DE102009046183A1

DE102009046183A1 - Vorrichtung mit einem magnetischen Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102009046183A1
Application number: DE102009046183A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Strzalkowski; Marco Seibt; Ulrich Michael Georg Schwarzer
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2010-05-06
Also published as: US8446243B2; US20130241685A1; US20100109123A1

Abstract

Beschrieben werden eine Vorrichtung mit einem magnetischen Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Vorrichtung. Die Vorrichtung umfasst: ein Mehrschichtsubstrat mit einer ersten Wicklung eines magnetischen Bauelements, die in einer ersten Metallisierungsschicht des Mehrschichtsubstrats ausgebildet ist; eine erste elektrisch isolierende Schicht, die oberhalb der ersten Metallisierungsschicht gebildet ist; einen ersten Durchgangskontakt, der in der elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist, wobei der erste Durchgangskontakt die erste Wicklung an ein auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnetes Schaltungselement koppelt; eine in dem Mehrschichtsubstrat ausgebildete Aussparung; und ein Polymer, das eine ferromagnetische Komponente umfasst, die auf eine Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Wicklung und in der Vertiefung aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein das Herstellen magnetischer Bauelemente, und insbesondere das Herstellen eines magnetischen Bauelements, wie beispielsweise einer Spule oder eines Transformators, auf einem Substrat, wie beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Halbleitersubstrat.
Mit zunehmender Komplexität und zunehmendem Integrationsgrad elektronischer Produkte besteht ein zunehmender Bedarf nach verteilten und unabhängigen Leistungswandleranordnungen, wie z. B. Lastpunkt-Spannungsquellen (point-of-load voltage sources), die geregelte Spannungen für die üblicherweise verwendeten hochintegrierten Halbleiterbauelemente zur Verfügung stellen. Hochintegrierte Halbleiterbauelemente benötigen üblicherweise spezielle Versorgungsspannungen. Die Leistungswandleranordnungen müssen ökonomisch sein und müssen so geringe Abmessungen besitzen, dass sie den Größen- und Mobilitätsanforderungen dieser Produkte, wie tragbarer und kompakter Produkte, wie z. B. Mobiltelefone oder Personalcomputer, genügen.
Ein Leistungswandler (power converter) umfasst üblicherweise diskrete magnetische Bauelemente, wie z. B. Transformatoren und Spulen, die notwendig sind, um eine hohe Leistungswandlungseffizienz zu erreichen. Solche magnetischen Bauelemente bestehen üblicherweise aus elektrisch leitenden Wicklungen, einem Körper (Spulenkörper) der die Windungen trägt, und einem ferromagnetischen Kern, wobei der Kern bei einem gegebenen Strom durch die Windungen einen ausreichend hohen Pegel der magnetischen Flussdichte bewirkt. Eine solche Anordnung wird üblicherweise zur Verbindung mit anderen Schaltungsele menten auf einer Leiterplatte (printed wiring board, PWB) montiert.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen magnetischer Bauelemente werden planare Windungen verwendet, die direkt in vergrabenen Metallisierungsebenen einer Leiterplatte hergestellt werden. Beispiele für magnetische Kerne, die bei solchen Strukturen verwendet werden können, sind Kerne mit einer ”EI”- oder ”EE”-Form, die nach den entsprechenden Formen der Buchstaben ”E” und ”I” benannt sind und die beispielsweise durch Firmen wie Epcos oder Philips hergestellt werden. Zum Einfügen und zum Befestigen solcher Kerne an einer Leiterplatte müssen Öffnungen mit komplexen und präzisen Formen in die Leiterplatte gefräst werden. Das Fräsen solcher Öffnungen in einer Leiterplatte ist üblicherweise in kostenintensiverer mechanischer Vorgang als beispielsweise das Bohren von Löchern. Um geringe physikalische Abmessungen zu erreichen, werden Leistungswandler mit diskreten magnetischen Bauelementen auch in IC-Gehäusen hergestellt, wie dies in Geoff Jones: „Minature Solutions for Voltage Isolation", Texas Instruments' Analog Applications Journal, 3Q2005, Seiten 13–17 beschreiben ist. Ein Beispiel für einen solchen Leistungswandler ist der Leistungswandler DCR010505 von Texas Instruments, Inc. Allerdings sind solche Leistungswandler üblicherweise größer als es der Markt für kompakte Schaltungselemente, speziell für Niedrigleistungsanwendungen (low power applications), erfordert, und sie werden zu Kosten hergestellt, die nicht den Anforderungen an Produktionen mit hohen Stückzahlen genügen.
Um Spulen und Transformatoren mit geringen Abmessungen herzustellen, wurden Studien bezüglich der Verwendung vergrabener Kupferleitungen, die mit Schichten aus einem ferromagnetischen Material umgeben sind, durchgeführt, wie z. B. die von K. Yamaguchi, et al. in der Veröffentlichung „Characteristic of a Thin Film Microtransformer with Circular Spiral Coils", IEEE Transactions an Magnetics, Vol. 29, Nor. 5, September 1993, beschriebene Studie. Der von Yamaguchi beschriebene Herstellungsprozess umfasst das Abscheiden eines gesputterten magnetischen Films, der dann unter Verwendung eines Fotolacks strukturiert wird. Kupferwindungen werden mittels eines galvanischen Prozesses (electroplating process) abgeschieden, um ein kompaktes Design zu erreichen. Aufgrund der Komplexität der Herstellungsschritte, die notwendig sind, um ein funktionsfähiges Produkt zu erhalten, ist der Gesamtprozess allerdings nicht geeignet für eine Produktion von hohen Stückzahlen bei geringen Kosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung mit einem magnetischen Bauelement zur Verfügung zu stellen, die kompakt und kostengünstig realisiert werden kann und die die Nachteile herkömmlicher derartiger Vorrichtungen vermeidet, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden eine Vorrichtung mit einem magnetischen Bauelement und ein zugehöriges Verfahren zur Verfügung gestellt. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung ein Mehrschichtsubstrat mit einer erste Wicklung, die in einer ersten Metallisierungsebene des Mehrschichtsubstrats ausgebildet ist, eine erste elektrisch isolierende Schicht, die oberhalb der ersten Metallisierungsebene angeordnet ist, und einen ersten Durchgangskontakt (via), der in der ersten elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist. Der erste Durchgangskontakt koppelt die erste Wicklung an ein Bauelement, das auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnet ist. In dem Mehrschichtsubstrat ist eine Vertiefung angeordnet, und ein Polymer bzw. eine Polymerlösung, das/die eine ferromagnetische Komponente enthält, ist auf eine Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Windung und in der Vertiefung aufgebracht. Die Polymerlösung ist vorzugsweise ein Epoxid, es kann jedoch auch eine andere Polymerlösung verwendet werden. Die ferromagnetische Komponente umfasst vorzugsweise nanokristalline Nickel-Zink-Ferrite, es können jedoch auch andere ferromagnetische Materialien verwendet werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel geht die Vertiefung nicht vollständig durch das Mehrschichtsubstrat. Vorzugsweise wird die Polymerlösung in einer auf der Oberfläche des Mehrschichtsubstrats angeordneten Form abgeschieden, um dadurch die Form der Polymerlösung nach dem Trocknen vorzugeben. Das Mehrschichtsubstrat kann eine Leiterplatte sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine integrierte Schaltung auf der Leiterplatte angeordnet, die elektrisch mit der ersten Wicklung gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Anordnung als Leistungswandleranordnung ausgebildet sein. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine zweite Isolationsschicht auf dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der ersten Metallisierungsebene angeordnet, und eine zweite Wicklung des magnetischen Bauelements ist in einer zweiten Metallisierungsebene des Mehrschichtsubstrats ausgebildet, um weitere Windungen einer Wicklung des magnetischen Bauelements zu bilden. Die zweite Metallisierungsebene ist in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Isolationsschicht ausgebildet, und ein zweiter Durchkontakt ist in der zweiten Isolationsschicht gebildet. Der zweite Durchkontakt koppelt die zweite Wicklung elektrisch an die erste Wicklung. Vorzugsweise sind die ersten und zweiten Durchkontakte metallische Durchkontakte.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine dritte Isolationsschicht in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Metallisierungsebene angeordnet, und eine dritte Metallisierungsebene ist in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der dritten Isolationsschicht ausgebildet. In der dritten Metallisierungsebene ist eine weitere Wicklung des magnetischen Bauelements ausgebildet, die dielektrisch von der ersten Wicklung isoliert ist, um die elektrisch isolierten Transformatorwicklungen zu bilden. Ein dritter Durchkontakt ist in der dritten Isolationsschicht ausgebildet, um eine elektrische Kopplung der weiteren Wicklung an ein zweites auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnetes Schaltungselement zu bilden.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Mehrschichtsubstrat ein Halbleitersubstrat, und das Schaltungselement ist eine integrierte Schaltung, die auf dem Mehrschichtsubstrat ausgebildet ist.
Details von einem oder von mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich anhand der Beschreibung und der Zeichnungen und anhand der Ansprüche. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen im Allgemeinen gleiche Komponenten in den unterschiedlichen Darstellungen. Zum Zwecke einer kurzen Darstellung sind die einzelnen Bezugszeichen jedoch nur einmal erläutert. Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun auf die nachfolgende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren Bezug genommen.
1A, 1B, 1C zeigen Draufsichten, in denen jeweils die Form und die Anordnung von spiralförmigen, planaren Spulen in einer oberen Metallschicht, einer unteren Metallschicht und deren Anordnung relativ zueinander dargestellt sind, die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung realisiert sind.
2 zeigt eine Draufsicht auf eine elektrische Anordnung mit einem magnetischen Bauelement, das spiralförmige Wicklungen aufweist, die in einer zweiseitigen Lei terplatte angeordnet sind, und die gemäß einem Ausführungsbeispiel realisiert sind.
3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines planaren Transformators, der auf einer vierschichtigen Leiterplatte ausgebildet ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine Querschnittsdarstellung, die die gemäß einem Ausführungsbeispiel die Verwendung von Formen zum Formen von magnetischen Schichten, die über planaren Wicklungen abgeschieden sind, zeigt.
5 zeigt eine Querschnittsdarstellung, die die Struktur eines magnetischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt, wobei eine magnetische Schicht auf einem Halbleitersubstrat angeordnet ist.
6 veranschaulicht einen Transformator gemäß einem Ausführungsbeispiel, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und der eine Primärwicklung aufweist, die in einer Metallisierungsebene gebildet ist und die dielektrisch von einer Sekundärwicklung, die in einer Metallisierungsebene realisiert ist, getrennt ist.
7 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines Schaltwandlers, der ein Beispiel eines magnetischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in einem speziellen Zusammenhang beschrieben, nämlich im Zusammenhang mit ei nem magnetischen Bauelement das auf einem Substrat angeordnet ist und das planare Wicklungen aufweist, die ein durch eine gegossene ferromagnetische Struktur verstärktes magnetisches Feld erzeugen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung können auf verschiedenste elektrische Leistungswandleranwendungen angewendet werden, wie z. B. auf einen integrierten isolierten oder nicht isolierten Leistungswandler, der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Last zu versorgen. Andere Bauelemente, die ein magnetisches Element umfassen, können unter Verwendung der hierin beschriebenen erfinderischen Konzepte realisiert werden, wie z. B. Filteranordnungen, die dazu verwendet werden, die Frequenzcharakteristik eines analogen Signals zu formen.
Wie nachfolgend erläutert ist, werden Wicklungen eines kompakten, integrierten magnetischen Bauelements, wie beispielsweise eines Transformators oder einer Spule, auf einem Substrat, wie z. B. einer Leiterplatte (printed wiring board, PWB) oder einem Halbleitersubstrat, hergestellt. Die Wicklungen werden so strukturiert, dass keine zusätzlichen elektrisch leitenden Leitungen oder andere Verbindungen, wie z. B. Bonddrähte, benötigt werden um die Metallschichten, die die internen Wicklungen des magnetischen Bauelements bilden, miteinander zu verbinden, wodurch die Herstellung von Strukturen mit einem geringen Profil (low-Profile) möglich wird. Um den magnetischen Pfad der ferromagnetischen Schichten in verschiedene Bereiche der spiralförmigen Spulen, die die Wicklungen bilden, auszudehnen werden eine Anzahl von gebohrten Löchern und von Gräben hergestellt, die sich nicht notwendiger Weise durch das Substrat hindurch erstrecken. Die Wicklungsbereiche werden dann mit einer Polymerlösung überdeckt, das ein Weichferrit, wie beispielsweise das nanokristalline Ferrit FeSiBCuNb, oder ein nanokristallines Nickel-Zink-Ferrit, zum Herstellen des magnetischen Kerns des magnetischen Bauelements umfasst. Die Polymerlösung besitzt eine ausreichend niedrige Viskosität, so dass hergestellte Vertie fungen, d. h. die Löcher und die Gräben, gut gefüllt werden. Eine geeignete Polymerlösung ist beispielsweise I-8606M der Firma Asahi Kasei, und ein geeignetes pulverförmiges Ferrit ist beispielsweise ”Vitroperm” der Vacuumschmelze GmbH. Der relative Permeabilitätswert und die Sättigungsflussdichte der ferrithaltigen gegossenen Zusammensetzung sind abhängig von dem Anteil des Pulvers. Für ein Polymer mit niedriger Viskosität beträgt ein geeigneter Anteil für das Pulver beispielsweise zwischen 60% und 85% des Polymervolumens, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein; die relative Permeabilität des geformten Materials kann für den genannten Pulveranteil üblicherweise zwischen 10 und 40 variieren. Die Sättigungsflussdichte kann gemäß Kelly, A. E. et al.: "Plastic-Iron-Powder Distributed-Air-Gap Magnetic Material", IEEE Power Electronics Specialists Conference, 11. Juli 1990, Seiten 25–34 beschrieben werden durch die Gleichung: Bsat = Bsat-fill[x + (1 – x)ρpol/ρfill(1)wobei
B_sat-fill die Sättigungsflussdichte des Füllmaterials (Ferritpulvers),
x den Anteil des Füllmaterials bezogen auf das Polyimid-Volumen (Polymervolumen),
ρ_pol die Massedichte des Polyimids (Polymers),
ρ_fill die Massedichte des Ferritpulvers
bezeichnet.
Die geforderten Eigenschaften an den Magnetkern für eine optimale Leistungswandlung werden beeinflusst durch die Anzahl der Durchgangskontakte am Rand der Wicklungen und durch die Dicke der magnetischen Schicht. Für eine wirtschaftliche Imp lementierung der magnetischen Schaltung werden die Durchgangskontakte im mittleren Bereich des magnetischen Bauelements und auf Höhe der Wicklungen vorzugsweise mit derselben Größe hergestellt. Der Durchmesser und die Anzahl der Durchgangskontakte, die hergestellt werden, um die Polymerlösung aufzunehmen, sollte unter Berücksichtigung auf die zu erwartenden Strompegel in dem magnetischen Bauelement – unter Verwendung hinlänglich bekannter analytischer Verfahren – gewählt sein, um eine Sättigung des magnetischen Materials zu erreichen. Die Summe der Flächen der äußeren Durchgangskontakte ist vorzugsweise gleich der Fläche des großen Durchgangskontakts, der in der Mitte des magnetischen Bauelements vorhanden ist.
Die 1A, 1B und 1C veranschaulichen die Struktur und die Anordnung von spiralförmigen, planaren Spulen in einer oberen Metallisierungsebene bzw. Metallisierungsschicht (1A), einer unteren Metallisierungsebene bzw. Metallisierungsschicht (1B) und die Anordnung der Wicklungen relativ zueinander derart, dass eine Leiterplattenfläche der internen Metallisierungsebenen bzw. Metallisierungsschichten effizient genutzt ist (1C). Die Wicklungen bilden ein magnetisches Bauelement bilden, das gemäß einem Ausführungsbeispiel realisiert ist. Obwohl in den Figuren runde (bzw. kreisförmige) spiralförmige Strukturen für die Wicklungen dargestellt sind, können selbstverständlich auch andere Wicklungsstrukturen verwendet werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie zum Beispiel hexagonale spiralförmige Strukturen. Die spiralförmigen Spulen der oberen 3 und der unteren 5 Metallisierungsebene sind mit entgegengesetztem geometrischem Wicklungssinn realisiert. Die inneren Enden der oberen Spule 3 und der unteren Spule 5 sind mittels eines Durchgangskontakts 18 miteinander gekoppelt. Dadurch ist eine gestapelte (stacked) Wicklung gebildet, wobei jede Ebene einen magnetischen Fluss mit der selben Orientierung erzeugt. Keine andere Verbindung ist notwendig, um die Anschlüsse der inneren Enden jeder Wicklung miteinander zu Verbinden. Hierdurch ist eine kompakte, ein kleines Profil aufweisende, planare Spule gebildet, wobei im Vergleich zu einer Wicklungsanordnung mit nur einer Ebene eine größere Anzahl von Windungen vorhanden ist. Entsprechend ist keine Verbindung notwendig, um den Mittenpunkt (mid-point) – oder einen anderen Abgriffspunkt – der Wicklung zu bilden. Die Spulenenden 15 und 16 sind an andere elektrischen. Schaltungen gekoppelt, zum Beispiel an die nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläuterte integrierte Schaltung IC1.
2 veranschaulicht eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Schaltung, die ein magnetisches Bauelement mit spiralförmigen Wicklungen aufweist, die in einer zweiseitigen oder mehrschichtigen Leiterplatte 201 realisiert ist. Die Bezugszeichen 15 und 16 bezeichnen Verbindungen 15 und 16 zwischen den Wicklungen und einer integrierten Schaltung (IC1), die auf der Leiterplatte angeordnet ist. Die Wicklungen sind mit einer ferromagnetischen Schicht 101 bedeckt. Die ferromagnetische Schicht 101 füllt das innere Durchgangskontaktloch 14 und die äußeren Durchgangskontaktlöcher, wie zum Beispiel das äußere Durchgangskontaktloch 13. Die ferromagnetische Schicht 101 wird hergestellt durch Aufbringen einer Polymerlösung bzw. eines Polymers, wie beispielsweise eines Epoxid- oder eines anderen Kunststoffmaterials, das mit einem ferromagnetischen Pulver vermischt ist, sowie dies bereits oben beschrieben wurde.
3 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines planaren Transformators 302, der in einer vierschichtigen Leiterplatte 301 realisiert ist. Der Transformator umfasst die folgenden Schichten und Strukturen:

– Schichten 101 und 1011: ferromagnetische Schichten,
– Schicht 102: Isolationsschicht (die erste Passivierungsschicht über der ersten Metallisierungsebene der ersten Wicklung),
– Schicht 103: erste Metallisierungsschicht bzw. erste Metallisierungsebene der ersten Wicklung,
– Schicht 104: Isolationsschicht zwischen den ersten und den zweiten Metallisierungsebenen der ersten Wicklung,
– Schicht 105: zweite Metallisierungsschicht bzw. zweite Metallisierungsebene der ersten Wicklung,
– Schicht 106: Substrat-/Isolationsschicht der Leiterplatte,
– Schicht 107: zweite Metallisierungsschicht bzw. zweite Metallisierungsebene der zweiten Wicklung,
– Schicht 108: Isolationsschicht zwischen den ersten und zweiten Metallisierungsebenen der zweiten Wicklung,
– Schicht 109: erste Metallisierungsschicht bzw. erste Metallisierungsebene der zweiten Wicklung,
– Schicht 1010: Isolationsschicht (die zweite Passivierungsschicht unterhalb der ersten Metallisierungsebene der zweiten Wicklung),
– 12 und 18: Durchgangskontakte zwischen den oberen und unteren Metallisierungsebenen der ersten und zweiten Wicklungen,
– 13: äußeres vollständig oder nicht vollständig durchgebohrtes Durchgangskontaktloch der Leiterplatte,
– 14: inneres vollständig oder nicht vollständig durchgebohrtes Durchgangskontaktloch der Leiterplatte, und
– 15 und 16: Enden, die die Verbindungen mit der ersten Wicklung bilden.

Um die Ferritschicht nicht in dem Bereich des Durchgangskontakts 13 zu sättigen, ist die Viskosität der Lösung vorzugsweise so gewählt, dass sie in dem Bereich des Durchgangskontakts 13 mit einer Dicke abgeschieden wird, die nicht geringer ist als ein vorgegebener Wert, wie beispielsweise der Abstand D, der in 3 dargestellt ist. Der Abstand D ist so gewählt, dass er die Sättigung der Magnetschicht einstellt; vorzugsweise ist er nicht geringer als der Durchmesser des Durchgangskontakts 13. Um eine erhöhte elektrische Spannungsfestigkeit zwischen den Wicklungen zu erreichen, sind die Löcher nicht vollständig durch die Leiterplatte gebohrt, wie dies durch die Abstandsdistanz d in 3 dargestellt ist. Der Abstand d kann auch dazu verwendet werden, den effektiven Transformatorluftspalt für den Pfad des magnetischen Flusses einzustellen.
4 veranschaulicht eine Querschnittsdarstellung zur Veranschaulichung eines Beispiels für die Verwendung von Formen (molds) zum Formen und Einstellen der magnetischen Schichten oberhalb der planaren Wicklungen. Wie in 4 dargestellt ist, sind die Wicklungen des magnetischen Bauelements an integrierte Schaltungen IC1 und IC2 gekoppelt, beispielsweise durch das Wicklungsende 15, das mit einem Durchgangskontakt ausgebildet sein kann. Eine Form für die Polymerlösung ist oberhalb der oberen und unteren Oberflächen der Leiterplatte 1A angeordnet. Diese Form weist in dem dargestellten Beispiel obere und untere Abschnitte – die mit Bezugszeichen 19 bezeichnet sind – mit Öffnungen 20 auf. Die Polymerlösung, die die ferromagnetische Komponente enthält, wird über die Öffnungen 20 unter Druck eingebracht, um die Form und die Durchgangskontaktlöcher in der Leiterplatte zu füllen.
Durch Wahl der Höhe D und des Durchmessers diam der Form können die magnetischen und elektrischen Eigenschaften des Kerns eingestellt werden. Wenn die Polymerlösung mit der ferromagnetischen Komponente kontrolliert in die Durchgangskontakte 14 und 18 eingebracht wird, kann die Struktur des resultierende Ferritkerns mit reproduzierbaren magnetischen und elektrischen Eigenschaften hergestellt werden.
Das hierin beschriebene magnetische Bauelement kann wie folgt charakterisiert werden: Um eine hochwertige Spule mit ausreichend hohen induktivitätswerten für bestimmte Anwendungen zu erhalten, ist es nicht notwendig, dass der magnetische Fluss einer Wicklung vollständig in einer magnetischen Schicht liegt. Ein Teil des magnetischen Flusses (bzw. Feldes) kann in Luft oder in einem anderen nicht-ferromagnetischen Material verlaufen. Die effektive Permeabilität wird dennoch durch das Vorhandensein des ferromagnetischen Materials erhöht, was zu einer erhöhten Induktivität einer planaren Spulenwicklung führt, die in dem magnetischen Bauelement realisiert ist. Je länger der Pfad des magnetischen Feldes in einer ferromagnetischen Schicht verläuft, umso so größer ist die resultierende Induktivität des Bauelements. Auf diese Weise kann ein Induktivitätswert und eine Leistungsdichte eines magnetischen Bauelements mit einer planaren Wicklung wesentlich höher sein, als bei einem vergleichbaren Bauelement, das ohne ferromagnetisches Material realisiert ist.
5 veranschaulicht eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Struktur eines magnetischen Bauelements, bei dem eine Magnetschicht auf einem Halbleitersubstrat 21 gebildet ist. Das magnetische Bauelement ist mittels Durchgangskontakten, die durch Isolationsschichten des Halbleiterbauelements verlaufen, an eine integrierte Schaltung 501 gekoppelt. Anders als bei den in den 4 und 5 dargestellten magnetischen Bauelementen verläuft das magnetische Feld des in 6 dargestellten Bauelements weniger innerhalb einer hochpermeablen magnetischen Schicht, wie beispielsweise den in den 3 und 4 dargestellten magnetischen Schichten 101 und 1011, sondern verläuft weiter über niedrigpermeable Wege wie zum Beispiel die Wege zwischen den Gräben 13 und 14. Dennoch kann ein ausreichend hochpermeabler Pfad erhalten werden, um ein praktikables hochfrequentes Bauelement zu erhalten. Die Gräben 13 und 14 können unter Verwendung von Ätztechniken für integrierte Schaltungen geätzt werden, die grundsätzlich bekannt sind, wie beispielsweise – ohne jedoch darauf beschränkt zu sein – durch Abscheiden einer Fotolackschicht, Strukturieren der Fotolackschicht, reaktives Ionenätzen (reactive-ion-etching), und das Abscheiden einer Metallschicht an den Seitenwänden der so hergestellten Löcher und Gräben, während der Prozessschritte nach dem Herstellen der Schichten 102 bis 106 auf dem Halbleitersubstrat 21. Dann wird die magnetische Schicht 121 abgeschieden und strukturiert. Das Abscheiden einer dünnen magnetischen Schicht kann unter Verwendung eines Hochfrequenz-(HF)-Sputterverfahrens in einem PVD-Prozess (PVD = Plasma Vacuum Deposition) erfolgen. Das Strukturieren der Schicht kann unter Verwendung eines Fotolack-Abhebeverfahrens (photoresist lift-off method) erfolgen. Ein anderes Verfahren ist die direkte Abscheidung eines Fotolacks, der ein magnetisches Pulver enthält, um die Gräben aufzufüllen und um die obere magnetische Schicht zu erzeugen. Die Dicke der Schicht kann über die Rotationsgeschwindigkeit des Wafers eingestellt werden. Die Strukturierung des Fotolacks erfolgt dann. Die verbleibende Fotolackschicht wird vorzugsweise nicht verascht. An Stelle des letzten Fotolacks kann die Polyimidschicht verwendet werden, die das magnetische Pulver enthält. Auf diese Weise entsteht eine magnetische Schaltung, bei der ein magnetisches Feld eine kompakte, planare Windung umgibt, wobei das magnetische Feld teilweise innerhalb einer hochpermeablen ferromagnetischen Struktur geführt ist. Die magnetischen Feldlinien, die zwischen den Gräben, wie beispielsweise den Gräben 13 und 14, geführt sind, sind durch die Isolation 104 und 106 und das Substrat 21 eines Halbleiterbauelements geführt. Es ist auch möglich, die Durchgangskontakte 13 und 14 vollständig durch das Substrat zu ätzen. In diesem Fall wird der Kopplungsfaktor zwischen der Primär- und der Sekundär wicklung größer, ebenso wie die Induktivität der Primärwicklung.
6 veranschaulicht einen auf einem Halbleitersubstrat 21 gebildeten Transformator mit einer Primärwicklung, die in Metallisierungsebenen 103 und 105 gebildet sind, und die dielektrisch von einer Sekundärwicklung, die in die Metallisierungsebene 107 und 108 gebildet ist, getrennt ist. Wie in 5 dargestellt ist, kann das magnetische Bauelement mittels Durchgangskontakten, die durch die Isolationsschichten des Halbleiterbauelements verlaufen, an eine auf dem oder in dem Substrat gebildete integrierte Schaltung gekoppelt sein. Ähnlich zu dem in 5 dargestellten magnetischen Bauelement verläuft der magnetische Fluss des in 6 dargestellten Bauelements nur teilweise innerhalb einer hochpermeablen magnetischen Schicht.
7 veranschaulicht eine vereinfachte schematische Darstellung eines Schaltwandlers 700, der ein magnetisches Bauelement L_filter aufweist, das gemäß eines Ausführungsbeispiel der Erfindung realisiert sein kann. Der Schaltwandler 700 – ein Leistungswandler – ist ein Anwendungsbeispiel für ein magnetisches Bauelement, wie beispielsweise die Spule L_filter, mit geringem Profil, das an Schaltungselemente auf einer Leiterplatte oder einem anderen Substrat, wie beispielsweise einem Halbleitersubstrat gekoppelt ist. Der Leistungswandler umfasst einen Controller 700, der als integrierte Schaltung realisiert sein kann und der die Ausgangsspannung des Leistungswandlers regelt. Der Leistungswandler erzeugt eine Gleichspannung für eine Last R_load (nicht dargestellt), die an Ausgangsanschlüsse 703 und 704 gekoppelt sein kann. Obwohl der dargestellte Leistungswandler eine Tiefsetzstellertopologie (buck converter topology) aufweist, sei darauf hingewiesen, dass selbstverständlich auch andere Leistungswandlertopologien vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst sind.
Dem Leistungswandler ist eine Eingangsgleichspannung V_input von einer elektrischen Spannungsquelle 702 an einem Eingang zugeführt, und er erzeugt eine geregelte Ausgangsspannung V_output an Ausgangsanschlüssen 703 und 704. Entsprechend des Prinzips einer Tiefsetzstellertopologie ist die Ausgangsspannung V_output üblicherweise kleiner als die Eingangsspannung V_input, so dass durch den Schaltbetrieb des Leistungsschalters Q die Ausgangsspannung V_output geregelt werden kann.
Während eines ersten Abschnitts eines hochfrequenten Schaltzyklus des Schaltwandlers wird der Leistungsschalter Q, der als Leistungs-MOSFET realisiert sein kann, als Reaktion auf ein Gate-Ansteuersignal G_D leitend angesteuert, um dadurch die Eingangsspannung V_input an die Filterspule L_filter zu koppeln und dadurch einen Stromfluss durch die Filterspule L_filter zu ermöglichen. Während des ersten Abschnitts des hochfrequenten Schaltzyklus steigt ein durch die Ausgangsfilterspule L_filter fließender Strom an, wenn ein Strom vom Eingang zum Ausgang fließt. Eine Wechselspannungskomponente des Spulenstroms wird durch den Ausgangsfilterkondensator C_filter ausgefiltert.
Während eines komplementären Abschnitts des Schaltzyklus wird der Leistungsschalter Q in einen nicht-leitenden Zustand überführt und eine Freilaufdiode D_fr, die an die Filterspule L_filter gekoppelt ist, wird in Vorwärtsrichtung gepolt. Die Diode D_fr ermöglicht einen Strompfad zum Aufrechterhalten eines kontinuierlich durch die Filterspule L_filter fließenden Stromes. Während des komplementären Abschnitts des Schaltzyklus nimmt der durch die Filterspule L_filter Strom ab. Allgemein wird zur Regelung der Ausgangsspannung V_output des Leistungswandlers die Dauer des ersten Abschnitts des hochfrequenten Schaltzyklus des Leistungsschalters Q eingestellt.
Dem Controller 701 des Leistungswandlers sind die Ausgangsspannung V_output des Leistungswandlers und eine gewünschte Systemspannung zugeführt. Der Controller 701 stellt die Dauer des ersten Abschnitts des hochfrequenten Schaltzyklus ein, um die Ausgangsspannung V_output auf die gewünschte Systemspannung zu regeln.
Gemäß dem bisher beschriebenen Konzept umfasst ein Mehrschichtsubstrat eine erste Wicklung eines magnetischen Bauelements, die in einer ersten Metallisierungsebene des Mehrschichtsubstrats ausgebildet ist, eine erste elektrisch isolierende Schicht, die oberhalb der ersten Metallisierungsebene ausgebildet ist, und einen ersten Durchgangskontakt, der in der ersten elektrisch isolierenden Schicht angeordnet ist. Der erste Durchgangskontakt koppelt die erste Wicklung an ein auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnetes Schaltungselement. In dem Mehrschichtsubstrat ist eine Vertiefung ausgebildet, und eine Polymerlösung, die eine ferromagnetische Komponente umfasst, ist auf eine Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Wicklung und in der Vertiefung aufgebracht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Polymerlösung ein Epoxid. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die ferromagnetische Komponente ein nanokristallines Nickel-Zink-Ferrit. Bei einem Ausführungsbeispiel reicht die Vertiefung nicht vollständig durch das Mehrschichtsubstrat. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Polymerlösung in eine Form eingebracht, die auf einer Oberfläche des Mehrschichtsubstrats angeordnet ist und die die Form der Polymerlösung nach dem Aushärten vorgibt. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Mehrschichtsubstrat eine Leiterplatte. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine integrierte Schaltung auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnet, die elektrisch mit der ersten Wicklung gekoppelt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Anordnung eine Leistungswandleranordnung. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine zweite Isolationsschicht auf dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der ersten Metallisierungsebene angeordnet, und eine zweite Wicklung des magnetischen Bauelements ist in einer zweiten Metallisierungsebene des Mehrschichtsubstrats ausgebildet. Die zweite Metallisierungsebene ist in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Isolati onsschicht gebildet, und ein zweiter Durchgangskontakt ist in der zweiten Isolationsschicht angeordnet. Der zweite Durchgangskontakt koppelt die zweite Wicklung elektrisch an die erste Wicklung. Bei einem Ausführungsbeispiel sind der erste Durchgangskontakt und der zweite Durchgangskontakt metallische Durchgangskontakte. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine dritte Isolationsschicht in den Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Metallisierungsebene angeordnet, und eine dritte Metallisierungsebene ist in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der dritten Isolationsschicht angeordnet. In der dritten Metallisierungsebene ist eine weitere Wicklung des magnetischen Bauelements, die elektrisch von der ersten Wicklung isoliert ist, gebildet. Ein dritter Durchgangskontakt ist in der dritten Isolationsschicht ausgebildet, um eine elektrische Kopplung der weiteren Wicklung an ein weiteres Schaltungselement, das auf dem Mehrschichtsubstrat angeordnet ist, zu bilden. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Mehrschichtsubstrat ein Halbleitersubstrat, und das Schaltungselement ist eine auf dem Mehrschichtsubstrat gebildete integrierte Schaltung.
Ein anderes Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Herstellen einer ersten Wicklung eines magnetischen Bauelements in einer ersten Metallisierungsschicht bzw. Metallisierungsebene. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen einer ersten elektrisch isolierenden Schicht oberhalb der ersten Metallisierungsebene, und das Anordnen eines Schaltungselements auf oder in dem Mehrschichtsubstrat. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen eines ersten Durchgangskontakts in der ersten elektrisch isolierenden Schicht, um die erste Wicklung an das Schaltungselement zu koppeln, und das Herstellen eines Vertiefung in dem Mehrschichtsubstrat. Das Verfahren umfasst außerdem das Abscheiden Polymerlösung bzw. eines Polymers, die eine ferromagnetische Komponente umfasst, auf einer Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Wicklung und in der Aus sparung. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Polymerlösung ein Epoxid. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die ferromagnetische Komponente nanokristalline Nickel-Zink-Ferrite. Bei einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Aussparung nicht vollständig durch das Mehrschichtsubstrat. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Anordnen einer Form auf der Oberfläche des Substrats und das Einbringen der Polymerlösung in der Form. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Mehrschichtsubstrat eine Leiterplatte. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Anordnung eine Leistungswandleranordnung.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Herstellen einer zweiten Isolationsschicht auf dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der ersten Metallisierungsebene, und das Herstellen einer zweiten Wicklung des magnetischen Bauelements in einer zweiten Metallisierungsebene, die unterhalb der zweiten Isolationsschicht angeordnet ist, und das Herstellen eines zweiten Durchgangskontakts in der zweiten Isolationsschicht, um die zweite Wicklung elektrisch an die erste Wicklung zu koppeln. Bei einem Ausführungsbeispiel sind die ersten und zweiten Durchgangskontakte metallische Durchgangskontakte. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Herstellen einer dritten Isolationsschicht in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Metallisierungsebene und das Herstellen einer weitere Wicklung in einer dritten Metallisierungsebene, die in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der dritten Isolationssicht angeordnet ist, wobei die weitere Wicklung des magnetischen Bauelements in der dritten Metallisierungsebene elektrisch von der ersten Wicklung isoliert ist. Das Verfahren umfasst außerdem und das Anordnen eines weiteren Schaltungselements auf oder in dem Mehrschichtsubstrat. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen eines dritten Durchgangskontakts in der dritten Isolationsschicht, um eine elektrische Kopplung der weiteren Wicklung an das weitere Schaltungselement zu erhalten. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Mehrschichtsub strat als Halbleitersubstrat ausgebildet, und das Schaltungselement ist eine integrierte Schaltung, die auf oder in dem Mehrschichtsubstrat angeordnet ist.
Gemäß der vorangehenden Beschreibung sind die Wicklungen des magnetischen Bauelements in Metallisierungsebenen bzw. Metallisierungsschichten ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Wicklungen zwar aus einem Metall bestehen können, dass sie jedoch auch aus einem anderen elektrisch leitenden Material bestehen können, wie z. B. einem hochdotierten polykristallinen Halbleitermaterial, wie Polysilizium. ”Metallisierungsebene” bzw. ”Metallisierungsschicht” steht also synonym für eine ”Leiterebene” bzw. ”Leiterschicht”, also eine Ebene oder Schicht, in der ein elektrisch leitendes Material angeordnet ist.
Obwohl Konzepte zum Herstellen eines Bauelements mit einem magnetischen Element und zugehörige Verfahren für Leistungswandleranwendungen beschrieben wurden, sei darauf hingewiesen, dass andere Anwendungen dieser Konzepte, wie zum Beispiel analoge Filter ebenfalls vorgesehen werden können.
Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden auch dann mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, wenn dies nicht explizit erläutert wurde.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Geoff Jones: „Minature Solutions for Voltage Isolation”, Texas Instruments' Analog Applications Journal, 3Q2005, Seiten 13–17 [0004]
- K. Yamaguchi, et al. in der Veröffentlichung „Characteristic of a Thin Film Microtransformer with Circular Spiral Coils”, IEEE Transactions an Magnetics, Vol. 29, Nor. 5, September 1993 [0005]
- Kelly, A. E. et al.: ”Plastic-Iron-Powder Distributed-Air-Gap Magnetic Material”, IEEE Power Electronics Specialists Conference, 11. Juli 1990, Seiten 25–34 [0022]

Claims

Vorrichtung die aufweist: ein Mehrschichtsubstrat mit einer ersten Wicklung eines magnetischen Bauelements, die in einer ersten Metallisierungsebene (103) des Mehrschichtsubstrats ausgebildet ist; eine erste elektrisch isolierende Schicht (102), die oberhalb der ersten Metallisierungsebene (103) gebildet ist; einen ersten Durchgangskontakt, der in der elektrisch isolierenden Schicht ausgebildet ist, wobei der erste Durchgangskontakt die erste Wicklung an ein auf oder in dem Mehrschichtsubstrat angeordnetes Schaltungselement (IC1) koppelt; eine in dem Mehrschichtsubstrat ausgebildete Aussparung (14); und eine Polymer (101), das eine ferromagnetische Komponente umfasst, die auf eine Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Wicklung und in der Vertiefung (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Polymer ein Epoxid enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die ferromagnetische Komponente ein nanokristallines Nickel-Zink-Ferrit umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der sich die Aussparung (14) nicht vollständig durch das Mehrschichtsubstrat erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Polymer in eine auf die Oberfläche des Mehrschichtsubstrats aufgebrachte Form (19) eingebracht ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das Mehrschichtsubstrat eine Leiterplatte umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Schaltungselement eine integrierte Schaltung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Mehrschichtsubstrat ein Halbleitersubstrat aufweist, und bei dem das Schaltungselement eine in dem Mehrschichtsubstrat angeordnete integrierte Schaltung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Leistungswandleranordnung umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine zweite Isolationsschicht (104), die in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der ersten Metallisierungsebene (103) angeordnet ist; eine zweite Wicklung des magnetischen Bauelements, die in einer zweiten Metallisierungsebene (105) des Mehrschichtsubstrats ausgebildet ist, wobei die zweite Metallisierungsebene (195) in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Isolationsschicht (104) ausgebildet ist; und einen zweiten Durchgangskontakt (18), der in der zweiten Isolationsschicht (104) gebildet ist, wobei der zweite Durchgangskontakt (18) die zweite Wicklung elektrisch an die erste Wicklung koppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die ersten und zweiten Durchgangskontakte metallische Durchgangskontakte sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, die weiterhin aufweist: eine dritte Isolationsschicht (106), die in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Metallisierungsebene (105) angeordnet ist; wenigstens eine dritte Metallisierungsebene (107, 109), die in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der dritten Isolationsschicht (106) angeordnet ist, wobei in der wenigstens einen dritten Metallisierungsebene (107, 108) eine weitere Wicklung des magnetischen Bauelements gebildet ist, die von der ersten Wicklung isoliert ist; ein weiteres Schaltungselement (IC2), das elektrisch an die weitere Wicklung gekoppelt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Herstellen einer ersten Wicklung eines magnetischen Bauelements in einer ersten Metallisierungsebene (103) eines Mehrschichtsubstrats; Herstellen einer ersten elektrischen isolierenden Schicht (102) oberhalb der ersten Metallisierungsebene; Anordnen eines Schaltungselements (IC1) auf oder in dem Mehrschichtsubstrat; Herstellen eines ersten Durchgangskontakts in der ersten elektrisch isolierenden Schicht (102), um die erste Wicklung an das Schaltungselement (IC1) zu koppeln; Herstellen einer Aussparung (14) in dem Mehrschichtsubstrat; und Abscheiden eines Polymers, das eine ferromagnetische Komponente umfasst, auf einer Oberfläche des Mehrschichtsubstrats oberhalb der ersten Wicklung und in der Aussparung (14).
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Polymer ein Epoxid enthält.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die ferromagnetische Komponente nanokristalline Nickel-Zink-Ferrite enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem die Aussparung (14) nicht vollständig durch das Mehrschichtsubstrat reicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das außerdem das Anordnen einer Form (19) auf der Oberfläche des Mehrschichtsubstrats und das Einbringen des Polymers in die Form (19) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, bei dem das Mehrschichtsubstrat eine Leiterplatte aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, bei dem die Anordnung eine Leistungswandleranordnung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, das weiterhin aufweist: Herstellen einer zweiten Isolationsschicht (104) in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der ersten Metallisierungsebene (103); Herstellen einer zweiten Wicklung des magnetischen Bauelements in einer zweiten Metallisierungsebene (105), die unterhalb der zweiten Isolationsschicht (104) angeordnet ist; und Herstellen eines zweiten Durchgangskontakts (18) in der zweiten Isolationsschicht (104), um die zweite Wicklung elektrisch an die erste Wicklung zu koppeln.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem der erste Durchgangskontakt und der zweite Durchgangskontakt (18) metallische Durchgangskontakte sind.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin aufweist: Herstellen einer dritten Isolationsschicht (106) in dem Mehrschichtsubstrat unterhalb der zweiten Metallisierungsebene (105); Herstellen einer weiteren Wicklung des magnetischen Bauelements, die elektrisch von der ersten Wicklung isoliert ist, in wenigstens einer dritten Metallisierungsebene (107, 109); Anordnen eines weiteren Schaltungselements auf dem Mehrschichtsubstrat; und Herstellen eines dritten Durchgangskontakts, der die weitere Wicklung an das weitere Schaltungselement koppelt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem das Mehrschichtsubstrat ein Halbleitersubstrat umfasst, und bei dem das Schaltungselement eine in dem Mehrschichtsubstrat angeordnete integrierte Schaltung umfasst.