FR2485247A1 - ADJUSTABLE INDUCTOR AND METHOD FOR MAKING SAME - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN INDUCTEUR REGLABLE ET SON PROCEDE DE REALISATION. LEDIT INDUCTEUR COMPREND UN SUBSTRAT 10 NON CONDUCTEUR DE L'ELECTRICITE, UN INDUCTEUR ELECTRIQUE 12 PLACE SUR UNE SURFACE DU SUBSTRAT, ET UNE COUCHE 14 DE MATIERE CONDUCTRICE DE L'ELECTRICITE OU MAGNETIQUE SUR LA SURFACE DU SUBSTRAT QUI EST OPPOSEE A L'INDUCTEUR ET DONT LA DIMINUTION DE L'EPAISSEUR OU DE LA SURFACE A POUR EFFET D'ACCROITRE OU DE REDUIRE L'INDUCTANCE RESPECTIVEMENT. APPLICATION AUX INDUCTEURS REGLABLES POUR CIRCUITS INTEGRES.THE INVENTION CONCERNS AN ADJUSTABLE INDUCER AND ITS EMBODIMENT PROCESS. THE INDUCER INCLUDES A NON-ELECTRICAL CONDUCTIVE SUBSTRATE 10, AN ELECTRICAL INDUCER 12 PLACED ON A SURFACE OF THE SUBSTRATE, AND A LAYER 14 OF ELECTRICALLY CONDUCTING OR MAGNETIC MATERIAL ON THE SURFACE OF THE SUBSTRATE OPPOSING THE INDUCER AND OF WHICH THE REDUCTION IN THICKNESS OR AREA HAS THE EFFECT OF INCREASING OR REDUCING INDUCTANCE RESPECTIVELY. APPLICATION TO ADJUSTABLE INDUCERS FOR INTEGRATED CIRCUITS.
Description
1; 2485247-1; 2485247-
La présente invention concerne des inducteurs électriques et,plus particulièrement, des inducteurs réglables The present invention relates to electrical inductors and, more particularly, to adjustable inductors
àfilms épais et minces.thick and thin films.
Lorsque des inducteurs sont utilisés dans des circuits accordés, des filtres, etc., il est essentiel que When inductors are used in tuned circuits, filters, etc., it is essential that
l'inductance puisse être ajustée à une valeur voulue et main- the inductance can be adjusted to a desired value and
tenue à cette valeur. Il est souhaitable d'utiliser des cir- held at this value. It is desirable to use cir-
cuits intégrés dans de nombreuses applications pour réaliser cooked in many applications to achieve
un équipement électronique miniature. Une difficulté que sou- miniature electronic equipment. A difficulty that
lèvent de tels circuits est que les composants miniatures lift such circuits is that the miniature components
qui sont disponibles ne sont pas réglables, et il est diffi- available are not adjustable, and it is difficult to
cile de les utiliser pour ajuster ou aligner le circuit cile to use them to adjust or align the circuit
à cause de leur petite dimension.because of their small size.
A la connaissance de la Demanderesse, il n'a pas été tenté d'ajuster l'inductance d'un inducteur à film mince ou épais du type décrit, par exempledans le brevet To the knowledge of the Applicant, no attempt has been made to adjust the inductance of a thin or thick film inductor of the type described, for example in the patent
des Etats-Unis d'Amérique NO 3 785 046 sans modifier physique- of United States of America No. 3,785,046 without modifying
ment l'inducteur lui-même ou le circuit dans lequel l'induc- the inductor itself or the circuit in which the inductor
teur est utilisé. Il est difficile et peu pratique d'établir une connexion électrique en un point de l'enroulement de is used. It is difficult and impractical to establish an electrical connection at a point in the winding of
l'inducteur autre que les bornes de départ et terminale exis- the inductor other than the starting and ending terminals
tantes. Il est évident que.si l'on devait tenter d'établir une connexion à un autre endroit de l'enroulement, il serait nécessaire de traverser les couches diélectriques, en rompant ainsi le joint hermétique et en exposant l'enroulement aux aunts. It is obvious that if one were to attempt to establish a connection at another location in the winding, it would be necessary to traverse the dielectric layers, thereby breaking the hermetic seal and exposing the winding to
éléments néfastes du milieu environnant. harmful elements of the surrounding environment.
En outre, dans ce cas, la plage de réglage est In addition, in this case, the adjustment range is
limitée par la longueur qu'offre la dernière spire de l'induc- limited by the length of the last turn of the inductive
teur étant donné que seule la dernière spire est accessible, because only the last turn is accessible,
sans tenir compte de la rupture du joint hermétique.- - without taking into account the rupture of the hermetic seal.
Toutefois, dans un inducteur en spirale., toutes les spires de l'inducteur sont-accessibles en supposant que ce dernier ne soit pas scellé avant le réglage. La prise peut être déplacée jusqu'à ce qu'on obtienne l'inductance voulue, puis la connexion de la prise est rendue permanente par soudage ou collage. Cependant, en pratique, il s'agit d'un mode opératoire délicat et précis, en particulier lorsque l'inductance est faible. La position et la longueur du fil However, in a spiral inductor, all turns of the inductor are accessible assuming that the latter is not sealed before adjustment. The socket can be moved until the desired inductance is achieved, and then the plug connection is made permanent by welding or gluing. However, in practice, this is a delicate and precise procedure, especially when the inductance is low. The position and length of the wire
métallique à la prise doivent être maintenues d-siz i:.- metal to the socket must be maintained d-siz i: .-
tant o le réglage est effectué jusqu'à la fixation firnale as long as the adjustment is carried out until the firnal fixation
et définitive. La modification des caractéristiques pnhsi- and definitive. The modification of the pnhsi-
ques de tels inducteurs est un travail méticuleux et 13n. such inducers is meticulous and 13n.
qui s'ajoute obligatoirement à la durée et aux frais de fabrication. which must be added to the duration and the manufacturing costs.
Selon son concept fondamental, la présente in- According to its fundamental concept, the present
vention concerne le réglage d'inducteurs à films épais et minces placés sur une surface d'un substrat en appliquant à la surface opposée de ce dernier une couche d'un métal hautement conducteur ou d'une matière magnétique de grande résistivité. The invention relates to the adjustment of thin and thick film inductors placed on a surface of a substrate by applying a layer of a highly conductive metal or a high resistivity magnetic material to the opposite surface of the substrate.
La présente invention se propose donc de surmon- The present invention therefore proposes to overcome
ter les inconvénients e-t limitations susmentionnés des procé- the above-mentioned limitations and limitations of the
dés antérieurs de réglage des inducteurs à films épais et minces. L'invention a encore pour objet un inducteur présentant une inductance réglée très stable, mais qui peut previous setting dice thin and thick film inductors. The subject of the invention is also an inductor having a very stable regulated inductance, but which can
être accrue ou réduite selon les besoins en choisissant sim- be increased or reduced as needed by simply choosing
plement la quantité et le type de revêtement appliqué à the amount and type of coating applied to
la surface du substrat qui est opposée à l'inducteur. the surface of the substrate which is opposed to the inductor.
L'invention a également pour objet un procédé de réglage des inducteurs du type décrit, dans lequel le scellement ou la passivation de l'inducteur n'.est pas affecté par le procédé de réglage. Un inducteur réglable du type The invention also relates to a method for adjusting the inductors of the type described, in which the sealing or the passivation of the inductor is not affected by the adjustment process. An adjustable inductor of the type
décrit est de construction simplifiée permettant une fabri- described is of simplified construction allowing a manufacturer
cation économique. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel: la figure 1 est une vue en plan d'un inducteur réglable selon la présente invention; la figure 2 est une vue de face de l'inducteur economic cation. The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 is a plan view of an adjustable inductor according to the present invention; FIG. 2 is a front view of the inductor
et du substrat représentés sur la figure 1 montrant le revête- and the substrate shown in Figure 1 showing the coating
ment métallique sur la surface dudit substrat qui est opposée à l'inducteur; metal on the surface of said substrate which is opposed to the inductor;
la figure 3 est une vue en plan d'une seconde- FIG. 3 is a plan view of a second
forme de réalisation d'un inducteur réglable selon l'inven- embodiment of an adjustable inductor according to the invention.
tion; et la figure 4 est une-vue de face de l'inducteur tion; and FIG. 4 is a front view of the inductor
et du substrat de la figure 3 montrant le revêtement magnéti- and the substrate of FIG. 3 showing the magnetic coating
que appliqué à la surface du substrat qui est opposée à l'in- applied to the surface of the substrate that is opposed to the
ducteur. Un substrat 10 non conducteur de l'électricité est représenté sur le dessin et peut être en toute matière isolante convenable telle que l'alumine (A1203).-Une surface du substrat 10 constitue une base pour un inducteur 12 à film mince ou épais. Il est bien entendu qu'il est possible d'utiliser tout inducteur à film mince ou épais placé sur un substrat non conducteur dè l'électricité, y compris les inducteurs en spirale réalisés par un procédé de dépôt soit ducer. A non-electrically conductive substrate 10 is shown in the drawing and may be any suitable insulative material such as alumina (A1203). A surface of the substrate 10 provides a basis for a thin or thick film inductor 12. It is understood that it is possible to use any thin or thick film inductor placed on a non-conductive substrate of electricity, including spiral inductors made by a deposition process either
en couche mince, soit en couche épaisse. L'enroulement d'in- in a thin layer, or in a thick layer. The winding of
duction représenté est décrit dans le brevet des Etats-Unis The duction shown is described in the US patent
d'Amérique NO 3 785 046 précité.No. 3,785,046, cited above.
Comme on le voit sur la figure 2, la surface du substrat 10 qui est opposée à l'inducteur 12 est revêtue d'une couche 14 de métal tel que l'aluminium, le cuivre,_ As can be seen in FIG. 2, the surface of the substrate 10 which is opposite the inductor 12 is coated with a layer 14 of metal such as aluminum, copper,
l'or ou autre métal hautement conducteur de l'électricité. gold or other metal highly conducive to electricity.
Lorsqu'un courant alternatif circule dans l'inducteur 12, le champ magnétique variable induit des courants de Foucault dans la couche métallique 14 dans une direction telle que le champ magnétique produit par les courants de Foucault s'oppose au champ magnétique engendré par le courant dans When an alternating current flows in the inductor 12, the variable magnetic field induces eddy currents in the metal layer 14 in a direction such that the magnetic field produced by the eddy currents is opposed to the magnetic field generated by the current in
l'inducteur. Par suite, l'application de la couche métalli- the inductor. As a result, the application of the metallic layer
que diminue l'inductance de l'inducteur. Le degré de réduc- that decreases the inductance of the inductor. The degree of reduction
tion dépend-du diamètre de l'enroulement d'induction, de l'épaisseur du substrat et de l'épaisseur ou de la surface depends on the diameter of the induction coil, the thickness of the substrate and the thickness or surface
de la couche métallique.of the metal layer.
- L'enlèvement de la couche métallique 14, par meulage de--diverses quantités de sa surface ou de son épaisseur, a pour-effet d'augmenter l'inductance jusqu'à ce -que la totalité de la couche métallique soit enlevée; il est souhaitable d'utiliser un métal hautement conducteur dans la couche pour minimiser la perte réfléchie dans le circuit de l'inducteur. La perte réfléchie dimin'ue le facteur Removal of the metal layer 14, by grinding various amounts of its surface or thickness, has the effect of increasing the inductance until the entire metal layer is removed; it is desirable to use a highly conductive metal in the layer to minimize the reflected loss in the inductor circuit. Reflected loss decreases the factor
de mérite de l'inducteur.of merit of the inductor.
Par exemple, dans un inducteur présentant un For example, in an inductor presenting a
enroulement ayant un diamètre externe de 2,5 mm sur un subs- winding having an outer diameter of 2.5 mm on a substrate
trat en alumine d'une épaisseur de 0,25 m-m, l'inductance est diminuée d'environ 35 '% lorsqu'une couche de cuivre d'une épaisseur de 25 microns est déposée sur la surface inférieure du substrat. Ainsi, on dispose d'une plage de With an alumina tread of 0.25 m-m thickness, the inductance is decreased by about 35% when a 25 micron thick copper layer is deposited on the lower surface of the substrate. Thus, we have a range of
réglage de 35 %.35% setting.
Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, on utilise une couche magnétique 16 de grande résistivité In the embodiment of FIGS. 3 and 4, a magnetic layer 16 of high resistivity is used.
à la place de la couche métallique 14 décrite ci-dessus. instead of the metal layer 14 described above.
L'inductance de l'enroulement est accrue à-cause de la proxi- The inductance of the winding is increased because of the proximity
mité de la couche magnétique. Lorsque cette dernière est partiellement enlevée, soit en surface, soit en épaisseur, mity of the magnetic layer. When the latter is partially removed, either at the surface or in thickness,
l'inductance diminue jusqu'à ce que toute la couche magnéti- the inductance decreases until the entire magnetic layer
que ait disparu. Le degré d'augmentation de l'inductance dé- that has disappeared. The degree of increase of the inductance de-
pend de la perméabilité de la matière magnétique utilisée hangs from the permeability of the magnetic material used
et de l'épaisseur ou de la surface de la couche. and the thickness or surface of the layer.
Par exemple, dans un inducteur présentant un enroulement ayant un diamètre externe de 1,4 mm sur un substrat For example, in an inductor having a winding having an outer diameter of 1.4 mm on a substrate
en alumine d'une épaisseur de 0,25 mm, l'inductance est a-c- made of 0.25 mm thick alumina, the inductance is a-c-
crue d'environ 17 % lorsqu'une couche magnétique de fe-rrite about 17% when a fe-rrite magnetic layer
alpha d'une épaisseur de 50 microns est déposée sur la surfa- alpha thickness of 50 microns is deposited on the surface.
ce opposée du substrat. Par conséquent, la plage de réglage this opposite of the substrate. Therefore, the adjustment range
est d'environ 17 % dans ce cas.is about 17% in this case.
Il est donc bien entendu que la fonction du revêtement métallique est d'assurer une réduction globale It is therefore well understood that the function of the metal coating is to ensure an overall reduction
de l'inductance à partir de la valeur déterminée par l'in- inductance from the value determined by the
ducteur proprement-dit. Un réglage consistant à accroître- driver proper. A setting consisting of increasing
l'inductance de diverses valeurs consiste à enlever diverses quantités de l'épaisseur ouide préférence.de la surface du the inductance of various values consists in removing various amounts of the thickness or preferably the surface of the
revêtement métallique. L'utilisation du revêtement magnéti- metal coating. The use of magnetic coating
que augmente ltinductance à partir de la valeur déterminée par l'inducteur proprement dit. Un réglage- consistant à diminuer l'inductance est effectué en enlevant diverses quantités de l'épaisseur ou de la surface du revêtement magnétique. En -conséquence, le rôle du revêtement magnétique that increases the inductance from the value determined by the inductor itself. Adjustment of decreasing the inductance is accomplished by removing various amounts of the thickness or surface of the magnetic coating. In-consequence, the role of the magnetic coating
est d'assurer une augmentation globale de l'inductance. is to ensure an overall increase in inductance.
Le procédé mettant en oeuvre un revêtement ma- The process employing a magnetic coating
gnétique est plus avantageux étant donné que l'augmentation gnetic is more advantageous since the increase
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de l'inductance et la beaucoup plus petite perte réfléchie of inductance and the much smaller thoughtful loss
se traduisent par un plus grand facteur de mérite de l'in- result in a greater merit factor of
ducteur.ducer.
Toutefois, en cas de réglage excessif, le revê- However, in case of excessive adjustment, the coating
tement métallique peut être facilement remplacé en appliquant au pinceau une peinture conductrice ou une résine époxy pour metal can be easily replaced by brushing a conductive paint or an epoxy
remplacer les zones enlevées.replace the removed areas.
Le réglage de l'inductance peut être effectué en enlevant par meulage le revêtement métallique ou magnétique du substrat après son insertion dans un circuit pendant que la surface revêtue est à découvert. Un rognage au laser est The adjustment of the inductance can be accomplished by grinding off the metallic or magnetic coating of the substrate after it is inserted into a circuit while the coated surface is exposed. A laser trimming is
également possible.also possible.
En conséquence, il est évident pour les spécia- As a result, it is obvious to the specialists
listes que la présente invention concerne un inducteur à film mince ou épais,qui est réglé sans affecter le scellement hermétique ni modifier les caractéristiques physiques de that the present invention relates to a thin or thick film inductor, which is adjusted without affecting the hermetic seal or modifying the physical characteristics of the
l'inducteur ou du circuit dans lequel ce dernier est incorporé. the inductor or the circuit in which the latter is incorporated.
Il est également évident que l'inducteur peut être réglé pendant la fabrication ou après son incorporation dans un It is also obvious that the inductor can be adjusted during manufacture or after incorporation into a
circuit indépendant.independent circuit.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'inducteur et au procédé décrits et It goes without saying that many modifications can be made to the described inductor and process and
représenté sans sortir du cadre de l'invention. shown without departing from the scope of the invention.
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