EP1178504A1 - Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur - Google Patents

Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur Download PDF

Info

Publication number
EP1178504A1
EP1178504A1 EP01420153A EP01420153A EP1178504A1 EP 1178504 A1 EP1178504 A1 EP 1178504A1 EP 01420153 A EP01420153 A EP 01420153A EP 01420153 A EP01420153 A EP 01420153A EP 1178504 A1 EP1178504 A1 EP 1178504A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
micro
additional
field
additional layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01420153A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc Fedeli
Bertrand Guillon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Memscap SA
Original Assignee
Memscap SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Memscap SA filed Critical Memscap SA
Publication of EP1178504A1 publication Critical patent/EP1178504A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type 
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
    • H01F41/041—Printed circuit coils
    • H01F41/046—Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material

Definitions

  • the invention relates to the field of microelectronics, and more specifically in the manufacturing sector of microcomponents, especially intended to be used in radio frequency applications. It concerns more precisely microcomponents such as micro-inductors or micro-transformers equipped with a magnetic core allowing operation at particularly high frequencies.
  • the electronic circuits used for applications radio frequencies include oscillating circuits including capacitors and inductors.
  • microcomponents such as micro-inductors occupy an increasing volume more reduced, while maintaining a sufficient inductance value and a coefficient high quality.
  • the general trend is to increase the frequencies of operation.
  • the frequencies used in the new UMTS standards for mobile telephony which are around 2.4 GigaHertz, by comparison with the frequencies of 900 and 1800 MegaHertz used for the GSM standard.
  • a problem which the invention proposes to solve is that of limitation the frequency of use inherent in the existence of a phenomenon of gyromagnetism.
  • the invention therefore relates to an inductive microcomponent such as a micro-inductor or a micro-transformer, which has a metallic winding in the form of a solenoid, and a magnetic core including a ribbon in one ferromagnetic material positioned in the center of the solenoid.
  • an inductive microcomponent such as a micro-inductor or a micro-transformer, which has a metallic winding in the form of a solenoid, and a magnetic core including a ribbon in one ferromagnetic material positioned in the center of the solenoid.
  • this microcomponent is characterized in that the core comprises at least one additional layer parallel to the strip, capable of generating a magnetic field oriented perpendicular to the axis of the solenoid.
  • the additional layer associated with the ferromagnetic tape is the seat of a magnetic field which closes by passing through the ribbon, and therefore subjecting the latter to a magnetic field perpendicular to the axis of the solenoid, and therefore generally at the large dimension of the nucleus.
  • H int The field opposing the external field
  • H d The field opposing the external field
  • N the demagnetizing field coefficient
  • This coefficient N only depends on the geometry. This demagnetizing field, created by the magnetization components in the direction of the difficult axis decreases the resulting internal field and therefore opposes the passage of flow lines. In other words, this demagnetizing field results in a drop in the permeability.
  • the resonant frequency is an increasing function of the value of the anisotropy field which orients the magnetic domains according to the easy axis. So, by subjecting the ferromagnetic core to a field additional thanks to the additional and characteristic layer, we add a additional field to the intrinsic anisotropy field, which increases the effect anisotropy for magnetic domains.
  • the magnetic permeability illustrating the ease to cause the rotation of the magnetization of the material is reduced, since the magnetic field additional opposes such a phenomenon.
  • the frequency of resonance for the gyromagnetic effect, increasing function of the field value anisotropy, is higher, which allows the use of micro-inductance or of the micro-transformer at higher frequencies.
  • the additional magnetic field can be generated either by a additional layer of a so-called hard (magnet) ferromagnetic material, i.e. conductive metal layer intended to be traversed by an electric current.
  • a hard (magnet) ferromagnetic material i.e. conductive metal layer intended to be traversed by an electric current.
  • the magnetization of the additional hard layer is chosen perpendicular to the axis of the solenoid.
  • two additional layers can be provided. each located on one side of the ferromagnetic tape, so that further increase the value of this additional field added to the field intrinsic anisotropy, and therefore the resonant frequency setting the upper limit at which the inductance can be used.
  • the hard ferromagnetic material of the layer additional can be chosen from the group comprising alloys of cobalt-platinum or hexaferrites.
  • the additional layer is a conductive metallic layer
  • advantage can be provided to connect it to means making it possible to adjust the intensity and / or shape of the electric current flowing through it. It is so possible to dynamically adjust the value of the magnetic field at saturation, and therefore the magnetic permeability, and as well as the value of the inductance. This arrangement allows for example to dynamically vary the frequency of resonance of a particularly simple oscillating circuit.
  • the ferromagnetic tape and the additional conductive layer can be either electrically isolated or electrically connected.
  • the ribbon and additional layers are advantageously isolated.
  • the geometry of the core is not limited to the simple association of two layers, but we can plan to use several additional layers hard ferromagnetic between which the magnetic tape is interposed or else an additional layer (hard or conductive) sandwiched between two ferromagnetic tapes.
  • the material ferromagnetic tape when the material ferromagnetic tape is conductive, we can plan to run it through a current so that a magnetic field is created inside the ribbon. This field produces effects similar to those generated by an additional layer separate.
  • the invention relates to microcomponents such as micro-inductors or micro-transformers whose magnetic core includes a ribbon of ferromagnetic material and a specific layer which is the source an additional magnetic field added to the field intrinsic anisotropy of the ferromagnetic tape.
  • This additional layer can be made either from a material ferromagnetic says hard, either from a conductive material, so that when traversed by a current, this layer is the seat of a field magnetic.
  • a micro-inductance (1) conforming to the invention comprises a metal coil (2) consisting of a plurality of turns (3) wrapped around the magnetic core. More precisely, each turn (3) of the solenoid includes a lower part (5) which is inserted on the surface of the substrate (6), as well as a plurality of arches (7) connecting the ends (8, 9) of the lower parts adjacent (5-5 ').
  • a layer of silica (11) is deposited above the face. upper of the substrate (6), so as to isolate the lower parts (5) of the turns screw materials used for the magnetic core.
  • the magnetic core (4) is then produced.
  • the core (4) of Figure 3 therefore comprises two ferromagnetic tapes (12,13) between which a layer is located conductive (14).
  • the layer (12) of ferromagnetic material More precisely, to produce the layer (12) of ferromagnetic material, several techniques can be used, such as sputtering or electrolytic deposition. Thus, in the second technique, the deposit is ensured electrolytic magnetic material above a growth zone located above the plurality of segments forming the lower parts (5) of the turns.
  • the thickness of the magnetic layer (12) is chosen between 0.1 and 10 micrometers, to obtain sufficient inductance while limiting current phenomena induced.
  • an insulating layer (15) by sputtering above of the lower layer (12).
  • a conductive layer (14) is subsequently deposited, which can be for example gold. This deposition can take place electrolytically or by sputtering. This conductive layer (14) is in turn covered with an insulating layer (16).
  • a second ferromagnetic layer (13) is deposited. above the conductive layer (16), in the same way as for the layer (12).
  • the two ferromagnetic layers (12, 13) are preferably of the same thickness to ensure symmetry around the conductive layer (14).
  • connection pads (23, 24), as well as a possible passivation can be carried out.
  • the magnetic materials used for the core can be relatively varied since they have a strong magnetization and a controlled anisotropy.
  • it can be crystalline or amorphous materials such as, for example, CoZrNb or other alloys based on cobalt, nickel or iron.
  • the layer conductive it can be made of materials with low resistivity such as than copper or gold.
  • the electric current flowing through the conductive layer (14) can be adjusted to vary the permeability of the magnetic core, and therefore the coefficient component inductance.
  • the invention is not limited to the single form described in detail in which the additional magnetic field is obtained by means of a layer additional conductive. Indeed, this additional field can also be obtained by an additional hard ferromagnetic layer, arranged in such a way so that its magnetization is perpendicular to the axis of the solenoid.
  • the core comprises an additional layer (32) in a hard ferromagnetic material interposed between two strips of material ferromagnetic (30,31).
  • the field (represented by arrows) generated by the layer (32) closes with the two ribbons (30,31), thus increasing the field intrinsic anisotropy.
  • the core comprises two ferromagnetic layers between which is interposed the additional layer, but other architectures can be envisaged in which the core comprises a single ferromagnetic layer and an additional hard ferromagnetic layer.
  • the core comprises a ribbon of ferromagnetic material (35) associated with a additional layer (36) of hard ferromagnetic material.
  • the field (represented by arrows) generated by the layer (36) closes with the ribbon (35), increasing thus the intrinsic anisotropy field of the layer (35).
  • This layer in ferromagnetic material can be replaced by a conductive layer, which when traversed by a current produces a field in the layer ferromagnetic (35).
  • the additional layer can be above or below the ferromagnetic tape, depending on thicknesses and manufacturing process selected.
  • the core may include a ribbon (40) of material ferromagnetic, interposed between two hard ferromagnetic layers (41,42).
  • the fields (represented by arrows) generated by the additional layers are close in the ribbon (40), thereby producing the desired effect.
  • these two hard ferromagnetic layers can be replaced by two conductive layers (45,46), traversed by identical currents, but of opposite directions, so that the fields (represented by arrows) that it generates have the same direction when they close in the ribbon (40).
  • micro-transformers with two windings wound on a common core, is also covered by the invention.
  • microcomponents according to the invention have multiple advantages including increasing the frequency maximum operating compared to microcomponents of dimension and of identical materials, as well as a possibility to vary dynamically magnetic permeability, and therefore the value of the inductance.
  • microcomponents find a very particular application in the application of radio frequency and in particular in mobile radio telephony.

Abstract

Microcomposant inductif (1), tel que micro-inductance ou microtransformateur, comportant un bobinage métallique (2) ayant la forme d'un solénoïde, et un noyau magnétique (4) incluant un ruban (13) en un matériau ferromagnétique, positionné au centre du solénoïde (2), caractérisé en ce que le noyau (4) comporte au moins une couche additionnelle (14) parallèle au ruban (13), apte à générer un champ magnétique orienté perpendiculairement à l'axe (20) du solénoïde (2). <IMAGE>

Description

Domaine technique
L'invention concerne le domaine de la micro-électronique, et plus précisément au secteur de la fabrication des microcomposants, notamment destinés à être utilisés dans des applications radiofréquences. Elle concerne plus précisément des microcomposants tels que des micro-inductances ou des micro-transformateurs équipés d'un noyau magnétique permettant le fonctionnement à des fréquences particulièrement élevées.
Techniques antérieures
Comme on le sait, les circuits électroniques utilisés pour les applications radiofréquences, telles que notamment la téléphonie mobile, comportent des circuits oscillants incluant des capacités et inductances.
Compte tenu de la tendance à la miniaturisation, il est impératif que les microcomposants tels que les micro-inductances occupent un volume de plus en plus réduit, tout en conservant une valeur d'inductance suffisante et un coefficient de qualité élevé.
Par ailleurs, la tendance générale est à l'augmentation des fréquences de fonctionnement. Ainsi, on peut citer à titre d'exemple les fréquences utilisées dans les nouvelles normes UMTS de la téléphonie mobile, qui sont au voisinage de 2,4 GigaHertz, par comparaison avec les fréquences de 900 et 1800 MegaHertz utilisées pour la norme GSM.
L'augmentation des fréquences de fonctionnement pose des problèmes relatifs au comportement des noyaux magnétiques des micro-inductances.
En effet, pour obtenir un bon facteur de qualité, on recherche généralement à augmenter la valeur d'inductance de la micro-inductance. A cet effet, on choisit des matériaux magnétiques dont la géométrie et les dimensions permettent d'avoir une perméabilité la plus importante possible.
Or, compte tenu des phénomènes de gyromagnétisme, il est connu que la perméabilité varie en fonction de la fréquence, et plus précisément qu'il existe une fréquence de résonance au-delà de laquelle une inductance présente un comportement capacitif. Autrement dit, une micro-inductance doit impérativement être utilisée à des fréquences inférieures à cette fréquence de résonance.
Or, l'augmentation des fréquences d'utilisation se heurte donc au phénomène de résonance gyromagnétique, qui limite pour une géométrie donnée la plage de fréquence dans laquelle l'inductance peut être utilisée de façon optimale.
Un problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la limitation de la fréquence d'utilisation inhérente à l'existence d'un phénomène de gyromagnétisme.
Exposé de l'invention
L'invention concerne donc un microcomposant inductif tel qu'une micro-inductance ou un micro-transformateur, qui comporte un bobinage métallique ayant la forme d'un solénoïde, et un noyau magnétique incluant un ruban en un matériau ferromagnétique positionné au centre du solénoïde.
Conformément à l'invention, ce microcomposant se caractérise en ce que le noyau comporte à au moins une couche additionnelle parallèle au ruban, apte à générer un champ magnétique orienté perpendiculairement à l'axe du solénoïde.
Autrement dit, la couche additionnelle associée au ruban ferromagnétique est le siège d'un champ magnétique qui se referme en passant à travers le ruban, et en soumettant donc ce dernier à un champ magnétique perpendiculaire à l'axe du solénoïde, et donc généralement à la grande dimension du noyau.
La présence de ce champ magnétique supplémentaire à l'intérieur du ruban, orienté parallèlement à l'axe facile d'aimantation du ruban ferromagnétique, s'oppose à la rotation des aimantations orientées au repos selon l'axe facile. Ceci se traduit donc par une diminution de la perméabilité magnétique du ruban, et donc une diminution de la valeur d'inductance des microcomposants ; on a constaté que cet inconvénient est compensé par l'augmentation de la fréquence de résonance pour l'effet gyromagnétique correspondant à la fréquence maximale à laquelle le microcomposant conserve son comportement inductif.
La détermination de la fréquence de résonance gyromagnétique fait intervenir l'équation de Landau-Lifschitz qui suit : 1 ∂ M γ ∂t = M ∧ H + α ∂ M γMs ∂t ∧ M dans laquelle :
  • M représente le moment magnétique,
  • H le champ magnétique dans lequel est plongé ce moment,
  • γ la constante gyromagnétique,
  • et α le facteur d'amortissement.
Pour déterminer la perméabilité selon l'axe difficile du matériau ferromagnétique, qui correspond à l'axe principal du solénoïde, il convient de déterminer les différents champs magnétiques auxquels le matériau est soumis. Ainsi, lorsqu'un matériau d'une forme donnée est plongé dans un champ magnétique (Hext), les aimantations ont tendance à s'aligner.
La neutralité du matériau est donc perdue, des charges apparaissent qui créent un champ s'opposant au champ extérieur, diminuant ainsi le champ intérieur résultant (Hint). Le champ s'opposant au champ extérieur est généralement dénommé "champ démagnétisant" (Hd), et dépend fortement de la géométrie. Plus précisément, on appelle N le coefficient de champ démagnétisant tel que : H d =-N M
Ce coefficient N ne dépend que de la géométrie. Ce champ démagnétisant, créé par les composantes d'aimantation selon la direction de l'axe difficile diminue le champ intérieur résultant et s'oppose donc au passage de lignes de flux. Autrement dit, ce champ démagnétisant a pour conséquence une baisse de la perméabilité.
Ainsi, en tenant compte de cette modélisation, on peut résoudre l'équation de Landau-Lifschitz pour déterminer, selon l'axe difficile, la valeur de la perméabilité. Comme on le sait, la perméabilité magnétique est une grandeur complexe, dans laquelle la partie réelle représente la perméabilité efficace, tandis que la partie imaginaire représente les pertes. Ainsi, la résolution de ces équations donne les valeurs de la partie réelle (µ') et de la partie imaginaire (µ") fonction de la fréquence, de N, et des propriétés intrinsèques du matériau.
La fréquence de résonance, pour laquelle la valeur de µ" est maximale est la suivante : fres =γ2π (Hk +N.4πMs )(Hk +4.πMs ) dans laquelle :
  • N est le coefficient de champ démagnétisant,
  • γ est la constante gyromagnétique,
  • Hk est la valeur du champ d'anisotropie,
  • et Ms est la valeur du moment magnétique à la saturation.
On constate donc que la fréquence de résonance est une fonction croissante de la valeur du champ d'anisotropie qui oriente les domaines magnétiques selon l'axe facile. Ainsi, en soumettant le noyau ferromagnétique à un champ supplémentaire grâce à la couche additionnelle et caractéristique, on ajoute un champ supplémentaire au champ d'anisotropie intrinsèque, ce qui augmente l'effet d'anisotropie pour les domaines magnétiques.
Par conséquent, la perméabilité magnétique, illustrant la facilité à provoquer la rotation de l'aimantation du matériau est diminuée, puisque le champ magnétique supplémentaire s'oppose à un tel phénomène. En contrepartie, la fréquence de résonance pour l'effet gyromagnétique, fonction croissante de la valeur du champ d'anisotropie, est plus élevée, ce qui permet l'utilisation de la micro-inductance ou du micro-transformateur à des fréquences plus élevées.
En pratique, le champ magnétique additionnel peut être généré soit par une couche additionnelle en un matériau ferromagnétique dit dur (aimant), soit une couche métallique conductrice destinée à être parcourue par un courant électrique.
Dans le premier cas, l'aimantation de la couche additionnelle dure est choisie perpendiculaire à l'axe du solénoïde.
En pratique, on peut prévoir d'interposer ou non entre la couche additionnelle dure et le noyau en matériau ferromagnétique une couche de séparation permettant notamment de limiter les effets de couplage magnétique.
Avantageusement en pratique, on peut prévoir deux couches additionnelles dures situées chacune sur une face du ruban ferromagnétique, de manière à augmenter encore la valeur de ce champ additionnel s'ajoutant au champ d'anisotropie intrinsèque, et par conséquent la fréquence de résonance fixant la limite supérieure à laquelle l'inductance peut être utilisée.
Avantageusement en pratique, le matériau ferromagnétique dur de la couche additionnelle peut être choisie dans le groupe comprenant les alliages de cobalt-platine ou d'hexaferrites.
En fonction de l'épaisseur et de l'aimantation rémanente de la couche additionnelle, on peut choisir la valeur du champ magnétique qui s'additionne au champ d'anisotropie intrinsèque, et donc la valeur de perméabilité du noyau. On peut ainsi réaliser des micro-inductances avec des valeurs d'inductances prédéterminées.
Dans le cas où la couche additionnelle est une couche métallique conductrice, on peut avantageusement prévoir de la connecter à des moyens permettant de régler l'intensité et/ou la forme du courant électrique qui la parcourt. Il est ainsi possible de régler dynamiquement la valeur du champ magnétique à saturation, et donc la perméabilité magnétique, et ainsi que la valeur de l'inductance. Cette disposition permet par exemple de faire varier dynamiquement la fréquence de résonance d'un circuit oscillant de façon particulièrement simple.
En pratique, le ruban ferromagnétique et la couche additionnelle conductrice peuvent être soit électriquement isolés, soit électriquement reliés. Pour ces applications à haute fréquence, le ruban et les couches additionnelles sont avantageusement isolés.
La géométrie du noyau n'est pas limitée à la simple association de deux couches, mais on peut prévoir d'utiliser plusieurs couches additionnelles ferromagnétiques dures entre lesquelles est interposé le ruban magnétique ou bien une couche additionnelle (dure ou conductrice) prise en sandwich entre deux rubans ferromagnétiques.
Bien qu'il ne s'agisse pas de la forme préférée d'exécution, lorsque le matériau ferromagnétique du ruban est conducteur, on peut prévoir de le faire parcourir par un courant de sorte qu'un champ magnétique se crée à l'intérieur même du ruban. Ce champ produit des effets similaires à ceux générés par une couche additionnelle distincte.
Description sommaire des figures
La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien du mode de réalisation qui suit à l'appui des figures annexées, dans lesquelles :
  • La figure 1 est une vue de dessus schématique d'une micro-inductance réalisée conformément à l'invention.
  • La figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon le plan II-II' de la figure 1.
  • La figure 3 est une vue en coupe transversale selon le plan III-III' de la figure 1.
  • Les figures 4 à 7 sont des vues en coupes analogues à la figure 3, pour différentes variantes de réalisation.
    • Manière de réaliser l'invention
    Comme déjà indiqué, l'invention concerne des microcomposants tels que des micro-inductances ou micro-transformateurs dont le noyau magnétique comprend un ruban en un matériau ferromagnétique et une couche spécifique qui est la source d'un champ magnétique supplémentaire venant s'additionner au champ d'anisotropie intrinsèque du ruban ferromagnétique.
    Cette couche additionnelle peut être réalisée soit à partir d'un matériau ferromagnétique dit dur, soit à partir d'un matériau conducteur, de sorte que lorsqu'elle est parcourue par un courant, cette couche est le siège d'un champ magnétique.
    Dans la suite de la description, cette deuxième forme de réalisation est décrite plus en détail.
    Ainsi, comme illustré à la figure 1, une micro-inductance (1) conforme à l'invention comporte un bobinage métallique (2) constitué d'une pluralité de spires (3) enroulées autour du noyau magnétique. Plus précisément, chaque spire (3) du solénoïde comprend une partie basse (5) qui est insérée sur la surface du substrat (6), ainsi qu'une pluralité d'arches (7) reliant les extrémités (8, 9) des parties basses adjacentes (5-5').
    Ainsi, pour obtenir une telle inductance, on procède à la gravure d'une pluralité de canaux parallèles (10) sur la face supérieure d'un substrat isolant ou d'une couche isolante sur un substrat conducteur ou semi-conducteur (6). On obtient les parties basses (5) de chaque spire par croissance électrolytique de cuivre, puis on planarise la surface du substrat (6) pour obtenir un état de surface optimal.
    On effectue ensuite le dépôt d'une couche de silice (11) au-dessus de la face supérieure du substrat (6), de manière à isoler les parties basses (5) des spires vis à vis des matériaux utilisés pour le noyau magnétique.
    On réalise ensuite le noyau magnétique (4). Comme déjà dit, de multiples architectures peuvent être adoptées, et la suite de la description décrit en détail un mode de réalisation non limitatif. Le noyau (4) de la figure 3 comporte donc deux rubans ferromagnétiques (12,13) entre lesquelles est située une couche conductrice (14).
    Plus précisément, pour réaliser la couche (12) en matériau ferromagnétique, plusieurs techniques peuvent être utilisées, telles que la pulvérisation cathodique ou le dépôt électrolytique. Ainsi, dans la seconde technique, on assure le dépôt électrolytique du matériau magnétique au-dessus d'une zone de croissance située au-dessus de la pluralité des segments formant les parties basses (5) des spires. L'épaisseur de la couche magnétique (12) est choisie entre 0,1 et 10 micromètres, pour obtenir une inductance suffisante tout en limitant les phénomènes de courants induits.
    Après avoir déposé la couche inférieure (12) de matériau ferromagnétique, on procède au dépôt d'une couche isolante (15) par pulvérisation cathodique au dessus de la couche inférieure (12). On dépose par la suite une couche conductrice (14), qui peut être par exemple en or. Ce dépôt peut avoir lieu par voie électrolytique ou par pulvérisation cathodique. Cette couche conductrice (14) est à son tour recouverte d'une couche isolante (16).
    Par la suite, on procède au dépôt d'une seconde couche ferromagnétique (13) au-dessus de la couche conductrice (16), de la même manière que pour la couche (12).
    Les deux couches ferromagnétiques (12, 13) sont préférentiellement de la même épaisseur pour assurer une symétrie autour de la couche conductrice (14).
    Après avoir réalisé l'ensemble du noyau magnétique (4), on procède au dépôt d'une couche de silice (22) destinée à isoler électriquement le noyau magnétique (4) de la partie supérieure (7) des spires (2). Par la suite, on procède à un dépôt électrolytique du cuivre pour former des arches (7) reliant les extrémités opposées des parties basses adjacentes (5-5'), pour obtenir le microcomposant illustré à la figure 1. Des étapes ultérieures pour la création de plots de connexion (23, 24), ainsi qu'une éventuelle passivation peuvent être effectuées.
    Les matériaux magnétiques utilisés pour le noyau peuvent être relativement variés dès lors qu'ils possèdent une forte aimantation et une anisotropie contrôlée. Ainsi, il peut s'agir de matériaux cristallins ou amorphes tels que par exemple le CoZrNb ou d'autres alliages à base de cobalt, nickel ou fer. S'agissant de la couche conductrice, celle-ci peut être réalisée dans des matériaux à faible résistivité telle que le cuivre ou l'or.
    Ainsi, lorsque la couche intermédiaire conductrice (14) est parcourue par un courant circulant selon l'axe (20) du solénoïde, entre les plots (26, 27), un champ magnétique est généré perpendiculairement à l'axe (20) du solénoïde, en formant des lignes de champ autour de la couche conductrice (14). Ce champ (représenté par des flèches) passe par les couches ferromagnétiques (12, 13) encadrant la couche conductrice (14). Ce champ supplémentaire s'ajoute au champ d'anisotropie intrinsèque caractéristique du matériau ferromagnétique. Ce champ s'oppose donc à la rotation des aimantations des différents domaines magnétiques qui sont naturellement orientés selon l'axe facile du matériau ferromagnétique, c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe du solénoïde. Cette opposition à la rotation des aimantations se traduit par l'augmentation de la valeur du champ magnétique nécessaire pour obtenir la saturation, et donc une diminution de la perméabilité magnétique du noyau.
    Complémentairement, et comme exposé ci-avant, l'augmentation du champ de saturation se traduit par une augmentation de la fréquence de résonance de l'effet gyromagnétique. L'augmentation de cette fréquence de résonance permet donc d'utiliser le microcomposant à des fréquences plus élevées que pour les composants existants.
    Le courant électrique parcourant la couche conductrice (14) peut être ajusté pour faire varier la perméabilité du noyau magnétique, et donc le coefficient d'inductance du composant.
    Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la seule forme décrite en détail dans laquelle le champ magnétique additionnel est obtenu grâce à une couche supplémentaire conductrice. En effet, ce champ additionnel peut également être obtenu par une couche ferromagnétique dure supplémentaire, disposée de telle manière que son aimantation soit perpendiculaire à l'axe du solénoïde. Ainsi comme illustré à la figure 4, le noyau comprend une couche additionnelle (32) en un matériau ferromagnétique dur interposée entre deux rubans en matériau ferromagnétique (30,31). Le champ (représenté par des flèches) généré par la couche (32) se referme par les deux rubans (30,31), augmentant ainsi le champ d'anisotropie intrinsèque.
    L'invention n'est pas non plus limitée à la forme de réalisation illustrée dans laquelle le noyau comprend deux couches ferromagnétiques entre lesquelles est interposée la couche additionnelle, mais d'autres architectures peuvent être envisagées dans lesquelles le noyau comprend une seule couche ferromagnétique et une couche supplémentaire ferromagnétique dure. Ainsi, comme illustré à la figure 5, le noyau comprend un ruban en matériau ferromagnétique (35) associé à une couche additionnelle (36) en matériau ferromagnétique dur. Le champ (représenté par des flèches) généré par la couche (36) se referme par le ruban (35), augmentant ainsi le champ d'anisotropie intrinsèque de la couche (35). Cette couche en matériau ferromagnétique peut être remplacée par une couche conductrice, qui lorsqu'elle est parcourue par un courant produit un champ dans la couche ferromagnétique (35). La couche additionnelle peut être au dessus ou au dessous du ruban ferromagnétique, en fonction des épaisseurs et du procédé de fabrication choisi.
    D'autres structures sont également couvertes par l'invention, telles que celles comprenant un ensemble de plusieurs couches ferromagnétiques associées à plusieurs couches additionnelles, ferromagnétiques ou conductrices. Ainsi, comme illustré à la figure 6, le noyau peut comprendre un ruban (40) en matériau ferromagnétique, interposé entre deux couches ferromagnétiques dures (41,42). Les champs (représentés par des flèches) générés par les couches additionnelles se referment dans le ruban (40), produisant ainsi l'effet souhaité. Comme illustré à la figure 7, ces deux couches ferromagnétiques dures peuvent être remplacées par deux nappes conductrices (45,46), parcourues par des courants identiques, mais de sens inverses, de sorte que les champs (représentés par des flèches) qu'elle génèrent sont de même sens lorsqu'ils se referment dans le ruban (40).
    Par ailleurs, bien que l'invention soit décrite plus en détail en ce qui concerne les micro-inductances, il va de soi que la réalisation de micro-transformateurs, avec deux bobinages enroulés sur un noyau commun, est également couverte par l'invention.
    Il ressort de ce qui précède que les microcomposants conformes à l'invention présentent de multiples avantages et notamment l'augmentation de la fréquence maximale de fonctionnement par rapport à des microcomposants de dimension et de matériaux identiques, ainsi qu'une possibilité de faire varier de façon dynamique la perméabilité magnétique, et donc la valeur de l'inductance.
    Ces microcomposants trouvent une application toute particulière dans l'application de radio-fréquence et notamment dans la radio-téléphonie mobile.

    Claims (10)

    1. Microcomposant inductif (1), tel que micro-inductance ou microtransformateur, comportant un bobinage métallique (2) ayant la forme d'un solénoïde, et un noyau magnétique (4) incluant un ruban (12, 13) en un matériau ferromagnétique, positionné au centre du solénoïde (2), caractérisé en ce que le noyau (4) comporte au moins une couche additionnelle (14) parallèle au ruban (12, 13), apte à générer un champ magnétique orienté perpendiculairement à l'axe (20) du solénoïde (2).
    2. Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche additionnelle (36) est en un matériau ferromagnétique.
    3. Microcomposant selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une couche de séparation (15,16) entre le ruban (12, 13) et la couche additionnelle (14).
    4. Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux couches additionnelles situées chacune sur une face du ruban.
    5. Microcomposant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau ferromagnétique de la couche additionnelle est choisi dans le groupe comprenant : les alliages de cobalt platine et les hexaferrites.
    6. Microcomposant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche additionnelle (14) est une couche métallique conductrice, destinée à être parcourue par un courant électrique.
    7. Microcomposant selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche additionnelle (14) est connectée à des moyens permettant de régler l'intensité et/ou la forme du courant électrique la parcourant.
    8. Microcomposant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ruban et la couche additionnelle sont électriquement isolés.
    9. Microcomposant selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ruban (12, 13) et la couche additionnelle (14) sont électriquement reliés.
    10. Microcomposant selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs rubans (12, 13) entre lesquels sont interposées des couches additionnelles métalliques conductrices (14).
    EP01420153A 2000-08-04 2001-07-10 Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur Withdrawn EP1178504A1 (fr)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    FR0010360 2000-08-04
    FR0010360A FR2812756B1 (fr) 2000-08-04 2000-08-04 Microcomposant du type micro-inductance ou micro- transformateur

    Publications (1)

    Publication Number Publication Date
    EP1178504A1 true EP1178504A1 (fr) 2002-02-06

    Family

    ID=8853340

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP01420153A Withdrawn EP1178504A1 (fr) 2000-08-04 2001-07-10 Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur

    Country Status (4)

    Country Link
    EP (1) EP1178504A1 (fr)
    JP (1) JP2002093624A (fr)
    CA (1) CA2352452A1 (fr)
    FR (1) FR2812756B1 (fr)

    Cited By (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102011086403A1 (de) 2011-11-15 2013-05-16 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Induktionsbauteil

    Families Citing this family (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    JP4867698B2 (ja) * 2007-02-20 2012-02-01 Ｔｄｋ株式会社 薄膜磁気デバイス及びこれを有する電子部品モジュール
    US11255612B2 (en) 2014-07-25 2022-02-22 Enure, Inc. Wound strip machine
    DE112015003443T5 (de) * 2014-07-25 2017-04-06 Prippell Technologies, Llc Fluidgekühlte gewundene Streifenstruktur

    Citations (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP0309679A1 (fr) * 1987-09-03 1989-04-05 Vacuumschmelze GmbH Noyau pour un dispositif inductif de commutation et indépendant de la fréquence
    GB2329762A (en) * 1997-08-19 1999-03-31 Taiyo Yuden Kk An electronic component with a coil encapsulated in resin containing filler material
    JPH11144960A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Murata Mfg Co Ltd 高周波チョークコイル

    Patent Citations (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    EP0309679A1 (fr) * 1987-09-03 1989-04-05 Vacuumschmelze GmbH Noyau pour un dispositif inductif de commutation et indépendant de la fréquence
    GB2329762A (en) * 1997-08-19 1999-03-31 Taiyo Yuden Kk An electronic component with a coil encapsulated in resin containing filler material
    JPH11144960A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Murata Mfg Co Ltd 高周波チョークコイル

    Non-Patent Citations (1)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Title
    PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 10 31 August 1999 (1999-08-31) *

    Cited By (3)

    * Cited by examiner, † Cited by third party
    Publication number Priority date Publication date Assignee Title
    DE102011086403A1 (de) 2011-11-15 2013-05-16 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Induktionsbauteil
    WO2013072135A1 (fr) 2011-11-15 2013-05-23 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Composant inductif
    US10510475B2 (en) 2011-11-15 2019-12-17 Wuerth Elektronik Eisos Gmbh & Co. Kg Induction component

    Also Published As

    Publication number Publication date
    FR2812756B1 (fr) 2002-10-04
    FR2812756A1 (fr) 2002-02-08
    JP2002093624A (ja) 2002-03-29
    CA2352452A1 (fr) 2002-02-04

    Similar Documents

    Publication Publication Date Title
    EP1187149A1 (fr) Microcomposant du type micro-inductance ou micro-transformateur
    EP0420755B1 (fr) Procédé de réalisation d&#39;une tête d&#39;enregistrement magnétique et tête obtenue par ce procédé
    EP0152326B1 (fr) Procédé de réalisation d&#39;une tête magnétique d&#39;écriture
    EP0152325B1 (fr) Procédé de réalisation d&#39;un bobinage pour tête magnétique d&#39;enregistrement et bobinage obtenu par ce procédé
    EP0153886B1 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une tête magnétique pour enregistrement perpendiculaire
    EP0652550B1 (fr) Tête magnétique de lecture à élément magnétorésistant multicouche et à concentrateur et son procédé de réalisation
    FR2793943A1 (fr) Micro-composants du type micro-inductance ou micro- transformateur, et procede de fabrication de tels micro- composants
    EP0406362B1 (fr) Procede de realisation d&#39;une tete magnetique d&#39;enregistrement lecture et tete magnetique obtenue par ce procede
    EP1157395B1 (fr) Composant electronique discret de type inductif, et procede de realisation de tels composants
    FR2568414A1 (fr) Resonateurs electromagnetiques et filtres realises a partir de ces resonateurs.
    KR100302221B1 (ko) 박막인덕턴스소자및그를이용한박막자기소자
    EP1178504A1 (fr) Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur
    EP0406051B1 (fr) Tête de lecture magnétique à effet hall
    EP1168383A1 (fr) Microcomposant du type micro-inductance ou microtransformateur
    EP3410449B1 (fr) Dispositif magnetique integre a inductance variable et procede de realisation d&#39;un tel dispositif
    EP3033755B1 (fr) Composant ferrite pour application de puissance et procede de fabrication du composant
    FR2558000A1 (fr) Tete de transducteur magnetique.
    EP1921640B1 (fr) Noyau magnétique fermé en forme de spirale et micro-inductance intégrée comportant un tel noyau magnétique fermé
    FR2716996A1 (fr) Tête magnétique verticale et son procédé de réalisation.
    EP2688137B1 (fr) Résonateur hyperfréquence a saut d&#39;impédance, notamment pour filtres hyperfréquence coupe-bande ou passe-bande
    FR2502824A1 (fr) Tete de transducteur magnetique
    EP1727231B1 (fr) Composant microélectronique intégré pour filtrage du bruit électromagnétique et circuit de transmission radiofréquence le comportant
    EP3506326A2 (fr) Dispositif de filtrage inductif a noyau magnetique torique
    JP2001518702A (ja) 磁気回路の作動周波数を増大する方法及びその磁気回路
    CA2457009A1 (fr) Circuit resonant hyperfrequence et filtre hyperfrequence accordable l&#39;utilisant

    Legal Events

    Date Code Title Description
    PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

    Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

    AK Designated contracting states

    Kind code of ref document: A1

    Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

    AX Request for extension of the european patent

    Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

    17P Request for examination filed

    Effective date: 20020610

    AKX Designation fees paid

    Free format text: AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

    STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

    Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

    18D Application deemed to be withdrawn

    Effective date: 20040203