DE102010030704B4 - Spulen-Transducer Isolator-Baugruppe - Google Patents

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Abstract

Eine Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe aufweisend: zumindest einen Leitungsrahmen (102, 118); zumindest eine erste integrierte Schaltung (110, 112, 114, 116) und zumindest eine zweite integrierte Schaltung (114, 116, 110, 112); eine biegsame Schaltung (104), wobei die biegsame Schaltung (104) zumindest einen ersten Spulen-Transducer (106, 108) aufweist, wobei der zumindest eine erste Spulen-Transducer (106, 108) zumindest eine metallische Spule aufweist, wobei sich kein Abschnitt des zumindest einen Leitungsrahmens (102, 118) physikalisch innerhalb eines räumlichen Volumens befindet, welches sich senkrecht zu der zumindest einen metallischen Spule erstreckt, wobei Begrenzungen des räumlichen Volumens durch einen Rand der zumindest einen metallischen Spule definiert sind, und wobei sich die zumindest eine erste integrierte Schaltung (110, 112, 114, 116) zumindest teilweise innerhalb des räumlichen Volumens befindet, welches sich senkrecht zu der zumindest einen metallischen Spule erstreckt.

Description

  • HINTERGRUND
  • Elektrische Isolierungsbarrieren werden typischerweise verwendet, um ein elektrisches System von einem anderen elektrischen System zu isolieren. Zum Beispiel enthält ein Transformator, welcher verwendet wird, um eine hohe Spannung auf einer Hochspannungsleitung auf eine geringere Spannung, die Häusern verwendet wird, herab zu transformieren, eine Isolationsbarriere. In einem anderen Beispiel, kann ein Isolationstransformator oder ein Trenntransformator dazu verwendet werden, um ein hochfrequentes Rauschen zu reduzieren, welches oft an den Leistungsausgängen von Häusern gefunden wird. Der Isolationstransformator wirkt als ein Tiefpass-Filter, um das hochfrequente Rauschen zu entfernen.
  • Eine andere Art von oft verwendeter elektrischer Isolationsbarriere ist eine optische Isolation. Eine optische Isolation verwendet Licht, um ein Signal von einem elektrischen System zu einem anderen elektrischen System zu senden, während das eine elektrische System von dem anderen elektrischen System isoliert wird. Zum Beispiel kann eine LED (light emitting diode, Leuchtdiode) verwendet werden, um ein Signal von einer Eingangsschaltung durch ein faseroptisches Kabel zu einem Photodetektor zu senden. Oft wird eine Impulsfolge von Licht verwendet, um das Signal von der Eingangsschaltung darzustellen. Wenn der Photodetektor die Impulsfolge von dem faseroptischen Kabel empfängt, rekonstruiert eine Ausgangsschaltung die Impulsfolge in das ursprüngliche Signal. Ein Opto-Isolator kann eine ähnliche Struktur verwenden, wobei die optische Faser jedoch durch ein dünnes dielektrisches Blatt ersetzt ist.
  • Optische Isolatorsysteme verbrauchen häufig mehr Leistung als ein auf Magnetinduktion beruhendes Isolatorsystem. Zusätzlich sind optische Isolatorsysteme oft langsamer als ein auf Magnetinduktion beruhendes System. Ein höherer Leistungsverbrauch in einem optischen Isolatorsystem ist zum Teil bedingt durch die, im Vergleich zu der großen Anzahl von Photonen, die in einer LED erzeugt werden, kleine Anzahl von Photoelektronen, die in einem Photodetektor erzeugt werden.
  • Ein Spulen-Transducer, welcher als ein Teil von einem oder mehreren Substraten geformt ist, kann in Verbindung mit einem auf Magnetinduktion beruhenden Isolatorsystem verwendet werden, um die Leistung zu reduzieren und um die Geschwindigkeit der elektrischen Isolationsbarriere zu verbessern. Ein Spulen-Transducer kann zum Beispiel ein Transformator sein. Ein Material, welches verwendet wird, um ein Substrat, welches einen Spulen-Transducer enthält, herzustellen, beinhaltet Polyimid. Ein Polyimid enthaltendes Substrat, welches einen Spulen-Transducer enthält, kann größer sein als ein Silizium-Substrat, welches einen Spulen-Transducer enthält. Jedoch helfen die elektrischen Eigenschaften eines Polyimid-Substrats, welches einen Spulen-Transducer enthält, den Signaldurchsatz und eine Rückhaltung von Hochspannung zu verbessern. Zusätzlich ist ein Polyimid-Substrat, welches einen Spulen-Transducer enthält, üblicherweise billiger als ein Silizium-Substrat, welches einen Spulen-Transducer enthält.
  • US 2008/0 061 631 A1 beschreibt einen galvanischen Isolator, welcher ein geteilten Schaltungselement, ein Polymer-Substrat, einen Sender und einen Empfänger aufweist. Das geteilte Schaltungselement hat einen ersten und einen zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt auf einer ersten Oberfläche des Substrats und der zweite Abschnitt auf einer zweiten Oberfläche des Substrats angebracht sind. Der Sender empfängt ein Eingangssignal und koppelt ein von dem Eingangssignal abgeleitetes Signal zu dem ersten Abschnitt. Der Empfänger ist zu dem zweiten Abschnitt des Schaltungselementes verbunden und erzeugt ein Ausgangssignal, das an eine externe Schaltung gekoppelt wird. Der galvanische Isolator kann kostengünstig auf herkömmlichen gedrückten Leiterplattensubstraten und flexiblen Leiterplattensubstraten hergestellt werden.
  • US 2008/0 180 206 A1 beschreibt verschiedene Ausführungsformen von Spulen-Transducern und galvanischen Isolatoren, die zum Bereitstellen von Leistungsmerkmalen in Bezug auf Hochspannungsisolation und Hochspannungsdurchschlag in kleinen Paketen konfiguriert sind. Ein Spulen-Transducer ist vorgesehen, über welche Daten oder Leistungssignale mittels Primär- und Sekundärspulen auf gegenüberliegenden Seiten desselben übertragen und empfangen werden können, ohne dass Hochspannungsdurchschläge zwischen diesen auftreten. Zumindest Teile der Spulen-Transducer sind aus einem elektrisch isolierenden, nicht-metallischen, nicht-Halbleiter Material mit geringen dielektrischen Verlusten gebildet. Die Spulen-Transducer kann in einem kleinen Paket gebildet werden, zum Beispiel unter Verwendung von gedruckten Leiterplatten, CMOS-kompatiblen und anderen Herstellungs- und Verpackungsverfahren.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
  • 2 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
  • 3 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
  • 4 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform.
  • 5 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform.
  • 6 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform.
  • 8 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer siebten beispielhaften Ausführungsform.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einer siebten beispielhaften Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Die Zeichnungen und die Beschreibung offenbaren im Allgemeinen eine Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe (coil transducer isolator package), welche zumindest einen Leitungsrahmen, zumindest eine biegsame Schaltung (flex circuit), Drahtbonds und integrierte Schaltungen (ICs) enthält. Die biegsame Schaltung enthält einen oder mehrere Spulen-Transducer. Ein Spulen-Transducer kann eine oder mehrere metallische Spulen zusammen mit Anschlüssen zu und von dem Spulen-Transducer enthalten. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe ist derart konstruiert, dass kein Abschnitt eines Leitungsrahmens physikalisch innerhalb eines räumlichen Volumens lokalisiert ist, welches sich im Wesentlichen senkrecht einer metallischen Spule erstreckt, wobei die Begrenzungen des räumlichen Volumens durch den Rand von einer oder von mehreren metallischen Spulen definiert sind. Ein Vorteil des Konstruierens der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe, so dass kein Abschnitt eines Leitungsrahmens physikalisch innerhalb des vorstehend beschriebenen räumlichen Volumens lokalisiert ist, besteht darin, dass eine Signaltransmission durch einen Spulen-Transducer nicht wesentlich reduziert ist.
  • 1 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 100 gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform, die nicht Teil der beanspruchten Erfindung ist. Bei dieser ersten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 106 und ein zweiter Spulen-Transducer 108 Teil der biegsamen Schaltung 104. Die biegsame Schaltung 104 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 104 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 100 in diesem Beispiel enthält auch vier ICs 110, 112, 114, 116 und Leitungsrahmen 102 und 118. In einer ersten beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 110 und 112 Sender ICs, wohingegen die ICs 114 und 116 Empfänger ICs sind. Jedoch können in einer anderen beispielhaften Ausführungsform die ICs 110 und 116 Sender sein und die ICs 112 und 114 können Empfänger sein.
  • In dieser ersten beispielhaften Ausführungsform sind die Sender ICs 110 und 112 zumindest teilweise unter dem Leitungsrahmen 102 lokalisiert. In dieser ersten beispielhaften Ausführungsform sind die Empfänger ICs 114 und 116 zumindest teilweise unter dem Leitungsrahmen 118 lokalisiert. Weil die vier ICs 110, 112, 114 und 116 zumindest teilweise unter dem Leitungsrahmen 102 bzw. 118 lokalisiert sind, können Drahtbonds (nicht dargestellt) von dem Leitungsrahmen 102 zu den ICs 110 und 112 und von dem Leitungsrahmen 118 zu den ICs 114 und 116 angemessen kurz sein.
  • Weil die Drahtbonds angemessen kurz sind, ist die Induktivität, die von den Drahtbonds erzeugt wird, kleiner als sie sein würde, wenn längere Drahtbonds verwendet werden würden. Ein Reduzieren der Induktivität der Drahtbonds verbessert die Geschwindigkeit der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 100.
  • In dieser ersten beispielhaften Ausführungsform ist kein Abschnitt der Leitungsrahmen 102 und 118 physikalisch über oder unter dem ersten Spulen-Transducer 106 oder dem zweiten Spulen-Transducer 108 lokalisiert. Ein Vorteil des Konstruierens der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 100, so dass kein Abschnitt der Leitungsrahmen 102 und 118 physikalisch innerhalb des räumlichen Volumens lokalisiert ist, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu einer metallischen Spule in einem der beiden Spulen-Transducer 106 und 108 erstreckt, wobei Begrenzungen des räumlichen Volumens durch einen Rand der metallischen Spulen definiert sind, besteht darin, dass eine Signaltransmission durch einen Spulen-Transducer nicht wesentlich reduziert ist. Ein anderer Vorteil von dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Baugruppe 100 kleiner sein kann als eine Baugruppe, bei der die Leitungsrahmen die ICs nicht überlappen. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • 2 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 200 gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 106 und ein zweiter Spulen-Transducer 108 Teil der biegsamen Schaltung 104. Die biegsame Schaltung 104 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 104 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 200 enthält vier ICs 110, 112, 114, 116 und Leitungsrahmen 102 und 118. In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform ist der IC 110 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 106 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen dem IC 110 und dem Spulen-Transducer 106. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm (2 mils = 2 mal ein Tausendstel von einem Inch). In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. In diesem Beispiel befindet sich zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 102 über dem IC 110.
  • In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform ist der IC 112 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 108 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen dem IC 112 und dem Spulen-Transducer 108. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. In diesem Beispiel befindet sich zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 102 über dem IC 112. Weil die ICs 110 und 112 zumindest teilweise über den Spulen-Transducer 106 bzw. 108 lokalisiert sind und weil die Leitungsrahmen 102 und 118 zumindest teilweise über den ICs 110, 112, 114 bzw. 116 lokalisiert sind, kann die Baugruppe 200 verglichen mit der Baugruppe 100 schmaler sein. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • In dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform sind zwei ICs 114 und 116 zum Teil unter dem Leitungsrahmen 118 lokalisiert. Weil die zwei ICs 114 und 116 teilweise unter den Leitungsrahmen 118 lokalisiert sind, können Drahtbonds (nicht dargestellt) von dem Leitungsrahmen 118 zu den ICs 114 und 116 angemessen kurz sein. Weil die Drahtbonds angemessen kurz sind, ist die Induktivität, die von den Drahtbonds erzeugt wird, kleiner als sie sein würde, wenn längere Drahtbonds verwendet werden würden. Ein Reduzieren der Induktivität der Drahtbonds verbessert die Geschwindigkeit der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 200.
  • 3 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 300 gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 106 und ein zweiter Spulen-Transducer 108 Teil der biegsamen Schaltung 104. Die biegsame Schaltung 104 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 104 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 300 enthält auch vier ICs 110, 112, 114, 116 und Leitungsrahmen 102 und 108. In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform ist der IC 114 teilweise über dem Spulen-Transducer 106 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen dem IC 114 und dem Spulen-Transducer 106. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm. In diesem Beispiel befindet sich zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 118 über dem IC 114.
  • In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform ist der IC 116 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 108 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen dem IC 116 und dem Spulen-Transducer 108. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. In diesem Beispiel befindet sich zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 118 über dem IC 116. Weil die ICs 114 und 116 über den Spulen-Transducer 106 bzw. 108 lokalisiert sind und weil die Leitungsrahmen 102 und 118 zumindest teilweise über den ICs 110, 112, 114 bzw. 116 lokalisiert sind, kann die Baugruppe 300 verglichen mit der Baugruppe 100 schmaler sein. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und um dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • In dieser dritten beispielhaften Ausführungsform sind zwei ICs 110 und 112 zum Teil unter dem Leitungsrahmen 102 lokalisiert. Weil die zwei ICs 110 und 112 zumindest teilweise unter den Leitungsrahmen 102 lokalisiert sind, können Drahtbonds (nicht dargestellt) von dem Leitungsrahmen 102 zu den ICs 110 und 112 angemessen kurz sein. Weil die Drahtbonds angemessen kurz sind, ist die Induktivität, die von den Drahtbonds erzeugt wird, kleiner als sie sein würde, wenn längere Drahtbonds verwendet werden würden. Ein Reduzieren der Induktivität der Drahtbonds verbessert die Geschwindigkeit der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 300.
  • 4 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 400 gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser vierten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 106 und ein zweiter Spulen-Transducer 108 Teil der biegsamen Schaltung 104. Die biegsame Schaltung 104 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 104 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 400 enthält auch vier ICs 110, 112, 114, 116 und Leitungsrahmen 102 und 108. In dieser vierten beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 110 und 114 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 106 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen einer Ebene, die von den ICs 110 und 114 gebildet ist und dem Spulen-Transducer 106. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. In diesem Beispiel befindet sich zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 102 über den ICs 110 und 112 und zumindest ein Teil des Leitungsrahmens 118 befindet sich über den ICs 114 und 116.
  • In dieser vierten beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 112 und 116 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 108 lokalisiert. Ein Isolator (nicht dargestellt), zum Beispiel Kapton, befindet sich zwischen der Ebene, die von den ICs 112 und 116 gebildet ist, und dem Spulen-Transducer 108. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke von dem Kapton ungefähr 2 × 25,4 μm. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann Luft als Isolator verwendet werden. Weil die ICs 110, 112, 114 und 116 zumindest teilweise über den Spulen-Transducer 106 und 108 lokalisiert sind und weil die Leitungsrahmen 102 und 118 zumindest teilweise über den ICs 110, 112, 114 bzw. 116 lokalisiert sind, kann die Baugruppe 400 verglichen mit der Baugruppe 100 schmaler sein. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • 5 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 500 gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 106 und ein zweiter Spulen-Transducer 108 Teil der biegsamen Schaltung 104. Die biegsame Schaltung 104 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 104 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 500 in diesem Beispiel enthält auch vier ICs 110, 112, 114, 116 und Leitungsrahmen 102 und 108. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 110 und 112 Sender ICs, wohingegen die ICs 114 und 116 Empfänger ICs sind. Jedoch können in einer anderen beispielhaften Ausführungsform die ICs 110 und 116 Sender sein und die ICs 112 und 114 können Empfänger sein. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 110 und 112 zumindest teilweise über dem Spulen-Transducer 106 lokalisiert. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform erstreckt sich kein Teil des Leitungsrahmens 102 über die ICs 110 oder 112 oder über den Spulen-Transducer 106.
  • In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 114 und 116 Empfänger ICs. In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform sind die ICs 114 und 116 zumindest teilweise über den Spulen-Transducer 106 bzw. 108 lokalisiert. In diesem Beispiel erstreckt sich kein Teil des Leitungsrahmens 118 über die ICs 114 oder 116 oder über den Spulen-Transducer 106 oder 108.
  • In dieser fünften beispielhaften Ausführungsform ist kein Abschnitt der Leitungsrahmen 102 und 118 physikalisch innerhalb eines räumlichen Volumens lokalisiert, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu den metallischen Spulen erstreckt, wobei Begrenzungen des räumlichen Volumens durch einen Rand der metallischen Spulen definiert sind. Ein Vorteil des Konstruierens der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 500, so dass kein Abschnitt der Leitungsrahmen 102 und 118 physikalisch innerhalb eines räumlichen Volumens lokalisiert ist, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu den metallischen Spulen erstreckt, wobei die Begrenzungen des räumlichen Volumens durch einen Rand der metallischen Spulen definiert sind, besteht darin, dass eine Signaltransmission durch einen Spulen-Transducer nicht wesentlich reduziert ist. Weil die ICs 110, 112, 114 und 116 zumindest teilweise über den Spulen-Transducer 106 und 108 lokalisiert sind, kann die Baugruppe 500 verglichen mit einer Baugruppe, bei der die ICs nicht die Spulen-Transducer überlappen, kleiner sein. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • 6 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 600 zur Erläuterung von Aspekten einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser sechsten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 626 und ein zweiter Spulen-Transducer 628 Teil der biegsamen Schaltung 630. Die biegsame Schaltung 630 enthält auch Masse-Anschlussflächen 632, 634, Bond-Anschlussflächen 636, 638, 696, 698, metallische Spuren 680, 682, 684, 686 und Durchkontaktierungen 688, 690, 692, 694. Die biegsame Schaltung 630 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 630 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 600 in diesem Beispiel enthält auch vier ICs 618, 620, 622, 624, acht Anschlüsse 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614, 616, Drahtbonds und zwei untere Leitungsrahmen 706 und 708. In dieser sechsten Ausführungsform sind die ICs 618 und 620 Sender ICs, wohingegen die ICs 622 und 624 Empfänger ICs sind. Jedoch können in einer anderen beispielhaften Ausführungsform die ICs 618 und 624 Sender sein und die ICs 622 und 620 sind Empfänger. In dieser sechsten Ausführungsform ist der IC 618 unter den Anschlüssen 602 und 604 lokalisiert; der IC 620 ist unter den Anschlüssen 606 und 608 lokalisiert; der IC 622 ist unter den Anschlüssen 610 und 612 lokalisiert und der IC 624 ist unter den Anschlüssen 614 und 616 lokalisiert. Weil die vier ICs 618, 620, 622 und 624 zumindest teilweise unter den Leitungsrahmen-Anschlüssen lokalisiert sind, können Drahtbonds von den Leitungsrahmen-Anschlüssen zu den ICs 618, 620, 622 und 624 angemessen kurz sein. Ein anderer Vorteil dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Baugruppe 600 kleiner sein kann als eine Baugruppe, bei der die Leitungsrahmen-Anschlüsse nicht die ICs überlappen. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • Weil die Drahtbonds angemessen kurz sind, ist die Induktivität, die von den Drahtbonds erzeugt wird, kleiner als sie sein würde, wenn längere Drahtbonds verwendet werden würden. Ein Reduzieren der Induktivität der Drahtbonds verbessert die Geschwindigkeit der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 600.
  • In dieser sechsten beispielhaften Ausführungsform stellt der Anschluss 602 eine Energieversorgungsspannung VDD1 bereit. Ein Drahtbond 640 kontaktiert VDD1 elektrisch zu der Bond-Anschlussfläche 636. Die Bond-Anschlussfläche 636 ist mit der metallischen Spur 680 verbunden. Die metallische Spur 680 ist mit der Durchkontaktierung 688 verbunden. Die Durchkontaktierung 688 ist mit einem Bus 710 (nicht dargestellt in 6) verbunden. Ein Drahtbond 642 kontaktiert elektrisch VDD1 zu dem IC 618. Der Anschluss 604 führt ein erstes Signal. Ein Drahtbond 656 kontaktiert elektrisch den Anschluss 604 mit einem Eingang des IC 618. Der Anschluss 606 führt ein erstes Signal. Ein Drahtbond 658 kontaktiert elektrisch den Anschluss 606 mit einem Eingang des IC 620. Die Bond-Anschlussfläche 696 ist mit der metallischen Spur 684 verbunden. Die metallische Spur 684 ist mit der Durchkontaktierung 692 verbunden. Die Durchkontaktierung 692 ist mit einem Bus 710 (nicht dargestellt in 6) verbunden. Der Bus 710 befindet sich bei einer Spannung VDD1. Der Anschluss 608 führt GND1. Ein Drahtbond 646 kontaktiert elektrisch GND1 zu der Masse-Anschlussfläche 632.
  • In dieser sechsten beispielhaften Ausführungsform stellt der Anschluss 610 eine Energieversorgungsspannung VDD2 bereit. Ein Drahtbond 648 kontaktiert VDD2 elektrisch zu der Bond-Anschlussfläche 638. Die Bond-Anschlussfläche 638 ist mit der metallischen Spur 682 verbunden. Die metallische Spur 682 ist mit der Durchkontaktierung 690 verbunden. Die Durchkontaktierung 690 ist mit einem Bus 712 (nicht dargestellt in 6) verbunden. Der Bus 712 befindet sich auf einer Spannung VDD2. Ein Drahtbond 650 kontaktiert elektrisch VDD2 zu dem IC 622. Der Anschluss 612 führt ein drittes Signal. Ein Drahtbond 660 kontaktiert elektrisch den Anschluss 612 mit einem Ausgang des IC 622. Der Anschluss 614 führt ein viertes Signal von dem IC 624. Ein Drahtbond 662 kontaktiert elektrisch den Anschluss 614 mit einem Ausgang des IC 624. Ein Drahtbond 652 ist mit der Band-Anschlussfläche 698 und dem IC 622 verbunden. Die Bond-Anschlussfläche 698 ist mit der metallischen Spur 686 verbunden. Die metallische Spur 686 ist mit der Durchkontaktierung 694 verbunden. Die Durchkontaktierung 694 ist mit einem Bus 712 (nicht dargestellt in 6) verbunden. Der Bus 712 befindet sich auf einer Spannung VDD2. Der Anschluss 616 führt GND2. Ein Drahtbond 654 kontaktiert elektrisch GND2 zu der Masse-Anschlussfläche 634.
  • In dieser sechsten Ausführungsform verbinden Drahtbonds 664 und 666 einen differentiellen Ausgang von dem IC 618 mit einem differentiellen Eingang an dem ersten Spulen-Transducer 626. Drahtbonds 672 und 674 verbinden einen differentiellen Ausgang von dem ersten Spulen-Transducer 626 mit einem differentiellen Eingang an dem IC 622. Drahtbonds 668 und 670 verbinden einen differentiellen Ausgang von dem IC 620 mit einem differentiellen Eingang an dem zweiten Spulen-Transducer 628. Drahtbonds 676 und 678 verbinden einen differentiellen Ausgang von dem zweiten Spulen-Transducer 628 mit einem differentiellen Eingang an dem IC 624.
  • 7 ist eine Querschnittsansicht von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 700 zur Erläuterung von Aspekten einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser sechsten beispielhaften Ausführungsform führt ein Anschluss 606 ein Signal zu einem Drahtbond 658. Der Drahtbond 658 ist elektrisch mit einem Eingang des IC 620 verbunden. Der Anschluss 614 führt ein Signal von dem Drahtbond 662. Der Drahtbond 662 ist elektrisch verbunden mit einem Ausgang des IC 624. Der Drahtbond 644 verbindet elektrisch einen Fuß von einem differentiellen Ausgang von dem IC 620 mit einem Fuß von einem differentiellen Eingang des Spulen-Transducers 628. Der Drahtbond 676 verbindet elektrisch einen Fuß von dem differentiellen Ausgang von dem Spulen-Transducers 628 mit einem Fuß von einem differentiellen Eingang des IC 624. Der Bus 710 befindet sich auf einer Spannung VDD1. Der Bus 712 befindet sich auf einer Spannung VDD2. In dieser Ausführungsform sind die unteren Leitungsrahmen 706 und 708 mit GND1 bzw. GND2 verbunden.
  • In dieser sechsten Ausführungsform ist ein Teil des Spulen-Transducers 628 als ein Teil der biegsamen Schaltung 630 dargestellt. Leitfähiges Epoxid 704 kann zum Beispiel verwendet werden um die ICs 620 und 624 an der biegsamen Schaltung 630 zu befestigen. Andere Mittel wie zum Beispiel nicht-leitfähiges Epoxid und doppelseitiges Klebeband können verwendet werden, um die ICs 620 und 624 an der biegsamen Schaltung 630 zu befestigen. Ein räumlichen Volumen 702, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu dem Spulen-Transducer 628 erstreckt, ist dargestellt, um zu zeigen, dass sich kein Abschnitt der Anschlüsse 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614 und 616 innerhalb des räumlichen Volumens 702 befindet. Die Begrenzungen des räumlichen Volumens 702 sind in diesem Beispiel durch den Rand der metallischen Spulen des Spulen-Transducers 628 definiert.
  • Ein Vorteil des Konstruierens der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 700, so dass kein Abschnitt der Anschlüsse 602, 604, 606, 608, 610, 612, 614 und 616 physikalisch innerhalb des eines räumlichen Volumens 702 lokalisiert ist, besteht darin, dass eine Signaltransmission durch den Spulen-Transducer 628 nicht wesentlich reduziert ist.
  • 8 ist eine Ansicht von oben von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 800 zur Erläuterung von Aspekten einer siebten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform sind ein erster Spulen-Transducer 818 und ein zweiter Spulen-Transducer 820 auf einer biegsamen Schaltung 822 hergestellt. Die biegsame Schaltung 822 enthält auch (a) Bond-Anschlussflächen 824, 826, 852, 854, 856, 858, 860 und 862, (b) metallische Spuren 864, 866, 868, 870, 872, 874, 888 und 892 und (c) Durchkontaktierungen 876, 878, 880, 882, 884, 886, 890 und 894. Die biegsame Schaltung 822 kann zum Beispiel Polyimid aufweisen. Die biegsame Schaltung 822 kann auch genauso gut aus anderen Materialien bestehen.
  • Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 800 in diesem Beispiel enthält auch vier ICs (nicht dargestellt), acht Anschlüsse 802, 804, 806, 808, 810, 812, 814 und 816 und Drahtbonds. In dieser siebten Ausführungsform sind die vier ICs (nicht dargestellt) unter den Anschlüssen 802, 804, 806, 808, 810, 812, 814 und 816 und der biegsamen Schaltung 822 lokalisiert. Ein anderer Vorteil von dieser Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Baugruppe 800 kleiner sein kann als eine Baugruppe, beim der die Leitungsrahmen-Anschlüsse nicht die ICs überlappen. Alternativ können die Spulen-Transducer geweitet werden, um den zusätzlichen Raum zu verwenden, während sie immer noch in die originale Packungsgröße passen, und dadurch den Durchsatz der Spulen-Transducers zu erhöhen.
  • In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform stellt der Anschluss 802 eine Energieversorgungsspannung VDD1 bereit. Eine Bond-Anschlussfläche 824 ist mit einer metallischen Spur 864 verbunden. Die metallische Spur 864 ist mit der Durchkontaktierung 876 verbunden. Die Durchkontaktierung 876 ist mit einem Bus 922 (nicht dargestellt in 8) verbunden. Der Bus 922 befindet sich auf einer Spannung VDD1. Der Anschluss 804 führt ein erstes Signal. Ein Drahtbond 832 kontaktiert elektrisch den Anschluss 804 mit einer Bond-Anschlussfläche 852 an der biegsamen Schaltung 822. Die Bond-Anschlussfläche 852 ist mit der metallischen Spur 868 verbunden. Die metallische Spur 868 ist mit der Durchkontaktierung 880 verbunden. Der Anschluss 806 führt ein zweites Signal. Der Drahtbond 834 kontaktiert elektrisch den Anschluss 806 mit der Bond-Anschlussfläche 856 an der biegsamen Schaltung 822. Die Bond-Anschlussfläche 856 ist mit der metallischen Spur 872 verbunden. Die metallische Spur 872 ist mit der Durchkontaktierung 884 verbunden. Der Anschluss 808 führt GND1. Der Drahtbond 836 ist elektrisch mit der Bond-Anschlussfläche 860 verbunden. Die Bond-Anschlussfläche 860 ist mit der metallischen Spur 888 verbunden. Die metallische Spur 888 ist mit der Durchkontaktierung 890 verbunden.
  • In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform stellt der Anschluss 810 durch den Drahtbond 838 eine Energieversorgungsspannung VDD2 für die Bond-Anschlussfläche 826 bereit. Die Bond-Anschlussfläche 826 ist mit der metallischen Spur 866 verbunden. Die metallische Spur 866 ist mit der Durchkontaktierung 878 verbunden. Die Durchkontaktierung 878 ist mit einem Bus 924 (nicht dargestellt in 8) verbunden. Der Bus 924 befindet sich auf einer Spannung VDD2. Der Anschluss 812 führt ein drittes Signal. Ein Drahtbond 842 kontaktiert elektrisch den Anschluss 812 mit einer Bond-Anschlussfläche 854 an der biegsamen Schaltung 822. Die Bond-Anschlussfläche 854 ist mit der metallischen Spur 870 verbunden. Die metallische Spur 870 ist mit der Durchkontaktierung 882 verbunden. Der Anschluss 814 führt ein viertes Signal. Der Drahtbond 844 kontaktiert elektrisch den Anschluss 814 mit der Bond-Anschlussfläche 858 an der biegsamen Schaltung 822. Die Bond-Anschlussfläche 858 ist mit der metallischen Spur 874 verbunden. Die metallische Spur 874 ist mit der Durchkontaktierung 886 verbunden. Der Anschluss 816 führt GND2. Der Drahtbond 846 ist elektrisch mit der Bond-Anschlussfläche 862 verbunden. Die Bond-Anschlussfläche 862 ist mit der metallischen Spur 892 verbunden. Die metallische Spur 892 ist mit der Durchkontaktierung 894 verbunden.
  • 9 ist eine Querschnittsansicht von einer Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 900 zur Erläuterung von Aspekten einer siebten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform führt ein Anschluss 804 ein Signal zu einem Drahtbond 832. Der Drahtbond 832 ist elektrisch mit der Bond-Anschlussfläche 852 in der biegsamen Schaltung 822 verbunden. Der Drahtbond 914 verbindet elektrisch einen Fuß von einem differentiellen Ausgang von dem IC 906 mit einem Fuß von einem differentiellen Eingang des Spulen-Transducers 818.
  • In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform führt ein Anschluss 812 ein Signal von dem Drahtbond 842. Der Drahtbond 842 ist elektrisch verbunden mit der Bond-Anschlussfläche 854 an der biegsamen Schaltung 822. Der Drahtbond 916 verbindet elektrisch einen Fuß von einem differentiellen Ausgang von dem Spulen-Transducers 818 mit einem Fuß von einem differentiellen Eingang des IC 908.
  • In dieser siebten beispielhaften Ausführungsform ist ein Teil des Spulen-Transducers 818 als Teil der biegsamen Schaltung 822 dargestellt. Leitfähiges Epoxid 904 kann zum Beispiel verwendet werden um die ICs 906 und 908 an der biegsamen Schaltung 822 zu befestigen. Andere Mittel wie zum Beispiel nicht-leitfähiges Epoxid und doppelseitiges Klebeband können verwendet werden, um die ICs 906 und 908 an der biegsamen Schaltung 822 zu befestigen. Der Bus 922 befindet sich bei einer Spannung VDD1. Der Bus 924 befindet sich bei einer Spannung VDD2. Eine Masse-Anschlussfläche 926 befindet sich bei einer Spannung GND1. Eine Masse-Anschlussfläche 928 befindet sich bei einer Spannung GND2. Ein räumliches Volumen 902, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu einer metallischen Spule 930 erstreckt, ist dargestellt, um zu illustrieren, dass sich kein Teil bzw. kein Abschnitt der Anschlüsse 802, 804, 806, 808, 810, 812, 814 und 816 innerhalb des räumliches Volumens 902 befindet. Die Begrenzungen des räumlichen Volumens 902 sind in diesem Beispiel durch den Rand einer metallischen Spule 930 definiert, welche ein Teil des Spulen-Transducers 818 ist.
  • Ein Vorteil des Konstruierens der Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe 800, so dass kein Abschnitt der Anschlüsse 802, 804, 806, 808, 810, 812, 814 und 816 physikalisch innerhalb des räumlichen Volumens 902 lokalisiert ist, besteht darin, dass die Signaltransmission durch den Spulen-Transducer 822 nicht wesentlich reduziert ist.

Claims (11)

  1. Eine Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe aufweisend: zumindest einen Leitungsrahmen (102, 118); zumindest eine erste integrierte Schaltung (110, 112, 114, 116) und zumindest eine zweite integrierte Schaltung (114, 116, 110, 112); eine biegsame Schaltung (104), wobei die biegsame Schaltung (104) zumindest einen ersten Spulen-Transducer (106, 108) aufweist, wobei der zumindest eine erste Spulen-Transducer (106, 108) zumindest eine metallische Spule aufweist, wobei sich kein Abschnitt des zumindest einen Leitungsrahmens (102, 118) physikalisch innerhalb eines räumlichen Volumens befindet, welches sich senkrecht zu der zumindest einen metallischen Spule erstreckt, wobei Begrenzungen des räumlichen Volumens durch einen Rand der zumindest einen metallischen Spule definiert sind, und wobei sich die zumindest eine erste integrierte Schaltung (110, 112, 114, 116) zumindest teilweise innerhalb des räumlichen Volumens befindet, welches sich senkrecht zu der zumindest einen metallischen Spule erstreckt.
  2. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß Anspruch 1, wobei die biegsame Schaltung (104) ferner Polyimid aufweist.
  3. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei zumindest der erste Spulen-Transducer (106, 108) ein Transformator ist.
  4. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest eine erste integrierte Schaltung (110, 112, 114, 116) ein Sender ist und/oder wobei die zumindest eine zweite integrierte Schaltung (114, 116, 110, 112) ein Empfänger ist.
  5. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Abstand von ungefähr 2 × 25,4 μm oder mehr zwischen der zumindest einen metallischen Spule und der zumindest einen ersten integrierten Schaltung (110, 112, 114, 116) beibehalten ist.
  6. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß Anspruch 5, wobei ein oder mehrere elektrisch isolierende Materialien zwischen der zumindest einen ersten integrierten Schaltung (110, 112, 114, 116) und der zumindest einen metallischen Spule positioniert sind, wobei insbesondere das elektrisch isolierende Material ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kapton, Polyimid und einer Kombination von Epoxidharz und Fiberglas.
  7. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich die zumindest eine zweite integrierte Schaltung (114, 116, 110, 112) zumindest teilweise innerhalb des räumlichen Volumens befindet, welches sich im Wesentlichen senkrecht zu der zumindest einen metallischen Spule erstreckt.
  8. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Abstand von ungefähr 2 × 25,4 μm oder mehr zwischen der zumindest einen metallischen Spule und der zumindest einen zweiten integrierten Schaltung (114, 116, 110, 112) beibehalten ist.
  9. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß Anspruch 8, wobei ein oder mehrere elektrisch isolierende Materialien zwischen der zumindest einen zweiten integrierten Schaltung (114, 116, 110, 112) und der zumindest einen metallischen Spule positioniert sind, wobei insbesondere das elektrisch isolierende Material ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Kapton, Polyimid und einer Kombination von Epoxidharz und Fiberglas.
  10. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich zumindest ein Abschnitt des zumindest einen Leitungsrahmens (102, 118) physikalisch über der zumindest einen ersten integrierten Schaltung (110, 112, 114, 116) befindet.
  11. Die Spulen-Transducer-Isolator-Baugruppe gemäß Anspruch 7, wobei sich zumindest ein Abschnitt des zumindest einen Leitungsrahmens (102, 118) physikalisch über der zumindest einen zweiten integrierten Schaltung (114, 116, 110, 112) befindet, oder wobei sich zumindest ein Abschnitt des zumindest einen Leitungsrahmens (102, 118) physikalisch über der zumindest einen ersten integrierten Schaltung und über der zumindest einen zweiten integrierten Schaltung (110, 112, 114, 116) befindet.
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