(57)【要約】  本願は、リッツ線から形成されるコアを擬態する、多層印刷回路基板（ＰＣＢ）用コイルに関する。ＰＣＢは、複数の交互する導体層と絶縁層とを含み、導体層は協働してコイルを形成するように相互連結される。各導体層は、要求されたコイル形状を追従し、かつ複数の個別の導体セグメントに分割されるトレースを含む。導体セグメントは、層を越えて電気的に接続され、規則的な繰り返しパターンで層の間をうねる複数の電流経路（すなわちフィラメント）を提供する。コイルは、各フィラメントがペア・コイルに近い状態で実質的に同量の時間を費やすように配置される。故に、各フィラメントは、実質的なコイルの自己または相互インダクタンスに等価になる。各導体層は、複数の関連するトレースおよび中間層コネクターを含むことができ、双方は、各フィラメントが、上方向/下方向だけでなく内方向/外方向も規則的な繰り返しパターンでうねるように相互接続される。【選択図】図６
2011504289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペア・コイルとして使用する印刷回路基板コイルであって、
基板と、
各々が複数の個別のコイル・セグメントを含む、複数の導体層と、
複数の個別のフィラメントを規定するために、異なる層のコイル・セグメントを電気的に相互連結する複数の中間層コネクターであって、前記フィラメントの各々は、オフセットを有するが、実質的に同一のうねりを前記複数の導体層を介して追従する、複数の中間層コネクターと、を有する印刷回路基板コイル。
【請求項２】
前記フィラメントの各々は、オフセットを有するが、実質的に同一で、かつ一定間隔で繰り返すうねりを、前記複数の層を介して追従する、請求項１の印刷回路基板。
【請求項３】
前記コイルは、第２のコイルとペアの関係にあり、かつ
前記セグメントおよび前記中間層コネクターは、各フィラメントが前記ペア・コイルに近い状態で実質的に等量の時間を費やすように構成され、この結果、印刷回路基板コイルは、リッツ線のコイルを擬態している、請求項１の印刷回路基板。
【請求項４】
前記導体層の隣接するペアの間に配置された絶縁層を更に含む、請求項１の印刷回路基板コイル。
【請求項５】
前記複数の導体層の各々は、らせん状のトレースを含む、請求項１の印刷回路基板コイル。
【請求項６】
前記トレースの各々は交差点を含み、前記中間層コネクターは、前記交差点を介して選択的に通過する複数のビア（via）を含む、請求項５の印刷回路基板コイル。
【請求項７】
前記らせん状のトレースの各々は、最内部の端部および最外部の端部を含み、前記セグメントの各々は、前記らせん状のトレースの最内部の端部に向かう内側の端部および前記らせん状のトレースの最外部の端部に向かう外側の端部を含み、
前記フィラメントの各々は、前記セグメントの一方の内側の端部を前記セグメントの他方の外側の端部に電気的に接続することによって、前記トレースの最外部の端部から前記トレースの最内部の端部へと連続した鎖になるように規定される、請求項１の印刷回路基板コイル。
【請求項８】
前記複数のセグメントは、第１のらせん状のトレースおよび第２のらせん状のトレースを各導体層上に規定し、そして
前記導体層の１つにおいて、前記第１のらせん状のトレースからの前記セグメントを前記第２のらせん状のトレースの前記セグメントに電気的に接続するための複数の中間層コネクターであって、前記中間層コネクターおよび前記中間層コネクターは、実質的に同一であるがオフセットのある、前記導体層の各々の範囲および前記複数の導体層の各々を経由するうねりに追従する前記フィラメントを協働して規定する複数の中間層コネクターを更に含む、請求項１の印刷回路基板コイル。
【請求項９】
前記導体層の第１の層は、複数のループを有するらせん状のトレースを含み、前記第１の導体層の前記トレースの各セグメントは、間隔を規定するために前記第１の導体層の隣接するいずれかのループの前記セグメントから相隔たり、そして
前記導体層の第２の層は、複数のループを有するらせん状のトレースを含み、前記導体層の第２の層の前記トレースの各セグメントは、前記第１の導体層の前記間隔に重なるように配置される、請求項１の印刷回路基板コイル。
【請求項１０】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上に配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを有する第１のトレースを含む第１の導体層と、
前記絶縁基板上で前記第１の導体層の対向面に配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを有する第２のトレースを含む第２の導体層と、
前記第１の導体層の導体セグメントおよび前記第２の導体層の導体セグメントを所定のパターンで相互連結する複数の中間層コネクターと、を備える印刷回路基板の組立品であって、
相互連結される前記導体セグメントは、少なくとも２つのフィラメントを規定し、前記フィラメントは、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間において所定のパターンでうねる、印刷回路基板の組立品。
【請求項１１】
前記第１の絶縁基板に隣接して配置される第２の絶縁基板と、
前記第２の絶縁基板上に配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを有する第３のトレースを含む第３の導体層と、
前記第２の絶縁基板上で前記第３の導体層の対向面に配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを有する第４のトレースを含む、第４の導体層と、
前記第１の導体層の導体セグメント、前記第２の導体層の導体セグメント、前記第３の導体層の導体セグメント、および前記第４の導体層の導体セグメントを、所定のパターンで電気的に相互連結する複数の中間層コネクターと、をさらに備える印刷回路基板のコイル組立品であって、
相互連結される前記導体セグメントは、少なくとも２つのフィラメントを規定し、前記フィラメントは、前記第１の導体層、前記第２の導体層、前記第３の導体層、および前記第４の導体層の間において所定のパターンでうねる、請求項１０の印刷回路基板コイルの組立品。
【請求項１２】
前記第１の導体層は、複数の個別の導体セグメントを有する第２のトレースを含み、
さらに前記第１のトレースのセグメントを前記第３のトレースのセグメントに電気的に接続する複数の中間層コネクターを含むことで、前記フィラメントは、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間、および前記第１のトレースと前記第２のトレースとの間にて、所定のパターンでうねる、請求項１０の印刷回路基板コイルの組立品。
【請求項１３】
前記第２の導体層は、複数の導体セグメントを有する第４のトレースを含み、
さらに前記第２のトレースのセグメントを前記第４のトレースのセグメントに電気的に接続する複数の中間層コネクターを含むことで、前記フィラメントは、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間と、前記第１のトレースと前記第３のトレースとの間と、前記第２のトレースと前記第４のトレースとの間で、所定のパターンでうねる、請求項１２の印刷回路基板コイルの組立品。
【請求項１４】
前記フィラメントは、規則的な繰り返しパターンにて前記コイル周辺でうねる経路を、オフセットを有するが、実質的に並行して追従する、請求項１０の印刷回路基板コイルの組立品。
【請求項１５】
前記コイルは、最内部の端部と最外部の端部とを有し、
前記第１のトレースの前記セグメントの各々は、内側の端部と外側の端部とを有し、前記第２のトレースのセグメントの各々は、内側の端部と外側の端部とを有し、前記フィラメントの各々は、複数の前記セグメントによって規定され、前記セグメントは、前記コイルの前記外側の端部から前記コイルの前記内端部へと連続する鎖状になるように、前記セグメントの一方の内側の端部を前記セグメントの他方の外側の端部に電気的に接続することで相互連結される、請求項１０の印刷回路基板コイルの組立品。
【請求項１６】
複数の個別の導体セグメントを有する第１の導体層と、
前記第１の導体層に隣接して配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを含む第２の導体層と、
前記第１の導体層の前記導体セグメントおよび前記第２の導体層の前記導体セグメントを所定のパターンで相互連結させる複数のコネクターと、を備える無線給電接続用の多層電磁石コイルであって、
前記相互連結される導体セグメントは、前記第１の導体層と前記第２の導体層との間を所定のパターンでうねる、少なくとも２つのフィラメントを規定する、多層電磁石コイル。
【請求項１７】
前記導体セグメントおよび前記コネクターは、前記フィラメントがコイル全体において実質的に均一に分散するように配置され、この結果、前記フィラメントの各々は、前記コイルのインダクタンスが実質的に等しくなるのに寄与する、請求項１６の多層コイル。
【請求項１８】
前記第２の導体層に隣接して配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを含む第３の導体層をさらに含み、
前記複数のコネクターは、前記第１の導体層の導体セグメント、前記第２の導体層の導体セグメント、および前記第３の導体層の導体セグメントを所定パターンで相互連結し、
前記相互連結される導体セグメントは、前記第１の導体層、前記第２の導体層、および前記第３の導体層の間を所定のパターンでうねる、少なくとも３つのフィラメントを規定し、前記フィラメントの各々は、前記コイルのインダクタンスが実質的に等しくなることに寄与する、請求項１６の多層コイル。
【請求項１９】
前記コイルと誘導的に結合する第２の誘導コイルとの組合せにおいて、前記フィラメントの各々が前記コイル全体において実質的に均一に分散するように、前記導体セグメントおよび前記コネクターを配置し、この結果、前記フィラメントの各々は、前記第２の誘導コイルから実質的に一定量の磁束を受け取る、請求項１６の多層コイル。
【請求項２０】
前記コイルと誘導的に結合する第２の誘導コイルとの組合せにおいて、
前記第２の導体層に隣接して配置され、かつ複数の個別の導体セグメントを含む第３の導体層を更に含み、
前記複数のコネクターは、前記第１の導体層の導体セグメント、前記第２の導体層の導体セグメント、および前記第３の導体層の導体セグメントを所定パターンで相互連結し、
前記相互連結された導体セグメントは、前記第１の導体層、前記第２の導体層、および前記第３の導体層を介して、所定のパターンでうねる少なくとも３つのフィラメントを規定し、この結果、前記フィラメントの各々は、前記第２の誘導コイルから実質的に一定量の磁束を受け取る、請求項１６の多層コイル。
【請求項２１】
前記第１の導体層の前記導体セグメントは、第１のトレースおよび第２のトレースを規定し、
前記複数のコネクターは、前記第１のトレースおよび前記第２のトレースの前記導体セグメントを前記第２の導体層の前記導体セグメントに所定パターンで相互連結し、
前記相互連結された導体セグメントは、少なくとも２つのフィラメントを規定し、前記フィラメントは、前記第１の導体層の前記第１のトレース、前記第１の導体層の前記第２のトレース、および前記第２の導体層の前記第２のトレースの間を所定のパターンでうねる、請求項１６の多層コイル。
【請求項２２】
前記第１の導体層および前記第２の導体層は、前記ペア・コイルから等しい平均距離にある請求項１６の多層コイル。
【請求項２３】
前記第１の導体層および前記第２の導体層は、一定量の磁束を伝達するまたは受け取る請求項１６の印刷回路基板。
【請求項２４】
第１の導体セグメントおよび第２の導体セグメントを有する第１の導体層と、
前記第１の導体層に隣接して配置され、かつ第１の導体セグメント、第２の導体セグメント、および第３の導体セグメントを含む第２の導体層と、
前記第２の導体層に隣接して配置され、かつ第１の導体セグメント、第２の導体セグメント、および第３の導体セグメントを含む第３の導体層と、
前記第３の導体層に隣接して配置され、かつ第１の導体セグメントおよび第２の導体セグメントを含む第４の導体層と、
前記第１の導体層の前記第１の導体セグメントを前記第２の導体層の前記第２の導体セグメントに相互連結する第１の交差点と、
前記第１の導体層の前記第２の導体セグメントを前記第２の導体層の前記第１の導体セグメントに相互連結する第２の交差点と、
前記第３の導体層の前記第１の導体セグメントを前記第４の導体層の前記第２の導体セグメントに相互連結する第３の交差点と、
前記第３の導体層の前記第２の導体セグメントを前記第４の導体層の前記第１の導体セグメントに相互連結する第４の交差点と、
前記第２の導体層の前記第２の導体セグメントを前記第３の導体層の前記第３の導体セグメントに相互連結する第５の交差点と、
前記第２の導体層の前記第３の導体セグメントを前記第３の導体層の前記第２の導体セグメントに相互連結する第６の交差点と、を備える無線給電接続用の多層電磁石コイル。
【請求項２５】
前記第１の導体層の前記第２の導体セグメントおよび前記第４の導体層の前記第２の導体セグメントは、各々が複数の空洞を含み、前記複数の空洞は、前記第５の交差点および前記第６の交差点を、前記第１の導体層の前記第２の導体セグメントおよび前記第４の導体層の前記第２の導体セグメントに相互連結することから防ぐ請求項２４の多層電磁石コイル。
【請求項２６】
前記第１の導体層、前記第２の導体層、前記第３の導体層、および前記第４の導体層は、一枚毎に積層された請求項２４の多層電磁石コイル。
【請求項２７】
前記導体層の各々は、ペア・コイルから等しい平均距離にある請求項２４の多層電磁石コイル。
【請求項２８】
前記導体層の各々は、一定量の磁束を伝達するまたは受け取る請求項２４の多層電磁石コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石コイルに関連し、特に多層印刷回路基板用電磁石コイルに関連する。
【背景技術】
【０００２】
電磁石コイルは、電気応用の幅広い範囲で使用され、パワーの誘導的移動に関連する電気応用分野で使用されている。例えば、電気コイルの種々の形状が、変圧器、誘導的パワー結合、およびモーター内において使用されている。歴史的に見ると、電気コイルは、１本の電線を１回以上のループ状にして巻き付けることで形成されてきた。コイルの直径、電線のタイプおよび直径、電線およびコイルのループ数（すなわち、回転数）並びに他の特性は、典型的には要求される電磁石のパワー伝導特性を提供するように選択される。
【０００３】
交流電流（ＡＣ）は、導体内で電流自体を分布させる傾向を有し、導体の表面近くの電流密度は、中心部の電流密度よりも大きくなることが、良く知られている。この現象は、通常「表皮効果」と呼ばれる。表皮効果は、ＡＣ電流の周波数の増加と共に導体の実効抵抗を増加させるように作用する。表皮効果を克服する取り組みにおいて、高周波数の応用で使用される電磁石コイルは、しばしばリッツ線で巻かれる。リッツ線は、一般に特殊タイプの電線として特徴付けられ、個別に絶縁フィルムがコーティングされ、撚り合された沢山の細い線を含む。個別の線は、組み合わされ、しばしば種々の撚り合せレベルを含む所定のパターンを注意深く従うことになる（撚線のグループが、一緒に撚り合わされる等）。電線は、典型的には撚り合わされ、個別の撚線の各々が、ペア・コイルに近い状態で実質的に等量の時間を費やすようにされる。従って、撚線の各々は、ペア・コイルからの実質的に等量の磁束線を遮断し、コイルの自己インダクタンスまたは相互インダクタンスの特性に実質的に等しくなることに寄与する。分離した細い線の組合せのおかげで、組み合わされた導体は、すべての断面積を使用することで、固体導体よりも大きな表面積を有することになるので、表皮効果を低減することになる。表皮効果低減および撚線の特有の構成の成果として、リッツ線・コイルに関連するパワー損失は、高周波数の応用に使用するときに、実質的に従来の単線のコイルよりも少なくなる。このように有利であっても、リッツ線は、多くの不利な点に悩まされる。第１に、リッツ線・コイルの抵抗は、理論的に得られる値よりも高くなる。何故なら、個別の撚線は円形なので、絶縁体でコーティングされると、断面積全体が、かなりの量の不導体要素、例えば空気および絶縁体を含むことになる。第２に、得られる構造が比較的繊細で、各撚線は破損しやすい。外側のシース（sheath）が、撚線を保護するために、度々組み込まれる。このシースが、全体コストに追加され、理論的に得られる値を越える高い抵抗値を提供する。第３に、導体は、熱的に隔離され、導体自体は別として、熱を伝導する経路を有していない。そして、パワー処理は、熱的配慮のために低減される可能性がある。第４に、リッツ線およびリッツ線・コイルの製作プロセスは、比較的高くつき、かつ特殊で高価な設備を必要とする。第５に、リッツ線は、線間のパッキング密度および撚線間の分離により占有される空間のために、種々の応用で要求される大きさよりも分厚くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電線コイルは、比較的製作するのに高価であり（特に、リッツ線・コイル）、比較的大きな空間を占有し、たびたびコイルを印刷回路基板に機械的に搭載することが必要となる。これらの問題に対処するために、印刷回路基板にコイルを直接的に一体化させることが知られており、例えば、らせん状（spiral）のトレース（trace）を使用して印刷回路基板上にコイルを形成することで一体化させることが知られている。いくつかの応用例において、印刷回路基板は、多層のらせん状のトレースを含み、このトレースは、必要なターン数のコイルを形成するために、ビア（via）によって共に結合される（例：米国特許番号6,914,508号、フェレンツィ他、2005年7月5日取得）。印刷回路基板用コイルは、電線コイルに関していくつかの有利な点を提供することができるが、従来の印刷回路基板用コイルは、従来の単線が直面した特定の問題に悩まされることになる。例えば、誘導電流の不均等な分布およびＰＣＢコイル内のインダクタンスの不均等な分布に関連する問題である。更に、積層化されたＰＣＢコイルは、あるコイルが、他のコイルよりも磁界を多く受けることで、望ましくない寄生容量を招く可能性がある。最終的に、上記問題は、一層高い抵抗と損失を生じさせる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、リッツ線から形成されるコアを擬態（simulate）する、多層印刷回路基板（ＰＣＢ）用コイルを提供する。ＰＣＢは、複数の交互する導体層と絶縁層とを含む。各導体層は協働してコイルを形成するように相互連結される。各導体層は、トレースを含み、このトレースは、要求されたコイル形状を追従し、かつ複数の個別の導体セグメントを提供するように分割される。一実施例において、ＰＣＢの各導体層は、通常のらせん形状のトレースを含み、このトレースは、複数の電気的に個別のセグメントを有する。セグメントは、層を越えて電気的に接続され、層の間をうねって経由する複数の電流経路（すなわち、フィラメント）を提供する。一実施例において、コイルは、各フィラメント(filament)がペア・コイルに近い状態で実質的に等量の時間を費やすように配置される。従って、各フィラメントは、実質的にコイルの自己インダクタンスまたは相互インダクタンスと等しいように寄与する。
【０００６】
一実施例において、ＰＣＢの各層は、実質的に同一の広がりを有するらせん状のトレースを含み、このトレースは、積層化の関係で交互に他のトレースの上になる。この実施例において、上記トレースは、実質的に同一のセグメント部分を含むことができ、この結果、異なる層のセグメントを電気的に結合することを容易にする整列された交差点を提供することができる。
【０００７】
一実施例において、異なる層のセグメントは、層の間を拡張するビア（via）によって交差点において電気的に接続される。各交差点は、ビアの箇所または近くで障害を最小化するような特別な形状にすることができる。一実施例において、各交差点は、各導体層のために個別のビアを含む。例えば，４層のＰＣＢコイルは、４つのビアを含むことができる。他の実施例において、いくつか又はすべての導体層は、マルチプル・ビア（multiple via）を含むことができる。
【０００８】
上述のように、フィラメントは、複数の導体層を介して上方向および下方向にうねる（undulate）。更に、一実施例において、フィラメントは、動作に付加的度合いを提供するために、内方向および外方向にうねさせることもできる。一実施例において、コイルの各層は、ペアの関係を拡大させるような実質的に並行になるらせんの形状で、隣接のセグメント化された２つのトレースを含むことができる。この実施例において、コイルは、中間層及び/又は中間層コネクターを含むことができ、この双方が、異なる層のセグメントおよびペアとなるトレースのセグメントとを接続する。接続の際、各撚線が、ペア・コイルに近い状態で実質的に等量の時間を費やすように、上方向/下方向および内方向/外方向にうねる複数のフィラメントを規定するようなパターンで、異なる層のセグメントとペアのトレースのセグメントとを接続する。各フィラメントの上方向/下方向および内方向/外方向のうねりは、リッツ線・コイルの撚線の捻り特性を擬態している。
【０００９】
本発明は、簡単で効率良いＰＣＢコイルを提供し、このコイルは、ＰＣＢコイルの多くの有利な点を維持する一方で、従来のＰＣＢコイルの重大な不利な点を解消する。多層のうねる電流経路の存在は、従来のＰＣＢコイルに比べて、表皮効果を低減させ、かつ損失を低下させている。セグメント化および中間層コネクターの使用は、要求されるうねりパターン内でコイルを電気的接続するのに、信頼性があり、実施容易な構造を提供している。加えて、フィラメントのうねりパターンは、各フィラメントがペア・コイルに近い状態でコイル内において実質的に等量の時間を費やすようなコイルを提供し、このことは、各フィラメントが、実質的にコイルの自己インダクタンスまたは相互インダクタンスと等しいように寄与することになるので、コイルの効率をさらに向上させることになる。また、本発明は、内方向/外方向のうねりを行うことができ、リッツ線・コイルの撚線による電流経路を擬態することができる。セグメント化および中間層コネクターの使用は、すなわち、１）コイル表面積をセグメント表面積に低減させ、かつ２）互いに相殺するフリンジ効果を導入することになり、寄生容量を低減させることができる。容量の低減は、コイル内のインダクタンスを最大にすることを可能にし、このことが、抵抗を小さくし、損失を少なくすることを可能にする。これらの便益は、従来の分厚いリッツ線・コイルよりも、一層薄いコイルを有するＰＣＢコイルを提供する一方で、一層緊密な結合を可能にする。
【００１０】
本発明の上記目的および他の目的、有利な点、並びに特徴は、最新の実施例および図面の詳細な記述を参照することにより、容易に理解され、評価されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の一実施例における印刷回路基板（ＰＣＢ）コイルの側面図である。
【図１Ｂ】ＰＣＢコイルのトレースの分解表示による斜視図である。
【図１Ｃ】単一のフィラメントの経路を示すために陰影を付けた選択セグメントを伴う図１Ｂに類似の分解表示による斜視図である。
【図２Ａ】ＰＣＢコイルの第１層（すなわち最上層）のトレースの上面図である。
【図２Ｂ】ＰＣＢコイルの第２層のトレースの上面図である。
【図２Ｃ】ＰＣＢコイルの第３層のトレースの上面図である。
【図２Ｄ】ＰＣＢコイルの第４層（すなわち最下層）のトレースの上面図である。
【図３】単一のらせん状のトレースの角部の上面図である。
【図４】単一のらせん状のトレースの直線部の上面図である。
【図５】インターフェイスでのくびれを最小化する交差くびれを示す交差ＰＣＢの斜視図である。
【図６】各層のセグメント間の接続構想の概略図である。
【図７】セグメント間の重複配置を示す交差点の透視図である。
【図８Ａ】上方向/下方向および内方向/外方向のフィラメントのうねりを伴う第１の交差ＰＣＢコイルの最上部の導体層の上面図である。
【図８Ｂ】第１の交差ＰＣＢコイルの最下部の導体層の上面図である。
【図９】第１の交差ＰＣＢコイルの一部の分解表示による斜視図である。
【図１０】３層および３重トレースを有する第２の交差ＰＣＢコイルの概略表示図である。
【図１１Ａ】第２の交差ＰＣＢコイルの最上部の導体層の上面図である。
【図１１Ｂ】第２の交差ＰＣＢコイルの中間の導体層の上面図である。
【図１１Ｃ】第２の交差ＰＣＢコイルの最下部の導体層の上面図である。
【図１２】第２の交差ＰＣＢコイルの分解表示による斜視図である。
【図１３】上方向/下方向および内方向/外方向のうねりを伴う３層コイルの第３の交差ＰＣＢコイルの概略図である。
【図１４】第４の交差ＰＣＢコイルの概略表示図である。
【図１５Ａ】図１４の第４の交差ＰＣＢコイルの第１層の上面図である。
【図１５Ｂ】図１４の第４の交差ＰＣＢコイルの第２層の上面図である。
【図１５Ｃ】図１４の第４の交差ＰＣＢコイルの第３層の上面図である。
【図１５Ｄ】図１４の第４の交差ＰＣＢコイルの第４層の上面図である。
【図１６】図１４の第４の交差ＰＣＢコイルの接続構想の概略図である。
【図１７】第５の交差ＰＣＢコイルの概略表示図である。
【図１８】第６の交差ＰＣＢコイルの概略表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例による印刷回路基板（ＰＣＢ）コイル２０を、図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃに示す。ＰＣＢコイル２０は、一般に交差する複数の導体層１４ａ−ｄおよび複数の絶縁層１６ａ−ｃを含み、これらは、協働して多層コイルを形成する（図１Ａ参照）。各導体層１４ａ−ｄは、複数の分離した部分１８によって規定されるトレース５２ａ−ｄを含む（図１Ｂ参照）。異なる導体層１４ａ−ｄ内の異なるトレース５２ａ−ｄの部分１８は、コネクター４０によって相互連結され、所定パターン（図１Ｃの６および７参照）で層間を介してうねるフィラメント５４ａ−ｄ（個別の電流経路）を規定するように相互連結している。所定パターンは、ＰＣＢコイルが、第２の誘導コイルと組み合わされたとき、フィラメント５４ａ−ｄの間で誘導される実質的に均等分布されたパワーが存在するようにデザインされる。図示の実施例において、ＰＣＢコイル２０は、リッツ線・コイルを擬態し、フィラメント５４ａ−ｄは、オフセットの存在に拘らず、導体層１４ａ−ｄを介して、実質的に並行なうねりに追従する。図示の実施例において、フィラメント５４ａ−ｄは、実質的に定期的な繰り返すうねりを追従し、このとき、各フィラメント５４ａ−ｄは、実質的にＰＣＢコイル２０の各導体層１４ａ−ｄ上で総時間と等量の時間を費やして追従する。うねりは、フィラメント５４ａ−ｄの全部が、ペア・コイル（未表示）からの実質的に等価な量の磁束線を遮断するのに充分なように周期的に発生し、従って実質的に等価なパワーを誘導的に発生させ、実質的に等価なインダクタンスを示すことになる。図示した実施例において、各フィラメント５４ａ−ｄは、各層を約４回通過するが、うねりの数は、応用例毎に変えることができる。
【００１３】
４層のＰＣＢコイルに関して示したが、本発明は、異なる数の層を有するＰＣＢコイルの使用にも充分に適しており、容易に適応できる。例えば、層の数を少なく、または多くしたものが、要求される特性を有するコイルを提供するのに使用することができる。層の数が多い応用例において、本願で開示したセグメント接続パターンは、追加層へと進展させることができ、または代替の接続構想に発展させることができる。各層内のトレースおよびセグメントの寸法、形状、および構成は、要求される特性のＰＣＢコイルを提供するように変化させることができる。例えば、本発明は、一般的な楕円形コイルに関連して図解されている。コイルの形状は、要求される応用毎に変化させることができる。例えば、本発明は、円形、矩形、正方形、および変則形状のコイルにて実施することができる。
【００１４】
本発明は、コアレスのＰＣＢコイルに関連して示される。本発明は、コアを含むコイル、例えば磁気コアを含むコイルをペアのセットにしたものに組み込むことができる。例えば、ＰＣＢコイルは、コア（未表示）を受けとめるのに充分なサイズのコイルの中心内に隙間を規定することができる。コアは、分離させて作成し、組み立て時に隙間内に搭載することができる。要求があれば、磁気材料の層、例えば強磁性体すなわち強磁性物質をＰＣＢ基板内に組み込むことで、ＰＣＢ基板は、磁界を逸らせる障害物として充分に機能することができる。要求があれば、本発明は、フレキシブル回路基板のデザインに組み込むことができる。フレキシブル回路基板のデザインにおいて、フレキシブルな導体層と絶縁層とを、フレキシブルな基板上に配置することができる。また、フレキシブル回路基板のデザインは、フレキシブルなアモルファスの磁性コア材料を含むことができる。
【００１５】
表示していないが、ＰＣＢコイルに関連して使用される電気/電子用部材は、ＰＣＢコイルを搭載する同一のＰＣＢ組立品上に装着させることができる。本発明は、本質的な各種の応用例において、ワイヤ・コイルまたは従来のＰＣＢコイルの代替として使用することができる。いくつかの応用例において、ＰＣＢコイルは、結合したペアのコイルの両方に置き換えることができる。他の応用例において、ＰＣＢコイルは、従来のＰＣＢコイルに関連して使用することができ、例えば従来のワイヤ・コイルまたは従来のＰＣＢコイルとして使用することができる。
【００１６】
本発明の開示のために、方向を示す用語、例えば「上面」、「底面」、「上方向」、および「下方向」は、図に示すＰＣＢコイルに対して相対的な方向を示すのに使用される。同様に、「内側」「外側」のような用語は、コイルの中心に向かう方向および離れる方向を示すのに使用される。上記用語は、図解した実施例を説明するための方法として使用されるもので、本発明を特定方向の実施に制限するように意図するものではない。
【００１７】
図１Ｂに最も良く示すように、ＰＣＢコイル２０は、多層の回路基板１２に組み込まれる。多層回路基板１２は、多層回路基板を作成するための種々の適切な技術および装置によって作成することができ、多層回路基板は、剛性構造およびフレキシブル構造の両方の回路基板を含む。図１ＢのＰＣＢコイル２０は、複数の導体層１４ａ−ｄによって規定され、複数の導体層は、絶縁層１６ａ−ｃによって互いに分離されている。導体層１４ａ−ｄおよび絶縁層１６ａ−ｃは、多層回路基板の製作に使用するのに本質的に適した物質にすることができる。図示の実施例において、導体層１４ａ−ｄの各々は、薄い銅の層によって形成され、上記薄銅は、回路基板の基板材料の層、例えば繊維ガラス層の片面の主要な表面上に配置される。導体層は、回路基板材料の両面の主要な表面上に配置することができ、２つのトレースが、回路基板材料の単一の層に適用できるようにする。２層以上の導体層が要求される応用例において、追加のトレースは、回路基板材料の追加層上に配置することができる。回路基板材料の層は、多層ＰＣＢを形成するために積み重ねることができる。複数の回路基板材料の層が含まれるとき、隣接する層は、追加の絶縁層、例えば繊維ガラスの薄い層によって分離することができる。ＰＣＢコイルの種々の導体層および絶縁層は、必要であれば、単一の多層ＰＣＢを形成するために、加熱して一緒に押圧することができる。例えば、多層ＰＣＢは、従来のラミネート技術および装置を使用して製作することができる。代替として、ＰＣＢコイルは、絶縁層が間に在って分離された印刷回路基板材料を、例えばスクリュー（未表示）によって機械的に相互連結するような積層化する方法を使用して製作することができる。
【００１８】
図示の実施例において、導体層１４ａ−ｄは、一般的に、同一のトレース５２ａ−ｄを含む。図２Ａ−２Ｄは、４層のＰＣＢコイル２０用のトレース５２ａ−ｄを示し、これらのトレースは、本発明の実施例によって製作される。図２Ａは、ＰＣＢコイル２０の第１の層、すなわち最上層のらせん状のトレース５２ａを示す。図２Ｂは、第２の層のためのらせん状のトレース５２ｂを示す。図２Ｃは、第３の層のためのらせん状のトレースを示す。最後に、図２Ｄは、ＰＣＢコイル２０の第４の層、すなわち最下層用のらせん状のトレース５２ｄを示す。一般的に同一であるが、トレース５２ａ−ｄの間で、いくつかの相違点がある。例えば、セグメント１８は、異なる層のセグメント１８間で相互連結するために、層から層までの間でオフセットが存在させることができる。らせん状のトレース５２ａ−ｄが一般的に同一であることを前提として、最上層のらせん状のトレース５２ａについてだけ詳細に記載する。残りのトレース５２ｂ−ｄは、最上層のトレース５２ａとの相違点で、特定する説明に値する必要の範囲において、別途説明することとする。図示のように、最上層のらせん状のトレース５２ａは、複数の導体セグメント１８を含み、このセグメントは、おおよそ楕円形でらせん状のパターンで配置される。トレース５２ａ内のセグメント１８は、電気的導体材料の細長い部分からなり、各部分は、互いに分離しているため、電気的に絶縁されている（図２Ａ−２Ｄ、参照）。残りのトレース５２ｂ−ｄの各々は、実質的にセグメント１８と同一の配列を含む。導体層１４ａ−ｄおよび絶縁層１６ａ−ｃが組み合わされたとき、トレース５２ａ−ｄは、実質的に同一の広がりをもつことになる。
【００１９】
上述したように、導体層１４ａ−ｄの各層のセグメント１８は、複数のコネクター４０によって電気的に相互連結され、複数のコネクターは、フィラメント５４ａ−ｄを規定するようにセグメント１８を一緒にして鎖状につなぐ（詳細は下述）。図示の実施例において、中間層コネクター４０は、交差点２２に配置され、交差点は、各セグメント１８の反対側の端部に配置される。図７に最適に表示するように、トレース５２ａ−ｄは、交差点２２において各セグメント１８が重なるように配置され、異なる層のセグメント１８を相互連結させる従来式のビア（via）２４の使用を可能にする。図示の実施例における最下層は、一層複雑な形状の交差点を有している。最下層の交差点は、バイパス部分６０および６２を含み、このバイパス部分は、最下層のセグメント１８の外側端部と最上層のセグメントの内側端部とを接続させている。ビア２４は、導体層１４ａ−ｄの間を垂直方向にセグメント間で延長するように配置され、以下で詳細に説明するような配列パターンで、垂直方向に延長されている。各ビア２４は、一般的に、絶縁材料を貫通する開口部２６と、開口部２６を介して延長する導体２８とを含み、絶縁材料の中を通過する電流経路を提供している。ビア２４は、開口部２６を形成するために回路基板の積層部分に穴を空けること、および導体２８を形成するために開口部２６を銅でめっきすることで、形成することができる。例えば、電気めっき、無電解電気めっき、または別のめっき技術を使用することができる。各ビア２４は、導体層１４ａ−ｄの全層を介して垂直方向に延長できるが、ビア２４は、電気的接続が要求されているセグメント１８の部分にのみ接続され、要求される電流フローのパターンを生成する。電気的接続が要求されているセグメント１８に関して、ビア開口部用穴空け処理は、ビア開口部２６内のセグメント１８の部分を露出させることになる。従って、導体２８がビア２４に追加される（例えば、空いた穴は、銅によって電気めっきされる）とき、電気的接続が、セグメント１８とビア２４との間で実施される。電気的接続が要求されていないセグメント１８に関して、セグメント１８は、ビア２４からセグメント１８を分離させる孤立の開口部４２を規定することになる。図７に示すように、孤立の開口部４２は、ビア開口部２４とは同心であり、ビア開口部２６の対応する部分よりも大きな直径を有している。孤立の開口部４２は、ビア開口部２６よりも大きな直径を有しているので、導体２８は、セグメント１８とは電気的接続を構成しない。図示したビア２４内の導体２８は、電気めっきした銅で形成されるが、導体２８は、他の導電材料によって形成することもできる。例えば、導電材料を、電線のような材料を、ＰＣＢコイル２０内のビア開口部２４を介して圧入することもできる（未表示）。別の実施例として、ビア開口部２４は、はんだを満たして導体２８を規定するようにすることもできる（未表示）。
【００２０】
孤立の開口部４２のために導電材料を除去することで生じる抵抗増加の潜在的問題に対処するために、交差点２２は、特別な形状を有することができる。例えば、図３および図４に最適に示すように、各トレースの拡大部分４４を、孤立の開口部４２およびビア２４の周辺に提供することで、電流フロー用の導体追加領域を提供することができる。図示の実施例において、トレースは、孤立した開口部４２周辺で多少拡大され、この周辺では、隣接するループのトレース内の部分４６の幅を減少させることが要求される。図５に、代替となる交差点の構成を示す。代替の構成において、各トレースは、ビア２４の各々ではなく、孤立した開口部４２の各々の周辺において拡大されている。拡大された領域は、厳密には必要ではなく、要求に応じて低減することができる。例えば、いくつかの応用例において、隣接するループ間の間隔は、隣接するループ内のトレース部分の幅を低減する必要がない程に充分大きくすることができる。別の応用例において、孤立の開口部４２のために導体材料を除去することで生じる抵抗への影響は、トレース５２ａ−ｄ内の拡大領域を保証するのに充分でない可能性がある。
【００２１】
上述のように、セグメント１８は、コネクター４０によって相互連結されることで、複数のフィラメント５４ａ−ｄすなわちコイルを介する個別の電流用経路を定めている。図１Ｃは、トレース５２ａ−ｄを示し、各トレースは、単一のフィラメント（すなわち、フィラメント５４ａ）の陰影付セグメント１８を有している。陰影付セグメント１８は、Ｓ１からＳ７８へと連続して番号付けすることで、セグメントが電気的に接続されている順序を示す。例えば、トレース５２ａのセグメントＳ１は、トレース５２ｂのセグメントＳ２に電気的に接続され、セグメントＳ２は、トレース５２ｃのセグメントＳ３に電気的に接続され、このようにしてセグメントＳ７８まで接続される。図６は、本発明の図示する実施例の電気的接続構想を概略的に表示するもので、実施例は、全部で４つのフィラメント５４ａ−ｄの部分を示し、フィラメント５４ａ−ｄの各々は、異なる陰影を有する。この図は、コイル２０の７つのセグメントの長い部分の側面観を示し、また中間層コネクター４０によって相互連結される異なる層のセグメント１８を示す。図示した接続構想は、リッツ線・コイル内の撚線のように、フィラメントが、ペア・コイル（例えば、ＰＣＢコイルに誘導的に結合する分離コイル）に近い状態で実質的に等量の時間を費やすようなコイルを提供しようとするものであり、フィラメント５４ａ−ｄの各々は、実質的に等量の磁束線を遮断するので、この結果、実質的に等量の電流を誘導的に発生させるので、コイルの自己または相互インダクタンスと実質的に等しくなることに寄与する。このことは、異なるフィラメントを流れる電流を実質的に均一な分布にすることになるので、ＰＣＢコイル２０での損失を低減させ、コイル全体の効率を向上させることになる。これらの恩恵は、コイル内の容量を低減させることで部分的にも向上する。距離的に分離する積層コイルの表面領域が原因で発生する比較的大きな寄生容量の代りに、比較的小さな寄生容量は、距離的に分離するセグメント表面領域を小さくすることで発生する。更に、セグメントの配列のおかげで、セグメントによって生じる容量のフリンジ効果のいくつかは、互いに相殺することが可能である。より小さな容量は、インダクタンスを、一層小さな抵抗にし、一層少ない損失を生じることを最大化させることになる。この方法で、ＰＣＢコイル２０は、リッツ線・コイルを擬態することになり、しかしＰＣＢコイルは一層薄くなり、容器密度で妨げになるリッツ線・コイルよりも一層緊密な結合を可能にする。接続構想は、応用例毎にＰＣＢコイルのデザインおよび構成に依存して変化させることができる。図示した構想において、ＰＣＢコイル２０は、セグメント１８を含み、このセグメントは、４つのフィラメント（分離した電流経路）を規定するように相互連結される。さらに、４つのフィラメントは、らせん状のトレースを介して、層１４ａ−ｄから層１４ａ−ｄへとうねり、実質的に各層１４ａ−ｄ上にセグメント１８と同量のものを有する。種々のフィラメント５４ａ−ｄは、異なる陰影を付けて、図６に表示されている。フィラメント５４ａを規定するセグメント１８とコネクター４０の全ては、図６内で番号付けされている。混乱を避けるために、残りのフィラメント５４ｃ−ｄの各々の１つのセグメント１８だけは、番号付けしている。フィラメント５４ａのように、残りのフィラメント５４ｂ−ｄは、同一の陰影のセグメント１８の全て、および同一の陰影のセグメント１８に相互連結するコネクター４０の全てによって規定される。図示した接続構想を使用するとき、フィラメントの数は、導体層１４ａ−ｄの数と同一になるであろう。しかし、本発明は、この規則に従う接続構想に制限されることはない。図示の実施例に適用された接続構想を開示するために、各セグメント１８は、内側端１８ａおよび外側端１８ｂを有するように規定されることになる。内側端１８ａは、らせん状の中心に最も近くなり、外側端１８ｂは、らせん状の中心から最も遠くになる。各セグメントの内側端１８ａは、１つの例外を除いて、間近の下層内に在るセグメントの外側端１８ｂに電気的に接続される。最下層１４ｄ上のセグメント１８の内側端１８ａは、最上層１４ａ上のセグメント１８の外側端１８ｂに電気的に接続される。この接続構想に追従することで、各フィラメント５４ａ−ｄは、１つのセグメント１８をコイルの最内部の端部に近づけるようにして、層１４ａ−ｄの１つの層に落ちることになる。フィラメント５４ａ−ｄが、最下層１４ｄに到着するとき、フィラメント５４ａ−ｄは、１つのセグメント１８をコイルの最内部の端部に近づけている間に最上層１４ａに飛び戻り、そして１つの層毎に下降するパターンを繰り返す。このパターンは、らせん状コイルの長さに沿ってフィラメント５４ａ−ｄの各々のために繰り返す。結果として、図示した実施例において、フィラメント５４ａ−ｄの各々は、移動するときに中間層の１４ｂと１４ｃとを順番に通過しながら、最上層１４ａおよび最下層１４ｄの間を繰り返しながらうねっている。見て判るように、それぞれのフィラメント５４ａ−ｄは、ＰＣＢコイル２０を介してうねるとき、（オフセットを有するが）本質的に互いに並行な経路を追従する。特定のセグメントおよび接続パターンは、コイルを呈示する目的の要求に合わせ、応用例毎に変化させることが可能であり、当該コイルにおいて、フィラメント５４ａ−ｄの各々は、ペア・コイルから実質的に等量なパワーを誘導的に受け取り、誘導結合の自己インダクタンス特性または相互インダクタンス特性に充分に均一になるのに貢献する。例えば、パターンは、最上層に上昇しそして最下層に戻る、層と層との間を通過する各フィラメントによって反転させることができる。
【００２２】
見て判るように、ＰＣＢコイル２０は、複数のフィラメントを含み、各フィラメントは、コイル２０を経由して内側にらせんするときに、各層を介して上方向/下方向にうねる。代替実施例において、ＰＣＢコイル２２０は、各層内に各フィラメントの上方向/下方向のうねりを追加的に提供するように配置することができる。図８Ａ、図８Ｂ、および図９は、本発明の代替実施例を示し、この実施例では上方向/下方向および内方向/外方向の両方のうねりを提供する。この実施例では、ＰＣＢコイル２２０は、絶縁層（未表示）によって分離される２つの導体層２０２ａ−ｂを含む。図８Ａおよび図８Ｂに関連して、各導体層２０２ａ−ｂは、２つの隣接するセグメント化されたトレース２０６ａおよび２０６ｂを含み、このトレースは、ペアの関係でらせん状の実質的に並行線の形で存在する。ＰＣＢコイル２２０は、中間層コネクター２１０（図９参照）および中間層コネクター２１２を含み、中間層コネクターは、複数の層２０２ａ−ｂのセグメント２１４、並びに複数のトレース２０６ａおよび２０６ｂを集合的に接続させ、４つの分離したフィラメント２０８ａ−ｄを定めている。
【００２３】
図９に最適に示すように、中間層コネクター２１０は、ペアの層２０２ａ−ｂのセグメント２１４を接続し、フィラメント２０８ａ−ｄの上方向/下方向のうねりを提供する。図９は、ＰＣＢコイル２１０の一部のための、２つの層２０２ａ−ｂおよび２つのトレース２０６ａ−ｂを示す。中間層コネクター２１０は、図９内で線によって表示しているが、中間層コネクター２１０は、異なる層２０２ａ−ｂのセグメント２１４間を電気的に接続できる従来式のビアまたは別の導体にすることができることを理解すべきである。例えば、中間層コネクター２１０は、上述した中間層コネクターと本質的に同一にすることができ、各々が交差点２１６および１つ以上のビア２１８を含むことができる。本実施例の中間層コネクター２１２は、同一層２０２ａ−ｂ内のセグメント２１４を接続する。図示のように、中間層コネクター２１２は、トレース２０６ａ−ｂと一体化することができる。例えば、異なるトレース２０６ａ−ｂ内のセグメント２１４は、セグメント２１４を形成するために使用される同一の導電材料によって一体化するように結合することができる。代替として、セグメント２１４は、構造に追加される別個の電気的コネクターによって結合することもできる。
【００２４】
上記実施例において、ＰＣＢコイルのセグメント２１４は、複数のフィラメント２０８ａ−ｄを規定するようなパターンで接続され、複数のフィラメントは、上方向/下方向および内方向/外方向にうねっている。上記パターンは、フィラメント２０８ａ−ｄの各々がペア・コイル（未表示）に近い状態で実質的に等量の時間を費やせるように選択することができる。このことは、例えば複数のフィラメント２０８ａ−ｂを有することで達成することができ、各フィラメントが、層の各々およびトレースの各々において、実質的に等量の時間を費やすような規則的な繰り返しパターン内でうねることで達成できる。うねりの周波数は、フィラメント２０８ａ−ｄ間で単一の要求度合いが提供できるように選択することができる。上方向/下方向のうねりと内方向/外方向のうねりとの組合せは、フィラメント２０８ａ−ｄの各々に対して、上方向/下方向のうねりだけのＰＣＢコイルよりも、リッツ線・コイルのらせん構造のねじれ性質を一層厳密に擬態することを可能にする。図８Ａおよび図８Ｂは、中間層２１０を表す参照番号を使用している。この表現において、同一の２つの参照番号は、中間層２１０において対向する端部を表現する。例えば、参照番号ＡおよびＡ’は、中間層２１０において対向する端部を表現し、この端部は、２つの対応するセグメント２１４を電気的に接続する。また、参照番号ＢおよびＢ’は、中間層２１０において対向する別の端部を表現している。
【００２５】
上方向/下方向と内方向/外方向とのフィラメントうねりの概念は、追加の層および追加のペアのトレースを介して実行することができる。例えば、図１０、図１１Ａ−Ｃ、および図１２は、第２の代替コイル３２０を示し、このコイルは、３層３０２ａ−ｃおよび「３重」のトレース３０４ａ−ｃ（例えば、３つのトレースは、共にらせん状）を有する。図１０は、接続３０６を表示する断面図を示し、この接続は、３層および３重トレーを有するＰＣＢコイル内に含むことができる。図１０内の矢印は、１つのセグメント３１４の外側端から次のセグメント３１４の内側端への接続を示す。結果として、表示の断面図は、フィラメントの９つのセグメントの長い部分を示す。９番目のセグメントの外側端は、１０番目のセグメントの内側端に接続され、すなわち、同層内に在る１番目のセグメントと同一のトレースとなり、９つのセグメントは、さらにＰＣＢコイルの内側端に向けて接続される。フィラメント３１６ａ−ｉの各々は、規則的な繰り返し方法で、同一の電流経路を本質的に追従することになる。図１１Ａ−Ｃは、ＰＣＢコイル３２０の一実施の３層３０２ａ−ｃのトレースを示す。図１１Ａ−Ｃは、図８Ａおよび図８Ｂとの関連で上述した同一の表記方法を、ＰＣＢコイル３２０の中間層３１０を示すために本質的に使用している。例えば、参照番号ＡおよびＡ’は、中間層３１０において対向する端部を表現し、この端部は、２つの対応するセグメント３１４を電気的に接続する。また、参照番号ＢおよびＢ’は、中間層３１０において対向する別の端部を表現している。さらに、セグメント接続を、図１２に示す。図１２は、ＰＣＢコイル３２０の一部のためのすべての３層およびすべての３つのトレースを示す。また、図１２は、中間層３１０および中間層コネクター３１２を示す。
【００２６】
図１３は、図１０（上述）の関連で使用した同一表記方法を使用して、別の代替のコイル配置を示す。この代替の実施例において、コイル５２０は、３つの導体層５０２ａ−ｃを含み、導体層は、絶縁層（未表示）によって分離されている。最上層５０２ａは、「３重」のトレース５０４ａ−ｃを含み、第２の層５０２ｂは、「４重」のトレース５０６ａ−ｄを含み、最下層５０２ｃは、「３重」のトレース５０８ａ−ｃを含む。図示のように、第２の層５０２ｂには、トレース５０６ａ−ｄが配置され、トレース５０６ａ−ｄが、最上層５０２ａのトレース５０４ａ−ｃおよび最下層５０２ｃのトレース５０８ａ−ｃの間のギャップにおいて垂直方向に整列している。この結果、トレース５０４ａ−ｃ、トレース５０６ａ−ｄ、およびトレース５０８ａ−ｃは、重なっており、ＰＣＢコイル５２０を介して開いたままの垂直方向の経路は存在していない。層間を横断する重なったトレースの利用は、潜在的なギャップを減少すなわち取り除くことで、ＰＣＢコイル５２０の効率を向上させることができる。何故なら、磁束は、導体層によって妨害されること無く、ギャップを介して垂直方向に通過することが可能になるからである。
【００２７】
図１４は、他の代替の印刷回路基板コイル６２０を概略に表示する。図１４の実施例のコイル６２０は、代替となる交差点の配置を含み、この配置は、抵抗の低減および容量の低減を提供する。ここでの表示は、コイル６２０の層６０２ａ−ｄを示し、これらの層は、箱によって表示されるセグメント６１８および箱を相互連結する線によって表示されるビアを有する１つの別の最上層に置かれる。図１４の実施例において、コイル６２０は、４つの層６０２ａ−ｄを含み、各層は、単一のセグメント化されたトレース６０４ａ−ｄを有する。交差点の構想は、フィラメント６０８ａ−ｄを有するコイル６２０を提供し、このフィラメントは、トレース６０４ａ−ｄに沿って内方向/外方向にらせん運動するに従って、層から層へと上方向/下方向にうねる。図１４において、フィラメント６０８ａ−ｄの各々は、共通の陰影を共有する複数の接続された箱によって表示される。表示のように、コイル６２０は、４つのフィラメント６０８ａ−ｄを含み、フィラメントの各々は、１度に単一層だけ上方向/下方向に移動する。例えば、１サイクル経過したフィラメント６０８ａを追跡すると、層６０２ａから開始され、第１の交差点６２２ａで層６０２ｂに下方に、第２の交差点６２２ｂで層６０２ｃに下方に、最終的に第３の交差点６２２ｃで層６０２ｄに下方に移動する。最下層６０２ｄに到着した後、フィラメント６０８ａは、第４の交差点６２２ｄを介して最下層６０２ｄに留まる。第５の交差点６２２ｅで、フィラメント６０８ａは、第１の層６０２ａに向けて戻る移動を開始する。より具体的には、フィラメント６０８ａは、第５の交差点６２２ｅで層６０２ｃへと上方向に移動し、第６の交差点６２２ｆで層６０２ｂへと上方向に移動し、最終的に第７の交差点６２２ｇで最上層６０２ａに戻る。最上層６０２ａに戻った後、フィラメント６０８ａは、次の交差点６２２ｄ（図示例では、第８の交差点）中は最上層６０２ａに留まり、そしてコイルの対向する端部に到着するまで、このサイクルを何度となく繰り返すことになる。図１４の実施例において、残りのフィラメント６０８ｂ−ｄも、オフセットを有するが、本質的にはコイルを介して並行する同一な経路を互いに追従することになる。何故なら、残りのフィラメントも、コイル６２０内の異なる層６０２ｂ−ｄから開始するからである。
【００２８】
図１５Ａ−Ｄは、コイル６２０の４つのトレース６０４ａ−ｄを示す。４つのトレース６０４ａ−ｄは、同一方向に示され、各図は、組み立てコイル６２０内での位置合わせを示すように重ねることができる。第１の２つのトレース６０４ａ−ｂは、単一の回路基板の対向する面に置くことができ、一方、第２の２つのトレース６０４ｃ−ｄは、第２の回路基板の対向する面に置くことができる。４つのトレース６０４ａ−ｄを搭載する２つの回路基板は、４つの層６０２ａ−ｄおよび４つのトレース６０４ａ−ｄを有する組立品を形成することを確実に保証することができる。２つの回路基板は、接着材例えばエポキシ含浸のガラス繊維、または製作用の適した他の方法によって結合することができる。
【００２９】
実施例となる交差点構成は、図１６の関係で記載することができる。図１６は、コイル６２０の一部分の表示であり、この表示部分は、並んだ配置で表示された４つの層６０２ａ−ｄを有するコイルの対応するセグメントを示している。４つの層は、組立コイル６２０内の異なる上に積層化されていると理解すべきである。これらは積層化されずに、開示するために単に並んで置かれている。一般に、コイル６２０は、２つの異なるタイプの交差点を含み、コイル６２０の長さを通過する毎に、次々と変更する。第１のタイプの交差点、すなわち交差点６２２ａおよび６２２ｃとして例示する交差点は、層６０２ａおよび層６０２ｂの間並びに層６０２ｃおよび層６０２ｄの間に「ブラインド（blind）」のビアを含む。ブラインドのビアは、層６０２ａ内の第１のセグメントと層６０２ｂ内の第２のセグメントとを相互連結し、かつ、層６０２ｂ内の第１のセグメントと層６０２ａ内の第２のセグメントとを相互連結する。同様に、ブラインドのビアは、層６０２ｃ内の第１のセグメントと層６０２ｄ内の第２のセグメントとを相互連結し、かつ、層６０２ｂ内の第１のセグメントと層６０２ｃ内の第２のセグメントとを相互連結する。見て判るように、第１のタイプの交差点は、第１の２つの層６０２ａおよび６０２ｂを電気的に接続し、また第２の２つの層６０２ｃおよび６０２ｄを電気的に接続する。ブラインドのビアは、２つの回路基板を通過して掘削孔６２６によって製作され、例えば２つの基板をコイル６２０に組立てる前に製作される。掘削孔６２６は銅でめっきされ、上部の２つの層６０２ａおよび６０２ｂとの間並びに下部の２つの層６０２ｃおよび６０２ｄとの間で電気的接続が提供できるようにする。銅めっきは、双方の層が互いに離れているときに、２つの基板内のブラインドのビアに対して行うことができる。
【００３０】
１つの実施例において、図１８に最適に示すように、各層６０２ａ−ｄは、複式ビア（multiple vias）を含む。すなわち、複式ビア６２６は、各回路基板を介して掘削される。他の実施例と同様に、掘削孔６２６は銅でめっきされ、異なる層間で電気的接続が提供できるようにする。
【００３１】
第２のタイプの交差点は、交差点６２２ｂとして例示するように、組立品を介して完全に拡張されるビアを含み、層６０２ｂおよび６０２ｃに電気的に相互連結する。再度、図１６を参照すると、第２のタイプの交差点は、層６０２ｂの第２のセグメントを層６０２ｃの第３のセグメントに相互連結し、かつ層６０２ｃの第２のセグメントを層６０２ｂの第３のセグメントに相互連結する。見て判るように、第２のタイプの交差点は、２つの層６０２ｂおよび６０２ｃの中間だけで電気的に接続する。第２のタイプの交差点は、組み立てられたコイル（例えば、２つの回路基板と２つ回路基板を分離する材料の両方）を介して孔６２６を完全に掘削し、銅めっきを孔６２６に施すことで製作することができる。図示のように、最上層６０２ａのトレース６０４ａおよび最下層６０２ｄのトレース６０４ｄは、拡張した間隙６４４を有し、この間隙が、トレース６０４ａおよび６０４ｄから孔６２６内の銅めっき部を分離させる。間隙６４４から生じる抵抗および容量を低減させるために、同一層内の隣接する間隙６４４は、要求に従いトレースの長さに沿ってオフセットを有することができる。オフセットの配置が、２つの間隙６４４の間の銅めっき部による電流への妨害を低減させる。しかし、層６０２ｃが指状の部分６４５を含み、この部分が、間隙６４４間のオフセット距離を埋めていることに注意すべきである。指状の部分６４５は、断面積を削減しているので、充分な断面積を有したトレースの部分と比較すると電流にいくらかの制限を与える可能性がある。結果として、間隙６４４間のオフセット距離と指状の部分６４５の長さに対応する増加との間で、バランスを取ることが望ましい。見て判るように、２つの中間層６０２ｂおよび６０２ｃ内のトレース６０４ｂおよび６０４ｃは、間隙６４４を含んでいないが、むしろ銅めっき部とは直接的な電気的関係にある。結果として、銅めっき部は、第２の層６０２ｂおよび第３の層６０２ｃのセグメントと相互連結されている。第１のタイプの交差点（例：交差点６２２ａ）および第２のタイプの交差点（例：交差点６２２ｂ）を替えることで、コイル６２０は、上述のフィラメントのうねりパターンを提供することになる。
【００３２】
図１７は、別の代替の実施例を表しており、この実施例において、図１４の交差点構成が、６層において実施されている。この実施例は、図６および図１４の関連で使用したと同一の技法を追従することになる。図示するように、コイル７２０は、３つの異なるタイプの交差点を含む。第１のタイプの交差点は、７２２ａ、７２２ｄ、７２２ｇ、および７２２ｊで例示するもので、ブラインド・ビアの３組を提供する。ブラインド・ビアの第１の組は、層７０２ａおよび７０２ｂを相互連結し、第２の組は、層７０２ｃおよび７０２ｄを相互連結し、第３の組は、層７０２ｅおよび７０２ｆを相互連結する。ブラインド・ビアは、上述のコイル６２０のブラインド・ビア製作方法と本質的に同一の方法で製作することができる。第２のタイプの交差点は、交差点７２２ｂ、７２２ｅ、および７２２ｈで例示するように、層７０２ｂおよび７０２ｃのみを接続する。このタイプの交差点のために、層７０２ｂは、図１６の交差点６２２ｂでの層６０２ｂの指状の部分と同様な部分を含むことができ、層７０２ｃは、図１６の交差点６２２ｂでの層６０２ｃの指状の部分と同様な部分を含むことができる。層７０２ｂおよび７０２ｃを電気的に接続させる必要のあるビアを機能させるために、層７０２ａおよび層７０２ｄ−ｆは、コイル６２０の間隙６４４と類似の間隙を含むことができる。第３のタイプの交差点は、交差点７２２ｃ、７２２ｆ、および７２２ｉで例示するように、層７０２ｄおよび７０２ｅのみを相互連結する。このタイプの交差点のために、層７０２ｄは、図１６の交差点６２２ｂでの層６０２ｂのフル・エンド（full end）と同様な部分を含むことができ、層７０２ｅは、図１６の交差点６２２ｂでの層６０２ｃの指状の部分と同様な部分を含むことができる。層７０２ｄおよび７０２ｅを電気的に接続させる必要のあるビアを機能させるために、層７０２ａ−ｃおよび層７０２ｆは、コイル６２０の間隙６４４と類似の間隙を含むことができる。これら３つのタイプの交差点を介して繰り返して循環することで、フィラメント７０８ａ−ｆは、層７０２ａ−ｆを介して１回当たり１層のみを上下にうねっている。図示の実施例において、単一のフィラメント７０８ａは、約３セグメントに等しい距離の間は層７０２ａに留まり、１セグメントの間に層７０２ｂへ下方移動し、約２セグメントに等しい距離の間に層７０２ｃへ下方移動し、約２セグメントに等しい距離の間に層７０２ｄへ下方移動し、１セグメントの間に層７０２ｅへ下方移動し、そして約３セグメントに等しい距離の間に層７０２ｆに移動する。フィラメント７０８ａは、最上層に戻るときに１層を移動するように、（ミラー内のような）同一パターンを追従する。
【００３３】
上記内容は、本発明の現在の実施例である。種々の変形および変更が、「特許請求の範囲」で規定した発明の精神および上位概念から逸脱すること無く実施されることが可能であり、また「特許請求の範囲」は、均等論を含む特許法の原則に従って解釈されるべきものである。単数形で要求している要素について言及すると、例えば、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ］または「ｓａｉｄ」は、当該要素を単数に限定したものと解釈すべきではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１５Ｄ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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