改善されたガルバニックアイソレータ
【課題】ガルバニックアイソレータのコストを低減する。
【解決手段】分割回路要素、ポリマー基板、送信器、及び受信器を有するガルバニックアイソレータを開示した。前記分割回路要素は、第１及び第２の部分を有し、該第１の部分は、前記基板の第１の表面上に配置されており、該第２の部分は、前記基板の第２の表面上に配置されている。前記送信器は、入力信号を受信して、該入力信号から引き出した信号を前記第１の部分に結合する。前記受信器は、前記回路要素の前記第２の部分に接続されており、外部回路に結合される出力信号を生成する。ガルバニックアイソレータを、従来のプリント回路基板及びフレキシブル回路基板上において経済的に製造することができる。
【解決手段】分割回路要素、ポリマー基板、送信器、及び受信器を有するガルバニックアイソレータを開示した。前記分割回路要素は、第１及び第２の部分を有し、該第１の部分は、前記基板の第１の表面上に配置されており、該第２の部分は、前記基板の第２の表面上に配置されている。前記送信器は、入力信号を受信して、該入力信号から引き出した信号を前記第１の部分に結合する。前記受信器は、前記回路要素の前記第２の部分に接続されており、外部回路に結合される出力信号を生成する。ガルバニックアイソレータを、従来のプリント回路基板及びフレキシブル回路基板上において経済的に製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバニックアイソレータに関し、特に改善されたガルバニックアイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの回路装置において、論理信号は、２つの回路間において伝達される必要があり、さもなければ互いに電気的に分離（又は絶縁）されなければならない。例えば、送信回路は、該送信回路に接触する受信回路か又は個体に対する危険（ハザード）を示すハイの内部電圧を利用することができる。より一般的なケースにおいては、その分離回路は、電圧分離とノイズ分離との両方を、分離（又は絶縁）バリアにわたって提供する必要がある。そのような分離回路は、多くの場合、「ガルバニックアイソレータ：galvanic isolators」と呼ばれる。ガルバニックアイソレータのうちの１つのクラスは、論理信号を光信号に変換することに基づく。該光信号は次いで、受信回路内の光レシーバに伝達されて、該光レシーバが、該光信号を電気信号に戻すように変換する。送信回路と受信回路とは、典型的には、隔離された基板上にあり、隔離された電力源に接続される。かなり多くの市販のガルバニックアイソレータが、そのような光伝送に基づいているが、光学的なガルバニックアイソレータは、多くの問題を有する。例えば、これらの回路は、電気的に非効率である。信号電力のうちのわずかな一部分だけしか、発光ダイオードか又は類似のデバイスを用いて光信号に変換されることができない。前記レシーバにおいて、光検出器によって回復される、光信号における電力の一部は、非常に小さい。従って、光学的なガルバニックアイソレータは、高電力と信号増幅とを必要とする。追加的には、回路によって提供される分離（又は絶縁）のレベルは、送信回路内において及び周囲環境内において生成されるＲＦ電界（又はＲＦフィールド）によって制限される。該ＲＦ電界は、受信回路内の回路構成によって受け取られ、光学的に送信されている信号とは関係が無い。原則的には、受信回路を遮蔽するために、導電性のバリアを利用することができる。しかしながら、そのようなバリアは、光信号内における光の一部を遮断し、従って、前記アイソレータの電気的な効率を更に低下させる。
【０００３】
これらの制限、他を克服するために、１つか又は複数の電気的な変換器に基づくガルバニックアイソレータのクラスが、開発されてきた。一例は、トランスである。これらのガルバニックアイソレータにおいて、送信器がトランスの１次巻線を駆動し、受信器が２次巻線間に接続される。典型的には、前記送信器と、前記２つの巻線とが、第１の半導体チップ上において構成され、ワイヤ結合か又はそれに類するものによって該第１の半導体チップに接続された隔離されたチップ上に前記受信器が構成される。従来の半導体製造プロセスにおいて典型的には提供される２つの金属層のパターン形成を行うことによって、第１のチップ上の駆動回路上に前記２つのトランス巻線が典型的には蒸着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送信器チップのサイズは、トランスコイルのサイズによって設定される。該トランスコイルは、駆動回路構成と比較して、かなりのシリコン領域を典型的には必要とする。半導体基板のコストは、アイソレータのコストのかなりの部分である。このことは、送信器と受信器との間の結合（カップリング）を提供するために大きなコイルが必要とされる場合に、比較的低い周波数において動作するよう設計されるデバイスにおいて特に重要な問題である。更には、多くの用途は、単一基板上に、複数の独立したガルバニックアイソレータを必要とする。従来の半導体製造技法を用いてシリコン基板上に構築されるアイソレータ間の、クロストークは、費用対効果の手法において阻止することが難しい。何故ならば、１つのコイルによって生成される外縁の電界（fringe fields）が、近傍のコイルに結合される状態となるからである。シリコン基板上において十分な距離だけチップが離されている場合には、消費されるシリコンのコストが、甚大なものとなる。
【０００５】
浪費されるシリコン領域に加え、従来のシリコン集積回路製造を用いて構築されるデバイスは、製造ラインの設計規則によって課せられる制限と、そのライン上において許される材料についての制限とを有する。多くの用途の場合に、トランスのコイル間の誘電体絶縁は、１０００ボルトを越える電圧に耐えられなければならない。従来のＣＭＯＳ製造ラインにおいて利用可能な誘電体の厚みは、この程度の絶縁性を提供するには不十分である。更には、幾つかの用途において、結合効率を改善するために、トランスのコイル間にフェライト層を提供することには利点がある。しかしながら、問題の材料を、多くの従来の製造ラインにおいて利用することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、分割回路要素、基板、送信器、及び受信器を有するガルバニックアイソレータを含む。前記分割回路要素は、第１及び第２の部分を有する。前記基板は、第１及び第２の表面を有する、絶縁ポリマー又はポリマー／無機層を備え、該第１及び第２の部分は、前記基板上に配置される。前記回路要素の前記第１の部分は、前記第１の表面上に配置されることが可能であり、前記第２の部分は、前記第２の表面上に配置されることが可能である。代替的には、両方の部分を、前記第１の表面上に配置することができる。構成の選択は、実装されている特定の分割回路要素に依存する。前記送信器は、入力信号を受信して、該入力信号から引き出された信号を、前記第１の部分に結合する。前記受信器は、前記回路要素の前記第２の部分に接続され、外部回路に結合される出力信号を生成する。本発明の一態様において、前記分割回路要素は、前記第１の部分を含む１次コイルと、前記第２の部分を含む２次コイルとを有するトランスを備える。本発明の別の態様において、前記分割回路要素は、前記第１の部分を含む第１のプレートと、前記第２の部分を含む第２のプレートとを有するコンデンサを備える。本発明の更に別の態様において、前記分割回路要素は、送信アンテナと受信アンテナとを備える。該送信アンテナは、前記第１の部分を含み、該受信アンテナは、前記第２の部分を含む。本発明の別の態様において、前記基板はフレキシブルである。
【発明の効果】
【０００７】
ガルバニックアイソレータのコストを低減することができる。
【実施例】
【０００８】
本発明がその利点を提供する手法を、図１及び図２に関連してより容易に理解することができる。図１及び図２は、本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す。図１は、ガルバニックアイソレータ２０の上面図であり、図２は、線２−２による、ガルバニックアイソレータ２０の断面図である。ガルバニックアイソレータ２０は、送信器チップ２１と受信器チップ２２とを備えており、該送信器チップ２１と該受信器チップ２２とは、基板に結合されており、該基板内において、コイル２３と２４とが製造されている。該送信器チップ２１と該受信器チップ２２とが、層３４の上面上の結合パッドに接続されている。代替的には、送信チップ２１と、受信チップ２２とを、リードフレームに取り付けることができ、コイル２３及び２４に取り付けられた結合パッドにワイヤ結合によって接続することができる。他のパッケージの実施形態も同様に可能である。コイル２３及び２４は、トランスを形成する。ポリマー基板３３の表面上において金属層をリソグラフィカルにパターン形成することによってトランスコイルが製造される。ガルバニックアイソレータ２０が設計される電圧に耐えるための十分な厚みと絶縁特性とを該ポリマー基板３３が有する。
【０００９】
各コイルは、外部端と内部端とを有する。これら端部の各々は、そのコイルに関連付けられた送信器チップか又は受信器チップ上の適切な端子に接続される必要がある。コイルがパターン形成される金属層がエッチングされ、且つ、基板の外側表面上に、パターン形成された金属層によって１つの接続が作られる時には、各コイルごとに、該コイルと共に形成されるパターンによって１つの接続が行われる。例えば、コイル２３の内部端２６に対する接続は、絶縁層３４の外側表面上のパターン２５によって行われる。コイル２３の外部端に対する接続は、コイル２３と同じ層でパターン形成されるパターン２７によって行われる。パターン２７は、垂直バイアによって層３４を通じてチップ２２に接続される。同様に、チップ２１は、パターン２９及び垂直バイア３０によってコイル２４の外部端に接続され、パターン２９は、コイル２４と同じ金属層でパターン形成される。コイル２４の内部端は、絶縁層３２の底面上のパターン２８によって、導通バイア３１を介してチップ２１に接続される。パターン２５又は２８と、外側の導電体との間の電気的な接触を防止するために、絶縁層を、パターン２５と２８とを含む金属の層の外側に追加することができる。
【００１０】
図１及び図２内において示される構造を、従来のプリント回路基板製造ライン上において製造することができる。従って、ガルバニックアイソレータ２０のコストは、半導体製造ライン上のシリコンから構築されたガルバニックアイソレータのコストよりも、ずっと低い。
【００１１】
ワイヤボンディングを利用することができる場合には、図１及び図２内に示される構成を、単一基板上の２つの金属層に簡略化することができる。次に図３及び図４を参照すると、図３及び図４は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。図３は、ガルバニックアイソレータ４０の上面図であり、図４は、図３内に示された線４−４による、ガルバニックアイソレータ４０の断面図である。絶縁されている２つの回路間の電圧差に耐える十分な厚みを有するポリマー基板４１上に蒸着され且つパターン形成された２つの金属層からガルバニックアイソレータ４０は構成される。コイル４２と、送信器２１と受信器２２とによって利用される様々な接続パッドとを提供するために、上部の金属層がパターン形成されている。底部層は、コイル４３を製造するために使用され、該コイル４３は、コイル４２の下にあって、トランスの２次コイルを形成している。底部層はまた、パターン４４及び４５を提供するためにパターン形成されている。パターン４４と４５とは、コイル４３を、層４１の上面上のワイヤ結合パッド４８及び４９に、垂直導電バイア４６及び４７を介して接続するために使用される。コイル４３は、ワイヤ結合５１及び５２によって送信器２１に接続されている。
【００１２】
コイル４２は、上部金属層でパターン形成されているパターン５３によって、及びワイヤ結合５４によって、受信器２２に接続されている。最終的には、ガルバニックアイソレータ４０によって絶縁されることになる外部回路に、ガルバニックアイソレータ４０を接続するための様々な接続パッドもまた、上部金属層でパターン形成されている。このタイプの例示的な接続パッドは、５５及び５６において示される。
【００１３】
上述のように、本発明によるガルバニックアイソレータを、従来のプリント回路基板製造技法を用いて構築することができる。より詳細に後述されるように、フレキシブルな有機／無機か又は有機基板に基づく実施形態は、特に魅力的である。プリント回路基板か又は回路キャリアは、当該技術分野において既知であり、従って、本明細書内において、詳細には説明されない。説明を提示する目的のためには、エポキシ樹脂と共に充填されたファイバーグラスから形成されたある程度フレキシブルな有機／無機基板上において、薄い金属層を蒸着することによってか、又は金属層を取り付けることによって、次いで、従来のフォトリソグラフィック技法により該層を複数の独立した導電体へと変換することによって、プリント回路基板を製造することができることを解説することで十分である。フレックス回路技術はまた、実施形態の有用な手段である。ここで、基板は、ポリイミドのような有機材料から作られる。このタイプの薄膜及び積層板は、Ｄｕｐｏｎｔから商業的に利用可能であり、ポリイミドから作られたＫａｐｔｏｎ（登録商標）と呼ばれる基板を利用する。幾つかの場合において、複数の層が、接着剤によって積層される。このタイプの回路キャリアか又はプリント回路基板は、シリコン基板ベースの回路構成よりも極めて安価であり、比較的薄い基板を提供することができる。より薄い基板は、１次コイルと２次コイルとの間の信号損失が最小化される必要がある用途において好ましい。一実施形態において、50.8μm（2ミル）厚のＫａｐｔｏｎ（登録商標）層と、上面及び底面上の銅層とを有する、ＤｕｐｏｎｔによるＰｙｒａｌｕｘ ＡＰ積層板が利用される。
【００１４】
上述の実施形態は、パターン形成することによって及び様々な金属層を接続することによって、基板上にトランスの両コイルが製造されている該基板を利用する。しかしながら、幾つかの状況において、２つの分離されたトランス構成要素からガルバニックアイソレータを構成することが、かなりの利点を提供する。次に図５及び図６を参照すると、図５及び図６は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す。図５は、構成要素コイル６０の上面図であり、図６は、線６−６による構成要素コイル６０の断面図である。構成要素コイル６０は、上部及び底部の金属層を有する絶縁基板６２から構成される。該上部層は、コイル６１と、チップ６７を実装するための実装パッドのセットとを提供するために、パターン形成される。該上部層はまた、コイル６１をチップ６７に接続するためのパターンを備える。コイル６１の外部端は、パターン６３によってチップ６７に接続されており、コイル６１の内部端は、バイア６４を介してパターンによって接続されている。該上部層はまた、チップ６７を外部回路構成に接続するためのパターン６６のようなパターンを提供するためにパターン形成される。前記底部の金属層は、コイル６１の内部端をバイア６４に第２のバイア６９によって接続する導電体６８を提供するためにパターン形成される。
【００１５】
次に図７を参照すると、図７は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す。ガルバニックアイソレータ７０は、図５及び図６に関して上記に説明されたタイプの２つの構成要素コイル７１及び７２から構成される。構成要素コイル７１上のチップ７５は、受信器であり、構成要素コイル７２上のチップ７４は、その対応する送信器である。２つの構成要素コイルが、絶縁体７３に結合されている。
【００１６】
図７において、ガルバニックアイソレータが耐えることが可能なスタンドオフ電圧が、層７３の厚み及び組成によって設定される。従って、異なる設計のスタンドオフ電圧を有するガルバニックアイソレータを、同じ構成要素コイルから構成することができる。このことは、結果として、構成要素の在庫を維持することに関連したコストを低減し、規模の経済性（economies of scale）を高めることができる。
【００１７】
層７３が、２つのコイルの結合効率を高める他の材料を含むことができることにもまた留意されたい。例えば、高周波に対応する必要が無い実施形態において、層７３は、コイル結合効率を高めるフェライト材料を含むことができる。
【００１８】
図７に示される実施形態は、コイルがここでは、絶縁層７３の厚みによって及び基板６２の厚みによって隔離されているので、２つのコイル間がより長い距離を有する不利な点を有する。トランスの電力結合効率が、コイル間の増加する距離を低減させるため、２つの同一な構成要素コイルから構成されたデバイスを有することによって達成される、規模の経済性における改善によって、効率におけるこの損失は相殺されることが可能である。
【００１９】
図８〜９を次に参照すると、図８〜９は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す。図９は、構成要素コイル１２０の上面図であり、図８は、線８−８による、構成要素コイル１２０の断面図である。コイル１２１が、基板１２２の底面上にあり、基板１２１の上面上にあるパターン１２５及び１２８によって適切な駆動チップ１２３に接続されている点で、構成要素コイル１２０は、構成要素コイル６０とは異なる。垂直バイア１２４及び１２６によってコイル１２１の端部にこれらのパターンが接続されている。
【００２０】
次に図１０を参照すると、図１０は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す。ガルバニックアイソレータ１３０は、基板１３１及び１３２上の２つの構成要素コイルから構成される。基板１３１上の構成要素コイル１３５は、図８〜９において示されるタイプのものであり、基板１３２上の構成要素コイル１３４は、図５〜６において示されるタイプのものである。２つの構成要素コイルが、絶縁体１３３に結合されている。該コイルが、基板の層によって、該絶縁体から分離されていないため、この実施形態によって、絶縁体１３３の、任意の所与の厚みの場合に、コイルが共により近づくことが可能となっている。
【００２１】
基板１２２及び金属層とが、フレキシブル回路キャリアの一部である実施形態は、更なる利点を有する。幾つかのケースにおいて、ガルバニックアイソレータを実装するために利用可能な領域が制限される。すなわち、ガルバニックアイソレータは、比較的小さな「フットプリント：footprint」を有する必要がある。幾つかのこれらケースにおいて、コイルを実装するために必要とされる領域は、問題のフットプリントよりも広い。従って、所望のフットプリントを有するガルバニックアイソレータを提供するためには、絶縁体を実装するために必要とされる水平面領域の量を低減する垂直構成内においてコイルが実装されなければならない。フレキシブルな回路キャリア上に構成要素コイルが構成されている、上述のような構成要素コイルの設計は、この問題に対する、費用対効果の解決策を提供する。
【００２２】
次に図１１を参照すると、図１１は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。ガルバニックアイソレータ９０は、基板がフレキシブルであることを除き、上述の構成要素コイル１２０と類似した、２つの構成要素コイルアセンブリ９１及び９２から構成される。各々の構成要素コイルは、コイル９３と、送信器９４か又は受信器９５のいずれかを実装するためのチップインターフェースとを含む。構成要素コイルアセンブリは、９０度に曲げられており、絶縁層９６に結合されている。従って、取り付け面無しに、及び、実質的には領域を必要とせずに、トランスが実装される。
【００２３】
本発明の上述の実施形態は、２つの回路の分離を実施する分割トランス構成を利用する。しかしながら、他のタイプの分割回路要素を利用する実施形態を、構成することもできる。例えば、送信器回路がコンデンサの１つのプレートを駆動し、該コンデンサの、その他のプレートに、受信器が取り付けられているコンデンサに基づくアイソレータを、構成することもできる。次に図１２〜１３を参照すると、図１２〜１３は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。図１２は、ガルバニックアイソレータ１４０の上面図であり、図１３は、図１２に示された線１３−１３による、ガルバニックアイソレータ１４０の断面図である。ガルバニックアイソレータ１４０は、受信器１４４から送信器１４３を絶縁する分割コンデンサ構成を利用する。コンデンサは、プレート１４８及び１４９とを有する。ガルバニックアイソレータ１４０は、上面及び底面上に蒸着された金属層を有する単一ポリマー層１４２から構成されることが可能であることに留意されたい。コンデンサの各プレートのエッジにおいて、１つの接続だけが必要とされるので、分割トランスに基づく実施形態に関する上述の追加的な接続のルーティングに関連した問題が、回避される。底面プレートに対する接続が、単一垂直バイアにより基板１４２の上面上のパターン１４５に接続されるパターン１４６によって提供される。上面プレートに対する接続は、パターン１４７によって提供される。
【００２４】
送信器プレートと受信器プレートとが隔離された基板上にある実施形態を構成することができることにもまた留意されたい。そのような実施形態は、コイルがコンデンサのプレートによって置き換えられている状態の、上述の実施形態と類似する。そのような２つの基板の実施形態は、図７及び図１１に関して上記に説明した実施形態に類似した実施形態を構成することにおいて有用である。
【００２５】
分割アンテナ構成に基づく実施形態を、構築することもできる。そのような実施形態において、図１２及び図１３に関連した上述のコンデンサプレートが、上層及び底層の金属層をパターン形成することにより製造されたアンテナによって置き換えられる。アンテナの各アームごとの上部金属層と底部金属層との間の複数のバイアに依存する更に複雑なアンテナ設計を、同様に製造することができる。
【００２６】
幾つかのケースにおいて、上述のガルバニックアイソレータは、かなりの量の電気的な干渉を有する環境内において機能する必要がある。アイソレータを構成するために用いられる分割回路要素は、この干渉を捕らえるアンテナとして作用することができるので、受けた干渉が、送信器チップと受信器チップとの間において送られているデータ信号を変更するのを防ぐために、シールドすることを含む実施形態が必要とされる。次に図１４を参照すると、図１４は、シールドが利用される、本発明の別の実施形態を示す。図１４は、上記の図４において示されるようなガルバニックアイソレータの断面図である。導通シールド１６１が、上部及び底部の金属層においてパターン形成されたパッド１６２によって基板１６３に取り付けられている。シールドをコイル１６５及び１６６にあまり近づけることができないことに留意されたい。シールドに対するコイルからの距離ｈが、アイソレータを介して送られている信号の周波数に依存する限界距離よりも短い場合には、該シールドは、該アイソレータの動作と干渉する。25.4μｍ（1ミル）の高さと127μｍ（5ミル）の幅の金属コイルパターンを有する１つの例示的な実施形態において、2.54ｍｍ（100ミル）のシールド高ｈが、アイソレータ動作との干渉を防ぐのに十二分であるが、0.254mm（10ミル）のシールド高ｈは、あまりにも低く、従って、デバイス動作に干渉する。
【００２７】
本発明において使用される低コストの基板が、そのようなシールドを組み込むことを、経済的に魅力的にさせることに留意されたい。次に図１５を参照すると、図１５は、本発明の一実施形態による、１枚のガルバニックアイソレータの一部を示す。本発明による、多くのガルバニックアイソレータを、必要とされる数の金属層を有する単一シートの基板上に製造することができる。例示的なガルバニックアイソレータが２０１に示されている。上部及び底部の半分のシールドのための取り付け箇所を提供するために、空間２０２を個々のガルバニックアイソレータ間に提供することができる。基板材料が、安価であるので、これらの空間は、実質的には、結果として生じるガルバニックアイソレータのコストを増加させない。所望のドーム形状を提供するめにシートをプレス加工することによって、適切な材料の２つの該シート２０３及び２０４で、シールドを形成することができる。そのプレス加工されたシートを、次いで基板シートに取り付けることができる。ガルバニックアイソレータにおけるシールドされたシートを切り取ることによって、ガルバニックアイソレータの完全なシート（sheet）を次いで単独化する（singulate）ことができる。従って、多数のガルバニックアイソレータを一度に製造することができる。
【００２８】
本発明の上述の実施形態において、ガルバニックアイソレータの上面及び底面上のパターンが露出されている。パターンをダメージから防ぐために、その露出されたパターンにカバーを提供することが、時には有用である。保護カバー層を提供するための一方法は、上述のようなフレキシブル回路キャリアにおいて使用されるポリアミド層を利用することである。接着剤で覆われたポリアミドの層は、Ｄｕｐｏｎｔから商業的に利用可能である。１つのそのような層は、一方の側が、12.7μｍ（0.5ミル）厚である接着剤によってコーティングされた、12.7μｍ（0.5ミル）の層のポリアミドからなる。保護層を、層内に穴を提供するために、切り取ることができる。該穴は、電気的な接続を必要とするパッドに対するアクセスを提供するか、又は上述の送信器及び受信器チップのようなチップを結合するために使用される。層がパターン形成された後、保護の下地が接着剤の表面から取り除かれて、該層は、ガルバニックアイソレータにおける対応する表面上にプレスされる。様々なワイヤボンド接続とチップボンディングとが、次いで、実行される。
【００２９】
次に図１６を参照すると、図１６は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態の断面図である。ガルバニックアイソレータ３００は、上述のガルバニックアイソレータ４０に類似し、ガルバニックアイソレータ３００内において、ガルバニックアイソレータ３００は、ポリマーか又はポリマー／無機基板３４１の上面及び底面上に金属層をパターン形成することによって構築された上部コイル３４２と底部コイル３４３とを含む。送信器チップ３５１と受信器チップ３５２とが、それぞれ３５３及び３５４に示されたパターンに結合されている。上部コイルは、金属層と、基板３４１における露出された下にある面とに接触している接着剤の層を含むポリマー層３６１によって保護されている。３６２に示された穴が、層３６１において開けられて、ワイヤ結合と送信器及び受信器チップとのために使用される結合パッドに対するアクセスを提供している。同様に、接着剤がコーティングされたポリマー層３７１が、基板３４１の底面に提供されて、底部のコイルを保護する。図を簡単化するために、保護ポリマー層３６１及び３７１の個々の層は、省略されている。
【００３０】
上記のように、送信アンテナと受信アンテナとから分割回路要素を構成することができる。上述の実施形態において、分割回路要素の第１及び第２の部分が、ポリマー基板の異なる表面上に配置される。しかしながら、アンテナ対の場合には、前記第１及び第２の部分が、送信アンテナが受信アンテナに対して弧を描かないことを保証するのに十分な距離だけ離れた同じ表面上に配置されることが可能である。次に図１７を参照すると、図１７は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。ガルバニックアイソレータ４００は、ポリマー基板４０３上に配置されたアンテナ対を利用する。送信チップ４０１は、４１１及び４１２において示された枝（ブランチ）を有する、示された送信アンテナを駆動する。受信チップ４０２は、枝（ブランチ）４２１及び４２２を有する受信アンテナにおいて受け取った信号を傍受する。枝４１１、４１２、４２１、及び４２２は、基板４０３上におけるパターンとすることができるか、又は基板４０３から外側に延在するワイヤとすることができることに留意されたい。そのようなワイヤを、基板４０３上のパターンに接続されたパッドに対してワイヤ結合することができる。
【００３１】
本発明に対する様々な修正が、上述の説明及び添付図面から当業者にとって明らかになってくるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によって単独で限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す図である。
【図１１】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１４】シールドを利用する、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態による、１枚のガルバニックアイソレータの一部を示す図である。
【図１６】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの断面図を示す。
【図１７】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの上面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０ ガルバニックアイソレータ
２１ 送信器
２２ 受信器
２３ 第１の部分、分割回路要素
２４ 第２の部分、分割回路要素
３３ 基板
４０ ガルバニックアイソレータ
４１ 基板
４２ 分割回路要素
７０ ガルバニックアイソレータ
７３ 基板
７４ 送信器
７５ 受信器
９０ ガルバニックアイソレータ
９３ 分割回路要素
９６ 基板
１２３ 受信器
１３０ ガルバニックアイソレータ
１３３ 基板
１３４ 分割回路要素
１３５ 分割回路要素
１４０ ガルバニックアイソレータ
１４２ 基板
１４３ 送信器
１４４ 受信器
１４８ 分割回路要素
１４９ 分割回路要素
３００ ガルバニックアイソレータ
３４１ 基板
３５１ 送信器
３５２ 受信器
４００ ガルバニックアイソレータ
４０１ 送信器
４０２ 受信器
４０３ 基板
４１１ 分割回路要素
４１２ 分割回路要素
４２１ 分割回路要素
４２２ 分割回路要素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガルバニックアイソレータに関し、特に改善されたガルバニックアイソレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの回路装置において、論理信号は、２つの回路間において伝達される必要があり、さもなければ互いに電気的に分離（又は絶縁）されなければならない。例えば、送信回路は、該送信回路に接触する受信回路か又は個体に対する危険（ハザード）を示すハイの内部電圧を利用することができる。より一般的なケースにおいては、その分離回路は、電圧分離とノイズ分離との両方を、分離（又は絶縁）バリアにわたって提供する必要がある。そのような分離回路は、多くの場合、「ガルバニックアイソレータ：galvanic isolators」と呼ばれる。ガルバニックアイソレータのうちの１つのクラスは、論理信号を光信号に変換することに基づく。該光信号は次いで、受信回路内の光レシーバに伝達されて、該光レシーバが、該光信号を電気信号に戻すように変換する。送信回路と受信回路とは、典型的には、隔離された基板上にあり、隔離された電力源に接続される。かなり多くの市販のガルバニックアイソレータが、そのような光伝送に基づいているが、光学的なガルバニックアイソレータは、多くの問題を有する。例えば、これらの回路は、電気的に非効率である。信号電力のうちのわずかな一部分だけしか、発光ダイオードか又は類似のデバイスを用いて光信号に変換されることができない。前記レシーバにおいて、光検出器によって回復される、光信号における電力の一部は、非常に小さい。従って、光学的なガルバニックアイソレータは、高電力と信号増幅とを必要とする。追加的には、回路によって提供される分離（又は絶縁）のレベルは、送信回路内において及び周囲環境内において生成されるＲＦ電界（又はＲＦフィールド）によって制限される。該ＲＦ電界は、受信回路内の回路構成によって受け取られ、光学的に送信されている信号とは関係が無い。原則的には、受信回路を遮蔽するために、導電性のバリアを利用することができる。しかしながら、そのようなバリアは、光信号内における光の一部を遮断し、従って、前記アイソレータの電気的な効率を更に低下させる。
【０００３】
これらの制限、他を克服するために、１つか又は複数の電気的な変換器に基づくガルバニックアイソレータのクラスが、開発されてきた。一例は、トランスである。これらのガルバニックアイソレータにおいて、送信器がトランスの１次巻線を駆動し、受信器が２次巻線間に接続される。典型的には、前記送信器と、前記２つの巻線とが、第１の半導体チップ上において構成され、ワイヤ結合か又はそれに類するものによって該第１の半導体チップに接続された隔離されたチップ上に前記受信器が構成される。従来の半導体製造プロセスにおいて典型的には提供される２つの金属層のパターン形成を行うことによって、第１のチップ上の駆動回路上に前記２つのトランス巻線が典型的には蒸着される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
送信器チップのサイズは、トランスコイルのサイズによって設定される。該トランスコイルは、駆動回路構成と比較して、かなりのシリコン領域を典型的には必要とする。半導体基板のコストは、アイソレータのコストのかなりの部分である。このことは、送信器と受信器との間の結合（カップリング）を提供するために大きなコイルが必要とされる場合に、比較的低い周波数において動作するよう設計されるデバイスにおいて特に重要な問題である。更には、多くの用途は、単一基板上に、複数の独立したガルバニックアイソレータを必要とする。従来の半導体製造技法を用いてシリコン基板上に構築されるアイソレータ間の、クロストークは、費用対効果の手法において阻止することが難しい。何故ならば、１つのコイルによって生成される外縁の電界（fringe fields）が、近傍のコイルに結合される状態となるからである。シリコン基板上において十分な距離だけチップが離されている場合には、消費されるシリコンのコストが、甚大なものとなる。
【０００５】
浪費されるシリコン領域に加え、従来のシリコン集積回路製造を用いて構築されるデバイスは、製造ラインの設計規則によって課せられる制限と、そのライン上において許される材料についての制限とを有する。多くの用途の場合に、トランスのコイル間の誘電体絶縁は、１０００ボルトを越える電圧に耐えられなければならない。従来のＣＭＯＳ製造ラインにおいて利用可能な誘電体の厚みは、この程度の絶縁性を提供するには不十分である。更には、幾つかの用途において、結合効率を改善するために、トランスのコイル間にフェライト層を提供することには利点がある。しかしながら、問題の材料を、多くの従来の製造ラインにおいて利用することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、分割回路要素、基板、送信器、及び受信器を有するガルバニックアイソレータを含む。前記分割回路要素は、第１及び第２の部分を有する。前記基板は、第１及び第２の表面を有する、絶縁ポリマー又はポリマー／無機層を備え、該第１及び第２の部分は、前記基板上に配置される。前記回路要素の前記第１の部分は、前記第１の表面上に配置されることが可能であり、前記第２の部分は、前記第２の表面上に配置されることが可能である。代替的には、両方の部分を、前記第１の表面上に配置することができる。構成の選択は、実装されている特定の分割回路要素に依存する。前記送信器は、入力信号を受信して、該入力信号から引き出された信号を、前記第１の部分に結合する。前記受信器は、前記回路要素の前記第２の部分に接続され、外部回路に結合される出力信号を生成する。本発明の一態様において、前記分割回路要素は、前記第１の部分を含む１次コイルと、前記第２の部分を含む２次コイルとを有するトランスを備える。本発明の別の態様において、前記分割回路要素は、前記第１の部分を含む第１のプレートと、前記第２の部分を含む第２のプレートとを有するコンデンサを備える。本発明の更に別の態様において、前記分割回路要素は、送信アンテナと受信アンテナとを備える。該送信アンテナは、前記第１の部分を含み、該受信アンテナは、前記第２の部分を含む。本発明の別の態様において、前記基板はフレキシブルである。
【発明の効果】
【０００７】
ガルバニックアイソレータのコストを低減することができる。
【実施例】
【０００８】
本発明がその利点を提供する手法を、図１及び図２に関連してより容易に理解することができる。図１及び図２は、本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す。図１は、ガルバニックアイソレータ２０の上面図であり、図２は、線２−２による、ガルバニックアイソレータ２０の断面図である。ガルバニックアイソレータ２０は、送信器チップ２１と受信器チップ２２とを備えており、該送信器チップ２１と該受信器チップ２２とは、基板に結合されており、該基板内において、コイル２３と２４とが製造されている。該送信器チップ２１と該受信器チップ２２とが、層３４の上面上の結合パッドに接続されている。代替的には、送信チップ２１と、受信チップ２２とを、リードフレームに取り付けることができ、コイル２３及び２４に取り付けられた結合パッドにワイヤ結合によって接続することができる。他のパッケージの実施形態も同様に可能である。コイル２３及び２４は、トランスを形成する。ポリマー基板３３の表面上において金属層をリソグラフィカルにパターン形成することによってトランスコイルが製造される。ガルバニックアイソレータ２０が設計される電圧に耐えるための十分な厚みと絶縁特性とを該ポリマー基板３３が有する。
【０００９】
各コイルは、外部端と内部端とを有する。これら端部の各々は、そのコイルに関連付けられた送信器チップか又は受信器チップ上の適切な端子に接続される必要がある。コイルがパターン形成される金属層がエッチングされ、且つ、基板の外側表面上に、パターン形成された金属層によって１つの接続が作られる時には、各コイルごとに、該コイルと共に形成されるパターンによって１つの接続が行われる。例えば、コイル２３の内部端２６に対する接続は、絶縁層３４の外側表面上のパターン２５によって行われる。コイル２３の外部端に対する接続は、コイル２３と同じ層でパターン形成されるパターン２７によって行われる。パターン２７は、垂直バイアによって層３４を通じてチップ２２に接続される。同様に、チップ２１は、パターン２９及び垂直バイア３０によってコイル２４の外部端に接続され、パターン２９は、コイル２４と同じ金属層でパターン形成される。コイル２４の内部端は、絶縁層３２の底面上のパターン２８によって、導通バイア３１を介してチップ２１に接続される。パターン２５又は２８と、外側の導電体との間の電気的な接触を防止するために、絶縁層を、パターン２５と２８とを含む金属の層の外側に追加することができる。
【００１０】
図１及び図２内において示される構造を、従来のプリント回路基板製造ライン上において製造することができる。従って、ガルバニックアイソレータ２０のコストは、半導体製造ライン上のシリコンから構築されたガルバニックアイソレータのコストよりも、ずっと低い。
【００１１】
ワイヤボンディングを利用することができる場合には、図１及び図２内に示される構成を、単一基板上の２つの金属層に簡略化することができる。次に図３及び図４を参照すると、図３及び図４は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。図３は、ガルバニックアイソレータ４０の上面図であり、図４は、図３内に示された線４−４による、ガルバニックアイソレータ４０の断面図である。絶縁されている２つの回路間の電圧差に耐える十分な厚みを有するポリマー基板４１上に蒸着され且つパターン形成された２つの金属層からガルバニックアイソレータ４０は構成される。コイル４２と、送信器２１と受信器２２とによって利用される様々な接続パッドとを提供するために、上部の金属層がパターン形成されている。底部層は、コイル４３を製造するために使用され、該コイル４３は、コイル４２の下にあって、トランスの２次コイルを形成している。底部層はまた、パターン４４及び４５を提供するためにパターン形成されている。パターン４４と４５とは、コイル４３を、層４１の上面上のワイヤ結合パッド４８及び４９に、垂直導電バイア４６及び４７を介して接続するために使用される。コイル４３は、ワイヤ結合５１及び５２によって送信器２１に接続されている。
【００１２】
コイル４２は、上部金属層でパターン形成されているパターン５３によって、及びワイヤ結合５４によって、受信器２２に接続されている。最終的には、ガルバニックアイソレータ４０によって絶縁されることになる外部回路に、ガルバニックアイソレータ４０を接続するための様々な接続パッドもまた、上部金属層でパターン形成されている。このタイプの例示的な接続パッドは、５５及び５６において示される。
【００１３】
上述のように、本発明によるガルバニックアイソレータを、従来のプリント回路基板製造技法を用いて構築することができる。より詳細に後述されるように、フレキシブルな有機／無機か又は有機基板に基づく実施形態は、特に魅力的である。プリント回路基板か又は回路キャリアは、当該技術分野において既知であり、従って、本明細書内において、詳細には説明されない。説明を提示する目的のためには、エポキシ樹脂と共に充填されたファイバーグラスから形成されたある程度フレキシブルな有機／無機基板上において、薄い金属層を蒸着することによってか、又は金属層を取り付けることによって、次いで、従来のフォトリソグラフィック技法により該層を複数の独立した導電体へと変換することによって、プリント回路基板を製造することができることを解説することで十分である。フレックス回路技術はまた、実施形態の有用な手段である。ここで、基板は、ポリイミドのような有機材料から作られる。このタイプの薄膜及び積層板は、Ｄｕｐｏｎｔから商業的に利用可能であり、ポリイミドから作られたＫａｐｔｏｎ（登録商標）と呼ばれる基板を利用する。幾つかの場合において、複数の層が、接着剤によって積層される。このタイプの回路キャリアか又はプリント回路基板は、シリコン基板ベースの回路構成よりも極めて安価であり、比較的薄い基板を提供することができる。より薄い基板は、１次コイルと２次コイルとの間の信号損失が最小化される必要がある用途において好ましい。一実施形態において、50.8μm（2ミル）厚のＫａｐｔｏｎ（登録商標）層と、上面及び底面上の銅層とを有する、ＤｕｐｏｎｔによるＰｙｒａｌｕｘ ＡＰ積層板が利用される。
【００１４】
上述の実施形態は、パターン形成することによって及び様々な金属層を接続することによって、基板上にトランスの両コイルが製造されている該基板を利用する。しかしながら、幾つかの状況において、２つの分離されたトランス構成要素からガルバニックアイソレータを構成することが、かなりの利点を提供する。次に図５及び図６を参照すると、図５及び図６は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す。図５は、構成要素コイル６０の上面図であり、図６は、線６−６による構成要素コイル６０の断面図である。構成要素コイル６０は、上部及び底部の金属層を有する絶縁基板６２から構成される。該上部層は、コイル６１と、チップ６７を実装するための実装パッドのセットとを提供するために、パターン形成される。該上部層はまた、コイル６１をチップ６７に接続するためのパターンを備える。コイル６１の外部端は、パターン６３によってチップ６７に接続されており、コイル６１の内部端は、バイア６４を介してパターンによって接続されている。該上部層はまた、チップ６７を外部回路構成に接続するためのパターン６６のようなパターンを提供するためにパターン形成される。前記底部の金属層は、コイル６１の内部端をバイア６４に第２のバイア６９によって接続する導電体６８を提供するためにパターン形成される。
【００１５】
次に図７を参照すると、図７は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す。ガルバニックアイソレータ７０は、図５及び図６に関して上記に説明されたタイプの２つの構成要素コイル７１及び７２から構成される。構成要素コイル７１上のチップ７５は、受信器であり、構成要素コイル７２上のチップ７４は、その対応する送信器である。２つの構成要素コイルが、絶縁体７３に結合されている。
【００１６】
図７において、ガルバニックアイソレータが耐えることが可能なスタンドオフ電圧が、層７３の厚み及び組成によって設定される。従って、異なる設計のスタンドオフ電圧を有するガルバニックアイソレータを、同じ構成要素コイルから構成することができる。このことは、結果として、構成要素の在庫を維持することに関連したコストを低減し、規模の経済性（economies of scale）を高めることができる。
【００１７】
層７３が、２つのコイルの結合効率を高める他の材料を含むことができることにもまた留意されたい。例えば、高周波に対応する必要が無い実施形態において、層７３は、コイル結合効率を高めるフェライト材料を含むことができる。
【００１８】
図７に示される実施形態は、コイルがここでは、絶縁層７３の厚みによって及び基板６２の厚みによって隔離されているので、２つのコイル間がより長い距離を有する不利な点を有する。トランスの電力結合効率が、コイル間の増加する距離を低減させるため、２つの同一な構成要素コイルから構成されたデバイスを有することによって達成される、規模の経済性における改善によって、効率におけるこの損失は相殺されることが可能である。
【００１９】
図８〜９を次に参照すると、図８〜９は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す。図９は、構成要素コイル１２０の上面図であり、図８は、線８−８による、構成要素コイル１２０の断面図である。コイル１２１が、基板１２２の底面上にあり、基板１２１の上面上にあるパターン１２５及び１２８によって適切な駆動チップ１２３に接続されている点で、構成要素コイル１２０は、構成要素コイル６０とは異なる。垂直バイア１２４及び１２６によってコイル１２１の端部にこれらのパターンが接続されている。
【００２０】
次に図１０を参照すると、図１０は、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す。ガルバニックアイソレータ１３０は、基板１３１及び１３２上の２つの構成要素コイルから構成される。基板１３１上の構成要素コイル１３５は、図８〜９において示されるタイプのものであり、基板１３２上の構成要素コイル１３４は、図５〜６において示されるタイプのものである。２つの構成要素コイルが、絶縁体１３３に結合されている。該コイルが、基板の層によって、該絶縁体から分離されていないため、この実施形態によって、絶縁体１３３の、任意の所与の厚みの場合に、コイルが共により近づくことが可能となっている。
【００２１】
基板１２２及び金属層とが、フレキシブル回路キャリアの一部である実施形態は、更なる利点を有する。幾つかのケースにおいて、ガルバニックアイソレータを実装するために利用可能な領域が制限される。すなわち、ガルバニックアイソレータは、比較的小さな「フットプリント：footprint」を有する必要がある。幾つかのこれらケースにおいて、コイルを実装するために必要とされる領域は、問題のフットプリントよりも広い。従って、所望のフットプリントを有するガルバニックアイソレータを提供するためには、絶縁体を実装するために必要とされる水平面領域の量を低減する垂直構成内においてコイルが実装されなければならない。フレキシブルな回路キャリア上に構成要素コイルが構成されている、上述のような構成要素コイルの設計は、この問題に対する、費用対効果の解決策を提供する。
【００２２】
次に図１１を参照すると、図１１は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。ガルバニックアイソレータ９０は、基板がフレキシブルであることを除き、上述の構成要素コイル１２０と類似した、２つの構成要素コイルアセンブリ９１及び９２から構成される。各々の構成要素コイルは、コイル９３と、送信器９４か又は受信器９５のいずれかを実装するためのチップインターフェースとを含む。構成要素コイルアセンブリは、９０度に曲げられており、絶縁層９６に結合されている。従って、取り付け面無しに、及び、実質的には領域を必要とせずに、トランスが実装される。
【００２３】
本発明の上述の実施形態は、２つの回路の分離を実施する分割トランス構成を利用する。しかしながら、他のタイプの分割回路要素を利用する実施形態を、構成することもできる。例えば、送信器回路がコンデンサの１つのプレートを駆動し、該コンデンサの、その他のプレートに、受信器が取り付けられているコンデンサに基づくアイソレータを、構成することもできる。次に図１２〜１３を参照すると、図１２〜１３は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。図１２は、ガルバニックアイソレータ１４０の上面図であり、図１３は、図１２に示された線１３−１３による、ガルバニックアイソレータ１４０の断面図である。ガルバニックアイソレータ１４０は、受信器１４４から送信器１４３を絶縁する分割コンデンサ構成を利用する。コンデンサは、プレート１４８及び１４９とを有する。ガルバニックアイソレータ１４０は、上面及び底面上に蒸着された金属層を有する単一ポリマー層１４２から構成されることが可能であることに留意されたい。コンデンサの各プレートのエッジにおいて、１つの接続だけが必要とされるので、分割トランスに基づく実施形態に関する上述の追加的な接続のルーティングに関連した問題が、回避される。底面プレートに対する接続が、単一垂直バイアにより基板１４２の上面上のパターン１４５に接続されるパターン１４６によって提供される。上面プレートに対する接続は、パターン１４７によって提供される。
【００２４】
送信器プレートと受信器プレートとが隔離された基板上にある実施形態を構成することができることにもまた留意されたい。そのような実施形態は、コイルがコンデンサのプレートによって置き換えられている状態の、上述の実施形態と類似する。そのような２つの基板の実施形態は、図７及び図１１に関して上記に説明した実施形態に類似した実施形態を構成することにおいて有用である。
【００２５】
分割アンテナ構成に基づく実施形態を、構築することもできる。そのような実施形態において、図１２及び図１３に関連した上述のコンデンサプレートが、上層及び底層の金属層をパターン形成することにより製造されたアンテナによって置き換えられる。アンテナの各アームごとの上部金属層と底部金属層との間の複数のバイアに依存する更に複雑なアンテナ設計を、同様に製造することができる。
【００２６】
幾つかのケースにおいて、上述のガルバニックアイソレータは、かなりの量の電気的な干渉を有する環境内において機能する必要がある。アイソレータを構成するために用いられる分割回路要素は、この干渉を捕らえるアンテナとして作用することができるので、受けた干渉が、送信器チップと受信器チップとの間において送られているデータ信号を変更するのを防ぐために、シールドすることを含む実施形態が必要とされる。次に図１４を参照すると、図１４は、シールドが利用される、本発明の別の実施形態を示す。図１４は、上記の図４において示されるようなガルバニックアイソレータの断面図である。導通シールド１６１が、上部及び底部の金属層においてパターン形成されたパッド１６２によって基板１６３に取り付けられている。シールドをコイル１６５及び１６６にあまり近づけることができないことに留意されたい。シールドに対するコイルからの距離ｈが、アイソレータを介して送られている信号の周波数に依存する限界距離よりも短い場合には、該シールドは、該アイソレータの動作と干渉する。25.4μｍ（1ミル）の高さと127μｍ（5ミル）の幅の金属コイルパターンを有する１つの例示的な実施形態において、2.54ｍｍ（100ミル）のシールド高ｈが、アイソレータ動作との干渉を防ぐのに十二分であるが、0.254mm（10ミル）のシールド高ｈは、あまりにも低く、従って、デバイス動作に干渉する。
【００２７】
本発明において使用される低コストの基板が、そのようなシールドを組み込むことを、経済的に魅力的にさせることに留意されたい。次に図１５を参照すると、図１５は、本発明の一実施形態による、１枚のガルバニックアイソレータの一部を示す。本発明による、多くのガルバニックアイソレータを、必要とされる数の金属層を有する単一シートの基板上に製造することができる。例示的なガルバニックアイソレータが２０１に示されている。上部及び底部の半分のシールドのための取り付け箇所を提供するために、空間２０２を個々のガルバニックアイソレータ間に提供することができる。基板材料が、安価であるので、これらの空間は、実質的には、結果として生じるガルバニックアイソレータのコストを増加させない。所望のドーム形状を提供するめにシートをプレス加工することによって、適切な材料の２つの該シート２０３及び２０４で、シールドを形成することができる。そのプレス加工されたシートを、次いで基板シートに取り付けることができる。ガルバニックアイソレータにおけるシールドされたシートを切り取ることによって、ガルバニックアイソレータの完全なシート（sheet）を次いで単独化する（singulate）ことができる。従って、多数のガルバニックアイソレータを一度に製造することができる。
【００２８】
本発明の上述の実施形態において、ガルバニックアイソレータの上面及び底面上のパターンが露出されている。パターンをダメージから防ぐために、その露出されたパターンにカバーを提供することが、時には有用である。保護カバー層を提供するための一方法は、上述のようなフレキシブル回路キャリアにおいて使用されるポリアミド層を利用することである。接着剤で覆われたポリアミドの層は、Ｄｕｐｏｎｔから商業的に利用可能である。１つのそのような層は、一方の側が、12.7μｍ（0.5ミル）厚である接着剤によってコーティングされた、12.7μｍ（0.5ミル）の層のポリアミドからなる。保護層を、層内に穴を提供するために、切り取ることができる。該穴は、電気的な接続を必要とするパッドに対するアクセスを提供するか、又は上述の送信器及び受信器チップのようなチップを結合するために使用される。層がパターン形成された後、保護の下地が接着剤の表面から取り除かれて、該層は、ガルバニックアイソレータにおける対応する表面上にプレスされる。様々なワイヤボンド接続とチップボンディングとが、次いで、実行される。
【００２９】
次に図１６を参照すると、図１６は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態の断面図である。ガルバニックアイソレータ３００は、上述のガルバニックアイソレータ４０に類似し、ガルバニックアイソレータ３００内において、ガルバニックアイソレータ３００は、ポリマーか又はポリマー／無機基板３４１の上面及び底面上に金属層をパターン形成することによって構築された上部コイル３４２と底部コイル３４３とを含む。送信器チップ３５１と受信器チップ３５２とが、それぞれ３５３及び３５４に示されたパターンに結合されている。上部コイルは、金属層と、基板３４１における露出された下にある面とに接触している接着剤の層を含むポリマー層３６１によって保護されている。３６２に示された穴が、層３６１において開けられて、ワイヤ結合と送信器及び受信器チップとのために使用される結合パッドに対するアクセスを提供している。同様に、接着剤がコーティングされたポリマー層３７１が、基板３４１の底面に提供されて、底部のコイルを保護する。図を簡単化するために、保護ポリマー層３６１及び３７１の個々の層は、省略されている。
【００３０】
上記のように、送信アンテナと受信アンテナとから分割回路要素を構成することができる。上述の実施形態において、分割回路要素の第１及び第２の部分が、ポリマー基板の異なる表面上に配置される。しかしながら、アンテナ対の場合には、前記第１及び第２の部分が、送信アンテナが受信アンテナに対して弧を描かないことを保証するのに十分な距離だけ離れた同じ表面上に配置されることが可能である。次に図１７を参照すると、図１７は、本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す。ガルバニックアイソレータ４００は、ポリマー基板４０３上に配置されたアンテナ対を利用する。送信チップ４０１は、４１１及び４１２において示された枝（ブランチ）を有する、示された送信アンテナを駆動する。受信チップ４０２は、枝（ブランチ）４２１及び４２２を有する受信アンテナにおいて受け取った信号を傍受する。枝４１１、４１２、４２１、及び４２２は、基板４０３上におけるパターンとすることができるか、又は基板４０３から外側に延在するワイヤとすることができることに留意されたい。そのようなワイヤを、基板４０３上のパターンに接続されたパッドに対してワイヤ結合することができる。
【００３１】
本発明に対する様々な修正が、上述の説明及び添付図面から当業者にとって明らかになってくるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によって単独で限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す図である。
【図２】本発明によるガルバニックアイソレータの一実施形態を示す図である。
【図３】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図４】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す図である。
【図６】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す図である。
【図８】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す図である。
【図９】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを構成するために利用されることが可能な構成要素コイルの別の実施形態を示す図である。
【図１０】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータを示す図である。
【図１１】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１２】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１３】本発明によるガルバニックアイソレータの別の実施形態を示す図である。
【図１４】シールドを利用する、本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態による、１枚のガルバニックアイソレータの一部を示す図である。
【図１６】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの断面図を示す。
【図１７】本発明の別の実施形態によるガルバニックアイソレータの上面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０ ガルバニックアイソレータ
２１ 送信器
２２ 受信器
２３ 第１の部分、分割回路要素
２４ 第２の部分、分割回路要素
３３ 基板
４０ ガルバニックアイソレータ
４１ 基板
４２ 分割回路要素
７０ ガルバニックアイソレータ
７３ 基板
７４ 送信器
７５ 受信器
９０ ガルバニックアイソレータ
９３ 分割回路要素
９６ 基板
１２３ 受信器
１３０ ガルバニックアイソレータ
１３３ 基板
１３４ 分割回路要素
１３５ 分割回路要素
１４０ ガルバニックアイソレータ
１４２ 基板
１４３ 送信器
１４４ 受信器
１４８ 分割回路要素
１４９ 分割回路要素
３００ ガルバニックアイソレータ
３４１ 基板
３５１ 送信器
３５２ 受信器
４００ ガルバニックアイソレータ
４０１ 送信器
４０２ 受信器
４０３ 基板
４１１ 分割回路要素
４１２ 分割回路要素
４２１ 分割回路要素
４２２ 分割回路要素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部分（23）と第２の部分（24）とを有する分割回路要素（23、24、42、93、134、135、148、149、411、412、421、422）と、
第１及び第２の表面を有する絶縁ポリマー又はポリマー／無機層を含む基板（33、41、73、96、133、142、341、403）であって、前記第１の部分と前記第２の部分とが、前記基板上に配置されていることからなる、基板と、
入力信号を受け取って、前記入力信号から引き出した信号を前記第１の部分に結合する、送信器（21、74、143、351、401）と、
前記第２の部分に接続されて、外部回路に結合される出力信号を生成する、受信器（22、75、123、144、352、402）
とを備える、ガルバニックアイソレータ（20、40、70、90、130、140、300、400）。
【請求項２】
前記第１の部分が、前記第１の表面上に配置されており、前記第２の部分が、前記第２の表面上に配置されていることからなる、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項３】
前記分割回路要素の前記第１の部分を覆う絶縁保護層（32、34）を更に備える、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項４】
前記保護層が、前記分割回路要素の前記第１の部分に接触する接着剤コーティングを有するポリマー層を含む、請求項３に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項５】
前記分割回路要素が、前記第１の部分を含む１次コイル（42）と、前記第２の部分を含む２次コイル（43）とを有するトランスを含むことからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項６】
前記分割回路要素が、前記第１の部分を含む第１のプレート（148）と、前記第２の部分を含む第２のプレート（149）とを有するコンデンサを含むことからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項７】
前記分割回路要素が、送信アンテナ（411、412）と受信アンテナ（421、422）とを含み、前記送信アンテナが前記第１の部分を含み、前記受信アンテナが前記第２の部分を含むことからなる、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項８】
前記第１の部分と前記第２の部分とが、前記第１の表面上に配置される、請求項７に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項９】
前記ポリマー層が、前記第１の表面を有する第１のサブ層（91）、絶縁サブ層（96）、及び前記第２の表面を有する第２のサブ層（92）を含み、前記第１及び第２のサブ層が、前記絶縁サブ層を挟み込んでそこに結合されていることからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１０】
前記基板が、第１の平面領域と、前記第１の平面領域に対して０よりも大きな角度における第２の平面領域とを備え、前記分割回路が、前記第２の平面領域にわたって配置されていることからなる、請求項９に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１１】
前記基板がフレキシブルである、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１２】
前記基板が、ポリアミドと、エポキシと、エポキシと共に充填されたファイバーグラスとからなるグループから選択された材料を含む、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１３】
前記分割回路要素を取り囲む平面導通シート（203、204）を更に備え、該平面導通シートが、該分割回路要素から、0.254mm（10ミル）よりも長い距離だけ隔置されていることからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１】
第１の部分（23）と第２の部分（24）とを有する分割回路要素（23、24、42、93、134、135、148、149、411、412、421、422）と、
第１及び第２の表面を有する絶縁ポリマー又はポリマー／無機層を含む基板（33、41、73、96、133、142、341、403）であって、前記第１の部分と前記第２の部分とが、前記基板上に配置されていることからなる、基板と、
入力信号を受け取って、前記入力信号から引き出した信号を前記第１の部分に結合する、送信器（21、74、143、351、401）と、
前記第２の部分に接続されて、外部回路に結合される出力信号を生成する、受信器（22、75、123、144、352、402）
とを備える、ガルバニックアイソレータ（20、40、70、90、130、140、300、400）。
【請求項２】
前記第１の部分が、前記第１の表面上に配置されており、前記第２の部分が、前記第２の表面上に配置されていることからなる、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項３】
前記分割回路要素の前記第１の部分を覆う絶縁保護層（32、34）を更に備える、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項４】
前記保護層が、前記分割回路要素の前記第１の部分に接触する接着剤コーティングを有するポリマー層を含む、請求項３に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項５】
前記分割回路要素が、前記第１の部分を含む１次コイル（42）と、前記第２の部分を含む２次コイル（43）とを有するトランスを含むことからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項６】
前記分割回路要素が、前記第１の部分を含む第１のプレート（148）と、前記第２の部分を含む第２のプレート（149）とを有するコンデンサを含むことからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項７】
前記分割回路要素が、送信アンテナ（411、412）と受信アンテナ（421、422）とを含み、前記送信アンテナが前記第１の部分を含み、前記受信アンテナが前記第２の部分を含むことからなる、請求項１に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項８】
前記第１の部分と前記第２の部分とが、前記第１の表面上に配置される、請求項７に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項９】
前記ポリマー層が、前記第１の表面を有する第１のサブ層（91）、絶縁サブ層（96）、及び前記第２の表面を有する第２のサブ層（92）を含み、前記第１及び第２のサブ層が、前記絶縁サブ層を挟み込んでそこに結合されていることからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１０】
前記基板が、第１の平面領域と、前記第１の平面領域に対して０よりも大きな角度における第２の平面領域とを備え、前記分割回路が、前記第２の平面領域にわたって配置されていることからなる、請求項９に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１１】
前記基板がフレキシブルである、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１２】
前記基板が、ポリアミドと、エポキシと、エポキシと共に充填されたファイバーグラスとからなるグループから選択された材料を含む、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【請求項１３】
前記分割回路要素を取り囲む平面導通シート（203、204）を更に備え、該平面導通シートが、該分割回路要素から、0.254mm（10ミル）よりも長い距離だけ隔置されていることからなる、請求項２に記載のガルバニックアイソレータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−６１２３６（Ｐ２００８−６１２３６Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１４４４４（Ｐ２００７−２１４４４４）
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２１日（２００７．８．２１）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
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