高電圧耐圧コイルトランスジューサ（コイル変換器）
【課題】小型で低消費電力であり、データが比較的に高いデータ転送速度で伝達されることを可能にした高電圧絶縁破壊能力を有する高電圧分離通信デバイスの提供。
【解決手段】小さなパッケージ内で高電圧分離および高電圧絶縁破壊性能特性を備えるように構成されている。コイルトランスジューサ２０の相対する側に配置された１次コイル５０と２次コイル６０との間に高電圧絶縁破壊が発生することなく、これらの１次コイル５０と２次コイル６０とによってコイルトランスジューサを介して、コイルトランスジューサに亘ってデータ信号またはパワー信号が送信および受信され得るコイルトランスジューサ２０が提供される。中心コア層は、送信コイルと受信コイルとを分離し、中心コア層を貫通して配置されるバイアを有しない。コイルトランスジューサ２０の少なくとも一部分は、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料によって形成される。
【解決手段】小さなパッケージ内で高電圧分離および高電圧絶縁破壊性能特性を備えるように構成されている。コイルトランスジューサ２０の相対する側に配置された１次コイル５０と２次コイル６０との間に高電圧絶縁破壊が発生することなく、これらの１次コイル５０と２次コイル６０とによってコイルトランスジューサを介して、コイルトランスジューサに亘ってデータ信号またはパワー信号が送信および受信され得るコイルトランスジューサ２０が提供される。中心コア層は、送信コイルと受信コイルとを分離し、中心コア層を貫通して配置されるバイアを有しない。コイルトランスジューサ２０の少なくとも一部分は、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料によって形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される本発明の種々の実施形態は、データ信号およびパワー変成器の、またはガルバニックアイソレータおよびコイルトランスジューサの分野に関し、より詳細には、誘電体障壁または分離障壁に亘ってデータ信号および／またはパワー信号を送信および受信するために、誘導結合コイルトランスジューサを使用するデバイスに関する。
【０００２】
（関連出願）
本願は、（ａ）Ｆｏｕｑｕｅｔ ｅｔ ａｌ．による「Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｉｓｏｌａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｃｏｉｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」（ガルバニックアイソレータおよびコイルトランスジューサ）と題する２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，９７９号（以下、「’９７９号特許出願」とよぶ）および（ｂ）Ｆｏｕｑｕｅｔ ｅｔ ａｌ．による「Ｃｏｉｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ａｒｃｉｎｇ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」（低減されたアーク放電および改善された高電圧絶縁破壊性能特性を有するコイルトランスジューサ）と題する２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，７４７号（以下、「’７４７号特許出願」とよぶ）からの優先権および他の利益を主張するものであり、これらの特許出願の一部継続出願である。上記の’９７９号特許出願および’７４７号特許出願のそれぞれの全体を引用することにより本明細書の一部をなすものである。
【背景技術】
【０００３】
従来技術で周知の高電圧分離通信デバイスは、光デバイスと、磁気デバイスと、容量性デバイスとを含む。従来技術の光デバイスは、典型的には、光信号を送信および受信するためにＬＥＤおよび対応するフォトダイオードを使用することによって高電圧分離を達成し、通常は高いパワー（電力）レベルを必要とし、多数の通信チャネルが必要とされるときには動作上および設計上の制約に悩まされる。
【０００４】
従来技術の磁気デバイスは、典型的には、相対する誘導結合コイルを使用することによって高電圧分離を達成し、通常は（特に、高いデータ転送速度が必要とされるときに）高いパワーレベルを必要とし、典型的には、少なくとも３個の別々の集積回路またはチップの使用を必要とし、そしてしばしば電磁干渉（「ＥＭＩ」）の影響を受けやすい。
【０００５】
従来技術の容量性デバイスは、多数のペアの送信電極と受信電極とを使用することによって電圧分離を達成するが、この場合、例えば、第１のペアの電極はデータを送信および受信するために使用され、第２のペアの電極は送信信号を更新または保持するために使用される。このような容量性デバイスは典型的には、貧弱な高電圧耐圧特性あるいは絶縁破壊特性を示す。
【０００６】
小型高速ガルバニックアイソレータの設計は、高電圧絶縁破壊特性および許容可能なデータまたはパワー転送速度を維持しながら、電磁干渉（ＥＭＩ）、大きな高速過渡現象および他の形の電気雑音を処理する方法などの幾つかの厄介な技術的な難問を提起する。
【０００７】
必要とされることは、小型で低消費電力であり、データが比較的に高いデータ転送速度で伝達されることを可能にし、改善された高電圧絶縁破壊能力を有し、そして、低コストで製造でき、または本明細書およびその図面を読んで理解した後に明らかになる他の利点を有する高電圧分離通信デバイスである。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態では、中心コア層と上部コア層と下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備える、中心コア層と、上記中心コア層の上側に配置された上部コア層と、上記中心コア層の下側に配置された下部コア層とを備えており、上面と下面とを有する、概ね平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造と、上記コア層の上側に配置された第１の導電性コイルと、上記コア層の下側に配置された第２の導電性コイルとを備えてなるコイルトランスジューサであって、上記コア層は、このコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有さず、上記第１および第２のコイルは、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが上記コア層に亘って上記第１のコイルによって上記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成される、コイルトランスジューサを提供する。
【０００９】
もう１つの実施形態では、中心コア層と上部コア層と下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備える、中心コア層と、上記中心コア層の上側に配置された上部コア層と、上記中心コア層の下側に配置された下部コア層とを備えており、上面と下面とを有する、概ね平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造を形成するステップと、上記コア層の上側に配置された第１のコイルを形成する第１の導電体を備えるステップと、上記コア層の下側に配置された第２のコイルを形成する第２の導電体を備えるステップと、上記第１のコイルが上記コア層によって上記第２のコイルから分離されるように、そして、上記第１および第２のコイルが、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが上記コア層に亘って上記第１のコイルによって上記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されるように、上記コア層がこのコア層を貫通するバイアまたはコア層内にバイアを有することなく、上記第１のコイルと上記第２のコイルと上記コア層とを互いに関連して構成するステップとを含んでなる、コイルトランスジューサの製造方法を提供する。
【００１０】
更なる実施形態は、本明細書において開示され、または本明細書およびその図面を読んで理解した後に当業者に明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の異なる態様は、下記の明細書、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態によるコイルトランスジューサの側断面図である。
【図２】図１のコイルトランスジューサの上部斜視図である。
【図３】もう１つの実施形態によるコイルトランスジューサの側断面図である。
【図４】図３のコイルトランスジューサの上部斜視図である。
【図５】他の実施形態による２つのコイルトランスジューサの上部斜面図である。
【図６】ラミネーションプロセス（積層工程）時における積み重ねトランスジューサアセンブリの一実施形態の側断面図である。
【００１３】
これらの図面は必ずしも原寸に比例していない。注釈がなければこれらの図面を通して同様の番号は同様の部分またはステップを指す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
下記の説明では、本発明の種々の実施形態の完全な理解を与えるために具体的な詳細事項が提供される。しかしながら本明細書と特許請求の範囲と本明細書の図面とを読んで理解したときに、当業者は、本発明のある幾つかの実施形態が本明細書で説明されている具体的詳細事項の幾つかを遵守することなく実施され得ることを理解する。更に本発明を分かりにくくすることを避けるために、本発明の種々の実施形態に用途を見出しているある幾つかの周知の回路、材料および方法は、本明細書では詳細に開示されない。
【００１５】
これらの図面は、本発明のすべてではなく一部の可能な実施形態を図示するものであり、更に原寸に比例して図示されていないことがある。
【００１６】
本明細書で使用されている用語「水平」は、実際の空間的方位とは関係なく、本発明の基板の通常の平面または表面に実質的に平行な平面であると定義される。用語「垂直」は上記に定義された水平と実質的に垂直な方向を指す。用語「上に（ｏｎ）」、「上側に（ａｂｏｖｅ）」、「下側に（ｂｅｌｏｗ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」、「側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌ）」、「より高い（ｈｉｇｈｅｒ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「より上部の（ｕｐｐｅｒ）」、「の上に（ｏｖｅｒ）」、および「の下に（ｕｎｄｅｒ）」は、上記の水平面について定義される。
【００１７】
ここで、図１および図２を参照すると、一実施形態によるコイルトランスジューサ２０の側断面図および上部斜視図が示されている。手近な特定の用途によればコイルトランスジューサ２０は、データ転送デバイスまたはパワー転送デバイスとして動作するように構成され得る。図示のようにコイルトランスジューサ２０は、相対する上面２１と下面２３とを有し、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に誘電体障壁を形成する中心コア層３０を備える、概ね平面状の電気絶縁性誘電体障壁コア構造体３９を備える。更に図１に示されているように、一実施形態では、コア構造体３９は、中心コア層３０の上側に配置された上部コア層３１と、中心コア層３０の下側に配置された下部コア層３３とを更に備える。同様に、コア構造体３９の上側には上部固体層４２が配置される一方、コア構造体３９の下側には下部固体層４４が配置される。好適には、上部固体層４２とコイル５０の上側および下部固体層４４とコイル６０の下側には、カバー層４６および４８がそれぞれ配置される。
【００１８】
層３０、３１、３３、４２、４４、４６および４８のうちの任意の１つ以上の層は、接着剤、ポリイミド、ポリイミド樹脂、「粘着性」ポリイミドまたは「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）（例えば、それぞれ接着剤を含むポリイミド含有材料である、接着剤被覆ポリイミドフィルムまたは接着剤被覆ＫＡＰＴＯＮ（商標））、ポリイミドフィルム、アクリル、エポキシ、エポキシ調節剤、エポキシ樹脂、ポリマー（重合体）、プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、ポリマー、有機材料、ＦＲ４および他のプリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、熱硬化性プラスチック、ＤｕＰｏｎｔ（商標）ＫＡＰＴＯＮ（商標）、ＤＵＰＯＮＴ（商標）ＰＹＲＡＬＵＸ ＡＢ（商標）ラミネート、およびＲＯＧＥＲＳ（商標）材料（例えば、ＰＴＦＥ−またはポリテトラフルオロエチレン−およびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ＰＴＦＥ、ガラスおよびセラミック、または熱硬化性プラスチック）のうちの１つ以上を含みうる。このような層が形成される材料の特定の選択は、一般に、コストと、所望される電気的分離または電圧絶縁破壊防止の程度または量と、手近な特定の用途と、他の要因または考慮事項とに依存する。例えば、ガラスおよびセラミックの基板は、高電圧を含む用途に好適であり、製造およびプロセスのコストを低減するためには屈曲性回路基板が使用され得る。接着剤が使用されるときには、ポリイミド系の接着剤がその低い誘電損失特性のために好適である。
【００１９】
コイルトランスジューサ２０に含まれる誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９および他の層が、コイルトランスジューサ２０に構造的剛性と機械的強度とを与えるように構成され得ることに留意されたい。好適な実施形態では、誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９は、その上部表面と下部表面との間に、約１ミル（１０００分の１インチ：２５．４μｍ）と約１０ミルとの間、約１ミルと約８ミルとの間、または約２ミルと約５ミルとの間にわたる厚さを有する。コア構造体３９の好適な厚さは、（下記のラミネーションプロセスが完了した後に）約２ミルと約５ミルとの間にある。
【００２０】
層３０は、相対する上面３２と下面３４とを有する中心コア層であり、このコア層を貫通して配置されるバイアを有さず、好適にはコイルトランスジューサ２０の種々の個別構成要素が互いに組み立てられて形成される前は実質的に固体状態にあるＤｕＰｏｎｔ（商標）ＫＡＰＴＯＮ（商標）ポリイミドなどのポリイミド含有材料を含む（これについては下記で更に説明される）。中心コア層３０を形成するための好適な材料はＫＡＰＴＯＮ（商標）ポリイミドであり、中心コア層３０の好適な厚さ３７は約１ミルと約２ミルの間にあるが、約０．５ミルと約８ミルとの間といった他の範囲の厚さでも適当であり、あるいは他の任意の適当な範囲の厚さもあり得る。更に、中心コア層３０自体が、例えば、１層以上の接着剤の層を備える複数の積み重ねられた層を含み得ることに留意されたい。
【００２１】
一実施形態では中心コア層３０は、室温において約０．０５未満、約０．０１未満、約０．００１未満、または約０．０００１未満である誘電正接を有する、適当な電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料から形成される。中心コア層３０を形成するために使用された材料が非半導体材料であっても、本発明者らは本発明の新規な基板材料と周知の半導体材料との比較を可能にするために、ここでこれらの材料に関連する誘電正接値を定義する。
【００２２】
誘電正接とこれに関連する内因性損失および外因性損失とに関する更なる情報は、Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．による「Ｌｏｓｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｉｅｓ」（異なる抵抗性を有するシリコン基板の損失特性）、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ（マイクロ波および光技術レター）２００６年９月号、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．９のページ１７７３−７６に記載されている。Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．は、誘電損失をシリコンの内因性損失正接と基板漏れ損失に関連する外因性損失とに分割することを理論的および実験的に論じ、シリコンにおけるドーピングレベルが高まるにつれて外因性損失も増加することを実証している。
【００２３】
上部固体層４２および下部固体層４４もまた好適には、コイルトランスジューサ２０の種々の個別構成要素が互いに組み立てられて形成される前は実質的に固体状態にあるＫＡＰＴＯＮ（商標）などのポリイミド含有材料から形成される。
【００２４】
コイルトランスジューサ２０を製造する好適な方法では、上部固体層４２は、これを貫通して形成され、金属層４１と４３との間に電気的接続を与えるブラインドバイア５１および５２と連結して第１のコイル５０を形成するために、この層の上面および下面上にパターン化された金属層４１および４３を有する。（バイア５１および５２は、中心コア層３０を貫通しないのでブラインドバイアである。）同様に、下部固体層４４は、金属層４５と４７との間に電気的接続を与えるためにこの下部固体層を貫通して形成されたバイア５３および５４と連結して第２のコイル６０を形成するために、この下部固体層の上面および下面にリソグラフ的にパターン化された金属層４５および４７を有する。（バイア５３および５４もまた、中心コア層３０を貫通しないのでブラインドバイアである。）金属層４１、４３、４５および４７は、金、ニッケル、銀、銅、タングステン、スズ（錫）、アルミニウム、および他の適当な金属、または金属合金またはこれらの組合せから形成され得る。
【００２５】
コイル５０および６０は、多数の異なる構造的構成の如何なるものも想定でき、それでもなお本発明の範囲内に含まれることに留意されたい。例えば、コイル５０および６０は、図２および図４に示された円形または楕円形のらせん状に巻かれた形状を想定でき、または、水平面に配置された矩形、正方形、三角形、五角形、六角形、七角形もしくは八角形に巻かれた形状、水平面内に互いに交互配置された導体、水平面内に配置された１つ以上の曲がりくねった導体などの無数の他の形状を想定できる。一方のコイルによって放射された磁界が相対する他方のコイルによって受けられて十分によく検出され得る限り、コイル５０および６０の如何なる適当な構造的構成も許容される。
【００２６】
そして、好適には接着剤を含むポリイミド含有材料を含む上部コア層３１は中心コア層３０と上部固体層４２との間に配置され、また好適には接着剤を含むポリイミド含有材料を含む下部コア層３３は中心コア層３０と下部固体層４４との間に配置される。上部および下部コア層３１および３３は最も好適には、予め決められた温度および／または圧力で重合して橋架け結合（クロスリンク）するように案出された「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）といった適当な材料から形成される。層３１および３３を形成するために、柔軟なアクリル接着剤および／またはポリイミド樹脂とエポキシ調整剤との混合物を含む材料などの他の材料も使用され得る。
【００２７】
「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）は、室温においていくらかの可鍛性があり変形可能であるように案出される。したがって、上部コア層３１は、好適には、真空、熱および／または圧力が加えられたときに金属層４３と第１のコイル５０との種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される。同様に、下部コア層３３は、好適には、ラミネーションプロセス時に真空、熱および／または圧力が加えられたときに金属層４５と第２のコイル６０との種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される（下記に更に詳細に説明される）。ラミネーションプロセスの前の上部コア層３１および下部コア層３３の好適な厚さは、約１ミルと約５ミルとの間にある。上部コア層３１または下部コア層３３の最も好適な厚さは、下記のラミネーションプロセスの前で約１．４ミルである。
【００２８】
そして、上部カバー層４６および下部カバー層４８は、上部固体層４２の上側および下部固体層４４の下側に配置される。一実施形態によれば、カバー層４６および４８は、予め決められた温度および／または圧力で重合して橋架け結合するように案出された「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）から形成され得るが、カバー層４６および４８の特定の構成と厚さは接着剤層３１および３３の構成および厚さとは異なる可能性があり、また互いに関しても異なる可能性がある。上部カバー層４６および下部カバー層４８を形成するために、柔軟なアクリル接着剤を含む材料、ポリイミド樹脂とエポキシ調整剤との混合物、電気絶縁性のスピンコート（回転塗布）される液体、または初めに液体の形で塗布される他の適当な電気絶縁性材料などの、他の材料およびプロセスも使用可能である。
【００２９】
例えば、幾つかの実施形態によれば、第１および第２のコイル５０および６０への塗布に先立って、カバー層４６および４８は１枚のポリイミドフィルム上または保護用リリースシート（ｒｅｌｅａｓｅ ｓｈｅｅｔ）上に被覆され得る。カバー層４６および４８は、これらのそれぞれのシートからはがされて金属層４１および金属層４７の上に置かれる。上部コア層３１および下部コア層３３と同様に、カバー層４６および４８は、好適には、ラミネーションプロセス時に真空、熱および／または圧力が加えられたときに第１のコイル５０および第２のコイル６０のそれぞれの金属層４１および４７の種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される。
【００３０】
ラミネーションプロセスの前のカバー層４６および４８の好適な厚さは、約１ミルと約１０ミルとの間の範囲にある。好適な実施形態では、図１に示されたように、底部カバー層４８は、第２のコイル６０とその下に配置され得る任意の導電性リードフレームまたは他の導電性構成要素との間に更なる電気絶縁性と遮蔽とを与えるために、上部カバー層４６より厚い。例えば、カバー層４８はラミネーションプロセスが完了した後に約１ミルを超える厚さを有し得るが、カバー層４６はラミネーションプロセスが完了した後もまた約１ミル未満の厚さを有し得る。
【００３１】
図２に示されたように、好適には、カバー層４６において、ワイヤボンド９２、９４、９６および９８が取り付けられ得るように接点５４、５５、５８および５９に対応する位置に、切抜き部あるいは孔７１および７３が形成される。更に図１で数字６５によって示された材料は、好適には、図２に示された凹部６５を介して接点５８および５９へのワイヤボンドアクセスを与えるために除去される。上部コア層３１および下部コア層３３の、またカバー層４６および４８の好適な流動可能な可鍛および変形特性は、ラミネーションプロセスが完了した後に、このような層内に配置される空洞（エアポケット）または泡をまったく有しないか、僅か、あるいは極めて少量しか有しないコイルトランスジューサ２０が提供されるべきである場合に、特に重要であることが分かっている。ラミネーションプロセスが完了した後に層３１、３３，４６および４８内に残留している空洞および泡は、例えばアーク放電または高電圧絶縁破壊といった結果を招くことによってコイルトランスジューサ２０の性能の実質的な劣化という結果を招く可能性があることが見出されている。したがって、層３１、３３、４６および４８内の泡または空洞は、最小化または除去されるべきである。いったんラミネーションプロセスが完了すると、コイルトランスジューサ２０はある幾つかの屈曲型デバイスに特有であるようにある程度の柔軟性または屈曲可能性を保持または提示し得るが、コイルトランスジューサ２０内のこれらの層の各々は種々の程度の剛性を有することに留意されたい。
【００３２】
更に、層３０、３１および３３の各々は、上記のＫＡＰＴＯＮ（商標）および／または粘着性ＫＡＰＴＯＮ（商標）材料、またはこのような性質を与えることのできる任意の他の適当な材料などの電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含むことに留意されたい。なお更に、コイルトランスジューサ２０の誘電特性は、誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９を形成するためにラミネーションプロセスの前に誘電体障壁・電気絶縁性材料の多数の層を設けることによって改善されることが見出されていることに留意されたい。興味深いことに、また意外にもコイルトランスジューサ２０の高電圧耐圧性能は、コア構造体３９内のこのような多数の層の使用によって高められることが見出されている。上部コア層３１および下部コア層３３がこのような改善された高電圧耐圧性能に実質的に寄与することも見出されている。
【００３３】
図１および図２を引き続き参照すると、コア層３０は、このコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有していないことと、第１および第２のコイル５０および６０は、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つがコア層３０に亘って第１のコイル５０によって第２のコイル６０に送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されていることとが注目される。コア層３０内にバイアが存在しないことは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間の中心コア層３０に亘る潜在的なアーク放電または短絡の経路を除去することによって、コイルトランスジューサ２０の高電圧耐圧または絶縁破壊特性を改善する。
【００３４】
好適な実施形態では、コア層３０は、その上面と下面との間に十分な厚さを有し、コイルトランスジューサ２０が設計された比較的高い絶縁破壊電圧に耐えるために適切な電気絶縁特性を有する。コイルトランスジューサ２０とコア構造体３９のそれぞれの個別層とは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に、約１分の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、約６分の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超える絶縁破壊電圧を示すように構成され得ることが見出されている。代替として、コイルトランスジューサ２０とコア構造体３９のそれぞれの個別層とは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に、約１分の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、約６分の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超える絶縁破壊電圧を示すように構成され得る。
【００３５】
１分当たり約１ｋＶの割合でランピングが発生する、本明細書で開示された教示にしたがって製造されたオーバーモールド（外側被覆）されたコイルトランスジューサ・パッケージの原型のランプ・ツー・デストラクション（破壊ランピング：ｒａｍｐ−ｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）テストは、粘着性ＫＡＰＴＯＮから形成された１．４ミル厚さの上部コア層と下部コア層との間に挟まれた固体ＫＡＰＴＯＮで形成された２ミル厚さの中心コア層３０が、最大約１０ｋＶまたは１１ｋＶの耐圧電圧に耐え得ることを示している。１分当たり約１ｋＶの割合でランピングが発生する、本明細書で開示された教示にしたがって製造されたオーバーモールドされたコイルトランスジューサ・パッケージの原型のランプツーデストラクションテストは、粘着性ＫＡＰＴＯＮで形成された１．４ミル厚さの上部コア層および下部コア層の間に挟まれた固体ＫＡＰＴＯＮで形成された１ミル厚さの中心コア層３０が、最大約８ｋＶの耐圧電圧に耐え得ることを示している。
【００３６】
図１は、図示の実施形態において第１のコイル５０および第２の金属化層４３と第２のコイル６０および第４の金属化層４７との一部分に取り付けられた、または、これらの部分を形成する拡張部を形成する、バスバー７２および７４を示す。バスバー７２および７４は、電気めっき槽内の隣接する同様のデバイスに電気的接続を与えるために電気めっきプロセス時に使用される。ある幾つかの実施形態では、第１および第２のコイル５０および６０は、初めに銅で形成され、それからニッケルを、そして金を電気めっきされる。本発明を分かりにくくするのを避けるために電気めっきプロセスに関する詳細事項はここでは論じられないが、いずれにしてもこのようなプロセスは当業者には周知である。図１に示されたようにバスバー７２および７４は、コイルトランスジューサ２０の相対する面１５および１７まで延在している。このようなバスバー構成は、バスバーがコイルトランスジューサの同じ面まで延在するときに発生し得る主要な問題を解決する。製造プロセス時には数百個または数千個のコイルトランスジューサ２０が単一パネルに配置されることが可能であって、これらは個別トランスジューサ間の鋸引き切断によって分離されなくてはならない。鋸引きプロセス時に、鋸刃によって切断された面に延在するバスバーから取られた金属の削り屑と粒子は、鋸刃によって運ばれて同じ面の他の部分に堆積され、あるいは留められ得る。同じ面に延在するバスバー間のアーク放電または短絡は、同じ面に延在するこのようなバスバー間に配置されたこのような削り屑および粒子の結果として発生し得ることが見出されている。
【００３７】
図１に示されたバスバー構成は、バスバーが異なるコイルに接続されて、幅広く分離された異なる面にまで延在するので、これらの問題を克服する。したがって、一方の面上に鋸刃によって堆積された金属粒子あるいは削り屑が他方の面との間の、または他方の面へのアーク放電または短絡を容易にする要因となる機会を有するチャンスは、ほとんどまたはまったくない。第１のコイル５０および第２のコイル６０に対応するバスバーは、相対する面にまで延在する必要はなく、単に異なる面にまで延在する必要があるだけであることに留意されたい。したがって、一方のバスバーは面１５などの垂直に向いた面にまで延在し得るが、他方のバスバーは面１９などの水平に向いた面にまで延在し得る。相対する面または隣接する面の他の多くの組合せも可能である。
【００３８】
次に、図３および図４を参照すると、一実施形態では、コイルトランスジューサ２０の第１および／または第２のコイル５０および６０との動作可能な接続のために拡張部６１の上への送信機および／または受信機集積回路（「ＩＣ」）の配置を可能にするように構成され得る拡張部６１を更に備える、もう１つの実施形態によるコイルトランスジューサ２０の側断面図および上部斜視図が示されている。凹部６５は、接点５８および５９と拡張部６１の上に配置された受信機または送信機の回路または集積回路との間に、ワイヤボンドアクセスを与える。受信機および送信機の回路または集積回路の１つが搭載され得る構造体を与えるために、図３に示されたコイルトランスジューサ２０の左に第２の拡張部も形成され、あるいは設けられ得る（例えば、図５を参照のこと）。拡張部６１は、コイルトランスジューサ２０の機能性の損失を引き起こす可能性のあるコイル５０および６０の如何なる部分の上にも直接このような受信機および／または送信機の回路を配置することを避けながら、ワイヤボンドが接続される接点に比較的近接して受信機および／または送信機の回路が配置されることを可能にする。好適な実施形態では、拡張部６１は、この拡張部上に配置されて外部接地に動作可能に接続される少なくとも１つの金属化接地パッドを更に備えることに留意されたい。このような接地パッドは、ＩＣ９０および１００に接地接続を与えるために使用されることが可能であり、コイルトランスジューサシステム１０から熱を引き去るためのヒートシンク（吸熱器）として機能するように構成され得る。図５は、拡張部６１が設けられているコイルトランスジューサ２０ｂのもう１つの実施形態を示す。
【００３９】
図１および図２に関して前に述べられた説明および詳細事項は、図３および図４に示された構造体および種々の構成要素に適用され得ることに留意されたい。例えば、層３０、３１、３３、４２、４４、４６および４８と、コイル５０および６０と、バスバー７２および７４との組成および構成は、これらが図１および図２に関連して前に説明されたように、図３および図４に示されたコイルトランスジューサ２０に適用され得る。
【００４０】
次に図５を参照すると、好適な実施形態において、リードフレーム８０および８２それぞれのエッジ８８および８９は、性能劣化あるいは機能性の損失を防止するためにコイル５０および６０のコイル巻線の外側エッジの下にまで延在するべきでなく、ワイヤボンディングプロセス時に構造的支持を与えるためにワイヤボンドパッド５４ａ／５５ａ、５４ｂ／５５ｂ、５８ａ／５９ａおよび５８ｂ／５９ｂの下まで延在するべきである。更に、構造体６１の上に受信機ＩＣまたは送信機ＩＣを接着することは、接着剤の押し潰し領域を１箇所にするという結果をもたらし、このことは、別の方法で受信機ＩＣおよび／または送信機ＩＣがコイルトランスジューサ２０と共にリードフレームに接着された場合にリードフレーム上に発生する押し潰し領域の数を半分にする。受信機ＩＣおよび／または送信機ＩＣをコイルトランスジューサ２０の１つ以上の拡張部６１に取り付けることによって貴重なスペースが節約され、コイルトランスジューサシステム１０は、より小さくされ得る。拡張部６１は、図１に示された層と同じものか、もしくはその一部の層で形成されることが可能であり、または、代替として異なる適当な電気絶縁性材料で作られ得ることに留意されたい。
【００４１】
図５を引き続き参照すると、コイルトランスジューサシステムの２つの異なる実施形態、システム１０ａおよびシステム１０ｂが示されている。両システムは、コイルトランスジューサ（２０ａおよび２０ｂ）と、送信機ＩＣ（９０ａおよび９０ｂ）と、受信機ＩＣ（１００ａおよび１００ｂ）とを備える。送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂは、ワイヤボンド９２ａ−９４ａおよび９２ｂ−９４ｂと接点５４ａ−５５ａおよび５４ｂ−５５ｂとを介して、第１のコイル５０ａおよび５０ｂに動作可能に接続される。受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂは、ワイヤボンド９６ａ−９８ａおよび９６ｂ−９８ｂと接点５８ａ−５９ａおよび５８ｂ−５９ｂとを介して、第２のコイル６０ａおよび６０ｂに動作可能に接続される。
【００４２】
図５に示されたように、システム１０ａではコイルトランスジューサ２０ａは、図５に示された実施形態では、リードフレーム８０および８２が金属で形成されているので、コイルトランスジューサ２０ａのコイル５０ａおよび６０ａがエッジ８８および８９によって示されているリードフレーム８０および８２の導電性部分の垂直方向上側にまで延在しないように、リードフレーム８０および８２に搭載される。このような構成は、コイルトランスジューサ２０ａの性能がコイルトランスジューサ２０ａ自体によって生成された磁界内に置かれた導体の存在によって劣化させられること、あるいは傷つけられることを防止する。コイルトランスジューサ２０ａは、その一部分を形成する拡張部６１を有しないことと、送信機９０ａおよび受信機１００ａの下から生じる接着剤押し潰し領域はリードフレーム８０および８２の上に置かれたコイルトランスジューサ２０ａのエッジの下から生じる接着剤押し潰し領域と合体または干渉し得ることとに留意されたい。
【００４３】
これに対して、図５のシステム１０ｂでは、コイルトランスジューサ２０ｂは、送信機９０ｂおよび受信機１００ｂが搭載されるウィング（翼）または拡張部６１を有する。送信機９０ｂと受信機１００ｂとをコイルトランスジューサ２０ｂに取り付けることに関連する接着剤押し潰し領域は、コイルトランスジューサ２０ｂをリードフレーム８０および８２に取り付けることに関連する接着剤押し潰し領域から垂直方向に空間的に分離され、それによってこのような押し潰し領域と合体あるいは干渉する可能性はない。コイルトランスジューサ２０ａと同様に、コイルトランスジューサ２０ｂは、そのコイル５０ｂおよび６０ｂがコイルトランスジューサ２０ｂの性能を劣化させることを防止するためにリードフレーム８０および８２のエッジ８８および８９において垂直方向で上にまで延在しないように、リードフレーム８０および８２に搭載される。金属層がコイル５０および６０のそれぞれの水平面にあまりに近く配置されると、それによって伝えられた、または感知された磁界線が乱されて、効率（スループットＳ２１）が低下する。更にリードフレーム８０および８２は、不注意にアーク放電が入力回路を出力回路に電気的に接続することを防止するために適切に分離されるべきである。その結果、ワイヤボンディングを容易にするためにボンドパッドがリードフレームの上側に在るようにコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂの下から十分遠くに、しかし、コイル５０ａおよび５０ｂまたは６０ａおよび６０ｂの一部分の直接下まで延在するようにコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂの下からそれほど遠くなく、リードフレームが延在するように、リードフレーム８０および８２を設計することが望ましい。
【００４４】
図５を引き続き参照して、リードフレーム８０および８２とコイル５０ａ／５０ｂおよび６０ａ／６０ｂとの間の電位差が数ｋＶであることに留意するべきである。ある幾つかの実施形態では、リードフレーム８０および８２は、それぞれの電気接地に、または電気接地近くに保持され得る。集積回路９０ａから１００ｂのリードフレーム８０および８２への、またはコイルトランスジューサ２０ｂへの搭載は、エポキシを用いて達成され得る。コイルトランスジューサ２０ａまたは２０ｂとリードフレーム８０および８２のいずれも、当分野では周知の仕方により成形可能な電気絶縁性材料によって、所望の程度にまでカプセル封入され得ることに留意されたい。
【００４５】
送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂは、好適には、着信する信号波形を１次送信の、または第１のコイル５０ａおよび５０ｂを駆動するために適した波形を有する信号に変換するように構成されることに留意されたい。受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂは、好適には、２次受信機または第２のコイル６０ａおよび６０ｂから出る信号を着信信号のように見える波形に逆変換するように構成される。送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂと受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂとコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂとは、好適には、リードフレームまたはプリント基板組立て技法などの標準的な電子回路組立てプロセスに適合する形（フォーマット）にパッケージされる。ある幾つかの実施形態では、パッケージングは、トランスジューサ２０ａおよび２０ｂの種々の構成要素をリードフレーム８０および８２に搭載することと、これらの構成要素を互いにワイヤボンディングすることと、犠牲金属リードがリードフレームから分離されて標準的集積回路リードに形成された後に、すべてのものを一緒に保持するために成形材料でこれらの構成要素を取り囲むこととを備える。
【００４６】
そして、図６を参照すると、ラミネーションプロセスの一実施形態において圧力を印加される積み重ねトランスジューサアセンブリの断面図が示されている。図示の方法では、コイルトランスジューサ２０を形成する種々の層（すなわち層４６、４２、３１、３０、３３、４４および４８）は、互いに関連して垂直方向に積み重ねられて配置される。（簡単にするために、図６では、バイア５１、５２、５３および５４を図示していない。）次に、結果として得られた積み重ねトランスジューサアセンブリは、真空容器１１０内に置かれ、容器１１０と容器内に配置された積み重ねトランスジューサアセンブリに完全な真空または少なくとも２７インチの真空が引き込まれる。次に、積み重ねトランスジューサアセンブリおよび真空容器１１０の上側および下側にプラテン１０１および１０３が設けられる。真空がまだ引かれている間中、積み重ねトランスジューサアセンブリには約３００ｐｓｉと約４００ｐｓｉとの間の圧力が印加される。約３５０ｐｓｉの圧力が好適である。更に、コイルトランスジューサ２０を作る、あるいはラミネート（積層）する方法の好適な実施形態では、積み重ねトランスジューサアセンブリは、真空が引かれている間、そして圧力が印加されている間、約３３０度Ｆと約３９０度Ｆとの間の温度にまで加熱される。最も好適には、積み重ねトランスジューサアセンブリは、このアセンブリに含まれ得る任意のポリマーまたはエポキシ接着剤を融解する、または橋架け結合（クロスリンク）するために十分な時間、加熱される。
【００４７】
コイルトランスジューサ２０をラミネートする方法の好適な実施形態では、ラミネーション（すなわち、積み重ねトランスジューサアセンブリを形成するために層を積み重ねること、積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器内に配置すること、容器に真空を引き込むこと、および容器１１０を介して積み重ねトランスジューサアセンブリに圧力を印加すること）は、２つの別々のステップで実行される。第１のステップでは、層３０、３１、３３、４２および４４は、上記のように、このような層を垂直に積み重ねることと、このような層を真空容器１１０内に配置することと、容器１１０に真空を引き入れることと、プラテン１０１および１０３を用いて圧力を印加することと、熱を加えることとによって互いにラミネート（積層）される。第２のステップでは、第１のステップの結果から得られたラミネート済みの積み重ねトランスジューサアセンブリの上にカバー層４６および４８が配置され、そして上記のように、このアセンブリの上下に配置されたカバー層４６および４８を有する積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器１１０内に配置することと、容器１１０に真空を引き込むことと、プラテン１０１および１０２を用いて積み重ねトランスジューサアセンブリに圧力を印加することと、熱を加えることとによって、完全なアセンブリがラミネートされる。
【００４８】
上記のように接着剤層３１および３３とカバー層４６および４８との流動可能で可鍛性の変形可能な特性は、ラミネーションプロセスが完了した後に、コイルトランスジューサ２０は、このような層内に配置される空洞、空所または泡をまったく有しないか、または僅かに、もしくは極めて少量だけ有することを防止する際に重要である。そのために、上記の真空および圧力がこのような泡または空所の形成を防止するために概ね十分であるので、これらの真空と圧力がラミネーションプロセスにおいて使用され得ることが見出されている。
【００４９】
図６は、更に、中心コア層３０の底面、側面および上面の部分に沿って配置された潜在的な電気短絡またはアーク放電の移動経路１０５を示す。図示のように、潜在的なアーク放電または短絡の移動経路１０５は、隣接層間に位置する水平境界面に沿って配置された上部および下部水平レッグ（脚部）を備え、このような２つの水平レッグは、約０．４ｍｍの全距離を有する。コイルトランスジューサ２０の種々の実施形態では、潜在的なアーク放電または短絡移動経路１０５に沿った全水平距離が０．４ｍｍ以上である限り、中心層３０が１ミルほどに薄くても、またはある幾つかの実施形態では更に薄くても、経路１０５に沿って発生する電気短絡またはアーク放電の可能性は最小にされることが見出されている。したがって、一実施形態によれば、第１のコイル５０に電気的に接続されたコイルトランスジューサ２０のすべての第１の部分は、隣接層間に位置する水平境界面に沿って任意の水平方向に、第２のコイル６０に電気的に接続されたコイルトランスジューサ２０のすべての第２の部分から最小で少なくとも４ｍｍ離れて配置される。
【００５０】
本明細書において説明した種々の構成要素と、デバイスと、システムを製造するおよび製造してきた方法は、本発明の範囲内に含まれることに留意されたい。
【００５１】
前述の実施形態は、本発明の範囲を限定するものとしてよりもむしろ本発明の例として考えられるべきである。本発明の前述の実施形態に加えて、詳細な説明および添付図面の再吟味は、本発明の他の実施形態が存在することを示す。したがって、本明細書において明確に説明されなかった本発明の前述の実施形態の多くの組合せ、順列、変形版および修正版は、それでもなお本発明の範囲内に含まれる。
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される本発明の種々の実施形態は、データ信号およびパワー変成器の、またはガルバニックアイソレータおよびコイルトランスジューサの分野に関し、より詳細には、誘電体障壁または分離障壁に亘ってデータ信号および／またはパワー信号を送信および受信するために、誘導結合コイルトランスジューサを使用するデバイスに関する。
【０００２】
（関連出願）
本願は、（ａ）Ｆｏｕｑｕｅｔ ｅｔ ａｌ．による「Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｉｓｏｌａｔｏｒｓ ａｎｄ Ｃｏｉｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ」（ガルバニックアイソレータおよびコイルトランスジューサ）と題する２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，９７９号（以下、「’９７９号特許出願」とよぶ）および（ｂ）Ｆｏｕｑｕｅｔ ｅｔ ａｌ．による「Ｃｏｉｌ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｗｉｔｈ Ｒｅｄｕｃｅｄ Ａｒｃｉｎｇ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ」（低減されたアーク放電および改善された高電圧絶縁破壊性能特性を有するコイルトランスジューサ）と題する２００８年３月３１日に出願された米国特許出願第１２／０５９，７４７号（以下、「’７４７号特許出願」とよぶ）からの優先権および他の利益を主張するものであり、これらの特許出願の一部継続出願である。上記の’９７９号特許出願および’７４７号特許出願のそれぞれの全体を引用することにより本明細書の一部をなすものである。
【背景技術】
【０００３】
従来技術で周知の高電圧分離通信デバイスは、光デバイスと、磁気デバイスと、容量性デバイスとを含む。従来技術の光デバイスは、典型的には、光信号を送信および受信するためにＬＥＤおよび対応するフォトダイオードを使用することによって高電圧分離を達成し、通常は高いパワー（電力）レベルを必要とし、多数の通信チャネルが必要とされるときには動作上および設計上の制約に悩まされる。
【０００４】
従来技術の磁気デバイスは、典型的には、相対する誘導結合コイルを使用することによって高電圧分離を達成し、通常は（特に、高いデータ転送速度が必要とされるときに）高いパワーレベルを必要とし、典型的には、少なくとも３個の別々の集積回路またはチップの使用を必要とし、そしてしばしば電磁干渉（「ＥＭＩ」）の影響を受けやすい。
【０００５】
従来技術の容量性デバイスは、多数のペアの送信電極と受信電極とを使用することによって電圧分離を達成するが、この場合、例えば、第１のペアの電極はデータを送信および受信するために使用され、第２のペアの電極は送信信号を更新または保持するために使用される。このような容量性デバイスは典型的には、貧弱な高電圧耐圧特性あるいは絶縁破壊特性を示す。
【０００６】
小型高速ガルバニックアイソレータの設計は、高電圧絶縁破壊特性および許容可能なデータまたはパワー転送速度を維持しながら、電磁干渉（ＥＭＩ）、大きな高速過渡現象および他の形の電気雑音を処理する方法などの幾つかの厄介な技術的な難問を提起する。
【０００７】
必要とされることは、小型で低消費電力であり、データが比較的に高いデータ転送速度で伝達されることを可能にし、改善された高電圧絶縁破壊能力を有し、そして、低コストで製造でき、または本明細書およびその図面を読んで理解した後に明らかになる他の利点を有する高電圧分離通信デバイスである。
【発明の概要】
【０００８】
一実施形態では、中心コア層と上部コア層と下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備える、中心コア層と、上記中心コア層の上側に配置された上部コア層と、上記中心コア層の下側に配置された下部コア層とを備えており、上面と下面とを有する、概ね平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造と、上記コア層の上側に配置された第１の導電性コイルと、上記コア層の下側に配置された第２の導電性コイルとを備えてなるコイルトランスジューサであって、上記コア層は、このコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有さず、上記第１および第２のコイルは、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが上記コア層に亘って上記第１のコイルによって上記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成される、コイルトランスジューサを提供する。
【０００９】
もう１つの実施形態では、中心コア層と上部コア層と下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備える、中心コア層と、上記中心コア層の上側に配置された上部コア層と、上記中心コア層の下側に配置された下部コア層とを備えており、上面と下面とを有する、概ね平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造を形成するステップと、上記コア層の上側に配置された第１のコイルを形成する第１の導電体を備えるステップと、上記コア層の下側に配置された第２のコイルを形成する第２の導電体を備えるステップと、上記第１のコイルが上記コア層によって上記第２のコイルから分離されるように、そして、上記第１および第２のコイルが、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが上記コア層に亘って上記第１のコイルによって上記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されるように、上記コア層がこのコア層を貫通するバイアまたはコア層内にバイアを有することなく、上記第１のコイルと上記第２のコイルと上記コア層とを互いに関連して構成するステップとを含んでなる、コイルトランスジューサの製造方法を提供する。
【００１０】
更なる実施形態は、本明細書において開示され、または本明細書およびその図面を読んで理解した後に当業者に明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の異なる態様は、下記の明細書、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態によるコイルトランスジューサの側断面図である。
【図２】図１のコイルトランスジューサの上部斜視図である。
【図３】もう１つの実施形態によるコイルトランスジューサの側断面図である。
【図４】図３のコイルトランスジューサの上部斜視図である。
【図５】他の実施形態による２つのコイルトランスジューサの上部斜面図である。
【図６】ラミネーションプロセス（積層工程）時における積み重ねトランスジューサアセンブリの一実施形態の側断面図である。
【００１３】
これらの図面は必ずしも原寸に比例していない。注釈がなければこれらの図面を通して同様の番号は同様の部分またはステップを指す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
下記の説明では、本発明の種々の実施形態の完全な理解を与えるために具体的な詳細事項が提供される。しかしながら本明細書と特許請求の範囲と本明細書の図面とを読んで理解したときに、当業者は、本発明のある幾つかの実施形態が本明細書で説明されている具体的詳細事項の幾つかを遵守することなく実施され得ることを理解する。更に本発明を分かりにくくすることを避けるために、本発明の種々の実施形態に用途を見出しているある幾つかの周知の回路、材料および方法は、本明細書では詳細に開示されない。
【００１５】
これらの図面は、本発明のすべてではなく一部の可能な実施形態を図示するものであり、更に原寸に比例して図示されていないことがある。
【００１６】
本明細書で使用されている用語「水平」は、実際の空間的方位とは関係なく、本発明の基板の通常の平面または表面に実質的に平行な平面であると定義される。用語「垂直」は上記に定義された水平と実質的に垂直な方向を指す。用語「上に（ｏｎ）」、「上側に（ａｂｏｖｅ）」、「下側に（ｂｅｌｏｗ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上部（ｔｏｐ）」、「側部（ｓｉｄｅ）」、「側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌ）」、「より高い（ｈｉｇｈｅｒ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「より上部の（ｕｐｐｅｒ）」、「の上に（ｏｖｅｒ）」、および「の下に（ｕｎｄｅｒ）」は、上記の水平面について定義される。
【００１７】
ここで、図１および図２を参照すると、一実施形態によるコイルトランスジューサ２０の側断面図および上部斜視図が示されている。手近な特定の用途によればコイルトランスジューサ２０は、データ転送デバイスまたはパワー転送デバイスとして動作するように構成され得る。図示のようにコイルトランスジューサ２０は、相対する上面２１と下面２３とを有し、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に誘電体障壁を形成する中心コア層３０を備える、概ね平面状の電気絶縁性誘電体障壁コア構造体３９を備える。更に図１に示されているように、一実施形態では、コア構造体３９は、中心コア層３０の上側に配置された上部コア層３１と、中心コア層３０の下側に配置された下部コア層３３とを更に備える。同様に、コア構造体３９の上側には上部固体層４２が配置される一方、コア構造体３９の下側には下部固体層４４が配置される。好適には、上部固体層４２とコイル５０の上側および下部固体層４４とコイル６０の下側には、カバー層４６および４８がそれぞれ配置される。
【００１８】
層３０、３１、３３、４２、４４、４６および４８のうちの任意の１つ以上の層は、接着剤、ポリイミド、ポリイミド樹脂、「粘着性」ポリイミドまたは「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）（例えば、それぞれ接着剤を含むポリイミド含有材料である、接着剤被覆ポリイミドフィルムまたは接着剤被覆ＫＡＰＴＯＮ（商標））、ポリイミドフィルム、アクリル、エポキシ、エポキシ調節剤、エポキシ樹脂、ポリマー（重合体）、プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、ポリマー、有機材料、ＦＲ４および他のプリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、熱硬化性プラスチック、ＤｕＰｏｎｔ（商標）ＫＡＰＴＯＮ（商標）、ＤＵＰＯＮＴ（商標）ＰＹＲＡＬＵＸ ＡＢ（商標）ラミネート、およびＲＯＧＥＲＳ（商標）材料（例えば、ＰＴＦＥ−またはポリテトラフルオロエチレン−およびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ＰＴＦＥ、ガラスおよびセラミック、または熱硬化性プラスチック）のうちの１つ以上を含みうる。このような層が形成される材料の特定の選択は、一般に、コストと、所望される電気的分離または電圧絶縁破壊防止の程度または量と、手近な特定の用途と、他の要因または考慮事項とに依存する。例えば、ガラスおよびセラミックの基板は、高電圧を含む用途に好適であり、製造およびプロセスのコストを低減するためには屈曲性回路基板が使用され得る。接着剤が使用されるときには、ポリイミド系の接着剤がその低い誘電損失特性のために好適である。
【００１９】
コイルトランスジューサ２０に含まれる誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９および他の層が、コイルトランスジューサ２０に構造的剛性と機械的強度とを与えるように構成され得ることに留意されたい。好適な実施形態では、誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９は、その上部表面と下部表面との間に、約１ミル（１０００分の１インチ：２５．４μｍ）と約１０ミルとの間、約１ミルと約８ミルとの間、または約２ミルと約５ミルとの間にわたる厚さを有する。コア構造体３９の好適な厚さは、（下記のラミネーションプロセスが完了した後に）約２ミルと約５ミルとの間にある。
【００２０】
層３０は、相対する上面３２と下面３４とを有する中心コア層であり、このコア層を貫通して配置されるバイアを有さず、好適にはコイルトランスジューサ２０の種々の個別構成要素が互いに組み立てられて形成される前は実質的に固体状態にあるＤｕＰｏｎｔ（商標）ＫＡＰＴＯＮ（商標）ポリイミドなどのポリイミド含有材料を含む（これについては下記で更に説明される）。中心コア層３０を形成するための好適な材料はＫＡＰＴＯＮ（商標）ポリイミドであり、中心コア層３０の好適な厚さ３７は約１ミルと約２ミルの間にあるが、約０．５ミルと約８ミルとの間といった他の範囲の厚さでも適当であり、あるいは他の任意の適当な範囲の厚さもあり得る。更に、中心コア層３０自体が、例えば、１層以上の接着剤の層を備える複数の積み重ねられた層を含み得ることに留意されたい。
【００２１】
一実施形態では中心コア層３０は、室温において約０．０５未満、約０．０１未満、約０．００１未満、または約０．０００１未満である誘電正接を有する、適当な電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料から形成される。中心コア層３０を形成するために使用された材料が非半導体材料であっても、本発明者らは本発明の新規な基板材料と周知の半導体材料との比較を可能にするために、ここでこれらの材料に関連する誘電正接値を定義する。
【００２２】
誘電正接とこれに関連する内因性損失および外因性損失とに関する更なる情報は、Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．による「Ｌｏｓｓ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｉｅｓ」（異なる抵抗性を有するシリコン基板の損失特性）、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ（マイクロ波および光技術レター）２００６年９月号、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．９のページ１７７３−７６に記載されている。Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ．は、誘電損失をシリコンの内因性損失正接と基板漏れ損失に関連する外因性損失とに分割することを理論的および実験的に論じ、シリコンにおけるドーピングレベルが高まるにつれて外因性損失も増加することを実証している。
【００２３】
上部固体層４２および下部固体層４４もまた好適には、コイルトランスジューサ２０の種々の個別構成要素が互いに組み立てられて形成される前は実質的に固体状態にあるＫＡＰＴＯＮ（商標）などのポリイミド含有材料から形成される。
【００２４】
コイルトランスジューサ２０を製造する好適な方法では、上部固体層４２は、これを貫通して形成され、金属層４１と４３との間に電気的接続を与えるブラインドバイア５１および５２と連結して第１のコイル５０を形成するために、この層の上面および下面上にパターン化された金属層４１および４３を有する。（バイア５１および５２は、中心コア層３０を貫通しないのでブラインドバイアである。）同様に、下部固体層４４は、金属層４５と４７との間に電気的接続を与えるためにこの下部固体層を貫通して形成されたバイア５３および５４と連結して第２のコイル６０を形成するために、この下部固体層の上面および下面にリソグラフ的にパターン化された金属層４５および４７を有する。（バイア５３および５４もまた、中心コア層３０を貫通しないのでブラインドバイアである。）金属層４１、４３、４５および４７は、金、ニッケル、銀、銅、タングステン、スズ（錫）、アルミニウム、および他の適当な金属、または金属合金またはこれらの組合せから形成され得る。
【００２５】
コイル５０および６０は、多数の異なる構造的構成の如何なるものも想定でき、それでもなお本発明の範囲内に含まれることに留意されたい。例えば、コイル５０および６０は、図２および図４に示された円形または楕円形のらせん状に巻かれた形状を想定でき、または、水平面に配置された矩形、正方形、三角形、五角形、六角形、七角形もしくは八角形に巻かれた形状、水平面内に互いに交互配置された導体、水平面内に配置された１つ以上の曲がりくねった導体などの無数の他の形状を想定できる。一方のコイルによって放射された磁界が相対する他方のコイルによって受けられて十分によく検出され得る限り、コイル５０および６０の如何なる適当な構造的構成も許容される。
【００２６】
そして、好適には接着剤を含むポリイミド含有材料を含む上部コア層３１は中心コア層３０と上部固体層４２との間に配置され、また好適には接着剤を含むポリイミド含有材料を含む下部コア層３３は中心コア層３０と下部固体層４４との間に配置される。上部および下部コア層３１および３３は最も好適には、予め決められた温度および／または圧力で重合して橋架け結合（クロスリンク）するように案出された「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）といった適当な材料から形成される。層３１および３３を形成するために、柔軟なアクリル接着剤および／またはポリイミド樹脂とエポキシ調整剤との混合物を含む材料などの他の材料も使用され得る。
【００２７】
「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）は、室温においていくらかの可鍛性があり変形可能であるように案出される。したがって、上部コア層３１は、好適には、真空、熱および／または圧力が加えられたときに金属層４３と第１のコイル５０との種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される。同様に、下部コア層３３は、好適には、ラミネーションプロセス時に真空、熱および／または圧力が加えられたときに金属層４５と第２のコイル６０との種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される（下記に更に詳細に説明される）。ラミネーションプロセスの前の上部コア層３１および下部コア層３３の好適な厚さは、約１ミルと約５ミルとの間にある。上部コア層３１または下部コア層３３の最も好適な厚さは、下記のラミネーションプロセスの前で約１．４ミルである。
【００２８】
そして、上部カバー層４６および下部カバー層４８は、上部固体層４２の上側および下部固体層４４の下側に配置される。一実施形態によれば、カバー層４６および４８は、予め決められた温度および／または圧力で重合して橋架け結合するように案出された「粘着性」ＫＡＰＴＯＮ（商標）から形成され得るが、カバー層４６および４８の特定の構成と厚さは接着剤層３１および３３の構成および厚さとは異なる可能性があり、また互いに関しても異なる可能性がある。上部カバー層４６および下部カバー層４８を形成するために、柔軟なアクリル接着剤を含む材料、ポリイミド樹脂とエポキシ調整剤との混合物、電気絶縁性のスピンコート（回転塗布）される液体、または初めに液体の形で塗布される他の適当な電気絶縁性材料などの、他の材料およびプロセスも使用可能である。
【００２９】
例えば、幾つかの実施形態によれば、第１および第２のコイル５０および６０への塗布に先立って、カバー層４６および４８は１枚のポリイミドフィルム上または保護用リリースシート（ｒｅｌｅａｓｅ ｓｈｅｅｔ）上に被覆され得る。カバー層４６および４８は、これらのそれぞれのシートからはがされて金属層４１および金属層４７の上に置かれる。上部コア層３１および下部コア層３３と同様に、カバー層４６および４８は、好適には、ラミネーションプロセス時に真空、熱および／または圧力が加えられたときに第１のコイル５０および第２のコイル６０のそれぞれの金属層４１および４７の種々の部分の周りに流れて変形するように構成され、案出される。
【００３０】
ラミネーションプロセスの前のカバー層４６および４８の好適な厚さは、約１ミルと約１０ミルとの間の範囲にある。好適な実施形態では、図１に示されたように、底部カバー層４８は、第２のコイル６０とその下に配置され得る任意の導電性リードフレームまたは他の導電性構成要素との間に更なる電気絶縁性と遮蔽とを与えるために、上部カバー層４６より厚い。例えば、カバー層４８はラミネーションプロセスが完了した後に約１ミルを超える厚さを有し得るが、カバー層４６はラミネーションプロセスが完了した後もまた約１ミル未満の厚さを有し得る。
【００３１】
図２に示されたように、好適には、カバー層４６において、ワイヤボンド９２、９４、９６および９８が取り付けられ得るように接点５４、５５、５８および５９に対応する位置に、切抜き部あるいは孔７１および７３が形成される。更に図１で数字６５によって示された材料は、好適には、図２に示された凹部６５を介して接点５８および５９へのワイヤボンドアクセスを与えるために除去される。上部コア層３１および下部コア層３３の、またカバー層４６および４８の好適な流動可能な可鍛および変形特性は、ラミネーションプロセスが完了した後に、このような層内に配置される空洞（エアポケット）または泡をまったく有しないか、僅か、あるいは極めて少量しか有しないコイルトランスジューサ２０が提供されるべきである場合に、特に重要であることが分かっている。ラミネーションプロセスが完了した後に層３１、３３，４６および４８内に残留している空洞および泡は、例えばアーク放電または高電圧絶縁破壊といった結果を招くことによってコイルトランスジューサ２０の性能の実質的な劣化という結果を招く可能性があることが見出されている。したがって、層３１、３３、４６および４８内の泡または空洞は、最小化または除去されるべきである。いったんラミネーションプロセスが完了すると、コイルトランスジューサ２０はある幾つかの屈曲型デバイスに特有であるようにある程度の柔軟性または屈曲可能性を保持または提示し得るが、コイルトランスジューサ２０内のこれらの層の各々は種々の程度の剛性を有することに留意されたい。
【００３２】
更に、層３０、３１および３３の各々は、上記のＫＡＰＴＯＮ（商標）および／または粘着性ＫＡＰＴＯＮ（商標）材料、またはこのような性質を与えることのできる任意の他の適当な材料などの電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含むことに留意されたい。なお更に、コイルトランスジューサ２０の誘電特性は、誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体３９を形成するためにラミネーションプロセスの前に誘電体障壁・電気絶縁性材料の多数の層を設けることによって改善されることが見出されていることに留意されたい。興味深いことに、また意外にもコイルトランスジューサ２０の高電圧耐圧性能は、コア構造体３９内のこのような多数の層の使用によって高められることが見出されている。上部コア層３１および下部コア層３３がこのような改善された高電圧耐圧性能に実質的に寄与することも見出されている。
【００３３】
図１および図２を引き続き参照すると、コア層３０は、このコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有していないことと、第１および第２のコイル５０および６０は、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つがコア層３０に亘って第１のコイル５０によって第２のコイル６０に送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されていることとが注目される。コア層３０内にバイアが存在しないことは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間の中心コア層３０に亘る潜在的なアーク放電または短絡の経路を除去することによって、コイルトランスジューサ２０の高電圧耐圧または絶縁破壊特性を改善する。
【００３４】
好適な実施形態では、コア層３０は、その上面と下面との間に十分な厚さを有し、コイルトランスジューサ２０が設計された比較的高い絶縁破壊電圧に耐えるために適切な電気絶縁特性を有する。コイルトランスジューサ２０とコア構造体３９のそれぞれの個別層とは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に、約１分の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、約６分の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに約２，０００ボルトＲＭＳを超える絶縁破壊電圧を示すように構成され得ることが見出されている。代替として、コイルトランスジューサ２０とコア構造体３９のそれぞれの個別層とは、第１のコイル５０と第２のコイル６０との間に、約１分の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、約６分の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに約５，０００ボルトＲＭＳを超える絶縁破壊電圧を示すように構成され得る。
【００３５】
１分当たり約１ｋＶの割合でランピングが発生する、本明細書で開示された教示にしたがって製造されたオーバーモールド（外側被覆）されたコイルトランスジューサ・パッケージの原型のランプ・ツー・デストラクション（破壊ランピング：ｒａｍｐ−ｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）テストは、粘着性ＫＡＰＴＯＮから形成された１．４ミル厚さの上部コア層と下部コア層との間に挟まれた固体ＫＡＰＴＯＮで形成された２ミル厚さの中心コア層３０が、最大約１０ｋＶまたは１１ｋＶの耐圧電圧に耐え得ることを示している。１分当たり約１ｋＶの割合でランピングが発生する、本明細書で開示された教示にしたがって製造されたオーバーモールドされたコイルトランスジューサ・パッケージの原型のランプツーデストラクションテストは、粘着性ＫＡＰＴＯＮで形成された１．４ミル厚さの上部コア層および下部コア層の間に挟まれた固体ＫＡＰＴＯＮで形成された１ミル厚さの中心コア層３０が、最大約８ｋＶの耐圧電圧に耐え得ることを示している。
【００３６】
図１は、図示の実施形態において第１のコイル５０および第２の金属化層４３と第２のコイル６０および第４の金属化層４７との一部分に取り付けられた、または、これらの部分を形成する拡張部を形成する、バスバー７２および７４を示す。バスバー７２および７４は、電気めっき槽内の隣接する同様のデバイスに電気的接続を与えるために電気めっきプロセス時に使用される。ある幾つかの実施形態では、第１および第２のコイル５０および６０は、初めに銅で形成され、それからニッケルを、そして金を電気めっきされる。本発明を分かりにくくするのを避けるために電気めっきプロセスに関する詳細事項はここでは論じられないが、いずれにしてもこのようなプロセスは当業者には周知である。図１に示されたようにバスバー７２および７４は、コイルトランスジューサ２０の相対する面１５および１７まで延在している。このようなバスバー構成は、バスバーがコイルトランスジューサの同じ面まで延在するときに発生し得る主要な問題を解決する。製造プロセス時には数百個または数千個のコイルトランスジューサ２０が単一パネルに配置されることが可能であって、これらは個別トランスジューサ間の鋸引き切断によって分離されなくてはならない。鋸引きプロセス時に、鋸刃によって切断された面に延在するバスバーから取られた金属の削り屑と粒子は、鋸刃によって運ばれて同じ面の他の部分に堆積され、あるいは留められ得る。同じ面に延在するバスバー間のアーク放電または短絡は、同じ面に延在するこのようなバスバー間に配置されたこのような削り屑および粒子の結果として発生し得ることが見出されている。
【００３７】
図１に示されたバスバー構成は、バスバーが異なるコイルに接続されて、幅広く分離された異なる面にまで延在するので、これらの問題を克服する。したがって、一方の面上に鋸刃によって堆積された金属粒子あるいは削り屑が他方の面との間の、または他方の面へのアーク放電または短絡を容易にする要因となる機会を有するチャンスは、ほとんどまたはまったくない。第１のコイル５０および第２のコイル６０に対応するバスバーは、相対する面にまで延在する必要はなく、単に異なる面にまで延在する必要があるだけであることに留意されたい。したがって、一方のバスバーは面１５などの垂直に向いた面にまで延在し得るが、他方のバスバーは面１９などの水平に向いた面にまで延在し得る。相対する面または隣接する面の他の多くの組合せも可能である。
【００３８】
次に、図３および図４を参照すると、一実施形態では、コイルトランスジューサ２０の第１および／または第２のコイル５０および６０との動作可能な接続のために拡張部６１の上への送信機および／または受信機集積回路（「ＩＣ」）の配置を可能にするように構成され得る拡張部６１を更に備える、もう１つの実施形態によるコイルトランスジューサ２０の側断面図および上部斜視図が示されている。凹部６５は、接点５８および５９と拡張部６１の上に配置された受信機または送信機の回路または集積回路との間に、ワイヤボンドアクセスを与える。受信機および送信機の回路または集積回路の１つが搭載され得る構造体を与えるために、図３に示されたコイルトランスジューサ２０の左に第２の拡張部も形成され、あるいは設けられ得る（例えば、図５を参照のこと）。拡張部６１は、コイルトランスジューサ２０の機能性の損失を引き起こす可能性のあるコイル５０および６０の如何なる部分の上にも直接このような受信機および／または送信機の回路を配置することを避けながら、ワイヤボンドが接続される接点に比較的近接して受信機および／または送信機の回路が配置されることを可能にする。好適な実施形態では、拡張部６１は、この拡張部上に配置されて外部接地に動作可能に接続される少なくとも１つの金属化接地パッドを更に備えることに留意されたい。このような接地パッドは、ＩＣ９０および１００に接地接続を与えるために使用されることが可能であり、コイルトランスジューサシステム１０から熱を引き去るためのヒートシンク（吸熱器）として機能するように構成され得る。図５は、拡張部６１が設けられているコイルトランスジューサ２０ｂのもう１つの実施形態を示す。
【００３９】
図１および図２に関して前に述べられた説明および詳細事項は、図３および図４に示された構造体および種々の構成要素に適用され得ることに留意されたい。例えば、層３０、３１、３３、４２、４４、４６および４８と、コイル５０および６０と、バスバー７２および７４との組成および構成は、これらが図１および図２に関連して前に説明されたように、図３および図４に示されたコイルトランスジューサ２０に適用され得る。
【００４０】
次に図５を参照すると、好適な実施形態において、リードフレーム８０および８２それぞれのエッジ８８および８９は、性能劣化あるいは機能性の損失を防止するためにコイル５０および６０のコイル巻線の外側エッジの下にまで延在するべきでなく、ワイヤボンディングプロセス時に構造的支持を与えるためにワイヤボンドパッド５４ａ／５５ａ、５４ｂ／５５ｂ、５８ａ／５９ａおよび５８ｂ／５９ｂの下まで延在するべきである。更に、構造体６１の上に受信機ＩＣまたは送信機ＩＣを接着することは、接着剤の押し潰し領域を１箇所にするという結果をもたらし、このことは、別の方法で受信機ＩＣおよび／または送信機ＩＣがコイルトランスジューサ２０と共にリードフレームに接着された場合にリードフレーム上に発生する押し潰し領域の数を半分にする。受信機ＩＣおよび／または送信機ＩＣをコイルトランスジューサ２０の１つ以上の拡張部６１に取り付けることによって貴重なスペースが節約され、コイルトランスジューサシステム１０は、より小さくされ得る。拡張部６１は、図１に示された層と同じものか、もしくはその一部の層で形成されることが可能であり、または、代替として異なる適当な電気絶縁性材料で作られ得ることに留意されたい。
【００４１】
図５を引き続き参照すると、コイルトランスジューサシステムの２つの異なる実施形態、システム１０ａおよびシステム１０ｂが示されている。両システムは、コイルトランスジューサ（２０ａおよび２０ｂ）と、送信機ＩＣ（９０ａおよび９０ｂ）と、受信機ＩＣ（１００ａおよび１００ｂ）とを備える。送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂは、ワイヤボンド９２ａ−９４ａおよび９２ｂ−９４ｂと接点５４ａ−５５ａおよび５４ｂ−５５ｂとを介して、第１のコイル５０ａおよび５０ｂに動作可能に接続される。受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂは、ワイヤボンド９６ａ−９８ａおよび９６ｂ−９８ｂと接点５８ａ−５９ａおよび５８ｂ−５９ｂとを介して、第２のコイル６０ａおよび６０ｂに動作可能に接続される。
【００４２】
図５に示されたように、システム１０ａではコイルトランスジューサ２０ａは、図５に示された実施形態では、リードフレーム８０および８２が金属で形成されているので、コイルトランスジューサ２０ａのコイル５０ａおよび６０ａがエッジ８８および８９によって示されているリードフレーム８０および８２の導電性部分の垂直方向上側にまで延在しないように、リードフレーム８０および８２に搭載される。このような構成は、コイルトランスジューサ２０ａの性能がコイルトランスジューサ２０ａ自体によって生成された磁界内に置かれた導体の存在によって劣化させられること、あるいは傷つけられることを防止する。コイルトランスジューサ２０ａは、その一部分を形成する拡張部６１を有しないことと、送信機９０ａおよび受信機１００ａの下から生じる接着剤押し潰し領域はリードフレーム８０および８２の上に置かれたコイルトランスジューサ２０ａのエッジの下から生じる接着剤押し潰し領域と合体または干渉し得ることとに留意されたい。
【００４３】
これに対して、図５のシステム１０ｂでは、コイルトランスジューサ２０ｂは、送信機９０ｂおよび受信機１００ｂが搭載されるウィング（翼）または拡張部６１を有する。送信機９０ｂと受信機１００ｂとをコイルトランスジューサ２０ｂに取り付けることに関連する接着剤押し潰し領域は、コイルトランスジューサ２０ｂをリードフレーム８０および８２に取り付けることに関連する接着剤押し潰し領域から垂直方向に空間的に分離され、それによってこのような押し潰し領域と合体あるいは干渉する可能性はない。コイルトランスジューサ２０ａと同様に、コイルトランスジューサ２０ｂは、そのコイル５０ｂおよび６０ｂがコイルトランスジューサ２０ｂの性能を劣化させることを防止するためにリードフレーム８０および８２のエッジ８８および８９において垂直方向で上にまで延在しないように、リードフレーム８０および８２に搭載される。金属層がコイル５０および６０のそれぞれの水平面にあまりに近く配置されると、それによって伝えられた、または感知された磁界線が乱されて、効率（スループットＳ２１）が低下する。更にリードフレーム８０および８２は、不注意にアーク放電が入力回路を出力回路に電気的に接続することを防止するために適切に分離されるべきである。その結果、ワイヤボンディングを容易にするためにボンドパッドがリードフレームの上側に在るようにコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂの下から十分遠くに、しかし、コイル５０ａおよび５０ｂまたは６０ａおよび６０ｂの一部分の直接下まで延在するようにコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂの下からそれほど遠くなく、リードフレームが延在するように、リードフレーム８０および８２を設計することが望ましい。
【００４４】
図５を引き続き参照して、リードフレーム８０および８２とコイル５０ａ／５０ｂおよび６０ａ／６０ｂとの間の電位差が数ｋＶであることに留意するべきである。ある幾つかの実施形態では、リードフレーム８０および８２は、それぞれの電気接地に、または電気接地近くに保持され得る。集積回路９０ａから１００ｂのリードフレーム８０および８２への、またはコイルトランスジューサ２０ｂへの搭載は、エポキシを用いて達成され得る。コイルトランスジューサ２０ａまたは２０ｂとリードフレーム８０および８２のいずれも、当分野では周知の仕方により成形可能な電気絶縁性材料によって、所望の程度にまでカプセル封入され得ることに留意されたい。
【００４５】
送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂは、好適には、着信する信号波形を１次送信の、または第１のコイル５０ａおよび５０ｂを駆動するために適した波形を有する信号に変換するように構成されることに留意されたい。受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂは、好適には、２次受信機または第２のコイル６０ａおよび６０ｂから出る信号を着信信号のように見える波形に逆変換するように構成される。送信機ＩＣ９０ａおよび９０ｂと受信機ＩＣ１００ａおよび１００ｂとコイルトランスジューサ２０ａおよび２０ｂとは、好適には、リードフレームまたはプリント基板組立て技法などの標準的な電子回路組立てプロセスに適合する形（フォーマット）にパッケージされる。ある幾つかの実施形態では、パッケージングは、トランスジューサ２０ａおよび２０ｂの種々の構成要素をリードフレーム８０および８２に搭載することと、これらの構成要素を互いにワイヤボンディングすることと、犠牲金属リードがリードフレームから分離されて標準的集積回路リードに形成された後に、すべてのものを一緒に保持するために成形材料でこれらの構成要素を取り囲むこととを備える。
【００４６】
そして、図６を参照すると、ラミネーションプロセスの一実施形態において圧力を印加される積み重ねトランスジューサアセンブリの断面図が示されている。図示の方法では、コイルトランスジューサ２０を形成する種々の層（すなわち層４６、４２、３１、３０、３３、４４および４８）は、互いに関連して垂直方向に積み重ねられて配置される。（簡単にするために、図６では、バイア５１、５２、５３および５４を図示していない。）次に、結果として得られた積み重ねトランスジューサアセンブリは、真空容器１１０内に置かれ、容器１１０と容器内に配置された積み重ねトランスジューサアセンブリに完全な真空または少なくとも２７インチの真空が引き込まれる。次に、積み重ねトランスジューサアセンブリおよび真空容器１１０の上側および下側にプラテン１０１および１０３が設けられる。真空がまだ引かれている間中、積み重ねトランスジューサアセンブリには約３００ｐｓｉと約４００ｐｓｉとの間の圧力が印加される。約３５０ｐｓｉの圧力が好適である。更に、コイルトランスジューサ２０を作る、あるいはラミネート（積層）する方法の好適な実施形態では、積み重ねトランスジューサアセンブリは、真空が引かれている間、そして圧力が印加されている間、約３３０度Ｆと約３９０度Ｆとの間の温度にまで加熱される。最も好適には、積み重ねトランスジューサアセンブリは、このアセンブリに含まれ得る任意のポリマーまたはエポキシ接着剤を融解する、または橋架け結合（クロスリンク）するために十分な時間、加熱される。
【００４７】
コイルトランスジューサ２０をラミネートする方法の好適な実施形態では、ラミネーション（すなわち、積み重ねトランスジューサアセンブリを形成するために層を積み重ねること、積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器内に配置すること、容器に真空を引き込むこと、および容器１１０を介して積み重ねトランスジューサアセンブリに圧力を印加すること）は、２つの別々のステップで実行される。第１のステップでは、層３０、３１、３３、４２および４４は、上記のように、このような層を垂直に積み重ねることと、このような層を真空容器１１０内に配置することと、容器１１０に真空を引き入れることと、プラテン１０１および１０３を用いて圧力を印加することと、熱を加えることとによって互いにラミネート（積層）される。第２のステップでは、第１のステップの結果から得られたラミネート済みの積み重ねトランスジューサアセンブリの上にカバー層４６および４８が配置され、そして上記のように、このアセンブリの上下に配置されたカバー層４６および４８を有する積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器１１０内に配置することと、容器１１０に真空を引き込むことと、プラテン１０１および１０２を用いて積み重ねトランスジューサアセンブリに圧力を印加することと、熱を加えることとによって、完全なアセンブリがラミネートされる。
【００４８】
上記のように接着剤層３１および３３とカバー層４６および４８との流動可能で可鍛性の変形可能な特性は、ラミネーションプロセスが完了した後に、コイルトランスジューサ２０は、このような層内に配置される空洞、空所または泡をまったく有しないか、または僅かに、もしくは極めて少量だけ有することを防止する際に重要である。そのために、上記の真空および圧力がこのような泡または空所の形成を防止するために概ね十分であるので、これらの真空と圧力がラミネーションプロセスにおいて使用され得ることが見出されている。
【００４９】
図６は、更に、中心コア層３０の底面、側面および上面の部分に沿って配置された潜在的な電気短絡またはアーク放電の移動経路１０５を示す。図示のように、潜在的なアーク放電または短絡の移動経路１０５は、隣接層間に位置する水平境界面に沿って配置された上部および下部水平レッグ（脚部）を備え、このような２つの水平レッグは、約０．４ｍｍの全距離を有する。コイルトランスジューサ２０の種々の実施形態では、潜在的なアーク放電または短絡移動経路１０５に沿った全水平距離が０．４ｍｍ以上である限り、中心層３０が１ミルほどに薄くても、またはある幾つかの実施形態では更に薄くても、経路１０５に沿って発生する電気短絡またはアーク放電の可能性は最小にされることが見出されている。したがって、一実施形態によれば、第１のコイル５０に電気的に接続されたコイルトランスジューサ２０のすべての第１の部分は、隣接層間に位置する水平境界面に沿って任意の水平方向に、第２のコイル６０に電気的に接続されたコイルトランスジューサ２０のすべての第２の部分から最小で少なくとも４ｍｍ離れて配置される。
【００５０】
本明細書において説明した種々の構成要素と、デバイスと、システムを製造するおよび製造してきた方法は、本発明の範囲内に含まれることに留意されたい。
【００５１】
前述の実施形態は、本発明の範囲を限定するものとしてよりもむしろ本発明の例として考えられるべきである。本発明の前述の実施形態に加えて、詳細な説明および添付図面の再吟味は、本発明の他の実施形態が存在することを示す。したがって、本明細書において明確に説明されなかった本発明の前述の実施形態の多くの組合せ、順列、変形版および修正版は、それでもなお本発明の範囲内に含まれる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心コア層と上部コア層と下部コア層とを備え、上面と下面とを有する、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体であって、該中心コア層と該上部コア層と該下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備えており、該上部コア層が該中心コア層の上側に配置され、該下部コア層が該中心コア層の下側に配置されている、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体と、
前記コア層の上側に配置された第１の導電性コイルと、
前記コア層の下側に配置された第２の導電性コイルと
を備えてなる、コイルトランスジューサであって、
前記コア層は、当該コア層を貫通するバイアまたは当該コア層内に配置されるバイアを有さず、前記第１および第２のコイルは、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが前記コア層に亘って前記第１のコイルによって前記第２のコイルに送信され得るように、互いに関連して空間的に配置されて構成されている、コイルトランスジューサ。
【請求項２】
前記中心コア層は、固体であってポリイミドを含むものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項３】
前記上部コア層および前記下部コア層は、接着剤を含むポリイミド含有材料を含む、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項４】
前記第１のコイルの少なくとも一部分を形成するために上部固体層の上面および下面の上または内に配置された第１および第２の金属化層を有する上部固体層であって、前記上部コア層の上側に配置された上部固体層と、前記第２のコイルの少なくとも一部分を形成するために下部固体層の上面および下面の上または内に配置された第３および第４の金属化層を有する下部固体層であって、前記下部コア層の下側に配置された下部固体層とを更に備える、請求項３に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項５】
前記上部コア層は前記第２の金属化層の少なくとも一部分と接触し、前記下部コア層は前記第３の金属化層の少なくとも一部分と接触している、請求項４に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項６】
前記上部固体層と前記第１の金属化層の少なくとも一部分との上側に配置された上部カバー層であって、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む上部カバー層と、前記下部固体層と前記第４の金属化層の少なくとも一部分との下側に配置された下部カバー層であって、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む下部カバー層とを更に備える、請求項５に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項７】
前記下部カバー層は前記上部カバー層より厚く、前記下部カバー層の厚さは、１ミル（２．５４μｍ）以上である、請求項６に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項８】
前記上部カバー層および前記下部カバー層のうちの少なくとも１つは、ポリイミドを含むものである、請求項６に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項９】
拡張部の上または内に受信機回路および送信機回路のうちの少なくとも１つを配置したように構成される拡張部を更に備える、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１０】
前記拡張部は、その上に配置され、外部接地に動作可能に接続された少なくとも１つの金属化接地パッドを更に備える、請求項９に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１１】
電気的接続が前記構造体を介して前記第２のコイルにまで確立されるようにするために、前記コア構造体の一部分が除去されている、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１２】
前記第１および第２のコイルのそれぞれに電気的に接続された、少なくとも第１および第２のバスバーを更に備える、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１３】
前記第１のバスバーは、前記第１のコイルから前記コイルトランスジューサの第１の面まで延在するように構成され、前記第２のバスバーは、前記第２のコイルから前記コイルトランスジューサの第２の面まで延在するように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１４】
前記コア構造体は、前記コイルトランスジューサに構造的剛性と機械的強度とを与えるように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１５】
前記コア構造体内の前記層の少なくとも１つは、接着剤、ポリイミド、ポリイミド樹脂、粘着性ポリイミド、ポリイミドフィルム、ポリマー、アクリル、エポキシ、エポキシ調整剤、エポキシ樹脂、ポリマー、プラスチック、熱硬化性プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、有機材料、プリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、有機材料、および有機充填剤と無機固形物との組合せ、のうちの１つ以上を更に含むものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１６】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の絶縁破壊電圧は、１分の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、６分の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１７】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の絶縁破壊電圧は、１分の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、６分の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または２４時間の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１８】
前記コア構造体は、その上面と下面との間に、１ミルと１０ミルとの間の範囲にある厚さか、１ミルと８ミルとの間の範囲にある厚さか、または２ミルと５ミルとの間の範囲にある厚さを有するものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１９】
前記コア層は、１ミルと７ミルとの間の範囲にある厚さを有する、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２０】
入力リードフレームおよび出力リードフレームのうちの少なくとも１つが前記コイルトランスジューサに接続される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２１】
前記リードフレームの導電性部分は、前記誘電体障壁・電気絶縁性構造体の下で前記第１または第２のコイルの直接下の位置まで延在しないように構成される、請求項２０に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２２】
前記コイルトランスジューサと前記入力リードフレームおよび前記出力リードフレームとの少なくとも一部分をカプセル封入する成形可能な電気絶縁性材料を更に備える、請求項２０に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２３】
前記コイルトランスジューサは、データ転送デバイスおよびパワー転送デバイスの１つとして動作するように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２４】
前記第１のコイルは送信機回路に動作可能に接続され、前記第２のコイルは受信機回路に動作可能に接続される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２５】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの少なくとも１つは、金、ニッケル、銀、銅、タングステン、スズ、およびアルミニウム、または上記の金属のうちの任意の金属の合金または組合せ、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２６】
前記第１のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第１の部分は、隣接層間に配置された１つ以上の境界面に沿って任意の水平方向に、前記第２のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第２の部分から最小で少なくとも０．４ｍｍ離れている、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２７】
前記コア層は、室温において０．０５未満の誘電正接を有する、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２８】
中心コア層と上部コア層と下部コア層とを備え、上面と下面とを有する、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体を形成するステップであって、該中心コア層と該上部コア層と該下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備え、該上部コア層が前記中心コア層の上側に配置され、該下部コア層が前記中心コア層の下側に配置される、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体を形成するステップと、
前記コア層の上側に配置される第１のコイルを形成する第１の導電体を設けるステップと、
前記コア層の下側に配置される第２のコイルを形成する第２の導電体を設けるステップと、
前記第１のコイルが前記コア層によって前記第２のコイルから分離されるように、前記第１および第２のコイルが、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが前記コア層に亘って前記第１のコイルによって前記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されるように、そして、前記コア層がこのコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有しないように、前記第１のコイルと前記第２のコイルと前記コア層とを互いに関連して構成するステップと
を含んでなる、コイルトランスジューサの製造方法。
【請求項２９】
前記第１のコイルの少なくとも一部分を形成するために上部固体層の上面および下面の上または内に配置された第１および第２の金属化層を有する上部固体層であって、前記上部コア層の上側に配置されるように構成された上部固体層を設けるステップと、前記第２のコイルの少なくとも一部分を形成するために下部固体層の上面および下面の上または内に配置された第３および第４の金属化層を有する下部固体層であって、前記下部コア層の下側に配置されるように構成された下部固体層を設けるステップとを更に含む、請求項２８に記載の製造方法。
【請求項３０】
積み重ねトランスジューサアセンブリを形成するために、前記コア構造体と前記上部固体層と前記下部固体層とを互いに関連して動作可能に積み重ねるステップと、前記積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器内に配置するステップと、前記容器に真空を引き入れるステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記真空容器および前記積み重ねトランスジューサアセンブリに、水銀柱２７インチを超える真空を引き入れるステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記積み重ねトランスジューサアセンブリに３００ｐｓｉと４００ｐｓｉとの間の範囲にある圧力を印加するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記積み重ねトランスジューサアセンブリを３３０度Ｆと３９０度Ｆとの間の範囲にある温度に加熱するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記アセンブリに含まれた任意の接着剤を融解するか、または橋架け結合するために十分な期間、前記積み重ねコイルトランスジューサアセンブリを加熱し続けるステップを更に含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記層の少なくとも１つを形成するために、接着剤、ポリイミド、接着剤を含むポリイミド含有材料、ポリイミド樹脂、粘着性ポリイミド、ポリイミドフィルム、ポリマー、アクリル、エポキシ、エポキシ調整剤、エポキシ樹脂、ポリマー、プラスチック、熱硬化性プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、有機材料、プリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、有機材料、および有機充填剤と無機固形物との組合せ、のうちの１つ以上を用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記中心コア層として固体ポリイミドを用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記上部コア層および前記下部コア層のうちの少なくとも１つのために接着剤を含むポリイミド含有材料を用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む上部カバー層を、前記上部固体層と前記第１の金属化層の少なくとも一部分との上側に配置するステップと、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む下部カバー層を、前記下部固体層と前記第４の金属化層の少なくとも一部分との下側に配置するステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも第１および第２のバスバーを用意するステップと、このようなバスバーを前記第１および第２のコイルにそれぞれ電気的に接続するステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のバスバーを前記第１のコイルから前記コイルトランスジューサの第１の面まで延在するように構成するステップと、前記第２のバスバーを前記第２のコイルから前記コイルトランスジューサの第２の面まで延在するように構成するステップとを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第１の部分を隣接層間に配置された１つ以上の境界面に沿って任意の水平方向に、前記第２のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第２の部分から最小で少なくとも０．４ｍｍ離して配置するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項１】
中心コア層と上部コア層と下部コア層とを備え、上面と下面とを有する、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体であって、該中心コア層と該上部コア層と該下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備えており、該上部コア層が該中心コア層の上側に配置され、該下部コア層が該中心コア層の下側に配置されている、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体と、
前記コア層の上側に配置された第１の導電性コイルと、
前記コア層の下側に配置された第２の導電性コイルと
を備えてなる、コイルトランスジューサであって、
前記コア層は、当該コア層を貫通するバイアまたは当該コア層内に配置されるバイアを有さず、前記第１および第２のコイルは、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが前記コア層に亘って前記第１のコイルによって前記第２のコイルに送信され得るように、互いに関連して空間的に配置されて構成されている、コイルトランスジューサ。
【請求項２】
前記中心コア層は、固体であってポリイミドを含むものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項３】
前記上部コア層および前記下部コア層は、接着剤を含むポリイミド含有材料を含む、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項４】
前記第１のコイルの少なくとも一部分を形成するために上部固体層の上面および下面の上または内に配置された第１および第２の金属化層を有する上部固体層であって、前記上部コア層の上側に配置された上部固体層と、前記第２のコイルの少なくとも一部分を形成するために下部固体層の上面および下面の上または内に配置された第３および第４の金属化層を有する下部固体層であって、前記下部コア層の下側に配置された下部固体層とを更に備える、請求項３に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項５】
前記上部コア層は前記第２の金属化層の少なくとも一部分と接触し、前記下部コア層は前記第３の金属化層の少なくとも一部分と接触している、請求項４に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項６】
前記上部固体層と前記第１の金属化層の少なくとも一部分との上側に配置された上部カバー層であって、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む上部カバー層と、前記下部固体層と前記第４の金属化層の少なくとも一部分との下側に配置された下部カバー層であって、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む下部カバー層とを更に備える、請求項５に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項７】
前記下部カバー層は前記上部カバー層より厚く、前記下部カバー層の厚さは、１ミル（２．５４μｍ）以上である、請求項６に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項８】
前記上部カバー層および前記下部カバー層のうちの少なくとも１つは、ポリイミドを含むものである、請求項６に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項９】
拡張部の上または内に受信機回路および送信機回路のうちの少なくとも１つを配置したように構成される拡張部を更に備える、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１０】
前記拡張部は、その上に配置され、外部接地に動作可能に接続された少なくとも１つの金属化接地パッドを更に備える、請求項９に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１１】
電気的接続が前記構造体を介して前記第２のコイルにまで確立されるようにするために、前記コア構造体の一部分が除去されている、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１２】
前記第１および第２のコイルのそれぞれに電気的に接続された、少なくとも第１および第２のバスバーを更に備える、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１３】
前記第１のバスバーは、前記第１のコイルから前記コイルトランスジューサの第１の面まで延在するように構成され、前記第２のバスバーは、前記第２のコイルから前記コイルトランスジューサの第２の面まで延在するように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１４】
前記コア構造体は、前記コイルトランスジューサに構造的剛性と機械的強度とを与えるように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１５】
前記コア構造体内の前記層の少なくとも１つは、接着剤、ポリイミド、ポリイミド樹脂、粘着性ポリイミド、ポリイミドフィルム、ポリマー、アクリル、エポキシ、エポキシ調整剤、エポキシ樹脂、ポリマー、プラスチック、熱硬化性プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、有機材料、プリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、有機材料、および有機充填剤と無機固形物との組合せ、のうちの１つ以上を更に含むものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１６】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の絶縁破壊電圧は、１分の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、６分の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または、２４時間の期間に亘って印加されるときに２，０００ボルトＲＭＳを超えるものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１７】
前記第１のコイルと前記第２のコイルとの間の絶縁破壊電圧は、１分の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、６分の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるか、または２４時間の期間に亘って印加されるときに５，０００ボルトＲＭＳを超えるものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１８】
前記コア構造体は、その上面と下面との間に、１ミルと１０ミルとの間の範囲にある厚さか、１ミルと８ミルとの間の範囲にある厚さか、または２ミルと５ミルとの間の範囲にある厚さを有するものである、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項１９】
前記コア層は、１ミルと７ミルとの間の範囲にある厚さを有する、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２０】
入力リードフレームおよび出力リードフレームのうちの少なくとも１つが前記コイルトランスジューサに接続される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２１】
前記リードフレームの導電性部分は、前記誘電体障壁・電気絶縁性構造体の下で前記第１または第２のコイルの直接下の位置まで延在しないように構成される、請求項２０に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２２】
前記コイルトランスジューサと前記入力リードフレームおよび前記出力リードフレームとの少なくとも一部分をカプセル封入する成形可能な電気絶縁性材料を更に備える、請求項２０に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２３】
前記コイルトランスジューサは、データ転送デバイスおよびパワー転送デバイスの１つとして動作するように構成される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２４】
前記第１のコイルは送信機回路に動作可能に接続され、前記第２のコイルは受信機回路に動作可能に接続される、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２５】
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルの少なくとも１つは、金、ニッケル、銀、銅、タングステン、スズ、およびアルミニウム、または上記の金属のうちの任意の金属の合金または組合せ、のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２６】
前記第１のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第１の部分は、隣接層間に配置された１つ以上の境界面に沿って任意の水平方向に、前記第２のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第２の部分から最小で少なくとも０．４ｍｍ離れている、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２７】
前記コア層は、室温において０．０５未満の誘電正接を有する、請求項１に記載のコイルトランスジューサ。
【請求項２８】
中心コア層と上部コア層と下部コア層とを備え、上面と下面とを有する、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体を形成するステップであって、該中心コア層と該上部コア層と該下部コア層との各々が電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を備え、該上部コア層が前記中心コア層の上側に配置され、該下部コア層が前記中心コア層の下側に配置される、平面状の誘電体障壁・電気絶縁性コア構造体を形成するステップと、
前記コア層の上側に配置される第１のコイルを形成する第１の導電体を設けるステップと、
前記コア層の下側に配置される第２のコイルを形成する第２の導電体を設けるステップと、
前記第１のコイルが前記コア層によって前記第２のコイルから分離されるように、前記第１および第２のコイルが、パワー信号およびデータ信号のうちの少なくとも１つが前記コア層に亘って前記第１のコイルによって前記第２のコイルに送信され得るように互いに関連して空間的に配置されて構成されるように、そして、前記コア層がこのコア層を貫通するバイアまたはコア層内に配置されるバイアを有しないように、前記第１のコイルと前記第２のコイルと前記コア層とを互いに関連して構成するステップと
を含んでなる、コイルトランスジューサの製造方法。
【請求項２９】
前記第１のコイルの少なくとも一部分を形成するために上部固体層の上面および下面の上または内に配置された第１および第２の金属化層を有する上部固体層であって、前記上部コア層の上側に配置されるように構成された上部固体層を設けるステップと、前記第２のコイルの少なくとも一部分を形成するために下部固体層の上面および下面の上または内に配置された第３および第４の金属化層を有する下部固体層であって、前記下部コア層の下側に配置されるように構成された下部固体層を設けるステップとを更に含む、請求項２８に記載の製造方法。
【請求項３０】
積み重ねトランスジューサアセンブリを形成するために、前記コア構造体と前記上部固体層と前記下部固体層とを互いに関連して動作可能に積み重ねるステップと、前記積み重ねトランスジューサアセンブリを真空容器内に配置するステップと、前記容器に真空を引き入れるステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記真空容器および前記積み重ねトランスジューサアセンブリに、水銀柱２７インチを超える真空を引き入れるステップを更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記積み重ねトランスジューサアセンブリに３００ｐｓｉと４００ｐｓｉとの間の範囲にある圧力を印加するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記積み重ねトランスジューサアセンブリを３３０度Ｆと３９０度Ｆとの間の範囲にある温度に加熱するステップを更に含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記アセンブリに含まれた任意の接着剤を融解するか、または橋架け結合するために十分な期間、前記積み重ねコイルトランスジューサアセンブリを加熱し続けるステップを更に含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記層の少なくとも１つを形成するために、接着剤、ポリイミド、接着剤を含むポリイミド含有材料、ポリイミド樹脂、粘着性ポリイミド、ポリイミドフィルム、ポリマー、アクリル、エポキシ、エポキシ調整剤、エポキシ樹脂、ポリマー、プラスチック、熱硬化性プラスチック、屈曲性回路材料、ガラスファイバ、ガラス、セラミック、有機材料、プリント基板材料、ＰＴＦＥおよびガラス、ＰＴＦＥおよびセラミック、ガラスおよびセラミック、有機材料、および有機充填剤と無機固形物との組合せ、のうちの１つ以上を用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記中心コア層として固体ポリイミドを用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記上部コア層および前記下部コア層のうちの少なくとも１つのために接着剤を含むポリイミド含有材料を用意するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３８】
電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む上部カバー層を、前記上部固体層と前記第１の金属化層の少なくとも一部分との上側に配置するステップと、電気絶縁性の非金属であり非半導体の低誘電損失材料を含む下部カバー層を、前記下部固体層と前記第４の金属化層の少なくとも一部分との下側に配置するステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも第１および第２のバスバーを用意するステップと、このようなバスバーを前記第１および第２のコイルにそれぞれ電気的に接続するステップとを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１のバスバーを前記第１のコイルから前記コイルトランスジューサの第１の面まで延在するように構成するステップと、前記第２のバスバーを前記第２のコイルから前記コイルトランスジューサの第２の面まで延在するように構成するステップとを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第１の部分を隣接層間に配置された１つ以上の境界面に沿って任意の水平方向に、前記第２のコイルに電気的に接続された前記コイルトランスジューサのすべての第２の部分から最小で少なくとも０．４ｍｍ離して配置するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１２６６９（Ｐ２０１０−２１２６６９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２７３５８（Ｐ２０１０−２７３５８）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（５０６２００１８６）アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (154)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３５８（Ｐ２０１０−２７３５８）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（５０６２００１８６）アバゴ・テクノロジーズ・イーシービーユー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (154)
【Ｆターム（参考）】
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