CN114765724A - 听力设备和用于听力设备的电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种听力设备(2)，其具有电池模块(14)，其中，电池模块(14)具有次级电池(16)，其中，电池模块(14)具有接收线圈(18)，用于给次级电池(16)非接触式地充电，其中，电池模块(14)具有电路板(24)，电路板具有导体线路(26)，导体线路形成接收线圈(18)，其中，电路板(24)具有多个层(30、32)，其中，导体线路(26)在多个层(30、32)上延伸，并且在此在多个层(30、32)中的每个层中具有导体环(34)，导体环具有至少一个匝圈(36)。此外，本发明还涉及一种相应的电路板(24)。

Description

听力设备和用于听力设备的电路板
技术领域
本发明涉及一种听力设备和一种用于听力设备的电路板。
背景技术
听力设备通常用于向听力设备的用户输出音频信号。输出在此借助输出转换器进行，通常在声学路径上通过空气声音借助所谓的听筒(其也被称为扬声器或接收器)进行。听力设备的特殊的设计方案是听力辅助装置，其也简称为助听器，用于照顾具有听力障碍的用户。为此，听力设备通常具有至少一个声学输入转换器(通常是麦克风)以及信号处理器。信号处理器被构造用于处理由输入转换器从环境声音产生的输入信号，并且由此至少部分地补偿用户的听力障碍。特别是在助听器的情况下，以下变型方案也是可能的，在该变型方案中，输出转换器是所谓的骨传导听筒或人工耳蜗，用于将音频信号机械或电地耦合输入到用户的听觉器官中。通用的术语“听力设备”尤其附加地包括诸如所谓的耳鸣掩蔽器、头戴式耳机、头戴式听筒等装置。
为了向听力设备的电子部件、尤其是输出转换器、信号处理器等供应能量，有利的是，使用可再充电的能量存储器，其形式尤其是次级电池(其也被称为“蓄电池”)。在此原则上可想到的是，利用相同规格的次级电池代替传统的电池规格。但是，因为次级电池经常输出不同的电压值，所以为了进行电压转换通常需要转换器电子器件作为听力设备的一部分，以便实现电子部件所需的电压值，从而单纯的交换通常是不可能的。此外，应当可以在不从相应的听力设备取出次级电池的情况下对次级电池进行再充电，以便提高使用舒适性。因为听力设备经常佩戴在身体上，并且因此暴露于体液、尤其是汗液，所以此外期望非接触式的并且尤其是无线的充电，从而听力设备的壳体可以被设计为特别不易受到环境影响，尤其被设计为防潮的。
非接触式的充电可以借助听力设备的充电线圈感应地进行，该充电线圈在充电运行中与发送线圈感应耦合，该发送线圈是用于听力设备的充电装置的一部分。“非接触式”通常被理解为，充电刚好不需要充电装置和听力设备之间的电流连接。然而在此，简单的机械耦合是可能的，例如为了特别是在充电期间将听力设备固定在充电装置上的目的。充电线圈也被称为“接收线圈”或“次级线圈”，发送线圈也被称为“初级线圈”。然而在此，必要时除了已经描述的转换器电子器件之外，还需要用于控制充电过程的充电电子器件作为听力设备的一部分。这些充电电子器件通常和次级电池一起组合在听力设备的所谓的电池模块中。
对于感应充电来说，充电线圈相对于发送线圈的尽可能精确的相对取向是期望的。此外，两个线圈还应当彼此以尽可能小的距离布置，例如以几毫米、例如3毫米的距离布置。否则，在能量传输中的可能的能量输出会受损，这导致长的充电周期或不充分的充电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，改进听力设备中的次级电池的非接触式的充电。
根据本发明，该技术问题通过具有根据本发明的特征的听力设备以及通过具有根据本发明的特征的电路板来解决。此外，该技术问题尤其还通过具有这种电路板并且针对这种听力设备的电池模块来解决。有利的设计方案、扩展方案和变型方案是本发明的主题。根据意义，与听力设备相关的实施方案也适用于电路板和电池模块，反之亦然。
听力设备具有电池模块。电池模块尤其安置在听力设备的壳体中。电池模块具有次级电池，该次级电池尤其用于听力设备的一个或多个部件的能量供应。电池模块还具有用于对次级电池进行非接触式的充电的接收线圈。因此，接收线圈也被称为充电线圈。
“非接触式”通常被理解为，充电刚好不需要充电装置和听力设备之间的电流连接。在此，简单的机械耦合是可能的，例如为了特别是在充电期间将听力设备固定在充电装置上的目的。非接触式的充电在听力设备的充电运行中，优选通过磁场以感应谐振充电方法进行，从而非接触式的充电是感应充电。具有发送线圈(其也被称为“初级线圈”)的充电装置用于非接触式的充电。相应地，接收线圈也被称为“次级线圈”。接收线圈和发送线圈分别通常也被称为线圈。在充电过程中，能量通过线圈从充电装置传输到听力设备，并且以该方式为次级电池充电。
至少壳体、优选甚至整个听力设备在常规使用时尤其完全佩戴在用户的头部区域中，优选佩戴在头部的侧面以及耳内、耳上或耳后。听力设备是相应紧凑的，从而对听力设备及其各个部件提出了相应的要求，即尽可能紧凑的结构形式和尽可能有效地利用结构空间。
电池模块还具有电路板，电路板具有导体线路，导体线路形成接收线圈。电路板也被称为印刷电路板或印刷电路(简称为PCB，“printed circuit board”)。导体线路尤其由导电材料、优选铜制成，并且施加在电路板的基底上，或嵌入基底中，或包含这两种情况。
电路板此外具有多个层，其中，单个层(英文：layer)也被称为涂层。术语“层”尤其表示承载一个或多个导体线路的单个平面。电路板因此是具有至少两个层的多层的电路板。例如，电路板的上侧和下侧分别形成层，从而电路板是双侧的电路板。或者电路板具有多于两个的层，并且是所谓的多层电路板。这些层在堆叠方向上相互堆叠。电路板总体上尤其平坦地、即板状地构造，并且优选具有0.5mm至5mm的范围内的厚度。电路板的厚度沿堆叠方向被测量，即垂直于层地被测量。电路板平坦地或者弯曲地构造，因此不是强制性地沿平坦的单个平面延伸，而是根据听力设备的设计必要时遵循弯曲或弯折的走向，例如以便适配于听力设备的壳体或部件中或上的轮廓。特别优选地，电路板是柔性的，即可弯曲的和弹性的，以便例如遵循弯曲的走向。
导体线路在多个层上延伸，并且在此在多个层的每个层中具有导体环，其具有至少一个匝圈。以该方式形成接收线圈，其具有相应数量的匝圈。匝圈的具体的尺寸和其布置确定接收线圈的传输特性。优选地，不同的层的导体环大部分类似地构造，并且进一步优选地在堆叠方向上观察大部分是一致的。在此，“大部分”尤其被理解为“至少90％”。也如电路板那样，导体线路优选也是柔性的，并且为此尤其被构造为平坦的线路。
匝圈的特征在于，其完全在单个层内延伸。此外，匝圈的特征在于，其形成敞开的环，即尤其尽可能完全包围出自由空间(即内部区域)，但在此不是闭合的。相应的匝圈因此具有两个端部，这两个端部没有相互连接，然而优选在侧向上在层内彼此并排。匝圈优选矩形地成型，然而替换地圆形地成型或以其它形状成型。
本发明的核心思想尤其是，使用具有特殊构造的导体线路的电路板。导体线路在此被构造为线圈，其方式是使导体线路形成多个导体环，这些导体环分布在电路板的不同的层上。由此，以简单和紧凑的方式实现用于非接触式的充电的接收线圈。基于特别平坦的设计方案，将导体线路用作接收线圈导致特别有利的形状因素(Formfaktor)，其中，接收线圈总体上是特别平坦的，并且在此通常比具有类似的传输特性的由金属线缠绕成的线圈更平坦，特殊地，在电路板中避免的是，导体线路的端部侧的重叠导致增厚，如在由金属线制成的线圈中是这样的情况，其中，金属线端部中的一个必须从线圈内部向外引导，用以进行连接。此外，电路板的导体线路可以以特别高的精度可再现地制造，并且因此特别适合于大批量制造。通常，可以以小于10μm的公差可再现地制造导体线路。与此相比，例如手工缠绕的线圈的制造明显是更不精确的，线圈相互具有更大的偏差。但机绕的线圈有时相互也具有比在制造导体线路时更大的偏差。原则上类似地基于金属线制造的两个线圈因此不是必然地具有相同的传输特性。由此也产生不同的谐振频率。为了对这一点进行补偿，可以使用补偿电容器(英文：tuning capacitor)，随后利用补偿电容器来修正谐振频率。然而，这需要附加的构件，并且还需要更多的开销，因为必须为每个线圈重新确定和选择所需的电容和相应的电容器。这对制造的成本和速度产生不利的影响。
优选地，导体环一起形成螺旋件，并且相应的导体环的匝圈形成回形件，从而接收线圈被构造为回形平面的螺旋形的线圈。相应的导体环的匝圈在相应的层内形成回形件。通过导体线路在多个层上延伸，于是形成螺旋件。因此，总体上，多个回形件在堆叠方向上相叠地布置，并且相互串联连接，使得形成螺旋件。为此，相应的回形件的两个端部中的一个与位于其上方的导体环的回形件的一个端部连接，并且两个端部中的另一个与位于其下方的导体环的回形件的一个端部连接。为了构造螺旋件，需要至少两个导体环、即两个层。为了构造回形件，在一个层内需要至少两个匝圈。线圈的回形平面的螺旋形的设计方案结合了一方面特别大的电感和另一方面特别紧凑的结构形式的优点。
在特别优选的设计方案中，接收线圈具有刚好两个导体环，其分别具有刚好两个匝圈，从而总共存在四个匝圈，它们分布在两个层上。该设计方案特别适用于助听器。此外，在仅两个层的情况下的制造是特别简单的，其方式是简单地分别在电路板的上侧和下侧形成导体环。
适当地，导体环借助镀通孔导电连接并且串联连接。镀通孔也被称为“通孔”。镀通孔尤其嵌入电路板的基底中，例如作为具有金属化内壁或具有安装在其中的金属套管的孔，并且从一个层延伸到相邻的层。镀通孔尤其在堆叠方向上延伸，并且因此垂直于层地延伸。两个导体环分别与镀通孔导电连接，从而总体上产生导体环的串联连接。于是，镀通孔的数量比导体环的数量少一个。
基于匝圈，相应的导体环尤其具有内端部和外端部，并且两个内端部或两个外端部总是借助相应的镀通孔相互连接。最上方的和最下方的导体环的两个剩余的端部与每个连接触点连接，用于将线圈例如连接到次级电池、转换器电子器件、充电电子器件或其组合。
通常，电路板具有两个连接触点，每个连接触点与导体线路的一个端部连接，以便连接接收线圈。连接触点优选一起布置在电路板的若干层中的一个中，尤其地，为此，针对连接触点中的至少一个存在镀通孔，该镀通孔将该连接触点与其他的层中的导体线路的端部连接。
优选地，听力设备具有充电电子器件，用于控制次级电池的充电过程。在适当的设计方案中，替换地或附加地，听力设备具有用于电压转换的转换器电子器件，以便为电子部件实现合适的电压值。充电电子器件或转换器电子器件或两者尤其实现为集成电路或电路，或以类似的方式实现为电路板的一部分，并且因此实现为电池模块的一部分。
优选地，导体线路具有200μm至500μm的范围内的宽度和10μm至100μm的范围内的厚度。这些尺寸导致特别合适的传输特性。优选地，导体线路具有矩形的横截面，其中，宽度沿着层地被测量，并且厚度垂直于层地被测量。
随后的表格1描述了接收线圈的六个有利的设计方案A-F和其已经借助模拟确定的传输特性：
Figure BDA0003468388660000051
Figure BDA0003468388660000061
表格1
根据表格1的所有六个设计方案A-F具有带有四个匝圈的导体线路。在设计方案F中，每个匝圈布置在自身的层中，相反地，在设计方案A-E中分别形成两个层，每个层具有带有两个匝圈的导体环。针对设计方案A、B、C、F，导体线路的宽度为0.3毫米，针对其他设计方案为0.4毫米。在设计方案A-E中，导体线路的厚度针对所有相应的导体环分别是相同的，相反地，在设计方案F中，中间的两个层的导体环的厚度小于外层的导体环的厚度。最后一列说明了接收线圈的Q因子、即品质因子。Q因子、简称为“Q”也确定了两个线圈之间的耦合的质量。
Q因子与导体线路的尺寸相关。尤其地，导体线路具有确定导体线路的电阻、更准确地说是交流电阻(英语：AC resistance，用RAC表示)的横截面。横截面的减小通常导致电阻的增大。因此原则上，大的横截面、即大的宽度是有利的，因为基于层结构和电路板的制造，厚度通常比宽度更不灵活地被选择。横截面由宽度和高度的乘积、例如如上面的表格1中说明的宽度和高度的乘积得出。电阻RAC与频率相关并且根据以下等式得出：
RAC(f)＝[(2.16×10-7)√(f·ρR)]/[2(w+d)]
在此，w是宽度，d是导体线路的厚度，f是单位为Hz的频率，ρR是导体线路与铜相比的相对电阻率，其中ρR＝1。然而，在导体环的相同的外尺寸的情况下，在更小的宽度中产生更大的被导体环包围的自由面，并且因此产生线圈的更大的电感。相应地，必须在一方面尽可能低的电阻和另一方面尽可能高的电感之间进行权衡。
如从上面的表格1可以看出的那样，在相同的厚度但不同的宽度的情况下，针对具有更小的宽度的设计方案产生更大的电感和更高的电阻，例如参见A和D或B和E的设计方案。在此，Q因子的差异然而是不重要的。
根据表格1，在其他方面相同的设计方案中的不同的厚度针对更小的厚度产生更小的电感，然而产生明显更大的电阻，这组合地对Q因子产生很大影响。因此，尽可能大的厚度是优选的，因为这会导致更大的Q因子，例如参见设计方案A、B、C。
最后，表格1示出了，具有两个层的设计方案(设计方案A-E)优于具有四个层设计方案(设计方案F)，因为在此产生更大的Q因子。此外，具有较少的层的设计方案有利地也具有较低的制造成本，并且因此也是优选的。
与上面的表格1类似地，下面的表格2示出了接收线圈的三个设计方案及其参数、特别是Q因子，但所说明的数据基于在实际制造的电路板原型上的测量，而不是基于模拟。表格2中的名称A、B、C与表格1中的名称无关。
设计方案 宽度[mm] 厚度 电感[nH] 电阻[mΩ] Q
A 0.3 2oz/70μm 127.84 334.29 32.58
B 0.4 1oz/35μm 119.15 424.78 23.90
C 0.4 2oz/70μm 99.85 34.7 34.70
表格2
与表格1相比，表格2中的实际的测量值还考虑了制造参数、例如制造导体线路的铜的纯度、电路板的材料等。此外，在表格2的设计方案中，也分别存在铁氧体层，更确切地说在中间位置中，如在下面还将更精确地阐述的那样。所有三个设计方案A、B、C具有在两个层中的两个导体环，并且在每个导体环中具有两个匝圈，即总共四个匝圈。可以清楚地看出厚度的大的影响和宽度的可忽略的影响。由于Q因子，设计方案A和C通常是优选的，设计方案C是特别优选的。
电路板有利地具有完全覆盖导体环的附加的铁氧体层，以增大接收线圈的电感。铁氧体层尤其由铁氧体构成，并且例如借助粘合剂、例如粘合剂层与其他的层连接，即粘合到层中的一个上、另一层上或电路板的基底上。优选地，铁氧体层粘合到若干层的外层上，并且因此在堆叠方向上形成封闭件，从而接收线圈完全布置在铁氧体层的仅一个侧面上。在此，铁氧体层优选布置在接收线圈的在非接触式充电时背离发送线圈的侧面上。铁氧体层因此刚好没有布置在两个线圈之间。
铁氧体层用于，加强在非接触式充电时由发送线圈产生的磁场，并且增加铁氧体层的周围环境中的磁通密度。因此，铁氧体层优选紧靠接收线圈布置，以便在其方向上转移和集中磁场，并且由此实现与发送线圈的更好的耦合。铁氧体层也对Q因子产生影响，Q因子尤其由铁氧体层的材料确定。所谓的损耗角正切用作通过铁氧体层的磁性材料产生的能量的损耗的量度，损耗角正切与Q因子成反比，并且由以下等式定义：
tanδ＝1/Q＝μ“/μ‘
在此，“tanδ”是损耗角正切，μ“是复值的相对渗透率的虚部，μ‘是复值的相对渗透率的实部。从上面的等式得出，较低的损耗导致较高的Q因子，即导致更好的传输特性。损耗角正切通常与频率相关。接收线圈具有谐振频率、优选13.56MHz的谐振频率。谐振频率用于传输能量。尤其地，发送线圈具有与接收线圈相同的谐振频率。在谐振频率下，损耗应当是尽可能小的，即尤其地，针对谐振频率的损耗角正切优选小于0.02。用于铁氧体层的材料的选择尤其根据前述的边界条件进行，即铁氧体层由在接收线圈的谐振频率下具有至多0.02的损耗角正切的材料构成。
铁氧体层优选也是柔性的。
通常适用的是，铁氧体层的尺寸越大，接收线圈的电感就越大。在任何情况下有利的是，铁氧体层完全、即不是仅部分地覆盖导体环和整个接收线圈。这基于观察到铁氧体层相对于接收线圈的不同位置会导致不同的电感。这在下面的表格3中进行说明，该表格3说明了针对相对于中间的位置的不同的位置的电感。位置说明为沿垂直于堆叠方向的X和Y方向的移动，堆叠方向同时是Z方向。在中间的位置中，铁氧体层和导体环的中心点沿一条直线位于堆叠方向上，并且铁氧体层垂直于堆叠方向地、即在X和Y方向上延伸，至少延伸到导体环，使得导体环被完全覆盖。在表格3中，在设计方案A中实现中间的位置，这也示出了最大的电感。根据表格3的导体线路的设计方案A-I与表格1和表格2的设计方案不相关，而是基本上独立的。
Figure BDA0003468388660000081
Figure BDA0003468388660000091
表格3
在根据表格3的设计方案B-I中的X和Y移动导致，铁氧体层不再完全覆盖导体环，并且因此没有发挥对磁场的最佳影响。
在有利的设计方案中，电路板在导体环内具有凹部，并且铁氧体层具有伸入凹部中的隆起部，从而使得隆起部布置在匝圈内，并且针对接收线圈形成铁氧体磁芯。隆起部也被称为“凸模”，因为隆起部在堆叠方向上从其他的铁氧体层凸出，并且形成阶梯的表面，该阶梯的表面伸入导体环内的自由空间中。通过隆起部，铁氧体层通常具有更多材料，由此，尤其是在接收线圈的中心进一步提高磁场的密度。由此进一步改进线圈的耦合。例如，凹部被切入电路板中，并且优选完全延伸穿过电路板，从而使得凹部相应在电路板中形成孔。铁氧体层的隆起部尤其具有周向轮廓，该周向轮廓通常遵循导体环的内部轮廓，从而可用的自由空间被最佳地利用，并且填充有铁氧体层。
次级电池优选是圆柱形的，并具有外罩面，并且电路板以及接收线圈是弯曲的，并且遵循外罩面。在这点上有利的是，电路板如上面已经描述的那样是柔性的，并且由此相应是可弯曲的。例如，次级电池以纽扣电池的方式构造，并且因此总体上是圆柱形的。圆柱形的次级电池通常沿纵轴线在纵向方向上延伸。外罩面围绕纵轴线，并且在垂直于纵向方向的径向方向上围嵌次级电池。电路板现在优选弯曲地延伸，使得该电路板同样围绕次级电池的纵轴线弯曲。因此，电路板的堆叠方向相应于径向方向。接收线圈相应是弯曲的。以该方式，电路板特别节省空间地被安置。与电路板在次级电池的端面上的布置相比，在此优选的径向布置是有利的，因为该径向布置能够实现接收线圈的更自由的设计和定位。
适宜地，优选由铜制成的屏蔽层布置在电路板和次级电池之间。屏蔽层用于，减小次级电池的总电阻，并且也减小趋肤效应的影响。次级电池通常具有特别高的相对介电常数，并且通过与磁场的相互作用产生强大的涡流。由此，尤其也提高了次级电池的温度。总体而言，沿径向方向从内向外看产生一种优选的布置，即次级电池布置在内部，然后是屏蔽层，然后是铁氧体层(如果存在的话)，并且最后是具有接收线圈的电路板。最后，进一步还向外存在听力设备的壳体。
听力设备优选为BTE助听器，即耳后式助听器(BTE＝behind the ear，耳后式)，或RIC助听器，即听筒佩戴在耳道中的助听器(RIC＝receiver in canal，接收器在耳道中)。在BTE助听器和RIC助听器的情况下，壳体由用户佩戴在耳后而不是耳内(如在ITE助听器中那样)。在BTE助听器的情况下，用于声音输出的听筒布置在壳体中，并且声音软管在佩戴状态中从壳体引导至用户的耳朵中。相反，在RIC助听器的情况下，用于声音输出的听筒布置在壳体的外部，并且在佩戴状态中安置到耳道中。听筒通过电导线与壳体连接。
附图说明
下面借助附图详细阐述本发明的实施方式。附图中分别示意性地：
图1示出了听力设备和充电装置；
图2示出了图1的听力设备的电池模块，其具有电路板；
图3示出了图2的电路板的第一层；
图4示出了图2的电路板的第二层；
图5示出了图2的电路板的导体线路；
图6示出了线圈；
图7示出了方案“回形”和“螺旋”的组合，以用于成型回形平面的、螺旋形的线圈；
图8以细节图示出了图2的电池模块的片段图；
图9示出了其他的电池模块，其具有根据图6的线圈。
具体实施方式
图1示出了一种听力设备2，用于向未示出的用户输出音频信号。输出在此借助输出转换器进行，在此在声学路径上通过空气声音借助所谓的听筒4进行。在在此示出的设计方案中，听力设备2是听力辅助设备，其也被简称为助听器，用于照顾具有听力缺陷的用户。为此，听力设备2具有至少一个声学输入转换器(在此是两个麦克风6)和信号处理器8。信号处理器8被构造用于，处理由输入转换器从环境声音产生的输入信号，并且由此至少部分地补偿用户的听力缺陷。听力设备2具有壳体10，在其中安置有各种部件。然而，以下实施方案原则上也适用于并非专门指助听器的听力设备2。
图1所示的听力设备2具体是RIC助听器，即听筒4佩戴在耳道中的助听器(RIC＝receiver in canal)。在未明确示出的变型方案中，听力设备2是BTE助听器、即耳后式助听器(BTE＝behind the ear)。在BTE助听器和RIC助听器中，壳体10由用户佩戴在耳后而不是耳中(如在ITE助听器中那样)。在BTE助听器中，用于声音输出的听筒4布置在壳体10中，并且声音软管在佩戴状态中从壳体10引导至用户的耳朵中。相反，在RIC助听器的情况下，用于声音输出的听筒4布置在壳体10的外部，如在图1中可见的那样，并且在佩戴状态中安置到耳道中。听筒4通过电导线12与壳体10连接。
听力设备2具有电池模块14，其在图1中仅以高度示意性的方式示出。图2详细示出了电池模块14的实施方式。电池模块14安置在壳体10中并且具有用于向听力设备2的一个或多个部件供应能量的次级电池16。电池模块14还具有用于对次级电池16非接触式充电的接收线圈18。接收线圈18因此也被称为充电线圈。
当前，非接触式的充电在用于听力设备2的充电运行中通过磁场以感应谐振充电方法进行。充电装置20用于非接触式的充电，具有发送线圈22，其也被称为“初级线圈”。可以在图1中以非常简化的方式看到其示例。相应地，接收线圈也被称为“次级线圈”。接收线圈18和发送线圈22分别通常也被称为线圈。在充电中，能量通过线圈18、22从充电装置20传输到听力设备2，并且以该方式给次级电池16充电。
电池模块14还具有电路板24，其同样已经在图1中简化地示出，并且在图2中可以更精确地看到。电路板24具有形成接收线圈18的导体线路26。电路板24也被称为印刷电路板或印刷电路(简称PCB，“printed circuit board”)。导体线路26由导电材料(在此为铜)制成，并且施加在电路板的基底28上或嵌入基底28中，或包含这两种情况。
电路板24具有多个层30、32，其中，单个层30、32(英语：layer)也被称为涂层。术语“层”尤其表示承载一个或多个导体线路的单个平面。电路板24因此是具有至少两个层30、32的多层的电路板24。例如，如图3所示的上侧30和如图4所示的下侧32分别形成层30、32，从而电路板24是双侧的电路板24。在未明确示出的变型方案中，电路板24具有多于两个的层30、32，并且是所谓的多层电路板24。层30、32在堆叠方向S上相互堆叠。如从图2至图4可看到的那样，电路板24总体上平坦地，即板状地构造。电路板24平坦地或者弯曲地构造，因此不是强制性地沿平坦的单个平面延伸，而是根据听力设备的设计必要时遵循弯曲的走向，例如以便适配于听力设备的壳体或部件中或上的轮廓，如在图2中可看到的那样。图3和图4分别在平面的图示中示出了图2的部分弯曲延伸的电路板24的片段，以更好地进行概览。在此明确示出的电路板24此外是柔性的，即可弯曲的和弹性的，以便如在图2中示出的那样遵循弯曲的走向。
导体线路26在多个层30、32上延伸，并且在此在多个层30、32的每个层中具有导体环34，其具有至少一个匝圈36。以该方式形成接收线圈18，其具有相应数量的匝圈36。导体线路26的适当的结构可从图3和图4以及图5中看到，图5以立体图示出了图3和图4的导体线路26并且没有示出基底28。在图5中明显可看到的是在电路板24的多个平面上的导体线路26的多层的结构。匝圈36的具体的尺寸和其布置确定接收线圈18的传输特性。在所示的实施例中，不同的层30、32的两个导体环34大部分类似地构造，并且此外甚至在堆叠方向S上观察大部分是一致的，如尤其在图5中可看到的那样。与电路板24一样，导体线路26也是柔性的，并且为此被构造为平坦的线路。
如在图3至图5中可看出的那样，匝圈36的特征在于，其完全在单个层30、32内延伸。此外，匝圈36的特征在于，其形成敞开的环，即尽可能完全包围出自由空间38、即内部区域，但不是闭合的。相应的匝圈36因此具有两个端部40、41，这两个端部没有相互连接，然而在此在侧向上彼此并排。此外，匝圈36在此也矩形地成型，但其他的形状原则上也是合适的。
由于平坦的设计，使用导体线路26作为接收线圈18导致有利的形状因素，其中，接收线圈18被构造为比具有类似的传输特性的由金属线缠绕成的线圈42更平坦，如图6所示的那样。特别地在电路板24中避免的是，导体线路的端部侧的重叠导致增厚，如在图6中针对由金属线制成的线圈42是这样的情况，其中，金属线端部中的一个必须从线圈42内部向外引导，用以进行连接，并且在此形成重叠44。
在图3至图5的实施例中，导体环34一起形成螺旋件46，并且相应的导体环34的匝圈36形成回形件48，从而接收线圈16被构造为回形平面的螺旋形的线圈。在图7中示出该基本概念。相应的导体环34的匝圈36在相应的层30、32内形成回形件48。通过导体线路34在多个层30、32上延伸，由此形成螺旋件46。因此，总体上，多个回形件48在堆叠方向S上相叠地布置，并且相互串联连接，使得形成螺旋件46。为此，相邻的层30、32的回形件48在端部侧彼此连接。为了形成螺旋件46需要至少两个导体环34、即两个层30、32。为了形成回形件48，在层30、32内需要至少两个匝圈36。
在此处所示的设计方案中，接收线圈18具有刚好两个导体环34，其分别具有刚好两个匝圈36，从而总共存在四个匝圈36，它们分布在两个层30、32上。电路板24在仅两个层30、32的情况下例如制造为，使得在电路板24的上侧30和下侧32分别形成导体环34，如在图3和图4中示出的那样。
当前，导体环34借助镀通孔49(也被称为“通孔”)导电连接，并且串联连接。镀通孔49在图5中清晰可见，并且嵌入电路板24的基底28中，并且从一个层30延伸至相邻的层32。在此，镀通孔49沿堆叠方向S延伸，并且因此垂直于层30、32延伸。两个导体环34分别与镀通孔49导电连接，从而总体上产生导体环34的串联连接。基于匝圈36，相应的导体环34具有内端部40和外端部41，并且两个内端部40或两个外端部41总是借助相应的镀通孔49相互连接。最上方的和最下方的导体环34的两个剩余的端部40、41与每个连接触点50连接，用于将线圈18例如连接到次级电池16、转换器电子器件52、充电电子器件54或其组合。通常，电路板24具有两个连接触点50，每个连接触点与导体线路26的一个端部连接，以便连接接收线圈18。在所示的实施例中，连接触点50如在图5中可看到的那样一起布置在电路板24的层30中，为此，针对连接触点50中的至少一个存在镀通孔56，其将该连接触点50与其他的层32中的导体线路26的端部连接。
听力设备2具有用于控制次级电池16的充电过程的充电电子器件54。替换地或附加地，听力设备2具有用于电压转换的转换器电子器件52，以便为电子部件实现合适的电压值。充电电子器件54或转换器电子器件52或两者在图2中实现为集成电路或电路，或以类似的方式实现为电路板24的一部分，并且因此实现为电池模块14的一部分。
在所示的实施例中，导体线路26具有200μm至500μm的范围内的宽度w和10μm至100μm的范围内的厚度d。这些尺寸导致合适的传输特性。当前，导体线路26此外具有矩形的横截面，其中，宽度w沿着层30、32地被测量，并且厚度d垂直于层30、32地被测量。
可选地，电路板24具有附加的铁氧体层58，其完全覆盖导体环34，以增加接收线圈18的电感。已经在图2中示出了具有铁氧体层的实施例。图8示出了图2的实施例的细节图，在其中可以特别清楚地看到导体线路26和铁氧体层58。铁氧体层58尤其是由铁氧体构成，并且当前借助粘合剂与其他的层30、32连接。铁氧体层58在此粘合到层30、32的外部的层上，并且因此在堆叠方向S上形成封闭件，从而接收线圈18完全布置在铁氧体层58的仅一个侧面上。在此，铁氧体层58布置在接收线圈18的在非接触式充电时背离发送线圈22的侧面上。因此，铁氧体层58刚好不布置在两个线圈18、22之间。
铁氧体层58用于，加强在非接触式充电时由发送线圈22产生的磁场并且增加铁氧体层58的周围环境中的磁通密度。因此，如图2和图8所示，铁氧体层58紧靠接收线圈18布置，以便在其方向上转移和集中磁场。接收线圈18具有用于能量传输的谐振频率。发送线圈22具有与接收线圈18相同的谐振频率。在谐振频率下，损耗应当是尽可能低的。然后，根据合适的边界条件选择用于铁氧体层58的材料。铁氧体层58优选同样是柔性的。
在所示的实施例中，铁氧体层58完全地、即不是仅部分地覆盖导体环34和整个接收线圈18。在铁氧体层58移动时，导体环34将不再被完全覆盖，并且不再获得磁场的最佳效果。
如从图8中可以看出的那样，在那里示出的设计方案中，电路板24在导体环34内具有凹部60，并且铁氧体层58具有伸入凹部60中的隆起部62，使得隆起部62布置在匝圈36内，并且针对接收线圈18形成铁氧体磁芯。隆起部62也被称为“凸模”，因为隆起部62在堆叠方向S上从其他的铁氧体层58凸出，并且形成阶梯的表面，该阶梯的表面伸入导体环34内的自由空间38中。附加地，根据图8的铁氧体层58的隆起部62具有周向轮廓U，该周向轮廓通常遵循导体环34的内部轮廓I，从而可用的自由空间38被最佳地利用，并且填充有铁氧体层58。
在此示出的次级电池16是圆柱形的，并且具有外罩面64。电路板24以及接收线圈18是弯曲的并且遵循外罩面64，如特别是在图2中可以看出的那样。圆柱形的次级电池18通常沿纵轴线L在纵向方向上延伸。外罩面64围绕纵轴线L延伸并且在垂直于纵向方向的径向方向R上围嵌次级电池18。电路板24现在弯曲地延伸，使得其同样围绕次级电池18的纵轴线L弯曲。电路板24的堆叠方向S因此相应于径向方向R。接收线圈18相应地弯曲。以该方式特别节省空间地安置电路板24。与电路板24在次级电池18的端面上的布置相比，如在图9中示例性示出的那样，图2所示的径向布置是有利的，因为该布置能够实现接收线圈18的更自由的设计和定位。此外，由于电路板24相对于线圈42的平坦的设计，可以将接收线圈18和电路板24共同沿着外罩面64布置，这在图9中的线圈42中是不可能的。
可选地，在电路板24和次级电池18之间布置有屏蔽层66，其在图2中可以清楚地看到并且在那里示例性地由铜构成。总体而言，在图2中，沿径向方向R从内向外看产生一种布置，即次级电池18布置在内部，然后是屏蔽层66，然后是铁氧体层58，并且最后是具有接收线圈18的电路板24。最后，进一步向外还存在听力设备2的壳体10。
附图标记列表
2听力设备
4听筒
6麦克风
8信号处理器
10壳体
12电导线
14电池模块
16次级电池
18接收线圈、线圈
20充电装置
22发送线圈、线圈
24电路板
26导体线路
28(电路板的)基底
30上侧、层
32下侧、层
34(导体线路的)导体环
36(导体环的)匝圈
38自由空间
40(匝圈的)内端部
41(匝圈的)外端部
42线圈
44重叠
46螺旋件
48回形件
49镀通孔
50连接触点
52转换器电子器件
54充电电子器件
56(用于连接触点的)镀通孔
58铁氧体层
60凹部
62(铁氧体层的)隆起部
64(次级电池的)外罩面
66屏蔽层
d(导体线路的)厚度
I(导体环的)内轮廓
L纵轴线
R径向方向
S堆叠方向
U(隆起部的)周向轮廓
w(导体线路的)宽度。

Claims (10)

1.一种听力设备(2)，所述听力设备具有电池模块(14)，
-其中，所述电池模块(14)具有次级电池(16)，
-其中，所述电池模块(14)具有接收线圈(18)，用于给次级电池(16)非接触式地充电，
-其中，所述电池模块(14)具有电路板(24)，所述电路板具有导体线路(26)，所述导体线路形成接收线圈(18)，
-其中，所述电路板(24)具有多个层(30、32)，
-其中，所述导体线路(26)在多个层(30、32)上延伸，并且在此在多个层(30、32)中的每个层中具有导体环(34)，所述导体环具有至少一个匝圈(36)。
2.根据权利要求1所述的听力设备(2)，其中，所述导体环(34)一起形成螺旋件(46)，并且相应的导体环(34)的匝圈(36)形成回形件(48)，从而接收线圈(18)被构造为回形平面并且螺旋形的线圈。
3.根据权利要求1或2所述的听力设备(2)，其中，所述接收线圈(18)具有刚好两个导体环(34)，所述导体环分别具有刚好两个匝圈(36)，从而总共存在四个匝圈(36)，所述匝圈分布在两个层(30、32)上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的听力设备(2)，其中，所述导体环(34)通过镀通孔(49)导电连接并且串联连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的听力设备(2)，其中，所述导体线路(34)具有200μm至500μm的范围内的宽度(w)和10μm至100μm的范围内的厚度(d)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的听力设备(2)，其中，所述电路板(24)具有完全覆盖导体环(34)的附加的铁氧体层(58)，以增大所述接收线圈(18)的电感。
7.根据权利要求6所述的听力设备(2)，其中，所述电路板(24)在导体环(34)内具有凹部(60)，并且其中，所述铁氧体层(58)具有伸入凹部(60)中的隆起部(62)，使得所述隆起部(62)布置在匝圈(36)内，并且针对接收线圈(18)形成铁氧体磁芯。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的听力设备(2)，
其中，所述次级电池(16)是圆柱形的，并具有外罩面(64)，
其中，所述电路板(24)以及所述接收线圈(18)是弯曲的，并且遵循所述外罩面(64)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的听力设备(2)，其中，所述听力设备是BTE助听器或RIC助听器。
10.一种电路板(24)，用于根据权利要求1至9中任一项所述的听力设备(2)。
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