KR20070074485A - 인쇄 회로를 갖는 코어상의 소형 코일 - Google Patents

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KR20070074485A
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아비 샬기
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Abstract

코일 조립체를 제조하는 방법은 코어상에 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계를 포함한다. 트레이스는 그 위에 코일 조립체가 장착되는 베이스상의 도전성 접속부에 대한 결합을 위한 단자를 포함한다. 둘 이상의 와이어는 서로 다른 각각의 방향으로 감겨진 둘 이상의 코일을 형성하도록 코어 둘레에 감겨진다. 와이어의 단부는 와이어를 트레이스를 통해 단자에 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 결합된다.
코일 조립체, 코어, 인쇄 회로 트레이스, 베이스, 와이어

Description

인쇄 회로를 갖는 코어상의 소형 코일{MINIATURE COILS ON CORE WITH PRINTED CIRCUIT}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 의료 용도로 사용되는 자기 위치 감지 시스템을 도시하는 개략적인 개요도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 뼈 임플란트 내측의 자성 위치 트랜스폰더를 도시하는 개략적인 개요도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른, 그 위에 트레이스가 인쇄되는 코어를 도시하는 개략적인 개요도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 3a의 코어상에 권취된 코일 조립체를 도시하는 개략적인 개요도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가요성 인쇄 회로의 개략적인 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 도 4의 가요성 인쇄 회로를 사용하는 코일 조립체를 도시하는 개략적인 개요도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 및 케이블 조립체를 도시하는 개략적인 개요도.
본 발명은 일반적으로, 자기장 트랜스듀서, 보다 구체적으로는, 소형 다축 코일 제조 방법 및 그와 같은 방법에 의해 제조된 장치에 관한 것이다.
무선 장치는 일반적으로, 코어상에 권취된 하나 이상의 코일 형태의 자기장 트랜스듀서를 포함한다. 그와 같은 트랜스듀서는 필드에 의해 코일에 유도되는 전류 또는 전압을 사용하여, 외부 자기장으로부터 에너지를 감지 또는 추출하기 위해 사용될 수 있다. 그와 같은 종류의 트랜스듀서는 대안적으로, 코일에 구동 전류를 인가함으로써, 자기장 발생기로서 사용될 수 있다. 그와 같은 트랜스듀서의 한가지 용례는 예로서, 고바리(Govari)의 미국 특허 출원 공보 US 2003/0120150 A1 및 도론(Doron) 등의 미국 특허 제6,239,724호에 설명된 바와 같은 무선 위치 트랜스듀서이다. 이들 공보 양자 모두의 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
일부 용례에서, 다수의 다른 축을 따라 자기장을 전송 또는 수신하도록 다수의 코일이 서로 다른 방향으로 동일 코어 둘레에 권취될 수 있다. 예로서, 그 내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는, 이시까와(Ishikawa) 등의 PCT 특허 공보 WO 00/38571 A1 및 미국 특허 제6,261,247호는 상대 위치 및 거리를 측정하기 위해 하나 이상의 실질적 구형 트랜스듀서를 사용하는 해부학적 위치 감지 시스템을 설명하고 있다. 이 트랜스듀서는 RF 신호를 송수신할 수 있으며, 따라서, 그들 자체와 별도의 CPU 사이에서 통신할 수 있다. 일 실시예에서, 이 트랜스듀서는 구형 기판상에 제조되며, 3개 코일의 3개 세트로 9개 코일을 포함한다. 각 세트는 나머지에 대해 직교하며, 세 개의 코일, 즉, 하나의 전송 코일, 하나의 수신 코일 및 하나의 파워 커플링 코일을 포함한다. 코일 세트는 적어도 하나의 코일 세트가 가능한 최적의 파워 커플링 및 신호 통신을 제공하도록 배향되는 것을 보증하기 위한 형태로 그룹화된다.
의료 장치에 다축 자기 코일을 사용하는 다른 예는 그 내용이 역시 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 캐스퍼(Casper) 등의 미국 특허 제5,167,626호에 설명되어 있다. 이 특허는 라디오 주파수(RF) 신호에 의해 작동되는 의료 캡슐 장치에 관한 것이다. 일 실시예에서, 세 개의 구리 와이어 코일이 공용 페라이트 코어 둘레에 직교 권취되어 있다. 이 코어는 코일의 유효 단면적을 증가시키도록 기능한다. 따라서, 코일 조립체는 자기장 송신기로부터 보다 많은 자속을 가로채고, 위장관 내의 캡슐 장치의 배향에 대한 수신된 라디오 주파수 신호 에너지의 의존성을 최소화한다.
회로 기판상에 단축 자성 코일을 형성 또는 장착하기 위한 기술들이 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예로서, 카라멜라(Caramela) 등의 미국 특허 제6,690,255호는 코어를 지지하기 위한 제1 및 제2 지지부와 제1 및 제2 단부를 갖는 세장형 코어를 포함하는 표면 장착형 콤포넌트를 개시한다. 지지부 각각은 코어의 제1 및 제2 단부중 하나를 수용하기 위한 리셉터클을 형성한다. 금속화된 패드가 지지부상에 제공되어 지지부를 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결하고 장착한다. 적어도 하나의 와이어가 코어의 일부 둘레에 권취되며, 그 단부는 지지부의 금속화된 패드에 전기적으로 연결된다. 이 종류의 콤포넌트는 코일크레프트 인코포레이티드(Coilcraft Inc.)(일리노이주, 캐리)로부터 입수할 수 있다.
본 발명의 실시예는 인쇄 회로 기판 또는 케이블 커넥터 같은 도전성 접속부를 구비한 베이스상에 장착하기에 적합한 다축 코일 조립체를 제조하기 위한 방법을 제공한다. 비록, 이들 방법이 임의의 크기의 코일 제조에 사용될 수 있지만, 이들은 특히, 다른 회로 요소와 집적되는 소형 트랜스폰더 및 파워 코일의 제조에 특히 유리하다. 그와 같은 코일은 특히, 의료적 위치 감지 용도에 사용될 수 있다.
후술된 실시예에서, 인쇄 회로 트레이스가 코어상에 입혀지며, 이는 자성 또는 비자성 재료를 포함할 수 있다. 트레이스는 코일 조립체가 장착될 베이스에 대한 결합을 위해 단자를 포함한다. 일부 실시예에서, 트레이스는 세라믹 또는 플라스틱 재료 같은 적절한 코어 재료의 표면상에 직접적으로 인쇄된다. 다른 실시예에서, 트레이스는 가요성 인쇄 회로 재료상에 인쇄되며, 이는 그후 코어 둘레에 감겨지게 된다. 적어도 두 개의 코일 와이어가 서로 다른, 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨진다. 와이어의 단부는 코어에 입혀진 인쇄 회로 트레이스에 연결되며, 이는 따라서, 트레이스를 통해 배선을 단자에 전기적으로 결합시킨다.
이렇게 제조된 코일 조립체는 표면 장착 납땜 또는 와이어 접합 같은 종래의 회로 콤포넌트에 사용되는 바와 동일한 조립 기술을 사용하여 베이스에 장착될 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 신규한 제조 기술은 소형 코일 조립체의 제조성 및 신뢰성을 향상시키며, 그와 같은 코일의 다른 회로 요소와의 집적의 편의성을 향상시킨다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따라, 코일 조립체를 제조하는 방법이 제공되 며, 이는
코일 조립체가 장착되는 베이스상의 도전성 접속부에 대한 결합을 위한 단자를 포함하는 인쇄 회로 트레이스를 코어상에 입히는 단계,
각각의 단부를 갖는 둘 이상의 와이어를 코어 둘레에, 서로 다른 각각의 방향으로 감겨진 둘 이상의 코일을 형성하도록 감는 단계, 및
이 트레이스를 통해 단자에 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 와이어의 단부를 결합하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 방법은 베이스상에 코일 조립체를 장착하고, 베이스를 경유하여, 다른 회로에 와이어를 접속하도록 도전성 접속부에 단자를 납땜 또는 와이어 접합하는 단계를 포함한다.
개시된 실시예에서, 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 코어상에 트레이스를 인쇄하는 단계를 포함한다. 통상적으로, 코어는 유전성 재료를 포함하며, 이는 둘 이상의 와이어를 수용하기 위한 보빈으로서 구성되어 있고, 보빈은 단자가 그 위에 인쇄되는 플랜지를 포함한다. 유전성 재료는 세라믹 및 플라스틱 재료 중 적어도 하나를 포함한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 코어는 자성 재료를 포함한다.
다른 실시예에서, 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 가요성 유전성 기판상에 트레이스를 인쇄하고, 둘 이상의 와이어를 감기 이전에, 코어 위에 유전성 기판을 배치하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 코어 위에 인쇄된 캘 리브레이션 코일을 형성하는 단계를 포함하고, 본 방법은 코어 둘레에 둘 이상의 와이어를 감는 것에 의해 형성된 코일의 자기장에 대한 응답을 캘리브레이팅하기 위해 인쇄 캘리브레이션 코일을 사용하는 단계를 포함한다.
개시된 실시예에서, 둘 이상의 와이어를 감는 단계는 각각 서로 직교하는 방향으로 코어 둘레에 3개 코일을 감는 단계를 포함한다.
베이스는 케이블 커넥터의 일부일 수 있거나, 인쇄 회로 기판의 영역을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따라, 코일 조립체가 제공되며, 이는
코어,
코일 조립체가 그 위에 장착되는 베이스상의 도전성 접속부에 대한 결합을 위한 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스, 및
둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨진 둘 이상의 와이어를 포함하고, 와이어는 트레이스를 통해 와이어를 단자에 접속하도록, 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비한다.
부가적으로, 본 발명의 실시예에 따라 센서가 제공되며, 이는
회로 기판,
회로 기판상에 장착되는 코일 조립체로서, 코어와, 인쇄 회로 기판에 결합되는 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스와, 둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨지고, 단자에 트레이스를 통해 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비하는 둘 이상의 와이어를 포함하는 코일 조립체, 및
자기장에 응답하여 코일 조립체에 의해 생성된 신호를 수신하도록 회로 기판에 결합되고, 자기장에 관한 데이터를 생성하기 위해 신호를 처리하도록 적용되는 처리 회로를 포함한다.
설명된 실시예에서, 처리 회로에 의해 생성되는 데이터는 센서의 위치를 나타낸다. 회로 기판, 코일 조립체 및 처리 회로는 환자의 체내로의 삽입에 적합한 하우징 내에 수납될 수 있다.
추가로, 본 발명의 실시예에 따라서, 센서가 제공되며, 이는
도전성 접속부를 포함하는 베이스를 포함하는 커넥터,
회로 기판상에 장착된 코일 조립체로서, 코어와, 커넥터의 도전성 접속부에 연결되는 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스와, 둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨지고, 단자에 트레이스를 통해 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비하는 둘 이상의 와이어를 포함하는 코일 조립체,
자기장에 관한 데이터를 생성하도록 자기장에 응답하여 코일 조립체에 의해 생성되는 신호를 처리하도록 적용되는 처리 회로, 및
코일 조립체로부터 처리 회로로 신호를 전달하기 위해 처리 회로와 커넥터의 도전성 접속부 사이에 결합된 케이블을 포함한다.
도면과 함께 본 발명의 실시예에 대한 하기의 상세한 설명으로부터 본 발명을 보다 완전히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술에 사용되는 자성 트래킹 시스템(20)의 개략적인 개요도이다. 의사(22)는 의료 도구(24)를 사용하여 환자(23)에게 의료 절차를 수행한다. 임플란트(26)는 수술 부위에서 환자의 신체 내로 도입되며, 수술 부위는 본 예에서, 환자의 다리(30)에 위치되어 있다. 트래킹 시스템은 도구(24)와 임플란트(26)의 위치를 측정 및 표시함으로써, 절차, 본 예에서는 무릎 관절 수술 수행시, 의사를 안내한다. 시스템은 수술 부위를 포함하는 작업 체적 전반에 걸쳐 위치 및 배향 좌표를 측정한다.
도구(24) 및 임플란트(26)의 좌표는 환자의 신체에 고정되어 있는 위치 패드(34) 같은 필드 발생기에 대하여 결정된다. 도 1에 도시된 예에서, 패드는 환자의 종아리와 허벅지상에서 임플란트(26)에 인접하게 배치된다. 신호 발생기 유닛(38)은 위치 패드 내의, 통상적으로, 필드 발생 코일을 포함하는 필드 발생기를 구동하는 구동 신호를 생성한다.
임플란트(26) 및 도구(24)는 소형 무선 센서 유닛을 포함하며, 이는 상세히 후술된다. 각 센서 유닛은 그 부근의 자기장을 감지하도록 설계되어 있는 위치 센서를 포함한다. 도구(24)에 의해 생성된 자기장은 도구(24) 및 임플란트(26) 내로 끼워지는 센서 유닛의 위치 센서에 전류를 유도한다. 유도 전류(또는 대응 전압)에 응답하여, 각 센서 유닛 내의 신호 처리 및 송신기 회로는 임플란트 또는 도구의 위치 및 배향을 나타내는 위치 신호를 생성 및 전송한다. 이에 관하여, 위치 센서는 매우 소형이고, 높은 신뢰성을 갖고 동작하여야만 한다는 것은 명백하다.
위치 신호는 컴퓨터(41)에 연결된 무선 제어 유닛(40)에 의해 수신된다. 컴퓨터는 도구(24) 및 임플란트(26)의 상대 위치 및 배향 좌표를 산출하도록 수신된 신호를 처리한다. 이 결과는 통상적으로 디스플레이(42)상에서 의사에게 표시된다.
도 1에 도시된 종류의 위치 트래킹 시스템에 관한 추가 세부사항은 2005년 2월 22일자로 출원된 미국 특허 출원 11/063,094 및 2005년 2월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 11/062,258에서 발견할 수 있다. 이들 출원은 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 그 내용은 여기에 참조로 통합되어 있다. 대안적으로, 본 발명의 원리는 발명의 배경에 설명된 것들 같은 다른 종류의 위치 트래킹 시스템 및 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 자기장 전송 및 수신의 다른 용례에서 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른, 임플란트(26)에 포함된 위치 센서(50)의 개략적인 개요도이다. 대안적으로, 센서(50)는 다른 유형의 임플란트 및 침해적 장치에 조합되거나 다른 방식으로부착될 수 있다. 본 예시적 실시예의 센서는 센서 코일 조립체(52)를 포함하며, 이는 센서 코어(54)상에 권취된 코일 와이어를 포함한다. 코어는 자성 또는 비자성 재료를 포함할 수 있다. 센서(50)는 파워 코일 조립체(62) 및 무선 통신 코일(60)을 추가로 포함한다. 코일은 가요성 인쇄 회로 보드(PCB) 같은 적절한 기판(56)상에 장착되며, 마찬가지로 기판상에 장착되는 전자 처리 회로(58)에 연결된다. 회로(58)는 위치 패드(34)에 의해 발생된 자기장에 응답하여, 센서 코일 조립체(52)에 의해 생성된 전기 신호를 수신 및 처리한다. 이들 신호에 기초하여(회로(58)는 제어 유닛(40)에 위치 데이터를 전송한다. 회로(58)의 구성 및 동작의 추가 세부사항은 본 출원의 양수인에게 양도되고, 그 내용이 본 명 세서에 참조로 통합되어 있는 상술한 미국 특허 출원 공보 US 2003/0120150 A1 및 US 특허 출원 10/706,298에 개시되어 있다.
비록 단순성을 위해, 도 2는 센서 및 파워 코일 조립체(52, 62) 각각의 단일 코일만을 도시하지만, 실제로, 각 조립체는 특히 3개 센서 코일 및 3개 파워 코일 같은 다수의 코일을 통상적으로 포함한다(공통 코어상에 권취된 다수의 센서 코일은 아래의, 도 3b 및 도 5에 도시되어 있다) 센서 코일은 코어(54)상에서 서로 직교 방향으로 함께 권취되고, 파워 코일은 다른 코어(64)상에서 서로 직교 방향으로 함께 권취된다. 대안적으로, 센서 및 파워 코일은 예로서, 그 내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 2004년 1월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 10/754,751에 예로서 설명되어 있는 바와 같이, 동일 코어상에 중첩될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 코어(54)의 개략적인 개요도이다. 코어(54)는 통상적으로, 통상 약 2 x 2 x 5mm의 치수를 갖는, 보빈 형태로 제조된 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 같은 적절한 플라스틱 또는 세라믹 재료 같은 유전성 재료를 포함한다. 선택적으로, 자성 세라믹 재료가 사용될 수 있다. 재료 단자 패드(70)는 예로서 포토리소그래픽 프로세스를 사용하여 보빈의 플랜지(72) 및 측부상에 인쇄된다. 플랜지(72)의 외부 측부에서, 코어의 베이스상에 인쇄된 단자 패드는 코어 자체가 표면 장착 제조 기술을 사용하여, 기판(56) 같은 인쇄 회로 보드상에 장착 및 납땜될 수 있게 한다. 인쇄 회로 트레이스(73)는 코어의 측부상의 단자 패드를 보빈의 외부면상의 단자 패드에 연결한다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 센서 코일 조립체(52)를 도시하는 개략적 인 개요도이다. 본 실시예에서, 얇은 와이어의 세개의 별개의 코일(74, 76, 78)이 코어(54)(도면에는 보이지 않음)상에 권취되어 있다. 코일 각각은 서로 다른 직교 축 둘레로 감겨진다. 와이어의 크기 및 권회수는 용례에 의존하며, 예로서, 센서 코일 조립체(52)를 위해서는 보다 얇은 와이어의 보다 많은 권회수가, 그리고, 파워 코일 조립체(62)를 위해서는 보다 두꺼운 와이어의 보다 소수의 권회수가 존재할 수 있다. 서로 다른 구현예에서, 본 발명자는 10과 70㎛ 사이의 직경의 와이어를 코어 둘레에 와이어의 40과 3000 권회수 사이로 사용하였다. 본 기술의 숙련자는 다른 구현예를 명백히 알 수 있을 것이다.
조립체(52)를 제조하기 위해, 코어(54)는 코일(74)의 축 둘레에서 회전하도록 장착되며, 적절한 와이어가 코어에 고정된다. 코어는 그후 축 둘레에서 회전되며, 와이어는 적절한 권회수가 코어 둘레에 권취될 때까지 스풀로부터 공급된다. 그후, 코어는 코일(76)의 축 둘레로 회전하도록 이동되고, 코어는 그후, 코일(74) 위에 코일(76)을 권취하도록 회전된다. 선택적으로, 유전성 분리기(도면에는 미도시)가 코일(76) 권취 이전에, 두 코일 사이의 기생 커플링을 감소시키기 위해 코일(74) 위에 배치된다. 코일 각각의 와이어 단부(79)는 그후, 단자 패드(70)상의 적절한 지점에 납땜되고, 따라서, 코일 와이어를 플랜지(72) 저면상의 패드에 전기적으로 결합한다. 조립체(52)는 이제, 도 3b에 도시된 배향으로, 기판(56) 같은 인쇄 회로 기판상에 장착될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가요성 인쇄 회로(80)의 개략적인 정면도이다. 가요성 인쇄 회로는 선행 실시예에서와 같이, 코어상에 직접적으로 회로 트레 이스를 인쇄하는 것이 불가능하거나 바람직하지 않을 때, 도 5에 도시된 바와 같이 코어 둘레에 감겨질 수 있다. 회로(80)는 Mylar(R) 같은 얇은 가요성 유전성 기판 재료(82)를 포함하며, 그 위에 도전성 트레이스(83)가 인쇄된다. 또한, 두개의 단자(84)는 또한, 코어상에 감겨진 X-, Y- 및 Z-코일 각각을 위해 회로(80)에 제공된다. 단자(84)는 기판(82)의 에지에 돌출하는 접점(86)에 트레이스(83)에 의해 결합된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄 회로(80)에 기초한 코일 조립체(90)의 개략적인 개요도이다. 조립체(90)를 제조하기 위해, 인쇄 회로(80)는 페라이트 같은 코어(92) 둘레에 감겨지며, 예로서, 적절한 접착제를 사용하여 적소에 고정된다. 인쇄 회로의 6개 세그먼트는 코어의 전면과 정합하도록 크기설정된다. 비록, 코어(92)가 도 5에서, 정육면체 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 인쇄 회로(80)의 크기 및 형상에 대한 적절한 조절과 함께, 다른 코어 형상도 마찬가지로 사용될 수 있다. 코일(74, 76, 78) 각각은 코일 조립체(52)에 관하여 상술한 방식으로 코어(92)상에 권취되고, 코일 와이어의 단부(79)는 단자(84) 중 하나에 삽입되며, 코어는 그후 적절한 방향으로 코어 둘레에 와이어를 감도록 회전된다. 권선의 완료 이후, 코일 와이어의 다른 단부는 다른 단자에 삽입된다.
가요성 인쇄 회로(80)가 코어(92) 둘레에 감겨지고, 코일이 인쇄 회로 위에 권취되었을 때, 접점(86)은 억세스가능하게 남아있는다. 이들 접점은 접합 와이어에 의해 접속되거나 직접적으로 회로 기판에 납땜될 수 있다. 따라서, 코일 조립체(60)는 필요시, 표면 장착 기술을 사용하여, 센서의 다른 전자 콤포넌트와 함께, 기판(56) 같은 기판상에 장착될 수 있다.
자성 감지 용례에서, 코일(75, 76, 78)의 형상의 편차는 인가된 자기장에 대한 코일의 응답의 변동을 유발하며, 따라서, 센서의 정확성을 훼손시킬 수 있다. 이 문제점을 해결하기 위해, 캘리브레이션 코일(88)이 선택적으로 통상적으로 내부면상에서(즉, 코일(74, 76, 78)로부터 멀어지는 코어(92)를 향한 측부상에서) 가요성 인쇄 회로(80)상에 트레이스로서 인쇄될 수 있다. 이들 캘리브레이션 코일은 마찬가지로, 트레이스(미도시)에 의해, 접점(86)에 연결될 수 있으며, 따라서, 기판(56)상의 회로에 결합될 수 있다. 이들 인쇄 캘리브레이션 코일이 정확히 알려진 형상을 갖기 때문에, 이들은 와이어 권취 코일의 제조 변동을 보상하기 위해서, 와이어 권취 코일의 응답을 캘리브레이팅하기 위해 사용될 수 있다. 예로서, 외부 자기장에 대한 인쇄 캘리브레이션 코일의 응답이 와이어 권취 코일을 위한 캘리브레이션 벤치마크로서 사용될 수 있거나, 대안적으로, 인쇄 캘리브레이션 코일을 구동시킴으로써 생성된 자기장에 대한 와이어 권취 코일의 응답을 캘리브레이션 목적을 위해 측정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 커넥터(106)와 정합하도록 설계된 코일 조립체(100)를 도시하는 개략적인 개요도이다. 조립체(100)는 조립체(52)(도 3b)와 디자인 및 제조 방법이 유사하며, 그 위에 코일(104)이 감겨진 코어(102)를 포함한다. 코일의 와이어 단부는 그후, 상술한 바와 같이 적절한 단자 패드(70)에 납땜된다.
그러나, 본 실시예에서, 코일 조립체(100)의 플랜지(72)는 다중 커넥터 케이 블(108)에 코일 조립체를 결합하는 커넥터(106)의 베이스(112)상에 장착된다. 베이스(112)는 플랜지(72)상의 단자와 결합하는 도전성 접점을 포함할 수 있다. 부가적으로, 또는 대안적으로, 케이블(108)의 도전체(110)는 커넥터(106) 외부로 연장하고, 통상적으로, 와이어 접합 또는 기타 적절한 기술에 의해, 패드(70)에 연결할 수 있다. 조립체(100)가 예로서, 3개 코일(104)을 포함할 때, 코일 와이어의 총 6개 단부는 모두 이들 기술 중 하나 또는 양자 모두를 사용하여 쉽고 신뢰성있게, 케이블(108)의 각 도전체에 연결될 수 있다.
코일 조립체(100)를 커넥터(106)에 접속한 이후, 코일 조립체(그리고, 가능하게는 커넥터도 마찬가지)는 밀봉된 생체친화성 하우징 내에 캡슐화되고, 그후, 상술한 바와 같이 환자의 신체 내부로 삽입될 수 있다. 케이블(108)은 코일 조립체로부터 신체 외부의 처리 회로에 신호를 전달하며, 처리 회로는 상술한 바와 같이, 코일 조립체의 위치 좌표를 결정하기 위해 신호를 처리한다. 환자의 신체 내에 삽입되는 센서 유닛 내에 코일만이 수납되고, 케이블(108)에 의해 처리 회로에 접속되는 이 배열은 센서 유닛의 크기를 최소화하고, 센서 내외로의 무선 파워 및 데이터 전송과 연계될 수 있는 문제를 피하기 위해 유용하다.
비록, 상술한 실시예가 특히, 위치 트래킹 용도의 자기장 센서의 구성에 관련하지만, 코어상에 도전성 트레이스를 입히고, 코일 와이어를 상기 트레이스에 연결하기 위한 상술된 신규한 기술은 다른 용례 및 구성에 필요한 변경과 함께 사용될 수 있다. 예로서, 다축 코일 콤포넌트가 자기장 생성 및 전송을 위해 이 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 상술한 기술에 따른 유도 코일의 코어상에 입혀지는 도 전성 트레이스는 또한, 단일의 자립형 유닛으로 코일을 갖는 다른 유형의 집적 회로에 사용될 수 있다.
따라서, 상술한 실시예는 예로서 인용된 것이며, 본 발명은 특정하게 상술 및 예시한 바에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 본 발명의 범주는 여기에 설명된 다양한 특징의 조합 및 부수조합 양자 모두와, 상기 설명을 읽는 본 기술의 숙련자가 안출할 수 있는, 그리고, 본 기술에 알려지지 않은 그 변형 및 변용을 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 코일 조립체는 표면 장착 납땜 또는 와이어 접합 같은 종래의 회로 콤포넌트에 사용되는 바와 동일한 조립 기술을 사용하여 베이스에 장착될 수 있으며, 소형 코일 조립체의 제조성 및 신뢰성을 향상시키며, 그와 같은 코일의 다른 회로 요소와의 집적의 편의성을 향상시킨다.

Claims (28)

  1. 코일 조립체를 제조하는 방법에 있어서,
    코일 조립체가 장착되는 베이스상의 도전성 접속부에 대한 결합을 위한 단자를 포함하는 인쇄 회로 트레이스를 코어상에 입히는 단계와,
    각각의 단부를 갖는 둘 이상의 와이어를 코어 둘레에, 서로 다른 각각의 방향으로 감겨진 둘 이상의 코일을 형성하도록 감는 단계, 및
    상기 트레이스를 통해 단자에 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 와이어의 단부를 결합하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스상에 코일 조립체를 장착하고, 베이스를 경유하여 다른 회로에 와이어를 접속하도록 도전성 접속부에 단자를 납땜하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스상에 코일 조립체를 장착하고, 베이스를 경유하여 다른 회로에 와이어를 접속하도록 도전성 접속부에 단자를 와이어 접합하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 코어상에 트레이스를 인쇄하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코어는 유전성 재료를 포함하며, 이는 둘 이상의 와이어를 수용하기 위한 보빈으로서 구성되고, 상기 보빈은 단자가 그 위에 인쇄되는 플랜지를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유전성 재료는 세라믹 및 플라스틱 재료 중 적어도 하나를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 코어는 자성 재료를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 가요성 유전성 기판상에 트레이스를 인쇄하고, 둘 이상의 와이어를 감기 이전에, 코어 위에 유전성 기판을 배치하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 트레이스를 입히는 단계는 코어 위에 인쇄된 캘리브레이션 코일을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 코어 둘레에 둘 이상의 와이어를 감음으로써 형성된 코일의 자기장에 대한 응답을 캘리브레이팅하기 위해 인쇄 캘리브레이션 코일을 사용하는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 둘 이상의 와이어를 감는 단계는 각각 서로 직교하는 방향으로 코어 둘레에 3개 코일을 감는 단계를 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 인쇄 회로 기판의 영역을 포함하는 코일 조립체 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 케이블 커넥터의 일부인 코일 조립체 제조 방법.
  13. 코어와,
    코일 조립체가 그 위에 장착되는 베이스상의 도전성 접속부에 대한 결합을 위한 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스, 및
    둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨진 둘 이상의 와이어를 포함하고,
    상기 와이어는 트레이스를 통해 와이어를 단자에 접속하도록, 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비하는 코일 조립체.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 트레이스는 코어상에 인쇄되는 코일 조립체.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 코어는 유전성 재료를 포함하며, 이는 둘 이상의 와이어를 수용하기 위한 보빈으로서 구성되고, 상기 보빈은 단자가 그 위에 인쇄되는 플랜지를 포함하는 코일 조립체.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 유전성 재료는 세라믹 및 플라스틱 재료 중 적어도 하나를 포함하는 코일 조립체.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 코어는 자성 재료를 포함하는 코일 조립체.
  18. 제 13 항에 있어서, 그 위에 회로 트레이스가 인쇄되는 가요성 유전성 기판을 포함하고, 상기 유전성 기판은 둘 이상의 와이어를 감기 이전에 코어 위에 배치되는 코일 조립체.
  19. 제 13 항에 있어서, 상기 인쇄 회로 트레이스는 인쇄 캘리브레이션 코일을 포함하고,
    상기 인쇄 캘리브레이션 코일은 코어 둘레에 둘 이상의 와이어를 감음으로써 형성된 코일의 자기장에 대한 응답을 캘리브레이팅하기 위해 사용되는 코일 조립체.
  20. 제 13 항에 있어서, 상기 둘 이상의 와이어는 각각 서로 직교하는 방향으로 감겨진 3개 코일을 형성하도록 코어 둘레에 감겨지는 코일 조립체.
  21. 제 13 항에 있어서, 상기 베이스는 인쇄 회로 기판의 영역을 포함하는 코일 조립체.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 베이스는 케이블 커넥터의 일부인 코일 조립체.
  23. 회로 기판과,
    회로 기판상에 장착되는 코일 조립체로서, 코어와, 인쇄 회로 기판에 결합되는 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스와, 둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨지고, 단자에 트레이스를 통해 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비하는 둘 이상의 와이어를 포함하는 코일 조립체, 및
    자기장에 응답하여 코일 조립체에 의해 생성된 신호를 수신하도록 회로 기판에 결합되고, 자기장에 관한 데이터를 생성하기 위해 신호를 처리하도록 적용되는 처리 회로를 포함하는 센서.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 처리 회로에 의해 생성되는 데이터는 센서의 위치를 나타내는 센서.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 회로 기판, 코일 조립체 및 처리 회로는 환자의 체내로의 삽입에 적합한 하우징 내에 수납되는 센서.
  26. 도전성 접속부를 포함하는 베이스를 포함하는 커넥터와,
    회로 기판상에 장착된 코일 조립체로서, 코어와, 커넥터의 도전성 접속부에 연결되는 단자를 포함하는, 코어상에 입혀진 인쇄 회로 트레이스와, 둘 이상의 코일을 형성하도록 서로 다른 각각의 방향으로 코어 둘레에 감겨지고, 단자에 트레이스를 통해 와이어를 연결하도록 인쇄 회로 트레이스에 결합되는 각각의 단부를 구비하는 둘 이상의 와이어를 포함하는 코일 조립체와,
    자기장에 관한 데이터를 생성하도록 자기장에 응답하여 코일 조립체에 의해 생성되는 신호를 처리하도록 적용되는 처리 회로, 및
    코일 조립체로부터 처리 회로로 신호를 전달하기 위해 처리 회로와 커넥터의 도전성 접속부 사이에 결합되는 케이블을 포함하는 센서.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 처리 회로에 의해 생성되는 데이터는 센서의 위치를 나타내는 센서.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 회로 기판, 코일 조립체 및 처리 회로는 환자의 체내로의 삽입에 적합한 하우징 내에 수납되는 센서.
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