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Die vorliegende Erfindung betrifft ein induktives Bauelement. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Hochfrequenz-Filtervorrichtung mit einem solchen induktiven Bauelement.
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Stand der Technik
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In elektronischen Schaltungen werden Induktivitäten, die für hohe Ströme und hohe Frequenzen ausgelegt sind, oft als diskrete Bauelemente realisiert und anschließend auf einer Leiterplatte festgelötet. Im Zuge einer Optimierung ist es wünschenswert, auch für induktive Bauelemente die Wicklungen in Form von Kupferbahnen direkt auf einer Leiterplatte zu integrieren.
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Die Druckschrift
WO 2004/030001 A1 offenbart eine Hochfrequenz-Drossel für Leiterplatten mit einer Induktivität und einem parallel geschalteten ohmschen Widerstand. Hierbei kann die Induktivität aus einer mäanderartig geführten Leiterbahn realisiert werden.
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Bei Anwendungen mit hohen Frequenzen fließt aufgrund des sogenannten Skin-Effekts der elektrische Strom mit steigender Frequenz nur in einem Randbereich des elektrischen Leiters. Daher steht gerade bei gedruckten elektrischen Schaltungen für höherfrequente Anwendungen nur der Randbereich der Leiterbahnen für einen elektrischen Stromfluss zur Verfügung.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart ein induktives Bauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie eine Hochfrequenz-Filtervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Ein induktives Bauelement mit einer planaren Leiterbahnstruktur und einem ferromagnetischen Kern. Die planare Leiterbahnstruktur weist eine Oberseite sowie eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite auf. Der ferromagnetische Kern ist um die planare Leiterbahnenstruktur herum angeordnet. Insbesondere umfasst der ferromagnetische Kern im Bereich der Oberseite und/oder der Unterseite der planaren Leiterbahnenstruktur mindestens einen Spalt.
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Bevorzugt weist die planare Leiterbahnstruktur eine Längsausdehnung auf, welche in Richtung eines gewünschten Stromflusses durch die planare Leiterbahnstruktur ausgerichtet ist. Bevorzugt weist die planare Leiterbahnstruktur eine Querausdehnung auf, welche senkrecht zu der Richtung des gewünschten Stromflusses durch die planare Leiterbahnstruktur ausgerichtet ist. Eine Diagonale des Querschnitts des ferromagnetischen Kerns ist senkrecht zu der Richtung des gewünschten Stromflusses ausgerichtet. Somit ist der ferromagnetische Kern, welcher bevorzugt röhrenförmig oder ringförmig ausgestaltet ist, zumindest teilweise entlang der Längsausdehnung der planaren Leiterbahnstruktur um die planare Leiterbahnstruktur herum angeordnet. Der Begriff röhrenförmig oder ringförmig schließt in dieser Beschreibung bevorzugt neben rechteckigen oder vieleckigen Querschnitten auch runde oder ovale Querschnitte mit ein.
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Weiterhin ist vorgesehen:
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Eine Hochfrequenz-Filtervorrichtung mit einem erfindungsgemäßen induktiven Bauelement.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei hochfrequenten elektrischen Strömen durch einen elektrischen Leiter aufgrund des Skin-Effekts der Stromfluss vermehrt nur im Außenbereich des elektrischen Leiters stattfindet. Darüber hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass durch magnetische Kerne mit einem Luftspalt, aufgrund der durch den Luftspalt bedingten inhomogenen Verteilung eines magnetischen Feldes, ebenfalls eine partielle Stromverdrängung innerhalb eines elektrischen Leiters hervorgerufen werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Idee zugrunde, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Anordnung für ein induktives Bauelement zu schaffen, welches auch für hochfrequente elektrische Ströme eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist. Hierzu wird eine Anordnung aus einem planaren elektrischen Leiter und einem den elektrischen Leiter umgebenden ferromagnetischen Kern geschaffen, wobei die Stromverdrängungseffekte aufgrund eines Spaltes in dem ferromagnetischen Kern den Stromverdrängungseffekten aufgrund des Skin-Effekts entgegenwirken. Hierdurch ist es möglich, gerade bei planaren Leiterbahnstrukturen den elektrischen Stromfluss über einen großen Bereich des Querschnitts des elektrischen Leiters zu verteilen. Auf diese Weise kann die Stromtragfähigkeit des planaren elektrischen Leiters erhöht werden.
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Als planare Leiterbahnstruktur kann dabei zunächst jede Art von Leiterbahnstruktur verstanden werden, die eine Querschnittsfläche senkrecht zur beabsichtigten Stromflussrichtung aufweist, bei der die Ausdehnung in eine Richtung signifikant größer ist als die Ausdehnung in eine senkrecht dazu verlaufende weitere Richtung. Insbesondere kann der Unterschied der beiden Ausdehnungen dabei mindestens eine Größenordnung oder mehr betragen. Als planare Leiterbahnstrukturen können beispielsweise gedruckte Leiterbahnstrukturen auf einem Leiterplattensubstrat verstanden werden. Beispielsweise kann auf dem Leiterplattensubstrat ein elektrisch leitfähiges Material, wie zum Beispiel Kupfer oder ähnliches, aufgebracht werden, das gemäß einer gewünschten Leiterbahnstruktur verläuft. Darüber hinaus sind als planare Leiterbahnstrukturen jedoch auch beliebige andere planare Leiterbahnstrukturen zu verstehen. Insbesondere müssen die planaren Leiterbahnstrukturen dabei nicht auf einem vollflächigen Trägersubstrat aufgebracht werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die planaren Leiterbahnstrukturen nur partiell, beispielsweise an Stützstellen getragen werden.
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In einem einfachen Fall kann die planare Leiterbahnstruktur beispielsweise aus einem linear verlaufenden planaren elektrisch leitfähigen Element bestehen. Darüber hinaus kann die planare Leiterbahnstruktur jedoch auch durch eine spulenartige Leiterbahnstruktur mit einer beliebigen Anzahl von zwei oder mehr Windungen gebildet werden. Die einzelnen Windungen können hierbei, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, beispielsweise nebeneinander oder übereinander verlaufen. Auch eine Kombination hiervon ist möglich.
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Als Oberseite und Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur sind hierbei insbesondere diejenigen Seiten der Leiterbahnstruktur zu verstehen, welche senkrecht zu dem gewünschten elektrischen Stromfluss die größere, insbesondere die größte Ausdehnung aufweisen. Die Oberseite der Leiterbahnstruktur ist gegenüber der Unterseite der Leiterbahnstruktur angeordnet. Die Oberseite und die Unterseite der Leiterbahnstruktur können bei einem beispielsweise rechteckförmigen Querschnitt der Leiterbahnstruktur jeweils mittels zwei Seitenflächen miteinander verbunden sein.
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Die planare Leiterbahnstruktur ist entlang eines vorgegebenen Abschnitts mit dem ferromagnetischen Kern umgeben. Der ferromagnetische Kern kann zumindest annähernd vollumfänglich die planare Leiterbahnstruktur umschließen. Dabei weist der ferromagnetische Kern jedoch in seinem Umlauf einen oder mehrere Spalte auf. Dieser Spalt bzw. diese Spalte sind insbesondere im Bereich der Oberseite und/oder der Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur angeordnet. Unter dem Ausdruck „im Bereich“ der Oberseite bzw. der Unterseite ist zu verstehen, dass eine virtuelle Linie, welche senkrecht zu der Oberseite bzw. der Unterseite verlaufen kann, auch durch einen solchen Spalt verläuft. Somit unterscheidet sich ein solcher Spalt im Bereich der Oberseite bzw. der Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur eindeutig von Spalten, die seitlich an einer planaren Leiterbahnstruktur angeordnet sind. Ein ferromagnetischer Kern eines induktiven Bauelements gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise keine solchen seitlichen Spalte im Bereich der Seitenflächen der planaren Leiterbahnstruktur.
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Der ferromagnetische Kern kann aus einem beliebigen ferromagnetischen Material gebildet werden. Derartige ferromagnetische Materialien sind bekannt und werden daher hier nicht näher erläutert.
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Wie im Nachfolgenden noch näher ausgeführt wird, kann es sich bei dem Spalt in dem ferromagnetischen Kern um einen Luftspalt oder einen zumindest teilweise mit einem dielektrischen Material ausgefüllten Spalt handeln.
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Der ferromagnetische Kern kann hierbei sowohl im Bereich der Oberseite als auch im Bereich der Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur Spalte aufweisen. Insbesondere kann die Anordnung von einem oder mehreren Spalte im Bereich der Oberseite der planaren Leiterbahnstruktur und im Bereich der Unterseite der Leiterbahnstruktur gleich oder zumindest annähernd gleich ausgeführt sein. Darüber hinaus sind jedoch auch grundsätzlich unterschiedliche Ausführungen mit einem oder mit mehreren Spalte im Bereich der Oberseite bzw. der Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der ferromagnetische Kern mehrere Spalte. Insbesondere können sowohl im Bereich der Oberseite als auch im Bereich der Unterseite jeweils mehrere Spalte vorgesehen sein. Die einzelnen Spalte können beispielsweise jeweils eine gleiche Spaltbreite aufweisen. Darüber hinaus kann die Spaltbreite einzelner Spalte auch in Abhängigkeit von weiteren Anforderungen variiert werden. Durch das Anordnen mehrerer Spalte kann insbesondere ein magnetischer Fluss eingestellt werden, der die homogene Verteilung des Stromflusses innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur weiter verbessert.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die planare Leiterbahnenstruktur mehrere parallel verlaufende Leiterbahnen umfassen. Jede dieser einzelnen parallel verlaufenden Leiterbahnen kann ebenfalls eine planare Struktur aufweisen, wobei der Querschnitt einer solchen Leiterbahnstruktur in eine Raumrichtung signifikant größer ist als der Querschnitt in eine senkrecht dazu verlaufende Raumrichtung. Durch die Verwendung mehrerer Leiterbahnen kann dabei insbesondere eine gesteigerte Induktivität des induktiven Bauteils erzielt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die planare Leiterbahnenstruktur mehrere übereinander angeordnete Leiterbahnen. Dabei ist unter dem Ausdruck „übereinander“ zu verstehen, dass sich jeweils die Unterseite einer Leiterbahn und die Oberseite einer benachbarten Leiterbahn beabstandet gegenüberliegen. Die einzelnen Leiterbahnen können beispielsweise mittels eines elektrisch isolierenden Substrates voneinander beabstandet werden. Auf diese Weise kann eine Spulenanordnung mit mehreren Windungen realisiert werden. Gemäß einer Ausführungsform kann die planare Leiterbahnenstruktur mehrere komplanare Leiterbahnen umfassen. Bei einer solchen komplanaren Anordnung sind mehrere, insbesondere mehrere parallel verlaufenden Leiterbahnen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Beispielsweise können die einzelnen Leiterbahnen auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet sein. Es versteht sich, dass die Anordnung mehrerer komplanar angeordneter Leiterbahnen und die Anordnung mehrerer übereinander angeordneter Leiterbahnen wie zuvor bereits beschrieben, auch miteinander kombiniert werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform ist insbesondere bei einer komplanaren Anordnung mehrerer Leiterbahnen im Bereich der Oberseite und/oder der Unterseite jeder Leiterbahn mindestens ein Spalt angeordnet. Auf diese Weise kann für jede Leiterbahn der Leiterbahnstruktur eine möglichst homogene Stromverteilung innerhalb der jeweiligen Leiterbahn erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann mindestens ein Spalt des ferromagnetischen Kerns zumindest teilweise mit einem dielektrischen Füllmaterial ausgefüllt sein. Insbesondere können auch sämtliche Spalte des ferromagnetischen Kerns mit dem gleichen Füllmaterial ausgefüllt sein. Aber auch unterschiedliche Füllmaterialien für die einzelnen Spalte sind möglich. Durch die Verwendung eines geeigneten Füllmaterials kann der magnetische Fluss beeinflusst werden und hierdurch die Stromverteilung innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur gesteuert werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung eines Füllmaterials auch die Anordnung, insbesondere der magnetische Kern mechanisch stabilisiert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der ferromagnetische Kern im Übergang zu dem Spalt abgerundete Kanten. Durch das Abrunden der Kanten in dem ferromagnetischen Kern, insbesondere durch die Verwendung abgerundeter Kanten im Bereich der Spalte kann ebenfalls eine Beeinflussung des magnetischen Feldes und somit eine Beeinflussung der Stromverteilung innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der magnetische Kern im Bereich der Oberseite und/oder der Unterseite der planaren Leiterbahnenstruktur ein Material mit ferromagnetischen Pulverteilchen. Durch die partielle Verwendung derartiger ferromagnetischer Pulverteilchen kann ebenfalls der magnetische Fluss beeinflusst werden. Insbesondere sind magnetische Kerne mit solchen ferromagnetischen Teilchen auch als Pulverkerne oder Kerne mit einem sogenannten verteilten Luftspalt bekannt.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das induktive Bauelement ein Trägersubstrat. Insbesondere kann die planare Leiterbahnstruktur mit der Unterseite und/oder der Oberseite mit einem dielektrischen Trägersubstrat verbunden werden. Beispielsweise kann es sich bei dem dielektrischen Trägersubstrat um ein Leiterplattensubstrat für gedruckte Schaltungen handeln. Hierdurch kann beispielsweise besonders einfach eine planare Leiterbahnstruktur realisiert werden. Insbesondere sind auch mehrschichtige Aufbauten mit mehreren Trägersubstraten und/oder mehreren planaren Leiterbahnstrukturen möglich.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann dabei auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angeführten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- 3: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement gemäß noch einer Ausführungsform;
- 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Teilbereich eines induktiven Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
- 5a,5b: eine perspektivische Darstellung eines induktiven Bauelements gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 6: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein konventionelles Bauelement.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche oder gleichartige Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Darüber hinaus können die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombiniert werden.
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6 zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung für ein induktives Bauelement. Auf einem Trägersubstrat 130 ist eine elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur 110 aufgebracht. Beispielsweise kann es sich dabei um eine gedruckte Leiterbahn auf einem Leiterplattensubstrat handeln. Die Höhe h der Leiterbahnstruktur 110 ist dabei signifikant geringer als die Breite b der Leiterbahnstruktur 110. Die Leiterbahnstruktur 110 ist von zwei Halbschalen 120 umgeben, welche einen magnetischen Kern bilden sollen. Aufgrund des durchgängigen Trägersubstrats 130 ist der durch die beiden Halbschalen 120 gebildete Kern an den Positionen 121 unterbrochen. Daher weist der magnetische Kern an den Positionen 121 jeweils einen Spalt auf, der die magnetische Feldstärke in diesem Bereich erhöht.
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Bei einer gemäß 6 dargestellten Anordnung führt der Verlauf der magnetischen Feldlinien aufgrund der Position der Spalte 121 im magnetischen Kern zu einer Stromverdrängung in der Leiterbahn 110 hin zu den Rändern der Leiterbahnstruktur 110.
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Wird darüber hinaus der elektrische Leiter 110 von einem hochfrequenten elektrischen Strom durchflossen, so verschiebt sich der Stromfluss ebenfalls in die Randbereiche des elektrischen Leiters 110. Hierdurch wird die maximale Stromtragfähigkeit signifikant herabgesetzt.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement 1 gemäß einer Ausführungsform. Das induktive Bauelement 1 umfasst eine planare Leiterbahnstruktur 10 und einen ferromagnetischen Kern 20. Der Querschnitt der planaren Leiterbahnstruktur 10 weist dabei eine Höhe h auf, die signifikant geringer ist als die Breite b der planaren Leiterbahnstruktur. Die Breite b zeigt in die Richtung der Querausdehnung der planaren Leiterbahnstruktur 10. Insbesondere kann die Breite b um mehr als eine Größenordnung, das heißt den Faktor 10 größer als die Höhe h sein. Entlang eines vorbestimmten Abschnittes in Richtung der Längsausdehnung der Leiterbahnstruktur 10 ist die planare Leiterbahnstruktur 10 von einem ferromagnetischen Kern 20 umgeben. Der ferromagnetische Kern 20 kann aus einem beliebigen ferromagnetischen Material gebildet werden.
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Die planare Leiterbahnstruktur 10 weist insbesondere eine Oberseite 11 und eine der Oberseite 11 gegenüberliegende Unterseite 12 auf. Die Oberseite 11 und die Unterseite 12 werden durch diejenigen Seiten gebildet, welche die größeren Abmessungen aufweisen, in diesem Falle folglich die Breite b, welche signifikant größer ist als die Höhe h. Die Leiterbahnstruktur 10 kann beispielsweise aus einem beliebigen elektrisch leitfähigen Material, z.B. Kupfer, gebildet werden. Zum Beispiel kann die planare Leiterbahnstruktur 10 als eine Leiterbahnstruktur einer gedruckten Schaltung realisiert werden. Darüber hinaus sind jedoch beliebige andere planare Leiterbahnstrukturen möglich.
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Der ferromagnetische Kern 20, welcher die planare Leiterbahnstruktur 10 in einem vorgegebenen Abschnitt umschließt, weist mindestens einen Spalt 21 auf. Der oder die Spalte 21 sind dabei in einem Bereich A der Oberseite 11 und/oder der Unterseite 12 angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass beispielsweise eine virtuelle gedachte Linie V, welche senkrecht zu der Oberseite 11 oder der Unterseite 12 steht, durch den entsprechenden Spalt 21 hindurch verläuft. Beispielsweise ist in 1 eine solche virtuelle Linie als gestrichelte Linie V dargestellt.
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Im Gegensatz zu 6 weist das induktive Bauelement 1 dabei ausdrücklich keinen Spalt im Bereich B der Seitenflächen auf, also im Bereich der Flächen, welche die Oberseite 11 und die Unterseite 12 miteinander verbinden.
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Durch die Spalte 21 im Bereich A der Oberseite 11 bzw. der Unterseite 12 der planaren Leiterbahnstruktur 10 entstehen Inhomogenitäten im Verlauf des magnetischen Feldes, welche den Stromfluss durch die planare Leiterbahnstruktur 10 beeinflussen können. Insbesondere wird durch diese Inhomogenitäten im magnetischen Feld der Stromfluss zumindest teilweise vom Rand weg Richtung Mitte der planaren Leiterbahnstruktur 10 gedrängt. Dies wirkt insbesondere bei hochfrequenten Signalen einem eventuell auftretenden Skin-Effekt entgegen, wodurch der elektrische Stromfluss zur Außenseite hin gedrängt würde. Somit kann durch gezieltes Positionieren und Einstellen der Spalte 21 in dem ferromagnetischen Kern 20 ein elektrischer Stromfluss in der planaren Leiterbahnstruktur 10 erreicht werden, der auch im Innenbereich der planaren Leiterbahnstruktur 10 erfolgt. Insbesondere kann der elektrische Stromfluss vom Randbereich weg in den Innenbereich der planaren Leiterbahnstruktur 10 verschoben werden. Auf diese Weise kann die Stromtragfähigkeit der planaren Leiterbahnstruktur 10 erhöht werden.
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Gegebenenfalls kann der Spalt 21 des ferromagnetischen Kerns 20 mit einem dielektrischen Füllmaterial 22 ausgefüllt werden. Durch die Wahl eines geeigneten dielektrischen Füllmaterials 22 kann ebenfalls Einfluss auf den Verlauf der magnetischen Feldlinien und somit auf die Stromverteilung innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur 10 genommen werden. Sind mehrere Spalte 21 in dem ferromagnetischen Kern 20 vorhanden, so können die einzelnen Spalte 21 entweder mit dem gleichen Füllmaterial 22 ausgefüllt werden, oder es können gegebenenfalls auch unterschiedliche dielektrische Füllmaterialien 22 für die einzelnen Spalte 21 verwendet werden.
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Weiterhin können die Kanten des ferromagnetischen Kerns 20 im Bereich des Übergangs zu den Spalten 21 abgerundet sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die in 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform insbesondere dadurch, dass anstelle eines einzigen Spaltes 21 im Bereich A der Oberseite 11 bzw. der Unterseite 12 der planaren Leiterbahnstruktur 10 nun mehrere Spalte 21 vorgesehen sind. Die hier dargestellte Anzahl von vier Spalten ist jedoch nur ein beliebiges Beispiel. Darüber hinaus ist auch eine beliebige andere Anzahl von Spalten 21 an der Oberseite und/oder der Unterseite der planaren Leiterbahnstruktur 10 möglich. Darüber hinaus sei auch angemerkt, dass Spalte 21, wie hier dargestellt, sowohl im Bereich der Oberseite 11 als auch im Bereich der Unterseite 12 angebracht werden können. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Spalte 21 nur im Bereich der Oberseite 11 oder alternativ auch nur im Bereich der Unterseite 12 vorzusehen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch ein induktives Bauelement 1 gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass die planare Leiterbahnstruktur 10 auf einem elektrisch isolierenden Trägersubstrat 30 angeordnet ist. Insbesondere ist eine Seite der planaren Leiterbahnstruktur 10, hier insbesondere die Unterseite 12 der planaren Leiterbahnstruktur 10 mit einer Seite des Trägersubstrats 30 verbunden.
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Neben der hier dargestellten Ausführungsform einer planaren Leiterbahnstruktur 10 sind darüber hinaus auch Anordnungen mit mehreren Leiterbahnen möglich. Beispielsweise können an zwei gegenüberliegenden Seiten des Trägersubstrats 30 jeweils planare Leiterbahnen angeordnet sein. Darüber hinaus ist beispielsweise auch ein Schichtaufbau mit mehreren Trägersubstraten 30 und gegebenenfalls mehreren planaren Leiterbahnen möglich. Auch können gegebenenfalls mehrere Leiterbahnen als planare Leiterbahnstruktur 10 nebeneinander auf dem Trägersubstrat 30 angeordnet sein.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines induktiven Bauelements 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, kann die planare Leiterbahnstruktur 10 mehrere einzelne Leiterbahnen 10-i umfassen. Diese einzelnen Leiterbahnen 10-i können beispielsweise übereinander angeordnet sein. Übereinander bedeutet in diesem Zusammenhang beispielsweise dass jeweils die Unterseite einer Leiterbahn 10-1 zu einer Oberseite einer benachbarten Leiterbahn 10-1 weist. Darüber hinaus können die einzelnen Leiterbahnen 10-i der Leiterbahnstruktur 10 auch unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Beispielsweise weisen die oberen beiden Leiterbahnen 10-1 und 10-2 eine geringere Breite auf, als die darunter angeordneten Leiterbahnen 10-3 und 10-4. Ferner ist es auch möglich, mehrere Leiterbahnen 10-i in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander anzuordnen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine komplanare Leiterbahnanordnung 10 realisiert werden.
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Wie darüber hinaus in dem Beispiel gemäß 4 zu erkennen ist, kann die Breite d1, d2 der Spalte 21 variieren. Beispielsweise kann die Breite d1, d2 der Spalte 21 in Abhängigkeit der jeweiligen Leiterbahnstruktur 10 angepasst sein. So kann beispielsweise für eine höhere Anzahl von Leiterbahnen 10-i oder Leiterbahnen 10-i, für welche eine höhere Stromdichte zu erwarten ist, eine größere Spaltbreite d1 gewählt werden, während für eine geringere Anzahl von Leiterbahnen 10-i bzw. eine geringere zu erwartende Stromdichte eine geringere Spaltbreite d2 eingestellt werden kann. Darüber hinaus kann beispielsweise auch die Anzahl der Spalte 21 entsprechend der Konfiguration der Leiterbahnstruktur 10 über die Breite variiert werden. Auf diese Weise kann in Abhängigkeit der Eigenschaften der planaren Leiterbahnstruktur 10 die Dichte der Spalte 21 in dem ferromagnetischen Kern 20 variiert werden.
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5a und 5b zeigen eine perspektivische Darstellung eines induktiven Bauelements 1 gemäß einer Ausführungsform. In dem Teilbild 5a ist dabei die planare Leiterbahnstruktur 10 dargestellt. Die planare Leiterbahnstruktur 10 weist hierbei mehrere Windungen auf. In dem Teilbild 5b ist darüber hinaus dargestellt, wie die planare Leiterbahnstruktur 10 von einem ferromagnetischen Kern 20 umschlossen werden kann. Dieser ferromagnetische Kern 20 kann beispielsweise entsprechend dem Verlauf der planaren Leiterbahnstruktur 10 einen oder mehrere Spalte 21 aufweisen. Auf diese Weise kann der Verlauf des Stromflusses innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur 10 gezielt beeinflusst werden. Entsprechend des ringförmigen Verlaufs der Leiterbahnenstruktur 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist daher auch der Spalt 21 des ferromagnetischen Kerns 20 ebenfalls ringförmig ausgeführt.
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Das zuvor beschriebene induktive Bauelement 1 kann beispielsweise als induktives Filterelement für eine Hochfrequenz-Filtervorrichtung verwendet werden. Gegebenenfalls kann das zuvor beschriebene induktive Bauelement 1 hierzu mit weiteren Bauelementen, wie beispielsweise einem ohmschen Widerstand und/oder einem kapazitiven Bauelement kombiniert werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung ein induktives Bauelement mit einer planaren Leiterbahnstruktur. Die planare Leiterbahnstruktur ist entlang eines vorgegebenen Abschnittes mit einem ferromagnetischen Kern umschlossen. Zur gezielten Steuerung des Stromflusses innerhalb der planaren Leiterbahnstruktur und insbesondere der Stromdichte im Querschnitt der planaren Leiterbahnstruktur sind dabei gezielt Spalte im ferromagnetischen Kern vorgesehen. Die Spalte im ferromagnetischen Kern werden dabei in Bereichen oberhalb und/oder unterhalb der planaren Leiterbahnstruktur angeordnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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