DE10102367A1 - Datenübertragungseinrichtung zur galvanisch getrennten Signalübertragung und Verwendung der Einrichtung - Google Patents

Abstract

Die Datenübertragungseinrichtung (17) zur galvanisch getrennten Signalübertragung mit hoher Datenübertragungsrate von insbesondere über 100 MBd enthält eine ein magnetisches Signalfeld erzeugende primäre Spule (18) sowie eine von dieser primären Spule galvanisch getrennte, mit dieser induktiv gekoppelte sekundäre Spule (19), wobei diese Spulen aus elektrischen Dünnschichtleitern gebildet sind. Ein Dünnschicht-Magnetkern (20) aus einem weichmagnetischen Magnetmaterial soll als Koppelmittel zwischen der wenigstens einen primären Spule (18) und der wenigstens einen sekundären Spule (19) vorgesehen sein. Die Einrichtung kann vorzugsweise als Flachspulenkoppler, Ringkernkoppler (17) oder Strangkoppler ausgebildet sein.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Datenübertragungseinrich­ tung zur galvanisch getrennten Signalübertragung mit hoher Datenübertragungsrate. Die Einrichtung enthält dabei eine ein magnetisches Signalfeld erzeugende primäre Spule sowie eine von dieser primären Spule galvanisch getrennte, mit dieser induktiv gekoppelte sekundäre Spule, wobei diese Spulen aus elektrischen Dünnschichtleitern gebildet sind. Eine entspre­ chende Datenübertragungseinrichtung ist zumindest zum Anmel­ dezeitpunkt unter der Internet-Adresse "http:/ /www.analog.com/industry/unic/isolationtechn.html" of­ fenbart. Die Erfindung betrifft ferner eine spezielle Verwen­ dung dieser Einrichtung.

Auf vielen Gebieten der Technik wie insbesondere der digita­ len Informationsübertragung oder der Messtechnik wird eine potentialfreie Übertragung von elektrischen Signalen gefor­ dert. So werden zur galvanisch getrennten Signalübertragung in der Kommunikations- und Automatisierungstechnik überwie­ gend sogenannte Optokoppler verwendet. Hierbei wird auf einen Eingang ein elektrisches (primäres) Datensignal gegeben, das mittels einer lichtemittierenden Diode (LED) in ein optisches Strahlungssignal umgewandelt wird. Dieses Strahlungssignal wird durch ein isolierendes, optisch transparentes Medium hindurch auf ein optisches Detektorelement übertragen, wo es wieder in ein elektrisches (sekundäres) Signal rückverwandelt wird. Eine derartige digitale Informationsübertragung mittels Optokopplern ist begrenzt in der Übertragungsrate durch die beschränkte Bandbreite der optischen Elemente (mit etwa 50 bis 100 MBd entsprechend 25 bis 50 MHz) und in der Bauform durch die beschränkte Integrierbarkeit der optischen Elemente mit der Siliziumtechnologie. Ferner können die optischen Ele­ mente nur in einem Temperaturbereich bis maximal etwa 85°C und außerdem im allgemeinen nur mit Betriebsspannungen von mindestens 5 V betrieben werden.

Darüber hinaus ist auf dem Gebiet der Magnetoelektronik be­ kannt, mit magnetoresistiven Sensorelementen sogenannte Mag­ netokoppler aufzubauen, die ebenfalls eine galvanisch ge­ trennte Datenübertragung ermöglichen (vgl. z. B. die WO 98/07165). Hier lassen sich die aufgezeigten Begrenzungen der Optokoppler deutlich überschreiten, z. B. mit einer deut­ lich höheren Datenübertragungsrate und der Möglichkeit, ent­ sprechende Bauteile auch noch bei kleineren Spannungen als 5 V zu betreiben. Ferner sind derartige Magnetokoppler mit Elektronikbauteilen der Si-Technologie zu integrieren. Ein entsprechender, aus der WO 98/07165 zu entnehmender Magnet­ koppler besitzt zur Stromdetektion vier Sensorelemente, mit denen ein magnetisches Signalfeld zu detektieren ist, welches mittels Stromfluss durch eine Flachspule erzeugt wird. Die Leiterbahnen dieser Flachspule verlaufen dabei orthogonal über die Sensorelemente und sind galvanisch gegenüber diesen getrennt. Die Sensorelemente sind dabei als Mehrschichtensys­ teme aufgebaut und können insbesondere den sogenannten GMR- Effekt zeigen. Der Aufwand zur Herstellung entsprechender Magnetokoppler ist jedoch verhältnismäßig groß, da ein viel­ schichtiger Aufbau erforderlich wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Datenübertra­ gungseinrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen dahin­ gehend auszugestalten, dass sie einen vergleichsweise einfa­ chen Aufbau ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Dünnschicht-Magnetkern aus einem weichmagnetischen Magnetma­ terial als Koppelmittel zwischen der wenigstens einen primä­ ren Spule und der wenigstens einen sekundären Spule vorgese­ hen ist.

Die mit dieser Ausgestaltung der Datenübertragungseinrichtung verbundenen Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass auf verhältnismäßig einfache Weise und mit verhältnismäßig wenigen Verfahrensschritten in Dünnschichttechnik der Aufbau sowohl aus dem Magnetkern als auch der Umwicklung von Teilen von ihm mit den Spulen vorzunehmen ist. Die Schichtdicken al­ ler dieser Dünnschichtteile liegen dabei unter 50 µm, vorzugs­ weise unter 10 µm. Ein entsprechender Aufbau ist verhältnis­ mäßig unempfindlich gegen äußere Störfelder und insbesondere voll integrierbar mit Bauteilen der Halbleiter-, insbesondere der Si-Technik. Darüber hinaus lassen sich hiermit leicht we­ sentlich höhere Datenübertragungsraten als bei einem Opto­ koppler vorzugsweise mit über 100 MBd bei galvanischer Tren­ nung der Signale verwirklichen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Datenüber­ tragungseinrichtung gehen aus den abhängigen Ansprüchen her­ vor.

So kann vorteilhaft die Datenübertragungseinrichtung als Flachspulenkoppler ausgebildet sein mit einem Dünnschichtmag­ netkern, der zwei in parallelen Ebenen angeordnete flächen­ hafte Kernteile) aufweist, die miteinander mittels eines zentralen Kernteils und an ihren Rändern durch wenigstens einen Randkernteil verbunden sind, wobei zwischen den flä­ chenhaften Kernteilen die als Flachspulen ausgebildeten Spu­ len angeordnet sind. Ein entsprechender Aufbau lässt sich mit bekannten Dünnschichtabscheideverfahren und -strukturierungs­ verfahren ohne Schwierigkeit erstellen. Wegen der die Spulen flächenhaft abdeckenden Magnetkernteile ist eine gute Schir­ mung gewährleistet.

Bei einer solchen Einrichtung kann der Randkernteil insbeson­ dere nach Art eines Kerns vom an sich bekannten Topf-Typ in Umfangsrichtung geschlossen sein. Die seitliche Schirmung der Spulen ist so besonders gut.

Bei einem solchen Flachspulenkoppler kann vorteilhaft jede Spule zwei in parallelen Ebenen liegende Teilspulen aufwei­ sen. Dabei können jeweils zwei zu unterschiedlichen Spulen gehörende Teilspulen in einer gemeinsamen Ebene liegen und ineinander gewunden sein. Die induktive Kopplung der Spulen ist so besonders gut. Daneben ist es aber auch möglich, dass die Spulen mit ihren Teilspulen voneinander räumlich getrennt sind.

Statt einer Ausbildung der Spulen in Form von Flachspulen können diese auch mit in zwei Ebenen liegenden Leiterteilen gebildet werden, die jeweils an ihren Rändern miteinander zu einer Spiralform verbunden sind und zwischen denen zumindest ein Teil des Magnetkerns angeordnet ist. Die Erstellung ent­ sprechender Spulen ist besonders einfach.

Entsprechende Spulen kommen insbesondere für Datenübertra­ gungseinrichtungen in Form von Ringkernkopplern in Frage, die einen Dünnschichtmagnetkern in Form eines geschlossenen Rin­ ges haben. Der Dünnschichtmagnetkern kann dabei vorzugsweise eine Ringscheibenform oder eine andere geschossene Form ha­ ben.

Es ist jedoch auch möglich, dass entsprechende Spulen auch für eine Datenübertragungseinrichtung in Form eines Strang­ kopplers vorgesehen werden, dessen Magnetkern streifenförmig ausgebildet ist. D. h.; dessen Magnetkern hat im Gegensatz zu einer geschlossenen Ringform eine endseitig offene Form. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Daten­ übertragungseinrichtung wegen der guten Kopplung zwischen de­ ren primärer und sekundärer Spule zur Signalübertragung mit einer Datenübertragungsrate von über 100 MBd, vorzugsweise über 200 MBd, verwendet werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, in deren Figuren jeweils schematisch bevorzugte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtungen veranschaulicht sind. So zei­ gen deren

Fig. 1 bis 3 in Aufsicht einzelne Herstellungsschritte eines Flachspulenkopplers mit ineinander gewundenen Spulen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Flachspulenkoppler nach Fig. 3,

Fig. 5 und 6 einen Flachspulenkoppler mit separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt,

Fig. 7 bis 9 in Aufsicht einzelne Herstellungsschritte eines Ringkernkopplers mit ineinander gewundenen Spulen,

Fig. 10 einen Querschnitt durch den Ringkernkoppler nach Fig. 9,

Fig. 11 und 12 einen Ringkernkoppler mit separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt sowie

Fig. 13 und 14 einen Strangkoppler mit separaten Spulen in Aufsicht bzw. im Querschnitt.

Dabei sind in einzelnen Figuren sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsein­ richtung in Form eines Flachspulenkopplers mit einem Dünn­ schicht-Magnetkern (Schichtdicke unter 50 µm, vorzugsweise unter 10 µm) und ebenfalls in Dünnschichttechnik zu erstel­ lenden induktiv gekoppelten primärer und sekundärer Spule (Schichtdicke unter 50 µm, vorzugsweise unter 10 µm) wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläu­ tert. Dabei sind in diesen Figuren für die zeichnerische Dar­ stellung für die primäre Spule durchgezogene Linien und für die sekundäre Spule gestrichelte Linien gewählt. Ferner wurde für in einer ersten Lage bzw. Ebene befindlichen Leiter eine dünnere Strichstärke vorgesehen als für die Leiter in einer zweiten Lage (Ebene), obwohl die Leiterstärken, insbesondere Leiterbreiten beider Spulen im Allgemeinen gleich sind.

Gemäß Fig. 1 wird zunächst in einer ersten Ebene auf einem in der Figur nicht dargestellten Substrat ein unterer Kern­ teil 2a des Magnetkernes aus einem weichmagnetischen Magnet­ material strukturiert. Bis auf die Randzonen und das Zentrum wird dann auf diesem Kernteil eine in der Figur nicht darge­ stellte Isolationsschicht aufgebracht. Diese Isolations­ schicht dient als Unterlage für zwei ineinander gewundene, flache Teilspulen 3a und 4a, die ebenfalls in Dünnschicht­ technik erstellt werden und das Zentrum des Kernteils 2a um­ schließen. Die erste Teilspule 3a sei zu einer primären Spule gehörend, während die zweite Teilspule Teil einer sekundären Spule sei. Die Kontaktflächen dieser beiden Teilspulen sind mit k31 und k32 bzw. k41 und k42 bezeichnet. Nachdem auf die­ sen beiden Teilspulen eine weitere, nicht dargestellte Isola­ tionsschicht unter Aussparung des Zentrums und der Randzonen des unteren Kernteils 2a sowie der zentrumsnahen Kontaktflä­ chen k32 und k42 aufgebracht wurde, werden auf dieser die aus Fig. 2 ersichtlichen beiden ineinander gewundenen Teilspulen 3b und 4b der primären bzw. sekundären Spule wie die darunter liegenden Teilspulen 3a und 4a ausgebildet. Diese beiden Teilspulen werden wie die unteren Teilspulen mit einer nicht dargestellten Isolationsschicht abgedeckt und sind gemäß Fig. 3 im Bereich ihrer zentralen Kontaktflächen k32 und k42 durchkontaktiert. Der so gewonnene Aufbau wird dann mit einer Schicht aus dem Material des Magnetkerns überzogen, so dass sich ein in einer zweiten Ebene liegender oberer Kernteil 2b ergibt. Dieser Kernteil ist im Zentrum mit dem unteren Kern­ teil 2a über einen zentralen Kernteil 2c und in den die Teilspulen umgebenden Randzonen über zumindest einen Rand­ kernteil 2d verbunden. Dieser Randkernteil kann nach Art von Kernen vom Topf-Typ in Umfangsrichtung geschlossen sein, wo­ bei die in Fig. 3 angedeuteten Durchführungen für die ein­ zelnen Teilspulen vorzusehen sind. Fig. 4 zeigt einen Quer­ schnitt durch den so gewonnenen Flachspulenkoppler 5 mit dem Magnetkern 2 vom Topf-Typ mit seinem unteren in einer ersten Ebene E1 liegenden flächenhaften Kernteil 2a und seinem obe­ ren, in einer zweiten Ebene E2 liegenden flächenhaften Kernteil 2b. Zwischen den beiden beabstandeten Kernteilen 2a und 2b befinden sich elektrisch isoliert in zwei parallelen Ebe­ nen E3 und E4 die jeweils ineinander gewundenen Teilspulen 3a, 4a bzw. 3b, 4b. Die gemäß Fig. 3 miteinander kontaktier­ ten Teilspulen 3a und 3b in den Ebenen E3 und E4 bilden dabei z. B. die primäre Spule, während die Teilspulen 4a und 4b dann die sekundäre Spule bilden. Die Zwischenräume zwischen den einzelnen Spulen und den Teilen des Kerns 2 sind mit einem elektrischen Isolationsmaterial einer Isolation 7 gefüllt.

Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel zum Aufbau des aus den Fig. 1 bis 4 ersichtlichen Flachspulenkopplers 5 wird folgende Schichtenfolge vorgesehen:

• 1. Ca. 2-4 µm magnetisches Material für den unteren Teil (2a) des Kerns (2),
• 2. 2 µm Isolationsmaterial (7),
• 3. 1 µm Kupfer, strukturiert für die unteren Teilspulen (3a und 4a),
• 4. 2 µm Isolationsmaterial (7) mit Vias,
• 5. 1 µm Kupfer, strukturiert für die oberen Teilspulen (3b und 4b),
• 6. 2 µm Isolationsmaterial (7) oder Passivierung,
• 7. Ca. 2-4 µm magnetisches Material für den oberen Teil (2b) des Kerns (2) zugleich zur magnetischen Schirmung.

Eine weitere Ausführungsform eines Flachspulenkopplers geht aus der Aufsicht bzw. der Schnittansicht der Fig. 5 und 6 hervor, für die eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Dar­ stellung gewählt wurde. Dieser allgemein mit 9 bezeichnete Flachspulenkoppler unterscheidet sich von der Ausführungsform des Flachspulenkopplers 5 nach den Fig. 1 bis 4 im Wesent­ lichen nur dadurch, dass seine Teilspulen 3a und 3b einer primären Spule 3 nicht mit den entsprechenden Teilspulen 4a und 4b einer sekundären Spule 4 ineinander gewunden sind. Vielmehr sind bei der Ausführungsform des Kopplers 9 die Spu­ len 3 und 4 räumlich getrennt, wobei ihre jeweiligen Teilspu­ len 3a und 3b bzw. 4a und 4b in parallelen, untereinander beabstandeten Ebenen E3a und E3b bzw. E4a und E4b angeordnet sind. Die Kontaktierung der einzelnen Teilspulen erfolgt hier in entsprechender Weise wie bei den Teilspulen nach den Fig. 1 bis 3 an zentralen Kontaktflächen k32 und k42.

Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel des aus den Fig. 5 und 6 ersichtlichen Flachspulenkopplers 9 wird folgende Schichtenfolge vorgesehen:

• 1. Ca. 2-4 µm magnetisches Material für den unteren Teil (2a) des Kerns (2),
• 2. 2 µm Isolationsmaterial (7),
• 3. 1 µm Kupfer, strukturiert für die unteren Teilspulen (4a, 4b),
• 4. 0,5 µm Isolationsmaterial mit Vias (7),
• 5. 1 µm Kupfer, strukturiert für die Herausführung der unte­ ren Teilspulen (4a, 4b),
• 6. 2 µm Isolationsmaterial (7),
• 7. 1 µm Kupfer, strukturiert für die oberen Teilspulen (3a, 3b),
• 8. 0,5 µm Isolationsmaterial mit Vias (7),
• 9. 1 µm Kupfer, strukturiert für die Herausführung der obe­ ren Teilspulen (3a, 3b),
• 10. 2 µm Isolationsmaterial oder Passivierung (7),
• 11. Ca. 2-4 µm magnetisches Material für den oberen Teil (2b) des Kerns (2) zugleich zur magnetischen Schirmung.

Bei den Ausführungsformen von Datenübertragungseinrichtung in Form von Flachkopplern 5 bzw. 9 nach den Fig. 1 bis 6 wur­ de davon ausgegangen, dass ihr Magnetkern 2 in parallelen E­ benen liegende Kernteile 2a und 2b aufweist. Abweichend davon weisen die nachfolgend dargestellten Ausführungsformen Dünn­ schicht-Magnetkerne auf, deren Teile nur in einer Ebene lie­ gen. Dabei können die Magnetkerne sowohl eine geschlossene, ringförmige Struktur (vgl. die Fig. 7 bis 12) als auch eine offene, insbesondere streifenförmige Struktur (vgl. die Fig. 13 und 14) aufweisen. Bei diesen Ausführungsformen werden die primären und sekundären Spulen jeweils durch zwei in parallelen Ebenen liegende Leiterteile gebildet, die an ihren Rändern verbunden sind und zwischen denen sich jeweils zumindest ein Teil des zugeordneten Magnetkernes befindet. In den Fig. 7 bis 14 sind die elektrischen Leiter der primä­ ren Spule(n) durch durchgezogene Linien und die elektrischen Leiter der sekundären Spule(n) durch gestrichelte Linien dar­ gestellt.

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Datenübertragungsein­ richtung in Form eines Ringkernkopplers mit einem ringschei­ benförmigen Dünnschicht-Magnetkern und ebenfalls in Dünn­ schichttechnik zu erstellenden induktiv gekoppelten, ineinan­ der gewundenen Spulen werden gemäß Fig. 7 zunächst in einer ersten Ebene E5 liegende, radial verlaufende Leiterteile 10a und 11a einer primären bzw. sekundären Spule mit Kontaktflä­ chen k101 bzw. kill ausgebildet. Ein zentraler Öffnungsbe­ reich 12 ist dabei ausgespart und dann mit einer nicht darge­ stellten Isolation versehen. Anschließend wird gemäß Fig. 8 das weichmagnetische Material eines ringscheibenförmigen Mag­ netkerns 13 aufgebracht, wobei die zentralen Enden e1 und die Außenrandenden e2 der Leiterteile 10a und 11a freigehalten werden. Nach Aufbringen eines diesen Aufbau abdeckenden, nicht dargestellten Isolationsmaterials werden dann gemäß Fig. 9 die in einer zweiten Ebene E6 liegenden, radial verlau­ fenden Leiterteile 10b und 11b der primären bzw. sekundären Spule ausgebildet, wobei eine Durchkontaktierung mit den in der unteren Ebene E5 liegenden Leiterteilen 10a und 11a an den zentralen Enden e1 bzw. Außenrandenden e2 erfolgt. In der Figur sind ferner Kontaktflächen k102 und k112 für die oberen Leiterteile 10b und 11b veranschaulicht. Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch den so gewonnenen Ringkoppler 15 mit ring­ scheibenförmigem Magnetkern 13 und ineinander gewundenen, um diesen Kern gewickelten primärer Spule 10 und sekundärer Spu­ le 11. Die isolierenden Teile sind wiederum allgemein mit 7 bezeichnet.

Der Ringkoppler 15 kann gegebenenfalls noch auf zumindest einer Flachseite mit einer dünnen Schicht aus dem magneti­ schen Material als Schirmschicht versehen sein. Gemäß einem konkreten Ausführungsbeispiel zum Aufbau eines solchen Ring­ kernkopplers wird folgende Schichtenfolge vorgesehen:

• 1. Ca. 1-2 µm magnetisches Material als Schirmschicht,
• 2. 2 µm Isolationsmaterial (7),
• 3. 1 µm Kupfer, strukturiert für die unteren Leiterteile (10a, 11a),
• 4. 2 µm Isolationsmaterial (7) mit Vias (Durchkontaktierun­ gen),
• 5. 5-10 µm magnetisches Material für den Kern (13),
• 6. 2 µm Isolationsmaterial (7) mit Vias (Durchkontaktierun­ gen),
• 7. 1 µm Kupfer, strukturiert für die oberen Leiterteile (10b, 11b) der Spulen,
• 8. 2 µm Isolationsmaterial oder Passivierung,
• 9. Ca. 1-2 µm magnetisches Material als Schirmschicht.

Ohne die Abschirmung fallen die Schichten gemäß 1., 2. und 9. weg. Die Schicht gemäß 8. bleibt aber als Passivierung.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine weitere Ausführungsform ei­ nes Ringkernkopplers 17 in Aufsicht bzw. in Querschnittsan­ sicht. Bei diesem Ringkernkoppler sind jedoch die Windungen seiner primären Spule 18 und seiner sekundären Spule 19 nicht ineinander gewunden, sondern räumlich separiert. Sie um­ schließen zwei parallel gegenüberliegende Teile seines recht­ eckig geformten, zu einem Ring geschlossenen Magnetkerns 20. Auch für diesen Ringkernkoppler 17 kann eine Schichtenfolge wie für den Ringkernkoppler 15 nach den Fig. 7 bis 10 vor­ gesehen werden. Die Kontaktflächen dieser Spulen sind wieder­ um mit k101 und k102 bzw. kill und k112 bezeichnet.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine andere Ausführungsform eines mit 22 bezeichneten Kopplers in den Fig. 11 und 12 entsprechender Darstellung. Dieser Koppler 22 ist als Strang­ koppler ausgeführt. Er unterscheidet sich von der Ausführungsform 17 nach den Fig. 11 und 12 im Wesentlichen nur dadurch, dass sein Magnetkern 23 nicht mehr zu einem Ring ge­ schlossen ist, sondern eine offene, insbesondere streifenför­ mige Gestalt (= Strangform) hat. Der Querschnitt der Fig. 14 ist dabei in den Bereich der primären Spule 18 gelegt. Auch hier wird zur Herstellung des Kopplers eine Schichtenfolge wie bei dem Ringkernkoppler 17 vorgesehen.

Bei den erfindungsgemäßen Datenübertragungseinrichtungen, die gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen als verschieden­ artige Induktivkoppler gestaltet sein können, wird jeweils ein Magnetkern genutzt, der in Dünnschichttechnik erstellt wird und mit ebenfalls in Dünnschichttechnik gefertigten Spu­ len Windungen umwickelt wird, um galvanisch getrennt Signale mit hoher Datenübertragungsrate, insbesondere mit über 100 MBd, zu übertragen. Der jeweilige Kern und die zugehören­ den Spulen können auf verschiedenen Substraten hergestellt werden. Es bieten sich insbesondere Silizium- und SOI(Silicon on insulator)-Substrate an, da auf diesen gleichzeitig auch die erforderliche Ansteuerungs- und Auswertungselektronik in Standardtechnik gefertigt werden kann. Hieraus ergibt sich auch die gute Integrierbarkeit des jeweiligen Kopplers. Für das Kernmaterial können verschiedenste Materialien verwendet werden. Größte Sicherheit lässt sich mit weichmagnetischen Kernmaterialien erzielen, die eine möglichst niedrige elekt­ rische Leitfähigkeit von insbesondere von unter 0,1 [Ωcm]^-1 haben. Geeignete Kernmaterialien sind z. B. Ferrite oder ver­ schiedene andere Keramikmaterialien. Als Kernmaterialien kom­ men ferner kunststoffgebundene weichmagnetische Materialien in Frage, die gegebenenfalls in Drucktechnik aufgebracht wer­ den können. Beispiele von weichmagnetischen Materialien ins­ besondere hierfür sind auch nanokristalline Eisenlegierungen. Die Leiter der einzelnen Spulen können aus Kupfer oder Alumi­ nium oder auch aus Legierungen dieser Materialien gefertigt werden. Verschiedene Durchschlagsfestigkeiten und Kriech­ stromstrecken lassen sich je nach Ausführungsform in an sich bekannter Weise realisieren.

Claims (14)

1. Datenübertragungseinrichtung zur galvanisch getrennten Signalübertragung mit hoher Datenübertragungsrate, welche Einrichtung eine ein magnetisches Signalfeld erzeugende pri­ märe Spule sowie eine von dieser primären Spule galvanisch getrennte, mit dieser induktiv gekoppelte sekundäre Spule enthält, wobei diese Spule aus elektrischen Dünnschichtlei­ tern gebildet sind, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Dünnschicht-Magnetkern (2, 13, 20, 23) aus einem weichmagnetischen Magnetmaterial als Kop­ pelmittel zwischen der wenigstens einen primären Spule (3, 10, 18) und der wenigstens einen sekundären Spule (4, 11, 19) vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Flachspulenkoppler (5, 9) mit einem Dünnschichtmagnetkern (2), der zwei in parallelen Ebenen an­ geordnete flächenhafte Kernteile (2a, 2b) aufweist, die mit­ einander mittels eines zentralen Kernteils (2c) und an ihren Rändern durch wenigstens einen Randkernteil (2d) verbunden sind, wobei zwischen den flächenhaften Kernteilen (2a, 2b) die als Flachspulen ausgebildeten Spulen (3, 4) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Randkernteil (2d) nach Art eines Kerns vom Topf-Typ in Umfangsrichtung geschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spule (3, 4) zwei in parallelen Ebenen (E3, E4 bzw. E3a, E3b, E4a, E4b) liegen­ de Teilspulen (3a, 3b bzw. 4a, 4b) aufweist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass jeweils zwei zu unterschiedlichen Spulen (3, 4) gehörende Teilspulen (3a, 4a bzw. 3b, 4b) in einer gemeinsamen Ebene (E3 bzw. E4) liegen und inein­ ander gewunden sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Spulen (3, 4) räumlich getrennt sind (Fig. 5 und 6).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch Spulen (10, 11; 18, 19) mit in zwei Ebenen (E5, E6) liegenden Leiterteilen (10a, 11a bzw. 10b, 11b), die jeweils an ihren Rändern miteinander verbunden sind und zwischen denen zumindest ein Teil des Magnetkerns (13, 20) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Ringkernkoppler mit einem Dünn­ schichtmagnetkern (13, 20) in Form eines geschlossenen Rin­ ges.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Dünnschichtmagnetkern (13, 20) eine Ringscheibenform oder eine andere geschlossene Form hat.

10. Einrichtung nach Anspruch 7, gekennzeich­ net durch eine Ausbildung als Strangkoppler mit einem Magnetkern (23) in Form eines endseitig offenen Streifens.

11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spu­ len zumindest auf einer Seite mit einer flächenhaften Schir­ mung aus weichmagnetischem Material abgedeckt sind.

12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein weichmagnetisches Ma­ terial aus einem Ferrit oder einer anderen Keramik, das gege­ benenfalls kunststoffgebunden ist.

13. Einrichtung nach einem der vorangehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mag­ netkern und die Spulen auf einem Substrat ausgebildet sind, das aus Silizium mit gegebenenfalls einer darauf befindlichen Isolatorschicht besteht.

14. Verwendung der Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Signalübertragung mit einer Datenübertragungs­ rate von über 100 MBd, vorzugsweise über 200 MBd.