JP2015512155A

JP2015512155A - 電力伝送用途のための大電流かつ低等価直列抵抗のプリント回路基板コイル

Info

Publication number: JP2015512155A
Application number: JP2014557862A
Authority: JP
Inventors: ジョージ・ザバコ
Original assignee: ホアウェイ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2015-04-23
Also published as: EP3330982B1; EP3051547A1; HUE039670T2; EP2823494A1; CN104246925B; US20200035402A1; US20180047495A1; JP6351687B2; EP3905285A1; US20130214890A1; CN104246925B9; EP3051547B1; EP3905285B1; HUE054737T2; ES2585118T3; KR101631976B1; ES2884043T3; JP2017034283A; US20160276095A1; US10431372B2

Abstract

コイルトレースとコイルトレースの長さに従って配置された複数のビアとを備える第1のコイル層を回路基板上に加工するステップと、第1のコイル層上に第2のコイル層を重層するステップとを含み、第1のコイル層のビアが第1のコイル層と第2のコイル層とを結合する、回路基板上に電気コイルを加工するための方法。

Description

電力伝送用途のための大電流かつ低等価直列抵抗のプリント回路基板コイルに関する。

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている、「Clever Implementation of Wireless Charging Coil Using Standard Printed Circuit Board Technology」という表題のJorge Zabacoにより2012年2月20日に出願した仮特許出願第61/600,969号の利点を主張する、「High Current, Low Equivalent Series Resistance Printed Circuit Board Coil for Power Transfer Application」という表題のJorge Zabacoにより2012年6月27日に出願した米国特許出願公開第13/535,059号の利点を主張するものである。

電気コイル(もしくは、単に「コイル」)は、インダクタを生成するために非導電性コアの周りに導体(通常は絶縁ソリッド銅線)を巻くことによって形成されている。一巻き分の導体はターンと称され、コイルは1つまたは複数のターンからなる。電気回路においては、タップと称される電気的接続端子がコイルに接続されている。タップを有する完全なコイルアセンブリは、巻き線(winding)ともしばしば呼称される。コイルは、電力変圧器および電磁石などの異なる用途において使用される。コイルは、エネルギーが誘導結合を介して、例えば2つの物体間に伝導媒体を用いることなく、2つの物体の間で移動する、誘導充電および共振誘導結合用途にも使用される。誘導充電においては、エネルギーの送り手側と受け手側とに設置されている、例えば2つの個々の装置における、2つのコイル間に比較的小さな隙間が存在している。充電が2つの装置間で有線を用いることなく実現されているので、誘導充電は近距離「ワイヤレス」エネルギー伝送とみなせる。例えば、誘導充電用途にはワイヤレスバッテリ充電装置が含まれる。共振誘導結合は、同一周波数で共振するように同調する2つのコイル間における、電気エネルギーの近接場ワイヤレス伝送である。共振誘導結合用途は、誘導充電用途より長いエネルギー伝送距離を実現することが可能である。例えば、共振誘導結合用途には、無線周波数識別(RFID)などの近接場ワイヤレス通信が含まれる。

ある実施形態においては、その開示において、コイルトレースとコイルトレースの長さに従って配置された複数のビアとを備える第1のコイル層を回路基板上に加工するステップと、第1のコイル層上に第2のコイル層を重層するステップとを含み、第1のコイル層のビアが第1のコイル層と第2のコイル層とを結合する、回路基板上に電気コイルを加工するための方法を含む。

別の実施形態においては、その開示において、第1の巻きトレース(winding trace)を備える第1のコイル層を加工するステップと、複数のビアを重層し第1のコイル層の全域に複数のビアを配置するステップと、巻きトレースと実質的に同様の第2の巻きトレースを備える第2のコイル層をビア上に重層するステップであって、ビア間のスペースが第1のコイル層と第2のコイル層との表面のビアの占有率を増大するように決定される、ステップとを含むワイヤレス電力伝送のための多層コイルの全体的な厚みを低減するための方法を含む。

さらに別の実施形態においては、その開示において、PCBの第1のコイル層と、PCB内の第1のコイル層の表面に接続されるとともに実質的に覆うように配置される複数のビアと、第2のコイル層の表面を実質的に覆うようにビアと接続されるPCBの第2のコイル層とを備え、ビアが第1のコイル層と第2のコイル層との間に位置するとともに、多層PCBコイルの高電流と低等価直列抵抗とを実質的に可能とする、多層プリント回路基板(PCB)コイルのための装置を含む。

上述および他の特徴は、添付の図面および特許請求の範囲とともに詳細に記載した以下の記載により、より明確に理解されるであろう。

この開示のより完全な理解のために、参照として添付の図面と詳細な記載とに関連づけて以下に簡単な記載をする。ここで、同様の参照番号は同様の部分を表す。

マルチコア設計における第1のコイル層の平面図である。マルチコア設計における第2のコイル層の平面図である。線3-3に沿った図2のマルチコア設計の実施形態の断面図である。多層コイル加工方法の実施形態のフローチャートである。多層コイル加工方法の別の実施形態のフローチャートである。多層コイル設計を備えるハンドヘルド装置の実施形態の概略図である。

はじめに、1つまたは複数の実施形態の事例的実装を以下に示すが、その開示したシステムおよび/または方法は、現在周知または既存に関わらず任意の技術を用いて実装されてもよいことを理解されるべきである。開示内容は、事例的実装、図、および、ここに示し記載した例示的な設計および実装を含む、以下に示した技術に限定されるものではなく、それらの均等物全般に加え、添付の特許請求の範囲内で変更されてもよい。

ワイヤレス充電コンポーネントにおいて使用されるワイヤレス充電コイルは、比較的高い電流能力および比較的低いESRを必要とし得る。大電流および低ESRは、コイルの電力伝送効率を増大させる。例えば、ワイヤレス充電コイルは、モバイル装置(例、スマートフォン)およびモバイルコンピュータ(例、ラップトップおよびタブレット)のための誘導充電コンポーネントに使用されてもよい。このような要求を満たすために、このようなコイルを加工するための標準的方法は、電線もしくは導電性ワイヤを用い装置の電気回路基板にはんだ付けすることに基づいている。しかしながら、充電コイルを構成するために電線を用いると、実現され得る電流能力および低ESR抵抗に、寸法および使用される材料などによって、制限を加えかねない。例えば、ワイヤレス(もしくは誘導)充電のために要求される大電流能力および比較的低いESR抵抗を実現するには、ワイヤで作成されたコイルは、比較的フラットな(薄型)スマートフォンおよびタブレットなど、ある種のモバイルまたはハンドヘルド装置には適さない最小肉厚を必要とする可能性がある。電流能力を増大しESRを低減するより有望なコイル設計は、PCB技術および関連する加工プロセスを使用するなどの集積回路加工方法に基づいていてもよい。このような充電コイルは、装置の肉厚に制限のある比較的フラットなモバイル装置に用いることができる。PCBは、例えば基板上に積層した銅箔からエッチングされた、導電性経路、トラック、またはトレースを用いて、電子または電気コンポーネントを機械的に支持し電気的に接続する非導電性基板であってもよい。PCBは、例えばワックス、シリコンラバー、ポリウレタン、アクリル、またはエポキシを用いて、コンポーネントを保護するためにコーティングされていてもよい。

ここに開示するものは、多層コイル設計のための加工方法および装置である。方法は、多数のコイル層をPCB上に加工するステップと、コイル層を複数のビアを用いて結合するステップとを含む。ビアは、物理電子回路における導体の異なる層間の垂直方向の電気的な接続として使用される任意の構造物/材料であってもよい。電気コイル設計はワイヤレス充電用途に使用されてもよいし、その方法はPCB技術および加工プロセスを用いてもよい。方法は、PCBにおけるより薄型のコイル層の加工を可能にするとともに容易にし得る。そのようなPCBにおいて、コイルトレースは、利用可能な回路加工プロセスを用いて加工されるとともに一般的な電線よりも薄くされ得る。このことは、装置の他の回路コンポーネントとコイル設計との一体化も可能とし得る。コイル層を結合しリンクするビアは、電流能力を強化し、コイル設計全体(多層コイル)のESRを低減し、そしてその結果、効果的なワイヤレス充電コイルを得るために、コイル層のトレースの長さに従って配置されてもよい。大電流かつ低ESRのコイルは、近接場ワイヤレスアンテナ設計にも適し得る。例えば、コイルが、RFID装置の近接場ワイヤレスアンテナ設計のコンポーネントであってもよい。方法および装置は、例えば、多層コイルが他の回路コンポーネントと一体化され、そしてその結果、よりコンパクトな設計を可能とし得るので、効率的な電力伝送および比較的薄型の設計を要する他のコイル用途または装置に使用されてもよい。

より薄い多層コイル設計は、スマートフォン、タブレット、およびより薄型設計のラップトップなどのポータブル装置に適し得る。PCB技術が枯れた技術であるとともに、他の加工技術と比較して、例えばコイルワイヤを構築しワイヤレス充電回路を備えたPCBにコイルワイヤをはんだ付けすることと比較して、より低コストであるため、コイル加工方法はコストを低減し得る。電気コイル設計は、PCB技術、ここでは単一のPCBが必要とされ得る、を用いて製造することより簡単にもし得る。単一のPCBを使用すると、ワイヤレス充電回路を備えた他のPCBにコイルをはんだ付けする必要も無くし得る。さらに、単一の基板、ここではコイルおよび回路が加工中に一体化され得る、を使用すると、互いにはんだ付けされた2つのコンポーネント(コイルおよびワイヤレス充電回路)を有することより信頼性を高くし得る。

図1乃至3は、PCB技術を用いて加工され得る多層コイル設計100の実施形態を図示している。多層コイル設計100は、PCB190上に加工された複数のコイル層を備えていてもよい。PCB190は、非導電性または半導体基板、例えばシリコン基板、であってもよい。コイル層の数は、コイル用途において要求される電流能力およびESRを実現するように決定されてもよい。ワイヤレス充電または近接場通信用途において比較的高い電流能力および比較的低いESRを実現するには、多数のコイル層が、PCB技術および加工プロセスを用いて加工されるとともに重層されてもよい。コイル層は、PCB190の上部に位置する第1のコイル層102と、第1のコイル層に重層された第2のコイル層104とを備えていてもよい。図1は第1のコイル層102の平面図を示しており、図2は第2のコイル層104の平面図を示している。図3は、図2の線3-3に沿った多層コイル設計100の断面図を示している。多層コイル設計100は、第1のコイル層102および第2のコイル層104との間に位置する複数のビア108を備えていてもよい。第1のコイル層102、第2のコイル層104、およびビア108は、リソグラフィ、エッチング、およびデポジットプロセスの任意の適切な組み合わせを用いて加工されてもよい。

実質的に同様のパターンを有する、第1のコイル層102、第2のコイル層104、およびオプションとしていくつかの追加の重層された層が、ワイヤレス充電または近接場の装置またはコンポーネントなどの意図した用途において必要とされる電流能力およびESRを実現するコイル設計としてPCB190上で結合されていてもよい。第1のコイル層102および第2のコイル層104は、巻きトレース106を含む実質的に同様のパターンを有していてもよい。コイル層の巻きトレースが、コイルパターンに形成されてもよい。巻き線またはコイルパターンを有する他の適したパターンが用いられてもよい。コイルパターン(もしくは、巻きトレースパターン)が、第1の層、例えば第1のコイル層102、に配置された後、第2の重層された層、例えば第2のコイル層またはワイヤレス充電または近接場通信用途に必要な電流、ESR、および/またはインピーダンスを満たすのに必要とされる追加の重層された層、にコピーまたはミラーリングされてもよい。寸法基準および/または他の電気特性要件など他の設計基準が、加工方法およびコイル層設計を用いて満たされていてもよい。コイル層は、(同一のPCB上に)重層され、コイル設計または要求された基準を満たす最終的なコイル構造を形成するように結合されてもよい。例えば、層の数を増やすと、多層コイル設計100の電力伝送能力が増大し得る。多層コイルの数および寸法が、薄いポータブル装置(例、スマートフォンまたはタブレット)における厚み(コイル層の高さ)の要件を満たすように決定されてもよい。

特に、多層コイル設計100の電流を増大しESRを低減するように、コイル層が、コイルパターンの全域に配置されたビア108を用いて、結合、さもなければ電気的に接続されてもよい。ビア108は、(図1に示すように)コイル層に対して垂直であり、隣接したコイル層間で延び、隣接するコイル層の対向する面(トレース106)を接続し得る、円筒状または他の適した形状を備えていてもよい。例えば、ビア108は、図1に示すように、第1のコイル層102のコイルパターン(トレース106)を実質的に覆うように配置された丸印のように形成されてもよい。例えば、第3のコイル層(図示せず)が第2のコイル層104上に重層され、第2のコイル層と第3のコイル層とが接続されている場合には、複数の追加のビア108が、(図2に示すように)第2のコイル層104のトレース106の全域に同様に配置されてもよい。ビア108は、異なるコイル層を互いに(電気的に)結合し多数のコイル層の間中を電流が流れるようにする導電性材料からなっていてもよい。例えば、ビア108は、コイル層のトレースと同一の材料でできていてもよい。ビア108の数を増やし、ビア108を2つの隣接するコイルの表面の実質的に全体にわたって配置すると、例えばコイル面のいくつかの部分にわずかなビアを配置することと比較して、2つの隣接するコイルトレース106間の電流量を増大し、多層コイル設計100におけるESRを低減し得る。

さらに、各層における比較的薄いコイルパターンは、多層コイル設計100の全体的な直列抵抗(ESR)を低減し得る。例えば、約25マイクロメータの厚みのトレースを有する2つのコイル層を備えたコイル設計は、全体的な直列抵抗を約0.35オームまたはそれ以下にし得る。コイルトレースまたは層は、多層コイル設計100において所望のESRを満たすように決定され得る、ほぼ同一の厚みを有していてもよい。コイルの導電性材料(トレースの材料)が、より小さな領域を占有し、ほぼ同一の誘導特性を実現するように、(PCBの厚みにあわせた)高さで積層されるので、ビア108を用いて互いに接続されるコイルの多数の層を用いると、多層コイル設計100の幅も低減し得る。例えば、複数の実質的に同様のコイルトレースを重層すると、重層されたコイルトレースの1つと実質的に同一の厚みを有する1つのコイルトレースのみを加工することと比較して、PCB層のコイルトレースの全体的な幅を低減する。コイル設計の低減された全体的な幅は、ハンドヘルド装置などのコンパクトな装置において多層コイル構造を使用することを可能とし得る。

コイルトレース106およびビア108は、例えば加工中に、多数のコイル層の適切な結合を保証するために、適切に位置調整されてもよい。コイル層は、PCB技術および各層を構築するために必要に応じて繰り返され得る加工プロセスを用いて、同一の基板上に加工され重層されてもよい。各層は、(例えば、ワイヤのはんだ付けの代わりに)トレースを用いて得られるコイルパターンを備えていてもよい。トレース106は、銅、金、アルミニウム、銀、その他の導体、またはそれらの組み合わせなどの、電気的に1つまたは複数の導電性材料からなっていてもよいし、PCB加工に適した任意の誘電材料などの非導電性材料によって被覆されていてもよい。多数の層は、他の回路コンポーネント180(例、充電またはワイヤレス伝送回路コンポーネント)と一体化または重層されていてもよい。他の回路コンポーネント180は、PCB190上のコイル間またはコイルと隣接するように加工されてもよい。

加工プロセスの1つのシナリオにおいて、誘電体がまずPCB190上に蒸着またはスパッタリングされてもよい。各層において、トレース106は、パターンニングされた後にエッチングされ得る。エッチングされたパターンは、蒸着を用いて電気的に伝導性のある材料で満たされ得る。コイル層は、例えば同一のパターンを用いた、同様の方法にて加工されてもよいし、適宜重層されコイルパターン(トレース106)の重層を得てもよい。2つのコイル層間のビア108は、蒸着、パターンニング、エッチング、および、オプションとして、1つのコイル層の加工工程の一部として必要な他のプロセスを介して加工されてもよい。例えば、ビア108は、リソグラフィを用いてトレース106上にビア108をパターンニングした後にエッチングすることによって加工されてもよい。蒸着は、任意の真空蒸着手順または技術を用いて実現されてもよい。トレース106は、リソグラフィ(例、フォトリソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、または他のリソグラフィ技術)または他の適した回路パターンニング手段(例、インプリンティング)を用いてパターンニングされてもよい。パターンニングされた構造物は、例えば化学的エッチング、ガスエッチング、プラズマ、または他の適した手段を用いて、エッチングされ得る。他の回路コンポーネント180も、PCB190上に加工され、回路設計または構造と一体化され得る。

図4は、PCB技術を用いて、多層コイル設計100などの大電流かつ低ESRを有する比較的薄いコイル設計を得るための多層コイル加工方法400の実施形態を図示している。ブロック402において、コイル層が、コイル層の長さに従って配置され、および/またはコイル層の表面、例えばコイルトレース、の多くの部分を覆う複数のビアを備えるように加工され得る。ビアは、コイルパターンまたはトレースの全域に配置されてもよいし、電流量および直列抵抗を最適化または改善するように配置されてもよい。例えば、コイル表面上のビアの数を増やし、それに比例してまたは全表面の全域に均一にビアを配置または配列すると、コイル層の電流量を増大するとともに、抵抗を低減し得る。ビアは、ビア間のスペースを除くほぼ全表面を覆うようにコイルトレースの長さに従って配置されてもよい。ビア間のスペースは、ビアによるコイルトレースの表面占有率を増大するべく、加工プロセスによって許される限り小さくなるように配置されてもよい。ある実施形態においては、個々のビアは、ほぼ同一のサイズ、表面、および/または寸法を有していてもよい。それらは、コイルトレースの表面を覆うビアの個数を決定し得る。例えば、個々のビアの表面を増大すると、コイルトレースの表面におけるビアの総数を低減し得る。そのかわり、個々のビアの表面を低減すると、コイルトレースの表面におけるビアの総数を増大し得る。別の実施形態において、少なくともいくつかのビアは、電流量および直列抵抗を最適化または改善するように異なるサイズおよび表面を有していてもよい。

ブロック404において、追加のコイル層が、コイル層のビアがコイル層と追加のコイル層とを結合(接続)するようにコイル層に重層され得る。追加のコイル層のパターン(もしくはトレース)はコイル層のパターンと実質的に同様であってもよいし、2つのコイル層が完全にまたは実質的に重層されるように重層されていてもよい。追加のコイル層は、追加のコイル層をコイル層、コイル層のビア、または追加の重層されたコイル層と結合し得る複数の追加のビアを備えていてもよい。ブロック402および404は、コイル設計全体の電流能力および直列抵抗を満たすのに必要とされるだけのコイル層を構築する必要に応じて(図4において点線の矢印によって示されているように)繰り返されてもよい。

図5は、多層コイル設計100などの大電流かつ低ESRを有する比較的薄いコイル設計を得るための別の多層コイル加工方法500の実施形態を図示している。方法500は、ブロック502にてはじまる。ここでは、第1の巻きトレースを備える第1のコイル層が、例えば、PCB、他の任意の回路基板、シリコン基板、またはシリコン/半導体ウェハ上に、加工され得る。ブロック504において、複数のビアが、重層され、第1のコイル層の全域に配置され得る。ビアは、巻きトレース全体の長さに従ってトレース表面を実質的に覆うように配置されてもよい。ブロック506において、前記巻きトレースと実質的に同様の第2の巻きトレースを備える第2のコイル層が、ビア上に重層され得る。このように、ビアは、第2のコイル層を第1のコイル層と接続または結合し得る。

ブロック508において、方法500は、電流、抵抗、厚み、サイズ、および/または他の電気的および物理的特性などのコイル設計要件を満たすために、さらなるコイル層が必要となるかどうか決定し得る。さらなるコイル層が必要である場合、方法500はブロック510に進み得る。さもなければ、方法500は終了し得る。ブロック510において、複数の追加のビアが、重層され最後に重層されたコイル層、例えば第2のコイル層、の全域に配置され得る。追加のビアは、第1の巻きトレースの全域に配置されたビアと実質的に同様に第2の巻きトレース上に配置されてもよい。あるシナリオにおいては、多層コイル設計全体における電流量および/またはESRを最適化するために、第1の巻きトレースおよび第2の巻きトレースが、対応する表面(コイル層)の全域に異なるように配置されてもよい。ブロック512において、前記巻きトレースと実質的に同様の追加の巻きトレースを備える追加のコイル層が、追加のビア上に重層され得る。このように、追加のビアは、所望の特性を有する多層コイル設計を実現するために、追加のコイル層と適切に加工され重層されたコイル層とを接続または結合し得る。

図6は、例えば多層コイル設計100などの多層コイル設計を備えるハンドヘルド装置600の実施形態の概略図を示している。ハンドヘルド装置600は、ワイヤレス充電コンポーネント(図示せず)、例えば多層コイル設計を含みスマートフォンのバッテリ(図示せず)を充電するために使用され得るワイヤレス充電回路、を備えたスマートフォンであってもよい。スマートフォンは、(標準的なスマートフォン装置と比較して)比較的薄いスマートフォンであってもよい、例えば約1センチメートル未満の厚みを有するものであってもよい。スマートフォンは、セルラネットワーク、ワイファイ(WiFi)ネットワーク、またはその双方を用いたワイヤレスデータ/音声通信のために構成されてもよい。ある実施形態においては、スマートフォンは、近接場コンポーネント、例えば多層コイル設計も備え得る無線周波数識別装置、を備えていてもよい。

ハンドヘルド装置600は、筐体601、マイクロフォン612、タッチスクリーン614、スピーカ616、前面(フェース)カメラ619、1つまたは複数のボリューム制御ボタン650、および1つまたは複数のデバイスファンクションボタン660を備え得る。筐体601は、ハンドヘルド装置600の外装をなすケースであり、ワイヤレス充電コンポーネント、バッテリ、アンテナ回路、および他の電気コンポーネントを含む、ハンドヘルド装置600の内部コンポーネントの保護を提供し得る。筐体601は、プラスチックケースなどの非導電性ケースであってもよい。マイクロフォン612は、筐体601の下にあるマイクロフォン回路に接続された1つまたは複数のスロットを筐体601に備えていてもよい。タッチスクリーン614は、テキスト、ビデオ、グラフィックを表示し、対応する場所(例、テキストまたはグラフィック)でタッチスクリーン614をタップまたはタッチすることによってユーザからの入力を受信するように構成されていてもよい。スピーカ616は、筐体601の下にあるスピーカ回路に接続された1つまたは複数のスロット(例、円形またはその他の形状のスロット)を筐体601に備えていてもよい。前面(フェース)カメラ619は、筐体601のスロット内部に配置されていてもよいし、筐体601内部のデジタルビデオプロセッサ回路に接続された1つまたは複数のオプションコンポーネント(例、1つまたは複数のレンズ)を備えていてもよい。ボリューム制御ボタン650は、ボリュームの上げ、下げ、およびミュートを含む、スピーカのボリュームを調整するように構成されていてもよい。デバイスファンクションボタン660は、ホームメニューボタン、リターンボタン、電話帳ボタン、電源ボタン、ロックボタン、および/または他のデバイスファンクションボタンなどの異なる機能を実装するための複数のボタンを備えていてもよい。

ある実施形態においては、ハンドヘルド装置600は、筐体601のサイドあたりに配置された金属ストリップなどの外部アンテナを備えていてもよい。ハンドヘルド装置600は、背面カメラ、1つまたは複数の電源コード用接続スロット、データ転送コード(例、ユニバーサルシリアルバス(USB))、またはポータブルメモリカード、またはその組み合わせなどの、他の外部コンポーネント(図示せず)を備えていてもよい。ハンドヘルド装置600の少なくともいくつかの異なる内部回路およびコンポーネントは、同一の回路基板、例えばPCB、に加工されてもよい。ハンドヘルド装置600の上記コンポーネントは、図6もしくは任意の最適な形式または設計にて表されるような、形状、配列、および配置であってもよい。

少なくとも1つの実施形態が開示されており、当業者によってなされるその実施形態および/または実施形態の特徴の変形、組み合わせ、および/または変更は、本開示の範囲内に存在するものである。実施形態の特徴の組み合わせ、統合、および/または省略の結果生まれる代替の実施形態も本開示の範囲内に存在するものである。数値範囲または限定が明確に記載されている場合、その記載されている範囲または限定は、明確に記載された範囲または限定内に入る数値の反復的な範囲または限定を含むと理解されるべきである(例、約1から約10までの場合は2, 3, 4, その他を含み、0.10より大きい場合は0.11, 0.12, 0.13, その他を含む)。例えば、下限R_lおよび上限R_uを有する数値範囲が開示されているならば常に、その範囲内に入る数値は具体的に開示されているものとする。特に、上記範囲内の以下のような数値は具体的に開示されているものとする。R = R_l + k * (R_u - R_l)、kは1パーセント刻みで1パーセントから100パーセントの範囲で変化、すなわち、kは1パーセント、2パーセント、3パーセント、4パーセント、5パーセント、・・・、70パーセント、71パーセント、72パーセント、・・・、96パーセント、97パーセント、98パーセント、99パーセント、100パーセント。さらに、上記のように決定されるような2つのR値によって定まる任意の数値範囲も具体的に開示されているものとする。請求における任意の要素に関する「オプションとして」との用語の使用は、その要素が必要である、またはその要素が不要である、その双方の選択肢が請求の範囲内に存在していることを意味している。備える、含む、および有するなどの上位語の使用は、からなる、原則的にからなる、から実施的になるなどの下位語をサポートしていると理解されるべきである。それゆえ、保護の範囲は、上記に記載した開示によって限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲、請求項の発明特定事項の全均等物を含む範囲によって定義される。各または全ての請求項は本明細書中のさらなる開示として援用され、特許請求の範囲は本開示の実施形態である。開示における参考文献の議論は、それが従来技術、特に、本願の優先日後に公表日を有する任意の参考文献であると認めるものではない。本開示において引用した全ての特許、特許出願、および刊行物の開示は、それらが、本開示に対する例示的、手続的、または他の詳細な補足を提供する範囲で、参考として援用される。

いくつかの実施形態が本開示において提供されているが、開示されたシステムおよび方法が本開示の精神または範囲から逸脱することなく多くの他の特定の形態で実施され得ることを理解されるべきである。本実施例は、例示として、限定的ではないものとしてみなされるべきであり、その意図は、ここに与えられた詳細に限定されるものではない。例えば、様々な要素または構成要素を組み合わせても、別のシステムに統合されてもよい、または特定の機能が省略されても、実装されなくてもよい。

加えて、様々な実施形態において分離してまたは別個に記載または図示された、技術、システム、サブシステム、および方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステム、モジュール、技術、または方法と組み合わせ、または統合されてもよい。接続される、または直接的に接続される、または互いに通信するものとして、図示または開示された他の項目は、間接的に接続されても、またはあるインターフェース、装置、または電気的、機械的、またはその他のいずれかの中間コンポーネントを介して通信してもよい。変更、置換、および修正といった他の例示は、当業者によって確認可能であり、ここに開示される精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。

102 第1のコイル層
104 第2のコイル層
106 巻きトレース
108 ビア
180 他の回路コンポーネント
190 PCB

Claims

回路基板上の電気コイルを加工するための方法であって、
コイルトレースと、前記コイルトレースの長さに従って配置された複数のビアとを備える第1のコイル層を前記回路基板上に加工するステップと、
前記第1のコイル層上に第2のコイル層を重層するステップと
を含み、
前記第1のコイル層の前記ビアが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層とを結合する、方法。
前記ビアが、電気コイルの大電流能力、低等価直列抵抗(ESR)、またはその双方を実現するために、前記コイルトレース全体の全域に実質的に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
前記第1のコイル層と前記第2のコイル層とが前記回路基板上に重層されるとともに、追加の回路コンポーネントが前記回路基板上において前記第1のコイル層と前記第2のコイル層と一体化され、重層され、またはその双方が行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
前記第2のコイル層が、第2のコイルトレースと複数の第2のビアとを備えることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
前記第2のビアが、前記第2のコイルトレースを前記コイルトレース、前記ビア、またはその双方と結合することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
前記第2のコイル層上に第3のコイル層を重層するステップであって、前記第2のコイル層の前記第2のビアが、前記第2のコイル層と前記第3のコイル層とを結合する、ステップをさらに備えることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
前記第2のコイルトレースが前記コイルトレースをミラーリングしていることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
電流能力、等価直列抵抗(ESR)、またはその双方の前記電気コイルの要件を満たすように、1つまたは複数の追加のコイル層を前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との上に重層するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
ワイヤレス電力伝送のための多層コイルの全体的な厚みを低減するための方法であって、
第1の巻きトレースを備える第1のコイル層を加工するステップと、
重層し前記第1のコイル層の全域に複数のビアを配置するステップと、
前記巻きトレースと実質的に同様の第2の巻きトレースを備える第2のコイル層を前記ビア上に重層するステップであって、前記ビア間のスペースが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との表面の前記ビアの占有率を増大するように決定される、ステップと
を含む方法。
前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との間の前記ビアが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との前記表面の全域に実質的に全体的に配置されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
上層し前記第2のコイル層の全域に複数の第2のビアを配置するステップと、
前記巻きトレースと実質的に同様の第3の巻きトレースを備える第3のコイル層を前記第2のビア上に上層するステップであって、前記第2のビア間のスペースが、前記第2のコイル層と前記第3のコイル層との表面の前記第2のビアの占有率を増大するように低減される、ステップと
をさらに含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との間の前記ビアと、前記第2のコイル層と前記第3のコイル層との間の前記第2のビアとが、前記多層コイルにおいて全体的な電流量と等価直列抵抗とを増大するように、同様にまたは異なるように配置されることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
前記ビアが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との間の電流量を増大し、等価直列抵抗(ESR)を低減し、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との前記表面のいくつかの部分にわずかなビアを重層することと比較して電力伝送を増大するように、実質的に前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との前記表面全体の全域に重層されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
前記第1のコイル層と前記第2のコイル層とが、前記多層コイルの所望の等価直列抵抗(ESR)を満たすように決定されるとともに、比較的薄いハンドヘルド装置のワイヤレス充電コンポーネントに前記多層コイルを用いることを可能とする厚みを有することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
前記ビアが、リソグラフィとエッチングとを用いて、前記第1のコイル層上に前記ビアをパターンニングすることによって加工されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
前記ビア間の前記スペースが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との前記ビアによる前記表面の占有率を増大するように、PCB加工によって許される限り低減されることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
前記ビアが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との前記表面を覆うビアの数を決定するように設計された、おおよそ同一のサイズ、表面、および寸法を有することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
少なくともいくつかの前記ビアが、前記多層コイルにおける電流量と直列抵抗とを増大するように決定される、異なるサイズを有することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
多層プリント回路基板(PCB)コイルのための装置であって、
PCBの第1のコイル層と、
前記PCB内の前記第1のコイル層の表面に接続されるとともに実質的に覆うように配置される、複数のビアと、
前記PCBの第2のコイル層であって、前記第2のコイル層の表面を実質的に覆うように前記ビアと接続される、第2のコイル層と
を備え、
前記ビアが、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層との間に位置するとともに、前記多層PCBコイルの高電流と低等価直列抵抗とを実質的に可能とする、装置。
前記PCB上の前記第1のコイル層と前記第2のコイル層とに一体化された1つまたは複数の他の回路コンポーネントをさらに備えることを特徴とする、請求項19に記載の装置。
前記多層PCBコイルが、ワイヤレス充電デバイスにおいて使用されるコンポーネントであることを特徴とする、請求項19に記載の装置。
前記多層PCBコイルが、近接場転送デバイスにおいて使用されるコンポーネントであることを特徴とする、請求項19に記載の装置。
前記ビアが、円筒形であり、前記第1のコイル層と前記第2のコイル層とに対して垂直であることを特徴とする、請求項19に記載の装置。