(57)【要約】      （修正有）【課題】磁気デバイスおよびフレックス回路を用いた製造方法を提供する。【解決手段】導電性フレックス回路トレース４０８、または導電性プリント回路ボードを有するトレースもしくは他の基板トレースなどの組み合わせは、トロイダル強磁性コア４２０の周囲に巻線を形成する。フレックス回路４１０を曲げて部分的なループまたは完全なループにすることで、それぞれ、部分的な巻線または完全な巻線が形成される。接着またはフローはんだは、巻線を一緒にしてプリント回路ボードまたは他の基板に電気的に接続する。【効果】本方法は、高変換効率を有する変圧器をもたらし、従来のプリント回路ボードおよび容易に入手可能な高圧アセンブリ装置と互換性があり、かつ、手動で作製された巻線のコスト上昇を回避する。【選択図】図４
2019110323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気デバイスであって、
単一ピースのトロイドと、
第１の導電性トレース、第２の導電性トレースおよび第３の導電性トレースを含む少なくとも１つのフレックス回路であって、前記第２の導電性トレースは前記第１の導電性トレースと前記第３の導電性トレースとの間にあり、前記第１の導電性トレースの端部は前記第３の導電性トレースの反対側端部と第１の方向に沿って整列しており、前記第１の導電性トレース、前記第２の導電性トレースおよび前記第３の導電性トレースは、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に沿って互いに整列しているそれぞれの端部を有している、少なくとも１つのフレックス回路とを含み、
前記第１の導電性トレース、前記第２の導電性トレースおよび前記第３の導電性トレースは、少なくとも１つの電流からの磁束を前記トロイドに誘導的に結合するために、前記トロイドの周囲に少なくとも２つの別個のらせん巻線の少なくとも一部を形成している、磁気デバイス。
【請求項２】
前記デバイスが、インダクタまたは変圧器として構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記トロイドがフェライトを含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つのフレックス回路が、複数のフレックス回路を含み、各フレックス回路が、前記トロイドの周囲に少なくとも１つの巻線を形成する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記トロイドが、前記フレックス回路によってのみプリント回路ボードに取り付けられている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記トロイドが剛性である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の導電性トレース、前記第２の導電性トレースおよび前記第３の導電性トレースの角度配向が、前記少なくとも２つの別個のらせん巻線の数を決定する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記単一ピースのトロイドがまっすぐな壁を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項９】
磁気デバイスを製造する方法であって、
単一ピースのトロイドの周囲にフレックス回路を巻き付けることによって前記単一ピースのトロイドの周囲に少なくとも２つの別個のらせん巻線の少なくとも一部を形成するステップであって、前記フレックス回路は第１の導電性トレース、第２の導電性トレースおよび第３の導電性トレースを含む、ステップを含み、
前記第２の導電性トレースは前記第１の導電性トレースと前記第３の導電性トレースとの間に配置されており、
前記第１の導電性トレースの端部は前記第３の導電性トレースの反対側端部と第１の方向に沿って整列しており、
前記第１の導電性トレース、前記第２の導電性トレースおよび前記第３の導電性トレースは、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向に沿って互いに整列しているそれぞれの端部を有している、方法。
【請求項１０】
前記デバイスをインダクタまたは変圧器として構成させるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記トロイドの周囲に追加のフレックス回路を巻き付けるステップをさらに含み、各フレックス回路が、前記トロイドの周囲に少なくとも１つの巻線を形成する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記アセンブリをプリント回路ボードに取り付けるステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記アセンブリが、前記フレックス回路によってのみ前記プリント回路ボードに取り付けられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の導電性トレース、前記第２の導電性トレースおよび前記第３の導電性トレースの角度配向が、巻線回転の数を決定する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記トロイドの周囲に巻き付けられた二つのフレックス回路の巻線を電気的に接続するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２０１４年５月１５日に出願された仮出願米国第６１／９９３，９４２号、表題「Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｌｅｘ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」に対する優先権を主張する。前述の仮出願の主題は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願の主題は、インダクタおよび変圧器、ならびにこれらの電気デバイスを製造するための方法に関し、具体的には、磁気コアを有する変圧器およびインダクタの簡易化された低コストのアセンブリのためのフレキシブル回路コネクタまたは「フレックス回路」を使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
変圧器は、誘導巻線間の誘導連結によって電気エネルギーを伝達する。例えば、変圧器は、磁気的に結合されたインダクタ巻線の交流電圧および／または電流を上げたり下げたりし得る。一次巻線における回転と二次巻線における回転との比率が、理想的な変圧器における昇降比を決定する。巻線は、フェライトまたは他の容易に磁化された強磁性材からなるトロイダルコアを取り囲み得る。トロイダル強磁性コアは、磁束をより効率的に含有し、かつ巻線を誘導的に連結させるために閉磁気ループを提供する。
【０００４】
製造者は、関連出願に応じて様々な大きさの変圧器を作製する。変圧器が十分に大きい場合、例えば、３インチの大きさを超える場合、従来の巻線機を使用して、トロイドの周囲に導体を設置することができる。トロイドが１インチの大きさに匹敵する場合、従来のプルアンドフック機械を使用して、手動巻き付けプロセスを支援することができる。より小さいトロイドの場合、巻線は、典型的には、すべて手で巻き付けられ、その結果、多大な製造コストにつながる。
【０００５】
トロイドの手動での巻き付けを回避する１つの既知の方法は、機械で作成された巻線の挿入を可能にするスプリット強磁性コアを使用することである。製造者は、その後、機械的に強磁性材の部品を取り付け得る。しかしながら、この組立方法は、連続した完全なトロイドで作製されたデバイスと比較して、結果として得られたデバイスの磁気効率を低下させ得る。他の方法は、強磁性材をプリント回路ボード内に埋め込み、従来のプリント回路ボードの使用と比較して、製造コストをさらに増加させ得る。このように、トロイダルフェライトインダクタまたは変圧器が、高効率であるといった理由から多くの用途で使用されている一方で、製造コストに関する困難および複雑さは未解決のままである。
【０００６】
したがって、従来のプリント回路ボードに取り付けるために設計されたような小型のトロイダルインダクタおよび変圧器の安価な巻き付けが当技術分野で必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ある特定の実施形態において、磁気デバイスであって、単一ピースのトロイドと、少なくとも１つの電流をトロイドに誘導的に連結するためにトロイドの周囲に少なくとも１つの回転を形成する少なくとも１つの導電性トレースを備える少なくとも１つのフレックス回路と、を開示する、磁気デバイスが提供される。ある特定の実施形態において、磁気デバイスを製造する方法であって、単一ピースのトロイドの周囲に少なくとも１つの導電性トレースを備えるフレックス回路を巻き付けることによってアセンブリを生成して、少なくとも１つの電流をトロイドに誘導的に連結するために少なくとも１つの回転を形成することを開示する、方法が提供される。ある特定の実施形態において、変圧器であって、中に形成された複数のトレースセグメントを有する基板と、トロイダル磁気コアと、一対のフレックス回路であって、各フレックス回路が、コアのそれぞれのレッグまたは角度区域の周囲に巻き付き、かつ中に形成された複数のトレースセグメントを有する、一対のフレックス回路と、を開示し、第１のフレックス回路からのトレースセグメントの第１のサブセット、第２のフレックス回路からのトレースセグメントの第１のサブセット、および基板からのトレースセグメントの第１のサブセットが、互いに電気的に相互接続されて変圧器の第１の巻線を形成し、第１のフレックス回路からのトレースセグメントの第２のサブセット、第２のフレックス回路からのトレースセグメントの第２のサブセット、および基板からのトレースセグメントの第２のサブセットが、互いに電気的に相互接続されて変圧器の第２の巻線を形成する、変圧器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のある実施形態に従う、例示的な変圧器を示す図である。
【図２】本発明のある実施形態に従う、第２の例示的な変圧器を示す図である。
【図３】本発明のある実施形態に従う、第３の例示的な変圧器を示す図である。
【図４】本発明のある実施形態に従う、第４の例示的な変圧器を示す図である。
【図５】本発明のある実施形態に従う、第５の例示的な変圧器を示す図である。
【図６】本発明の一態様に従う、異なる横断面の例示的なトロイダル強磁性コアを示す図である。
【図７】本発明の一態様に従う、フレックス回路磁気デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本記載は、フレックス回路およびプリント回路ボードに基づくトロイダルインダクタおよび変圧器と、それらを製造するための方法とを開示する。フレックス回路は、中に少なくとも１つのフレキシブル導体層を有するフレキシブル誘電体膜を備え、産業分野で広く使用される。これらの磁気デバイス内の巻線は、フレックス回路を部分的なループまたは完全なループに曲げることによって、トロイダル強磁性コアの周囲に形成され得る。巻線または回転の部分は、プリント回路ボードまたは別のフレックス回路などの他の基板上に、導電性トレースを備えてもよい。接着またははんだフロー方法は、例えば、フレックス回路巻線および／または導電性パッドまたはトレースを、プリント回路ボードまたは他の基板上に、電気的、かつ、機械的に相互接続することができる。
【００１０】
図１は、本発明のある実施形態に従う変圧器１００を示す。図１（ａ）は、変圧器１００の平面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）の直線（ｂ）−（ｂ）に沿った変圧器１００の横断面図を示す。図１（ｃ）は、組立て前の変圧器１００の部品を示す。変圧器１００は、一対のフレックス回路１１０、強磁性コア１２０、および基板１３０を含んでもよい。強磁性コア１２０は、基板１３０の上に備え付けられてもよい。各フレックス回路１１０は、強磁性コア１２０の一部の周囲に巻き付いてもよい。フレックス回路１１０および基板１３０は、互いに電気的に接続されて、強磁性コア１２０の周囲に一対の巻線を形成する、中に形成された導電性トレース１０６および１０８を有してもよく、それらは変圧器回路を完成する。
【００１１】
本実施形態において、基板１３０は、簡略化のために、本明細書において外面として示される、少なくとも１つの導電層を有する誘電材料を備えてもよい。導電層は、実際には、それを通してエッチングしたビア、ドリル、または他の製造技術によってアクセス経路が開かれている外部誘電層の下に位置付けられてもよい。基板１３０は、各々が、この場合もやはりビアまたは他の構造を介して、所定の位置の外側から電気的にアクセスされ得る複数の導電層をその中に含んでもよい。一実施形態において、基板１３０は、プリント回路ボードであってもよい。別の実施形態において、基板１３０は、基板フレックス回路であってもよい。
【００１２】
基板１３０は、対応するフレックス回路１１０内のトレース１０８と相互作用するように設置される、１以上の導電性トレース１０６を備えてもよい。図１の例において、トレース１０６は、所定の距離によって分離された各線分と同一の長さの平行な線分として示される。本実施形態において、各導電性トレース１０６の端部が、隣接トレース１０６の反対側端部と一致するように示される。トレース１０６が、フレックス回路１１０のトレース１０８に接続されているとき、それらは、強磁性コア１２０の周囲で輪になる複数回転の巻線を完成する。
【００１３】
フレックス回路１１０は、例えば、１以上のフレックス回路導電性トレース１０８を有する、ポリイミドなどの材料から作られる誘電体膜を備えてもよい。本例では、６個のフレックス回路導電性トレース１０８が示される。フレックス回路導電性トレース１０８は、本実施形態において示されるように、フレックス回路１１０に対して、平行、等間隔、および長手方向に一致してもよい。フレックス回路導電性トレース１０８は、例えば、厚さが１０から２５マイクロメータであってもよい、銅または金のような延性金属層から作られてもよい。フレックス回路１１０は、フレックス回路導電性トレース１０８内に亀裂が形成されるのを防ぐために、フレックス回路導電性トレース１０８の厚さの約１０倍の最小曲げ半径を有してもよい。
【００１４】
フレックス回路１１０の配置は、多くの場合、フレックス回路１１０の導体の厚さの二倍、離間するフレックス回路導電性トレース１０８と相互関係を有してもよい。フレックス回路導電性トレース１０８は、例えば５０ミクロンのピッチ間隔Ｐで定期的に離間されてもよい。フレックス回路の配置も、基板特徴次元と関連付けられてもよく、フレックス回路導電性トレース１０８は、適切な相互接続の保証を助けるために、多くの場合、トレース１０６の幅の二倍、離間する。
【００１５】
フレックス回路導電性トレース１０８は、フレックス回路１１０の誘電体膜の一方の側または両側に位置付けられてもよい。フレックス回路導電性トレース１０８は、通常、様々な誘電層の間に埋め込まれており、特定の位置で外側から電気的に接続されてもよい。コンタクト開口は、例えば、フォトリソグラフィを用いて、またはレーザー切断または他の従来の製造方法によって形成されてもよい。この図において、このような２つのコンタクト開口１１２および１１４は、基板コンタクトパッド１１６および１１８に、それぞれ、接続されてもよい。コンタクト開口およびパッドは一般的に、明確にするために実際の大きさより大きく示されるが、フレックス回路導電性トレース１０８の幅と実質的に同じ大きさであってもよい。
【００１６】
強磁性コア１２０は、例えば、接着剤、または回路製造における当業者によく知られている他の手段を使用して、基板１３０に取り付けられてもよい。フレックス回路１１０は、強磁性コア１２０の周囲に実質的に長手方向に巻き付けられ、接着、フローはんだ、または他の既知の製造方法を使用して、基板１３０に取り付けられてもよい。フレックス回路１１０は、フレックス回路導電性トレース１０８が、導電性トレース１０６、１１６および１１８などのコンタクトパッド、または関連ビアなどの基板１３０の対応する導電性部分に電気的に接続されるように組み立てられる。
【００１７】
フレックス回路１１０および基板導電性トレース１０６を組み立てた成果は、基板導電性トレース１０６およびフレックス回路導電性トレース１０８を介して電流を伝導してもよい誘導巻線の形成である。本図に図示される組み立てられた巻線内の電流は、例えば、コンタクトパッド１１８から、コンタクト開口１１４を通して、第１のフレックス回路導電性トレース１０８を通して上に、強磁性コア１２０を隔てて右に、第１のプリント回路ボード導電性トレース１０６の下に、プリント回路ボード導電性トレース１０６を通して左に、などにより、プリント回路ボードコンタクトパッド１１６に到達するまで進んでもよい。電流は、このようにして、強磁性コア１２０の回りを、例えば、約５．７５回の完全回転で取り巻き、磁束を誘導する。フレックス回路１１０は、その上、例えば、接着剤を使用して、機械的に、強磁性コア１２０に取り付けられてもよく、屈曲、または振動が、接着されたか、またははんだ付けされた接続点を傷つけないように手助けする。
【００１８】
図１が２本の巻線を有する変圧器１００を示す一方、本発明の原理は、単一のフレックス回路１１０を１本のレッグまたは強磁性コア１２０の角度区域の周囲に巻き付けることによって、記載された技術が１本の巻線を有するインダクタに適用されることを可能にする。あるいは、インダクタは、より大きいインダクタ要素を形成するために、互いに電気的に接続される複数の巻線を有してもよい。追加の巻線は、横断面図に示されるように、強磁性コア１２０の反対側の周囲に形成されてもよいが、発明の実施形態はこのような配置には限定されない。１以上の巻線は、さらに、強磁性コア１２０の１以上の隣接する側面の周囲に形成されてもよい。実際、複数の巻線は、一般的に、強磁性コア１２０の任意の特定の１つの側面または複数の側面の周囲に形成されてもよい。さらに、図１が２本の巻線を有する変圧器１００を示す一方、各々が別個のフレックス回路１１０上にあり、すべてが単一のフレックス回路１１０上にある複数の巻線を有する実施形態も、本発明の範囲内にある。
【００１９】
まっすぐな壁を有する強磁性コア１２０は、円形断面の強磁性コアによって実行可能となる場合よりもきつく、各フレックス回路１１０を巻き付けてもよい。このまっすぐな壁の特徴は、より多くの個々のフレックス回路１１０が強磁性コア１２０の所与の側面の周囲にきつく巻き付けられることを可能にしてもよい。このような強磁性コアが図６に示され、以下に説明される。
【００２０】
図２は、本発明の別の実施形態に従う第２の変圧器２００を示す。この実施形態において、変圧器２００は、一対のフレックス回路２１０、強磁性コア２２０、および基板２３０を含んでもよい。強磁性コア２２０は、基板２３０の上に備え付けられてもよい。各フレックス回路２１０は、強磁性コア２２０の一部の周囲に巻き付いてもよい。フレックス回路２１０および基板２３０は、互いに電気的に接続されて、強磁性コア２２０の周囲に一対の巻線を形成してもよい、中に形成された導電性トレースを有してもよく、それらは変圧器回路を完成する。
【００２１】
この実施形態は、図示されるように、基板導電性トレース２０６が一つおきに整列するように基板導電性トレース２０６が角度付けられるという点で、図１の実施形態とは異なり得る。他の角度または基板導電性トレースの形状は、一般に、すべてのｎ番目の導電性トレースが整列されてもいいように選択されてもよい。この実施形態において、２つのフレックス回路２１０のトレース２０８の一部は、第１の巻線を形成するために、基板２３０において対応するトレース２０６と相互作用してもよい。２つのフレックス回路２１０のトレースの残りの部分は、前述のような第２の巻線を形成するために、基板２３０において対応するトレースと相互作用してもよいか、または図示されるように未使用のまま残っていてもよい。
【００２２】
導電性トレース２０６の角度の変動は、バランまたは伝送線変圧器の形成を可能にする場合がある。この例において、フレックス回路導電性トレース２０８または基板導電性トレース２０６のすべてが、電流を搬送するために使用されるわけではないため、形成された巻線は各々、３回の完全回転を含む。単一の組み立てられたフレックス回路２１０が単独で変圧器２００を形成することができるように、第１の巻線にフレックス回路２１０のフレックス回路導電性トレース２０８のうちのいくつかを使用することが可能であり、第２の巻線に同一のフレックス回路２１０の他のフレックス回路導電性トレース２０８のうちのいくつかを使用することが可能であることを再度留意されたい。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施形態に従う第３の変圧器３００を示す。この変圧器の実施形態は、誘導巻線を製造するために、強磁性コア３２０の一方の側面の周囲に実質的に完全に巻き付けられるフレックス回路３１０を含んでもよい。非限定的な第２のフレックス回路３１０として本明細書に示される第２の巻線は、変圧器３００を完成させることができる。前述の実施形態に示されたように、基板導電性トレースは、巻線回転の一部として役立つことを要求されることはない。
【００２４】
３００などの完全フレックス回路ループ変圧器は、強磁性コア３２０およびいくつかのフレックス回路３１０から組み立てられてもよく、プリント回路ボードまたは別のフレックス回路などの基板に後に取り付けられるために記憶されてもよい。この差異は、回路組立動作が、並列処理され、および／または、ある程度、地理的に分配されることを可能にする場合があり、それは特定の有用性であってもよい。あるいは、完全フレックス回路ループ変圧器のアセンブリは、基板として役立つプリント回路ボードまたは別のフレックス回路に対する、実質的に同時に構成要素を取り付けることを含んでもよい。この後者のアプローチが、以降、さらに詳細に記載されるが、発明の実施形態はそれに限定されるわけではない。
【００２５】
フレックス回路３１０は、そのフレックス回路導電性トレース３０８が、必ずしも、フレックス回路３１０の端部に対して長手方向に一致しない点において、前述の部分的ループ変圧器の実施形態のフレックス回路とは異なってもよい。その代わりに、フレックス回路導電性トレース３０８は、所与のトレース３０８の始端が別のトレース３０８の反対端に一致するように、曲げられてもよい。この実施形態において、所与のトレース３０８の始端は、すぐ隣のトレース３０８の反対端と一直線に並んでもよい。その結果、フレックス回路３１０が強磁性コア３２０の側面の周囲に巻き付けられるとき、らせん巻線が形成されてもよい。示された例において、もたらされた巻線は、６個のフレックス回路導電性トレース３０８の各々が、強磁性コア３２０の周囲に同一の電流を搬送するため、６回の完全回転を含む。
【００２６】
フレックス回路３１０上のコンタクトパッド３１２および３１４は、再度、明確にするために実際の大きさより大きく示され、フレックス回路３１０を、それ自身のみでなく、プリント回路ボードまたは他の基板（図示せず）上の特定の接点にも接続するために使用されてもよい。前述の実施形態と同様に、フレックス回路３１０内のパターン化されたコンタクト開口は、所望の通り、様々なフレックス回路導電性トレース３０８の間で外部電気接続を可能にしてもよい。同様に、接着、フローはんだ、または他の既知の製造方法は、永久的な電気的および機械的接続を、各フレックス回路３１０の端の間および／またはプリント回路ボードまたは他の基板に対して形成してもよい。
【００２７】
一実施形態において、フレックス回路３１０の特定の端は基板上の位置に固定されてもよく、その後、フレックス回路３１０の反対端は、完全ループを形成するために、強磁性コア３２０の周囲に実質的に長手方向に巻き付けられる強磁性コア３２０を通して供給されてもよい。動作の順序はまた、製造中に逆になってもよく、その結果、フレックス回路３１０の各々の一端は、巻き付ける前に、まず、強磁性コア３２０を通して供給されてもよい。各フレックス回路３１０は、接着またははんだ付けの前に、屈曲または振動による切断を防ぐために、接着剤または他の既知の手段を使用して、強磁性コア３２０に固定されてもよい。
【００２８】
図４は、本発明のある実施形態に従う第４の例示的な変圧器４００を示す。この実施形態において、変圧器４００は、一対のフレックス回路４１０および強磁性コア４２０を含んでもよい。この変圧器の実施形態は、誘導巻線を制作するために、強磁性コア４２０の１つの側面の周囲に実質的に完全に巻き付けられるフレックス回路４１０を含んでもよい。非限定的な第２のフレックス回路４１０として本明細書に示される第２の巻線は、変圧器４００を完成させることができる。基板導電性トレースは、巻線回転の一部としての機能を果たすことを要求されない。
【００２９】
この実施形態は、フレックス回路導電性トレース４０８が一つおきに整列するようにフレックス回路導電性トレース４０８が角度付けられ得るという点で、図３の実施形態とは異なり得る。他の角度は、一般に、ｎ番目のフレックス回路導電性トレース４０８がすべて整列されてもいいように選択されてもよい。フレックス回路導電性トレース４０８の角度の変動は、バランまたは伝送線変圧器の形成を可能にする場合がある。この例において、２つの最も外側および中央のフレックス回路導電性トレース４０８が、その電流を伝導するために使用されるため、最も外側に形成された巻線は、３回の完全回転を含んでもよい。図示されるような、同一のフレックス回路４１０によって形成される第２の巻線は、図示される第２および第４のフレックス回路導電性トレース４０８のみがその電流を伝導するために使用されるため、二回のみの完全回転を含む。任意の数のフレックス回路導電性トレースは、強磁性コアの中央の空洞内に十分な空間が存在する限り、任意の実施形態の任意のフレックス回路の上に配置されてもよい。
【００３０】
図５は、本発明のある実施形態に従う第５の例示的な変圧器５００を示す。この実施形態において、変圧器５００は、一対のフレックス回路５１０および強磁性コア５２０を含んでもよい。この変圧器の実施形態は、誘導巻線を製造するために、強磁性コア５２０の一方の側面の周囲に実質的に完全に巻き付けられるフレックス回路５１０を含んでもよい。第２のフレックス回路５１０として本明細書に示される第２の巻線は、変圧器５００を完成させることができる。基板導電性トレースは、巻線回転の一部として役立つことを要求されない。
【００３１】
この実施形態は、フレックス回路導電性トレース５０８が、フレックス回路５１０の中央の周囲に横方向に離間したパッド５１２および５１４（再度、明確にするために実際の大きさより大きい）を有してもよい点において、図３の実施形態とは異なってもよい。フレックス回路５１０の各別個の端は、強磁性コア５２０の反対側（または「頂上」）に接続するために、強磁性コア５２０の周囲の「上方に」巻き付けられてもよい。こうして、フレックス回路５１０上のフレックス回路導電性トレース５０８の接触点の配置は、一般的に、製造動作およびコスト削減を最も容易に管理するための接続を最善に位置付けるように変更されてもよい。
【００３２】
図６は、本発明のある実施形態に従う、例示的なトロイダル強磁性コア６０２〜６０８の異なる横断面図を示す。この図において、横断面は、中央の空洞の軸に垂直な平面に沿って、各強磁性コアを通る、すなわち、強磁性コアの空洞は上方に向き、横断面は、水平面を通る。本明細書に記載されるトロイダル強磁性コアは、円形である必要はなく、むしろ正方形または長方形であってもよい。例えば、トロイド６０２は、完全に長方形の角を特徴とする一方、トロイド６０４は、両方とも丸い内角および外角を有する。トロイド６０６は、一端を別にすれば、内角および外角の両方が丸い長方形である。トロイド６０８は楕円形であるが、２つのまっすぐな側面を有する。トロイドは、フェライトポリマまたは同様の既知の強磁性材を含んでもよく、機械的に剛性であってもよい。
【００３３】
本記載において、これらの例示的かつ非限定的な強磁性コアの各々は、単に「トロイド」と称され、記載された実施形態のうちのいずれかの構造のために使用されてもよい。これらの強磁性コアは、円形断面の強磁性コアの場合より、よりまっすぐな形状を有する少なくとも１つの側面を有してもよい。まっすぐな端部の強磁性コアの特徴は、こうして、特定の利用のために、記載されるような、フレックス回路を使用して変圧器を製造するために特に有利である。それにもかかわらず、円形の水平断面の強磁性コアもまた、発明の実施形態の範囲内にある。より大きなトロイドも発明の実施形態の範囲内にあるものの、典型的なトロイドの寸法は、外端に沿った１センチメートル以下であってもよいし、内端に沿った約１ミリメートルと小さくてもよい。
【００３４】
図７を参照して、前述のデバイスのための製造方法を説明するフローチャートが本発明の一態様に従って示される。フローチャートは、例えば、持続性コンピュータプログラム製品に記憶される実行可能な命令に従うことによって、プロセッサによって行われる動作を説明することが可能である。命令は、上述の様々な例示的な実施形態の磁気デバイスの製造を制御することができる。
【００３５】
７０２において、方法は、入力データから、部分的ループ磁気デバイスまたは完全ループ磁気デバイスが組み立てられるべきか、フレックス回路の数、巻線の数、および各巻線の回転数を決定してもよい。フレックス回路（複数を含む）および選択された強磁性コアのための関連配置もまた、判別されてもよい。７０４において、方法は、強磁性コアをプリント回路ボードまたは他の基板に選択的に取り付け、かつある特定の数のフレックス回路を取り付けて、部分的ループフレックス回路磁気デバイスを形成することができる。７０６において、方法は、完全ループフレックス回路磁気デバイスを形成するために、強磁性コアの周囲に所定の数のフレックス回路を選択的に巻き付けてもよい。７０８において、方法は、入力設計データにより、フレックス回路を電気的に接続するために、接着またはフローはんだまたは他の製造動作を行ってもよい。
【００３６】
本発明の特定の実施形態が説明されているが、本発明の範囲および精神の範囲内の様々な異なる修正が可能であることを理解されたい。本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００３７】
上述のように、本発明の一態様は、磁気デバイスおよびそれらの製造方法に関する。提供された説明は、当業者が本発明を作製および使用することを可能にするために提示される。説明のために、特定の命名は、本発明の完全な理解を提供するために記載される。具体的な用途および方法の説明は、例としてのみ提供される。当業者にとって容易に自明である好適な実施形態に対する様々な修正および本明細書に記載される一般原理は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の実施形態および用途に適用されてもよい。このように、本発明は、図示される実施形態に限定されることは意図されてはいないが、本明細書に記載される原理およびステップと一致する最大範囲と合致することが意図される。
【００３８】
本明細書で使用されるとき、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」という用語は、１つ以上を意味する。「複数」という用語は、２つ以上を意味する。「別の」という用語は、２番目以降のものと定義される。「含む」および／または「有する」という用語は、制約がない（例えば、備える）。本文書を通して、「一実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「ある特定の実施形態」、「一実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、または同様の用語への言及は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、または特性が少なくとも一実施形態に含まれることを意味する。このように、本明細書を通しての様々な場所におけるこのような表現の出現は、必ずしもすべてが同一の実施形態を参照するわけではない。さらにまた、特定の特徴、構造、または特性は、限定なしに、１つ以上の実施形態に対する任意の適切な方法で組み合わされてもよい。本明細書で使用される「または」という用語は、包括的であるか、または任意の１つもしくは任意の組み合わせを意味すると解釈されるべきである。したがって、「Ａ、Ｂ、またはＣ」は、「以下のうちのいずれか、すなわち、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡおよびＢ、ＡおよびＣ、ＢおよびＣ、Ａ、Ｂ、およびＣ」を意味する。この定義の例外は、要素、機能、ステップまたは行為の組み合わせが、ある程度、本質的に相互に排他的であるときのみに生じる。
【００３９】
コンピュータプログラミングの当業者の実施に従って、実施形態は、コンピュータシステムまたは電子システムによって行われてもよい動作を参照して説明される。このような動作は、コンピュータによって実行される、と言及されることもある。象徴的に表現されている動作が、他の信号処理に加えて、データビットを表現する電気信号の中央処理装置などのプロセッサによる操作、およびシステムメモリ内などのメモリ位置におけるデータビットの保持を含むことが理解されるであろう。データビットが保持されるメモリ位置は、データビットに対応する特定の電気的、磁気的、光学的、または有機的な特性を有する物理的な位置である。
【００４０】
ソフトェアで実施されるとき、実施形態の要素は、基本的に、特定のタスクを行うためのコードセグメントである。持続性コードセグメントは、情報を記憶または転送してもよい任意の媒体を含んでもよい、プロセッサ読み取り可能媒体またはコンピュータ読み取り可能媒体に記憶されてもよい。このような媒体の例は、電気回路、半導体メモリデバイス、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリまたは他の不揮発性メモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体などを含む。ユーザ入力は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、音声命令入力などの任意の組み合わせを含んでもよい。ユーザ入力は、ユーザのコンピューティングデバイス上で実行されるブラウザアプリケーションを、そこからコンピューティングリソースがアクセスされてもよい、ウェブページなどの１つ以上のネットワークリソースに向けるために、同様に使用されてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１００  変圧器
１０６  基板導電性トレース
１０８  回路導電性トレース
１１０  フレックス回路
１１２  コンタクト開口
１１４  コンタクト開口
１１６  コンタクトパッド
１１８  コンタクトパッド
１２０  強磁性コア
１３０  基板
２００  変圧器
２０６  基板導電性トレース
２０８  回路導電性トレース
２１０  フレックス回路
２２０  強磁性コア
２３０  基板
３００  変圧器
３０８  トレース
３１０  フレックス回路
３１２  コンタクトパッド
３１４  コンタクトパッド
３２０  強磁性コア
４００  変圧器
４０８  回路導電性トレース
４１０  フレックス回路
４２０  強磁性コア
５００  変圧器
５０８  回路導電性トレース
５１０  フレックス回路
５１２  パッド
５１４  パッド
５２０  強磁性コア
６０２、６０４、６０６、６０８  トロイダル強磁性コア
【図１】
2019110323.tif 000003
【図２】
2019110323.tif 000004
【図３】
2019110323.tif 000005
【図４】
2019110323.tif 000006
【図５】
2019110323.tif 000007
【図６】
2019110323.tif 000008
【図７】
2019110323.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月8日(2019.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
製造者は、関連した利用に応じて様々な大きさの変圧器を作製する。変圧器が十分に大きい場合、例えば、３インチの大きさを超える場合、従来の巻線機を使用して、トロイドの周囲に導体を設置することができる。トロイドが１インチの大きさに匹敵する場合、従来のプルアンドフック機械を使用して、手動巻き付けプロセスを支援することができる。より小さいトロイドの場合、巻線は、典型的には、すべて手で巻き付けられ、その結果、多大な製造コストにつながる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
フレックス回路１１０の形状は、多くの場合、フレックス回路１１０の導体の厚さの二倍、離間するフレックス回路導電性トレース１０８と相互関係を有してもよい。フレックス回路導電性トレース１０８は、例えば５０ミクロンのピッチ間隔Ｐで定期的に離間されてもよい。フレックス回路の形状はまた、基板の特徴寸法と関連付けられてもよく、フレックス回路導電性トレース１０８は、適切な相互接続の保証を助けるために、多くの場合、トレース１０６の幅の二倍、離間する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
図１が２本の巻線を有する変圧器１００を示す一方、本発明の原理は、単一のフレックス回路１１０を１本のレッグまたは強磁性コア１２０の角度区域の周囲に巻き付けることによって、記載された技術が１本の巻線を有するインダクタに適用されることを可能にする。あるいは、インダクタは、より大きいインダクタ要素を形成するために、互いに電気的に接続される複数の巻線を有してもよい。追加の巻線は、横断面図に示されるように、強磁性コア１２０の反対側の周囲に形成されてもよいが、発明の実施形態はこのような配置には限定されない。１以上の巻線は、さらに、強磁性コア１２０の１以上の隣接する側面の周囲に形成されてもよい。実際、複数の巻線は、一般的に、強磁性コア１２０の任意の特定の１つの側面または複数の側面の周囲に形成されてもよい。さらに、図１は、各々が別個のフレックス回路１１０上にある２本の巻線を有する変圧器１００を示す一方、すべてが単一のフレックス回路１１０上にある複数の巻線を有する実施形態も、本発明の範囲内にある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
この実施形態は、図示されるように、基板導電性トレース２０６が一つおきに整列するように基板導電性トレース２０６が角度付けられるという点で、図１の実施形態とは異なり得る。他の角度または基板導電性トレースの形状は、一般に、導電性トレースがｎ番目おきに整列されてもいいように選択されてもよい。この実施形態において、２つのフレックス回路２１０のトレース２０８の一部は、第１の巻線を形成するために、基板２３０において対応するトレース２０６と相互作用してもよい。２つのフレックス回路２１０のトレースの残りの部分は、前述のような第２の巻線を形成するために、基板２３０において対応するトレースと相互作用してもよいか、または図示されるように未使用のまま残っていてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
導電性トレース２０６の角度の変動は、バランまたは伝送線変圧器の形成を可能にする場合がある。この例において、フレックス回路導電性トレース２０８または基板導電性トレース２０６のすべてが、電流を搬送するために使用されるわけではないため、形成された巻線は各々、３回の完全回転を含む。単一の組み付けられたフレックス回路２１０が単独で変圧器２００を形成することができるように、第１の巻線にフレックス回路２１０のフレックス回路導電性トレース２０８のうちのいくつかを使用することが可能であり、第２の巻線に同一のフレックス回路２１０の他のフレックス回路導電性トレース２０８のうちのいくつかを使用することが可能であることを再度留意されたい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
３００などの完全フレックス回路ループ変圧器は、強磁性コア３２０およびいくつかのフレックス回路３１０から組み立てられてもよく、プリント回路ボードまたは別のフレックス回路などの基板に後に取り付けられるために保管されてもよい。この差異は、回路組立動作が、並列処理され、および／または、ある程度、地理的に分配されることを可能にする場合があり、それは特定の有用性であってもよい。あるいは、完全フレックス回路ループ変圧器のアセンブリは、基板として役立つプリント回路ボードまたは別のフレックス回路に対する、実質的に同時に構成要素を取り付けることを含んでもよい。この後者のアプローチが、以降、さらに詳細に記載されるが、発明の実施形態はそれに限定されるわけではない。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この実施形態は、フレックス回路導電性トレース４０８が一つおきに整列するようにフレックス回路導電性トレース４０８が角度付けられ得るという点で、図３の実施形態とは異なり得る。他の角度は、一般に、フレックス回路導電性トレース４０８がｎ番目おきに整列されてもいいように選択されてもよい。フレックス回路導電性トレース４０８の角度の変動は、バランまたは伝送線変圧器の形成を可能にする場合がある。この例において、２つの最も外側および中央のフレックス回路導電性トレース４０８が、その電流を伝導するために使用されるため、最も外側に形成された巻線は、３回の完全回転を含んでもよい。図示されるような、同一のフレックス回路４１０によって形成される第２の巻線は、図示される第２および第４のフレックス回路導電性トレース４０８のみがその電流を伝導するために使用されるため、二回のみの完全回転を含む。任意の数のフレックス回路導電性トレースは、強磁性コアの中央の空洞内に十分な空間が存在する限り、任意の実施形態の任意のフレックス回路の上に配置されてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図７を参照して、前述のデバイスのための製造方法を説明するフローチャートが本発明の一態様に従って示される。フローチャートは、例えば、非一時的コンピュータプログラム製品に記憶される実行可能な命令に従うことによって、プロセッサによって行われる動作を説明することが可能である。命令は、上述の様々な例示的な実施形態の磁気デバイスの製造を制御することができる。
【外国語明細書】
2019110323000001.pdf