专利名称：一种电路板组件和电路板的制作方法
技术领域：
本发明涉及功率转换，更具体地说，本发明涉及无线功率转换及其支持的通信。
背景技术：
无线电源(即不通过电源线给设备供电)的概念已出现了一段时间并在最近开始 商业化。此外，正在进行两种标准的讨论(WPC-无线通信联盟和CEA-消费电子协会)以调 节无线电源系统。目前商业上可用的无线电源产品包括发射单元、接收单元和双向控制信道。在这 些产品中，功率转换的主要方法是感应耦合，但是一些低功耗应用可以包括太阳能转换、 热-电能量转换和/或电容能量转换。为了使用这些产品，接收单元是一个单独的单元，且 必须与将要被无线供电的设备耦合。因此，没有耦合接收单元的设备本身不能被无线供电。为了发展这些产品，已经针对感应功率转换、闭环系统和多负载支持做了很多努 力。在感应功率转换领域，已经针对优化调谐发射和接收电路(发射电路和接收电路各包 含一个电感)的共振、效率和/或散热问题、检测负载、关闭感应功率转换、线圈校准、磁校 准、降低幻象电源、带负载补偿的D类、E类功率发射器、天线设计以及线圈切换做了很多努 力。在多负载支持领域，已经针对功率共享和调谐、控制信道多接入以及冲突避免做了很多 努力。在闭环系统领域，已经针对调节发射功率、发射共振、校准以最大化安全性和/或 利用特定控制信道协议(例如，反向散射、IrDA或蓝牙)的功率转换做了很多努力。就这一 点而言，只要接收单元和发射单元来自同一供应商，其中控制信道使用同一通信协议，就可 以实现无线功率转换。尽管上述标准组织正试图建立关于控制信道协议的标准，但是目前 供应商们自由使用他们选择的各种协议，造成不同供应商的无线电源产品间的兼容问题。
发明内容
本发明提供一种运行装置和方法，并在以下
和具体实施方式
部分以及权 利要求中给出进一步的描述。根据一个方面，一种电路板组件，包括多层基板；无线功率发射器控制模块，由所述多层基板中的一层支持；无线功率线圈组件，形成于所述多层基板的内层上；以及多个集成电路，安装在所述多层基板的外层上，其中所述多个集成电路中的一个 集成电路被对齐以与所述无线功率线圈组件中的一个线圈重叠；由所述无线功率发射器控制模块通过所述线圈无线供电。优选地，所述电路板组件进一步包括所述集成电路与所述无线功率发射器控制模块通过所述线圈无线传送无线功率控制数据。优选地，所述电路板组件进一步包括所述集成电路与所述无线功率发射器控制模块通过毫米波(MMW)收发器无线传 送无线功率控制数据。优选地，所述电路板组件进一步包括预设的人工磁镜，位于所述多层基板的另一内层上。优选地，所述电路板组件进一步包括波导，位于所述多层基板的另一内层上；以及波导端子，用于连接至所述集成电路以便所述波导向所述集成电路传送毫米波输 入信号并从所述集成电路传送毫米波输出信号，其中所述集成电路包括毫米波收发器。优选地，所述无线功率线圈组件包括线圈矩阵，形成于至少所述内层上；以及导电线路，将所述线圈矩阵与所述无线功率发射器控制模块连接，其中所述无线 功率发射器控制模块管理所述线圈矩阵产生的电磁信号的频率映射和功率电平。优选地，所述电路板组件进一步包括所述多个集成电路中的每个集成电路与所述线圈矩阵中相应的一个线圈对齐，以 便所述集成电路的接收线圈和与它相应的线圈重叠。优选地，所述电路板组件进一步包括所述无线功率发射器控制模块包含集成电路；以及所述多层基板包含引脚以便与所述无线功率发射器控制模块集成电路电气连接。优选地，所述电路板组件进一步包括无线功率接收电路，用于将初始源电磁信号转换成电源电压，其中所述无线功率 发射器控制模块由所述电源电压供电；被供电时，生成交流电压；以及将所述交流电压提供给所述无线功率线圈组件中的线圈，所述线圈生成第二源电
磁信号。优选地，所述电路板组件进一步包括电池，安装在所述多层基板的所述一层上，其中当存在所述初始源电磁信号时所 述无线功率接收电路给所述电池充电，以及当不存在所述初始源电磁信号时所述电池给所 述无线功率发射器控制模块提供电池电压。优选地，所述电路板组件进一步包括所述无线功率发射器控制模块包含由所述多层基板的所述层支持的多个分立元 件；以及所述多层基板包含电连接所述无线功率发射器控制模块的所述多个分立元件的 线路。根据一个方面，一种电路板，包括多层基板；无线功率发射器控制部分，位于所述多层基板的一层上；
无线功率线圈组件，形成于所述多层基板的内层上；集成电路部分，位于所述多层基板的外层上，其中所述集成电路部分与所述无线 功率线圈组件重叠；以及导电连接结构，连接所述无线功率发射器控制部分与所述无线功率线圈组件。优选地，所述电路板进一步包括伸出的人工磁镜，位于所述多层基板的另一内层上。优选地，所述电路板进一步包括波导，位于所述多层基板的另一内层上；以及 波导端子，用于连接至安装在所述集成电路部分中的集成电路以便所述波导向所 述集成电路传送毫米波输入信号以及从所述集成电路传送毫米波输出信号。优选地，所述无线功率线圈组件包括线圈矩阵，形成于至少所述内层上；以及导电线路，连接所述线圈矩阵与所述无线功率发射器控制模块部分。优选地，所述电路板进一步包括所述集成电路部分包含针对多个集成电路中每个集成电路的各个部分，其中所述 各个部分中的每个部分与线圈矩阵中的相应线圈对齐。优选地，所述电路板进一步包括集成电路引脚，用于与无线功率发射器控制模块集成电路连接。优选地，所述电路板进一步包括无线功率接收电路部分，具有将电源电压连接到所述无线功率发射器电路控制模 块部分的线路。优选地，所述电路板进一步包括位于所述多层基板的所述层上的电池安装区域；以及导电连接结构，将所述电池安装区域与所述无线功率接收电路部分连接。优选地，所述电路板进一步包括所述无线功率发射器控制模块部分包含由所述多层基板的所述层支持的多个分 立的元件部分；以及所述多层基板包含与所述多个分立的元件部分电气连接的线路。本发明的各种特征和优点，将在以下具体实施例部分结合附图进行详细介绍。
图1是根据本发明一个实施例的无线电源系统的示意框图；图2是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图3是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图4是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图5是根据本发明一个实施例的无线电源系统的一部分的示意框图；图6A是根据本发明一个实施例的经无线供电集成电路(IC)的示意框图；图6B是根据本发明一个实施例的经无线供电的IC的示意框图；图7是根据本发明另一个实施例的经无线供电的IC的示意框图8是根据本发明一个实施例的一设备的包含经无线供电的集成电路的电路板 的示意图；图9是根据本发明一个实施例的一设备的包含经无线供电且支持无线片间通信 的集成电路的电路板的示意图；图10是根据本发明一个实施例的一设备的包含经无线供电且支持NFC片间通信 的集成电路的电路板的示意图；图11是根据本发明一个实施例的支持经无线供电的集成电路的电路板的示意框 图；图12是根据本发明一个实施例的用于支持经无线供电的集成电路的电路板中的 线圈网格的示意图；图13是根据本发明另一个实施例的经无线供电的IC的示意框图；图14是根据本发明另一个实施例的经无线供电的IC的示意框图；图15是根据本发明一个实施例的用于支持无线片间通信的电路板中的波导网格 的示意图；图16是根据本发明一个实施例的用于经无线供电的集成电路中的接收无线功率 电路的示意框图；图17是根据本发明一个实施例的用于经无线供电且支持无线片间通信的集成电 路中的RF总线电路的示意框图；图18是根据本发明一个实施例的用于经无线供电的且支持NFC片间通信的集成 电路中的NFC总线电路的示意框图；图19是根据本发明一个实施例的用于集成电路的无线功率和NFC通信的线圈的 示意框图，该集成电路经无线供电且支持NFC片间通信；图20是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图21是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图22是根据本发明另一个实施例的无线电源系统的示意框图；图23是根据本发明一个实施例的无线电源系统中的频率规划 (frequencyplanning)的不意图；图M是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图25是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图沈是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图27是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图观是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图四是根据本发明另一个实施例的无线电源系统中频率规划的示意图；图30是根据本发明一个实施例的用于管理无线电源系统的方法流程图；图31是根据本发明另一实施例的用于管理无线电源系统的方法流程图；图32是根据本发明一个实施例的管理无线电源系统的示意图；图33是根据本发明另一实施例的用于管理无线电源系统的方法流程图；图34是根据本发明一个实施例的用于无线电源系统中的功率发射频谱的示意 图；以及
图35是根据本发明另一实施例的用于管理无线电源系统的方法流程图。
具体实施例方式图1是根据本发明一个实施例的包含无线功率(WP)发射(TX)单元10和一个或 集成电路(IC)和/或设备12-14的无线电源系统的示意框图。该WP TX单元10包括处理 模块18、WP收发器20和功率TX电路16。设备12-14中的每个设备包括WP接收(RX)电 路22、28、处理模块沈、32以及WP收发器M、30。IC或设备12-14最可能包括基于它所需 要的功能的多个其它元件。例如，这些IC可以用于(或设备12-14可以是)蜂窝电话、个 人音频/视频播放器、视频游戏单元、玩具等，并包括相应的电路。WP TX单元10和设备12-14中每个设备中的处理模块18、26、32可以各是一个处 理设备或各是多个处理设备。该处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微 计算机、中央处理器单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑设备、状态机、逻辑电路、模拟电 路、数字电路和/或任意根据电路的硬代码和/或操作指令来处理信号(模拟和/或数字) 的设备。处理模块18、26、32可以具有相关的存储器和/或存储器组件，上述存储器和/或 存储器组件可以是单个存储器设备、多个存储器设备和/或处理模块18、26、32的嵌入式电 路。该存储器设备可以是只读存储器、随机访问存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静 态存储器、动态存储器、闪存、高速缓冲存储器和/或存储数字信息的任意设备。注意若处 理模块18、26、32包括多个处理设备，这些处理设备可以集中排布(例如，通过有线和/或 无线总线结构直接连接在一起)或分散排布(例如，通过经局域网和/或广域网的间接连 接进行云计算)。还要注意，当处理模块18、26、32通过状态机、模拟电路、数字电路和/或 逻辑电路执行它的一个或多个功能时，存储相应操作指令的存储器和/或存储器组件可以 嵌入或外接于包含该状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路的电路中。还应注意，存 储器组件存储、且处理模块18、26、32执行与如图1-35中所示的至少一些步骤和/或功能 相关的硬代码和/或操作指令。WP TX单元10通过一个或多个控制通道34与IC和/或设备12_14的WP收发 器24、30通信，一个或多个控制通道34使用ISM频带36中的一个或多个频率和/或其它 免许可频带38中的一个或多个频率。通过控制通道34的通信可以使用一个或多个标准 化协议40、44和/或一个或多个专有协议42、46。例如，标准化协议40、44可以包括蓝牙 (2400MHz)、HIPERLAN(5800MHz)、IEEE802. 11 (2400MHz 和 5800MHz)以及 IEEE802. 15. 4(使 用915MHz或MOOMHz的个人局域网)。ISM频带36包括
权利要求
1.一种电路板组件，其特征在于，包括多层基板；无线功率发射器控制模块，由所述多层基板中的一层支持； 无线功率线圈组件，形成于所述多层基板的内层上；以及多个集成电路，安装在所述多层基板的外层上，其中所述多个集成电路中的一个集成 电路被对齐以与所述无线功率线圈组件中的一个线圈重叠； 由所述无线功率发射器控制模块通过所述线圈无线供电。
2.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，进一步包括所述集成电路与所述无线功率发射器控制模块通过所述线圈无线传送无线功率控制 数据。
3.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，进一步包括所述集成电路与所述无线功率发射器控制模块通过毫米波收发器无线传送无线功率 控制数据。
4.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，进一步包括 预设的人工磁镜，位于所述多层基板的另一内层上。
5.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，进一步包括 波导，位于所述多层基板的另一内层上；以及波导端子，用于连接至所述集成电路以便所述波导向所述集成电路传送毫米波输入信 号并从所述集成电路传送毫米波输出信号，其中所述集成电路包括毫米波收发器。
6.根据权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述无线功率线圈组件包括 线圈矩阵，形成于至少所述内层上；以及导电线路，将所述线圈矩阵与所述无线功率发射器控制模块连接，其中所述无线功率 发射器控制模块管理所述线圈矩阵产生的电磁信号的频率映射和功率电平。
7.一种电路板，其特征在于，包括 多层基板；无线功率发射器控制部分，位于所述多层基板的一层上； 无线功率线圈组件，形成于所述多层基板的内层上；集成电路部分，位于所述多层基板的外层上，其中所述集成电路部分与所述无线功率 线圈组件重叠；以及导电连接结构，连接所述无线功率发射器控制部分与所述无线功率线圈组件。
8.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于，进一步包括 预设的人工磁镜，位于所述多层基板的另一内层上。
9.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于，进一步包括 波导，位于所述多层基板的另一内层上；以及波导端子，用于连接至安装在所述集成电路部分中的集成电路以便所述波导向所述集 成电路传送毫米波输入信号以及从所述集成电路传送毫米波输出信号。
10.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于，进一步包括 线圈矩阵，形成于至少所述内层上；以及导电线路，连接所述线圈矩阵与所述无线功率发射器控制模块部分。
全文摘要
本发明涉及一种电路板组件和电路板。所述电路板组件包括多层基板、无线功率发射器控制模块、无线功率线圈组件以及多个集成电路。所述无线功率发射器控制模块由所述多层基板的一层支持并且所述无线功率线圈组件形成于所述多层基板的内层上。所述多个集成电路安装于所述多层基板的外层上，其中所述多个集成电路中的一个集成电路被对齐以与所述无线功率线圈组件的一个线圈重叠并由所述无线功率发射器控制模块通过所述线圈无线供电。
文档编号H04W52/08GK102083186SQ20101056639
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年11月30日
发明者吉汉·卡若古, 瑞利尔·范德里, 约翰·沃利, 纳拜瑞简·塞亚爵, 阿玛德雷兹·罗弗戈兰 申请人:美国博通公司