FR2907589A1 - Integrated micro-induction coil for e.g. power electronics application, has disjointed loops constituting winding around core, where core has four parallel branches that are enclosed by winding and have ends connected by respective bases - Google Patents
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Abstract
Description
1 Micro-inductance intégrée comportant un noyau magnétique fermé de type1 Integrated micro-inductance comprising a closed magnetic core of the type
multi-branche Domaine technique de l'invention L'invention est relative à une micro-inductance intégrée comportant un noyau magnétique fermé et une pluralité de spires disjointes constituant un bobinage autour du noyau magnétique. État de la technique L'invention s'inscrit dans la thématique des micro-inductances intégrées pour 15 des applications en électronique de puissance. Elle peut, d'une manière plus générale, s'appliquer à tous les systèmes inductifs intégrés ou non (inductances, transformateurs, têtes d'enregistrement magnétique, actionneurs, capteurs, etc...) nécessitant une haute densité de puissance électrique. 20 Il existe depuis de nombreuses années des micro-inductances de divers types, utilisant des bobinages de type spirale ou solénoïde. Cependant, les composants discrets restent très majoritairement utilisés dans des applications utilisant de fortes densités de puissance car ils offrent un 25 meilleur compromis entre inductance et courant de saturation. Une micro-inductance de type spirale avec plan magnétique est facile à intégrer et permet de travailler à de forts courants. Cependant, ce type de dispositif devient très encombrant dès lors que l'on vise de fortes valeurs 30 d'inductance (L de l'ordre du pH), parce qu'il faut un nombre de tours de spirale élevé. De plus, la résistance de tels dispositifs est importante. 2907589 2 Les micro-inductances intégrées toroïdales avec bobinage solénoïde, ainsi que leurs améliorations en méandres (voir l'article Integrated Electroplated Micromachined Magnetic Devices Using Low Temperature Fabrication 5 Processes by J.Y.Park et. al., IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing, Vol. 23, n .1, 2000), sont directement inspirées des composants discrets et présentent le meilleur compromis possible entre résistance et niveau d'inductance, car on s'approche du cas idéal du solénoïde infini. Cependant, des simulations montrent que le flux magnétique 10 à l'intérieur du noyau est réparti de façon très inhomogène. Le champ magnétique est plus intense le long des lignes de champ les plus courtes. Les zones du noyau magnétique soumises aux champs les plus intenses sont très rapidement saturées, provoquant une diminution de l'inductance dès des faibles courants, alors que d'autres zones sont soumises à des champs beaucoup plus faibles et ne participent que peu ou pas au phénomène inductif, c'est-à-dire elles n'ont pas de contribution à la valeur de l'inductance. Les zones utiles du noyau magnétique sont donc très vite saturées alors que d'autres zones restent non sollicitées. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to an integrated micro-inductance comprising a closed magnetic core and a plurality of disjoint turns constituting a winding around the magnetic core. STATE OF THE ART The invention is in line with the theme of integrated micro-reactors for applications in power electronics. It can, more generally, apply to all inductive systems integrated or not (inductors, transformers, magnetic recording heads, actuators, sensors, etc ...) requiring a high density of electrical power. Micro-inductances of various types have existed for many years, using spiral or solenoid windings. However, the discrete components remain mostly used in applications using high power densities because they offer a better compromise between inductance and saturation current. A spiral-type micro-inductance with magnetic plane is easy to integrate and allows to work with strong currents. However, this type of device becomes very cumbersome if one targets high values of inductance (L of the order of pH), because it takes a high number of turns of spiral. In addition, the resistance of such devices is important. 2907589 2 Toroidal integrated micro-inductors with solenoid winding, as well as their meander enhancements (see Integrated Electroplated Micromachined Magnetic Devices Using Low Temperature Manufacturing 5 Processes by JYPark et al., IEEE Transactions on Electronics Packaging Manufacturing, Vol. 23, n .1, 2000), are directly inspired by the discrete components and offer the best possible compromise between resistance and inductance level, because one approaches the ideal case of the infinite solenoid. However, simulations show that the magnetic flux inside the core is distributed very inhomogeneously. The magnetic field is more intense along the shorter field lines. The zones of the magnetic core subjected to the most intense fields are very quickly saturated, causing a decrease of the inductance from weak currents, whereas other zones are subjected to much weaker fields and participate little or not in inductive phenomenon, that is to say they have no contribution to the value of the inductance. The useful areas of the magnetic core are therefore very quickly saturated while other areas remain unsolicited.
De plus, la puissance maximale passant dans une inductance est déterminée par le volume de matériau magnétique utilisé dans le cas d'un composant intégré. Ce volume est déterminé par l'épaisseur de matériau magnétique (épaisseurs inférieures à 100 microns pour des composants intégrés) et la surface occupée par ce noyau magnétique. Cependant, dans le cas d'un noyau toroïdal, une grande partie de la surface de la puce (au centre) est non exploitée car vide de matériau magnétique. Les transformateurs et inductances avec noyau magnétique en forme de E ou de E-1 sont très utilisés en électrotechnique, essentiellement dans des transformateurs discrets (et dans les dispositifs de type DC/DC discrets) afin de faciliter l'assemblage et le bobinage des inductances, ou bien pour 2907589 3 pouvoir jouer sur les facteurs de conversion entre les trois bobinages de chaque branche, ou sur les effets d'inductances mutuelles entre les bobinages dictincs de chaque branches (voir l'article New Magnetic Structures for Switching Converters de S.Cuk, IEEE Transactions on 5 Magnetics, Vol. MAG-19, n .2, 1983). Dans ces dispositifs, le bobinage n'est pas continu d'une branche à l'autre, mais réalisé par des fils distincts. La plupart des micro-inductances utilisées sur le marché sont des composants discrets fabriqués par des procédés micromécaniques de micro 10 usinage, collage, micro-enroulement, etc... Ces procédés sont lourds à mettre en oeuvre, à traitement individuel, peu flexibles en termes de conception et limitent grandement la miniaturisation des circuits de puissance. En particulier, l'épaisseur des micro-inductances discrètes (typiquement supérieur à 0.5 mm) ne permet pas une mise en boîtier 15 appropriée aux circuits d'alimentation utilisés actuellement pour la téléphonie mobile, par exemple. Les techniques de fabrications utilisées en microélectronique permettent une flexibilité bien plus grande au niveau de la mise en oeuvre de conceptions 20 différentes, assurent un traitement collectif et sont compatibles avec l'idée de miniaturisation car l'épaisseur (substrat compris) peut facilement être inférieure à 300 pm). Cependant, elles sont mal adaptées au dépôt de fortes épaisseurs (supérieures à 10pm) de matériaux conducteurs, magnétiques ou diélectriques et à leur gravure après photolithographie. In addition, the maximum power passing through an inductor is determined by the volume of magnetic material used in the case of an integrated component. This volume is determined by the thickness of magnetic material (thicknesses less than 100 microns for integrated components) and the area occupied by this magnetic core. However, in the case of a toroidal core, a large part of the surface of the chip (in the center) is not used because it is empty of magnetic material. Transformers and inductors with E-shaped or E-1 magnetic core are widely used in electrical engineering, mainly in discrete transformers (and in discrete DC / DC type devices) to facilitate assembly and winding of inductors , or else to be able to play on the conversion factors between the three windings of each branch, or on the effects of mutual inductances between the windings dictincs of each branch (see the article New Magnetic Structures for Switching Converters of S. Cuk, IEEE Transactions on Magnetics, Vol MAG-19, No. 2, 1983). In these devices, the winding is not continuous from one branch to the other, but made by separate wires. Most of the micro-inductors used on the market are discrete components manufactured by micromechanical processes of micro machining, gluing, micro-winding, etc ... These processes are heavy to implement, individually treated, not very flexible in terms of design and greatly limit the miniaturization of power circuits. In particular, the thickness of the discrete micro-inductors (typically greater than 0.5 mm) does not allow an appropriate packaging in the power supply circuits currently used for mobile telephony, for example. The manufacturing techniques used in microelectronics allow a much greater flexibility in the implementation of different designs, provide a collective treatment and are compatible with the idea of miniaturization because the thickness (including substrate) can easily be lower at 300 pm). However, they are poorly suited to deposition of high thicknesses (greater than 10 μm) of conductive, magnetic or dielectric materials and to their etching after photolithography.
25 Pour les composants intégrés, on se heurte à des contraintes de réalisation technologique. En effet, des dépôts de couches conductrices ayant une épaisseur supérieure à 100 micromètres ne sont pour l'instant pas envisageable dans un procédé industriel standard.For integrated components, there are constraints of technological achievement. Indeed, deposits of conductive layers having a thickness greater than 100 microns are currently not feasible in a standard industrial process.
30 2907589 4 L'article Numerical Inductor Optimization de A. von der Weth et al. (Trans. Magn. Soc. Japan, Vol.2, No.5, pp.361-366, 2002) décrit une micro-inductance avec un circuit magnétique ouvert de type multi-branche. Une pluralité de spires disjointes les unes des autres constitue un bobinage 5 autour des branches du noyau magnétique. Pour ces dispositifs, on cherche à augmenter le niveau d'inductance et à minimiser les pertes. Les micro-inductances intégrées présentent en général une inductance qui diminue fortement lorsque le courant appliqué aux spires de la micro- 10 inductance est augmenté, même pour des courants faibles, ce qui oblige d'utiliser des inductances discrètes non-intégrées, dans certain cas. Objet de l'invention 15 L'objet de l'invention est d'améliorer les performances d'une micro-inductance, notamment la stabilité de la valeur de l'inductance en fonction du courant, tout en augmentant sa compacité. Pour un encombrement donné, ceci permet, d'améliorer le compromis entre niveau d'inductance et courant 20 de saturation. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le noyau magnétique comporte au moins quatre branches sensiblement parallèles entourées par ledit bobinage, chacune des branches ayant une première et une seconde 25 extrémités, les premières extrémités des branches étant reliées par une première base et les secondes extrémités des branches étant reliées par une seconde base. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les branches sont 30 disposées dans un premier plan et les première et seconde bases sont disposées dans un second plan parallèle au premier plan. Ainsi, les 2907589 5 branches peuvent notamment avoir une épaisseur différente de l'épaisseur des première et seconde bases. La micro-inductance comporte, de préférence, entre quatre et huit branches. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la 10 description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente, en vue de perspective, un mode de réalisation particulier d'une micro-inductance intégrée selon l'invention, 15 les figures 2 à 8 représentent, en vue de perspective, sept modes de réalisation particuliers d'un noyau magnétique d'une micro-inductance intégrée selon l'invention.The Numerical Inductor Optimization article by A. von der Weth et al. (Japan Magn Magn., Vol.2, No.5, pp.361-366, 2002) discloses a micro-inductance with an open multi-branch type magnetic circuit. A plurality of turns disjoined from each other constitutes a winding around the branches of the magnetic core. For these devices, it is sought to increase the level of inductance and to minimize losses. The integrated micro-inductors generally have an inductance which decreases greatly when the current applied to the turns of the micro-inductor is increased, even for weak currents, which makes it necessary to use discrete non-integrated inductors, in certain cases . OBJECT OF THE INVENTION The object of the invention is to improve the performance of a micro-inductor, in particular the stability of the value of the inductance as a function of the current, while increasing its compactness. For a given size, this makes it possible to improve the compromise between the level of inductance and the saturation current. According to the invention, this object is achieved by the fact that the magnetic core comprises at least four substantially parallel branches surrounded by said coil, each of the branches having first and second ends, the first ends of the branches being connected by a first base and the second ends of the branches being connected by a second base. According to a preferred embodiment of the invention, the branches are arranged in a first plane and the first and second bases are arranged in a second plane parallel to the first plane. Thus, the branches may in particular have a thickness different from the thickness of the first and second bases. The micro-inductance preferably comprises between four and eight branches. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other advantages and features will emerge more clearly from the following description of particular embodiments of the invention given by way of nonlimiting example and represented in the accompanying drawings, in which: FIG. , in perspective view, a particular embodiment of an integrated micro-inductor according to the invention, FIGS. 2 to 8 represent, in perspective view, seven particular embodiments of a magnetic core of a micro integrated inductance according to the invention.
20 Description d'un mode préférentiel de l'invention Sur la figure 1 est représentée une micro-inductance intégrée comportant un noyau magnétique 1 fermé et une pluralité de spires 2 disjointes, les unes des autres, constituant un bobinage continu autour du noyau magnétique 1.DESCRIPTION OF A PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION FIG. 1 shows an integrated micro-inductance comprising a closed magnetic core 1 and a plurality of disjointed turns 2, constituting a continuous winding around the magnetic core 1 .
25 Le noyau magnétique 1 comporte quatre branches 3 sensiblement parallèles (3a, 3b, 3c, 3d). Les branches 3 ont chacune une première extrémité 4 et une seconde extrémité 5. Les premières extrémités 4 des branches 3 sont reliées par une première base 6 et les secondes extrémités 5 des branches 3 sont reliées par une seconde base 7.The magnetic core 1 has four substantially parallel branches 3 (3a, 3b, 3c, 3d). The branches 3 each have a first end 4 and a second end 5. The first ends 4 of the branches 3 are connected by a first base 6 and the second ends 5 of the branches 3 are connected by a second base 7.
5 30 2907589 6 La micro-inductance à noyau magnétique fermé et comportant au moins quatre branches 3 sensiblement parallèles permet, pour un nombre de spires de bobinage donné, d'obtenir une densité surfacique d'inductance plus élevée et un courant de saturation plus élevé que l'inductance sous forme de 5 tore ou de méandres. La micro-inductance selon l'invention permet de canaliser plus efficacement les lignes de champ magnétiques à l'intérieur du noyau. Le flux magnétique généré par le bobinage s'additionne à l'intérieur de chaque branche. 1 o Pour une surface disponible prédéterminée, sur un substrat ou sur une puce, les caractéristiques de l'inductance de la micro-inductance peuvent être optimisées lorsqu'on utilise quatre branches 3 sensiblement parallèles ou plus. L'énergie magnétostatique contenue dans le noyau magnétique est ainsi plus importante que celle contenue dans un noyau toroïdal ou en 15 méandres à encombrement constant, c'est-à-dire pour des puces de même taille. Ainsi, à partir de quatre branches, on s'aperçoit que l'inductance en fonction du courant parcourant les spires 2 est plus stable dans une gamme de courants typiquement utilisée qu'une inductance toroïdale intégrée. Ceci est notamment dû au fait que la densité de flux magnétique atteint une 20 distribution plus homogène dans le noyau 1, c'est-à-dire le champ magnétique excite le volume de matériau magnétique disponible (notamment les branches intermédiaires 3b et 3c du noyau 1), tandis que dans une micro-inductance rectangulaire annulaire, par exemple, le champ magnétique est seulement concentré dans les coins et bords intérieurs du noyau 25 magnétique. Ainsi, la micro-inductance permet d'optimiser le compromis entre niveau d'inductance et courant de saturation d'un système inductif. Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 1, chaque spire 2 comporte une section plane inférieure 8 dans un plan inférieur, une section 30 plane supérieure 9 dans un plan supérieur et deux sections montantes 10.The micro-inductance with a closed magnetic core and having at least four substantially parallel branches 3 makes it possible, for a given number of winding turns, to obtain a higher surface density of inductance and a higher saturation current. as the inductor in the form of torus or meanders. The micro-inductance according to the invention makes it possible to more effectively channel the magnetic field lines inside the core. The magnetic flux generated by the winding is added inside each branch. For a predetermined available surface, on a substrate or on a chip, the characteristics of the inductance of the micro-inductor can be optimized when four or substantially parallel branches 3 are used. The magnetostatic energy contained in the magnetic core is thus greater than that contained in a toroidal core or 15 meanders constant space, that is to say for chips of the same size. Thus, from four branches, it can be seen that the inductance as a function of the current flowing through the turns 2 is more stable in a range of currents typically used than an integrated toroidal inductance. This is due in particular to the fact that the magnetic flux density reaches a more homogeneous distribution in the core 1, ie the magnetic field excites the volume of available magnetic material (in particular the intermediate branches 3b and 3c of the core 1), whereas in an annular rectangular micro-inductor, for example, the magnetic field is only concentrated in the inner corners and edges of the magnetic core. Thus, the micro-inductance makes it possible to optimize the compromise between the level of inductance and the saturation current of an inductive system. In the particular embodiment shown in FIG. 1, each turn 2 comprises a lower plane section 8 in a lower plane, an upper plane section 9 in an upper plane and two rising sections 10.
2907589 7 Les plans inférieur et supérieur sont parallèles au plan du noyau magnétique 1. Dans le mode de réalisation particulier représenté à la figure 1, toutes les 5 spires correspondant à une branche prédéterminée (par exemple la branche 3a) sont directement reliées en série, puis toutes les spires correspondant à une autre branche (par exemple la branche adjacente 3b) sont également reliées directement en série, comme dans le cas d'un bobinage solénoïde.The lower and upper planes are parallel to the plane of the magnetic core 1. In the particular embodiment shown in FIG. 1, all the turns corresponding to a predetermined branch (for example the branch 3a) are directly connected in series, then all the turns corresponding to another branch (for example the adjacent branch 3b) are also connected directly in series, as in the case of a solenoid winding.
10 Il est à noter que les éléments constituant une spire (la section plane inférieure 8, la section plane supérieure 9 et les deux sections montantes 10) ne sont pas forcément reliés entre eux de façon à former une boucle comme, par exemple, dans le cas d'un bobinage solénoïde classique. En effet, les sections planes 8 et 9 peuvent appartenir à des conducteurs électriques 15 distincts, chaque conducteur électrique passant du plan inférieur pour une branche prédéterminée au plan supérieur pour une branche adjacente et inversement (par entrecroisement en analogie avec la trame d'un tissage), l'ensemble des spires 2 constituant un bobinage unique et, ainsi, une inductance unique.It should be noted that the elements constituting a turn (the lower plane section 8, the upper plane section 9 and the two rising sections 10) are not necessarily connected to each other so as to form a loop, for example in the case of a conventional solenoid winding. Indeed, the plane sections 8 and 9 may belong to distinct electrical conductors 15, each electrical conductor passing from the lower plane for a predetermined branch to the upper plane for an adjacent branch and vice versa (by interlacing in analogy with the weave of a weave ), the set of turns 2 constituting a single winding and, thus, a single inductor.
20 Comme représenté à la figure 1, le bobinage comporte, pour le branchement électrique, une entrée 12 électrique unique et une sortie 13 électrique unique, de manière à constituer un bobinage unique. Toutes les spires 2 sont reliées en série entre l'entrée 12 et la sortie 13. Il ne s'agit donc aucunement de 25 plusieurs bobinages distincts comme, par exemple, dans le cas d'un bobinage primaire et d'un bobinage secondaire d'un transformateur ou dans le cas de plusieurs bobinages connectés en parallèle avec un point commun à la masse.As shown in FIG. 1, the winding comprises, for the electrical connection, a single electrical input 12 and a single electrical output 13, so as to constitute a single winding. All the turns 2 are connected in series between the input 12 and the output 13. This is therefore not a question of several separate windings, for example, in the case of a primary winding and a secondary winding. a transformer or in the case of several windings connected in parallel with a point common to the ground.
30 L'utilisation de plus de quatre branches permet d'améliorer les caractéristiques (compromis entre inductance, courant et puissance 2907589 8 passante) de la micro-inductance, cependant, souvent un nombre important de branches ne peut pas être réalisé, car la place disponible sur le substrat ou la puce n'est pas suffisante. Le noyau magnétique 1 comporte, de préférence, entre quatre et huit branches, par exemple six branches 3 5 comme représenté à la figure 3. Le noyau magnétique 1 comporte notamment huit branches dans le cas où les contraintes d'encombrement du dispositif le permettent. Comme illustré aux figures 1 à 3, toutes les branches 3 ont, de préférence, la 10 même largeur et tous les écarts entre deux branches adjacentes sont égaux. Cependant, si nécessaire, une adaptation des largeurs des branches 3 est possible. Ainsi, sur la figure 4, les branches 3 ont des largeurs W1, W2, W3 et W4 différentes. Les écarts 11, 12 et 13 peuvent également être différents. En effet, dans certain cas, la forme géométrique du noyau doit être adaptée 15 lorsque des contraintes d'encombrement ou des contraintes spatiales le nécessitent. Le dimensionnement du noyau magnétique 1 peut se faire selon la méthode illustrée à la figure 4 : on définit la cote C définissant l'encombrement 20 maximal du noyau magnétique 1. On prévoit l'espacement minimum IMIN entre les branches 3 par rapport aux marges de réalisations technologiques acceptables et aux dimensions du bobinage autour de chaque branche 3. Un espacement maximum IMAX peut être prévu afin de tenir compte de l'encombrement maximal du noyau magnétique 1. L'espacement maximum 25 IMAX peut être déterminé à partir de la cote C, la largeur minimale WMIN de chaque branche et l'espacement minimum IMIN en utilisant l'expression IMAX=C-N*WMIN-(N-1)*IMIN, où N est le nombre de branches. L'épaisseur EMAG de matériau magnétique est définie comme un compromis entre difficulté de réalisation et le niveau d'inductance souhaité pour une côte C 30 donnée. La largeur maximale WMAX de chaque branche 3 est déterminée par la fréquence de fonctionnement requise ou par des contraintes de 2907589 9 réalisation technologique. Ainsi, la largeur maximale WMAX doit être inférieure à la longueur d'onde X correspondant à la fréquence de fonctionnement, par exemple WMAX est de l'ordre de ?J4 ou de X/10. La largeur minimale WMIN de chaque branche est éventuellement déterminée 5 par la structure en domaines magnétiques du matériau ou par des contraintes de réalisation que l'on souhaite obtenir. Le nombre de branches N est choisi en fonction de tous les autres paramètres. Les largeurs W1 à W4 des branches 3 et les largeurs W5 et W6 des bases 6 et 7 peuvent être différentes, mais doivent toutes être comprises entre WMIN et WMAX. De 10 même, les écarts 11, 12 et 13 doivent être compris entre IMIN et IMAX. Par ailleurs, la largeur minimale WMIN de chaque branche doit être supérieure à l'épaisseur du matériau magnétique de la branche. L'espacement minimum IMIN doit également être supérieur à l'épaisseur du matériau magnétique de la branche et, de préférence, au moins trois fois supérieure pour un bobinage 15 de type tressé et au moins cinq fois supérieure pour des bobinages non tressés comme représenté à la figure 1. Un ou plusieurs entrefers peuvent éventuellement couper le noyau magnétique 1 afin d'augmenter la réluctance du circuit magnétique. Le noyau 20 magnétique 1 représenté à la figure 5 comporte plusieurs entrefers 11 de dimension faible (au moins un facteur 1/10 entre la dimension de l'entrefer et la longueur totale du circuit magnétique). Les entrefers peuvent être disposés dans les branches 3 et dans les bases 6 et 7.The use of more than four branches makes it possible to improve the characteristics (compromise between inductance, current and power 2907589 8) of the micro-inductance, however, often a large number of branches can not be realized because the place available on the substrate or the chip is not sufficient. The magnetic core 1 preferably comprises between four and eight branches, for example six branches 35 as shown in FIG. 3. The magnetic core 1 comprises in particular eight branches in the case where the space requirements of the device allow it. As illustrated in FIGS. 1 to 3, all the branches 3 preferably have the same width and all the gaps between two adjacent branches are equal. However, if necessary, an adaptation of the widths of the branches 3 is possible. Thus, in FIG. 4, the branches 3 have different widths W1, W2, W3 and W4. Deviations 11, 12 and 13 may also be different. In fact, in certain cases, the geometrical shape of the core must be adapted when space constraints or spatial constraints require it. The sizing of the magnetic core 1 can be done according to the method illustrated in FIG. 4: the dimension C defining the maximum size of the magnetic core 1 is defined. The minimum spacing IMIN between the branches 3 with respect to the margins of acceptable technological achievements and the winding dimensions around each leg 3. A maximum spacing IMAX may be provided to take account of the maximum bulk of the magnetic core 1. The maximum spacing IMAX can be determined from the dimension C , the minimum width WMIN of each branch and the minimum spacing IMIN using the expression IMAX = CN * WMIN- (N-1) * IMIN, where N is the number of branches. The EMAG thickness of magnetic material is defined as a compromise between difficulty of realization and the level of inductance desired for a given C 30 coast. The maximum width WMAX of each branch 3 is determined by the required operating frequency or by technological constraints. Thus, the maximum width WMAX must be less than the wavelength X corresponding to the operating frequency, for example WMAX is of the order of J4 or X / 10. The minimum width WMIN of each branch is possibly determined by the structure in magnetic domains of the material or by the realization constraints that it is desired to obtain. The number of branches N is chosen according to all the other parameters. The widths W1 to W4 of the branches 3 and the widths W5 and W6 of the bases 6 and 7 may be different, but must all be between WMIN and WMAX. Similarly, the gaps 11, 12 and 13 must be between IMIN and IMAX. Moreover, the minimum width WMIN of each branch must be greater than the thickness of the magnetic material of the branch. The minimum spacing IMIN must also be greater than the thickness of the magnetic material of the branch and preferably at least three times greater for a braided type winding and at least five times greater for non-braided windings as shown in FIG. Figure 1. One or more air gaps may optionally cut the magnetic core 1 to increase the reluctance of the magnetic circuit. The magnetic core 1 shown in FIG. 5 comprises a number of small air gaps 11 (at least a factor of 1/10 between the dimension of the air gap and the total length of the magnetic circuit). The air gaps can be arranged in the branches 3 and in the bases 6 and 7.
25 Sur la figure 6, les branches 3 sont disposées dans un premier plan et les bases 6 et 7 sont disposées dans un second plan parallèle au premier plan. Les branches et les bases sont respectivement constituées par deux couches magnétiques structurées superposées. Ainsi, les bases 6 et 7 peuvent avoir une épaisseur différente de celle des branches 3, ou une 30 direction préférentielle de propagation du flux magnétique en dynamique (appelé axe de difficile aimantation) différente des branches 3 (par exemple à 2907589 10 900). Les bases et les branches peuvent également avoir la même épaisseur, notamment lorsqu'une seule couche magnétique structurée est utilisée comme dans le cas de la figure 2.In FIG. 6, the branches 3 are arranged in a first plane and the bases 6 and 7 are arranged in a second plane parallel to the first plane. The branches and the bases are respectively constituted by two superimposed structured magnetic layers. Thus, the bases 6 and 7 may have a thickness different from that of the branches 3, or a preferential direction of propagation of the magnetic flux in dynamics (called axis of difficult magnetization) different from the branches 3 (for example at 2907589 900). The bases and branches may also have the same thickness, especially when a single structured magnetic layer is used as in the case of Figure 2.
5 Comme représenté aux figures 1 à 6, les branches 3 sont, de préférence, sensiblement parallèles et les première et seconde bases 6 et 7 et les branches 3 ont chacune une forme rectangulaire. Cependant, selon les besoins, d'autres formes plus complexes peuvent être envisagées, par exemple des formes ayant des largeurs variables, des formes irrégulières, 10 courbées ou coudées, etc... L'homme du métier détermine ces formes en utilisant des logiciels de simulation tels que le logiciel Flux de la société Cedrat ou le logiciel Maxwell de la société Ansoft. Sur la figure 7, par exemple, l'ensemble des première et seconde bases 6 et 7 et deux branches externes 3a, 3d forme un anneau, traversé par deux branches internes 3b, 15 3c. Sur la figure 8, les première et seconde bases 6 et 7 et branches 3 ont des formes trapézoïdales ou polygonales. Pour les composants intégrés utilisant des techniques de micro-fabrication classiques, la micro-inductance ne présente aucune difficulté de fabrication 20 additionnelle par rapport aux systèmes conventionnels préexistants. Pour le noyau magnétique 1, on utilise des matériaux magnétiques à forte perméabilité (supérieure à 10), typiquement des alliages à base de fer (Fe) et/ou de nickel (Ni) et/ou de cobalt (Co) et pouvant contenir l'un ou plusieurs 25 des éléments suivants : aluminium (Al), silicium (Si), tantale (Ta), hafnium (Hf), azote (N), oxygène (0) et bore (B). Le noyau peut être hétérogène et constitué de plusieurs couches ferromagnétiques et conductrices ou diélectriques (non magnétiques) ou antiferromagnétiques. En particulier, le noyau peut être constitué d'une alternance de couches magnétiques et de 30 couches intermédiaires, par exemple un empilement comportant deux couches magnétiques séparées par une couche intermédiaire. Les couches 2907589 11 intermédiaires peuvent, par exemple, être en métal (cuivre Cu, titane Ti ou ruthénium Ru, par exemple) ou en un matériau isolant comme l'oxyde de silicium SiO2 ou l'oxyde d'aluminium AI203, par exemple. Les couches intermédiaires peuvent également être constituées par des matériaux 5 antiferromagnétiques comme l'oxyde de nickel NiO ou les alliages de manganèse (Mn) comportant du nickel (NiMn), de l'iridium (Mn) ou du platine (PtMn). La microinductance n'est pas limitée dans sa fréquence d'utilisation, et 10 pourrait convenir à des utilisations à haute fréquence, qui réclament toujours plus de puissance. On peut alors très bien imaginer de tels composants travaillant dans la gamme des micro-ondes et remplaçant les inductances intégrées ou discrètes, avec ou sans matériau magnétique, qui sont habituellement utilisées. On retrouve alors des applications de type filtrage, 15 adaptation d'impédance, etc.As shown in FIGS. 1 to 6, the branches 3 are preferably substantially parallel and the first and second bases 6 and 7 and the branches 3 each have a rectangular shape. However, according to the needs, other more complex shapes may be envisaged, for example shapes having variable widths, irregular shapes, curved or bent, etc. The skilled person determines these forms using software such as the Flux software from the company Cedrat or the Maxwell software from Ansoft. In Figure 7, for example, the set of first and second bases 6 and 7 and two outer branches 3a, 3d form a ring, traversed by two inner branches 3b, 3c. In FIG. 8, the first and second bases 6 and 7 and branches 3 have trapezoidal or polygonal shapes. For integrated components using conventional micro-fabrication techniques, the micro-inductance presents no additional manufacturing difficulties compared to conventional pre-existing systems. For the magnetic core 1, high permeability magnetic materials (greater than 10), typically iron (Fe) and / or nickel (Ni) and / or cobalt (Co) alloys, which can contain one or more of aluminum, Al, Si, tantalum, Hf, N, O, and bor The core may be heterogeneous and consist of several ferromagnetic and conductive or dielectric (non-magnetic) or antiferromagnetic layers. In particular, the core may consist of alternating magnetic layers and intermediate layers, for example a stack comprising two magnetic layers separated by an intermediate layer. The intermediate layers may, for example, be metal (Cu copper, Ti titanium or Ruthenium Ru, for example) or an insulating material such as silicon oxide SiO 2 or aluminum oxide Al 2 O 3, for example. The intermediate layers may also be constituted by antiferromagnetic materials such as nickel oxide NiO or manganese alloys (Mn) comprising nickel (NiMn), iridium (Mn) or platinum (PtMn). Microinductance is not limited in its frequency of use, and may be suitable for high frequency uses, which still require more power. One can then very well imagine such components working in the range of microwaves and replacing integrated or discrete inductances, with or without magnetic material, which are usually used. We then find applications of the filtering type, impedance matching, etc.
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