Brevet FR2485247A1 — publié le 19811224

1; 2485247- La présente invention concerne des inducteurs électriques et,plus particulièrement, des inducteurs réglables àfilms épais et minces. Lorsque des inducteurs sont utilisés dans des circuits accordés, des filtres, etc., il est essentiel que l'inductance puisse être ajustée à une valeur voulue et main- tenue à cette valeur. Il est souhaitable d'utiliser des cir- cuits intégrés dans de nombreuses applications pour réaliser un équipement électronique miniature. Une difficulté que sou- lèvent de tels circuits est que les composants miniatures qui sont disponibles ne sont pas réglables, et il est diffi- cile de les utiliser pour ajuster ou aligner le circuit à cause de leur petite dimension. 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 des Etats-Unis d'Amérique NO 3 785 046 sans modifier physique- ment l'inducteur lui-même ou le circuit dans lequel l'induc- teur est utilisé. Il est difficile et peu pratique d'établir une connexion électrique en un point de l'enroulement de l'inducteur autre que les bornes de départ et terminale exis- 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 éléments néfastes du milieu environnant. En outre, dans ce cas, la plage de réglage est limitée par la longueur qu'offre la dernière spire de l'induc- teur étant donné que seule la dernière spire est accessible, sans tenir compte de la rupture du joint hermétique.- - 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 métallique à la prise doivent être maintenues d-siz i:.- tant o le réglage est effectué jusqu'à la fixation firnale et définitive. La modification des caractéristiques pnhsi- ques de tels inducteurs est un travail méticuleux et 13n. qui s'ajoute obligatoirement à la durée et aux frais de fabrication. Selon son concept fondamental, la présente in- 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. La présente invention se propose donc de surmon- ter les inconvénients e-t limitations susmentionnés des procé- 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 être accrue ou réduite selon les besoins en choisissant sim- plement la quantité et le type de revêtement appliqué à la surface du substrat qui est opposée à l'inducteur. 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 décrit est de construction simplifiée permettant une fabri- 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 et du substrat représentés sur la figure 1 montrant le revête- ment métallique sur la surface dudit substrat qui est opposée à l'inducteur; la figure 3 est une vue en plan d'une seconde- forme de réalisation d'un inducteur réglable selon l'inven- tion; et la figure 4 est une-vue de face de l'inducteur et du substrat de la figure 3 montrant le revêtement magnéti- que appliqué à la surface du substrat qui est opposée à l'in- 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 en couche mince, soit en couche épaisse. L'enroulement d'in- duction représenté est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 785 046 précité. 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,_ l'or ou autre métal hautement conducteur de l'électricité. 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 l'inducteur. Par suite, l'application de la couche métalli- que diminue l'inductance de l'inducteur. Le degré de réduc- tion dépend-du diamètre de l'enroulement d'induction, de l'épaisseur du substrat et de l'épaisseur ou de la surface de la couche métallique. - 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 de mérite de l'inducteur. Par exemple, dans un inducteur présentant un enroulement ayant un diamètre externe de 2,5 mm sur un subs- 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 réglage de 35 %. Dans la forme de réalisation des figures 3 et 4, on utilise une couche magnétique 16 de grande résistivité à la place de la couche métallique 14 décrite ci-dessus. L'inductance de l'enroulement est accrue à-cause de la proxi- mité de la couche magnétique. Lorsque cette dernière est partiellement enlevée, soit en surface, soit en épaisseur, l'inductance diminue jusqu'à ce que toute la couche magnéti- que ait disparu. Le degré d'augmentation de l'inductance dé- pend de la perméabilité de la matière magnétique utilisée et de l'épaisseur ou de la surface de la couche. Par exemple, dans un inducteur présentant un enroulement ayant un diamètre externe de 1,4 mm sur un substrat en alumine d'une épaisseur de 0,25 mm, l'inductance est a-c- crue d'environ 17 % lorsqu'une couche magnétique de fe-rrite alpha d'une épaisseur de 50 microns est déposée sur la surfa- ce opposée du substrat. Par conséquent, la plage de réglage est d'environ 17 % dans ce cas. Il est donc bien entendu que la fonction du revêtement métallique est d'assurer une réduction globale de l'inductance à partir de la valeur déterminée par l'in- ducteur proprement-dit. Un réglage consistant à accroître- l'inductance de diverses valeurs consiste à enlever diverses quantités de l'épaisseur ouide préférence.de la surface du revêtement métallique. L'utilisation du revêtement magnéti- 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 est d'assurer une augmentation globale de l'inductance. Le procédé mettant en oeuvre un revêtement ma- gnétique est plus avantageux étant donné que l'augmentation 2485247 de l'inductance et la beaucoup plus petite perte réfléchie se traduisent par un plus grand facteur de mérite de l'in- ducteur. Toutefois, en cas de réglage excessif, le revê- tement métallique peut être facilement remplacé en appliquant au pinceau une peinture conductrice ou une résine époxy pour remplacer les zones enlevées. 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 également possible. En conséquence, il est évident pour les spécia- 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 l'inducteur ou du circuit dans lequel ce dernier est incorporé. Il est également évident que l'inducteur peut être réglé pendant la fabrication ou après son incorporation dans un circuit indépendant. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'inducteur et au procédé décrits et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 6 24-wt REVENDICATIONS 1. Inducteur réglable caractérisé e ce _ comporte un substrat (10) non conducteur de l'élecur-i.it, un inducteur électrique (12) placé sur une surface au zuos- trat (10), et une couche (14) d'une matière conductrice de l'électricité ou magnétique placée sur la surface du substrat qui est opposée à l'inducteur (12). 2. Inducteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la couche (14) est en un-métal hautement conducteur. 3. Inducteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la couche (14) est en une matière magnétique de grande résistivité. 4. Inducteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'épaisseur ou-la surface de la couche (14) est choisie de façon à assurer une inductance de valeur pré- déterminée. 5. Procédé de réglage de l'inductance d'un in- ducteur à film mince ou épais placé sur une surface d'un substrat, procédé caractérisé en ce qu'il consiste à déposer une couche (14)'d'une matière conductrice de l'électricité ou magnétique sur la surface du substrat (10) qui est opposée à l'inducteur (12). 6. Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que, lorsque la couche est en métal hautement conducteur, il consiste à réduire l'épaisseur ou la surface de la couche (14) pour accroitre l'inductance à une valeur prédéterminée. 7. Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que, lorsque la couche est en matière magnétique de grande résistivité, il consiste à réduire l'épaisseur ou la surface de la couche pour diminuer l'inductance à une valeur prédéterminée. 8. Procédé de réalisation d'un inducteur régla- ble à film mince ou épais, procédé caractérisé en ce qu'il consiste: à placer un inducteur à film épais ou mince sur une surface d'un substrat (10) non conducteur de l'électricité, et à déposer une couche (14) d'une matière conduc- trice de l'électricité ou magnétique sur la surface du subs- trat (10) qui est opposée à l'inducteur (12) 9. Procédé selon la revendication 8, caracté- risé en ce que la couche (14) est en un métal hautement conducteur de l'électricité. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la couche (14) est en une matière magnétique de grande résistivité.