电流隔离器的制造方法

电流隔离器的制造方法
【专利摘要】一种系统封装(SOP)(8)可包含电流隔离器(12)。电流隔离器(12)可包含输入级(14)，其经配置以响应于接收输入调制信号而发射输入RF信号。电流隔离器(12)还可包含共振耦合器(16)，其通过电介质与输入级电隔离。共振耦合器(16)可经配置以对输入RF信号进行滤波，且响应于输入RF信号而发射输出RF信号。电流隔离器(12)可进一步包含输出级(20)，其通过电介质与共振耦合器(16)电隔离。输出级(20)可经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
【专利说明】电流隔离器
[0001]相关申请案
[0002]本申请案主张2013年5月24日申请且标题为“HIGH-SPEED/HIGH VOLTAGEDIGITAL ISOLATORS USING TUNED FILTER STRUCTURES TO PROVIDE GALVANIC ISOLAT1NBETWEEN THE TWO SIDES OF A CHIP (PACKAGE) ” 的第 61/827，478 号美国临时申请案的权益，该临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

【技术领域】
[0003]本发明涉及一种电流隔离器，且更明确地说，涉及一种包含电流隔离器的系统封装(SOP)。

【背景技术】
[0004]电流隔离是隔离电系统的功能区段以阻止电流使得不准许(金属)传导路径的原理。能量和/或信息仍可通过其它技术在区段之间交换，例如电容、感应或电磁波，或通过光学、声学或机械技术。
[0005]在两个或两个以上电路需要通信，但两个或两个以上电路具有可处于不同电位的接地的情况下，可能使用电流隔离。电流隔离可为通过阻止不想要的电流在共享接地导体的两个单元之间流动来阻断接地环路的有效方法。也可为了安全而使用电流隔离，例如阻止意外电流穿过人的身体到达地面。


【发明内容】

[0006]一个示例涉及一种可包含电流隔离器的系统封装(S0P)。电流隔离器可包含输入级，其经配置以响应于接收到输入调制信号而发射输入RF信号。电流隔离器还可包含共振耦合器，其通过电介质与输入级电隔离。共振耦合器可经配置以对输入RF信号进行滤波，且响应于输入RF信号而发射输出RF信号。电流隔离器可进一步包含输出级,其通过电介质与共振耦合器电隔离。输出级可经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
[0007]另一示例涉及一种包含经配置以提供输入信号的给定电路的系统。系统还可包含一个包括电流隔离器的S0P。电流隔离器可包含输入级，其经配置以响应于接收到对应于输入信号的输入调制信号而发射输入RF信号。电流隔离器还可包含共振耦合器，其通过电介质与输入级电隔离。共振耦合器可经配置以响应于输入RF信号对输入RF信号进行滤波从而提供输出RF信号。电流隔离器可进一步包含输出级，其通过电介质与共振耦合器电隔离。输出级可经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。系统可进一步包含连接到输出级的另一电路。另一电路可经配置以接收对应于输出调制信号的输出信号。给定电路和另一电路可经配置以基于不同电压水平来操作。
[0008]又一示例涉及一种包含形成于SOP的第一管芯上的输入电路的S0P。输入电路可经配置以将输入信号调制到预定义载波频率上，以提供输入调制信号。SOP还可包含形成于SOP的第二管芯上的输出电路。输出电路可经配置以解调输出调制信号。SOP可包含形成于SOP的第三管芯上的电流隔离器。电流隔离器可经配置以基于输入调制信号发射输入RF信号。电流隔离器还可经配置以响应于无线地接收到输入RF信号而发射输出RF信号。电流隔离器可进一步经配置以响应于无线地接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
[0009]又一示例涉及一种包含经配置以对输入调制信号进行滤波的电流隔离器的S0P。电流隔离器可包含输入级，其经配置以响应于接收到输入调制信号而发射对应于输出RF信号的信号。电流隔离器还可包含输出级，其通过电介质与输入级电隔离。输出级可经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。

【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1示出包含可经由包含电流隔离器的系统封装(SOP)进行通信的第一电路和第二电路的系统的示例。
[0011]图2示出电流隔离器的示例。
[0012]图3示出电流隔离器的另一示例。
[0013]图4示出图3的电流隔离器的放大视图。
[0014]图5示出图3的电流隔离器的另一放大视图。
[0015]图6示出电流隔离器的又一示例。
[0016]图7示出包含电流隔离器的封装的示例。
[0017]图8示出电流隔离器的增益图的示例。
[0018]图9示出电流隔离器的相位图的示例。
[0019]图10示出包含电流隔离器的SOP的等距视图。
[0020]图11示出图10中所示出的SOP的平面图。
[0021]图12示出包含电流隔离器的SOP的又一示例。
[0022]图13示出包含电流隔离器的SOP的再一示例。
[0023]图14示出包含电流隔离器的SOP的又一示例。

【具体实施方式】
[0024]电流隔离器可被实施在系统封装(SOP)上。电流隔离器可包含输入级，其可配置为射频(RF)发射器，RF发射器可基于经调制的数据信号发射输入RF数据信号。电流隔离器可对输入RF数据信号进行滤波。输入RF数据信号可由共振耦合器接收，共振耦合器可与输入级导电性隔离开预定义距离。共振耦合器可将输出RF数据信号无线地提供到电流隔离器的输出级。电流隔离器的输出级可经配置以响应于输出RF数据信号而提供经调制的输出数据信号。电流隔离器可通过将共振耦合器用于经隔离的数据发射来实现约5%到约100%百分比的带宽。该方法还可以由于高效调制和解调而以低功耗来实施，且可支持突发模式操作以及异步数据发射。
[0025]图1示出系统2的示例，系统2包含可经由S0P8通信的第一电路4和第二电路6。如本文所使用，术语“S0P”可包含具有可收纳在一起的层叠滤波器的多个集成电路(IC)芯片。因此，SOP可包含通过电接触连接SOP印刷电路板(PCB)的盒(例如，衬底)。第一电路4可具有第一电压水平，且第二电路6可具有可不同于第一电压水平的第二电压水平。在第一示例中，第一电压水平可为相对较低的电压水平(例如，约O到100伏(V))，且第二电压水平可为相对较高的电压水平(例如，IkV到15kV)。举例来说，在第一示例中，第一电路4可被实施为低功率IC芯片(例如，计算机、控制器等)，且第二电路6可被实施为高功率电路组件(例如，工业变压器、高功率发射器等)。在此示例中，第一电路4和第二电路6可具有经隔离的接地电压，使得第一电路4与第二电路6之间不存在共用接地。就是说，第一电路4和第二电路6可具有不同接地电位。因此，在第一示例中，第一电路4与第二电路6之间的导电性电通信(例如，导电线)可对第一电路4和/或第二电路6处的组件造成损坏。
[0026]为了避免此损坏，S0P8可使能第一电路4与第二电路6之间的通信。S0P8可包含输入电路10，其可从第一电路4接收数据。数据可例如为数字信号，例如信号被称为数据信号的二进制数据信号。数据信号可例如为一系列脉冲。输入电路10可经配置以将数据信号调制到载波信号上，信号可被称为输入调制数据信号。在一些示例中，载波信号可为具有约16千兆赫(GHz)到约24GHz的频率的信号。对载波信号可使用其它频率。在一些示例中，输入调制数据信号可为脉冲宽度调制(PWM)的信号、脉冲代码调制(PCM)的信号等。在一些示例中，可以突发模式且/或异步地提供输入调制数据信号。可将输入调制数据信号提供到电流隔离器12。输入电路10和电流隔离器12可被实施在S0P8的不同管芯上。输入电路10可被实施为例如发射器。
[0027]电流隔离器12可包含可接收输入调制数据信号的输入级14。在一些示例中，输入级14可配置为RF发射器，其可基于来自输入电路10的输入调制数据信号而发射输入RF数据信号。输入RF数据信号可为大体上与例如输入级14信号相同的输入调制数据信号。输入RF数据信号可由共振耦合器16无线地接收。共振耦合器可通过电介质材料与输入级14电隔离。电介质材料可延伸可选择的距离。在一些示例中，可选择的距离可为约0.5毫米(mm)或以上。在一些示例中，输入级14可在S0P8的第一水平上，且共振耦合器16可在与第一水平间隔开的不同的第二水平上，使得输入级14(或其某一部分)可覆盖共振耦合器16，或反之亦然。电介质因此可提供具有相对较高耦合系数的隔离势垒。电介质可例如实施为层叠、柔性或晶体状材料，例如具有适当击穿特性的硅、玻璃或另一高电阻材料。
[0028]共振耦合器16可包含N个级18，其中N为大于或等于一的整数。N个级18中的每一个可被配置为带通滤波器，其可通过滤波来去除寄生噪声，例如低频噪声。在一些示例中，N个级18以及输入级14和输出级20中的一个或多个可经配置(例如，配置为高通滤波器)以改进共模瞬变抗扰性(CMTI)。共振耦合器16的N个级18中的每一个可被实施为单个共振器或被实施为以类似于共振器的方式操作的电路。举例来说，N个级18中的每一个可通过可提供隔离势垒的电介质与其它级电隔离。另外，N个级18中的每一个可空间上串联布置。在一些示例中，通过使用不只一个级18，共振耦合器16的百分比带宽可在较高频率下增加，且在较低频率下增加电流隔离。共振耦合器16的最后(第N)级可将输出RF数据信号提供到电流隔离器12的输出级20。
[0029]输出级20可经配置以相对于电流隔离器12的输入级14的相反方式(例如，作为接收器)操作。输出级20还可被实施在S0P8的第一层上，且可通过延伸可选择距离(例如，约0.5mm或以上)的电介质材料与共振耦合器16电隔离。在一些示例中，输出级20 (或其某一部分)可覆盖共振耦合器16，或反之亦然。电流隔离器12的输出级20可经配置响应于来自共振I禹合器18的输出RF数据信号而将输出调制数据信号提供到输出电路22。输出调制数据信号和输出RF数据信号可为大体上相同的信号。电流隔离器12和输出电路22可被实施在S0P8的不同管芯上。此外，输出电路22和输入电路10还可被实施在S0P8的分离的管芯上。输出电路22可例如被实施为接收器。
[0030]在一些示例中，可省略共振耦合器18。在此情形中，输入级14可覆盖输出级(或其某一部分)，或反之亦然。另外，在此示例中，输入级14可将输出RF数据信号无线地发射到电流隔离器12的输出级20。
[0031]通过以此方式实施电流隔离器12，电流隔离器可被实施为调谐滤波器，且电流隔离器12可为不需要外部功率来运行的无源电路组件。电流隔离器12可实现约5%到约100%之间的百分比带宽，其中可实现高效率耦合(例如，低功率损耗)，从而提供低功率的每位传送成本。在一些示例中，电流隔离器12可实现至多达约2kV到20kV的隔离。另外，通过选择特定材料，例如前面提到的层叠、柔性或结晶体材料，可固有地实现相对较高的击穿电压。在一些示例中，电流隔离器12可支持至多达约500兆位每秒(Mbps)或甚至更大的数据吞吐量。以此方式，电流隔离器12可支持比常规耦合技术(例如，无源变压器、耦合电容器、红外线等)更大的数据吞吐量。
[0032]另外，通过更改输入级14、输出级20和/或共振耦合器16的尺寸，可实现特定频率响应。举例来说，通过增加或减小共振耦合器16与输入级14和输出级20之间的间距，可实现期望电流隔离、百分比带宽和/或耦合系数。
[0033]输出电路22可经配置以对输出调制数据信号进行解调，且调节调制数据输出信号以产生输出数据信号。输出数据信号可处于对应于第二电路6的电压水平(第二电压水平)的电压水平。因此，第一电路4可以相对较高的数据速率(例如，至多达或大于约500Mbps)将数据提供给第二电路6，同时仍维持电流隔离，因而减少和/或消除第二电路6对第一电路4造成损坏机会，或反之亦然。
[0034]图2示出电流隔离器50的示例，其可例如被用以实施图1中所示出的电流隔离器12。电流隔离器50可例如被实施为自共振微波滤波器，其可被实施在包含聚酰亚胺电介质材料的衬底上，以提供期望的隔离和耦合系数。电流隔离器50可包含(例如)输入级52。输入级52可例如被实施为由SOP的层上的导电迹线形成的共振元件。输入级52可被配置为一对导电环路，即第一环路54和第二环路56。输入级52的第一环路54和第二环路56可通过发射线58电连接，发射线58可被实施为平行于另一部分铺设的导电迹线的部分。在一些示例中，第一环路54处的迹线的宽度可大于第二环路56处的迹线的宽度，例如约两倍宽。输入级52可在输入端口 60处接收输入调制数据信号。
[0035]输入端口 60可由通过电介质材料分离的导电迹线的两端形成。可将调制数据信号调谐到输入级52的共振频率。因此，在接收到输入调制数据信号后，输入级52可发射可无线地发射到共振耦合器62的输入RF数据信号。共振耦合器62可被例如实施为由SOP上的迹线形成的共振元件。在一些示例中，共振耦合器62可为微波滤波器。共振耦合器62的共振元件可被形成为一对环路，即通过发射线68导电性耦合的第一环路64和第二环路66。共振稱合器62可被实施在不同于输入级52的SOP的层上。举例来说,如图2中所不出，输入级52的第二环路56可覆盖共振耦合器62的第一环路64。输入级52和共振耦合器62可例如通过电介质分离。输入级52和共振耦合器62可被分离可选择距离(例如，约0.5mm或以上)。此间距可充分靠近而提供期望量的电流隔离以从输入级52接收无线信号。在图2中，仅示出共振耦合器62的一个级。然而，在其它示例中，共振器的多个例子可无线地串联耦合以形成多个级(例如，图1中所示出的N个级18)，以提供期望的频谱特性。这些期望的频谱特性可包含(例如)特定百分比带宽和/或特定水平的电流隔离。
[0036]共振耦合器62可通过共振耦合器62的第一环路64处的无线发射来接收输入RF数据信号。在接收到输入RF数据信号后，共振耦合器62的第一环路64可在共振耦合器62的第二环路66处感应(例如，发射)输出RF数据信号。可将输出RF数据信号无线地发射到输出级69。
[0037]输出级69也可被实施为另一共振元件。输出级69也可由导电迹线形成。在一些示例中，可在与输入级52相同的层中形成输出级69。在其它示例中，输出级69和输入级52可被形成在不同层中。输出级69可由一对导电环路形成，即第一环路70和第二环路72。在一些示例中，迹线的宽度可在第二环路72处比在第一环路70处大，例如约两倍宽。第一环路70和第二环路72可通过发射线74耦合。输出级69的第一环路70可覆盖共振耦合器62的第二环路66。此外，可在输出级69的第一环路70处接收输出RF数据信号。接收输出RF数据信号可在输出级69的输出端口 76处感应(例如，发射)输出调制数据信号。输出级69的输出端口 76可以类似于输入级52的输入端口 60的方式形成。以此方式，输入级52可耦合(无线地)到电流隔离器50的输出级69，以允许在输入级52与输出级69之间传送数据，同时仍维持期望电流隔离、百分比带宽(例如，通带)和/或耦合系数。
[0038]在一些示例中，输入级52和输出级69可以是中间抽头的，其中发射线58的一条线(例如线78)和发射线74的一条线(例如线80)耦合到电中性节点(例如，AC接地)。此配置可允许电流隔离器50对共模信号进行滤波(例如，增加CMTI)，且/或对低频差分信号进行滤波。
[0039]举例来说，电流隔离器50的大小可约为3mm乘约3mm。此外，电流隔离器50可实现具有高效率耦合(例如，低功率损耗)从而提供低功率的每位传送成本的5%到100%之间的百分比带宽。在一些示例中，电流隔离器50可实现至多达约2kV到20kV的隔离。如相对于图1所阐释，可调整例如电流隔离器50的组件的大小和间距等特征来实现特定特性。举例来说，通过调整输入级52、输出级69和共振耦合器62的环路的大小，可设定每一相应组件的共振，使得可实现期望电流隔离、百分比带宽和/或耦合系数。
[0040]图3示出电流隔离器100的另一示例，其可例如被用以实施图1中所示出的电流隔离器12。图4示出图3的放大部分102。图5示出图3的另一放大部分104。出于简化阐释的目的，图3到5中使用相同参考标号来表示相同结构。可将电流隔离器100例如实施为双变压器隔离器。如本文所阐释，双变压器隔离器可以类似于共振器的方式工作。双变压器隔离器可具有可接收输入调制数据信号的输入级106。
[0041]可将输入级106例如实施为形成在成形为一匝或多匝的大体正方形绕组的电介质材料上的导电迹线。正方形绕组可为中间抽头的，使得迹线可从输入级106的中心延伸到输入级106的另一端，以提供输入端口 108。在一些示例中，输入级106的正方形绕组可被形成于SOP的给定层上，且中间抽头头可延伸穿过通孔到覆盖给定层的SOP的另一层。输入级106的正方形绕组中的每一绕组的匝之间的电介质材料可促进隔离。此外，形成输入级106的迹线的端部可通过输入端口 108处的电介质在空间上隔离。输入级106可在输入端口 108处接收输入调制数据信号。可将调制数据信号调谐到输入级106的共振频率。
[0042]响应于该调制数据信号，输入级106可发射可被提供到电流隔离器100的共振耦合器110的输入RF数据信号。电流隔离器100的共振耦合器110可被实施为双正方形绕组，即通过耦合导电迹线116(例如发射线)耦合的第一绕组112和第二绕组114。耦合导电迹线116可被形成于与第一绕组112和第二绕组114不同的处理层上，且被穿过通孔连接在层之间。输入级106和共振耦合器110可通过电介质材料电隔离。此外，输入级106和共振耦合器110可被分离开一段可选择的距离(例如，约0.5mm或以上)，且因此无线地传送数据。另外，共振耦合器110可被形成于SOP的不同层上，使得在一些示例中，输入级106 (或其某一部分)可覆盖共振稱合器110的第一绕组112。
[0043]响应于输入RF数据信号，共振耦合器110可在共振耦合器110的第二绕组114处无线地发射输出RF数据信号。可例如在电流隔离器100的输出级118处无线地接收输出RF数据信号。可以类似于电流隔离器100的输入级106的方式来实施电流隔离器100的输出级118。因此，电流隔离器100的输出级118可具有输出端口 120。
[0044]实施为双变压器隔离器的电流隔离器100的使用可通过输入级106、共振耦合器110和输出级118的串联连接来增加隔离。此外，上面制造有共振耦合器110的SOP的层可作为串联电容器配置的中心板而操作，这可将电流隔离器100的电介质层中的电场减少约一半。此外，可用四个堆叠层来实施电流隔离器100，即用于输入级106和输出级118的两个层(用于正方形绕组的一个层，以及用于输入端口 108和输出端口 120的一个层)，以及用于共振耦合器110的两个层(用于第一绕组112和第二绕组114的一个层，以及用于耦合导电迹线116的一个层)。
[0045]在一些示例中，电流隔离器100的大小可为约2mm乘约Imm ;但出于其它目的，其可实施为不同大小。此外，电流隔离器100可实现5%到100%之间的百分比带宽，其具有高效率耦合(例如，低功率损耗)，从而提供低功率的每位传送成本。在一些示例中，电流隔离器100可实现至多达约2kV到20kV的隔离。
[0046]如相对于图1所阐释，可调整例如电流隔离器100的组件的大小和间距等特征来实现特定特性且满足应用要求。举例来说，通过调整输入级106、输出级118和共振耦合器110的正方形绕组的大小和/或形状，可设定每一相应组件的共振，使得可实现期望的电流隔离、百分比带宽和/或耦合系数。
[0047]图6示出电流隔离器150的又一示例，其可例如用作图1中所示出的电流隔离器
12。可将电流隔离器150例如实施为四变压器隔离器。例如通过实施具有关于与线152相交的垂直平面的对称性的双变压器隔离器以形成四变压器，可将四变压器实施为镜像图像中的图4的电流隔离器100 (双变压器隔离器)。
[0048]电流隔离器150可具有可例如实施为两个正方形绕组(各自由迹线形成)(即，第一绕组156和第二绕组158)的输入级154。输入级154的第一绕组156和第二绕组158中的每一个可以是中间抽头的，且通过耦合导电迹线160电连接在一起。另外，输入级154的第一绕组156和第二绕组158中的每一个可经由第一绕组156和第二绕组158的另一端处的耦合导电迹线而耦合。在一些示例中，输入级154的第一绕组156和第二绕组158可形成于SOP的给定层上，且耦合导电迹线可延伸穿过通孔到SOP的覆盖给定层的另一层。输入级154的第一绕组156和第二绕组158中的每一绕组的匝之间的电介质材料可促进电流隔离。此外，形成输入级154的迹线的端部在连接垫处分离，以形成输入端口 162。
[0049]输入级154可在输入端口 162处接收输入调制数据信号。可将调制数据信号调谐到输入级154的共振频率。作为响应，输入级154的第一绕组156和第二绕组可各自发射无线输入RF数据信号。可在共振耦合器164处接收输入RF数据信号，共振耦合器164可通过电介质材料与输入级154电隔离。共振稱合器164可被实施为图3中所不出的共振I禹合器110的镜像图像。因此，共振耦合器164可具有相同数目(例如，四个)正方形绕组，即第一绕组166、第二绕组168、第三绕组170和第四绕组172。在一些示例中，第一绕组166和第三绕组170可通过耦合导电迹线174连接。以类似方式，第二绕组168和第四绕组172也可通过耦合导电迹线176连接。共振耦合器164的第一绕组166和第二绕组168可接收输入RF数据信号，其可致使第三绕组170和第四绕组172感应(例如，无线地发射)可在输出级178处接收的输出RF数据信号。输出级178可以类似于输入级154的方式实施。举例来说，输出级178可包含与共振耦合器164的第三绕组170和第四绕组172分隔开可选择距离的第一绕组180和第二绕组182。因此，输出级178可包含输出端口 184，其可响应于接收到从共振耦合器165提供的无线输出RF数据信号而输出调制的数据信号。输出级178可分别在输出级178的第一绕组180和第二绕组182处从共振耦合器164的第三绕组168和第四绕组172接收输出RF数据信号。电流隔离器150的大小可例如约为4mm乘约2_，或以若干大小提供。此外，电流隔离器150可实现具有高效率耦合(例如，低功率损耗)从而提供低功率的每位传送成本的5%到100%之间的百分比带宽。在一些示例中，电流隔离器150可实现至多达约2kV到20kV的隔离。
[0050]如相对于图1所阐释，可调整例如电流隔离器150的组件的大小和间距等特征来实现期望的频谱特性。举例来说，通过调整输入级154、输出级178和共振耦合器164的正方形绕组的大小，可设定每一相应组件的共振，使得可实现期望电流隔离、百分比带宽(例如，通带)和/或耦合系数。
[0051]在一些示例中，输入级154和输出级178可以是中间抽头的。在此情形中，输入级154的耦合导电迹线160可耦合到电中性节点(例如，AC接地)，且输出级184的另一耦合导电迹线183也可耦合到电中性节点。此配置可改进共模信号(例如，改进的CMTI)的滤波，且/或改进低频差分信号的滤波。与实施为图3中所示出的双变压器隔离器的电流隔离器100相比，实施为四变压器隔离器的电流隔离器150可提供改进的CMT1、改进的百分比带宽以及减少的每位功率传送成本。另外，电流隔离器150的正方形绕组的中间抽头可提供改进的共模抑制。
[0052]图7示出包含封装在电介质材料204(例如，层叠或柔性材料)中的电流隔离器202(例如，对应于图3中所示出的电流隔离器100)的封装200的示例。将电流隔离器202封装在电介质材料204中可改进电流隔离器202与封装接地耦合的隔离。尽管图7的示例中仅展示图3中所示出的电流隔离器100，但在其它示例中，图2中所示出的电流隔离器50或图6中所示出的电流隔离器150可以类似方式封装。电流隔离器202的输入级206可通过互连件(例如，接合线210)耦合到第一连接垫208。另外，电流隔离器202的输出级212可通过另一接合线216耦合到第二连接垫214。以此方式，输入电路和输出电路(例如图1中所示出的输入电路10和输出电路22)可被连接到电流隔离器202。
[0053]图8示出图1中所示出的电流隔离器12的增益图250的示例，其中将以分贝(dB)为单位的增益标绘为以千兆赫(GHz)为单位的频率的函数。图9示出图1中所示出的电流隔离器12的相位图270的对应示例，其中将相位(以度为单位)标绘为以千兆赫(GHz)为单位的频率的函数。增益图250和相位图270可例如表征图3的电流隔离器100，其被实施为双变压器隔离器。如所示出，电流隔离器可具有从约2.3GHz到约5.15GHz的带通，以及约IGHz的截止频率，其可对应于约_38dB的增益。另外，如相位图270中所示出，在带通区中，相位可改变小于约38°。
[0054]图10示出可被用来实施图1的S0P8的示例S0P300的等距视图。图11示出图10中所示出的S0P300的平面图。S0P300示出可用以促进电流隔离的封装细节。S0P300可包含(例如)电流隔离器302，其可例如用以实施图1中所示出的电流隔离器12。在本示例中，电流隔离器302对应于图6的电流隔离器150 (四变压器隔离器)，但在其它示例中，可替代地使用电流隔离器302的其它配置。电流隔离器302可耦合到发射器304，其可被用以实施图1中所示出的输入电路10。另外，电流隔离器302可耦合到接收器306，其可用以实施图1中所示出的输出电路22。发射器304、电流隔离器302和接收器306可被实施在S0P300的分开的管芯上。另外，发射器304可使用第一接地电位，且接收器306可使用第二接地电位。第一接地电位和第二接地电位可为不同的接地电位。第一与第二接地电位的差异可在从若干伏到上千伏或以上的范围内。
[0055]发射器304和接收器306可各自覆盖可例如被实施为层叠件的共用衬底308。共用衬底308可包含可耦合到电流隔离器302的嵌入其中的多个导电迹线，其中导电迹线可称为嵌入式导电迹线310。在一些示例中，电流隔离器302可嵌入衬底308中。另外，发射器304和接收器306可包含连接垫312 (例如，焊垫)，其可穿过通孔接触被耦合到嵌入式导电迹线的连接垫。以此方式，发射器304和接收器306可通过嵌入式导电迹线310与电流隔离器302通信，从而避免对接合线的需要。嵌入式导电迹线310可支持相对较高频率的信号。举例来说，嵌入式导电迹线310可具有约IGHz到约500GHz的中心频率，使得发射器304与接收器306之间(通过电流隔离器302)的高速通信可发生。
[0056]共用衬底308可覆盖可促进热量耗散的热基座314。或者,可使用踏板来代替热基座314。在一些示例中，热基座314(或踏板)可耦合到可例如被用作散热片的另一衬底316。
[0057]在一些示例中，发射器304和接收器306可使用倒装芯片技术来将发射器304和接收器306耦合到嵌入式导电迹线310。举例来说，接收器306和发射器304上的连接垫312可具有但不限于沉积到其中并且接着“倒装”并连接到导电迹线310的连接垫的焊球。
[0058]类似地，发射器304和接收器306可通过嵌入式导电迹线310耦合到外部连接垫318。外部连接垫可通过接合线322耦合到引线框320。在一些示例中，引线框320可被连接到第一电路和第二电路，例如图1中所示出的第一电路4和第二电路6。通过使用S0P300的封装细节，可实现电子漂移与电子扩散之间经改进的控制和P-N结平衡。
[0059]图12示出可例如用作图1中所示出的S0P8的S0P400的示例。S0P400可包含电流隔离器402。电流隔离器402可包含输入级404，其经配置以响应于接收到输入调制信号而发射输入RF信号。电流隔离器402还可包含共振稱合器406,其通过电介质与输入级404电隔离。共振耦合器406可经配置响应于输入RF信号对输入RF信号进行滤波并且发射输出RF信号。电流隔离器可进一步包含输出级408,其通过电介质与共振f禹合器406电隔离。输出级408可经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
[0060]图13示出可例如用作图1中所示出的S0P8的S0P450的示例。S0P450可包含形成于S0P450的第一管芯上的输入电路452。输入电路452可经配置以将输入信号调制到预定义载波频率上，以提供输入调制信号。S0P450还可包含被形成在S0P450的第二管芯上的输出电路454。输出电路454可经配置以解调输出调制信号。S0P450可进一步包含形成于S0P450的第三管芯上的电流隔离器456。电流隔离器456可经配置以基于输入调制信号发射输入RF信号。电流隔离器456还可经配置以响应于无线地接收到输入RF信号而发射输出RF信号。电流隔离器可进一步经配置以响应于无线地接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
[0061]图14示出可例如被用作图8中所示出的S0P8的S0P500的另一示例。S0P500可包含经配置以对输入调制信号进行滤波的电流隔离器502。电流隔离器502可包含输入级504，其经配置以响应于接收到输入调制信号而发射对应于输出RF信号的信号。电流隔离器500还可包含输出级506，其通过电介质与输入级504电隔离。输出级506经配置以响应于接收到输出RF信号而提供输出调制信号。
[0062]上文已描述的是示例。当然，不可能描述组件或方法的每种可想到的组合，但所属领域的技术人员将认识到，许多进一步组合和排列是可能的。因此，本发明意在包含属于本申请案(包含所附权利要求书)的范围内的所有此类更改、修改和变化。如本文所使用，术语“包含”表示包含但不限于，术语“包含着”表示包含着但不限于。术语“基于”表示至少部分地基于。另外，在本发明或权利要求书叙述“一”、“第一”或“另一”元件或其均等物的情况下，其应被解释为包含一个或多个此元件，而不要求或排除两个或更多个此些元件。
【权利要求】
1.一种系统封装即SOP，其包括: 电流隔离器，其包括: 输入级，其被配置为响应于接收到输入调制信号而发射输入RF信号； 共振耦合器，其通过电介质与所述输入级电隔离，所述共振耦合器被配置为: 对所述输入RF信号进行滤波；以及 响应于所述输入RF信号而提供输出RF信号；以及 输出级，其通过所述电介质与所述共振耦合器电隔离，所述输出级被配置为响应于接收到所述输出RF信号而提供输出调制信号。
2.根据权利要求1所述的S0P，其进一步包括: 输入电路，其被配置为将输入信号调制到载波频率上，以产生所述输入调制信号；以及 输出电路，其被配置为解调所述输出调制信号。
3.根据权利要求2所述的S0P，其中所述输入电路、所述输出电路和所述电流隔离器均被实施在所述SOP的分离的管芯上。
4.根据权利要求3所述的S0P，其中所述输入电路、所述输出电路和所述电流隔离器均通过嵌入在共用衬底中的导电迹线来连接。
5.根据权利要求2所述的S0P，其中所述输入电路和所述输出电路耦合到不同的接地电位。
6.根据权利要求1所述的S0P，其中所述输入级、所述共振耦合器和所述输出级均包括共振元件，其包含串联连接的给定环路和另一环路。
7.根据权利要求6所述的S0P，其中所述输入级进一步被配置为: 在所述输入级的所述给定环路处接收所述输入调制信号；以及 将所述输入RF信号从所述输入级的所述另一环路发射到所述共振耦合器的所述给定环路。
8.根据权利要求7所述的S0P，其中所述共振耦合器被配置为响应于在所述共振耦合器的所述给定环路处接收到所述输入RF信号，将所述输出RF信号从所述共振耦合器的所述另一环路发射到所述输出级的所述给定环路。
9.根据权利要求1所述的S0P，其中所述输入级和所述输出级均包括绕组，并且所述共振耦合器包括给定绕组和另一绕组。
10.根据权利要求9所述的S0P，其中所述输入级进一步被配置为: 在所述输入级的所述绕组处接收所述输入调制信号；以及 将所述输入RF信号从所述输入级的所述绕组发射到所述共振耦合器的所述给定绕组。
11.根据权利要求1所述的S0P，其中所述输入级和所述输出级均包括给定绕组和另一绕组，并且所述共振耦合器包括第一、第二、第三和第四绕组，其中所述第一和第三绕组串联连接，并且所述第二和第四绕组串联连接。
12.根据权利要求11所述的S0P，其中所述输入级进一步被配置为: 在所述输入级的所述给定绕组和所述另一绕组处接收所述输入调制信号；以及将所述输入RF信号从所述输入级的所述给定绕组和所述另一绕组发射到所述共振耦合器的所述第一和第二绕组。
13.根据权利要求1所述的SOP，其中所述电流隔离器具有约5%到约100%的百分比带宽。
14.根据权利要求1所述的SOP，其中所述共振耦合器包括多个共振元件，其无线地串联耦合并且被配置为提供期望的频谱特性。
15.—种系统,其包括: 给定电路，其被配置为提供输入信号； 系统封装即SOP，其包括: 电流隔离器，其包括: 输入级，其被配置为响应于接收到对应于所述输入信号的输入调制信号而发射输入RF信号; 共振耦合器，其通过电介质与所述输入级电隔离，所述共振耦合器被配置为: 对所述输入RF信号进行滤波；以及 响应于所述输入RF信号提供输出RF信号；以及 输出级，其通过所述电介质与所述共振耦合器电隔离，所述输出级被配置为响应于接收到所述输出RF信号而提供输出调制信号；以及 另一电路，其连接到所述输出级并且被配置为接收对应于所述输出调制信号的输出信号，其中所述给定电路和所述另一电路被配置为基于不同电压水平而工作。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述SOP进一步包括: 输入电路，其被配置为将所述输入信号调制到预定义载波频率上，以产生所述输入调制信号；以及 输出电路，其被配置为解调所述输出调制信号以产生所述输出信号。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述共振耦合器具有约5%到约100%的百分比带宽。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述共振耦合器进一步包括多个级，其中每个级包括共振元件，并且所述多个级中的每个无线地串联耦合。
19.一种系统封装即S0P，其包括: 输入电路，其被形成在所述SOP的第一管芯上，所述输入电路被配置为将输入信号调制到预定义载波频率上，以提供输入调制信号； 输出电路，其被形成在所述SOP的第二管芯上，所述输出电路被配置为解调输出调制信号；以及 电流隔离器，其被形成在所述SOP的第三管芯上，所述电流隔离器被配置为: 基于所述输入调制信号发射输入RF信号； 响应于无线地接收到所述输入RF信号而发射输出RF信号；以及 响应于无线地接收到所述输出RF信号而提供所述输出调制信号。
20.根据权利要求19所述的S0P，其中所述输入电路、所述输出电路和所述电流隔离器被形成在共用衬底上，并且通过嵌入在所述共用衬底中的导电迹线来连接。
21.—种系统封装即S0P，其包括: 电流隔离器，其被配置为对输入调制信号进行滤波，所述电流隔离器包括: 输入级，其被配置为响应于接收到所述输入调制信号而发射对应于输出RF信号的信号；以及 输出级，其通过电介质与所述输入级电隔离，所述输出级被配置为响应于接收到所述输出RF信号而提供输出调制信号。
22.根据权利要求21所述的SOP，其中所述电流隔离器为所述SOP的无源组件。
23.根据权利要求21所述的S0P，其中所述输入级和所述输出级是中间抽头的，并且在所述中间抽头处耦合到相应的节点，其中所述输入级和所述输出级的所述相应的节点还耦合到电中性节点。
【文档编号】H03K5/13GK104184438SQ201410224778
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2013年5月24日
【发明者】B·芭米蒂帕蒂, S·桑卡兰, G·E·霍华德, B·A·克雷默 申请人:德克萨斯仪器股份有限公司