(57)【要約】【課題】マイクロインダクタの性能を向上させ、同時にマイクロインダクタのコンパクト性を高める。【解決手段】コイルは複数の非結合のターンを備え、各ターンは底面に長方形の平らな底部と、上面に長方形の平らな頂部と、２つの立上がり部と、を有する。ターンはコイルの包絡面のほとんど全てを満たし、最小隔離空隙が隣接するターンを分離する。同一のターンに対応する頂部と底部が、互いに関して揃えられ、かつ、対応する立上がり部の幅よりも大きな幅を持つ。ターンは複数の略平行なコイルブランチを構成し、２つの隣接するブランチの間に配置された、２つの隣接するブランチの立上がり部が単一の平面内に、交互に配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の略平行なコイルブランチを形成する、複数の非結合のターン（１）を備え、各ターン（１）は、底面に長方形の平らな底部（４）と、上面に長方形の平らな頂部（５）と、２つの立上がり部（１２ａ，１２ｂ，１３）と、を有し、２つの隣接する前記コイルブランチの間に配置された、２つの隣接する前記コイルブランチの前記立上がり部（１２ａ，１２ｂ）は、単一の平面内に、交互に配置される、コイルであって、
同一の前記ターンに対応する前記頂部（５）と前記底部（４）が、互いに関して揃えられ、かつ、２つの隣接する前記コイルブランチの間に配置された、対応する前記立上がり部（１２）の幅よりも大きな幅を持ち、前記ターン（１）が前記コイルの包絡面のほとんど全てを満たし、最小隔離空隙（２）が隣接する前記ターン（１）を分離する、
ことを特徴とするコイル。
【請求項２】
請求項１に記載のコイルであって、同一の前記ターンに対応する前記頂部（５）と前記底部（４）が、同じ形状を有することを特徴とするコイル。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のコイルであって、前記頂部（５）と前記底部（４）は、２つの隣接する前記コイルブランチ間に配置された、対応する前記立上がり部（１２）の幅の合計よりも大きな幅を有することを特徴とするコイル。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載のコイルであって、前記コイルの外部の前記コイルブランチの外側に配置された前記立上がり部（１３）は、対応する前記ターンの前記頂部（５）及び前記底部（４）と同じ幅を示すことを特徴とするコイル。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１つに係るコイルを備えることを特徴とするマイクロインダクタ。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロインダクタであって、前記コイルに包まれた磁気コアを備えることを特徴とするマイクロインダクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の非接合のターンを有するコイルに関する。前記非接合のターンは複数の略平行なコイルブランチ（ｃｏｉｌ  ｂｒａｎｃｈ）を形成し、各ターンは、底面に長方形の平らな底部と、上面に長方形の平らな頂部と、２つの立上がり部とを有する。２つの隣接するブランチの間に配置された、２つの隣接するブランチの前記立上がり部は、単一の平面内に、交互に配置される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、パワーエレクトロニクス用途の集積マイクロインダクタの分野に関するものである。本発明は、より一般的には、集積されている、集積されていない（インダクタ、変圧器、磁気記憶ヘッド、アクチュエータ、センサ等）に関わりなく、高電力密度を要求する全ての誘導システム（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ）に適用可能である。
【０００３】
様々な種類のマイクロインダクタが多年の間存在してきた。しかしながら、高電力密度を使用する用途において、個別部品（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）が大部分、本質的に、使用されているままである。というのは、この種の部品のみが、非常に厚いコイル線が使用されることを可能にし、このことが非常に低い電気抵抗の水準が達成されることを可能にしているからである。市場で用いられるマイクロインダクタのほとんどは、マイクロマシーニング（ｍｉｃｒｏ−ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、スティッキング（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）及びマイクロワインディング（ｍｉｃｒｏ−ｗｉｎｄｉｎｇ）等のマイクロメカニカルな方法によって製造された個別部品である。これらの方法は、実施するのに重くて、個別の取り扱いを要し、設計の点から決してフレキシブルではなく、そして、電力回路の小型化を非常に制限する。特に、個々のマイクロインダクタの厚さ（典型的には０．５ｍｍより大きい）のせいで、例えば、携帯電話に現在使用されている電力供給回路を、チップの中に適切に内蔵することができない。
【０００４】
マイクロエレクトロニクスで用いられる製造技術は、異なる設計の実施に関する限り、ずっと大きな柔軟性を提供し、全体的な取り扱いがなされることを可能にし、そして、小型化の考えと相性が良い。というのは、厚さ（基板を含む）を容易に３００μｍより小さくすることができるからである。しかしながら、このような製造技術は、磁性のある又は誘電性の導電体を、大きな厚さ（１０μｍより大きい）に堆積すること、また、これらの材料をフォトリソグラフィー後にエッチングすることには適さない。
【０００５】
集積部品（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）にとって、製造の技術的な制約は、ある制限を構成する。実際、１００マイクロメータより大きい厚さを持つ導電層を堆積することは、差し当たり、標準的な工業プロセスにおいて想定することはできない。
【０００６】
トロイダルソレノイド（Ｔｏｒｏｉｄａｌ  ｓｏｌｅｎｏｉｄ）タイプのマイクロインダクタは、インダクタンスの損失と水準の間で良好なトレードオフを示す。というのは、その種のマイクロインダクタが、無限のソレノイドという理想的な場合に近づくからである。
【０００７】
Ａ．ｖｏｎ  ｄｅｒ  Ｗｅｔｈらによる論文“Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ”（Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．Ｓｏｃ．Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．５，ｐｐ．３６１−３６６，２００２）は、複数のパラレルエピペディックコア（ｐａｒａｌｌｅｌｅｐｉｐｅｄｉｃ  ｃｏｒｅ）からなる開磁気回路をもつマイクロインダクタについて記載している。 互いに結合されていない複数のターンが、磁気コアのブランチの周りに一つのコイルを形成する。各ターンは、底面に平らな底部と、上面に平らな頂部と、２つの平らな立上がり部とを有する。２つの隣接するブランチの間に配置された、２つの隣接するブランチの立上がり部は、単一の平面内に、交互に配置される。このことは、２つの隣接するブランチの間に小さな間隔が得られることを可能にし、それによって、デバイスのコンパクト性が増進されることを可能にする。これらのデバイスに対して、インダクタンスの水準を増進し、かつ、損失を最小化することが模索されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、マイクロインダクタの性能を向上させると同時に、マイクロインダクタのコンパクト性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は、添付の特許請求の範囲に係るコイルによって達成される。とりわけ、同一のターンに対応する頂部と底部が、互いに関して揃えられ、かつ、２つの隣接するコイルブランチの間に配置された、対応する立上がり部の幅よりも大きな幅を持ち、ターンがコイルの包絡面のほとんど全てを満たし、最小隔離空隙（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｉｓｏｌａｔｉｎｇ  ｇａｐ）が隣接するターンを分離する、という事実によって達成される。
【００１０】
他の有利な点や特徴は、非限定的な例として与えられ、添付の図面で表される、本発明に係る特有の実施形態の以下の記載から、よりはっきりと明白になるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
上述の異なる種類のコイルは、必ずしも磁気コアを使用することなく得られる。しかしながら、好ましくは、コイルは磁気コアを包む。
【００１２】
図１乃至図３に表されるコイルは、複数のターン１を備える。これらのターン１は、隣接するターン１を分離する最小隔離空隙２によって互いに分離されている。この隔離空隙２は、生産の技術的な制約及び所要の電磁石の振る舞いによって決められる。ターン１は、４つの平行なブランチ１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有する磁気コア３の周囲に、コイルを形成する。同じコイルもまた、磁気コアを有しないものとして、又は開コアを有するものとして、想定することができる。複数の非結合のターン１が、磁気コア３の略平行なブランチ１１の周囲に、コイルを形成する。このコイルが磁気コアなしに使用されるとき、非結合のターン１は複数の略平行なコイルブランチを形成する。
【００１３】
各ターン１は、底面に平らな底部４と、上面に平らな頂部５と、２つの平らな立上がり部１２，１３とを有する。これら４つの要素（平らな底部４、平らな頂部５、２つの平らな立上がり部１２，１３）は、（例えば従来のソレノイドコイルの場合のように）ループを形成するために互いに結合してはいないことに留意すべきである。実際に、平らな部４及び５は、相異なる導電体に属することができ、各導電体は所定のブランチの底面から隣接するブランチの上面に、及びその逆に、進む。ターン１は、最小隔離空隙２を除く、コイルの包絡面のほとんど全てを満たす。
【００１４】
コイルの包絡面によって意味されることは、コイルによって輪郭を描かれた、そして隣接するターンを互いに結合する、連続的な面である。コイルの包絡面は、ターン１及び隔離空隙２を含む。このコイルの包絡面は、可能な限り、ターン１によって満たされなければならない。隔離空隙２は、ターン１間の電気的遮蔽を行う目的でのみ供される。さらには、隔離空隙２は絶縁材料で満たされてもよい。
【００１５】
よって、図１において、ターンは磁気コア３のブランチのほぼ完全なエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）を構成する。従来技術のデバイスと違って、マイクロインダクタは、コイルにとって潜在的に利用可能な全ての空間を使用し、不使用の空間を全く残さない。よって、マイクロインダクタは所定の全体寸法に対して、より低い抵抗を有する。
【００１６】
コイルの厚さは、製造の容易さと所要の抵抗の水準との間のトレードオフである。
【００１７】
２つの隣接するブランチ１１ａ，１１ｂの間に配置された、２つの隣接するブランチ１１ａ，１１ｂの立上がり部１２ａ，１２ｂは、単一の平面内に、交互に（１２ａ，１２ｂ，１２ａ，１２ｂ，．．．）配置されている。図１に示される特有の実施例において、この単一の平面は、磁気コア３の面に垂直であり、立上がり部１２ａ，１２ｂを通るＣ−Ｃ線を通る。ターン１は磁気コアのブランチ１１のほぼ完全なエンベロープを形成し、最小隔離空隙２は隣接するターン１を分離する。
【００１８】
ターン１は、コイルのほとんど全ての包絡面を満たし、コイルは、磁気コアの有無を問わず、いくつかのコイルブランチによって形成される。
【００１９】
寸法の理由により、頂部５と底部４はターンの表面のほとんどに相当する。よって、立上がり部１２の長さＬｍ（図１）は、例えば約２０ミクロンであるのに対して、底部４及び頂部５の長さＬｓは、例えば約数百ミクロンである。頂部５及び底部４は、好ましくは、略長方形の形状を有し（図１乃至図４参照）、これに立上がり部１２への接続が追加されている。頂部５は、有利に、同じターン１に対応する底部４と同じ寸法を有し、かつ、好ましくは同じ形状を有する。そして、頂部５及び底部４は、好ましくは、互いに関して揃えられる。このようにして、頂部５及び底部４は、互いに完全に重ね合される。即ち、頂部５及び底部４に平行な面への頂部５及び底部４の射影は、同じである。
【００２０】
図１乃至図３において、頂部５及び底部４は、２つの隣接するブランチ１１ａ及び１１ｂの間に配置された、対応する立上がり部１２ａ及び１２ｂの幅よりも大きな幅を持つ。ターン間で交差するレベルにおいて、ターンがエンタングル（ｅｎｔａｎｇｌｅ）されることを可能にするために、２つの隣接するブランチ１１ａ及び１１ｂの間に配置された立上がり部１２ａ及び１２ｂの幅は、好ましくは、頂部５及び底部４の幅の半分よりも小さい。従って、頂部５及び底部４は、２つの隣接するコイルブランチの間に配置された、対応する立上がり部１２の幅の合計よりも大きな幅を持つ。有利に、立上がり部１２ａ及び１２ｂは同じ表面を持つ。
【００２１】
マイクロインダクタの外部のブランチ１１ａの外側に配置された、立上がり部１３は、同じブランチ１１ａの対応するターン１の頂部５及び底部４と同じ幅を示すことができる。
【００２２】
図１乃至図３において、ブランチ１１ａに対応する各ターン１の頂部５及び底部４（図１の右側）は、外側に配置された立上がり部１３により結合されている。コア３の他端のブランチ１１ｄに対応する各ターン１の頂部５及び底部４（図１の左側）は、２つの隣接するブランチ１１ｃ及び１１ｄの間に配置された立上がり部１２ｃにより結合されている。コア３の端のブランチ１１ｄに対応する２つの隣接するターン（図１の左側に示される）は、外側に配置された立上がり部１２ｄ、及び底部４に対応する底面に配置された結合部１４により、結合されている。
【００２３】
このコイルの寸法決めは、図２に示される以下の方法で行うことができる。磁気コアの長さＣが定義されている。コアのブランチは全て、同じ幅ＷＭＡＧを持つと考えられうる。立上がり部１２の寸法Ｖ、ターン間の距離ＩＮＴ、及びコイルと磁気回路の間の分離距離Ｍは、技術的及び電気的な制約により決まる。留意すべきことは、図２は原寸に比例しておらず、よって、距離Ｍは図２において可変であるということである。２つの隣接するターン間の距離ＩＮＴは、最小隔離空隙２に対応する。ブランチ間の距離Ｉは、少なくともＩ＝Ｖ＋２＊Ｍでなければならない。次に、コイルが完全に定めることができる。ブランチ毎のターン数Ｎ（図２では５）は、所要のインダクタンスの水準により決まる。頂部５と底部４の幅ＷＭＡＸは、式  ＷＭＡＸ＝（Ｃ−２＊ＷＭＡＧ−（Ｎ−１）＊ＩＮＴ−２Ｍ）／Ｎを用いて計算される。立上がり部１２の幅ＷＭＩＮは、式  ＷＭＩＮ＝（ＷＭＡＸ−ＩＮＴ）／２を用いて計算される。導電体の厚さは、製造の容易さと所要の抵抗の水準との間のトレードオフとして最終的に決められる。
【００２４】
図４に、略環状の閉じた磁気コア３を有するマイクロインダクタを示す。この磁気コア３のわずか２つの平行なブランチ１１は、２つのブランチ１１のほとんど全てのエンベロープを形成するコイルにより覆われている。上述したコイルと同種のコイルを用いることができる。
【００２５】
特有の実施例は、誘導システムの性能を向上させることを可能にし、特に、マイクロインダクタのインダクタンス及びコイルのコンパクト性を高めることを可能にする。
【００２６】
記載した特有の実施例において、複数のブランチをもつコアの平行なブランチの全体にわたって、ターンは磁気コアのほとんど完全なエンベロープを形成する。最小隔離空隙２のみが、２つの隣接するターンの平らな底部４、２つの隣接するターンの平らな頂部５及び２つの隣接する立上がり部を分離する。この最小隔離空隙２は、用いられる製造技術及び電磁気の制約に依存する。ターン間の空隙は、最小隔離空隙２を越えない。
【００２７】
２つの択一的な実施例は、従来の微細加工技術を用いた集積部品に対して、既存の従来システムと比較して全く追加の製造の困難性を示さない。例えば、頂部５と底部４は、導電層においてそれぞれエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る特有の実施例の斜視図である。
【図２】本発明に係る特有の実施例の平面図である。
【図３】図１の２つの線（Ａ−Ａ線とＢ−Ｂ線）で定義される平面の下から見た断面図である。
【図４】本発明に係る他の特有の実施例の斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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