DE10132847A1

DE10132847A1 - Leiter und Spule mit verringerten Wirbelstromverlusten

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Publication number: DE10132847A1
Application number: DE2001132847
Authority: DE
Inventors: Matthias Peter
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-30
Also published as: WO2003005381A1; EP1405320A1

Abstract

Ein wechselstromdurchflossener Leiter umfaßt einen Leiteranfang und ein Leiterende sowie eine Mehrzahl von planaren Unterleitern zwischen dem Leiteranfang und dem Leiterende, die auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Die Positionen der Unterleiter sind abschnittsweise durch Überkreuzungen vertauscht, so daß die den Wechselstromfluß durch die Leiter beeinträchtigende Wirkung des von dem Wechselstromfluß erzeugten Magnetfelds reduziert wird. Eine leitfähige Struktur umfasst einen Strukturanfang und ein Strukturende sowie eine Mehrzahl von planaren Teilstrukturen zwischen dem Strukturanfang und dem Strukturende, die auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet sind. Die Positionen der Teilstrukturen sind abschnittsweise durch Überkreuzungen vertauscht, so daß die den Wechselstromfluß durch einen externen Leiter beeinträchtigende, durch die leitfähige Struktur bedingte Wirkung des von dem Wechselstromfluß durch den externen Leiter erzeugten Magnetfelds reduziert wird. Bei einem Spezialfall einer planaren Spule können Wirbelstromverluste aufgrund des in der Spule vorliegenden longitudinalen Magnetfeldgradienten allein durch Unterteilung des Spulenleiters in Unterleiter deutlich vermindert werden, wobei dann keine Vertauschungen notwendig sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Leiter mit verringerten Wirbelstromverlusten und insbesondere planare derartige Leiter, die vorteilhaft in Spulen und Transformatoren integrierter Hochfrequenzschaltungen (MMICs) einsetzbar sind.

Eine herkömmliche planare Spule ist in Fig. 1 dargestellt und umfaßt einen Spulenleiter 10, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 2 x rechteckige Wicklungen aufweist. Der Spulenleiter 10 umfaßt einen Leiteranfang 12 und ein Leiterende 14. Um das Leiterende 14 aus dem Inneren der Spule herauszuführen, ist dasselbe in einem Unterführungsbereich 16 auf einer anderen Metallebene unter dem restlichen Spulenleiter 10 durchgeführt, so daß kein Kurzschluß entsteht. In der Technik ist eine Vielzahl von Spulenformen bekannt, wobei die gezeigte unsymmetrische, viereckige Spule lediglich ein willkürlich gewähltes Beispiel darstellt, während beliebige andere Formen möglich sind, beispielsweise oktagonale, runde, symmetrische oder auch gestapelte Spulenformen.

Wird eine planare Spule, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, bei hohen Frequenzen betrieben, so werden durch das Magnetfeld der Spule in den Spulenleitungen Wirbelströme induziert. Die Verluste dieser Wirbelströme erhöhen den Widerstand der Spule und das durch die Wirbelströme erzeugte Magnetfeld erniedrigt die Induktivität der Spule. Diese Verluste sind frequenzabhängig. Beginnend bei niedrigen Frequenzen wächst die durch sie verursachte Widerstandserhöhung in dem im allgemeinen interessierenden Frequenzbereich näherungsweise linear mit der Frequenz an. Auch die genannte durch die Wirbelströme verursachte Induktivitätserniedrigung wächst mit der Frequenz an, ist jedoch meist noch zu vernachlässigen. Durch beide genannten Effekte wird jedoch die Qualität der Spule gemindert. Insbesondere stört diese Qualitätsminderung bei planaren Spulen, die in integrierten Schaltungen verwendet werden sollen.

Bei makroskopischen, nicht-planaren Spulen ist es bekannt, zur Verringerung der Wirbelstromverluste ein Transformatorblech für den magnetischen Kern vorzusehen und statt dicker Drähte mehradrige, verzwirbelte Drähte zu verwenden.

Wirbelstromverluste von planaren Spulen in integrierten Schaltungen wurden lange Zeit nicht ausreichend wahrgenommen, da der Schwerpunkt von Untersuchungen zunächst auf den parasitären Kapazitäten solcher planarer Spulen lag. In jüngerer Zeit wurden jedoch einige Maßnahmen vorgenommen, um die Wirbelstromverluste bei der Spulenentwicklung zu berücksichtigen und einzudämmen.

Eine gebräuchliche Maßnahme besteht darin, eine innen offene Spule mit größerem Radius und weniger Wicklungen zu verwenden, da durch die verringerte Anzahl der Wicklungen das Magnetfeld geringer ist und somit auch die Wirbelströme. Nachteilig ist jedoch der erhöhte Platzbedarf. Ab einem optimalen Radius nimmt ferner mit wachsendem Radius der Widerstand wieder zu, da wegen der geringeren magnetischen Kopplung ein längerer Spulenleiter benötigt wird.

Ferner besteht eine gebräuchliche Maßnahme darin, Spulen mit vergrößertem Leiterbahnabstand herzustellen, wodurch ebenfalls das magnetische Feld verringert wird, jedoch wiederum ein längerer Spulenleiter benötigt wird. Überdies können dünnere Leiterbahnen verwendet werden, da mit der Leiterbahnbreite die Wirbelstromverluste stark abnehmen. Jedoch nimmt der Gleichstromwiderstand mit abnehmender Leiterbahnbreite ab, so daß wiederum ein Optimum existiert.

Schließlich gehen bekannte Lösungsansätze dahin, Spulen mit variabler Leiterbahnbreite zu verwenden, wobei für die inneren Wicklungen dünnere und für die äußeren Wicklungen breitere Leiter verwendet werden. Da im Inneren die Magnetfelder am stärksten sind, werden hier die dünnsten Leiterbahnen verwendet, um die Wirbelstromverluste einzugrenzen. Diesbezüglich sei beispielsweise auf den Artikel von J. M. Lopez-Villegas u. a., "Improvement of the Quality Factor of RF Integrated Inductors by Layout Optimization", IEEE RFIC Symp. Dig. 1998, S. 169-172, verwiesen. Ferner ist eine solche Technik, bei der innere Wicklungen eine geringere Leiterbahnbreite aufweisen, in der EP 1085538 A1 beschrieben.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Leiter, insbesondere für Spulen und Transformatoren, zu schaffen, die verringerte Wirbelstromverluste aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch einen Leiter gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ferner darin, eine leitfähige Struktur zu schaffen, deren beeinträchtigende Wirkung auf einen benachbarten wechselstromdurchflossenen Leiter reduziert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine leitfähige Struktur gemäß Anspruch 11 gelöst.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine planare Spule mit verringerten Wirbelstromverlusten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch eine planare Spule nach Anspruch 16 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem ersten Aspekt einen Leiter, der einen Leiteranfang und ein Leiterende und eine Mehrzahl von planaren Unterleitern zwischen dem Leiteranfang und dem Leiterende umfasst. Die Mehrzahl von planaren Unterleitern ist auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet, wobei abschnittsweise die Positionen der Unterleiter durch Überkreuzungen vertauscht sind, so daß die den Wechselstromfluß durch die Leiter beeinträchtigende Wirkung des von dem Wechselstromfluß erzeugten Magnetfelds reduziert wird.

Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine leitfähige Struktur mit einem Strukturanfang und einem Strukturende und einer Mehrzahl von planaren Teilstrukturen zwischen dem Strukturanfang und dem Strukturende. Die Teilstrukturen sind auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet, wobei abschnittsweise die Positionen der Teilstrukturen durch Überkreuzungen vertauscht sind, so daß die den Wechselstromfluß durch einen externen Leiter beeinträchtigende, durch die leitfähige Struktur bedingte, Wirkung des von dem Wechselstromfluß durch den externen Leiter erzeugten Magnetfelds reduziert wird.

Vorzugsweise sind die Unterleiter am Leiteranfang und am Leiterende elektrisch leitfähig verbunden. Jedoch können die Unterleiter auch beabstandet vom Leiteranfang und vom Leiterende elektrisch leitfähig verbunden sein, beispielsweise über Verbindungsleitungen und dergleichen. Gleiches gilt für die Teilstrukturen der erfindungsgemäßen leitfähigen Struktur.

Durch die abschnittsweise Vertauschung der Positionen der Unterleiter durch Überkreuzungen wird der magnetische Fluß durch den Leiter verringert und im Idealfall ausgelöscht.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß durch ein Unterteilen eines Leiters, beispielsweise eines Spulenleiters, in Unterleiter eine deutliche Reduktion von Wirbelstromverlusten erreicht werden kann, da die Summe der Verluste der schmalen Unterleiter geringer ist als der Verlust im/durch den ursprünglichen breiten Leiter. Durch das entsprechende Vertauschen der Unterleiter, d. h. ein abschnittsweises Vertauschen der Positionen derselben, wird ferner ein magnetischer Fluß durch die durch die Unterleiter eingeschlossenen Flächen reduziert bzw. ausgelöscht, so dass Wirbelströme zwischen den Unterleitern reduziert bzw. verhindert werden können, wodurch negative Effekte durch die Verbindung der Unterleiter zu einem Gesamtleiter reduziert bzw. verhindert werden.

Die erfindungsgemäßen Leiter eignen sich insbesondere für hochfrequente Anwendungen, wobei sich die vorliegende Erfindung insbesondere zur Erzeugung planer Spulen und Transformatoren eignet.

Durch die vorliegende Erfindung können Wirbelstromverluste auch bei breiten Leitern deutlich reduziert werden. Dadurch sind planare Spulen mit geringerem Widerstand bei hohen Frequenzen und damit Spulen mit besserem Qualitätsfaktor möglich. Darüberhinaus wird die durch die Wirbelströme mit der Frequenz zunehmende Abnahme der Induktivität verringert, was ebenfalls den Qualitätsfaktor verbessert. Durch die Verringerung der Wirbelstromverluste ist es möglich, Spulen mit mehr Wicklungen und damit kleinerem Radius zu realisieren. Somit sinkt der erforderliche Platzbedarf. Ferner wird erfindungsgemäß die Stromverteilung im Gesamtleiter homogener, womit die maximale Stromdichte im Leiter geringer wird, so daß bei vorgegebener maximaler Stromdichte ein höherer Strom zulässig ist.

Werden planare Spulen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Leiters realisiert, ist es ferner möglich, die Leiterbahnbreite der Unterleitungen für die inneren Wicklungen zu verringern. Da das Magnetfeld der Spule im Innern derselben stärker ist, haben die inneren Wicklungen eine größere Induktivität pro Länge, wodurch es auch unter Berücksichtigung des steigenden Gleichstromwiderstands sinnvoll ist, hier etwas dünnere Leiter zu verwenden. Somit können Wirbelstromverluste im Falle einer planaren Spule noch weiter reduziert werden.

Gemäß dem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Möglichkeit, den Einfluß einer leitfähigen Struktur, d. h. einer leitfähigen Fläche, auf einen in der Nähe derselben befindlichen wechselstromdurchflossenen Leiter zu reduzieren. Durch das durch einen Wechselstromfluß in einem Leiter erzeugte Magnetfeld werden in der benachbarten leitfähigen Struktur Wirbelströme erzeugt, die wiederum eine Erhöhung des Widerstands in dem wechselstromdurchflossenen Leiter erhöhen. Durch die erfindungsgemäße Strukturierung einer solchen leitfähigen Struktur durch Unterteilungen und Vertauschungen kann dieser Widerstandserhöhung in dem wechselstromdurchflossenen Leiter reduziert bzw. verhindert werden.

Bei derartigen leitfähigen Strukturen kann es sich beispielsweise um in integrierten Schaltungen bzw. MMICs vorliegende Masseflächen und breite bzw. dicke Spannungszuleitungen handeln.

Die erfindungsgemäßen Leiter bzw. leitfähigen Strukturen eignen sich darüber hinaus zur Verwendung in hochfrequenten externen Magnetfeldern, da dann erstens das externe Magnetfeld weniger gestört wird und zweitens keine durch das externe Magnetfeld verursachte erhöhte Stromdichte an den Leiterrändern auftritt.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit nicht nur eine Verringerung des Widerstands in wechselstromdurchflossenen Leitern durch eine entsprechende Strukturierung derselben, sondern ermöglicht ferner eine Strukturierung von nicht wechselstromdurchflossenen leitfähigen Flächen, um deren Einfluß auf einen wechselstromdurchflossenen Leiter zu verringern bzw. zu beseitigen, wenn sich eine solche leitfähige Fläche innerhalb des durch den wechselstromdurchflossenen Leiter erzeugten Magnetfelds befindet.

Gemäß einem dritten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine planare Spule mit einem Spulenleiter, der eine Mehrzahl von Unterleitern aufweist, die zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend und benachbart zueinander auf zumindest einem isolierenden Substrat angeordnet sind, so daß die einen Wechselstromfluß durch die Unterleiter beeinträchtigende Wirkung des von dem Wechselstromfluß erzeugten Magnetfelds reduziert wird.

Die vorliegende Erfindung nutzt gemäß dem dritten Aspekt den Effekt, daß bei einer planaren Spule das den Wechselstromfluß beeinträchtigende durch den WechselstrÖmfluß bewirkte Magnetfeld an unterschiedlichen Abschnitten des Leiters ein unterschiedliches Vorzeichen aufweist, so daß ein longitudinaler Magnetfeldgradient vorliegt, so daß durch die Unterteilung des Spulenleiters in eine Mehrzahl von Unterleitern eine Verringerung von Wirbelstromverlusten erreicht wird. Optional kann ferner ein Austauschen der Unterleiter erfolgen, um eine weitere Verbesserung zu erreichen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 Schematisch eine Draufsicht einer bekannten planaren Spule;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels einer planaren Spule;
Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines Transformators gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Transformators;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht eines bekannten Leiters;
Fig. 6 und 7 schematische Draufsichten von Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Leiter;
Fig. 8a und 8b schematische Querschnittsansichten erfindungsgemäßer Leiter;
Fig. 9 eine schematische Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen planaren Spule;
Fig. 10 eine schematische Draufsicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leiters bzw. einer erfindungsgemäßen leitfähigen Struktur; und
Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen planaren Spule.
Bevor bezugnehmend auf die Zeichnungen nun bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, daß erfindungsgemäß unter dem Ausdruck "planarer Unterleiter" insbesondere unter Verwendung der Planartechnik hergestellte Leiterstrukturen zu verstehen sind. Derartige planare Leiterstrukturen können nach Bedarf in einer Mehrzahl von Metallisierungsebenen realisiert sein, um Kreuzungen zwischen Leitern bewirken zu können, ohne Kurzschlüsse zwischen denselben zu verursachen.
Ferner wird darauf hingewiesen, daß, da Wirbelströme durch zeitlich veränderliche Magnetfelder hervorgerufen werden, im folgenden nur solche Magnetfelder betrachtet werden. Somit sind im folgenden Formulierungen wie "konstantes Magnetfeld" als örtlich konstant und nicht zeitlich konstant zu verstehen.
In Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht einer erfindungsgemäßen Spule gezeigt, deren Wicklungszahl und Spulenform im wesentlichen der in Fig. 1 gezeigten Spule entspricht. Erfindungsgemäß ist der Spulenleiter in einen ersten Unterleiter 22 und einen zweiten Unterleiter 24 unterteilt. Zwischen den Unterleitern 22 und 24 ist ein Spalt 26 gebildet, wobei es vorteilhaft ist, einen möglichst kleinen Spalt zwischen den Unterleitern 22 und 24 zu belassen. Die beiden Unterleiter und der Spalt können zusammen eine Gesamtbreite aufweisen, die im wesentlichen der eines entsprechenden Leiters ohne Unterteilung entspricht, so dass keine Raumverluste auftreten. Dies ist besonders bei modernen Halbleiterprozessen gut möglich, da hier die minimal realisierbaren Abstände sehr gering sind, weshalb die Gesamtbreite des Spulenleiters durch die Unterteilung nur geringfügig verringert wird. Durch diese Verringerung der Gesamtbreite erhöht sich der Gleichstromwiderstand der Spule, was jedoch durch die erfindungsgemäß erreichte Verringerung der Wirbelstromverluste überkompensiert wird. Die Unterleiter 22 und 24 verlaufen wie dargestellt abschnittsweise parallel zueinander, wobei darunter hierin zu verstehen ist, dass die Unterleiter an sich parallel zueinander verlaufen, wobei die einander zugewandten Ränder derselben nicht zwingend parallel zueinander verlaufen müssen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Unterleiter 22 und 24 an einem Spulenende 28 und an einem Spulenanfang 30 elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Ferner sind die Unterleiter 22 und 24 hinsichtlich ihrer Position bezüglich einer gedachten Mittellinie des durch dieselben gebildeten "Gesamtleiters", dort wo die Unterleiter 22 und 24 im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, abschnittsweise vertauscht. Zu diesem Zweck sind bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an jeder Ecke der Spule Überkreuzungen vorgesehen, von denen vier beispielhaft mit den Bezugszeichen 32a, 32b, 32c und 32d bezeichnet sind. Die Überkreuzungen, die ein jeweiliges Vertauschen der Unterleiter implementieren, sind durch jeweilige Unterführungen über eine andere Metallebene, damit kein Kurzschluß entsteht, realisiert. An den Kreuzungspunkten 32a und 32c ist der Unterleiter 22 unter dem Unterleiter 24 durchgeführt, während an den Kreuzungspunkten 32b und 32d der Unterleiter 24 unter dem Unterleiter 22 hindurchgeführt ist. Ferner ist wiederum ein Unterführungsbereich 34 für eine Unterführung über eine andere Metallebene vorgesehen, um das Spulenende 30 ohne eine Kurzschlussbildung aus dem Spuleninneren herauszuführen.
Durch die Vertauschungen der Unterleiter, kann ein magnetischer Fluß durch die Unterleiter stark reduziert werden, so daß neben der Aufteilung des Gesamtleiters in Unterleiter zusätzliche Wirbelströme zwischen den Unterleitern reduziert bzw. verhindert werden.
Durch die Vertauschung der Unterleiter wird der magnetische Fluß durch die durch die Unterleiter 22 und 24 umschlossenen Flächen reduziert. Im Sinne einer vereinfachten Betrachtungsweise sei davon ausgegangen, daß eine zu betrachtende Fläche dabei jeweils von zwei Unterleitermitten und aufeinanderfolgenden Überkreuzungen zwischen Unterleitern bzw. elektrisch leitfähigen Verbindungen zwischen denselben gebildet ist. Um nun den magnetischen Fluß durch die durch die Unterleiter gebildete Gesamtfläche zu verringern, werden erfindungsgemäß die Unterleiter vertauscht, so daß sich die Vorzeichen der umschlossenen Flächen umdrehen und damit der magnetische Fluß durch die Gesamtfläche, die durch die Unterleiter umschlossen wird, abnimmt. Die parasitäre Kapazität, die an den Überkreuzungen zwischen den Unterleitern entsteht, ist kaum nachteilig, da die Unterleiter auf nahezu gleichem Potential sind.
Durch die beschriebene Umkehr der Vorzeichen der von den Unterleitern umschlossenen Flächen kann in jedem Fall eine Reduzierung des magnetischen Flusses durch die Gesamtfläche erreicht werden. Es ist dabei gleichgültig, ob die Vertauschung an einer Ecke oder in einer Geraden erfolgt. Bei einer Spule, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ändert sich das magnetische Feld von innen nach außen, so daß es sinnvoll ist, die Abstände zwischen den Vertauschungen relativ kurz zu wählen. Beispielsweise sollte pro Wicklung, d. h. Umdrehung, mindestens eine "komplette-Vertauschung" vorgesehen sein, wobei unter dem Ausdruck "komplette Vertauschung" eine solche Anordnung der Unterleiter zueinander verstanden wird, die eine näherungsweise Aufhebung des magnetischen Flusses bewirkt. Da bei jeder kompletten Vertauschung in erster Näherung der magnetische Fluß aufgehoben wird, ist es optional möglich, bei jeder kompletten Vertauschung eine elektrische Verbindung zwischen den Unterleitern herzustellen.
Obwohl in Fig. 2 eine Spule mit zwei Unterleitern dargestellt ist, kann erfindungsgemäß ein Spulenleiter in N_U parallele Unterleiter aufgeteilt werden, wobei N_U eine natürliche Zahl größer als 1 ist. N_U wird möglichst klein, aber so groß gewählt, daß die Breite jedes Unterleiters so schmal wird, daß keine wesentlichen Wirbelstromverluste mehr auftreten. Für einen Leiter bei 1 GHz wären dies beispielsweise 5 µm, was jedoch lediglich einen groben Richtwert darstellt, der darüber hinaus vom jeweilig verwendeten Prozeß abhängig ist. Für höhere Frequenzen eignen sich entsprechend schmälere Unterleiter. Im Idealfall liegt die Unterleiterbreite in der Größenordnung der Skintiefe, wobei jedoch deutliche Verbesserungen auch bereits für breitere Unterleiter erhalten werden können. Ferner kann es vorteilhaft sein, den Leiter einer erfindungsgemäßen planaren Spule im Bereich der inneren Wicklungen öfter zu unterteilen als im Bereich der äußeren Wicklungen, da dort das magnetische Feld stärker ist. Eine Veränderung der Anzahl von Unterleitern, d. h. eine N_U-Veränderung, kann an den oben beschriebenen optionalen Verbindungspunkten zwischen den Unterleitern bei einer jeweiligen kompletten Vertauschung erfolgen.
Wie oben dargelegt wurde, wird unter dem Ausdruck "komplette Vertauschung" eine solche Anordnung von Unterleitern verstanden, nach der in erster Näherung der magnetische Fluß aufgehoben ist bzw. sich durch die umgekehrten Vorzeichen der Teilflächen ausgelöscht hat. Im Falle eines erfindungsgemäßen Leiters der Länge 1, der zwei Unterleiter aufweist, kann eine komplette Vertauschung folglich erreicht werden, indem ein Positionswechsel zwischen den Unterleitern bei halber Länge 1/2 erfolgt, so daß die dann jeweils umschlossenen Teilflächen mit umgekehrtem Vorzeichen eine identische Größe besitzen. Somit kann durch eine einzige symmetrische Vertauschung bei zwei Unterleitern eine komplette Vertauschung mit einer Auslöschung des magnetischen Flusses durch die von den Unterleitern eingeschlossene Gesamtfläche bewirkt werden, wenn ein örtlich konstantes Magnetfeld vorliegt. Unterscheidet sich das Magnetfeld in den Teilbereichen des geraden Leiters, so kann die Position des Unterleiterwechsels, d. h. des Unterleiterpositionswechsels, entsprechend angepaßt werden, um wiederum eine Auslöschung des magnetischen Flusses zu erreichen.
Im folgenden wird eine Auslöschung bezogen nur auf ein örtlich konstantes Magnetfeld als Auslöschung 0. Ordnung bezeichnet, während eine Auslöschung mit Beachtung eines Magnetfeldgradienten als Auslöschung 1. Ordnung bezeichnet wird. An dieser Stelle sein angemerkt, daß in jedem Fall bereits eine Auslöschung 0. Ordnung eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich der Wirbelstromverluste liefert.
Wenn der Leiter in mehr als zwei Unterleiter unterteilt wird, kann eine komplette Vertauschung in mehreren Teilschritten erfolgen. Soll auch der Gradient des Magnetfelds beachtet werden, d. h. soll eine Auslöschung 1. Ordnung bewirkt werden, ist eine komplette Vertauschung in Teilschritten dann sogar notwendig. Bei einem örtlich konstanten Magnetfeld wird eine komplette Auslöschung aller magnetischen Flüsse durch alle Kombinationen von Unterleitern bereits mit einer einzigen symmetrischen Vertauschung um die Leitermitte erreicht, wenn die Abstände zum Leiteranfang bzw. Leiterende vor und nach der Vertauschung gleich sind. Gibt es jedoch einen Gradienten im Magnetfeld, der senkrecht auf der Leiterrichtung steht, so kann eine komplette Auslöschung aller magnetischen Flüsse durch alle Kombinationen von Unterleitern erreicht werden, indem 1% Teilvertauschungen vorgenommen werden, durch die jeder Unterleiter genau einmal jede der N_U-Unterleiterpositionen des Leiters einnimmt. Eine komplette Vertauschung ist dann mit der N_U-ten Teilvertauschung erreicht.
Im folgenden werden einige exemplarische Beispiele dafür gegeben, wie eine Vertauschung konkret erfolgen kann. Bei jeder Vertauschung werden die Unterleiter dabei auf verschiedene Metallisierungsebenen gebracht, damit keine elektrische Verbindung entsteht. Darüber hinaus kann, wie oben angegeben wurde, wahlweise bei jeder kompletten Vertauschung eine elektrische Verbindung zwischen den Unterleitern realisiert sein, so dass an diesen Punkten keine Unterführung über verschiedene Metallisierungsebenen notwendig ist.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Unterleiter in regelmäßigen Abständen zu vertauschen, wobei unter regelmäßig hier auch Abstände zu verstehen sind, die durch ein regelmäßiges Muster bedingt sind, beispielsweise eine jeweilige Vertauschung an den Spulenecken, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Abstände der Vertauschungen, wie sie in Fig. 2 gezeigt sind, nehmen nach innen hin ab. Eine Vertauschung kann dabei jeweils symmetrisch um die Leitermitte erfolgen, wobei außenliegende Unterleiter nach innen und innenliegende Unterleiter nach außen gelegt werden. Bei einer ungeraden Unterteilungszahl braucht der mittlere Leiter dann nicht vertauscht zu werden, wobei sich eine Auslöschung 0. Ordnung ergibt. Um eine Auslöschung 1. Ordnung zu erreichen, kann eine Vertauschung unter Verwendung einer Rotation durchgeführt werden, beispielsweise von innen nach außen, wobei der äußerste Unterleiter nach innen kommt, während alle anderen um eine Position nach außen geschoben werden. Bei dieser Vorgehensweise ist eine komplette Vertauschung nach N_U-Teilvertauschungen erreicht. Eine Auslöschung 1. Ordnung kann jedoch auch durch jede andere Summe aus Vertauschungen erreicht werden, bei der jeder Unterleiter jede der N_U Unterleiterpositionen gleich lange besetzt.
Im Falle aufeinandergestapelter Spulen, wobei unter aufeinandergestapelten Spulen planare Spulen zu verstehen sind, bei denen in zwei oder mehr Schichten übereinander seriell verbundene Teilspulen eine Gesamtspule bilden, genügt es, eine Vertauschung beim Schichtwechsel vorzunehmen, um eine Auslöschung 0. Ordnung zu erreichen. Dieser Sonderfall entsteht dadurch, daß hier der Mittelpunkt der Gesamtspule ausgezeichnet ist.
Auch im Falle symmetrischer Spulen reicht genau eine symmetrische Vertauschung in der Mitte aus, um eine Auslöschung 0. Ordnung zu erreichen, da durch die Symmetrie dann die Flächen und damit magnetischen Flüsse auf beiden Seiten umgekehrt gleich groß sind.
Zur Erreichung einer Auslöschung 0. Ordnung kann jeweils genau eine symmetrische Vertauschung gezielt so plaziert werden, daß sich die magnetischen Flüsse aufheben, wie es oben beispielsweise anhand eines geraden Leiters der Länge 1 dargelegt wurde. Um nun eine Auslöschung erster Ordnung zu realisieren, kann es notwendig sein, eine komplette Vertauschung nicht in regelmäßigen Abständen, wie es oben beschrieben wurde, sondern gezielt zu setzten. Somit ist eine wirklich komplette Auslöschung möglich, d. h. sowohl ein Magnetfeldgradient senkrecht zum Leiter als auch ein Magnetfeldgradient längs zum Leiter kann berücksichtigt werden, wobei solche Gradienten insbesondere bei unsymmetrischen Spulen auftreten. Ist der Magnetfeldgradient nicht bekannt, so kann das Verhalten bezüglich eines Magnetfeldgradienten ohne genaue Untersuchung desselben dadurch verbessert werden, dass möglichst viele Vertauschungen plaziert werden. Darüber hinaus kann durch die angegebene gezielte Plazierung unter Berücksichtigung des ortsabhängigen Magnetfelds eine weitere Verbesserung des Verhaltens bis hin zu einer kompletten Auslöschung erreicht werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 werden nun Ausführungsbeispiele einer Anwendung des erfindungsgemäßen Leiters bezüglich planarer Transformatoren beschrieben. Bei planaren Transformatoren handelt es sich um zwei oder mehr auf verschiedene Arten umeinander oder ineinander gewickelte planare Spulen. Auf jede dieser Einzelspulen kann eine erfindungsgemäße Leiterbahnunterteilung bzw. eine Vertauschung entsprechend bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung angewendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Transformator gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 3 gezeigt, in der ein unterteilter Primärleiter 36 und ein Sekundärleiter 38 gezeigt sind. Der Sekundärleiter 38 ist zur Verbesserung der magnetischen Kopplung mit dem unterteilten Primärleiter 36 ineinander gelegt, d. h. zwischen Unterleitern 40 und 42 des Primärleiters 36 angeordnet. An den Primärleiterenden 44 und 46 sind die Unterleiter 40 und 42 des Primärleiters 36 elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Das Leiterende 46 des Primärleiters und das Leiterende 50 des Sekundärleiters sind mittels einer Unterführung 51 auf einer anderen Metallebene herausgeführt, damit kein Kurzschluß entsteht. Nachteilig an der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist jedoch, daß die parasitäre kapazitive Kopplung steigt. Da von der Primärleiterbahn ferner eine große Fläche umschlossen wird, fließt auch ein entsprechend großer magnetischer Fluß hindurch, der wiederum Wirbelströme induziert.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel eines Transformators sind die angegebenen Nachteile hinsichtlich der Wirbelströme vermindert bzw. verhindert, indem die Unterleiter 40 und 42 der Primärwicklung, d. h. des Primärleiters, vertauscht werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Unterleiter 40 ist bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel an der mittleren Ecke zwischen den Leiterenden 44 und 46 mit dem Unterleiter 42 vertauscht. Wiederum sind entsprechende Unterführungen 52 vorgesehen, um einen Kurzschluß zu verhindern. Bei diesem Beispiel eines Transformators ist es vorteilhaft, möglichst wenige Vertauschungen vorzunehmen, beispielsweise eine Vertauschung pro Wicklung, da die parasitäre Kapazität zur Sekundärwicklung 38 einen negativen Einfluß hat. Allgemein kann jede Einzelspule eines Transformators, der einen erfindungsgemäßen Leiter aufweist, getrennt betrachtet werden, wobei jeder in Fig. 4 dargestellte Leiter bzw. Unterleiter in zusätzliche Subleiter aufgeteilt werden kann. Es werden dann sowohl die Subleiter innerhalb jedes Leiters bzw. Unterleiters als auch die Unterleiter den obigen Vertauschungsregeln unterworfen. Für eine vollständige Unterdrückung der Wirbelströme wird dann jeder Subleiter jede Position innerhalb seines Leiters zu gleichen Teilen einnehmen. Ein Subleiter bezüglich des Unterleiters 42 würde also alle Subleiterpositionen innerhalb der Unterleiter 40 und 42, die gemeinsam den Primärleiter bilden, einnehmen.
Bezugnehmend auf die Fig. 5 bis 7 werden nun zwei beispielhafte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Leiters beschrieben. Die erfindungsgemäße Aufteilung eines Leiters in Unterleiter und die Vertauschung ist auch für reine Übertragungsleitungen sinnvoll. Auch in einer reinen Übertragungsleitung erzeugt das durch einen in der Leitung fließenden Strom erzeugte Magnetfeld Wirbelströme, die als Skineffekt bekannt sind. Diese Skineffektverluste können durch Aufteilen in Unterleitungen und Vertauschen dieser Unterleitungen stark unterdrückt werden. Dabei ist darauf zu achten, daß sich das Vorzeichen des magnetischen Flusses bei der Leitermitte umdreht. Es gibt also kein konstantes Magnetfeld und damit ist eine symmetrische Vertauschung, wie sie für eine Auslöschung 0. Ordnung benutzt wird, wirkungslos. Allgemein sind die Ausführungen zur Auslöschung 1. Ordnung anzuwenden. Nachfolgend werden Sonderfälle beschrieben, die Leiterbesonderheiten zur Vereinfachung nutzen.
Zwei Ausführungsbeispiele eines solchen Leiters mit Skineffektverlustunterdrückung sind in den Fig. 6 und 7 gezeigt, wobei in Fig. 5 ein Abschnitt eines bekannten Leiters dargestellt ist, um zu verdeutlichen, daß die erfindungsgemäßen Leiter in der Gesamtheit eine Breite aufweisen, die im wesentlichen der des bekannten Leiters entsprechen kann.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der erfindungsgemäße Leiter vier Unterleiter 60, 62, 64 und 66, die jeweils an den Leiterenden 68 bzw. 70 elektrisch miteinander verbunden sind. Ferner ist gemäß Fig. 6 eine Vertauschung vorgesehen, um den Skineffekt über das gesamte in Fig. 6 gezeigte Leiterstück auszulöschen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 wird eine Vertauschung getrennt für beide Hälften des Leiters vorgenommen, d. h. die Positionen der Unterleiter 60 und 62 werden in der Mitte des Leiterstücks vertauscht, und die Positionen der Unterleiter 64 und 66 werden in der Mitte des dargestellten Leiterstücks vertauscht. Entsprechende Unterführungen 72 unter Verwendung unterschiedlicher Metallisierungsebenen sind ebenfalls schematisch dargestellt.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt der erfindungsgemäße Leiter ebenfalls vier Unterleiter 60, 62, 64 und 66, die wiederum an den Enden 68 bzw. 70 des Leiters elektrisch leitfähig miteinander verbunden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden bei der mittig angeordneten Vertauschung die Positionen der oberen beiden Unterleiter 60, 62 mit den Positionen der unteren beiden Unterleiter 64 und 66 vertauscht. Zur Realisierung der Vertauschungen sind wiederum entsprechende Unterführungen 74 verwendet. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Effekt ausgenutzt, daß sich das Vorzeichen des Magnetfelds in der Leitermitte umdreht.
Beide in den Fig. 6 und 7 beschriebenen Ausführungsbeispiele vernachlässigen ein von anderen Leitern erzeugtes Magnetfeld. Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Beispielen der vorliegenden Erfindung bei Anwendung auf eine Spule sind für einfache Leitungen auch größere Unterleiterabstände bezüglich der magnetischen Eigenschaften eher vorteilhaft. Bei dem erfindungsgemäßen Leiter bzw. der erfindungsgemäßen Leitung unter Verwendung mehrerer Unterleiter mit entsprechenden Vertauschungen zur Unterdrückung von Skineffektverlusten steigt der Leitungswiderstand bei hohen Frequenzen geringer an.
Bezugnehmend auf die Fig. 8a und 8b werden nun noch zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Leitungen bei einer vertikalen Verschaltung bzw. Anordnung, d. h. einer planaren Anordnung über mehrere Metallisierungsebenen übereinander, beschrieben.
In Fig. 8a ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leiters gezeigt, der zwei Unterleiter 80 und 82 aufweist, die unterschiedlichen Metallisierungsebenen angehören und somit durch ein isolierendes Substrat, das schematisch bei 84 gezeigt ist, getrennt sind. Bei dem in Fig. 8a gezeigten Beispiel können durch entsprechende Vertauschungen vertikale Wirbelströme verringert werden, so daß wiederum eine Reduzierung von Wirbelstromverlusten erfolgt. Das Beispiel ist jedoch nachteilig dahingehend, daß Wirbelströme in lateraler Richtung der Unterleiter 80 und 82 nicht wirksam unterdrückt werden.
Ein diesbezüglich bevorzugteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8b gezeigt, bei der die in Fig. 8a gezeigten parallelen Leiter 80 und 82 nochmals in Unterleiter 80a, 80b bzw. 82a, 82b unterteilt sind. An entsprechenden Vertauschungspunkten können nun der Leiter 80a mit dem Leiter 80b und der Leiter 82a mit dem Leiter 82b vertauscht sein. Wird die Gesamtdicke einer durch die vier Unterleiter 80a, 80b, 82a, 82b gebildeten Leiterbahn so dick, daß nicht nur Wirbelströme in der Horizontalen, sondern auch in der Vertikalen stören, kann analog zu dem oben Beschriebenen eine Vertauschung nicht nur zwischen den Leitern der einzelnen Metallisierungsebenen, sondern auch von oben nach unten, d. h. zwischen den Leitern 80a und 82a bzw. 80b und 82b, erfolgen. Die möglichen Vertauschungen sind in Fig. 8b durch Pfeile angezeigt. Somit können sowohl vertikale als auch horizontale Wirbelströme verringert werden, wobei die vertikale Vertauschung und die horizontale Vertauschung unabhängig voneinander erfolgen können. Eine vollständige Reduzierung der Wirbelstromverluste in allen Richtungen wird erreicht, wenn alle Unterleiter durch Vertauschung jeweils gleich lang an jeden Ort gelegt werden, d. h. zu gleichen Teilen jede Unterleiterposition besetzen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine planare Spule ist in Fig. 9 gezeigt.
Fig. 9 zeigt eine achteckige planare Spule, bei der der Leiter mit einem Leiteranfang 100 und einem Leiterende 102 zwischen denselben in drei Unterleiter 104, 106 und 108 unterteilt ist. Wie dargestellt ist, ist bei dieser Spule an den Vertauschungsstellen, die wiederum durch Unterführungen gebildet sind, die in Fig. 9 schraffiert dargestellt sind und von denen drei beispielhaft mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet sind, jeweils der innerste Leiter nach außen geführt, um eine Rotationsvertauschung zu erreichen. Wie dargestellt ist, sind acht Vertauschungen vorgesehen, so dass jeder der Unterleiter 104, 106 und 108 näherungsweise zu gleichen Teilen jede der Unterleiterpositionen besetzt, um eine im wesentlichen vollständige Auslöschung des magnetischen Flusses durch die von den Unterleitern besetzten Teilflächen zu bewirken.
Bei der in Fig. 9 dargestellten Spule sind an dem Leiteranfang 100 bzw. dem Leiterende 102 die Unterleiter wiederum elektrisch leitfähig miteinander verbunden, wobei bei diesem Beispiel der Leiter im Bereich der Unterführung 112, die vorgesehen ist, um das Leiterende 102 herauszuführen, nicht mehr unterteilt ist.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß strukturierten Leiter dargestellt. Der gezeigte Leiter umfasst vier Unterleiter 120, 122, 124 und 126, die am Leiteranfang 128 und am Leiterende 130 elektrisch leitfähig verbunden sind. Bei diesem Leiter sind drei Rotationsvertauschungen 132 vorgesehen, die vier gleich lange Leiterabschnitte definieren. Somit ergibt sich bei dem dargestellten Leiterabschnitt eine komplette Vertauschung bei vier Unterleitern, wobei eine elektrisch leitfähige Verbindung statt der vierten Vertauschung vorgesehen ist.
Der in Fig. 10 dargestellte Leiter kann nun auch als leitfähige Struktur betrachtet werden, die an sich nicht stromdurchflossen ist, beispielsweise eine Massefläche oder Spannungszuführungsleitung einer integrierten Schaltung. Diese leitfähige Struktur kann nun in der Nähe eines wechselstromdurchflossenen Leiters angeordnet sein, wobei ein solcher Leiter 140 in Fig. 10 angedeutet ist. Der Leiter 140 weist durch die in der leitfähigen Struktur vorgesehenen Unterteilungen und Vertauschungen geringere Wirbelstromverluste auf.
Der Leiter 140 kann beispielsweise ein Abschnitt einer Spule sein. Durch das Spulenfeld werden Wirbelströme in der leitfähigen Struktur, die ein an sich nicht wechselstromdurchflossener Leiter oder aber auch ein ebenfalls wechselstromdurchflossener Leiter sein kann, erzeugt, die wiederum nachteilige Effekte in dem Leiter 140 verursachen. Durch die Anwendung von Unterteilung und Vertauschung auf die leitfähige Struktur können diese unterdrückt werden. Generell können dabei wieder die oben aufgeführten Vertauschungsregeln beachtet werden, mit denen auch die Skineffektverluste des Leiters selbst unterdrückt werden können, beispielsweise eine Vertauschung durch Rotation der Leiterpositionen.
Erfindungsgemäß können somit eine Anzahl von Verbesserungen erreicht werden. Zum einen wird der Qualitätsfaktor des Leiters, beispielsweise der Spule, verbessert und zum anderen ist es möglich, Leitungen dichter an Spulen vorbei zu führen, wodurch eine höhere Packungsdichte erreicht wird. Darüber hinaus können leitfähige Flächen, wie z. B. Masseebenen oder Spannungszuführungsleitungen, näher an wechselstromführenden Leitungen vorgesehen werden, ohne das Verhalten in den wechselstromführenden Leitungen wesentlich zu beeinträchtigen. Außerdem ist der Strom gleichmäßiger verteilt, wodurch bei vorgegebener maximaler Stromdichte ein größerer Strom zulässig ist.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit die Realisierung verlustarmer Leitungen sowohl für die Verwendung als Übertragungsleitungen durch Reduzierung bzw. Unterdrückung von Skineffektverlusten als auch für die Verwendung in Spulen bzw. Transformatoren durch Reduzierung bzw. Unterdrückung von dort auftretenden Wirbelstromverlusten. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere zur Realisierung von planaren Spulen und Transformatoren, die durch Strukturierung in einer mehrlagigen Schichtstruktur hergestellt werden, beispielsweise auch in der MCM-D-Technologie. Ferner eignet sich die vorliegende Erfindung zur Herstellung planarer Spulen und Transformatoren in integrierten Schaltungen, beispielsweise CMOS-Strukturen, BiCMOS-Strukturen, bipolaren Strukturen in Silizium, GaAs oder SiGe. Die vorliegende Erfindung eignet sich dabei zur Herstellung planarer Spulen und Transformatoren für Hochfrequenzanwendungen, beispielsweise in einem Frequenzbereich von 1 GHz bis 50 GHz. Wie beschrieben, eignet sich die vorliegende Erfindung darüber hinaus für Leitungen, die in mehrlagigen Schichtstrukturen durch Strukturierung hergestellt werden, beispielsweise Leitungen in integrierten Schaltungen der oben genannten Technologien, d. h. CMOS-Technologien, BiCMOS- Technologien und bipolaren Technologien in Silizium, GaAs, AlGaAs oder SiGe.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 11 gezeigt. Die dort dargestellte planare Spule weist eine Mehrzahl von Wicklungen auf, nämlich 2 x, und entspricht diesbezüglich der in Fig. 1 gezeigten bekannten Spule. Jedoch ist gemäß Fig. 11 der Spulenleiter in zwei Unterleiter 200 und 202 unterteilt. Die Unterleiter 200 und 202 sind am Spulenanfang 204 und 206 elektrisch leitfähig verbunden, können jedoch auch extern unter Verwendung von Verbindungsleitern elektrisch leitfähig verbunden sein. Die Unterteilung des Spulenleiters in Unterleiter erfolgt vorzugsweise so, daß die durch die beiden Unterleiter und den Zwischenraum 208 zwischen denselben definierte Breite im wesentlichen der Breite des ursprünglichen, nicht unterteilten, Spulenleiters, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, entspricht.
Das Magnetfeld der in Fig. 11 gezeigten Spule besitzt in der Mitte derselben eine erste Richtung, während es im äußeren Bereich eine entgegengesetzte Richtung aufweist. Das bedeutet, daß sich das Vorzeichen des magnetischen Flusses von innen nach außen ändert. Somit findet eine Reduzierung des Flusses allein durch eine Unterteilung des Spulenleiters ohne Vertauschung und/oder Verbindung zwischen Unterleitern statt.

Claims

1. Leiter mit folgenden Merkmalen:
einem Leiteranfang (28; 44; 68; 100; 128) und einem Leiterende (30; 46; 70; 102; 130);
einer Mehrzahl von planaren Unterleitern (24, 26; 40, 42; 60-66; 80, 82; 80a, 80b, 82a, 82b; 104-110; 120-124) zwischen dem Leiteranfang und dem Leiterende, die auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet sind,
wobei abschnittsweise die Positionen der Unterleiter durch Überkreuzungen (32a, 32b, 32c, 32d; 52; 72; 74; 110; 132) vertauscht sind, so daß die einen Wechselstromfluß durch die Leiter beeinträchtigende Wirkung des von dem Wechselstromfluß erzeugten Magnetfelds reduziert wird.

2. Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Unterleiter an dem Leiteranfang und dem Leiterende elektrisch leitfähig verbunden sind.

3. Leiter gemäß Anspruch 1 oder 2, der eine Mehrzahl von Unterleiterpositionen entsprechend der Anzahl von Unterleitern aufweist und bei dem die Positionen der Unterleiter abschnittsweise derart vertauscht sind, daß jeder Unterleiter einmal jede Unterleiterposition einnimmt.

4. Leiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Unterleiterbreite im Bereich der Skintiefe liegt.

5. Leiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Überkreuzungen angeordnet sind, um einen Ortsgradienten des Magnetfelds zu berücksichtigen.

6. Planare Spule, die als Spulenleiter (20) einen Leiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist, der in der Form einer oder mehrerer Wicklungen ausgestaltet ist.

7. Planare Spule gemäß Anspruch 6, bei der innere Wicklungen geringere Unterleiterbreiten aufweisen als äußere Wicklungen.

8. Planare Spule gemäß Anspruch 6, bei der der Spulenleiter im Bereich innerer Wicklungen eine größere Anzahl von Unterleitern aufweist als im Bereich äußerer Wicklungen.

9. Transformator, bei dem eine Primärwicklung und/oder eine Sekundärwicklung einen Leiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweisen.

10. Transformator gemäß Anspruch 9, bei dem die Primärwicklung einen Leiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist und bei dem die Sekundärwicklung (38) zwischen den Unterleitern (40, 42) der Primärwicklung angeordnet ist.

11. Leitfähige Struktur mit folgenden Merkmalen:
einem Strukturanfang (128) und einem Strukturende (130);
einer Mehrzahl von planaren Teilstrukturen (120, 122, 124, 126) zwischen dem Strukturanfang (128) und dem Strukturende (130), die auf zumindest einem isolierenden Substrat zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend angeordnet sind,
wobei abschnittsweise die Positionen der Teilstrukturen durch Überkreuzungen (132) vertauscht sind, so daß die den Wechselstromfluß durch einen externen Leiter (140) beeinträchtigende, durch die leitfähige Struktur bedingte Wirkung des von dem. Wechselstromfluß durch den externen Leiter (140) erzeugten Magnetfelds reduziert wird.

12. Leitfähige Struktur gemäß Anspruch 11, bei der die Teilstrukturen an dem Strukturanfang und dem Strukturende elektrisch leitfähig verbunden sind.

13. Leitfähige Struktur gemäß Anspruch 11 oder 12, die eine Mehrzahl von Teilstrukturpositionen entsprechend der Anzahl von Teilstrukturen aufweist und bei dem die Positionen der Teilstrukturen abschnittsweise derart vertauscht sind, daß jede Teilstruktur einmal jede Teilstrukturposition einnimmt.

14. Leitfähige Struktur gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem die Teilstrukturbreite im Bereich der Skintiefe liegt.

15. Leitfähige Struktur nach einem der Ansprüche 11 bis 14 als Massefläche oder breite Spannungszuführung zur Verwendung in integrierten Schaltungen, um die den Wechselstromfluß in der Schaltung beeinträchtigende Wirkung der in dieser Massefläche oder breiten Spannungszuführung erzeugten Wirbelströme zu verhindern.

16. Planare Spule mit einem Spulenleiter, der eine Mehrzahl von Unterleitern aufweist, die zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufend und benachbart zueinander auf zumindest einem isolierenden Substrat angeordnet sind, so daß die einen Wechselstromfluß durch die Unterleiter beeinträchtigende Wirkung des von dem Wechselstromfluß erzeugten Magnetfelds reduziert wird.