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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-20
(54)【発明の名称】絶縁型データ伝送システム
(51)【国際特許分類】
H01F 27/00 20060101AFI20220113BHJP
G01R 33/09 20060101ALI20220113BHJP
H01F 17/00 20060101ALI20220113BHJP
H01F 19/04 20060101ALI20220113BHJP
H04B 5/02 20060101ALI20220113BHJP
【ＦＩ】
H01F27/00 R
G01R33/09
H01F17/00 B
H01F19/04 U
H04B5/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021524042
(86)(22)【出願日】2019-09-26
(85)【翻訳文提出日】2021-05-06
(86)【国際出願番号】 US2019053054
(87)【国際公開番号】W WO2020112225
(87)【国際公開日】2020-06-04
(31)【優先権主張番号】16/200,799
(32)【優先日】2018-11-27
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501105602
【氏名又は名称】アレグロ・マイクロシステムズ・エルエルシー
(71)【出願人】
【識別番号】591150395
【氏名又は名称】コミサリア タ レネルジー アトミック エ オー エネルジー アルテルナティーヴ
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100147991
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥居 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100201743
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 和真
(72)【発明者】
【氏名】レイサム，アレクサンダー
(72)【発明者】
【氏名】フェルモン，クロード
(72)【発明者】
【氏名】パネティア－ルクール，ミリアン
【テーマコード（参考）】
2G017
5E070
5K012
【Ｆターム（参考）】
2G017AA02
2G017AD55
2G017BA09
5E070AA05
5E070AA14
5E070CB12
5E070CB20
5K012AA01
5K012AA03
5K012AB03
5K012AC06
5K012AC07
5K012AC08
5K012AC10
(57)【要約】
情報を送信するための駆動コイルと、駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルと、受信コイルから情報を検出するために受信コイルに近接した第１の磁気抵抗センサとを備え、データ伝送を与えるための装置および方法である。実施形態において、駆動コイルおよび受信コイルは、絶縁材料介して分離されている。実施形態において、信号アイソレータＩＣパッケージは、送信コイルおよび受信コイルと、前記受信コイルに結合される磁場感知素子とを含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
情報を送信するための駆動コイルと、前記駆動コイルから前記情報を受信するために前記駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルと、
前記受信コイルから前記情報を検出するために前記受信コイルに近接した第１の磁場感知素子と
を備えるシステム。
【請求項2】
前記受信コイルは、前記受信コイルを流れる電流により生成される磁場を前記第１の磁場感知素子に集中させるように前記電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
第２の磁場感知素子をさらに備え、前記受信コイルが第２の狭窄部分を含み、前記第２の磁場感知素子が前記第２の狭窄部分に近接している、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記第１および第２の狭窄領域は、前記第１および第２の磁場感知素子に差動的に結合するように配置され、ブリッジ構成を有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１の狭窄部分が前記駆動コイルの領域の外側に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記第１の磁場感知素子を支持するためのダイをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記ダイが前記駆動コイルおよび前記受信コイルを支持する、請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記ダイは、前記第１の磁場感知素子からの情報を処理するための回路を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項9】
前記受信コイルが１の巻数を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記受信コイルが５未満の巻数を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記駆動コイルは、直列に結合される第１のコイルおよび第２のコイルを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記受信コイルが接地されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項13】
前記第１の磁場感知素子がＧＭＲ素子を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記第１の磁場感知素子がＴＭＲ素子を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
前記駆動コイルは、前記受信コイルおよび前記磁場感知素子から絶縁されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項16】
前記絶縁が電気的絶縁および／またはガルバニック絶縁を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
情報を送信するための駆動コイルと、前記駆動コイルから前記情報を受信するために前記駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルと、
前記受信コイルから前記情報を検出するために前記受信コイルに近接した第１の磁場感知素子と
を備える信号アイソレータＩＣパッケージ。
【請求項18】
前記駆動コイルと前記受信コイルとの間の絶縁をさらに含む請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項19】
前記受信コイルは、前記受信コイルを流れる電流により生成される磁場を前記第１の磁場感知素子に集中させるように前記電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む、請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項20】
第２の磁場感知素子をさらに備え、前記受信コイルが第２の狭窄部分を含み、前記第２の磁場感知素子が前記第２の狭窄部分に近接している、請求項１９に記載のＩＣパッケージ。
【請求項21】
前記第１および第２の狭窄部分は、前記第１の磁場感知素子に結合するために配置され、ブリッジ構成を有する、請求項２０に記載のＩＣパッケージ。
【請求項22】
前記第１の狭窄部分が前記駆動コイルの領域の外側に配置される、請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項23】
前記第１の磁場感知素子を支持するためのダイをさらに備える請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項24】
前記駆動コイルに結合されるトランジスタブリッジをさらに備える請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項25】
障壁領域を介して分離される第１のダイおよび第２のダイをさらに備える請求項１７に記載のＩＣパッケージ。
【請求項26】
前記トランジスタブリッジが前記第１のダイ上に配設され、前記駆動コイルおよび前記受信コイルが前記第２のダイ上に配設される、請求項２５に記載のＩＣパッケージ。
【請求項27】
前記第１の磁場感知素子センサが前記第２のダイ上に配設される、請求項２６に記載のＩＣパッケージ。
【請求項28】
前記トランジスタブリッジが第１の入力ピンに結合され、前記第１の磁場感知素子が第１の出力ピンに結合される、請求項２４に記載のＩＣパッケージ。
【請求項29】
情報を送信するための駆動コイルを用いるステップと、前記駆動コイルから前記情報を受信するために前記駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルを用いるステップと、
前記受信コイルから前記情報を検出するために前記受信コイルに近接した第１の磁場感知素子を用いるステップと
を備える方法。
【請求項30】
前記受信コイルは、前記受信コイルを流れる電流により生成される磁場を前記第１の磁場感知素子に集中させるように前記電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項31】
第２の磁場感知素子を用いるステップをさらに備え、前記受信コイルが第２の狭窄部分を含み、前記第２の磁場感知素子が前記第２の狭窄部分に近接している、請求項３０に記載の方法。
【請求項32】
前記第１および第２の狭窄部分は、前記第１および第２の磁場感知素子に差動的に結合するために配置され、ブリッジ構成を有する、請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
[0001]信号アイソレータは、第１のダイおよび第２のダイを、または、１つのダイのうちの複数の部分を分離し得る障壁を越えて情報を伝送するために使用され得る。例えば、オプトカプラは、光透過性の絶縁体膜（または誘電体）を通して光を出射して光検出器に与えるＬＥＤを含むことができ、当該光検出器は、その出射光に対応する電流の流れを生成するものである。ＲＦ搬送波も、複数の異なる電圧領域にダイを分離する障壁を通して情報を送信するために使用され得る。
【発明の概要】
【0002】
[0002]本発明は、信号アイソレータに対する電圧絶縁などの、電圧絶縁を維持しながら情報を磁気的に伝送するための方法および装置を提供する。実施形態において、信号アイソレータは、絶縁層により分離される第１のコイルおよび第２のコイルと、第２のコイル上の伝送情報を検出するための磁場感知素子とを含む。実施形態において、磁場感知素子は、１つまたは複数の磁気抵抗素子を含むことができる。
【0003】
[0003]いくつかの実施形態において、情報を送信することができる第１のコイルは、送信情報を受信することができる第２のコイルより多い巻数を有し得る。１つの個別の実施形態において、磁場感知素子が近くに配置される第２の（受信）コイルは、信号検出を最大化するために可能な限り多い電流を第２のコイルに有するように、１の巻数を有する。すなわち、Ｎ＝１である。
【0004】
[0004]例示的な実施形態において、第２のコイルは、単一の巻数で１つまたは複数の領域を有し、当該領域は、生成された磁場を磁場感知素子に集中させるために当該コイルの残り部分より狭い。当該狭い領域は、追加のインダクタンスおよび抵抗に起因してコイル内の電流レベルを低下させるので、相反関係が存するということが認識されることになる。実施形態において、１つまたは複数の当該狭い領域は、浮遊場の排除を高めるために、コイル内の電流を差動的に感知することができるように配置構成されるべきである。
【0005】
[0005]いくつかの実施形態において、２つ以上のコイル／絶縁／コイル／センサ構造を使用することにより浮遊場のさらなる低減が達成され得る。例えば、そのような第１および第２の構造は、浮遊場を減らすことを実現しやすくするために１８０度位相を異にして動作し得る。代替的な実施形態において、浮遊場低減は、信号放射も低減し得る分割トロイド型コイル構造を使用することにより達成され得る。
【0006】
[0006]いくつかの実施形態において、積層体内の第２のコイルは、伝送されている信号が交流（ＡＣ）である際に、磁場センサと同一基準で接地され得る。これにより、絶縁層を越える過渡的な電圧変化がセンサ出力に攪乱を生じさせることのないように、磁場センサが効果的に遮蔽され得る。
【0007】
[0007]１つの態様においてシステムは、情報を送信するための駆動コイルと、駆動コイルから情報を受信するために駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルと、受信コイルから情報を検出するために受信コイルに近接した第１の磁場感知素子とを含む。
【0008】
[0008]システムは、以下の複数の特徴のうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。受信コイルは、受信コイルを流れる電流により生成される磁場を第１の磁場感知素子に集中させるように電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む。第２の磁場感知素子では、受信コイルが第２の狭窄部分を含み、第２の磁場感知素子が第２の狭窄部分に近接している。第１および第２の狭窄領域は、第１および第２の磁場感知素子に差動的に結合するように配置され、ブリッジ構成を有する。第１の狭窄部分が駆動コイルの領域の外側に配置される。第１の磁場感知素子を支持するためのダイがあり、ダイは、駆動コイルおよび受信コイルを支持する。ダイは、第１の磁場感知素子からの情報を処理するための回路を含む。受信コイルは、１の巻数を有する。受信コイルは、５未満の巻数を有する。駆動コイルは、直列に結合された第１のコイルおよび第２のコイルを含む。受信コイルは、接地されている。第１の磁場感知素子は、ＧＭＲ素子を含む。第１の磁場感知素子は、ＴＭＲ素子を含む。駆動コイルは、受信コイルおよび磁場感知素子から絶縁される。ならびに／または、当該絶縁は、電気的絶縁および／もしくはガルバニック絶縁（ｇａｌｖａｎｉｃ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を含む。
【0009】
[0009]別の態様において、信号アイソレータＩＣパッケージは、情報を送信するための駆動コイルと、駆動コイルからの情報を受信するために駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルと、受信コイルからの情報を検出するために受信コイルに近接した第１の磁場感知素子とを含む。
【0010】
[0010]ＩＣパッケージは、以下の複数の特徴のうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。駆動コイルと受信コイルとの間に絶縁がある。受信コイルは、当該受信コイルを流れる電流により生成される磁場を第１の磁場感知素子に集中させるように電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む。第２の磁場感知素子では、受信コイルが第２の狭窄部分を含み、その第２の磁場感知素子は、第２の狭窄部分に近接している。第１および第２の狭窄部分は、第１の磁場感知素子に結合するように配置され、ブリッジ構成を有する。第１の狭窄部分が駆動コイルの領域の外側に配置される。第１の磁場感知素子を支持するためのダイがある。駆動コイルに結合されるトランジスタブリッジがある。障壁領域を介して分離される第１のダイおよび第２のダイがある。トランジスタブリッジが第１のダイ上に配設され、駆動コイルおよび受信コイルが第２のダイ上に配設される。第１の磁場感知素子センサは、第２のダイ上に配設される。ならびに／または、トランジスタブリッジは、第１の入力ピンに結合され、第１の磁場感知素子は、第１の出力ピンに結合される。
【0011】
[0011]さらなる態様において、方法は、情報を送信するための駆動コイルを用いるステップと、駆動コイルから情報を受信するために駆動コイルに磁気的に結合される受信コイルを用いるステップと、受信コイルから情報を検出するために受信コイルに近接した第１の磁場感知素子を用いるステップとを含む。
【0012】
[0012]方法は、以下の複数の特徴のうちの１つまたは複数をさらに含むことができる。受信コイルは、受信コイルを流れる電流により生成される磁場を第１の磁場感知素子に集中させるように電流を増大させるための第１の狭窄部分を含む。第２の磁場感知素子では、受信コイルは、第２の狭窄部分を含み、その第２の磁場感知素子は、第２の狭窄部分に近接している。第１および第２の狭窄領域は、第１および第２の磁場感知素子に差動的に結合するために配置され、ブリッジ構成を有する。第１の狭窄部分が駆動コイルの領域の外側に配置される。第１の磁場感知素子を支持するためのダイがある。このダイは、駆動コイルおよび受信コイルを支持する。ダイは、第１の磁場感知素子からの情報を処理するための回路を含む。受信コイルは、１の巻数を有する。受信コイルは、５未満の巻数を有する。駆動コイルは、直列に結合された第１のコイルおよび第２のコイルを含む。受信コイルは、接地されている。第１の磁場感知素子は、ＧＭＲ素子を含む。第１の磁場感知素子は、ＴＭＲ素子を含む。駆動コイルは、受信コイルおよび磁場感知素子から絶縁されている。ならびに／または、当該絶縁は、電気的絶縁および／もしくはガルバニック絶縁を含む。
【0013】
[0013]本発明の前述の特徴、および、本発明それ自体が、後に続く図面の説明から、より充分に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】[0014]本発明の例示的な実施形態による、磁気データ伝送を含む信号アイソレータの概略図である。
【図4A】[0019]磁場感知素子上で観測される磁場に対する受信コイルの狭窄領域の幅のグラフである。
【図4B】[0020]受信コイルを流れる電流に対する受信コイルの狭窄領域の幅の例示的なグラフである。
【図5A】[0021]例示的な送信コイルおよび受信コイル構成の概略図である。
【図5B】[0022]受信コイル電流に対する周波数の例示的なグラフである。
【図7】[0024]磁気データ伝送を含む信号アイソレータＩＣパッケージ実施形態の概略図である。
【図8】[0025]マッチングする第１のダイおよび第２のダイを有する、磁気データ伝送を含む信号アイソレータの概略図である。
【図9】[0026]本明細書において説明される処理の少なくとも一部分を実行することができる例示的なコンピュータの図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
[0027]図１は、例示的な実施形態に係る磁気データ伝送を含む通信によって、信号アイソレータ１０６を介して第２のシステム１０４に結合される第１のシステム１０２を備えた例示的なシステム１００を示すものである。実施形態において、信号アイソレータ１０６は、第１のシステム１０２から送信された信号が第２のシステム１０４（物理的接続）に送られる際に越える絶縁障壁１０８を有する集積回路として設けられている。。実施形態において、第１および第２のシステム１０２、１０４は、異なる電圧レベルで動作し得る。
【0016】
[0028]実施形態において、第３のシステム１１０および第４のシステム１１２は、第１のチャネルおよび第２のチャネルを通じて信号アイソレータ１０６を介して通信しており、第３のシステム１１０は当該第１のチャネルで第４のシステム１１２にデータを送信し、第４のシステムは当該第２のチャネルで第３のシステムにデータを送信する。第１のチャネルは、アイソレータ１０６へのＴＸＢ入力と、第４のシステム１０４へのＲＸＢ出力とを含む。第２のチャネルは、アイソレータ１０６へのＴＸＣ入力と、第３のシステム１１０へのＲＸＣ出力とを含む。
【0017】
[0029]図２Ａおよび図２Ｂは、データ信号を送信するための第１のコイル２０２と、第１のコイルにより送信されたデータを受信するための第２のコイル２０４とを有する例示的なデータ伝送構造２００を示す。絶縁材２０５が、第１のコイル２０２と第２のコイル２０４との間に配設されている。
【0018】
[0030]実施形態において、第１のコイル２０２は、第２のコイル２０４より多い巻数を有し、第２のコイルは、第２のコイルを通る電流の流れにより生成された磁場を集中させる狭窄領域２０６を有する。磁場感知素子２０８は、生成された磁場を検出するために第２のコイル２０４の狭窄領域２０６に近接して配置されている。例示的な実施形態において、狭窄領域２０６は、第２のコイル２０４の残部の区域の外側にある。本発明の実施形態によりもたらされる利点には、感知素子を送信コイルから離して配置することが含まれ、これは、ノイズを作り出す容量結合を少なくするのに役立つ。実施形態において、検出コイルは、図３Ａにおいて示されるように接地されている。
【0019】
[0031]コイルの領域の外側における狭窄領域は、本明細書で用いられる際、最も外側のコイルまたはコイル部分の外部にある狭窄領域を意味する。換言すれば、狭窄領域は、コイルと重複しない。
【0020】
[0032]実施形態において、第２の（受信）コイル２０４は、相対的に小さなストリップライン短絡部から形成された狭窄領域２０６を含み、当該ストリップライン短絡部は磁場感知素子２０８上のコイル内の電流を集中させる。任意の実用的な数の磁場感知素子が、狭窄領域２０６および／もしくは他の所で、または、その近くで、第２のコイル２０４により生成された磁場を感知するために適した場所に配置され得るということが理解される。
【0021】
[0033]コイル－絶縁体－コイル構造２００は、第１のコイル２０２からのエネルギーを磁場感知素子２０８に集束させる。第２のコイル２０４に対する第１のコイル２０２の巻数の値および巻数比（Ｎ）は、個別の用途の必要性を満たすために任意の実用的な値に設定され得る。例示的な実施形態において、コイル２０２を可能な限り少ない電流で駆動し、可能な限り多い電流をコイル２０４にもつために、第１のコイル２０２は第２のコイル２０４より多い巻数を有する。
【0022】
[0034]図３Ａ～図３Ｄは、第１のコイル３０２と第２のコイル３０４とを有する構造３００のさらなる実施形態を示し、第２の（受信）コイルは、磁場感知素子に関する信号検出を増大させるために第１および第２の狭窄領域３０６、３０８を有する。狭窄領域３０６、３０８は、第２のコイル３０４の第１の「半分部分」と第２の「半分部分」とを接続し、図２Ａおよび図２Ｂにおいて示される構成に対して下側に入り込むように、当該感知素子用のより短い狭窄領域を作り出すものである。狭窄領域は、コイルのインピーダンスを増大させて電流の流れを低減させるということが理解される。
【0023】
[0035]狭窄領域３０６、３０８の幅／サイズは、磁場感知素子により観測される磁場の大きさに影響を与えるということが理解される。絶縁体層３１０（図３Ｄ）は、第１のコイル３０２と第２のコイル３０４との間に配設される。例示的な実施形態において、ダイ３１２の活性層３１１は、コイル構造３００を支持し、磁気抵抗素子などの１つまたは複数の磁場感知素子３１４を含むことができる。ダイ３１２は、磁場感知素子からの情報の処理、ならびに、符号化／復号、増幅およびフィルタリングなどのための回路を支持する活性層を含むことができる。
【0024】
[0036]図３Ａにおける素子１，２上の磁場は、図３Ａにおける素子３，４上の磁場と１８０度位相を異にする。図３Ｅは、差動出力を生成するために、図３Ａにおける１、２、３、４と関連して配置される感知素子を有する感知素子ブリッジを示す。ブリッジ構成を有する磁場センサは、この技術分野においてよく知られているということが理解される。
【0025】
[0037]図４Ａは、狭窄領域３０６、３０８の幅に対して、当該狭窄領域より約２．５μｍだけ下方で磁場センサで観測される磁場をプロットした図である。例示的な実施形態において、第１および第２の狭窄領域３０６、３０８は、約３０μｍの長さを有する。確認できるように、感知素子の結合は、約６μｍの狭窄領域幅に対して、約０．５Ｇ／ｍＡの最大値を有する。図４Ｂは、狭窄領域の幅（ｘ軸）に対するコイルを流れる電流（ｙ軸）を示す。確認できるように、狭窄領域の幅が増大すれば、コイルを流れる電流レベルが増大して全体的に横ばい状態になる。
【0026】
[0038]確認できるように、狭窄領域３０６、３０８は、磁場を集中させて受信コイルの電流を低減させる一方で、経路上に抵抗を付加するものである。センサ上で最大量の磁場を得るための集中経路の最適なサイズが存する。例示的なセンサとしては、ＴＭＲおよびＧＭＲなどがある。
【0027】
[0039]狭窄領域は、コイルの非狭窄領域と比べると、材料の断面積をより小さくする任意の幾何学的形態を有することができるということが理解される。コイル／狭窄領域は、平坦状、円形、偏心状態などであり、コイルおよび狭窄領域は、異なる形状を有し得る。受信コイルの１つまたは複数の狭窄領域は、個別の用途の必要性を満たすように受信コイルの任意の実用的な部分を形成し得ることがさらに理解される。加えて、コイルは、個別の用途の必要性を満たすように、任意の実用的な形状、幾何学的形態、体積、巻数比などを有することができる。
【0028】
[0040]図５Ａは、１ｍＡの流れと巻数５を有する送信コイルと、巻数１を有する受信コイルとを含む例示的な構造を示し、送信コイルおよび受信コイルは、３０μｍの間隔をおいて配置されている。銅を含む送信コイルは、１０μｍのスペースで１０μｍの幅を有する。受信コイルは、４μｍの厚さのアルミニウムを含む。受信コイルと磁場感知素子との間の結合は、受信コイルにおける全電流が磁場感知素子の上方のストリップライン内にあることに基づいている。
【0029】
[0041]図５Ｂで確認できるように、１００ＭＨｚでは、送信コイルでの１ｍＡに対して受信コイルでの約３ｍＡが存在する（効率６０％）。この例において、磁場感知素子は、受信コイルより約２．５μｍ下方に位置し、受信コイルにおいて約０．８Ｇ／ｍＡを観測する。全結合ファクタは、送信コイルで約２．４Ｇ／ｍＡであり、これは３のファクタである。
【0030】
[0042]図６Ａおよび図６Ｂは、浮遊場を排除するために逆方向に巻回されかつ直列に結合された第１のコイル６０２および第２のコイル６０４を示す。狭窄領域６０８を有する第３のコイル６０６は、第１のコイル６０２から絶縁されて配置され、狭窄領域６１２を有する第４のコイル６１０は、第２のコイルから絶縁されて配置されている。この構成によって、ｘ平面またはｙ平面における浮遊場は、磁場センサに関する差動構成を使用することにより排除されている。ｚ平面における浮遊場は、上記で説明された実施形態と同じようにして、システム内に結合し得る。このような例示的な２コイル構成は、電圧障壁を越えて差動的に信号を送信してｚ平面における浮遊場を排除する。これにより、それらコイルからの放射磁場が少なくなり、放射妨害波（放射エミッション）およびチャネルクロストークを減少させる。ｚにおける浮遊場は、閉じたコイル中に電流を作り出すことができ、その電流は、上記で説明された実施形態において検出され得るということが理解される。図６Ａおよび図６Ｂの実施形態において、この電流は、両方の検出コイルに出現して差動構成により排除され得る。
【0031】
[0043]図６Ａおよび図６Ｂの例示的な実施形態は、２００ＭＨｚにおいて、およそ０．５Ｇ／ｍＡの結合ファクタを有することが見いだされた（上部コイルにおけるｍＡ当たりのセンサ上の磁場）。磁気センサを第１のコイルの下にまさに配置するならば、当該結合は、およそ０．１７Ｇ／ｍＡであり、これにより、約３倍以上の効率が達成される。
【0032】
[0044]実施形態において、第２のコイル６０４は、磁気センサを効果的に遮蔽するために接地され得る。この構成は、電力消費への有意な影響を与えることができる。なぜならば、障壁を越えて送られる信号は、一方の側から他方の側へ静電容量に起因して発生し得る攪乱の大きさに基づくことがあるからである。実施形態において、コイルと磁気センサとの間の遮蔽が追加され得る。
【0033】
[0045]図７は、コイル－コイル－センサ間データ伝送を含む例示的な信号アイソレータＩＣパッケージ７００を示す。第１の供給電圧は、第１の供給ピンＶＤＤ１に結合され得、第２の供給電圧は、第２の供給ピンＶＤＤ２に結合され得る。ＩＣ上の様々なサブ回路に供給するために、供給電圧によりそれぞれの主バイアス／調整器７０２、７０４に給電することができる。
【0034】
[0046]ＩＣ７００は、信号が伝送される際に越える電圧障壁７１０を介して第２のダイ７０８から分離された第１のダイ７０６を含む。第１の入力ピンＩＮＰＵＴ Ａは、トランジスタブリッジ７１４に結合されたフィルタリング／符号化モジュール７１２により処理される第１の入力信号を受信する。第１のコイル７１６は、第１のダイ上のトランジスタブリッジ７１４から信号を受信するために第２のダイ７０８上に配置されている。第２のコイル７１８は第１のコイル７１６に結合され、第１の磁場感知素子７２０は、第２のコイル上の信号を検出するために第２のコイル７１８に近接して配置されている。例示的な実施形態において、第１の磁場感知素子７２０は、ＭＲブリッジを含む。処理モジュール７２２は、感知素子７２０からの信号を増幅、フィルタリング、および／または復号することができる。処理された信号は、外部接続を提供するための第１の出力ピンＯＵＴＰＵＴＡに送出される。同様の経路がＩＮＰＵＴＢからＯＵＴＰＵＴＢまで設けられ得る。
【0035】
[0047]実施形態において、第１のコイル７１６、第２のコイル７１７、および、第１の磁場感知素子７２０は、上記で示され説明されたように、図２Ａ、図３Ａ、図６Ａまたは代替構成で示されるように設けられ得る。
【0036】
[0048]図８は、コイル－コイル間データ伝送を含む信号アイソレータＩＣ８０６の例示的な実現形態を示し、その信号アイソレータＩＣ８０６において、第１のダイ８０２および第２のダイ８０４は、実質的に同一であり、第１のダイ８０２の送信器８１４、８１６と第２のダイ８０４の受信器８３０、８３２との間、および、第２のダイ８０４の送信器８２６、８２８と第１のダイ８０２の受信器８１８、８２０との間の接続を実現しやすくするために、１８０度回転させられている。確認できるように、第２のダイ８０４が１８０度回転させられるならば、ＩＣ８０６，送信モジュールおよび受信モジュールのピン配列（ＶＣＣ、ＧＮＤ Ｉ／Ｏ、ＶＣＣ）は、第１のダイ８０２と第２のダイ８０４との間でワイヤボンドのような一連の相対的な直接接続を実現しやすくするように、一列に並ぶことになる。第１のダイ８０２および第２のダイ８０４は、同一であり、互いに１８０度回転させられ得る一方で、送信チャネルおよび受信チャネルを正しく指定することにより、ダイ間の障壁をほぼストレートに越える接続を用いて各々のダイへの所望の情報伝送を達成することができる。
【0037】
[0049]実施形態において、ＩＣ８０６は、スプリット・ダイ・パドルを含むことができ、ここでは、リードフレームは、第１のダイ８０２がその上に配設される第１の部分８３０ａと、第２のダイ８０４がその上に配設される第２の部分８３０ｂとを含む。リードフレームの第１の部分８３０ａおよび第２の部分８３０ｂが第１のダイ１０２および第２のダイ１０４を絶縁するということが認識されることになる。実施形態において、リードフレームの第１の部分８３０ａおよび第２の部分８３０ｂは、物理的および電気的に絶縁される。実施形態において、別々の電圧供給信号および接地接続が、絶縁を実現しやすくするために、ＩＣ８０６の第１のダイ８０２および第２のダイ８０４の各々に提供され得る。
【0038】
[0050]このような構成によって、デジタル信号がＩＣ８０６への入力として供給され得、そのＩＣ８０６は、例えば複数のシステムがＩＣを介して相互通信可能となるように絶縁される複数のデジタル出力信号を生成することができる。第１のダイおよび第２のダイへの接地電位接続では、例えば、数百ボルト変動することがあるということが理解される。障壁を越えて情報を伝送するために複数の磁気感知素子に対して、容量性、誘導性および／またはコイルによる絶縁が付与され得る。
【0039】
[0051]本明細書において使用される際、用語「磁場感知素子」は、磁場を感知することができる種々の電子素子を説明するために使用される。磁場感知素子は、ホール効果素子、磁気抵抗素子、および／または磁気トランジスタを含むことができるが、それらに限定されない。知られているように、異なるタイプのホール効果素子、例えば、平面ホール素子、垂直ホール素子、および円形垂直ホール（ＣＶＨ）素子が存する。さらに知られているように、異なるタイプの磁気抵抗素子、例えば、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などの半導体磁気抵抗素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、例えば、スピンバルブ、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ）、トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）、およびスピンバルブが存する。磁場感知素子は、単一の素子であってもよく、または代替的には、様々な構成、例えばハーフブリッジもしくはフル（ホイートストン）ブリッジで構成される、２つ以上の磁場感知素子を含んでもよい。デバイスタイプ、および、他の用途要件に応じて、磁場感知素子は、ケイ素（Ｓｉ）もしくはゲルマニウム（Ｇｅ）などのタイプＩＶ半導体材料、または、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）もしくはインジウム化合物、例えばアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）などのＩＩＩ－Ｖ族半導体材料から作製されるデバイスであり得る。
【0040】
[0052]知られているように、上記で説明された磁場感知素子のうちの一部は、磁場感知素子を支持する基板に平行な最大感度の軸を有する傾向があり、上記で説明された磁場感知素子のうちの他のものは、磁場感知素子を支持する基板に直交する最大感度の軸を有する傾向がある。特に、平面ホール素子は、基板に直交する感度の軸を有する傾向があり、一方で、金属ベースの、または金属性の磁気抵抗素子（例えば、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＡＭＲ）、および垂直ホール素子は、基板に平行な感度の軸を有する傾向がある。
【0041】
[0053]本明細書において使用される際、用語「磁場センサ」は、磁場感知素子を、一般的には他の回路との組み合わせで使用する回路を説明するために使用される。磁場の方向の角度を感知する角度センサ、通電導体により伝わる電流により生成される磁場を感知する電流センサ、強磁性体の近接度を感知する磁気スイッチ、磁場センサがバックバイアスなどされた磁石とともに使用される場合に例えば環状磁石または強磁性ターゲット（例えば、歯車の歯）の磁区などの強磁性物の通過を感知する回転検出器、および、磁場の磁場密度を感知する磁場センサといった磁場センサが種々の用途において使用されるが、それらに限定されるものではない。
【0042】
[0054]図９は、本明細書において説明される処理の少なくとも一部分を実行することができる例示的なコンピュータ９００を示す。コンピュータ９００は、プロセッサ９０２と、揮発性メモリ９０４と、不揮発性メモリ９０６（例えば、ハードディスク）と、出力デバイス９０７と、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）９０８（例えば、マウス、キーボード、ディスプレイ）とを含む。不揮発性メモリ９０６は、コンピュータ命令９１２、オペレーティングシステム９１６、およびデータ９１８を記憶する。１つの例において、コンピュータ命令９１２は、揮発性メモリ９０４から読み出されてプロセッサ９０２により実行される。１つの実施形態において、物体９２０は、非一時的なコンピュータ読み取り可能な命令を含む。
【0043】
[0055]処理は、ハードウェア、ソフトウェア、または、それらの２つの組み合わせの形で実現され得る。処理は、プロセッサと、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体などの製造物（揮発性および不揮発性のメモリ、ならびに／または、記録素子を含む）と、少なくとも１つの入力デバイスと、１つまたは複数の出力デバイスとを各々が含む複数のプログラマブルなコンピュータ／マシンで実行されるコンピュータプログラムの形で実現され得る。プログラムコードは、処理を実行するために、および、出力情報を生成するために、入力デバイスを用いて入力されたデータに適用され得る。
【0044】
[0056]システムは、データ処理装置（例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または、複数個のコンピュータ）による実行のために、または、そのデータ処理装置の動作を制御するために、（例えば、機械読み取り可能な記録デバイス内の）コンピュータプログラム製品によって、少なくとも部分的に、処理を実行することができる。そのようなプログラムは、それぞれ、コンピュータシステムと通信するために、高レベル手続型またはオブジェクト指向プログラミング言語の形で実現され得る。しかしながら、プログラムは、アセンブリまたは機械語の形で実現され得る。言語は、コンパイラ型またはインタプリタ型言語であってもよく、その言語は、スタンドアローンプログラムとして、または、モジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくは、コンピューティング環境における使用に適した他のユニットとして、任意の形態で展開され得る。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、または、１つのサイト内もしくは、複数個のサイトにわたって分散され、通信ネットワークにより相互接続される複数個のコンピュータ上で実行されるように展開され得る。コンピュータプログラムは、多目的または特殊目的のプログラマブルコンピュータによって読み取り可能な記録媒体またはデバイス（例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、または磁気ディスケット）上に、コンピュータがその記録媒体またはデバイスから読み出した際にコンピュータを構成し動作するように記録され得る。処理は、コンピュータプログラムとともに構成される機械読み取り可能な媒体により実現されてもよく、コンピュータプログラム内の命令は実行されるとコンピュータを動作させる。
【0045】
[0057]処理は、システムの機能を実行するための１つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプログラマブルプロセッサにより実行され得る。システムの全部または一部は、専用用途の論理回路（例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）および／またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路））として実現され得る。
【0046】
[0058]本発明の例示的な実施形態を説明したが、それらの実施形態の概念を組み込む他の実施形態も使用され得るということが、当業者には今や明らかになることになる。本明細書に内包される実施形態は、開示される実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付される特許請求の範囲の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきである。本明細書において引用されるすべての刊行物および参考文献は、それらの全体において参照により本明細書に明示的に組み込まれている。
【0047】
[0059]本明細書において説明される異なる実施形態の要素は、上記で具体的に論述されなかった他の実施形態を形成するために組み合わされ得る。単一の実施形態の文脈において説明される様々な要素は、別々に設けられても、または、任意の適したサブ組み合わせで設けられてもよい。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】