JP2001167928A

JP2001167928A - プリント基板

Info

Publication number: JP2001167928A
Application number: JP35108799A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Kaneko; 雅保金子
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2001-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】中間タップを有し、かつ、巻き数の多いコイ
ルを２層基板で実現する。【解決手段】プリント基板４０において、ａ１（タッ
プ４１）からａ２を介してｃ１（タップ４２）に、螺旋
状にパターンが展開され、ｃ１（タップ４２）からｃ２
を介してｂ１（タップ４３）に、螺旋状にパターンが展
開されることによりコイルが形成されている。プリント
基板４０のＡ面およびＢ面のそれぞれのパターンが生成
するコイルのインダクタンスは、内周側より外周側のほ
うが大きいため、プリント基板４０におけるパターン
は、Ａ面からＢ面、Ｂ面からＡ面にパターンが移動する
ときに、内周と外周が入れ替わるように結線され、タッ
プ４２を、タップ４１とタップ４３の電気的な中点に備
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板に関
し、特に、プリント基板上のパターンにより形成される
コイルにおいて、例えば、２層基板のような層の数の少
ない基板でリアクタンスを改善し、更に中間タップを設
けることができるようにしたプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板上で形成されるコイルのパ
ターンの一例を図１に示す。プリント基板上で形成され
るコイルは、図１に示されるように、タップ１１に接続
されたコイルの片側の端子（入力端子）ａ１から、内周
側に向かって、プリント基板１に螺旋状にパターンを展
開することによって実現される。ここで、端子ａ１の逆
側の端子（出力端子）ｂ１をタップ１３に接続しようと
した場合、コイルを形成するパターンを展開している面
（Ａ面）からパターンを導出することはできない（同一
面内で、２つのパターンがそれぞれ接触しないように、
一方のパターンが他方のパターンを飛び越えることはで
きない）ため、Ａ面のコイルの端子ａ２から、スルーホ
ールを介して、パターンを反対側の面（Ｂ面）に導出
し、面Ｂにおいて、図中破線で示すパターンを形成し、
スルーホールを介して、パターンを端子ｂ１に接続する
必要がある。すなわち、プリント基板１は２層（両面）
基板として構成する必要がある。また、この場合、Ｂ面
を利用して、コイルの中間の端子ｃ２と端子ｃ１とを接
続することで、タップ１２を用意することが可能とな
る。

【０００３】このコイルのインダクタンスを改善しつ
つ、基板面積を小さく抑えようとした場合、図２に示す
プリント基板２０のように、２層基板のＡ面とＢ面の両
方に、螺旋状のパターンを展開すればよい（すなわち、
コイルの巻き数を多くすればよい）。しかしながら、図
２の場合においては、コイルの両端が接続されるタップ
２１およびタップ２２は容易に形成可能であるが、基板
上のパターンのために、空中配線（例えば、ジャンパー
線を用いた配線）を行わない限り、中間タップを形成す
ることはできない。従って、小さな基板面積で、インダ
クタンスを改善し、更に、中間タップを設けようとした
場合、プリント基板に中間タップ用のパターンを形成す
るために、更に１層加えて３層構造をとることにより、
図３に示すプリント基板３０のようにタップ３１乃至タ
ップ３３を空中配線なしで搭載することが可能である。
図３の例の場合、タップ３１に接続された入力端子ａ１
と、タップ３３に接続された出力端子ｂ１との間に中間
端子ａ２が形成され、この中間端子ａ２が、端子ｃ１を
介して、タップ３２に接続されている。

【０００４】基板上に形成されたコイルを、例えば、無
線通信や電磁結合非接触通信などに用いるアンテナの回
路に用いる場合、送信側の電力終段回路はプッシュプル
回路で構成されることが多く、送信電力をコイルに供給
するためには、コイルに中間タップが形成されているほ
うが有利である。中間タップを有さないコイル（図２を
用いて説明したプリント基板２０）を用いた電磁結合非
接触通信における送信装置の回路の例を図４に示す。

【０００５】図４における信号源Ｖ１および信号源Ｖ２
により、正逆相のドライブ信号が発信される。これらの
信号は、トランジスタQ１およびトランジスタQ２により
電力が増幅され、コンデンサＣ３により所定の通信周波
数に共振される。コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、お
よび抵抗Ｒ１乃至抵抗Ｒ７の値は、回路の特性によって
決められる。このトランジスタQ１およびトランジスタQ
２のコレクタにかかる直流電圧は、チョークコイルＬ１
およびチョークコイルＬ２を介して与えられ、チョーク
コイルＬ１とチョークコイルＬ２との接合点は、チョー
クコイルＬ３およびコンデンサＣ２によりデカップリン
グされる。出力される信号の輻射は、プリント基板２に
対して垂直方向が最大となる。また、トランジスタQ３
およびトランジスタQ４は、バッファリングのために用
いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したとおり、
プリント基板上のパターンの展開により形成されるコイ
ルを２層基板で実現しようとすると、図１を用いて説明
したプリント基板１のように、中間タップを有し、イン
ダクタンスを犠牲にしたコイル（巻き数の少ないコイ
ル）を選択するか、大きなインダクタンスを得る場合に
は、図２を用いて説明したプリント基板２０のように、
中間タップを備えないコイルを選択しなくてはならな
い。中間タップを備えないコイルを、例えば、無線通信
や電磁結合非接触通信における送信回路のアンテナに用
いた場合、図４を用いて説明した回路のように、アンテ
ナに対する電力供給のための外付けのチョークコイルＬ
１およびチョークコイルＬ２が必要となり、コストアッ
プや回路の規模拡大につながる。また、図３を用いて説
明したプリント基板３０のように、コイルのインダクタ
ンスを改善しつつ中間タップを設けるために３層基板を
用いた場合においては、基板の層の数の増加のために、
基板コストが高くなってしまい、更に、基板厚の増加の
ため、例えばカード型などの薄型アンテナの実現が困難
となる。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、例えば、２層基板等の層の数が少ないプリ
ント基板において、リアクタンスを改善し、更に中間タ
ップを設けることを可能とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載のプリン
ト基板は、プリント基板の一方の面と他方の面のそれぞ
れにおいて、コイルを形成する複数のパターンが、同心
状に展開されていることを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載のプリント基板において
は、プリント基板の一方の面と他方の面のそれぞれにお
いて、コイルを形成する複数のパターンが、同心状に展
開される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、本発明の実
施の形態について説明する。

【００１１】図５に、本発明を適応したプリント基板の
第１の実施の形態を示す。プリント基板４０は、２層基
板であり、図５（Ａ）は、プリント基板４０のＡ面のパ
ターン図であり、図５（Ｂ）は、プリント基板４０のＢ
面のパターン図をＡ面側から透視した図である。

【００１２】プリント基板４０には、Ａ面に２本、Ｂ面
に２本の２組の螺旋状パターンが同心状に展開されてい
る。タップ４１に接続されている端子（入力端子、また
は出力端子）ａ１から中心（内周）に向かう螺旋状のパ
ターン（図５（Ａ）の実線のパターン）は、スルーホー
ルａ２を介して、Ｂ面に接続され、スルーホールａ２か
ら、外周に向かう螺旋状のパターン（図５（Ｂ）の実線
のパターン）が、タップ４２に接続されているスルーホ
ールｃ１に向けて展開されている。このパターンは、ス
ルーホールｃ１を介して再びＡ面に接続され、スルーホ
ールｃ１から中心に向かう螺旋状のパターン（図５
（Ａ）の点線のパターン）は、スルーホールｃ２を介し
て、Ｂ面に接続され、スルーホールｃ２から、外周に向
かう螺旋状のパターン（図５（Ｂ）の点線のパターン）
が、タップ４３に接続されているスルーホール（出力端
子、または入力端子）ｂ１に向けて展開されている。

【００１３】プリント基板４０のＡ，Ｂ両面のパターン
を平面的に表すと、図６のようになる。すなわち、図５
（Ａ）において、実線で示されるパターンは、図６のコ
イルＬａ１−ａ２に対応し、図５（Ａ）において、点線
で示されるパターンは、図６のコイルＬｃ１−ｃ２に対
応し、図５（Ｂ）において、実線で示されるパターン
は、図６のコイルＬａ２−ｃ１に対応し、図５（Ｂ）に
おいて、点線で示されるパターンは、図６のコイルＬｃ
２−ｂ１に対応する。

【００１４】ここで、プリント基板４０を、プッシュプ
ル回路を用いたアンテナのコイルとして用いる場合、中
間タップであるタップ４２は、電気的に正しく中点とな
るポイントでなければならない。しかし、プリント基板
４０のＡ面およびＢ面のそれぞれのパターンが生成する
コイルのインダクタンスは、内周側より外周側のほうが
大きい値となる（内周側のコイルより、外周側のほうが
長くなる）。このため、プリント基板４０におけるパタ
ーンは、Ａ面からＢ面にパターンが移動するときに、内
周と外周とが入れ替わるように結線されている。

【００１５】すなわち、端子ａ１から、スルーホールａ
２までのＡ面のパターンは外周、スルーホールａ２か
ら、スルーホールｃ１までのＢ面のパターンは内周、ス
ルーホールｃ１から、スルーホールｃ２までのＡ面のパ
ターンは内周、そして、スルーホールｃ２から、スルー
ホールｂ１までのＢ面のパターンは外周に、それぞれ形
成されている。

【００１６】そして、各タップ間のコイルは、Ａ面のコ
イルと、Ｂ面のコイルで構成され、かつ、各タップ間の
コイルの全長が略等しくなるように組み合わされてい
る。従って、図６に示されるように、タップ４１からタ
ップ４２までと、タップ４２からタップ４３までは、そ
れぞれ、Ａ面とＢ面のコイルで形成され、かつ、内周と
外周のパターンが組み合わされている。その結果、タッ
プ４２を、タップ４１とタップ４３との電気的な中点に
することができる。

【００１７】図７に、プリント基板４０を用いた電磁結
合非接触通信における送信装置の回路図を示す。

【００１８】図７の送信回路は、図４を用いて説明した
送信回路と同様に、信号源Ｖ１および信号源Ｖ２によ
り、正逆相のドライブ信号が発信され、これらの信号は
抵抗Ｒ１または抵抗Ｒ２を介して、ＰＮＰトランジスタ
Q３またはＰＮＰトランジスタQ４のベースに供給され、
増幅された後、それぞれ抵抗Ｒ３または抵抗Ｒ４を介し
て直流バイアス電圧が印加されているエミッタから出力
される。この出力信号は、抵抗Ｒ１２または抵抗Ｒ１１
を介して、ＰＮＰトランジスタＱ９またはＰＮＰトラン
ジスタＱ１０のベースに入力され、電力増幅される。電
力増幅された信号は、コンデンサＣ３と、プリント基板
４０により構成されるコイル（アンテナ）により規定さ
れる所定の通信周波数に共振される。

【００１９】プリント基板４０のタップ４２には、チョ
ークコイルＬ３で交流成分が抑圧され、コンデンサＣ２
で平滑された直流電圧が印加される。この電圧に基づい
て、タップ４２、タップ４１、ＮＰＮトランジスタＱ９
のコレクタ-エミッタ、抵抗Ｒ５の経路、または、タッ
プ４２、タップ４３、ＮＰＮトランジスタＱ１０のコレ
クタ-エミッタ、抵抗Ｒ５の経路でバイアス電流が流れ
る。コンデンサＣ１は、バイパス用である。

【００２０】図４を用いて説明した送信回路において
は、トランジスタQ１およびトランジスタQ２に直流電圧
を与えるために、外付けのチョークコイルＬ１およびチ
ョークコイルＬ２が必要となり、そのばらつきにより、
安定したバイアス電圧を供給することが困難であった。
図７に示される送信回路においては、正確な電気的中点
とし得る、タップ２により電源を供給することができる
ため、チョークコイルＬ１およびチョークコイルＬ２を
省略することができ、部品点数を減らし、回路規模を小
さくすることができると同時に、安定したバイアス電圧
の供給が可能となる。

【００２１】次に、図８に、本発明を適応したプリント
基板の第２の実施の形態を示す。プリント基板５０も、
プリント基板４０と同様に２層基板であり、図８（Ａ）
は、プリント基板５０のＡ面のパターン図であり、図８
（Ｂ）は、プリント基板５０のＢ面のパターン図をＡ面
側から透視した図である。

【００２２】プリント基板５０には、Ａ面に３本、Ｂ面
に３本の２組の螺旋状パターンが同心状に展開されてい
る。タップ５１に接続されている端子ａ１から中心に向
かう螺旋状のパターン（図８（Ａ）の実線のパターン）
は、スルーホールａ２を介して、Ｂ面に接続され、スル
ーホールａ２から、外周に向かう螺旋状のパターン（図
８（Ｂ）の実線のパターン）が、タップ５２に接続され
ているスルーホールｃ１に向けて展開されている。この
パターンは、スルーホールｃ１を介してＡ面に接続さ
れ、スルーホールｃ１から中心に向かう螺旋状のパター
ン（図８（Ａ）の点線のパターン）は、スルーホールｃ
２を介してＢ面に接続され、スルーホールｃ２から、外
周に向かう螺旋状のパターン（図８（Ｂ）の点線のパタ
ーン）が、タップ５３に接続されているスルーホールｄ
１に向けて展開されている。このパターンは、スルーホ
ールｂ１を介してＡ面に接続され、スルーホールｄ１か
ら中心に向かう螺旋状のパターン（図８（Ａ）の二点鎖
線のパターン）は、スルーホールｄ２を介して、Ｂ面に
接続され、スルーホールｄ２から、外周に向かう螺旋状
のパターン（図８（Ｂ）の二点鎖線のパターン）が、タ
ップ５４に接続されているスルーホールｂ１に向けて展
開されている。

【００２３】プリント基板５０のＡ，Ｂ両面のパターン
を平面的に表すと、図９のようになる。すなわち、図８
（Ａ）において、実線で示されるパターンは、図９のコ
イルＬａ１−ａ２に対応し、図８（Ａ）において、点線
で示されるパターンは、図９のコイルＬｃ１−ｃ２に対
応し、８（Ａ）において、二点鎖線で示されるパターン
は、図９のコイルＬｄ１−ｄ２に対応し、図８(Ｂ)にお
いて、実線で示されるパターンは、図９のコイルＬａ２
−ｃ１に対応し、図８(Ｂ)において、点線で示されるパ
ターンは、図９のコイルＬｃ２−ｄ１に対応し、図８
(Ｂ)において、二点鎖線で示されるパターンは、図９の
コイルＬｄ２−ｂ１に対応する。

【００２４】ここで、中間タップであるタップ５２およ
びタップ５３が、タップ５１とタップ５４に対して、電
気的に正しく３等分されたポイントであるためには、外
周と内周のパターンの長さに対して、中央のパターンが
ちょうど中間の長さ（外周のコイルの長さと、内周のコ
イルの長さの和の１／２）であればよい。そして、各タ
ップ間のコイルの長さが相互に略等しくなるように組み
合わされる。すなわち、図９に示されるように、タップ
５１からタップ５２までと、タップ５３からタップ５４
までは、それぞれ、内周と外周のパターンが組み合わさ
れ、タップ５２からタップ５３までは、中央のパターン
が組み合わされる。その結果、タップ５２およびタップ
５３は、タップ５１とタップ５４に対して、電気的に正
しく３等分されたポイントとなる。

【００２５】同様にして、プリント基板の同一面上に展
開されるパターンの本数を増やすことによって、プリン
ト基板上のパターンで形成されるコイルに、３つ、もし
くはそれ以上の中間タップを備えるようにすることがで
きる。

【００２６】図１０に、本発明を適応した第３の実施の
形態を示す。例えば、アンテナ以外の用途などで、プリ
ント基板に形成されるコイルに中間タップの搭載が必要
ない場合においても、本発明を適用して、基板面積およ
び基板の層の数を増やすことなく、プリント基板上に形
成されるコイルのインダクタンスを改善することができ
る。

【００２７】図１０（Ａ）は、プリント基板６０のＡ面
のパターン図であり、図１０（Ｂ）は、プリント基板６
０のＢ面のパターン図をＡ面側から透視した図である。
プリント基板６０は、２層基板であり、パターンの配線
は、図５を用いて説明したプリント基板４０と略等し
く、タップ６１およびタップ６２のみを搭載し、中間タ
ップを持たない。ここでは、２本のパターンを同一面上
に展開しているが、３本、もしくはそれ以上のパターン
を同一面上に展開することにより、更に、コイルのイン
ダクタンスを改善するようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に記載のプリント基板によれ
ば、プリント基板の一方の面と他方の面のそれぞれに、
コイルを形成する複数のパターンを、同心状に展開する
ようにしたので、例えば、２層基板等の層の数が少ない
プリント基板において、リアクタンスを改善し、中間タ
ップを設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント基板上のパターン展開によって形成さ
れるコイルの従来例を示す図である。

【図２】プリント基板上のパターン展開によって形成さ
れるコイルの従来例を示す図である。

【図３】プリント基板上のパターン展開によって形成さ
れるコイルの従来例を示す図である。

【図４】図２のプリント基板を用いた電磁結合非接触通
信における送信装置の回路図である。

【図５】本発明を適応したプリント基板の第１の実施の
形態を示す図である。

【図６】図５のプリント基板に形成されるコイルおよび
中間タップの位置を説明するための図である。

【図７】図５のプリント基板を用いた電磁結合非接触通
信における送信装置の回路図である。

【図８】本発明を適応したプリント基板の第２の実施の
形態を示す図である。

【図９】図８のプリント基板に形成されるコイルおよび
中間タップの位置を説明するための図である。

【図１０】本発明を適応したプリント基板の第３の実施
の形態を示す図である。

【符号の説明】

４０プリント基板，４１乃至４３タップ，５０
プリント基板，５１乃至５４タップ，６０プ
リント基板，６１，６２タップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子から出力端子までの間が、螺旋
状に展開されたパターンによりコイルを形成するプリン
ト基板において、前記プリント基板の一方の面と他方の面のそれぞれにお
いて、前記コイルを形成する複数のパターンが、同心状
に展開されていることを特徴とするプリント基板。
【請求項２】前記コイルは、前記入力端子および前記
出力端子以外に１つ以上の中間端子を有することを特徴
とする請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】前記各端子間のコイルは、前記基板の一
方の面のパターンと、他方の面のパターンとで構成さ
れ、かつ、前記各端子間のコイル全体の長さが略等しく
なるように組み合わされていることを特徴とする請求項
２に記載のプリント基板。
【請求項４】前記コイルは、アンテナを構成すること
を特徴とする請求項１に記載のプリント基板。