JP2008134118A

JP2008134118A - Printed circuit board for current detection

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Publication number: JP2008134118A
Application number: JP2006319648A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Ibuki; 吉史伊吹; Shuji Omae; 修二大前; Hideo Ito; 秀雄伊藤
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-06-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein a conventional current transformer used for current detection has structure wherein detection values are often dispersed because a wiring shape or the like easily has dispersion. <P>SOLUTION: This printed board 1 for current detection uses wiring 10-3 whose part is formed in a coil shape by connecting a through hole 11 to pattern wires 12, 13 alternately. When a conductor through which an alternating current flows is arranged to pass the inside of an penetration hole 101, the wiring 10-3 outputs a current flowing through the wiring by electromagnetic induction. Therefore, the wiring 10-3 functions as a current transformer. Since the wiring 10-3 is formed from the through holes and the pattern wires, the wiring shape or the like seldom has dispersion, thereby reduce the dispersion of the detection values. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、交流電力の伝送経路として用いる電力伝送用導電体に流れる交流電流を検出するために用いる電流検出用プリント基板に関するものであり、特には、交流電力として高周波電力を用いるものに関するものである。 The present invention relates to a printed circuit board for current detection used for detecting an alternating current flowing in a power transmission conductor used as a transmission path of AC power, for example, and particularly relates to a circuit using high frequency power as AC power. Is.

例えば、インピーダンス整合装置や高周波電源装置のように、交流電力の電流と電圧とを検出し、検出した電流と電圧とを用いて制御等を行うものがある。その一例として、インピーダンス整合装置について説明する。 For example, there are devices such as an impedance matching device and a high-frequency power supply device that detect the current and voltage of AC power and perform control using the detected current and voltage. As an example, an impedance matching device will be described.

図１４は、インピーダンス整合装置が用いられる高周波電力供給システムの一例のブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram of an example of a high-frequency power supply system in which the impedance matching device is used.

この高周波電力供給システムは、半導体ウエハや液晶基板等の被加工物に、例えばプラズマエッチング、プラズマＣＶＤといった加工処理を行うためのシステムであり、高周波電源装置６１、伝送線路６２、インピーダンス整合装置６３、負荷接続部６４及び負荷６５（プラズマ処理装置６５）で構成されている。 This high-frequency power supply system is a system for performing processing such as plasma etching or plasma CVD on a workpiece such as a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate, and includes a high-frequency power supply device 61, a transmission line 62, an impedance matching device 63, It is comprised by the load connection part 64 and the load 65 (plasma processing apparatus 65).

高周波電源装置６１は、高周波電力を出力して、負荷となるプラズマ処理装置６５に供給するための装置である。なお、高周波電源装置６１から出力された高周波電力は、同軸ケーブルからなる伝送線路６２及びインピーダンス整合装置６３及び遮蔽された銅板からなる負荷接続部６４を介してプラズマ処理装置６５に供給される。また、一般にこの種の高周波電源装置６１では、無線周波数帯域の周波数（例えば、数百ｋＨｚ以上の周波数）を有する高周波電力を出力している。 The high-frequency power supply device 61 is a device for outputting high-frequency power and supplying it to the plasma processing device 65 serving as a load. The high-frequency power output from the high-frequency power supply device 61 is supplied to the plasma processing device 65 via a transmission line 62 made of a coaxial cable, an impedance matching device 63, and a load connection portion 64 made of a shielded copper plate. In general, this type of high-frequency power supply 61 outputs high-frequency power having a frequency in the radio frequency band (for example, a frequency of several hundred kHz or more).

プラズマ処理装置６５は、ウエハ、液晶基板等を加工（エッチング、ＣＶＤ等）するための装置である。 The plasma processing apparatus 65 is an apparatus for processing (etching, CVD, etc.) a wafer, a liquid crystal substrate, and the like.

インピーダンス整合装置６３は、内部に図示しない可変インピーダンス素子（例えば、可変コンデンサ、可変インダクタ等）等で構成された整合回路を備えていて、高周波電源装置６１と負荷６５との間がインピーダンス整合するように、整合回路内の可変インピーダンス素子のインピーダンスを変化させる制御機能を有する。 The impedance matching device 63 includes a matching circuit configured by a variable impedance element (for example, a variable capacitor, a variable inductor, etc.) not shown in the figure, and impedance matching is performed between the high frequency power supply device 61 and the load 65. And a control function for changing the impedance of the variable impedance element in the matching circuit.

このような制御を行うために、インピーダンス整合装置６３の入力端６３ａから整合回路までの間に、高周波電源装置６１から出力された高周波の電流を検出する電流検出器および高周波の電圧を検出する電圧検出器を設け、これらの検出器で検出した電流と電圧とを用いて、進行波電力や反射波電力等の情報を求めている。そして、求めた情報を用いて、インピーダンス整合するように可変インピーダンス素子のインピーダンスを制御している。 In order to perform such control, a current detector that detects a high-frequency current output from the high-frequency power supply device 61 and a voltage that detects a high-frequency voltage between the input terminal 63a of the impedance matching device 63 and the matching circuit. Detectors are provided, and information such as traveling wave power and reflected wave power is obtained using the current and voltage detected by these detectors. Then, using the obtained information, the impedance of the variable impedance element is controlled so as to perform impedance matching.

図１５は、インピーダンス整合装置６３の入力端から整合回路６７までの間に設けられる電流検出器８０および電圧検出器９０の概略の回路図である。図１５に示すように、入力端６３ａから整合回路６７までは、電力の伝送経路となる電力伝送用導電体６６（例えば棒状の銅）が設けられている。そして、電力伝送用導電体６６の途中に、電流検出器８０と電圧検出器９０とが設けられている。 FIG. 15 is a schematic circuit diagram of the current detector 80 and the voltage detector 90 provided between the input terminal of the impedance matching device 63 and the matching circuit 67. As shown in FIG. 15, a power transmission conductor 66 (for example, rod-shaped copper) serving as a power transmission path is provided from the input end 63 a to the matching circuit 67. A current detector 80 and a voltage detector 90 are provided in the middle of the power transmission conductor 66.

電流検出器８０は、カレントトランス部８１、カレントトランス部８１の出力配線８２，８３、電流用変換回路８４、および電流用変換回路８４の出力配線８５によって構成されている。この電流検出器８０では、電力伝送用導電体６６に流れる交流電流に応じた電流がカレントトランス部８１に流れる。この電流は、出力配線８２，８３を介して電流用変換回路８４に入力され、所定の電圧レベルに変換されて電流用変換回路８４の出力配線８５から出力されるようになっている。 The current detector 80 includes a current transformer unit 81, output wirings 82 and 83 of the current transformer unit 81, a current conversion circuit 84, and an output wiring 85 of the current conversion circuit 84. In the current detector 80, a current corresponding to the alternating current flowing through the power transmission conductor 66 flows through the current transformer 81. This current is input to the current conversion circuit 84 via the output wirings 82 and 83, converted to a predetermined voltage level, and output from the output wiring 85 of the current conversion circuit 84.

また、電圧検出器９０は、コンデンサ部９１、コンデンサ部９１の出力配線９２、電圧用変換回路９３、および電圧用変換回路９３の出力配線９４によって構成されている。この電圧検出器９０では、電力伝送用導電体６６に生じる交流電圧に応じた電圧がコンデンサ部９１に生じる。この電圧は、出力配線９２を介して電圧用変換回路９３に入力され、所定の電圧レベルに変換されて電圧用変換回路９３の出力配線９４から出力されるようになっている。 The voltage detector 90 includes a capacitor unit 91, an output wiring 92 of the capacitor unit 91, a voltage conversion circuit 93, and an output wiring 94 of the voltage conversion circuit 93. In the voltage detector 90, a voltage corresponding to the AC voltage generated in the power transmission conductor 66 is generated in the capacitor unit 91. This voltage is input to the voltage conversion circuit 93 via the output wiring 92, converted to a predetermined voltage level, and output from the output wiring 94 of the voltage conversion circuit 93.

そして、電流検出器８０および電圧検出器９０によって検出した電流と電圧とを用いて、上述したように、進行波電力や反射波電力等の情報を求めている。このような電流検出器８０と電圧検出器９０は、図１６、図１７に示すような構造になっていた。 Then, as described above, information such as traveling wave power and reflected wave power is obtained using the current and voltage detected by the current detector 80 and the voltage detector 90. Such a current detector 80 and a voltage detector 90 have a structure as shown in FIGS.

図１６は、電流検出器８０および電圧検出器９０の概略の外観図である。 FIG. 16 is a schematic external view of the current detector 80 and the voltage detector 90.

図１７は、図１６に示した電流検出器８０および電圧検出器９０の構成説明図である。図１７において、同図（ａ）は、図１６の筐体（点線で図示）を透過させた筐体内部図であり、同図（ｂ）は、カレントトランス部８１周辺を同図（ａ）の横側から見た図であり、同図（ｃ）は、コンデンサ部９１周辺を同図（ａ）の横側から見た図である。 FIG. 17 is an explanatory diagram of the configuration of the current detector 80 and the voltage detector 90 shown in FIG. 17A is a housing internal view through which the housing of FIG. 16 (shown by a dotted line) is transmitted, and FIG. 17B is a view around the current transformer unit 81 in FIG. FIG. 10C is a view of the periphery of the capacitor portion 91 viewed from the lateral side of FIG.

ただし、図１６、図１７において、電力伝送用導電体６６および電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体６９は、説明のために図示しただけであり、電流検出器８０および電圧検出器９０には含まれない。また、図１６、図１７では、便宜上、図１５に示した構成要素に相当する部位には、同符号を付けている。 However, in FIGS. 16 and 17, the power transmission conductor 66 and the insulator 69 covering the power transmission conductor 66 are only shown for explanation, and the current detector 80 and the voltage detector 90 include Not included. In FIGS. 16 and 17, for convenience, parts corresponding to the components shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals.

以下、図１６、図１７を参照して、電流検出器８０と電圧検出器９０について説明する。 Hereinafter, the current detector 80 and the voltage detector 90 will be described with reference to FIGS. 16 and 17.

図１６、図１７において、電力伝送用導電体６６は、例えば、円筒形状の銅製の棒であり、電力伝送用導電体６６の外周は、中空の絶縁体６９で覆われている。そして、これらが筐体７１を貫通している。また、筐体７１内に電流検出器８０を構成するカレントトランス部８１および電圧検出器９０を構成するコンデンサ部９１が収容されている。 In FIGS. 16 and 17, the power transmission conductor 66 is, for example, a cylindrical copper rod, and the outer periphery of the power transmission conductor 66 is covered with a hollow insulator 69. These penetrate through the casing 71. In addition, a current transformer unit 81 constituting the current detector 80 and a capacitor unit 91 constituting the voltage detector 90 are accommodated in the casing 71.

カレントトランス部８１は、リング状の磁性体コア（例えば、フェライトを用いたトロイダルコア）に被覆された銅線等を巻きつけてコイル状の配線を形成したものである。そして、電力伝送用導電体６６が磁性体コアの内側を通過するように、カレントトランス部８１を配置することによって、電力伝送用導電体６６に流れる電流に応じた電流が、カレントトランス部８１のコイル状の配線に流れる構造になっている。 The current transformer 81 is formed by winding a copper wire or the like covered with a ring-shaped magnetic core (for example, a toroidal core using ferrite) to form a coil-shaped wiring. Then, by arranging the current transformer portion 81 so that the power transmission conductor 66 passes through the inside of the magnetic core, a current corresponding to the current flowing through the power transmission conductor 66 is reduced in the current transformer portion 81. It has a structure that flows through coiled wiring.

カレントトランス部８１に流れる電流は、コイル状の配線の両端部に接続された出力配線８２，８３を介して電流用変換回路８４に入力される。そして、電流用変換回路８４では、入力された電流を所定の電圧レベルに変換して出力するようになっている。 The current flowing through the current transformer 81 is input to the current conversion circuit 84 via the output wirings 82 and 83 connected to both ends of the coiled wiring. The current conversion circuit 84 converts the input current into a predetermined voltage level and outputs it.

また、コンデンサ部９１は、絶縁体６９の周囲にリング状の導体９１ｂ（例えば、銅のリング）を設けたものである。このリング状の導体９１ｂは、電力伝送用導電体６６と対向する部分９１ａと対となってコンデンサの電極として機能するために、コンデンサ部９１には、電力伝送用導電体６６に生じている電圧に応じた電圧が生じる。そして、コンデンサ部９１に生じた電圧が、リング状の導体９１ｂに接続された出力配線９２を介して電圧用変換回路９３に入力される。そして、電圧用変換回路９３では、入力された電圧を所定の電圧レベルに変換して出力するようになっている。 In addition, the capacitor portion 91 is provided with a ring-shaped conductor 91 b (for example, a copper ring) around the insulator 69. Since this ring-shaped conductor 91b functions as an electrode of a capacitor paired with the portion 91a facing the power transmission conductor 66, the voltage generated in the power transmission conductor 66 is applied to the capacitor portion 91. A voltage corresponding to is generated. The voltage generated in the capacitor unit 91 is input to the voltage conversion circuit 93 via the output wiring 92 connected to the ring-shaped conductor 91b. The voltage conversion circuit 93 converts the input voltage into a predetermined voltage level and outputs it.

なお、図１６、図１７では、電流用変換回路８４の出力配線８５および電圧用変換回路９３の出力配線９４の図示を省略している。また、電磁波等の影響から電流用変換回路８４および電圧用変換回路９３を保護するために、電流用変換回路８４および電圧用変換回路９３を覆うように、共通の導体製の蓋７２が設けられている。しかし、図１６では、電流用変換回路８４および電圧用変換回路９３を図示するために、あえて蓋７２を取り外した状態を図示している。また、図１７では、蓋７２の図示を省略している。 16 and 17, the output wiring 85 of the current conversion circuit 84 and the output wiring 94 of the voltage conversion circuit 93 are not shown. Further, in order to protect the current conversion circuit 84 and the voltage conversion circuit 93 from the influence of electromagnetic waves or the like, a common conductor lid 72 is provided so as to cover the current conversion circuit 84 and the voltage conversion circuit 93. ing. However, FIG. 16 illustrates a state in which the lid 72 is removed in order to illustrate the current conversion circuit 84 and the voltage conversion circuit 93. In FIG. 17, the lid 72 is not shown.

図１６、図１７で説明したように、電流検出器８０および電圧検出器９０は、図１５で示した回路図の構成だけでなく、カレントトランス部８１、コンデンサ部９１等を覆う筐体をさらに備えている。そして、従来の電流検出器８０および電圧検出器９０では、筐体が共通となっている。 As described with reference to FIGS. 16 and 17, the current detector 80 and the voltage detector 90 have not only the configuration of the circuit diagram shown in FIG. 15 but also a housing that covers the current transformer unit 81, the capacitor unit 91, and the like. I have. The conventional current detector 80 and voltage detector 90 have a common housing.

また、上述したような電流検出器８０、電圧検出器９０は、高周波電源装置６１等、他の装置にも使用することができる。例えば、高周波電源装置の場合は、高周波電源装置６１の出力端に設け、出力する進行波電力が設定値になるように制御するために必要な電流と電圧とを検出するために使用される。 Further, the current detector 80 and the voltage detector 90 as described above can also be used for other devices such as the high frequency power supply device 61. For example, in the case of a high-frequency power supply device, it is provided at the output end of the high-frequency power supply device 61 and used to detect a current and a voltage necessary for controlling the output traveling wave power to be a set value.

また、インピーダンス整合装置の出力端６３ｂまたは負荷６５の入力端における電流、電圧を検出して、検出した電流や電圧を制御や解析等に使用することもある。 Further, the current and voltage at the output terminal 63b of the impedance matching device or the input terminal of the load 65 may be detected, and the detected current and voltage may be used for control and analysis.

図１８は、電流検出器８０、電圧検出器９０をインピーダンス整合装置内の整合回路と出力端との間に設ける場合の回路図である。
この図１８に示すように、電流検出器８０、電圧検出器９０をインピーダンス整合装置内の整合回路６７と出力端６３ｂとの間の電力伝送用導電体６８の途中に設けて、インピーダンス整合装置の出力端６３ｂにおける電流、電圧を検出することもある。 FIG. 18 is a circuit diagram when the current detector 80 and the voltage detector 90 are provided between the matching circuit in the impedance matching device and the output terminal.
As shown in FIG. 18, the current detector 80 and the voltage detector 90 are provided in the middle of the power transmission conductor 68 between the matching circuit 67 and the output end 63b in the impedance matching device, and The current and voltage at the output terminal 63b may be detected.

この図１８では、図１５に示した回路図と同じものには同符号を付けている。ただし、インピーダンス整合装置の入力端６３ａと出力端６３ｂとでは、電流、電圧に違いがあるので、電流検出器８０、電圧検出器９０は、耐電流、耐電圧の観点から、構造上の相違がある。しかし、この図１８では、それらの違いを考慮せずに同符号としている。例えば、通常、インピーダンス整合装置の入力端６３ａよりも出力端６３ｂの方が、高電流、高電圧になる。そのために、インピーダンス整合装置の出力端６３ｂに電流検出器８０、電圧検出器９０を設ける場合は、インピーダンス整合装置の入力端６３ａに設ける場合よりも、電力伝送用導電体６８を太い径の導電体にしたり、電力伝送用導電体６８の外周を覆う絶縁体６９の肉厚を厚くして、絶縁距離を長くする必要がある。しかし、図１８に示した回路図では、便宜上、これらの違いを考慮していない。 In FIG. 18, the same components as those in the circuit diagram shown in FIG. However, since there is a difference in current and voltage between the input end 63a and the output end 63b of the impedance matching device, the current detector 80 and the voltage detector 90 have structural differences from the viewpoint of withstand current and withstand voltage. is there. However, in FIG. 18, the same symbols are used without considering these differences. For example, normally, the output end 63b has a higher current and voltage than the input end 63a of the impedance matching device. Therefore, when the current detector 80 and the voltage detector 90 are provided at the output end 63b of the impedance matching device, the power transmission conductor 68 is a conductor having a larger diameter than when the current detector 80 and the voltage detector 90 are provided at the input end 63a of the impedance matching device. In addition, it is necessary to increase the insulation distance by increasing the thickness of the insulator 69 covering the outer periphery of the power transmission conductor 68. However, the circuit diagram shown in FIG. 18 does not consider these differences for convenience.

また、図１８のように、インピーダンス整合装置に使用する場合は、インピーダンス整合装置の入力側に、インピーダンス整合させるために必要な電流および電圧の情報を検出するための検出器が別途必要であるが、図示を省略している。 In addition, as shown in FIG. 18, when used in an impedance matching device, a detector for detecting current and voltage information necessary for impedance matching is separately required on the input side of the impedance matching device. The illustration is omitted.

特開２００３−３０２４３１号公報JP 2003-302431 A 特開２００４−８５４４６号公報JP 2004-85446 A

電流検出器８０を構成するカレントトランス部８１が、磁性体コアに配線を巻き付けて作られているため、巻線間隔や巻き付け強さにばらつきが生じ易い。そのために、複数の電流検出器８０を製作した場合に、個々の電流検出器８０の検出値にばらつきが生じ易い。 Since the current transformer 81 that constitutes the current detector 80 is formed by winding a wire around a magnetic core, variations in winding spacing and winding strength are likely to occur. Therefore, when a plurality of current detectors 80 are manufactured, the detection values of the individual current detectors 80 are likely to vary.

また、カレントトランス部８１の出力配線８２，８３の形状もばらつきが生じやすいので、電流の検出値にばらつきが生じる一因となっている。 In addition, since the shapes of the output wirings 82 and 83 of the current transformer 81 are also likely to vary, this is a cause of variation in the detected current value.

また、電流検出器８０を構成するカレントトランス部８１は、コアに配線を巻き付けているため、自己インダクタンスと線間容量による自己共振周波数が存在する。ところが、コアに用いている磁性体の比透磁率が大きいために、自己共振周波数が低くなる。そのために、検出可能な周波数帯域の上限が低くなる。すなわち、検出可能な周波数帯域が制限されてしまうという課題もある。 The current transformer 81 constituting the current detector 80 has a self-resonant frequency due to self-inductance and line-to-line capacitance because a wire is wound around the core. However, since the relative magnetic permeability of the magnetic material used for the core is large, the self-resonance frequency is lowered. For this reason, the upper limit of the detectable frequency band is lowered. That is, there is a problem that a detectable frequency band is limited.

なお、電圧検出器９０も、複数の検出器を製作した場合に、個々の検出器の検出値にばらつきが生じやすい構造になっているが、ここでは、省略する。 The voltage detector 90 also has a structure in which variations in detection values of individual detectors are likely to occur when a plurality of detectors are manufactured, but is omitted here.

本発明は、上記事情のもとで考え出されたものであって、複数の検出器を製作した場合でも、個々の検出器の電流の検出値のばらつきを低減させることができるカレントトランス部を提供する。 The present invention has been conceived under the above circumstances, and even when a plurality of detectors are manufactured, a current transformer unit that can reduce variations in the detection values of the currents of the individual detectors. provide.

第１の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、
基板を貫通する貫通穴または切欠部と、
前記貫通穴または切欠部の周囲に沿って配置され、スルーホールとパターン配線とを交互に接続することによって、一部がコイル状に形成された少なくとも１つの配線とを備え、
交流電流が流れる導電体が、前記貫通穴の内側を通るように配置されるか、切欠部に隣接するように配置された場合に、電磁誘導によって前記配線に流れる電流を出力する機能を有するものである。 The printed circuit board for current detection provided by the first invention is
A through hole or notch that penetrates the substrate, and
It is disposed along the periphery of the through hole or notch, and includes at least one wiring partly formed in a coil shape by alternately connecting the through hole and the pattern wiring,
When a conductor through which an alternating current flows is arranged so as to pass through the inside of the through hole or adjacent to the notch, it has a function of outputting a current flowing through the wiring by electromagnetic induction. It is.

第２の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、前記一部がコイル状に形成された配線のスルーホール及びパターン配線に関するものであって、
前記スルーホールは、基板の最上層と最下層との間を貫通するか、基板の一部分の層間を貫通するものであり、
前記パターン配線は、前記スルーホールが貫通する層のうちの任意の層に形成されたものであることを特徴としている。 The printed circuit board for current detection provided by the second invention relates to a through hole and a pattern wiring of the wiring partly formed in a coil shape,
The through hole penetrates between the uppermost layer and the lowermost layer of the substrate, or penetrates between some layers of the substrate,
The pattern wiring is formed in an arbitrary layer among layers through which the through hole penetrates.

第３の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、前記一部がコイル状に形成された配線に関するものであって、
前記一部がコイル状に形成された配線には、前記スルーホール及び前記パターン配線の少なくともどちらかが、前記スルーホールと前記パターン配線との交点よりも突出している箇所が設けられていることを特徴としている。 The printed circuit board for current detection provided by the third invention relates to a wiring in which the part is formed in a coil shape,
The wiring partly formed in a coil shape is provided with a portion where at least one of the through hole and the pattern wiring protrudes from an intersection of the through hole and the pattern wiring. It is a feature.

第４の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、前記一部がコイル状に形成された配線に関するものであって、
前記一部がコイル状に形成された配線は、両端部を有しており、この両端部に電流出力用の配線が接続されることを特徴としている。 The printed circuit board for current detection provided by the fourth invention relates to a wiring in which the part is formed in a coil shape,
The wiring partly formed in a coil shape has both end portions, and a current output wiring is connected to both end portions.

第５の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、前記一部がコイル状に形成された配線に関するものであって、
前記一部がコイル状に形成された配線が基板に複数形成される場合は、各配線の両端部または電気的に同一箇所において、他の配線の両端部または電気的に同一箇所と、電気的に接続可能となっていることを特徴としている。 The printed circuit board for current detection provided by the fifth invention relates to a wiring in which the part is formed in a coil shape,
When a plurality of wirings that are partly formed in a coil shape are formed on the substrate, both ends of each wiring or electrically the same location, both ends of other wiring or electrically the same location, It is characterized in that it can be connected to.

第６の発明によって提供される電流検出用プリント基板は、前記交流電流が、無線周波数帯域の周波数を有する交流電流であることを特徴としている。 The printed circuit board for current detection provided by the sixth invention is characterized in that the alternating current is an alternating current having a frequency in a radio frequency band.

本発明によれば、プリント基板に一部がコイル状に形成された配線（一部コイル状の配線）を備えているので、プリント基板にカレントトランスの機能を持たせることができる。また、スルーホール及びパターン配線によって一部コイル状の配線を形成するので、従来のように、巻線間隔や巻付け強さのばらつきによって自己共振周波数やカレントトランスの結合度が変化することが殆どない。そのために、複数の電流検出用プリント基板を製作した場合に、個々の電流検出用プリント基板に起因する電流検出値のばらつきを低減させることできる。 According to the present invention, since the printed circuit board is provided with wiring partially formed in a coil shape (partially coiled wiring), the printed circuit board can have the function of a current transformer. In addition, since a part of the coil-shaped wiring is formed by the through hole and the pattern wiring, the self-resonant frequency and the coupling degree of the current transformer are mostly changed due to variations in the winding interval and the winding strength as in the past. Absent. Therefore, when a plurality of current detection printed circuit boards are manufactured, it is possible to reduce variations in the current detection values caused by the individual current detection printed circuit boards.

以下、本発明の詳細を図面を参照して説明する。 Hereinafter, details of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、電流検出用プリント基板１の一例を示す図である。
図１において、同図（ａ）は、電流検出用プリント基板１の平面図（基板の上から見た図）であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部（点線で囲んだＡ部分）を拡大した概略図であり、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）を側面から見た場合の電流検出用プリント基板１の配線を図示したものである。なお、同図（ｄ）に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a printed circuit board 1 for current detection.
1A is a plan view of the current detection printed circuit board 1 (viewed from above), and FIG. 1B is a part (a dotted line) of FIG. (C) is an enlarged schematic view, in order to simplify the illustration of FIG. (B), FIG. The wiring of the printed circuit board 1 for current detection when the figure (c) is seen from the side is shown in figure. For the sake of explanation, the wiring shown in FIG. 4D is shown through a portion that is not normally visible.

図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、電流検出用プリント基板１は、基板を貫通する貫通穴１０１が設けられており、その周囲にコイル状に形成された配線１０（以下、コイル状の配線１０という）が設けられている。このコイル状の配線１０は、基板を貫通しながら、基板の表面１２１と裏面１２２とを交互に接続することによって両端部１０ａ，１０ｂを有するコイル状に形成されたものである。この配線の内、基板を貫通する部分は、スルーホール（ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）１１によって形成され、基板の表面および裏面の配線は、パターン配線１２，１３によって形成されている。 As shown in FIGS. 1A to 1D, the current detection printed circuit board 1 is provided with a through hole 101 penetrating the board, and a wiring 10 (hereinafter referred to as a coil) formed in a coil shape around the hole 101. (Referred to as a wiring 10). The coil-shaped wiring 10 is formed in a coil shape having both end portions 10a and 10b by alternately connecting the front surface 121 and the back surface 122 of the substrate while penetrating the substrate. A portion of the wiring that penetrates the substrate is formed by a through hole 11, and wiring on the front surface and the back surface of the substrate is formed by pattern wirings 12 and 13.

なお、図１（ｂ）〜（ｃ）において、点線で示した部分は、基板の裏面のパターン配線を示すが、透過したものであるため、点線で示している。また、コイル状の配線１０の両端部１０ａ，１０ｂには、出力配線２１，２２が接続されている。この出力配線が出力端子２３，２４に接続されている。 In FIGS. 1B to 1C, the portion indicated by the dotted line indicates the pattern wiring on the back surface of the substrate, but is indicated by the dotted line because it is transmitted. Further, output wirings 21 and 22 are connected to both end portions 10a and 10b of the coiled wiring 10, respectively. This output wiring is connected to the output terminals 23 and 24.

また、この例の場合は、両面構造の基板（以下、両面基板という）であるために、１つの絶縁体部１１０の表面層および裏面層にパターン配線が形成されることになる。 In the case of this example, since the substrate has a double-sided structure (hereinafter referred to as a double-sided substrate), pattern wiring is formed on the front surface layer and the back surface layer of one insulator portion 110.

図２は、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６および電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体６９が、電流検出用プリント基板１に設けられた貫通穴１０１の内側を通るように配置された場合を示す図である。なお、図面の簡略化のために、配線の図示は省略している。また、本実施例および以降の実施例では、電流検出用プリント基板等が、インピーダンス整合装置６３の入力端から整合回路６７までの間に設けられた場合を例にして説明をする。 In FIG. 2, the power transmission conductor 66 through which an alternating current flows and the insulator 69 covering the power transmission conductor 66 are arranged so as to pass inside the through hole 101 provided in the current detection printed circuit board 1. It is a figure which shows a case. In addition, illustration of wiring is abbreviate | omitted for simplification of drawing. In the present embodiment and the following embodiments, a case where a current detection printed circuit board or the like is provided between the input end of the impedance matching device 63 and the matching circuit 67 will be described as an example.

図１に示したような電流検出用プリント基板１にすると、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６が、図２に示すように、貫通穴１０１の内側を通るように配置された場合に、電磁誘導によって、コイル状の配線１０に電流が流れる。すなわち、プリント基板にカレントトランス機能を持たすことができる。換言すれば、電流検出用プリント基板１に、カレントトランスを形成することができる。 When the current detection printed circuit board 1 as shown in FIG. 1 is used, when the power transmission conductor 66 through which an alternating current flows is disposed so as to pass through the inside of the through hole 101 as shown in FIG. A current flows through the coiled wiring 10 due to electromagnetic induction. That is, the printed circuit board can have a current transformer function. In other words, a current transformer can be formed on the current detection printed circuit board 1.

したがって、コイル状の配線１０の部分は、図１５に示した回路図のカレントトランス部８１に相当する。 Therefore, the portion of the coil-shaped wiring 10 corresponds to the current transformer portion 81 in the circuit diagram shown in FIG.

このようにすると、コイル状の配線１０の部分が、スルーホール及びパターン配線によって形成されるために、形状や位置のばらつきが殆どない。したがって、巻線間隔や巻き付け強さにばらつきが殆どないので、複数の電流検出用プリント基板１を製作した場合に、個々の電流検出用プリント基板１に起因する電流検出値のばらつきを低減させることできる。ひいては、電流検出用プリント基板１を用いた複数の電流検出器を製作した場合でも、個々の電流検出器の電流の検出値のばらつきを低減させることができるカレントトランス部を提供することができる。 In this case, since the coil-like wiring 10 is formed by through holes and pattern wiring, there is almost no variation in shape and position. Therefore, since there is almost no variation in the winding interval and the winding strength, when a plurality of printed circuit boards for current detection 1 are manufactured, variation in detected current values caused by the individual printed circuit boards for current detection 1 is reduced. it can. As a result, even when a plurality of current detectors using the current detection printed circuit board 1 are manufactured, it is possible to provide a current transformer unit that can reduce variations in the detected current values of the individual current detectors.

なお、電流検出用プリント基板１は、実際には、必要に応じて、導電体製の筐体内に収容されて使用される。もちろん、必要に応じて、磁束を通過させるための開口部等が筐体に設けられる。これは、図３、図９等の他の実施形態でも同様である。 Note that the current detection printed circuit board 1 is actually housed and used in a casing made of a conductor as necessary. Of course, if necessary, an opening or the like for allowing the magnetic flux to pass therethrough is provided in the housing. The same applies to other embodiments such as FIGS. 3 and 9.

また、図１５に示した電流用変換回路８４に相当する電流用変換回路５１を、図１の電流検出用プリント基板１上に構成してもよい。この場合、図１に示した出力端子２３，２４は不要となって、コイル状の配線１０の出力配線２１，２２が、直接、電流用変換回路５１に接続される。 Also, the current conversion circuit 51 corresponding to the current conversion circuit 84 shown in FIG. 15 may be configured on the current detection printed circuit board 1 of FIG. In this case, the output terminals 23 and 24 shown in FIG. 1 become unnecessary, and the output wirings 21 and 22 of the coiled wiring 10 are directly connected to the current conversion circuit 51.

また、基板の絶縁体部１１０は、例えば、ガラスエポキシで作られる。このような、基板の絶縁体部１１０の比透磁率は、磁性体よりも小さい。そのために、従来のように、コアとして用いる磁性体に配線を巻き付けてカレントトランスを構成するよりも、自己共振周波数が高くすることができる。したがって、検出可能な周波数帯域の上限が従来よりも高くなるという効果もある。 The insulator part 110 of the substrate is made of, for example, glass epoxy. Such a relative permeability of the insulator 110 of the substrate is smaller than that of the magnetic material. For this reason, the self-resonance frequency can be increased as compared with the conventional configuration in which a current transformer is formed by winding a wire around a magnetic material used as a core. Therefore, there is an effect that the upper limit of the detectable frequency band becomes higher than that of the conventional case.

図３は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。
図３において、同図（ａ）は、電流検出用プリント基板１の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部（点線で囲んだＢ部分）を拡大した概略図であり、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）を側面から見た場合の電流検出用プリント基板１の配線を図示したものであり、同図（ｅ）は、電流検出用プリント基板１の配線を、出力配線２１等の部分を中心に、側面から図示したものである。なお、図３に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。また、便宜上、電流検出用プリント基板１、スルーホール１１、パターン配線１２，１３等は、図１と同符号を用いている。 FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection.
3A is a plan view of the printed circuit board 1 for current detection, and FIG. 3B is an enlarged schematic view of a part (B portion surrounded by a dotted line) of FIG. (C) is a diagram developed in a straight line in order to simplify the illustration of FIG. (B). FIG. (D) is a side view of FIG. (C). FIG. 4E shows the wiring of the current detection printed circuit board 1 from the side with the output wiring 21 and the like as the center. It is. Note that the wiring shown in FIG. 3 is shown through a portion that is not normally visible for the sake of explanation. For the sake of convenience, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used for the current detection printed circuit board 1, the through holes 11, the pattern wirings 12 and 13, and the like.

図３に示す電流検出用プリント基板１は、基本的には、図１に示した電流検出用プリント基板１と同様であるが、基板が多層構造になっていて、コイル状の配線１０が内部の層間に形成されている。 The current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 3 is basically the same as the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 1 except that the circuit board has a multilayer structure and the coil-shaped wiring 10 is inside. It is formed between the layers.

なお、本明細書では、多層構造の基板（以下、多層基板という）を構成する絶縁体部を、図面の上部から見て順に、第１絶縁体部、第２絶縁体部、第３絶縁体部、・・・という具合に呼ぶ。また、基板の各絶縁体部の間に形成される導体層を、図面の上部から見て順に、第１導体層、第２導体層、第３導体層、・・・という具合に呼ぶ。また、基板の表面に形成される導体層を表面層、基板の裏面に形成される導体層を裏面層と呼ぶ。 Note that in this specification, an insulator portion constituting a multilayer structure substrate (hereinafter referred to as a multilayer substrate) is shown in order from the top of the drawing in the order of a first insulator portion, a second insulator portion, and a third insulator. Part, ... and so on. In addition, the conductor layers formed between the insulator portions of the substrate are called the first conductor layer, the second conductor layer, the third conductor layer,... In order from the top of the drawing. A conductor layer formed on the surface of the substrate is referred to as a surface layer, and a conductor layer formed on the back surface of the substrate is referred to as a back layer.

なお、両面基板も表面層および裏面層の２つの層があるので、多層基板と言えるが、絶縁体部が１つしかないので、基板の各絶縁体部の間に形成される導体層がない形態である。 Since the double-sided board has two layers, a front surface layer and a back surface layer, it can be said to be a multilayer board. However, since there is only one insulator portion, there is no conductor layer formed between each insulator portion of the substrate. It is a form.

図３の例では、基板の絶縁体部が、第１絶縁体部１１１、第２絶縁体部１１２、および第３絶縁体部１１３の３つの絶縁体部で構成されているために、第１絶縁体部１１１と第２絶縁体部１１２との間に第１導体層１３１が形成され、第２絶縁体部１１２と第３絶縁体部１１３との間に第２導体層１３２が形成されている。また、基板の表面１２１（第１絶縁体部の上の面）には表面層が形成可能である。また、基板の裏面１２２（第３絶縁体部の下の面）には裏面層が形成可能であるが、図３の例では、基板の裏面層を設けていない。 In the example of FIG. 3, since the insulator part of the substrate is composed of three insulator parts of the first insulator part 111, the second insulator part 112, and the third insulator part 113, A first conductor layer 131 is formed between the insulator part 111 and the second insulator part 112, and a second conductor layer 132 is formed between the second insulator part 112 and the third insulator part 113. Yes. A surface layer can be formed on the surface 121 of the substrate (the surface above the first insulator portion). In addition, although a back surface layer can be formed on the back surface 122 (the surface below the third insulator portion) of the substrate, the back surface layer of the substrate is not provided in the example of FIG.

そのために、図３の場合、コイル状の配線１０は、第１導体層１３１と第２導体層１３２との層間に形成されていることになる。したがって、コイル状の配線１０が、基板の外側からは見ることができない構造にすることもできる。また、このような場合も、コイル状の配線１０の部分は、図１５に示した回路図のカレントトランス部８１に相当する。 Therefore, in the case of FIG. 3, the coiled wiring 10 is formed between the first conductor layer 131 and the second conductor layer 132. Therefore, the coil-like wiring 10 can be structured so that it cannot be seen from the outside of the substrate. Also in such a case, the coil-like wiring 10 corresponds to the current transformer 81 in the circuit diagram shown in FIG.

また、図３（ｅ）に示すように、コイル状の配線１０の出力配線２１は、第１導体層１３１に形成されたコイル状の配線１０の一端１０ａに接続されたパターン配線２１ａと、スルーホール２１ｂと、基板の表面に形成されたパターン配線２１ｃによって形成されて、出力端子２３に接続される。コイル状の配線１０の出力配線２２については、同様であるために説明を省略する。 Further, as shown in FIG. 3E, the output wiring 21 of the coiled wiring 10 includes a pattern wiring 21a connected to one end 10a of the coiled wiring 10 formed in the first conductor layer 131, and a through wiring. The hole 21b and the pattern wiring 21c formed on the surface of the substrate are formed and connected to the output terminal 23. Since the output wiring 22 of the coiled wiring 10 is the same, the description thereof is omitted.

なお、図１５に示した電流用変換回路８４に相当する電流用変換回路５１を、図３の電流検出用プリント基板１上に構成してもよい。この場合、図３に示した出力端子２３，２４は不要となって、コイル状の配線１０の出力配線２１，２２が、直接、電流用変換回路５１に接続される。 A current conversion circuit 51 corresponding to the current conversion circuit 84 shown in FIG. 15 may be configured on the current detection printed circuit board 1 of FIG. In this case, the output terminals 23 and 24 shown in FIG. 3 become unnecessary, and the output wirings 21 and 22 of the coiled wiring 10 are directly connected to the current conversion circuit 51.

図４は、コイル状の配線１０の他の例を示す図である。例えば、図４（ａ）に示すように、コイル状の配線１０が、基板の表面層と第２導体層１３２との層間に形成されていてもよい。なお、図４（ａ）の場合は、基板の裏面１２２に裏面層が設けられていないため、コイル状の配線１０が、基板の最上層である表面層と最下層である第２導体層１３２とを交互に接続することによって形成されていることになる。
また、図４（ｂ）に示すように、コイル状の配線１０が、基板の最上層である表面層と最下層である裏面層との層間に形成されていてもよい。なお、図４（ｂ）の場合は、図１と同様に、コイル状の配線１０が、基板の表面層と裏面層とを交互に接続することによって形成されていることになる。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the coiled wiring 10. For example, as shown in FIG. 4A, the coil-shaped wiring 10 may be formed between the surface layer of the substrate and the second conductor layer 132. In the case of FIG. 4A, since the back surface layer is not provided on the back surface 122 of the substrate, the coil-shaped wiring 10 has the surface layer which is the uppermost layer of the substrate and the second conductor layer 132 which is the lowermost layer. Are alternately connected to each other.
Moreover, as shown in FIG.4 (b), the coil-shaped wiring 10 may be formed between the surface layers which are the uppermost layers of a board | substrate, and the back surface layer which is the lowest layers. In the case of FIG. 4B, similarly to FIG. 1, the coil-shaped wiring 10 is formed by alternately connecting the front surface layer and the back surface layer of the substrate.

また、一般的に、スルーホールとは、基板の層間に貫通穴を開け、その内側に導体層（例えば銅）を設けることによって、基板の層間の導通をさせるものである。なお、基板の層間とは、基板の表裏間にある全ての層間の場合もあるし、一部分の層間の場合もある。 In general, a through hole is a hole formed between layers of a substrate by forming a through hole between layers of the substrate and providing a conductor layer (for example, copper) on the inside thereof. The substrate layers may be all the layers between the front and back of the substrate, or may be a part of the layers.

このようなスルーホールは、リード線を挿入するタイプのものもあるが、層間の導通のみを目的としたスルーホールは、特にバイアホール（ＶｉａＨｏｌｅ）と呼ばれる。そして、バイアホールには、基板の表面から裏面に亘って貫通穴を開ける貫通型のバイアホール（ＶｉａＨｏｌｅ）と、特定の層間だけで貫通穴を開けるインターステシャルバイアホール（ＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌＶｉａＨｏｌｅ）とがある。また、インターステシャルバイアホールには、図４（ａ）のように、基板の片面から穴が見えるブラインドバイア（ＢｌｉｎｄＶｉａ）と、図３のように、基板の両面から穴が見えないベリードバイア（ＢｕｒｉｅｄＶｉａ）とがある。 Such a through hole is of a type in which a lead wire is inserted, but a through hole intended only for conduction between layers is particularly referred to as a via hole. The via hole includes a through-type via hole (Via Hole) that opens a through hole from the front surface to the back surface of the substrate, and an interstitial via hole (Interstitial Via Hole) that opens a through hole only in a specific layer. There is. In addition, the interstitial via hole includes a blind via that allows a hole to be seen from one side of the substrate as shown in FIG. 4A and a belly via that does not show a hole from both sides of the substrate as shown in FIG. Burried Via).

また、図３、図４に示した例は、所謂、４層基板（表面層と裏面層の層を含めて導体層が４つ形成可能）であるが、これに限定されることはなく、例えば、３層基板、６層基板、８層基板等の多層基板であってもよい。 In addition, the example shown in FIGS. 3 and 4 is a so-called four-layer substrate (four conductor layers including a front layer and a back layer can be formed), but is not limited thereto. For example, a multilayer substrate such as a three-layer substrate, a six-layer substrate, or an eight-layer substrate may be used.

図５は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。この図５に示す電流検出用プリント基板１は、図１と異なり、２つのコイル状の配線１０が、１つの電流検出用プリント基板１に備わっているところに特徴がある。具体的には、電流検出用プリント基板１の外側付近にある第１のコイル状の配線１０−１と、第１のコイル状の配線１０−１よりも貫通穴１０１に近い位置にある第２のコイル状の配線１０−２とが、電流検出用プリント基板１に備わっている。また、これらの第１のコイル状の配線１０−１および第２のコイル状の配線１０−２は、図１（ｂ）〜（ｃ）で示したものと同様に、スルーホール（ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）およびパターン配線によって形成されている。そのために、ここでは、その説明を省略する。また、もちろん、図３に示したような多層基板に適用することもできるが、ここでは、説明を省略する。 FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection. The current detection printed board 1 shown in FIG. 5 is different from FIG. 1 in that two coil-shaped wirings 10 are provided on one current detection printed board 1. Specifically, the first coil-shaped wiring 10-1 near the outside of the current detection printed circuit board 1 and the second coil positioned closer to the through hole 101 than the first coil-shaped wiring 10-1. The coil-shaped wiring 10-2 is provided on the printed circuit board 1 for current detection. In addition, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are similar to those shown in FIGS. 1B to 1C. And formed by pattern wiring. Therefore, the description is omitted here. Of course, the present invention can be applied to a multilayer substrate as shown in FIG. 3, but the description thereof is omitted here.

上述したように、図５に示した電流検出用プリント基板１では、２つのコイル状の配線１０が備わっているので、１つの電流検出用プリント基板１に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。この様子を図６を参照して説明する。 As described above, since the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 5 includes the two coil-shaped wirings 10, a plurality of types of current transformers are formed on one current detection printed circuit board 1. Is possible. This will be described with reference to FIG.

図６は、図５に示した電流検出用プリント基板１の結線図である。
図５に図示したように、第１のコイル状の配線１０−１の両端部１０−１ａ，１０−１ｂには、出力端子２３−１，２４−１が接続されている。また、第２のコイル状の配線１０−２の両端部１０−２ａ，１０−２ｂには、出力端子２３−２，２４−２が接続されている。この場合、図６に示すように結線することによって、１つの電流検出用プリント基板１に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。なお、図６において、「×」は、他と接続しないという意味である。 FIG. 6 is a connection diagram of the current detection printed circuit board 1 shown in FIG.
As illustrated in FIG. 5, output terminals 23-1 and 24-1 are connected to both end portions 10-1 a and 10-1 b of the first coil-shaped wiring 10-1. Output terminals 23-2 and 24-2 are connected to both end portions 10-2a and 10-2b of the second coil-shaped wiring 10-2. In this case, by connecting as shown in FIG. 6, it is possible to form a plurality of types of current transformers on one current detection printed circuit board 1. In FIG. 6, “x” means that no connection is made with others.

具体的には、図６（ａ）に示すように結線した場合、電流検出用プリント基板１には、第１のコイル状の配線１０−１を用いたカレントトランスが形成される。
また、図６（ｂ）に示すように結線した場合、電流検出用プリント基板１には、第２のコイル状の配線１０−２を用いたカレントトランスが形成される。
また、図６（ｃ）に示すように、出力端子２３−２と出力端子２４−１とを接続すると、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とが直列接続した場合のカレントトランスが形成される。したがって、この場合は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示した場合よりもインダクタンスの大きいカレントトランスを形成することができる。
また、図６（ｄ）に示すように、出力端子２３−１と出力端子２３−２とを接続し、出力端子２４−１と出力端子２４−２とを接続すると、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とを並列接続した場合のカレントトランスを形成することができる。 Specifically, when wiring is performed as shown in FIG. 6A, a current transformer using the first coil-shaped wiring 10-1 is formed on the current detection printed circuit board 1.
6B, a current transformer using the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the current detection printed circuit board 1. As shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 6C, when the output terminal 23-2 and the output terminal 24-1 are connected, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are connected to each other. A current transformer is formed when are connected in series. Therefore, in this case, a current transformer having a larger inductance than that shown in FIGS. 6A and 6B can be formed.
Further, as shown in FIG. 6D, when the output terminal 23-1 and the output terminal 23-2 are connected and the output terminal 24-1 and the output terminal 24-2 are connected, the first coil-shaped A current transformer can be formed when the wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are connected in parallel.

図７は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。この図７に示す電流検出用プリント基板１は、図５と同様に、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とが、１つの電流検出用プリント基板１に備わっているが、図５と異なり、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とが、あたかも２重螺旋構造のように配置されているところに特徴がある。また、この図７の場合でも、図５と同様に、１つの電流検出用プリント基板１に、複数種類のカレントトランスを形成することが可能となる。なお、図５及び図７では、配線の区別をし易くするために、出力端子の位置をずらして図示しているが、これに限定されるものではなく、他の位置関係にしてもよい。 FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection. The current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 7 has a first coil-shaped wiring 10-1 and a second coil-shaped wiring 10-2 as one current detection printed circuit board, as in FIG. 1, but unlike FIG. 5, the first coiled wiring 10-1 and the second coiled wiring 10-2 are arranged as if in a double spiral structure. There are features. In the case of FIG. 7 as well, a plurality of types of current transformers can be formed on one current detection printed circuit board 1 as in FIG. In FIGS. 5 and 7, the positions of the output terminals are shifted in order to facilitate the distinction of the wirings, but the present invention is not limited to this, and other positional relationships may be used.

また、図７に示すように、２重螺旋構造のように第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２を配置することができるが、この図７に示す例以外にも、多くの配置例が考えられる。 Further, as shown in FIG. 7, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 can be arranged like a double spiral structure. In addition to the examples, many arrangement examples are conceivable.

図８は、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２の配置例を示す図である。この図８は、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２の断面を概略的に示すものであって、様々な配置例があることを示している。なお、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とは、紙面で見て奥行き方向に対してずれているが、説明の都合上、通常は見えない部分を透過させて図示しているので、重なっているように見えている。 FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement example of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2. FIG. 8 schematically shows cross sections of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2, and shows that there are various arrangement examples. The first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are deviated with respect to the depth direction when viewed on the paper, but for the convenience of explanation, portions that are not normally visible. Since they are shown in a transparent manner, they appear to overlap.

例えば、図８（ａ）は、同一の導体層に第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２を形成しているが、第１のコイル状の配線１０−１の方が第２のコイル状の配線１０−２よりも、パターン配線が長い例である。もちろん、第１のコイル状の配線１０−１の方よりも第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を長くしてもよい。
図８（ｂ）は、図８（ａ）と同様であるが、第１のコイル状の配線１０−１と第２のコイル状の配線１０−２とのパターン配線が同一長となっている例である。
図８（ｃ）は、第１のコイル状の配線１０−１よりも内側に第２のコイル状の配線１０−２のスルーホールを形成し、且つ、第１のコイル状の配線１０−１よりも内側の導体層に、第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を形成した例である。
図８（ｄ）は、第１のコイル状の配線１０−１よりも内側に第２のコイル状の配線１０−２のスルーホールを形成しているが、第１のコイル状の配線１０−１よりも外側の導体層に、第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を形成した例である。
図８（ｅ）は、第１のコイル状の配線１０−１よりも外側に第２のコイル状の配線１０−２のスルーホールを形成しているが、第１のコイル状の配線１０−１よりも内の導体層に、第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を形成した例である。 For example, in FIG. 8A, the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are formed in the same conductor layer, but the first coil-shaped wiring 10-2 is formed. -1 is an example in which the pattern wiring is longer than the second coil-shaped wiring 10-2. Of course, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 may be made longer than that of the first coil-shaped wiring 10-1.
FIG. 8B is the same as FIG. 8A, but the pattern wirings of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 have the same length. It is an example.
In FIG. 8C, a through-hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed inside the first coil-shaped wiring 10-1, and the first coil-shaped wiring 10-1 is formed. In this example, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the inner conductor layer.
In FIG. 8D, the through hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed inside the first coil-shaped wiring 10-1, but the first coil-shaped wiring 10- is formed. This is an example in which the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the conductor layer outside of 1.
In FIG. 8E, the through hole of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed outside the first coil-shaped wiring 10-1, but the first coil-shaped wiring 10- is formed. In this example, the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed in the conductor layer within 1.

その他にも、様々な変形例が考えられるが、上記の例から容易に考えられるので、説明を省略する。なお、図８（ａ）及び（ｂ）のように、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を同一の導体層に形成する場合は、両面基板を用いることができる。 In addition, various modified examples are conceivable. However, since they can be easily considered from the above example, the description thereof is omitted. As shown in FIGS. 8A and 8B, when the pattern wiring of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the same conductor layer, A double-sided substrate can be used.

また、図８では、電流検出用プリント基板１の平面図で見たときに、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２のスルーホール及びパターン配線がずれている例を示した。このようにすると、様々な配置例が可能となるが、図８（ｃ）のように、第１のコイル状の配線１０−１のスルーホールよりも内側に、第２のコイル状の配線１０−２のスルーホールを形成し、且つ、第１のコイル状の配線１０−１のパターン配線よりも内側に、第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線を形成すれば、平面図で見たときに、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２のパターン配線が部分的に重なってもよい。もちろん、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２の関係を逆にすることも可能である。 Further, in FIG. 8, when viewed from the plan view of the current detection printed circuit board 1, the through holes and the pattern wirings of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 are shifted. An example is shown. In this way, various arrangement examples are possible. As shown in FIG. 8C, the second coil-shaped wiring 10 is located inside the through hole of the first coil-shaped wiring 10-1. -2 through-holes and the pattern wiring of the second coil-shaped wiring 10-2 is formed on the inner side of the pattern wiring of the first coil-shaped wiring 10-1 in a plan view. When viewed, the pattern wirings of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 may partially overlap. Of course, the relationship between the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2 can be reversed.

なお、図５、図７では、２つのコイル状の配線１０が、１つの電流検出用プリント基板１に備わっている例を示したが、この数に限定されるものではなく、３つ以上のコイル状の配線１０を、１つの電流検出用プリント基板１に備えるようにしてもよい。もちろん、そうなると、１つの電流検出用プリント基板１に形成されるコイル状の配線１０の組み合わせも増やすことができる。また、電流検出用プリント基板１上に電流用変換回路５１を備える場合でも、同じ考え方を適用できる。この場合は、上記と同様に、コイル状の配線１０の両端部付近で、配線の結線をしてもよいし、電流用変換回路５１の内部で結線するようにしてもよい。すなわち、各配線の両端部または電気的に同一箇所において、他の配線の両端部または電気的に同一箇所と、電気的に接続可能である。 5 and 7 show an example in which two coil-shaped wirings 10 are provided on one current detection printed circuit board 1. However, the number is not limited to this, and three or more The coil-shaped wiring 10 may be provided on one current detection printed circuit board 1. Of course, the number of combinations of the coil-shaped wirings 10 formed on one current detection printed circuit board 1 can be increased. The same concept can be applied even when the current conversion circuit 51 is provided on the current detection printed circuit board 1. In this case, similarly to the above, wiring may be connected in the vicinity of both ends of the coiled wiring 10 or may be connected inside the current conversion circuit 51. That is, at both ends of each wiring or electrically the same location, it can be electrically connected to both ends of other wiring or electrically the same location.

次に、図５、図７に示したような、電流検出用プリント基板１に複数のコイル状の配線１０が設けられている場合の効果を説明する。 Next, an effect when a plurality of coiled wirings 10 are provided on the current detection printed circuit board 1 as shown in FIGS. 5 and 7 will be described.

一般にコイル（インダクタともいう）には、周波数特性があり、使用する周波数によって特性が変化する。具体的には、周波数の低い領域では、電流の検出レベルが低い。そのために、周波数の高い領域で使用することになるが、周波数が高くなりすぎても共振してしまう。共振するときの周波数を共振周波数と言うが、共振周波数付近では、電流の検出レベルの変化が大きすぎて、電流の検出には不向きである。そのために、概略的には、検出可能な周波数帯域が限定される。すなわち、使用できる周波数には、下限と上限とが生じる。 Generally, a coil (also referred to as an inductor) has a frequency characteristic, and the characteristic changes depending on the frequency used. Specifically, the current detection level is low in the low frequency region. For this reason, it is used in a high frequency region, but it will resonate even if the frequency becomes too high. The frequency at which resonance occurs is referred to as the resonance frequency. However, in the vicinity of the resonance frequency, the change in the current detection level is too large and is not suitable for current detection. Therefore, generally, the detectable frequency band is limited. That is, there are a lower limit and an upper limit on the frequencies that can be used.

また、検出可能な周波数帯域は、コイルのインダクタンスが大きくなると、周波数が低くなる方に移行し、コイルのインダクタンスが小さくなると、周波数が高くなる方に移行する傾向がある。そのために、電力伝送用導電体６６に流れる交流電流の周波数によって、コイル状の配線１０のインダクタンスを適切な値に選定する必要がある。 Further, the detectable frequency band tends to shift toward a lower frequency when the inductance of the coil increases, and shift toward a higher frequency when the inductance of the coil decreases. Therefore, it is necessary to select an appropriate value for the inductance of the coiled wiring 10 according to the frequency of the alternating current flowing through the power transmission conductor 66.

さて、前述した高周波電源装置６１は、用途に応じて出力する高周波電力の周波数が異なる。例えば、用途に応じて、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ等の周波数が用いられる。そのために、これらの周波数に応じて、コイル状の配線１０のインダクタンスを選定する必要が生じるので、１つの電流検出用プリント基板１に、複数種類のカレントトランスを形成できるようにしておくと、利便性が高まる。例えば、２ＭＨｚ用のカレントトランスと１３．５６ＭＨｚ用のカレントトランスの両方を形成できるようにしておくと、それぞれの周波数に応じた電流検出用プリント基板１を用意する必要がないので、製品の種類を削減することができる。 The high frequency power supply device 61 described above differs in the frequency of the high frequency power output depending on the application. For example, a frequency such as 2 MHz or 13.56 MHz is used depending on the application. Therefore, it is necessary to select the inductance of the coiled wiring 10 according to these frequencies. Therefore, it is convenient to form a plurality of types of current transformers on one current detection printed circuit board 1. Increases nature. For example, if it is possible to form both a current transformer for 2 MHz and a current transformer for 13.56 MHz, it is not necessary to prepare a printed circuit board 1 for current detection corresponding to each frequency, so the type of product is Can be reduced.

また、図１、図３に示した例のように、コイル状の配線１０が、１重巻きの配線であると、巻数を多くするにも限度があるので、インダクタンスを大きくするにも限度がある。そこで、図６（ｃ）のような直列接続にすれば、コイル状の配線１０のインダクタンスを大きくできるので、検出可能な周波数帯域をより低くすることができる。 Also, as in the example shown in FIGS. 1 and 3, if the coiled wiring 10 is a single-winding wiring, there is a limit to increasing the number of turns, so there is a limit to increasing the inductance. is there. Therefore, if the series connection as shown in FIG. 6C is used, the inductance of the coiled wiring 10 can be increased, so that the detectable frequency band can be further reduced.

以上のように、スルーホールとパターン配線によって、プリント基板にコイル状の配線１０を形成することができる。しかし、コイル状の配線１０の代わりに、一部がコイル状に形成された配線１０−３（以下、一部コイル状の配線１０−３）であっても構わない場合がある。この一部コイル状の配線１０−３は、貫通穴１０１の周囲に沿って配置され、スルーホールとパターン配線とを交互に接続することによって、一部がコイル状に形成されたものである。図９では、一部コイル状の配線１０−３である場合の説明をする。 As described above, the coil-shaped wiring 10 can be formed on the printed board by the through hole and the pattern wiring. However, instead of the coiled wiring 10, there may be a case where the wiring 10-3 partially formed in a coil shape (hereinafter, partly coiled wiring 10-3) may be used. The partially coiled wiring 10-3 is arranged along the periphery of the through hole 101, and is partially formed in a coil shape by alternately connecting the through hole and the pattern wiring. In FIG. 9, the case where it is the wiring 10-3 partially coiled is demonstrated.

図９は、本発明に係る電流検出用プリント基板１の一例を示す図である。
図９において、同図（ａ）は、電流検出用プリント基板１の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部（点線で囲んだＣ部分）を拡大した概略図であり、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）を側面から見た場合の電流検出用プリント基板１の配線を図示したものであり、同図（ｅ）は、電流検出用プリント基板１の配線を、出力配線２１等の部分を中心に、側面から図示したものである。なお、図９に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。また、便宜上、電流検出用プリント基板１、スルーホール１１、パターン配線１２，１３等は、図１と同符号を用いている。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the current detection printed circuit board 1 according to the present invention.
9A is a plan view of the current detection printed circuit board 1, and FIG. 9B is an enlarged schematic view of a part (part C surrounded by a dotted line) of FIG. 9A. (C) is a diagram developed in a straight line in order to simplify the illustration of FIG. (B). FIG. (D) is a side view of FIG. (C). FIG. 4E shows the wiring of the current detection printed circuit board 1 from the side with the output wiring 21 and the like as the center. It is. Note that the wiring shown in FIG. 9 is shown through a portion that is not normally visible for the sake of explanation. For the sake of convenience, the same reference numerals as those in FIG. 1 are used for the current detection printed circuit board 1, the through holes 11, the pattern wirings 12 and 13, and the like.

また、図１０は、一部コイル状の配線１０−３の断面を概略的に示したものである。 FIG. 10 schematically shows a cross section of the partially coiled wiring 10-3.

図９に示す電流検出用プリント基板１は、基本的には、図３に示した電流検出用プリント基板１と同様で、基板が多層構造になっていて、一部コイル状の配線１０−３のコイル状の部分が内部の層間に形成されている。 The current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 9 is basically the same as the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 3, and the substrate has a multilayer structure, and a part of the coil-shaped wiring 10-3 is formed. The coiled portion is formed between the inner layers.

具体的には、一部コイル状の配線１０−３は、スルーホール１１とパターン配線１２，１３とによって形成されるが、スルーホール１１が、スルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出しているところに特徴がある。すなわち、一部コイル状の配線１０−３は、図１、図３で示したコイル状の配線１０とは異なり、一部がコイル状の配線となっている。 Specifically, the partially coiled wiring 10-3 is formed by the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13, but the through hole 11 is from the intersection of the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13. Is also characterized by protruding. That is, the partially coiled wiring 10-3 is partially coiled unlike the coiled wiring 10 shown in FIGS.

そのために、図２に示すように、交流電流が流れる導電体が、貫通穴の内側を通るように配置された場合に、電磁誘導によって一部コイル状の配線１０−３に流れる電流を出力する機能を有するようになる。 For this purpose, as shown in FIG. 2, when a conductor through which an alternating current flows is disposed so as to pass through the inside of the through hole, a current that flows through the partially coiled wiring 10-3 is output by electromagnetic induction. It comes to have a function.

もちろん、図９、図１０のような形状にした場合、スルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出している部分があるので、図１などのコイル状の配線１０に比べて、カレントトランスとしての機能は低下すると考えられる。そのために、どの程度までスルーホール１１が、スルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出できるかを実験等によって確認する必要がある。そして、実験結果等に基づいて、突出度合いを定めればよい（後述する図１１の場合は、パターン配線１２，１３の突出度合を含む）。このように、一部コイル状の配線１０−３でも、カレントトランスとして機能させることができる。 Of course, in the case of the shape as shown in FIGS. 9 and 10, since there is a portion protruding from the intersection of the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13, compared to the coiled wiring 10 such as FIG. The function as a current transformer is considered to decline. For this purpose, it is necessary to confirm to what extent the through hole 11 can protrude beyond the intersection of the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13 by experiments or the like. Then, the degree of protrusion may be determined based on the experimental result (in the case of FIG. 11 described later, the degree of protrusion of the pattern wirings 12 and 13 is included). Thus, even the partially coiled wiring 10-3 can function as a current transformer.

図１１は、一部コイル状の配線１０−３の他の一例である。
この図１１に示すように、一部コイル状の配線１０−３には、様々な例が考えられる。例えば、図１１（ａ）では、スルーホール１１及びパターン配線１２，１３が、それぞれスルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出している。また、図１１（ｂ）では、パターン配線１２，１３が、それぞれスルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出している。また、図１１（ｃ）では、パターン配線１２の一箇所が、スルーホール１１とパターン配線１２との交点よりも突出している。 FIG. 11 shows another example of the partially coiled wiring 10-3.
As shown in FIG. 11, various examples are possible for the partially coiled wiring 10-3. For example, in FIG. 11A, the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13 protrude from the intersections of the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13, respectively. In FIG. 11B, the pattern wirings 12 and 13 protrude from the intersections of the through holes 11 and the pattern wirings 12 and 13, respectively. In FIG. 11C, one part of the pattern wiring 12 protrudes from the intersection of the through hole 11 and the pattern wiring 12.

なお、スルーホール１１は、必ずしも基板を表面と裏面とを貫通する必要はなく、基板の一部分の層間を貫通するものでもよい。すなわち、スルーホール１１は、基板の最上層と最下層との間を貫通するか、基板の一部分の層間を貫通するものであればよい。そして、パターン配線１２，１３は、スルーホールが貫通する層のうちの任意の層に形成されたものであればよい。 The through hole 11 does not necessarily pass through the front surface and the back surface of the substrate, and may penetrate through a part of the substrate. That is, the through hole 11 only needs to penetrate between the uppermost layer and the lowermost layer of the substrate or penetrate a part of the layers of the substrate. And the pattern wirings 12 and 13 should just be formed in the arbitrary layers of the layers which a through hole penetrates.

また、その他にも、様々な変形例が考えられるが、上記の例から容易に考えられるので、説明を省略する。 In addition, various modified examples can be considered, but since they can be easily considered from the above examples, description thereof will be omitted.

また、スルーホール１１及び／又はパターン配線１２，１３が、スルーホール１１とパターン配線１２，１３との交点よりも突出する箇所は、一部コイル状の配線１０−３の全区間に亘っていてもよいし、一部コイル状の配線１０−３の一部の区間だけでも構わない。また、もちろん、図５、図７で示したようなコイル状の配線が複数ある場合にも、適用できる。 Further, the portion where the through hole 11 and / or the pattern wirings 12 and 13 protrude from the intersection of the through hole 11 and the pattern wirings 12 and 13 extends over the entire section of the partially coiled wiring 10-3. Alternatively, only a partial section of the partially coiled wiring 10-3 may be used. Of course, the present invention can also be applied to a case where there are a plurality of coil-shaped wirings as shown in FIGS.

（電流検出用プリント基板１の変形例）
図１２は、電流検出用プリント基板１の変形例を示す図である。すなわち、図１２に示す電流検出用プリント基板１は、図１に示す電流検出用プリント基板１を略半分にしたような形状にしたものである。そして、この形状に合わせて、スルーホール１１とパターン配線１２，１３等を配置したものである。もちろん、図１２のようにしても、図３、図５、図７、図９等で説明したことを同様に適用できる。例えば、電流検出用プリント基板１に複数のコイル状の配線１０を設けたり、一部コイル状の配線１０−３にしたりすることができる。なお、便宜上、スルーホール１１、パターン配線１２，１３等の符号を、これまで説明した符号と同じにしているものがある。以下、具体的に、図１２に示す電流検出用プリント基板１の説明をする。 (Modification of current detection printed circuit board 1)
FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the current detection printed circuit board 1. That is, the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 12 has a shape that is substantially half the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. The through holes 11, the pattern wirings 12, 13 and the like are arranged in accordance with this shape. Of course, the configuration described in FIG. 3, FIG. 5, FIG. 7, FIG. For example, a plurality of coiled wirings 10 can be provided on the current detection printed circuit board 1, or a partly coiled wiring 10-3 can be formed. For the sake of convenience, some of the through holes 11 and the pattern wirings 12 and 13 have the same reference numerals as described above. Hereinafter, the printed circuit board 1 for current detection shown in FIG. 12 will be specifically described.

図１２において、同図（ａ）は、電流検出用プリント基板１の平面図（基板の上から見た図）であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）の一部（点線で囲んだＤ部分）を拡大した概略図（切欠部１０２の方向から見た図）であり、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の図示を簡略化するために、直線的に展開した図であり、同図（ｄ）は、同図（ｃ）を側面から見た場合の電流検出用プリント基板１の配線を図示したものである。なお、同図（ｄ）に図示した配線は、説明のために、通常は見えない部分を透過させて図示している。 12A is a plan view of the current detection printed circuit board 1 (viewed from above), and FIG. 12B is a part of FIG. 12A (indicated by a dotted line). It is the schematic (the figure seen from the direction of the notch part 102) which expanded the enclosed D part), The figure (c) was expand | deployed linearly in order to simplify illustration of the figure (b) FIG. 4D shows the wiring of the current detection printed circuit board 1 when FIG. 4C is viewed from the side. For the sake of explanation, the wiring shown in FIG. 4D is shown through a portion that is not normally visible.

図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、電流検出用プリント基板１は、基板に略半円形の切欠部１０２が設けられており、この切欠部の周囲にコイル状に形成された配線１０（以下、コイル状の配線１０という）が設けられている。このコイル状の配線１０は、基板を貫通しながら、基板の表面１２１と裏面１２２とを交互に接続することによって両端部１０ａ，１０ｂを有するコイル状に形成されたものである。この配線の内、基板を貫通する部分は、スルーホール（ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）１１によって形成され、基板の表面および裏面の配線は、パターン配線１２，１３によって形成されている。 As shown in FIGS. 12A to 12D, the current detection printed circuit board 1 is provided with a substantially semicircular cutout portion 102 on the board, and wiring formed in a coil shape around the cutout portion. 10 (hereinafter referred to as coiled wiring 10). The coil-shaped wiring 10 is formed in a coil shape having both end portions 10a and 10b by alternately connecting the front surface 121 and the back surface 122 of the substrate while penetrating the substrate. A portion of the wiring that penetrates the substrate is formed by a through hole 11, and wiring on the front surface and the back surface of the substrate is formed by pattern wirings 12 and 13.

なお、図１２（ｂ）〜（ｃ）において、点線で示した部分は、基板の裏面のパターン配線を示すが、透過したものであるため、点線で示している。また、コイル状の配線１０の両端部１０ａ，１０ｂには、出力配線２１，２２が接続されている。この出力配線が出力端子２３，２４に接続されている。 In FIGS. 12B to 12C, the portion indicated by the dotted line indicates the pattern wiring on the back surface of the substrate, but is indicated by the dotted line because it is transmitted. Further, output wirings 21 and 22 are connected to both end portions 10a and 10b of the coiled wiring 10, respectively. This output wiring is connected to the output terminals 23 and 24.

また、この例の場合は、両面構造の基板（両面基板）であるために、１つの絶縁体部１１０の表面層および裏面層にパターン配線が形成されることになる。 In the case of this example, since it is a double-sided substrate (double-sided substrate), pattern wiring is formed on the front surface layer and the back surface layer of one insulator 110.

図１３は、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６および電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体６９が、電流検出用プリント基板１に設けられた切欠部１０２に隣接するように配置された場合を示す図である。なお、図面の簡略化のために、配線の図示は省略している。また、本実施例および以降の実施例では、電流検出用プリント基板等が、インピーダンス整合装置６３の入力端から整合回路６７までの間に設けられた場合を例にして説明をする。 FIG. 13 shows a case where a power transmission conductor 66 through which an alternating current flows and an insulator 69 covering the power transmission conductor 66 are arranged adjacent to the notch 102 provided on the current detection printed circuit board 1. FIG. In addition, illustration of wiring is abbreviate | omitted for simplification of drawing. In the present embodiment and the following embodiments, a case where a current detection printed circuit board or the like is provided between the input end of the impedance matching device 63 and the matching circuit 67 will be described as an example.

図１２に示したような電流検出用プリント基板１にすると、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６が、図１３に示すように、切欠部１０２に隣接するように配置された場合に、電磁誘導によって、コイル状の配線１０に電流が流れる。すなわち、プリント基板にカレントトランス機能を持たすことができる。換言すれば、電流検出用プリント基板１に、カレントトランスを形成することができる。 When the current detection printed circuit board 1 as shown in FIG. 12 is used, when the power transmission conductor 66 through which an alternating current flows is arranged adjacent to the notch 102 as shown in FIG. A current flows through the coiled wiring 10 by induction. That is, the printed circuit board can have a current transformer function. In other words, a current transformer can be formed on the current detection printed circuit board 1.

なお、本明細書では、電力伝送用導電体６６の周囲に絶縁体６９がある状態であっても、図１３に示すように電力伝送用導電体６６および絶縁体６９が配置されている場合は、電力伝送用導電体６６が、切欠部１０２に隣接しているとみなす。 In the present specification, even when the insulator 69 exists around the power transmission conductor 66, the power transmission conductor 66 and the insulator 69 are disposed as shown in FIG. The power transmission conductor 66 is considered to be adjacent to the notch 102.

このようにすると、コイル状の配線１０の部分が、スルーホール及びパターン配線によって形成されるために、形状や位置のばらつきが殆どない。したがって、巻線間隔や巻き付け強さにばらつきが殆どないので、複数の電流検出用プリント基板１を製作した場合に、個々の電流検出用プリント基板１に起因する電流検出値のばらつきを低減させることができる。ひいては、電流検出用プリント基板１を用いた複数の電流検出器を製作した場合でも、個々の電流検出器の電流の検出値のばらつきを低減させることができるカレントトランス部を提供することができる。 In this case, since the coil-like wiring 10 is formed by through holes and pattern wiring, there is almost no variation in shape and position. Therefore, since there is almost no variation in the winding interval and the winding strength, when a plurality of printed circuit boards for current detection 1 are manufactured, variation in detected current values caused by the individual printed circuit boards for current detection 1 is reduced. Can do. As a result, even when a plurality of current detectors using the current detection printed circuit board 1 are manufactured, it is possible to provide a current transformer unit that can reduce variations in the detected current values of the individual current detectors.

これまでの説明では、無線周波数帯域の周波数（例えば、数百ｋＨｚ以上の周波数）を有する高周波電力を用いる例を示したが、無線周波数帯域の周波数よりも低い周波数の交流電力を用いてもよい。 In the description so far, an example using high-frequency power having a frequency in the radio frequency band (for example, a frequency of several hundred kHz or more) has been shown, but AC power having a frequency lower than the frequency in the radio frequency band may be used. .

なお、無線周波数帯域の周波数を有する交流電流であると、巻線間隔や巻付け強さのばらつきが、電流の検出値に大きく影響を及ぼす。しかし、上記の実施形態のような電流検出用プリント基板を構成することによって、たとえ、無線周波数帯域の周波数を有する交流電流であっても、その影響を最小限に止めることができる。 In the case of an alternating current having a frequency in the radio frequency band, variations in winding interval and winding strength greatly affect the detected current value. However, by configuring the printed circuit board for current detection as in the above-described embodiment, even an alternating current having a frequency in the radio frequency band can be minimized.

また、これまでの説明では、電力伝送用導電体６６、６８が、例えば、円筒形状の銅製の棒、すなわち、断面が円形のものとして説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、断面が楕円形や長方形のものであってもよい。また、電流検出用プリント基板１の貫通穴１０１が円形（切欠部の場合は略半円形）であるとして説明してきたが、これに限定されるものではない。例えば、楕円形や長方形であってもよい。ただし、導電体を中心として磁束が生じるので、コイル状に形成された配線内に磁束を効率良く通過させるためには、電流検出用プリント基板１の貫通穴１０１を円形（切欠部の場合は略半円形）とした方が好ましい。 In the above description, the power transmission conductors 66 and 68 have been described as, for example, cylindrical copper bars, that is, circular in cross section. However, the present invention is not limited to this. For example, the cross section may be elliptical or rectangular. Moreover, although the through hole 101 of the current detection printed circuit board 1 has been described as being circular (substantially semicircular in the case of a notch), the present invention is not limited to this. For example, it may be oval or rectangular. However, since a magnetic flux is generated around the conductor, in order to efficiently pass the magnetic flux through the wiring formed in a coil shape, the through hole 101 of the current detection printed circuit board 1 is circular (in the case of the notch portion, it is substantially omitted). A semicircular shape is preferred.

図１は、電流検出用プリント基板１の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a printed circuit board 1 for current detection. 図２は、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６および電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体６９が、電流検出用プリント基板１に設けられた貫通穴１０１の内側を通るように配置された場合を示す図である。In FIG. 2, the power transmission conductor 66 through which an alternating current flows and the insulator 69 covering the power transmission conductor 66 are arranged so as to pass inside the through hole 101 provided in the current detection printed circuit board 1. It is a figure which shows a case. 図３は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection. 図４は、コイル状の配線１０の他の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the coiled wiring 10. 図５は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection. 図６は、図５に示した電流検出用プリント基板１の結線図である。FIG. 6 is a connection diagram of the current detection printed circuit board 1 shown in FIG. 図７は、電流検出用プリント基板１の他の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the printed circuit board 1 for current detection. 図８は、第１のコイル状の配線１０−１及び第２のコイル状の配線１０−２の配置例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement example of the first coil-shaped wiring 10-1 and the second coil-shaped wiring 10-2. 図９は、本発明に係る電流検出用プリント基板１の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the current detection printed circuit board 1 according to the present invention. 図１０は、一部コイル状の配線１０−３の断面を概略的に示したものである。FIG. 10 schematically shows a cross section of the partially coiled wiring 10-3. 図１１は、一部コイル状の配線１０−３の他の一例である。FIG. 11 shows another example of the partially coiled wiring 10-3. 図１２は、電流検出用プリント基板１の変形例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the current detection printed circuit board 1. 図１３は、交流電流が流れる電力伝送用導電体６６および電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体６９が、電流検出用プリント基板１に設けられた切欠部１０２に隣接するように配置された場合を示す図である。FIG. 13 shows a case where a power transmission conductor 66 through which an alternating current flows and an insulator 69 covering the power transmission conductor 66 are arranged adjacent to the notch 102 provided on the current detection printed circuit board 1. FIG. 図１４は、インピーダンス整合装置が用いられる高周波電力供給システムの一例のブロック図である。FIG. 14 is a block diagram of an example of a high-frequency power supply system in which the impedance matching device is used. 図１５は、インピーダンス整合装置６３の入力端から整合回路６７までの間に設けられる電流検出器８０および電圧検出器９０の概略の回路図である。FIG. 15 is a schematic circuit diagram of the current detector 80 and the voltage detector 90 provided between the input terminal of the impedance matching device 63 and the matching circuit 67. 図１６は、電流検出器８０および電圧検出器９０の概略の外観図である。FIG. 16 is a schematic external view of the current detector 80 and the voltage detector 90. 図１７は、図１６に示した電流検出器８０および電圧検出器９０の構成説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of the configuration of the current detector 80 and the voltage detector 90 shown in FIG. 図１８は、電流検出器８０、電圧検出器９０をインピーダンス整合装置内の整合回路と出力端との間に設ける場合の回路図である。FIG. 18 is a circuit diagram when the current detector 80 and the voltage detector 90 are provided between the matching circuit in the impedance matching device and the output terminal.

Explanation of symbols

１電流検出用プリント基板
１０コイル状の配線
１０−１第１のコイル状の配線
１０−２第２のコイル状の配線
１０−３一部コイル状の配線
１１スルーホール
１２パターン配線
１３パターン配線
２１出力配線
２２出力配線
２３出力端子
２４出力端子
２５出力配線
２６出力配線
５１電流用変換回路
５２出力配線
５３電圧用変換回路
５４出力配線
６６電力伝送用導電体
６９電力伝送用導電体６６を覆う絶縁体
８０電圧検出器
８１カレントトランス部
８４電流用変換回路
９０電圧検出器
９１コンデンサ部
９１ｂコンデンサ部の電極
９３電圧用変換回路
１０１貫通穴
１１０絶縁体部
１１１第１絶縁体部
１１２第２絶縁体部
１１３第３絶縁体部
１２１基板の表面
１２１基板の表面
１２２基板の裏面
１２２基板の裏面
１３１第１導体層
１３２第２導体層

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current detection printed circuit board 10 Coiled wiring 10-1 First coiled wiring 10-2 Second coiled wiring 10-3 Partially coiled wiring 11 Through hole 12 Pattern wiring 13 Pattern wiring 21 Output wiring 22 Output wiring 23 Output terminal 24 Output terminal 25 Output wiring 26 Output wiring 51 Current conversion circuit 52 Output wiring 53 Voltage conversion circuit 54 Output wiring 66 Electric power transmission conductor 69 Insulator covering the electric power transmission conductor 66 80 Voltage detector 81 Current transformer section 84 Current conversion circuit 90 Voltage detector 91 Capacitor section 91b Electrode 93 of capacitor section Voltage conversion circuit 101 Through hole 110 Insulator section 111 First insulator section 112 Second insulator section 113 Third insulator portion 121 Front surface 121 Substrate surface 122 Substrate back surface 122 Substrate back surface 131 First conductor Body layer 132 Second conductor layer

Claims

A through hole or notch that penetrates the substrate, and
It is disposed along the periphery of the through hole or notch, and includes at least one wiring partly formed in a coil shape by alternately connecting the through hole and the pattern wiring,
A current having a function of outputting a current flowing through the wiring by electromagnetic induction when a conductor through which an alternating current flows is disposed so as to pass through the inside of the through hole or adjacent to the notch. Printed circuit board for detection.

The through hole penetrates between the uppermost layer and the lowermost layer of the substrate, or penetrates between some layers of the substrate,
The printed circuit board for current detection according to claim 1, wherein the pattern wiring is formed in an arbitrary layer among layers through which the through hole passes.

The wiring partially formed in a coil shape is provided with a portion where at least one of the through hole and the pattern wiring protrudes from an intersection of the through hole and the pattern wiring. The printed circuit board for electric current detection of Claim 1 or Claim 2.

The current detection wiring according to any one of claims 1 to 3, wherein the part of the wiring formed in a coil shape has both ends, and a current output wiring is connected to both ends. Printed board.

When a plurality of wirings that are partly formed in a coil shape are formed on the substrate, both ends of each wiring or electrically the same location, both ends of other wiring or electrically the same location, The printed circuit board for electric current detection of Claim 4 which can be connected to.

The printed circuit board for current detection according to claim 1, wherein the alternating current is an alternating current having a frequency in a radio frequency band.