EP1022750A1 - Composant électronique discret de type inductif, et procédé de réalisation de tels composants - Google Patents

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EP1022750A1
EP1022750A1 EP99101187A EP99101187A EP1022750A1 EP 1022750 A1 EP1022750 A1 EP 1022750A1 EP 99101187 A EP99101187 A EP 99101187A EP 99101187 A EP99101187 A EP 99101187A EP 1022750 A1 EP1022750 A1 EP 1022750A1
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plate
parts
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winding
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EP99101187A
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German (de)
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Martin Gijs
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Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
Original Assignee
Ecole Polytechnique Federale de Lausanne EPFL
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    • Y10T29/49071—Electromagnet, transformer or inductor by winding or coiling

Definitions

  • the invention relates to a discrete electronic component of the inductive type. and a method of making such components used in techniques surface mounting (SMD), including inductors or transformers.
  • SMD surface mounting
  • inductive type electronic components as an interface, for example, between voltage levels provided by a power source and integrated circuit input voltages.
  • These inductive elements serve including flattening ripples on signals.
  • the values of inductance need to be high, of the order of mH.
  • the realization of such inductive elements poses no problem if one uses magnetic ferrite cores with electric windings dimensions of the order of a centimeter.
  • coils of the SMD type proposed by Coilcraft in Cary, Illinois, USA i.e. coils that can be mounted on metallic areas produced on hybrid structures, in particular in ceramic.
  • These coils are composed of a magnetic core on which a metal wire is wrapped around the central part and whose ends are each connected on a metal range of end portions of on either side of the central part.
  • the metal pads can serve as contact with corresponding metal areas made on a hybrid structure including connection tracks to different electronic components.
  • the value of these coils is a maximum of 10 ⁇ H for dimensions of 3 mm x 3 mm x 2.5 mm. We understand that they are carried out one after the other because it is necessary to wrap a wire around each magnetic circuit so independent, which requires time in manufacturing and a high cost.
  • a transformer having two magnetic flux paths defined by a magnetic circuit in ferrite having the shape of an eight, this transformer comprising a wafer formed of stacked layers with printed circuits defining the primary and secondary windings of this transformer.
  • the plate has an opening for the central arm of the magnetic circuit which is surrounded by the windings. These windings are raised from the base of the magnetic circuit by steps arranged in corners of two openings defined by the magnetic circuit.
  • This transformer is used for voltages up to 400 V for dimensions exceeding one centimeter. At these dimensions, the manufacturing such components pose no particular problem, but cannot be used as a SMD type component.
  • the assembly of the wafer with the magnetic circuit in two parts is done piece by piece, as well as the bonding of the two parts of the magnetic circuit.
  • the invention proposes to overcome the drawbacks of the prior art with regard to the manufacture of inductive components, in particular millimeter dimensions.
  • the invention proposes in particular to provide a method for producing a plurality of inductors or transformers in batch so as to avoid difficult part-by-part mounting of the various constituent parts each coil or each transformer to these millimeter dimensions.
  • each identical or equivalent part of a batch of components inductive is manufactured in or on the same substrate so as to have a plurality of identical or equivalent parts connected to each other by connecting elements machined in the substrate or by a support integral with this substrate, before being separated once the assembly of the different games ended.
  • inductors or transformers at millimeter dimensions pose certain problems when handling elements to be assembled, in particular magnetic ferrite circuits.
  • the method according to the invention proposes to carry out these inductive components in batch (called “batch-processing” in English), by providing three main stages for mounting the circuit parts magnetic with their metallic windings.
  • a first step is to practice micro-machining on a flat substrate, 1 mm thick and 10 x 10 cm2 surface for example, of magnetic material such as ferrite, for obtaining a plurality of first parts of magnetic circuit 1 which are identical and connected to each other by connecting elements 2 (see the figure 1).
  • Each first part of the magnetic circuit consists of a base 9 and three arms 8a, 8b and 8c rising from this base.
  • the central arm 8b has a width twice that of each of the arms 8a and 8c located at ends of the base 9.
  • This first substrate was laid and maintained on a work support, in particular of the type of those used when sawing integrated circuit boards.
  • first parts are therefore maintained with constant spacing because they are connected by the connecting elements 2 which are of the same material as the first parts of magnetic circuit in the variant of FIG. 1.
  • the first parts are integral with the work support which then has the function of materially connecting the first parts.
  • the plate 5 comprises a plurality of windings 12 each consisting of at least one metal track wound in the form of spiral on a layer or sheet that this plate has.
  • a winding 12 may include a set of metal tracks connected from layer to layer the other by the technique of conductive holes 11 (for example with copper) well known to those skilled in the art.
  • Each winding 12 ends by two electrical contact pads 7a and 7b, outside the projection of the magnetic circuit in the general plane of the plate, intended to serve a times the component made at the connection of it with pads corresponding to a hybrid structure, according to the mounting technique of SMD type components. It is preferably provided that all of the electrical contact pads are located on the same layer of the plate using, where appropriate, said technique of conductive holes.
  • the printed plate 5 consists of layers or sheets of resin polyimide. Openwork parts can be provided around the windings to facilitate separation of completed components, such as shown in Figure 3. Note that two windings can be provided coaxial on the same layer. In addition, it is possible to provide metal tracks on both sides of the same layer. In this last case, care should be taken to ensure the necessary electrical insulation if there are several layers printed.
  • the first part 1 is associated with a single winding with two tracks metal arranged respectively on both sides of the plate 4, this winding ending with two contact pads 7a and 7b.
  • the magnetic circuit includes two windings with each at least two contact pads. It is planned to preferably that the contact pads of these two windings are located on the same outer layer of plate 5. If the secondary winding of the transformer has more than two contact pads, you can have a variable voltage ratio between primary and secondary.
  • the third step of the process consists in coming to fix, in particular by bonding, a second substrate of a magnetic material, such as ferrite, on the first substrate.
  • the second substrate is micro-machined so that realize a plurality of second parts 13 of magnetic circuit corresponding to the first parts 1 of the magnetic circuit and connected to each other by connecting elements of the same material, so similar to what is shown in Figure 1.
  • Each second part 13 comes close each first part 1 of the magnetic circuit with the plate printed 5 inserted between the base 9 of the first part 1 and the second corresponding part 13 which also defines at least one base.
  • the shape of the second parts of the magnetic circuit can be equivalent to the shape of the first parts of the magnetic circuit, the free ends of the arms of the first and second parts being located the one in front of the other.
  • the second parts 13 of magnetic circuit may not consist that in a cross member forming a base simply landing on the arms of the first part and covering them entirely without overshoot so that once the two parts are connected, the resulting magnetic circuit presents the general shape of an eight.
  • This configuration is used in case the plate 5 comprises for example two layers for a single winding 12 defining an inductor as shown in Figure 5. If, by against, the thickness of the multilayer plate had to be greater than the height of the arms of the first part of the magnetic circuit, in particular at case it includes four or more layers for a transformer it is preferably planned to use second parts equivalent to first parts to be able to close the magnetic circuit.
  • a tab can have one or more contact areas.
  • FIG. 4 we folds the tabs 16 and 18 having the electrical contact pads 7a and 7b on the back of the magnetic circuit, in particular on the base 9 of its first part 1, and we stick them on this base.
  • Figure 4 shows by arrows the direction of folding of the tabs 16 and 18 with, at their ends, said areas 7a and 7b. These areas are intended to be welded in particular on electrical contact pads provided on a structure hybrid for connection of inductor or transformer with other components of the hybrid structure.
  • the plate 4 cut from plate 5 has portions extending beyond the width of the circuit magnetic. These portions can also be folded in the direction of the base of the magnetic circuit and glued with insulation against the arms and the base of the circuit. This saves space.
  • the glue When gluing the second part with the first part of the circuit magnetic, it is possible that the glue at least partially covers the plate multilayer 4.
  • Micro-machining for the production of the first and second parts of magnetic circuit can preferably consist of machining by electro-erosion as shown schematically in Figure 2.
  • a electrode 3 in relief patterns for producing a plurality of circuit parts magnetic fields defined by the electrode.
  • the electrode could in some cases include areas with different patterns to achieve different magnetic circuit parts from one zone to another on the same substrate.
  • Micro-machining for the production of the first and second parts circuit can also use a sandblasting technique.
  • Micro-machining for the production of the first and second parts of magnetic circuit and for the separation of components can use a laser, in particular for the cutting steps.
  • the dimensions of the inductive type component can have in particular a width I between 0.5 mm and 1 mm and a length L between 1.4 mm and 2.8 mm for a height h from 1 mm to 1.5 mm.
  • Each arm rises for example about 0.2 mm above the base 9.
  • the arm central has a width double the width of the two arms located at ends of the base and its value is for example around 0.4 mm.
  • the metal tracks of the plate 4 are obtained in particular at using a plasma etching process 10 to 15 ⁇ m deep. They are for example 50 ⁇ m wide.
  • the gap between two tracks (called "Pitch" in English) of the same winding is 14 ⁇ m for a inductance with a value of 1 mH and 44 ⁇ m for an inductance of 0.1 mH.
  • the metallized holes are approximately 100 ⁇ m wide.
  • the magnetic circuit can have only two. Under these conditions, it is necessary that the two bases are each of a double the thickness of the figure eight shape; which generates components of greater height.
  • the process according to the invention can also be used for make coils with a core. In the latter case, there is only one only one arm per component.
  • Inductive components for surface mounting find applications especially in the field of telecommunications, aid for the hearing impaired, as well as for other portable devices.

Abstract

Le procédé de fabrication de composants du type inductif, en particulier de bobines d'inductance ou de transformateurs, consiste à pratiquer par micro-usinage simultanément sur un premier substrat en matériau magnétique une pluralité de premières parties (1) reliées les unes aux autres par des éléments de liaison (2) ou un support de liaison, à insérer sur les bras (8a, 8b, 8c) de ces premières parties (1) une plaque multicouche imprimée (4, 5) ayant des ouvertures pour les bras et des enroulements métalliques terminés par au moins deux plages de contact (7a, 7b), à placer et coller un second substrat en matériau magnétique sur le premier substrat et la plaque, ledit second substrat ayant subi un micro-usinage pour obtenir des secondes parties (13) complémentaires aux premières parties. Ces secondes parties sont reliées les unes aux autres par des éléments de liaison ou un support de liaison. Ensuite, on sépare les bobines d'inductance ou les transformateurs et on replie dans un mode de mise en oeuvre particulier les plages de contact agencées sur des languettes (16, 18) de ladite plaque contre une base (9) du noyau ou du circuit magnétique pour que les composants résultants servent à un montage en surface (SMD). <IMAGE>

Description

L'invention concerne un composant électronique discret de type inductif et un procédé de réalisation de tels composants utilisés dans des techniques de montage en surface (SMD), notamment des bobines d'inductance ou des transformateurs.
La réalisation de composants électroniques pour le montage en surface est bien connu, notamment pour la réalisation de résistances ou de capacités, mais ceci pose des problèmes pour la réalisation en série de bobines d'inductance ou de transformateurs aux dimensions millimétriques, du fait qu'ils sont actuellement réalisés séparément les uns des autres.
Dans beaucoup d'applications électroniques, on a besoin de composants électroniques de type inductif en tant qu'interface, par exemple, entre des niveaux de tension fournis par une source d'alimentation et des tensions d'entrée de circuits intégrés. Ces éléments inductifs servent notamment à aplanir des ondulations sur des signaux. Souvent les valeurs d'inductance ont besoin d'être élevées, de l'ordre des mH. Habituellement, la réalisation de tels éléments inductifs ne pose aucun problème si on utilise des noyaux magnétiques de ferrite avec des enroulements électriques aux dimensions de l'ordre du centimètre. Cependant, lorsque la taille des composants doit être réduite, il y a de sérieuses contraintes sur la technologie à utiliser pour les réaliser à des valeurs d'inductance élevées.
On connaít des bobines du type SMD proposées par Coilcraft à Cary, Illinois, Etats-Unis, c'est-à-dire des bobines pouvant être montées sur des plages métalliques réalisées sur des structures hybrides notamment en céramique. Ces bobines sont composées d'un noyau magnétique sur lequel un fil métallique est enroulé autour de la partie centrale et dont les extrémités sont connectées chacune sur une plage métallique de parties d'extrémité de part et d'autre de la partie centrale. Les plages métalliques peuvent servir de contact avec des plages métalliques correspondantes réalisées sur une structure hybride comprenant des pistes de connexion à différents composants électroniques. La valeur de ces bobines est au maximum de 10 µH pour des dimensions de 3 mm x 3 mm x 2.5 mm. On comprend qu'elles sont réalisées les unes après les autres du fait qu'il est nécessaire d'enrouler un fil autour de chaque circuit magnétique de manière indépendante, ce qui requiert du temps en fabrication et un coût élevé.
Le brevet américain US 5,463,365 décrit une bobine qui comprend un noyau magnétique et une partie d'enroulement formée d'une pluralité de feuilles laminées comprenant des enroulements disposés en spirale autour du noyau de façon à être coaxiaux. La connexion entre les enroulements se trouvant sur des feuilles superposées se fait par l'intermédiaire de trous métallisés bien connus de l'homme du métier. Cette façon de faire permet d'empiler un certain nombre de feuilles ou de couches, notamment des feuilles en résine de polyimide, dépendant du nombre de tours de fils métalliques souhaités pour la conception de la bobine.
La fabrication de ces bobines préconisée dans ce brevet américain est compliquée car, pour obtenir un composant du type SMD pouvant être monté sur une structure hybride, les formes d'exécution données présentent, en plus de l'agencement d'un noyau magnétique avec son empilage d'enroulement, toute une infrastructure avec un couvercle des deux côtés du circuit magnétique et plusieurs bornes de sorties dont toutes ne sont pas utilisées si le composant ne comprend qu'un enroulement. La forme dudit composant peut s'apparenter à celui d'un composant avec un boítier plastique d'encapsulation, ce qui ne convient pas pour de très petites dimensions. De plus, le montage de ce composant est effectué pièce à pièce.
Dans le brevet américain US 5,760,671, il est décrit un transformateur présentant deux chemins de flux magnétique définis par un circuit magnétique en ferrite ayant la forme d'un huit, ce transformateur comprenant une plaquette formée de couches empilées avec des circuits imprimés définissant les enroulements du primaire et du secondaire de ce transformateur. La plaquette présente une ouverture pour le bras central du circuit magnétique qui est entouré par les enroulements. Ces enroulements sont surélevés de la base du circuit magnétique par des marches disposées dans des coins des deux ouvertures définies par le circuit magnétique.
Ce transformateur est utilisé pour des tensions allant jusqu'à 400 V pour des dimensions dépassant le centimètre. A ces dimensions, la fabrication de tels composants ne pose pas de problème particulier, mais ne peut pas être utilisé comme composant du type SMD. L'assemblage de la plaquette avec le circuit magnétique en deux parties se fait pièce à pièce, ainsi que le collage des deux parties du circuit magnétique.
L'invention se propose de pallier les inconvénients de l'art antérieur pour ce qui concerne la fabrication de composants inductifs en particulier aux dimensions millimétriques.
L'invention se propose notamment d'apporter un procédé pour réaliser une pluralité de bobines d'inductance ou de transformateurs en lot de façon à éviter un montage pièce à pièce difficile des différentes parties constituant chaque bobine ou chaque transformateur à ces dimensions millimétriques. A cet effet, chaque partie identique ou équivalente d'un lot de composants inductifs est fabriquée dans ou sur un même substrat de façon à avoir une pluralité de parties identiques ou équivalentes reliées les unes aux autres par des éléments de liaison usinés dans le substrat ou par un support solidaire de ce substrat, avant d'être séparées une fois le montage des différentes parties terminées. Par ce procédé, on gagne du temps de fabrication et on facilite grandement la manipulation des différentes parties, ce qui diminue le prix de revient.
Dans le cadre de la réalisation de la présente invention, il a été constaté qu'il est possible d'obtenir des valeurs d'inductance élevées, de l'ordre du mH, aux dimensions millimétriques tout en diminuant le courant traversant l'enroulement.
Le procédé de fabrication de composants électroniques de type inductif, objet de l'invention, et un tel composant susceptible d'être obtenu par ce procédé de fabrication, également objet de l'invention, sont définis précisément dans les revendications ci-jointes.
D'autres avantages et caractéristiques particulières de la présente invention seront décrits à l'aide de la description suivante faite en référence aux dessins annexés, donnés titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels :
  • la figure 1 représente un des substrats ayant subi un micro-usinage selon le procédé de l'invention avec des parties de circuit magnétique identiques et reliées les unes aux autres,
  • la figure 2 représente un usinage par électro-érosion d'un substrat selon un mode de mise en oeuvre du procédé objet de l'invention,
  • la figure 3 représente une plaquette multicouche de circuits imprimés avec plusieurs enroulements métalliques,
  • la figure 4 représente une première partie de circuit magnétique avec un enroulement métallique sur une plaquette de circuits imprimés insérée entre les bras du circuit magnétique,
  • la figure 5 représente une bobine d'inductance obtenue selon le procédé objet de l'invention.
La réalisation de bobines d'inductance ou de transformateurs aux dimensions millimétriques posent certains problèmes lors de la manipulation des éléments à assembler, notamment des circuits magnétiques en ferrite. Afin de pallier à ces difficultés, le procédé selon l'invention propose de réaliser ces composants inductifs en lot (dénommé « batch-processing » en anglais), en prévoyant trois étapes principales de montage des parties de circuits magnétiques avec leurs enroulements métalliques.
Tout d'abord, une première étape consiste à pratiquer un micro-usinage sur un substrat plat, de 1 mm d'épaisseur et 10 x 10 cm2 de surface par exemple, en matériau magnétique tel que de la ferrite, pour obtenir une pluralité de premières parties de circuit magnétique 1 qui sont identiques et reliées les unes aux autres par des éléments de liaison 2 (voir la figure 1). Chaque première partie de circuit magnétique est constituée d'une base 9 et de trois bras 8a, 8b et 8c s'élevant de cette base. Le bras central 8b a une largeur double de celle de chacun des bras 8a et 8c se trouvant aux extrémités de la base 9. Ce premier substrat a été posé et maintenu sur un support de travail, notamment du type de ceux utilisés lors du sciage de plaquettes de circuits intégrés. Toutes les premières parties sont donc maintenues avec un espacement constant du fait qu'elles sont reliées par les éléments de liaison 2 qui sont de la même matière que les premières parties de circuit magnétique dans la variante de la figure 1. Dans une autre variante, les premières parties sont solidaires du support de travail qui a alors la fonction de relier matériellement les premières parties.
On peut prévoir de réaliser un millier de circuits magnétiques simultanément selon le procédé objet de l'invention pour un même substrat magnétique initial.
Une fois la première étape terminée, on vient insérer une plaque multicouche imprimée 5, visible à la figure 3, de manière que les bras 8a, 8b et 8c soient insérés dans des ouvertures 6a, 6b et 6c pratiquées dans cette plaque en nombre correspondant au nombre de bras que compte le premier substrat usiné. La plaque 5 comprend une pluralité d'enroulements 12 constitués chacun d'au moins une piste métallique enroulée en forme de spirale sur une couche ou feuille que compte cette plaque. Un enroulement 12 peut comprendre un ensemble de pistes métalliques reliées d'une couche à l'autre par la technique de trous conducteurs 11 (par exemple avec du cuivre) bien connue de l'homme du métier. Chaque enroulement 12 se termine par deux plages de contact électrique 7a et 7b, hors de la projection du circuit magnétique dans le plan général de la plaquette, destinées à servir une fois le composant réalisé à la connexion de celui-ci avec des plages correspondantes d'une structure hybride, selon la technique de montage de composants du type SMD. On prévoit de préférence que l'ensemble des plages de contact électrique soient situées sur une même couche de la plaque en utilisant, le cas échéant, ladite technique de trous conducteurs.
La plaque imprimée 5 est constituée de couches ou de feuilles en résine de polyimide. Des parties ajourées peuvent être prévues autour des enroulements afin de faciliter la séparation des composants terminés, comme représenté à la figure 3. On notera que deux enroulements peuvent être prévus coaxiaux sur une même couche. De plus, il est possible de prévoir des pistes métalliques des deux côtés d'une même couche. Dans ce dernier cas, on veillera à assurer l'isolation électrique nécessaire s'il y a plusieurs couches imprimées.
Dans le cas d'une bobine d'inductance telle que représentée à la figure 5, la première partie 1 est associée à un seul enroulement avec deux pistes métalliques agencées respectivement des deux côtés de la plaquette 4, cet enroulement se terminant par deux plages de contact 7a et 7b.
Dans le cas d'un transformateur, le circuit magnétique comprend deux enroulements avec chacun au moins deux plages de contact. Il est prévu de préférence que les plages de contact de ces deux enroulements soient situées sur une même couche externe de la plaque 5. Si l'enroulement secondaire du transformateur comprend plus de deux plages de contact, on peut disposer d'un rapport de tension variable entre le primaire et le secondaire.
La troisième étape du procédé consiste à venir fixer, notamment par collage, un second substrat d'un matériau magnétique, tel que de la ferrite, sur le premier substrat. Le second substrat est micro-usiné de façon à réaliser une pluralité de secondes parties 13 de circuit magnétique correspondant aux premières parties 1 de circuit magnétique et reliées les unes aux autres par des éléments de liaison du même matériau, de manière similaire à ce qui est représenté à la figure 1. Chaque seconde partie 13 vient fermer chaque première partie 1 de circuit magnétique avec la plaque imprimée 5 insérée entre la base 9 de la première partie 1 et la seconde partie 13 correspondante qui définit également au moins une base.
La forme des deuxièmes parties de circuit magnétique peut être équivalente à la forme des premières parties de circuit magnétique, les extrémités libres des bras des première et deuxième parties étant situées les unes en face des autres.
Les deuxièmes parties 13 de circuit magnétique peuvent ne consister qu'en une traverse formant une base se posant simplement sur les bras de la première partie et les recouvrant entièrement sans dépassement de façon qu'une fois les deux parties reliées, le circuit magnétique résultant présente la forme générale d'un huit. Cette configuration est utilisée dans le cas où la plaque 5 comprend par exemple deux couches pour un unique enroulement 12 définissant une bobine d'inductance comme représentée à la figure 5. Si, par contre, l'épaisseur de la plaque multicouche devait être plus grande que la hauteur des bras de la première partie du circuit magnétique, notamment au cas où elle comprend quatre couches ou plus pour un transformateur, il est prévu de préférence d'employer des deuxièmes parties équivalentes aux premières parties pour pouvoir fermer le circuit magnétique.
Une fois que ces trois étapes importantes sont terminées, il est possible de séparer les composants par un usinage ou un découpage approprié. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, il est prévu de disposer les plages de contact électrique d'un composant sur au moins une languette formée dans la plaque 5 lors de cet usinage ou découpage si cela n'a pas déjà été effectué dans une étape préliminaire ou lors de la formation de la plaque multicouche 5. Ainsi, une languette peut avoir une ou plusieurs plages de contact. Par la suite, en référence à la figure 4, on replie les languettes 16 et 18 présentant les plages de contact électrique 7a et 7b sur le dos du circuit magnétique, notamment sur la base 9 de sa première partie 1, et on les colle sur cette base. La figure 4 montre par des flèches le sens du pliage des languettes 16 et 18 avec, à leurs extrémités, lesdites plages 7a et 7b. Ces plages sont destinées à être soudées notamment sur des plages de contact électrique prévues sur une structure hybride pour la connexion de la bobine d'inductance ou du transformateur avec d'autres composants de la structure hybride.
On notera que l'on peut dans une variante avantageuse replier les languettes 16 et 18 avec leurs plages respectives avant la séparation des composants, pour autant que la plaque 5 soit ajourée ou découpée autour des languettes 16 et 18.
Comme on peut le voir aux figures 4 et 5, la plaquette 4 découpée de la plaque 5 a des portions s'étendant au delà de la largeur du circuit magnétique. Ces portions peuvent être également repliées en direction de la base du circuit magnétique et collées avec isolement contre les bras et la base du circuit. Ceci permet de gagner de la place.
Lors du collage de la deuxième partie avec la première partie de circuit magnétique, il est possible que la colle englobe au moins en partie la plaquette multicouche 4.
Le micro-usinage pour la réalisation des première et deuxième parties de circuit magnétique peut consister de préférence en un usinage par électro-érosion comme représenté schématiquement à la figure 2. On utilise une électrode 3 à motifs en relief pour réaliser une pluralité de parties de circuit magnétique identiques définies par l'électrode. L'électrode pourrait dans certains cas comprendre des zones à motifs différents pour réaliser des parties de circuit magnétique différentes d'une zone à l'autre sur un même substrat.
Le micro-usinage pour la réalisation des première et deuxième parties de circuit magnétique peut aussi utiliser une technique avec jet de sable.
Le micro-usinage pour la réalisation des première et deuxième parties de circuit magnétique et pour la séparation des composants peut utiliser un laser, en particulier pour les étapes de découpage.
Les dimensions du composant de type inductif peuvent avoir notamment une largeur I entre 0.5 mm et 1 mm et une longueur L entre 1.4 mm et 2.8 mm pour une hauteur h de 1 mm à 1.5 mm. Chaque bras s'élève par exemple d'environ 0.2 mm au-dessus de la base 9. Le bras central a une largeur double de la largeur des deux bras situés aux extrémités de la base et sa valeur est par exemple d'environ 0.4 mm. Dans ces dimensions, on peut placer une plaquette multicouche de circuits imprimés comprenant un ou deux enroulements, par exemple un enroulement avec un nombre N de spires égal à 56 ou 18. Dans le cas où N = 56, la valeur de l'inductance est d'environ 1 mH, alors que pour N = 18, la valeur de l'inductance est d'environ 0.1 mH.
Les pistes métalliques de la plaquette 4 sont obtenues notamment à l'aide d'un procédé de gravure au plasma de 10 à 15 µm de profondeur. Elles ont par exemple 50 µm de large. L'écart entre deux pistes (dénommé « pitch » en anglais) d'un même enroulement est de 14 µm pour une inductance de valeur 1 mH et 44 µm pour une inductance de 0.1 mH. Les trous métallisés ont environ 100 µm de large.
La fabrication de tous ces enroulements sur la plaque multicouche 5 est connue de l'homme du métier.
D'autres formes du circuit magnétique fermé peuvent être envisagées. Au lieu de trois bras, le circuit magnétique peut n'en comporter que deux. Dans ces conditions, il est nécessaire que les deux bases soient chacune d'une épaisseur double à celle de la forme en huit; ce qui engendre des composants de plus grande hauteur. On peut utiliser le procédé selon l'invention aussi pour fabriquer des bobines avec un noyau. Dans ce dernier cas, il n'y a plus qu'un seul bras par composant.
Les composants inductifs pour un montage en surface trouvent des applications notamment dans le domaine des télécommunications, de l'aide aux malentendants, ainsi que pour d'autres dispositifs portables.

Claims (10)

  1. Composant électronique de type inductif, notamment bobine d'inductance ou transformateur, comprenant une première partie (1) en matériau magnétique formant une première base (9) avec au moins un bras (8b) s'élevant au-dessus de cette première base, une seconde partie (13) en matériau magnétique formant au moins une seconde base et étant fixée à l'extrémité libre dudit bras de ladite première partie de façon à définir avec cette dernière un noyau ou un circuit magnétique, une plaquette (4) insérée entre lesdites première et deuxième bases et présentant une ouverture pour le passage dudit bras, cette plaquette (4) portant au moins un enroulement (12) électriquement conducteur qui entoure ledit bras (8b), cet enroulement se terminant par au moins deux plages de contact électrique (7a, 7b) situées hors de la projection desdites première et deuxième bases dans le plan général de ladite plaquette, caractérisé en ce que lesdites au moins deux plages de contact électrique sont situées sur au moins une languette (16, 18) formée d'au moins une couche ou feuille de ladite plaquette, l'extrémité de ladite au moins une languette étant pliée et fixée au dos de ladite première ou seconde base de manière que lesdites plages de contact électrique soient tournées vers l'extérieur.
  2. Composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites première et seconde parties (1, 13) en matériau magnétique forment ensemble un circuit magnétique fermé avec trois bras (8a, 8b, 8c) reliant lesdites première et deuxième bases, ledit enroulement entourant le bras central (8b).
  3. Composant selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaquette (4) comprend deux languettes (16, 18) ayant chacune au moins une plage de contact électrique, ces languettes étant pliées respectivement d'un côté et de l'autre dudit circuit magnétique.
  4. Procédé de fabrication de composants électroniques discrets de type inductif comprenant les étapes suivantes :
    micro-usiner un premier substrat en matériau magnétique de façon à réaliser en lot une pluralité de premières parties (1) reliées les unes aux autres par des premiers éléments de liaison (2) ou un premier support de liaison et formant chacune une première base (9) avec au moins un bras (8b) s'élevant de cette première base;
    réaliser une plaque (5) avec des ouvertures (6a, 6b, 6c) la traversant de part en part et agencées de manière correspondante aux bras (8a, 8b, 8c) desdites premières parties dudit premier substrat, au moins un enroulement (12) électriquement conducteur par première partie étant porté par ladite plaque autour d'une (6b) desdites ouvertures;
    placer ladite plaque sur le premier substrat de façon à ce qu'elle soit insérée par ses ouvertures entre lesdits bras;
    micro-usiner un second substrat en matériau magnétique de façon à réaliser en lot une pluralité de secondes parties (13) reliées les unes aux autres par des seconds éléments de liaison ou un second support de liaison et formant chacune au moins une seconde base;
    placer le second substrat micro-usiné sur ledit premier substrat et ladite plaque, et relier les secondes parties du second substrat aux premières parties respectives du premier substrat de façon à réaliser en lot une pluralité de noyaux ou de circuits magnétiques associés chacun à au moins un enroulement (12) entourant ledit bras (8b) s'élevant de cette première base; et
    séparer la pluralité de composants obtenus par usinage ou découpage de ladite plaque (5) de manière à former une pluralité de plaquettes (4) distinctes associées respectivement à ladite pluralité de noyaux ou de circuits magnétiques.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque enroulement (12) se termine par deux plages de contact électrique (7a, 7b) situées hors de la projection desdites premières et deuxièmes bases sur ladite plaque, ladite plaque étant soit formée directement avec des languettes (16, 18) aux extrémités desquelles sont situées lesdites plages de contact, soit découpées de manière à former de telles languettes, ce procédé comprenant une étape de pliage desdites languettes de manière à amener leurs extrémités contre le dos de ladite première ou seconde base où elles sont fixées de manière à fournir des composants pouvant être utilisés dans les techniques de montage en surface.
  6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'au moins une partie desdites languettes présentent à leurs extrémités respectives chacune plusieurs plages de contact.
  7. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que lesdites secondes parties sont sensiblement identiques auxdites premières parties.
  8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit matériau magnétique est de la ferrite.
  9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que ledit micro-usinage pratiqué sur les premier et second substrats est un usinage par électro-érosion à l'aide d'une électrode (3) à motifs en relief.
  10. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que le micro-usinage pratiqué sur les premier et second substrats utilise une technique avec un jet de sable.
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