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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Datenübertragungseinrichtunq
zur galvanisch getrennten Signalübertragung
mit hoher Datenübertragungsrate. Die
Einrichtung enthält
dabei eine ein magnetisches Signalfeld erzeugende primäre Spule
sowie eine von dieser primären
Spule galvanisch getrennte, mit dieser induktiv gekoppelte sekundäre Spule,
wobei diese Spulen aus elektrischen Dünnschichtleitern gebildet sind.
Eine entsprechende Datenübertragungseinrichtung
ist zumindest zum Anmeldezeitpunkt unter der Internet-Adresse „http://www.analog.com/industry/unic/isolationtechn.html" offenbart. Die Erfindung betrifft
ferner eine spezielle Verwendung dieser Einrichtung.
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Auf vielen Gebieten der Technik wie
insbesondere der digitalen Informationsübertragung oder der Messtechnik
wird eine potentialfreie Übertragung von
elektrischen Signalen gefordert. So werden zur galvanisch getrennten
Signalübertragung
in der Kommunikations- und Automatisierungstechnik überwiegend
sogenannte Optokoppler verwendet. Hierbei wird auf einen Eingang
ein elektrisches (primäres)
Datensignal gegeben, das mittels einer lichtemittierenden Diode
(LED) in ein optisches Strahlungssignal umgewandelt wird. Dieses
Strahlungssignal wird durch ein isolierendes, optisch transparentes Medium
hindurch auf ein optisches Detektorelement übertragen, wo es wieder in
ein elektrisches (sekundäres)
Signal rückverwandelt
wird. Eine derartige digitale Informationsübertragung mittels Optokopplern ist
begrenzt in der Übertragungsrate
durch die beschränkte
Bandbreite der optischen Elemente (mit etwa 50 bis 100 MBd entsprechend
25 bis 50 MHz) und in der Bauform durch die beschränkte Integrierbarkeit
der optischen Elemente mit der Siliziumtechnologie. Ferner können die
optischen Elemente nur in einem Temperaturbereich bis maximal etwa
85°C und
außerdem
im allgemeinen nur mit Betriebsspannungen von mindestens 5 V betrieben
werden.
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Darüber hinaus ist auf dem Gebiet
der Magnetoelektronik bekannt, mit magnetoresistiven Sensorelementen
sogenannte Magnetokoppler aufzubauen, die ebenfalls eine galvanisch
getrennte Datenübertragung
ermöglichen
(vgl. z.B. die W098/07165). Hier lassen sich die aufgezeigten Begrenzungen
der Optokoppler deutlich überschreiten, z.B.
mit einer deutlich höheren
Datenübertragungsrate
und der Möglichkeit,
entsprechende Bauteile auch noch bei kleineren Spannungen als 5
V zu betreiben. Ferner sind derartige Magnetokoppler mit Elektronikbauteilen
der Si-Technologie zu integrieren. Ein entsprechender, aus der W098/07165
zu entnehmender Magnetkoppler besitzt zur Stromdetektion vier Sensorelemente,
mit denen ein magnetisches Signalfeld zu detektieren ist, welches
mittels Stromfluss durch eine Flachspule erzeugt wird. Die Leiterbahnen
dieser Flachspule verlaufen dabei orthogonal über die Sensorelemente und
sind galvanisch gegenüber
diesen getrennt. Die Sensorelemente sind dabei als Mehrschichtensysteme
aufgebaut und können
insbesondere den sogenannten GMR-Effekt
zeigen. Der Aufwand zur Herstellung entsprechender Magnetokoppler
ist jedoch verhältnismäßig groß, da ein
vielschichtiger Aufbau erforderlich wird.
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Aus der
US 6,054,914 A ist ein mehrlagiger Transformator
zu entnehmen, der in mehreren Ebenen angeordnete Leiterwicklungen
enthält,
welche in einem zentralen Kernbereich zu einer Primär- bzw. Sekundärwicklung
verschaltet sind. Die Wicklungen sind dabei jeweils in Printtechnik
auf einem dünnen Substrat
aus einer ferromagnetischen Keramik aufgebracht.
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Ein entsprechender mehrlagiger Transformator
geht auch aus der
US
5,598,135 A hervor.
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Ein weiterer Flachtransformator mit
einer Primär-
und einer Sekundärwicklung
ist aus der
US 6,060,976
A bekannt. Die Wicklungen sind dabei in Nuten eines plattenförmigen Substrates
aus einem Ferrit angeordnet.
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Der Aufbau, die Abmessungen und die
Materialwahl dieser bekannten Flachtransformatoren lassen jedoch
nicht erkennen, dass diese für
eine Datenübertragung
mit hoher Übertragungsrate
bei großer
Bandbreite konzipiert wären.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es deshalb, die Datenübertragungseinrichtung
mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestalten,
dass eine solche Datenübertragung
bei verhältnismäßig einfachem
Aufbau ermöglicht
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen
gelöst. Dementsprechend
soll die Datenübertragungseinrichtung
zu einer galvanisch getrennten Signalübertragung mit einer Datenübertragungsrate
von 100 MBd ausgelegt sein. Hierzu enthält die Einrichtung eine ein
magnetisches Signalfeld erzeugende primäre Spule, ferner eine von dieser
primären
Spule galvanisch getrennte, mit dieser induktiv gekoppelte sekundäre Spule
sowie einen Dünnschicht-Magnetkern aus einem
weichmagnetischen, der Datenübertragungsrate
angepassten Magnetmaterial mit einer Schichtdicke unter 50 μm als Koppelmittel
zwischen der wenigstens einen primären Spule und der wenigstens
einen sekundären
Spule. Die Spulen sollen dabei aus elektrischen Dünnschichtleitern
mit einer Schichtdicke von jeweils unter 50 μm gebildet sein.
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Die mit dieser Ausgestaltung der
Datenübertragungseinrichtung
verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass auf
verhältnismäßig einfache
Weise und mit verhältnismäßig wenigen Verfahrensschritten
in Dünnschichttechnik
der Aufbau sowohl aus dem Magnetkern als auch der Umwicklung von
Teilen von ihm mit den Spulen vorzunehmen ist. Die Schichtdicken
aller dieser Dünnschichtteile
liegen dabei unter 50μm,
vorzugsweise unter 10 μm.
Ein entsprechender Aufbau ist verhältnismäßig unempfindlich gegen äußere Störfelder
und insbesondere voll integrierbar mit Bauteilen der Halbleiter-,
insbesondere der Si-Technik. Darüber
hinaus lassen sich hiermit leicht die geforderten Datenübertragungsraten
mit über
100 MBd, die wesentlich über denen
mit Optokopplern erreichbaren liegen, bei galvanischer Trennung
der Signale verwirklichen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtung
gehen aus den abhängigen
Ansprüchen
hervor.
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So kann vorteilhaft die Datenübertragungseinrichtung
als Flachspulenkoppler ausgebildet sein mit einem Dünnschichtmagnetkern,
der zwei in parallelen Ebenen angeordnete flächenhafte Kernteile) aufweist,
die miteinander mittels eines zentralen Kernteils und an ihren Rändern durch
wenigstens einen Randkernteil verbunden sind, wobei zwischen den
flächenhaften
Kernteilen die als Flachspulen ausgebildeten Spulen angeordnet sind.
Ein entsprechender Aufbau lässt
sich mit bekannten Dünnschichtabscheideverfahren
und -strukturierungsverfahren ohne Schwierigkeit erstellen. Wegen
der die Spulen flächenhaft
abdeckenden Magnetkernteile ist eine gute Schirmung gewährleistet.
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Bei einer solchen Einrichtung kann
der Randkernteil insbesondere nach Art eines Kerns vom an sich bekannten
Topf-Typ in Umfangsrichtung geschlossen sein. Die seitliche Schirmung
der Spulen ist so besonders gut.
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Bei einem solchen Flachspulenkoppler
kann vorteilhaft jede Spule zwei in parallelen Ebenen liegende Teilspulen
aufweisen. Dabei können
jeweils zwei zu unterschiedlichen Spulen gehörende Teilspulen in einer gemeinsamen
Ebene liegen und ineinander gewunden sein. Die induktive Kopplung
der Spulen ist so besonders gut. Daneben ist es aber auch möglich, dass
die Spulen mit ihren Teilspulen voneinander räumlich getrennt sind.
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Statt einer Ausbildung der Spulen
in Form von Flachspulen können
diese auch mit in zwei Ebenen liegenden Leiterteilen gebildet werden,
die jeweils an ihren Rändern
miteinander zu einer Spiralform verbunden sind und zwischen denen
zumindest ein Teil des Magnetkerns angeordnet ist. Die Erstellung
entsprechender Spulen ist besonders einfach.
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Entsprechende Spulen kommen insbesondere
für Datenübertragungseinrichtungen
in Form von Ringkernkopplern in Frage, die einen Dünnschichtmagnetkern
in Form eines geschlossenen Ringes haben. Der Dünnschichtmagnetkern kann dabei
vorzugsweise eine Ringscheibenform oder eine andere geschossene
Form haben.
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Es ist jedoch auch möglich, dass
entsprechende Spulen auch für
eine Datenübertragungseinrichtung
in Form eines Strangkopplers vorgesehen werden, dessen Magnetkern
streifenförmig
ausgebildet ist. D.h.; dessen Magnetkern hat im Gegensatz zu einer
geschlossenen Ringform eine endseitig offene Form.
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Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Datenübertragungseinrichtung
wegen der guten Kopplung zwischen deren primärer und sekundärer Spule
zur Signalübertragung
mit einer Datenübertragungsrate
von über
200 MBd verwendet werden.
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Zur Ausführungsbeispiel der Erfindung
werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung nachfolgend näher erleutert.
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1 bis 3 in Aufsicht einzelne Herstellungsschritte
eines Flachspulenkopplers mit ineinander gewundenen Spulen,
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4 einen
Querschnitt durch den Flachspulenkoppler nach 3,
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5 und 6 einen Flachspulenkoppler
mit separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt,
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7 bis 9 in Aufsicht einzelne Herstellungsschritte
eines Ringkernkopplers mit ineinander gewundenen Spulen,
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10 einen
Querschnitt durch den Ringkernkoppler nach 9,
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11 und 12 einen Ringkernkoppler
mit separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt sowie
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13 und 14 einen Strangkoppler mit
separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt.
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Dabei sind in einzelnen Figuren sich
entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtung
in Form eines Flachspulenkopplers mit einem Dünnschicht-Magnetkern (Schichtdicke
unter 50 μm,
vorzugsweise unter 10 μm)
und ebenfalls in Dünnschichttechnik
zu erstellenden induktiv gekoppelten primärer und sekundärer Spule
(Schichtdicke unter 50 μm,
vorzugsweise unter 10 μm)
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert. Dabei
sind in diesen Figuren für
die zeichnerische Darstellung für
die primäre
Spule durchgezogene Linien und für
die sekundäre
Spule gestrichelte Linien gewählt.
Ferner wurde für in
einer ersten Lage bzw. Ebene befindlichen Leiter eine dünnere Strichstärke vorgesehen
als für
die Leiter in einer zweiten Lage (Ebene), obwohl die Leiterstärken, insbesondere
Leiterbreiten beider Spulen im Allgemeinen gleich sind.
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Gemäß 1 wird zunächst in einer ersten Ebene
auf einem in der Figur nicht dargestellten Substrat ein unterer
Kernteil 2a des Magnetkernes aus einem weichmagnetischen
Magnetmaterial strukturiert. Bis auf die Randzonen und das Zentrum
wird dann auf diesem Kernteil eine in der Figur nicht dargestellte
Isolationsschicht aufgebracht. Diese Isolationsschicht dient als
Unterlage für
zwei ineinander gewundene, flache Teilspulen 3a und 4a,
die ebenfalls in Dünnschichttechnik
erstellt werden und das Zentrum des Kernteils 2a umschließen. Die
erste Teilspule 3a sei zu einer primären Spule gehörend, während die
zweite Teilspule Teil einer sekundären Spule sei. Die Kontaktflächen dieser
beiden Teilspulen sind mit k31 und k32 bzw. k41 und k42 bezeichnet.
Nachdem auf diesen beiden Teilspulen eine weitere, nicht dargestellte
Isolationsschicht unter Aussparung des Zentrums und der Randzonen
des unteren Kernteils 2a sowie der zentrumsnahen Kontaktflächen k32
und k42 aufgebracht wurde, werden auf dieser die aus 2 ersichtlichen beiden ineinander
gewundenen Teilspulen 3b und 4b der primären bzw.
sekundären Spule
wie die darunter liegenden Teilspulen 3a und 4a ausgebildet.
Diese beiden Teilspulen werden wie die unteren Teilspulen mit einer
nicht dargestellten Isolationsschicht abgedeckt und sind gemäß 3 im Bereich ihrer zentralen
Kontaktflächen
k32 und k42 durchkontaktiert. Der so gewonnene Aufbau wird dann
mit einer Schicht aus dem Material des Magnetkerns überzogen,
so dass sich ein in einer zweiten Ebene liegender oberer Kernteil 2b ergibt.
Dieser Kernteil ist im Zentrum mit dem unteren Kernteil 2a über einen
zentralen Kernteil 2c und in den die Teilspulen umgebenden
Randzonen über
zumindest einen Randkernteil 2d verbunden. Dieser Randkernteil kann
nach Art von Kernen vom Topf-Typ in Umfangsrichtung geschlossen
sein, wobei die in 3 angedeuteten
Durchführungen
für die
einzelnen Teilspulen vorzusehen sind. 4 zeigt
einen Querschnitt durch den so gewonnenen Flachspulenkoppler 5 mit dem
Magnetkern 2 vom Topf-Typ mit seinem unteren in einer ersten
Ebene E1 liegenden flächenhaften Kernteil 2a und
seinem oberen, in einer zweiten Ebene E2 liegenden flächenhaften
Kern teil 2b. Zwischen den beiden beabstandeten Kernteilen 2a und 2b befinden
sich elektrisch isoliert in zwei parallelen Ebenen E3 und E4 die
jeweils ineinander gewundenen Teilspulen 3a, 4a bzw. 3b, 4b.
Die gemäß 3 miteinander kontaktierten
Teilspulen 3a und 3b in den Ebenen E3 und E4 bilden
dabei z.B. die primäre
Spule, während
die Teilspulen 4a und 4b dann die sekundäre Spule
bilden. Die Zwischenräume
zwischen den einzelnen Spulen und den Teilen des Kerns 2 sind
mit einem elektrischen Isolationsmaterial einer Isolation 7 gefüllt.
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Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel
zum Aufbau des aus den 1 bis 4 ersichtlichen Flachspulenkopplers 5 wird
folgende Schichtenfolge vorgesehen:
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- 1. Ca. 2-4 μm
magnetisches Material für
den unteren Teil (2a) des Kerns (2),
- 2.2 μm
Isolationsmaterial (7),
- 3.1 μm
Kupfer, strukturiert für
die unteren Teilspulen (3a und 4a),
- 4.2 μm
Isolationsmaterial (7) mit Vias,
- 5.1 μm
Kupfer, strukturiert für
die oberen Teilspulen (3b und 4b),
- 6.2 μm
Isolationsmaterial (7) oder Passivierung,
- 7. Ca. 2-4 μm
magnetisches Material für
den oberen Teil (2b) des Kerns (2) zugleich zur
magnetischen Schirmung.
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Eine weitere Ausführungsform eines Flachspulenkopplers
geht aus der Aufsicht bzw. der Schnittansicht der 5 und 6 hervor,
für die
eine den 3 und 4 entsprechende Darstellung
gewählt wurde.
Dieser allgemein mit 9 bezeichnete Flachspulenkoppler unterscheidet
sich von der Ausführungsform
des Flachspulenkopplers 5 nach den 1 bis 4 im
Wesentlichen nur dadurch, dass seine Teilspulen 3a und 3b einer
primären
Spule 3 nicht mit den entsprechenden Teilspulen 4a und 4b einer
sekundären
Spule 4 ineinander gewunden sind. Vielmehr sind bei der
Ausführungsform
des Kopplers 9 die Spulen 3 und 4 räumlich getrennt,
wobei ihre jeweiligen Teilspulen 3a und 3b bzw. 4a und 4b in
parallelen, untereinander beabstandeten Ebenen E3a und E3b bzw. E4a
und E4b angeordnet sind. Die Kontaktierung der einzelnen Teilspulen
erfolgt hier in entsprechender Weise wie bei den Teilspulen nach
den 1 bis 3 an zentralen Kontaktflächen k32
und k42.
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Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel
des aus den 5 und 6 ersichtlichen Flachspulenkopplers 9 wird
folgende Schichtenfolge vorgesehen:
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- 1. Ca. 2-4 μm
magnetisches Material für
den unteren Teil (2a) des Kerns (2),
- 2. 2 μm
Isolationsmaterial (7),
- 3. 1 μm
Kupfer, strukturiert für
die unteren Teilspulen (4a, 4b),
- 4. 0,5 μm
Isolationsmaterial mit Vias (7),
- 5. 1 μm
Kupfer, strukturiert für
die Herausführung der
unteren Teilspulen (4a, 4b),
- 6. 2 μm
Isolationsmaterial (7),
- 7. 1 μm
Kupfer, strukturiert für
die oberen Teilspulen (3a, 3b),
- 8. 0,5 μm
Isolationsmaterial mit Vias (7),
- 9. 1 μm
Kupfer, strukturiert für
die Herausführung der
oberen Teilspulen (3a, 3b),
- 10. 2 μm
Isolationsmaterial oder Passivierung (7),
- 11. Ca. 2-4 μm
magnetisches Material für
den oberen Teil (2b) des Kerns (2) zugleich zur
magnetischen Schirmung.
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Bei den Ausführungsformen von Datenübertragungseinrichtung
in Form von Flachkopplern 5 bzw. 9 nach den 1 bis 6 wurde davon ausgegangen, dass ihr Magnetkern 2 in
parallelen Ebenen liegende Kernteile 2a und 2b aufweist.
Abweichend davon weisen die nachfolgend dargestellten Ausführungsformen
Dünnschicht-Magnetkerne
auf, deren Teile nur in einer Ebene liegen. Dabei können die
Magnetkerne sowohl eine geschlossene, ringförmige Struktur (vgl. die 7 bis 12) als auch eine offene, insbesondere
streifenförmige
Struktur (vgl. die 13 und 14) aufweisen. Bei diesen
Ausführungsformen
werden die primären
und sekundären
Spulen jeweils durch zwei in parallelen Ebenen liegende Leiterteile
gebildet, die an ihren Rändern
verbunden sind und zwischen denen sich jeweils zumindest ein Teil
des zugeordneten Magnetkernes befindet. In den 7 bis 14 sind
die elektrischen Leiter der primären Spule(n)
durch durchgezogene Linien und die elektrischen Leiter der sekundären Spule(n)
durch gestrichelte Linien dargestellt.
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Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtung
in Form eines Ringkernkopplers mit einem ringscheibenförmigen Dünnschicht-Magnetkern
und ebenfalls in Dünnschichttechnik
zu erstellenden induktiv gekoppelten, ineinander gewundenen Spulen
werden gemäß 7 zunächst in einer ersten Ebene
E5 liegende, radial verlaufende Leiterteile 10a und 11a einer
primären
bzw. sekundären
Spule mit Kontaktflächen
k101 bzw. k111 ausgebildet. Ein zentraler Öffnungsbereich 12 ist
dabei ausgespart und dann mit einer nicht dargestellten Isolation
versehen. Anschließend
wird gemäß 8 das weichmagnetische Material
eines ringscheibenförmigen
Magnetkerns 13 aufgebracht, wobei die zentralen Enden e1
und die Außenrandenden
e2 der Leiterteile 10a und 11a freigehalten werden.
Nach Aufbringen eines diesen Aufbau abdeckenden, nicht dargestellten
Isolationsmaterials werden dann gemäß 9 die in einer zweiten Ebene E6 liegenden, radial
verlaufenden Leiterteile 10b und 11b der primären bzw.
sekundären
Spule ausgebildet, wobei eine Durchkontaktierunq mit den in der
unteren Ebene E5 liegenden Leiterteilen 10a und 11a an
den zentralen Enden e1 bzw. Außenrandenden
e2 erfolgt. In der Figur sind ferner Kontaktflächen k102 und k112 für die oberen
Leiterteile 10b und 11b veranschaulicht. 10 zeigt einen Querschnitt
durch den so gewonnenen Ringkoppler 15 mit ringscheibenförmigem Magnetkern 13 und
ineinander gewundenen, um diesen Kern gewickelten primärer Spule 10 und
sekundärer
Spule 11. Die isolierenden Teile sind wiederum allgemein
mit 7 bezeichnet.
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Der Ringkoppler 15 kann
gegebenenfalls noch auf zumindest einer Flachseite mit einer dünnen Schicht
aus dem magnetischen Material als Schirmschicht versehen sein. Gemäß einem
konkreten Ausführungsbeispiel
zum Aufbau eines solchen Ringkernkopplers wird folgende Schichtenfolge
vorgesehen:
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- 1. Ca. 1-2 μm
magnetisches Material als Schirmschicht,
- 2.2 μm
Isolationsmaterial (7),
- 3.1 μm
Kupfer, strukturiert für
die unteren Leiterteile (10a, 11a),
- 4. 2 μm
Isolationsmaterial (7) mit Vias (Durchkontaktierungen)
,
- 5. 5-10 μm
magnetisches Material für
den Kern (13),
- 6. 2 μm
Isolationsmaterial (7) mit Vias (Durchkontaktierungen),
- 7. 1 μm
Kupfer, strukturiert für
die oberen Leiterteile (10b, 11b) der Spulen,
- 8. 2 μm
Isolationsmaterial oder Passivierung,
- 9. Ca. 1-2 μm
magnetisches Material als Schirmschicht. Ohne die Abschirmung fallen
die Schichten gemäß 1., 2.
und 9. weg. Die Schicht gemäß 8. bleibt aber als
Passivierung.
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Die 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform
eines Ringkernkopplers 17 in Aufsicht bzw. in Querschnittsansicht.
Bei diesem Ringkernkoppler sind jedoch die Windungen seiner primären Spule 18 und
seiner sekundären
Spule 19 nicht ineinander gewunden, sondern räumlich separiert.
Sie umschließen
zwei parallel gegenüberliegende
Teile seines rechteckig geformten, zu einem Ring geschlossenen Magnetkerns 20.
Auch für
diesen Ringkernkoppler 17 kann eine Schichtenfolge wie
für den Ringkernkoppler 15 nach
den 7 bis 10 vorgesehen werden. Die
Kontaktflächen
dieser Spulen sind wiederum mit k101 und k102 bzw. k111 und k112
bezeichnet.
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Die 13 und 14 zeigen eine andere Ausführungsform
eines mit 22 bezeichneten Kopplers in den 11 und 12 entsprechender
Darstellung. Dieser Koppler 22 ist als Strangkoppler ausgeführt. Er unterscheidet
sich von der Ausfüh rungsform
17 nach den 11 und 12 im Wesentlichen nur dadurch, dass
sein Magnetkern 23 nicht mehr zu einem Ring geschlossen
ist, sondern eine offene, insbesondere streifenförmige Gestalt (= Strangform)
hat. Der Querschnitt der 14 ist
dabei in den Bereich der primären
Spule 18 gelegt. Auch hier wird zur Herstellung des Kopplers
eine Schichtenfolge wie bei dem Ringkernkoppler 17 vorgesehen.
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Bei den erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtungen,
die gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen
als verschiedenartige Induktivkoppler gestaltet sein können, wird
jeweils ein Magnetkern genutzt, der in Dünnschichttechnik erstellt wird
und mit ebenfalls in Dünnschichttechnik
gefertigten Spulen Windungen umwickelt wird, um galvanisch getrennt
Signale mit hoher Datenübertragungsrate,
insbesondere mit über
100 MBd, zu übertragen. Der
jeweilige Kern und die zugehörenden
Spulen können
auf verschiedenen Substraten hergestellt werden. Es bieten sich
insbesondere Silizium- und SOI(Silicon on insulator)-Substrate an,
da auf diesen gleichzeitig auch die erforderliche Ansteuerungs-
und Auswertungselektronik in Standardtechnik gefertigt werden kann.
Hieraus ergibt sich auch die gute Integrierbarkeit des jeweiligen
Kopplers. Für
das Kernmaterial können
verschiedenste Materialien verwendet werden. Größte Sicherheit lässt sich
mit weichmagnetischen Kernmaterialien erzielen, die eine möglichst
niedrige elektrische Leitfähigkeit
von insbesondere von unter 0,1 [Ωcm]–1 haben.
Geeignete Kernmaterialien sind z.B. Ferrite oder verschiedene andere
Keramikmaterialien. Als Kernmaterialien kommen ferner kunststoffgebundene
weichmagnetische Materialien in Frage, die gegebenenfalls in Drucktechnik
aufgebracht werden können.
Beispiele von weichmagnetischen Materialien insbesondere hierfür sind auch
nanokristalline Eisenlegierungen. Die Leiter der einzelnen Spulen
können
aus Kupfer oder Aluminium oder auch aus Legierungen dieser Materialien
gefertigt werden. Verschiedene Durchschlagsfestigkeiten und Kriechstromstrecken
lassen sich je nach Ausführungsform
in an sich bekannter Weise realisieren.