DE3315549A1

DE3315549A1 - Induktives bauelement in schichttechnik

Info

Publication number: DE3315549A1
Application number: DE19833315549
Authority: DE
Inventors: Hartwig Dipl.-Phys. 6922 Mauer Gernoth; Hans-Joachim Dipl.-Phys. Dr. 6907 Nußloch Krokoszinski; Hennig Dipl.-Phys. Dr. Oetzmann; Conrad Dipl.-Phys. Dr. 6901 Gaiberg Schmidt
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-10-31

Description

Induktives Bauelement in Schichttechnik
Die Erfindung bezieht sich auf ein induktives Bauelement in Schichttechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solches induktives Bauelement ist aus A. Lewicki, Einführung in die Mikroelektronik, R. O3denbourg-Verlag, München-Wien, 1966, Seite 170 bis 172 bekannt. Dabei werden als Leiterbahnen dünne, quadratische oder schneckenförmige Spiralen auf dia- und paramagnetische Trägerkörper aufgebracht. Hierdurch werden einerseits in nachteiliger Weise nur sehr kleine InduktivitSten erzielt (Größenordnung 1µH bei 10 Windungen und eine Fläche von 10 bis 100mm25 und zum anderen werden kaum VariationsmöglFchkeiten bei der Konstruktion induktiver Bauelemente, wie Transformatoren, Drosseln, Transduktoren u. ä. eröffnet.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein induktives Bauelement in Schichttechnik der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem größere Indukti- viton pro Flächeneinheit erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen in.
besondere darin, daß durch Variation der durch die Leiterbahn gebildeten SDulenlänge, der Windungsanzahl pro Längeneinheit und gegebenenfalls des Kernmaterials und der Dicke des Kernmaterials ein großer Induktivitätsbereich überstrichen wird. Infolge des Schichtaufbaues kann in einfacher Weise eine Vielzahl von induktiven Bauelementen gebildet werden, wie z.B. Transformatoren, Drosseln, Transduktoren u. a..
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Spule in Schichttechnik, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Spule.
In Fig. 1 ist eine Aufsicht auf eine Spule in Schichttechnik dargestellt. Auf einer Trägerplatte 1 aus isolierendem Material sind als erste Schicht einer Mehrfachschichtung mehrere einzelne erste Leiterbahnen 2 aufgebracht. Das Aufbringen des leitfähigen Materials (z.B. Cu) der Leiterbahnen erfolgt vorzugsweise in Aufdampftechnik durch Masken. Die einzelnen Bahnen 2 liegen einander parallel und sind untereinander elektrisch isoliert. Eine am Rand angeordnete Bahn 2 ist zur Bildung eines ersten Anschlusses 2a an ihrem Ende etwas verlrn- gert.
Als zweite Schicht wird auf die Leiterbahnen 2 bzw. die Trägerlatte 1 eine erste Isolationsschicht 3 (z.B.
Al203) aufgebracht, wobei doch die Enden der Bahnen 2 jeweils frei von Isolierschichten bleiben. Als dritte Schicht der Mehrfachschichtung dient ein ferromagnetisches Material (z.B. NiFe) zur Bildung eines Magnetkerns 4. Die flächenmäßigen Abmessungen des Magnetkerns 4 sind etwas kleiner als die Abmessungen der ersten Isolationsschicht 3, so daß der Magnetkern 4 keinesfalls eine elektrische Verbindung zu den einzelnen ersten Leiterbahnen 2 erhält und sich nicht über die Fläche der ersten Isolationsschicht 3 erstreckt.
Als vierte Schicht wird auf den Magnetkern 4 bzw. die erste Isolationsschicht 3 eine zweite Isolationsschicht 5 (z.B. Also) aufgebracht. Diese zweite Isolationsschicht 5 entspricht In ihrer flächenmäßigen Ausdehnung genau der ersten Isolationsschicht 3, so daß der Magnetkern Lt vollständig von den beiden Isolationsschichten 3, 5 umschlossen wird. Die Enden der Bahnen 2 werden von der Isolationsschicht 5 jedoch ebenfalls nicht bedeckt.
Als fünfte Schicht der Mehrfachschichtung werden auf die zweite Isolationsschicht 5 und die ersten Leiterbahnen 2 mehrere einzelne parallele Leiterbahnen 6 aufgebracht.
Die Aufbringung der Bahnen 6 erfolgt dabei in der Weise, daß jeweils zwei einzelne Bahnen 2 durch eine Bahn 6 bzw. zwei Bahnen 6 durch eine Bahn 2 miteinander verbunden werden und sich somit eine aus abwechselnd in Serie geschalteten Leiterbahnen 2,6 bestehende, um den von den Isolationsschichten ,5 umschlossenen Magnetkern 4 wickelnde Spule ergibt. Zur Bildung eines zweiten Anschlusses 6a für die Spule ist eine am Rand angeordnete Bahn 6 an ihrem Ende etwas verlängert. Der Soulenan- schluß erfolgt über die beiden jeweils an entzegengesetzten Rändern der Snule liegenden Anschlüsse 2a, 6a.
Die Herstellung der Spule erfolgt in bekannter Dünn-oder Dickschichttechnik. Durch die beschriebene Anordnung und Schichtfolge wird eine Wicklung um das magnetische Kernmaterial "nachemDfunden". Durch Variation der durch die Leiterbahnen ?,6 gebildeten Sulenlänge, der Windungsanzahl pro Längeneinheit, des Kernmaterials und der Dicke des Kernmaterials kann ein großer Induktivitatsbereich überstrichen werden. Die Leiterbahnbrelte ist ebenfalls entsprechend den Anforderungen variierbar.
Außerdem kann durch Aneinander- oder Ineinandersetzen zweier oder mehrerer Spulen gleicher oder verschiedener Windungszahlen eine Vielzahl von induktiven Bauelementen gebildet werden, die in Analog-Hybrld-Schaltungen verwendet werden können (galvanische Trennung, SDannungs-und Stromtransformatoren, Drosseln, Schwingkreise).
Alternativ hierzu ist auch eine Ausbildung der Spule ohne Magnetkern 4 möglich.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Spule dargestellt.
Es ist insbesondere der Mehrschichtaufbau des induktiven Bauelements, bestehend aus TräerDlatte 1, erste Leiterbahnen 2, erste Isolationsschicht , Magnetkern 4, zweite Isolationsschicht 5 und zweite Leiterbahnen 6 ero sichtlich. Zu erkennen ist auch die direkte Verbindung der ersten und zweiten Leiterbahnen 2 und 6, dSe den von den Isolationsschichten 9,5 eingeschlossenen Magnetkern "wicklungsförmig" umschließen.
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Claims

AnsDrücie induktives Bauelement in Dilnnschicht- oder Dick schichttechnik mit auf einer TrS«erplatte aufgedampften Leiterbahnen, dadurch gekennzeichnetL HaS zwei Ubereinanderliegende, durch mindestens eine Isolationsschicht (3,5) getrennte Schichten von Leiterbahnen (2,6) vorgesehen sind, wobei die Schichten jeweils aus einzelnen, elektrisch isolierten Bahnen bestehen und jeweils zwei der unteren Leiterbahnen (2) über eine obere Leiterbahn (6) bzw. umgekehrt so verbunden sind, daß sich eine aus seriengeschalteten Leiterbahnen (2,6) bestehende Wicklung um die mittlere Isolationsschicht (3,5) ergibt.
2. Induktives Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Isolationsschichten (3,5) vorgesehen sind, die einen Magnetkern (4) umschließen.
3. Induktives Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Rand angeordnete Leiterbahn (2) der unteren Schicht und die am entgegengesetzten Rand angeordnete Leiterbahn (6) der oberen Schicht jeweils zur Bildung eines ersten und zweiten Anschlusses (2a,6a) verlängert sind.