、電子部品１００に受信用インダクタ２２０及び受信回路（図示せず）を設けてもよい。この場合、受信用インダクタ２２０と送信用インダクタ１２０は互いに異なる配線層に形成されるが、どちらが上側の配線層に形成されても良い。
【００３５】
また複数の送信用インダクタ１２０のレイアウトは、上記した例に限定されない。
【００３６】
例えば図１１に示すように、４つの送信用インダクタ１２０を、同一の円周上に中心が９０°間隔で位置するように配置してもよい。この場合、受信用インダクタ２２０の中心は、上記した円の中心と重なるのが好ましい。
【００３７】
また図１２に示すように、１つの送信用インダクタ１２０の周囲に４つの送信用インダクタ１２０を、同一の円周上に中心が９０°間隔で位置するように配置してもよい。この場合、受信用インダクタ２２０の中心は、中心に位置する送信用インダクタ１２０の中心と重なるのが好ましい。
【００３８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１００電子部品
１１０基板
１１２信号入力経路
１２０送信用インダクタ
１３０位相差制御部
１３２位相制御回路
１３４制御部
１４０受信用インダクタ
１４２信号検出部
１７０送信信号生成部
１８０入力端子
２００電子部品
２２０受信用インダクタ
２４０送信用インダクタ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成され、平面視で中心が互いにずれて配置されている複数の送信用インダクタと、
前記複数の送信用インダクタそれぞれに送信信号を入力する信号入力経路と、
前記信号入力経路に設けられ、前記複数の送信用インダクタ相互間における前記送信信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する位相差制御部と、
を備える電子部品。
【請求項２】
請求項１に記載の電子部品において、
前記基板上に形成された少なくとも一層の配線層を備え、
前記複数の送信用インダクタは、互いに同一の前記配線層に形成されている電子部品。
【請求項３】
請求項１に記載の電子部品において、
前記基板上に形成された複数の配線層を備え、
前記複数の送信用インダクタは、前記複数の配線層のいずれかに形成されており、
少なくとも一つの前記送信用インダクタは、他の前記送信用インダクタとは異なる配線層に形成されている電子部品。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品において、
前記送信信号を生成する送信信号生成部をさらに備える電子部品。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子部品において、
前記送信信号が入力される入力端子を備える電子部品。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子部品において、
前記複数の送信用インダクタと対向する位置に配置される受信用インダクタと、
前記受信用インダクタに接続され、前記受信用インダクタで発生した誘導電流の強度を検出する信号検出部と、
を備え、
前記位相差制御部は、前記信号検出部が検出した前記強度に基づいて前記位相差を制御する電子部品。
【請求項７】
請求項６に記載の電子部品において、
前記位相差制御部は、前記信号検出部が検出した前記強度が最大となるように前記位相差を制御する電子部品。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の電子部品において、
前記複数の送信用インダクタと前記受信用インダクタは、平面視で少なくとも一部が重なるように配置される電子部品。
【請求項９】
平面視で中心が互いにずれて配置されている複数の送信用インダクタと、受信用インダクタとを対向させ、
前記複数の送信用インダクタそれぞれに送信信号を入力し、かつ前記複数の送信用インダクタ相互間における前記送信信号の位相差を１８０°より小さい単位で制御する信号伝達方法。

【図１】