FR2819921A1 - DATA TRANSMISSION DEVICE FOR GALVANICALLY SEPARATE SIGNAL TRANSMISSION AND USE OF THE DEVICE - Google Patents

Abstract

Le dispositif (17)de transmission de données pour la transmission séparéegalvaniquement de signaux a un débit de transmission de donnéesélevé, notamment supérieur à 100 MBd contientune bobine (18) primaire produisant un champ magnétique de signal ainsiqu'une bobine secondaire couplée inductivement à la bobine primaireet séparée galvaniquement de cette bobine primaire, les bobinesétant constituées de conducteurs électriques en couchemince. Un noyau (20) magnétique en couche mince en un matériaumagnétique doux peut être prévu comme moyen de couplageentre au moins une bobine (18) primaire et ladite au moins une bobine (19)secondaire. Le dispositif peut, de préférence, être forméen tant que coupleur à bobine plate, coupleur (17) à noyau enanneau ou coupleur de brin.The data transmission device (17) for the galvanically separate transmission of signals at a high data transmission rate, especially greater than 100 MBd contains a primary coil (18) producing a signal magnetic field as well as a secondary coil inductively coupled to the coil primary and galvanically separated from this primary coil, the coils being made up of thin-coated electrical conductors. A thin film magnetic core (20) of a soft magnetic material may be provided as a coupling means between at least one primary coil (18) and said at least one secondary coil (19). The device may preferably be formed as a flat coil coupler, ring core coupler (17) or strand coupler.

Description

Dispositif de transmission de données pour la transmission séparéeData transmission device for separate transmission

galvaniquement de signaux et utilisation du dispositif L'invention se rapporte à un dispositif de transmission de données pour la transmission séparée galvaniquement de signaux à un grand débit de transmission de données. Le dispositif comporte à cet effet une bobine primaire, produisant un champ magnétique de signal ainsi que, séparée galvaniquement de cette bobine primaire, une bobine secondaire couplée inductivement à la bobine primaire, ces bobines étant constituées de conducteurs électriques en couche mince. Un dispositif de transmission de données de ce genre est décrit au moins à la date de la demande à l'adresse Internet "http://www.analog.com/industry/unic/isolationtechn. html". L'invention  Galvanic Signal and Device Use The invention relates to a data transmission device for the galvanically separated transmission of signals at a high data transmission rate. The device comprises for this purpose a primary coil, producing a magnetic signal field as well as, galvanically separated from this primary coil, a secondary coil inductively coupled to the primary coil, these coils being made up of thin film electrical conductors. Such a data transmission device is described at least on the date of the request at the Internet address "http://www.analog.com/industry/unic/isolationtechn. Html". The invention

concerne en outre une utilisation particulière de ce dispositif.  further relates to a particular use of this device.

Dans de nombreux domaines de la technique, comme notamment la transmission numérique d'informations ou la technique de mesure, on exige une transmission sans potentiel de signaux électriques. On utilise, pour la transmission séparée galvaniquement de signaux dans la technique des communications et d'automatisation, principalement ce que l'on appelle des octocoupleurs. On envoie à cet effet sur une entrée un signal électrique (primaire) de données, que l'on transforme au moyen d'une diode électroluminescente (LED) en un signal optique de rayonnement. Ce signal de rayonnement est transmis à travers un milieu isolant et transparent du point de vue optique à un élément optique formant détecteur o il est retransformé en un signal électrique (secondaire). Le débit de transmission d'une transmission numérique d'information de ce genre au moyen d'octocoupleurs est limité par la largeur de bande limitée des éléments optiques (à peu près de 50 à 100 MBd correspondant à 25 à 50 MHz) et leur forme est limité par la possibilité restreinte d'intégration des éléments optiques dans la technologie du silicium. En outre, les éléments optiques ne peuvent fonctionner que dans un intervalle de températures atteignant au maximum à peu près 85 C et de plus en général seulement à des tensions d'alimentation d'au moins 5 V. Il est en outre connu, dans le domaine de la magnétoélectronique, de constituer des éléments capteurs magnétorésistifs que l'on appelle des magnétocoupleurs qui permettent également une transmission séparée galvaniquement de données (voir par exemple WO98/07165). Dans ce cas, les limites indiquées des octocoupleurs sont nettement dépassées en ayant par exemple un débit de transmission de données nettement plus grand et la possibilité d'alimenter des composants correspondants à des tensions plus petites que 5 V. En outre, des magnétocoupleurs de ce genre à composants électroniques de la technologie Si peuvent être intégrés. Un magnétocoupleur correspondant qui ressort du WO98/07165 a, pour détecter le courant, quatre éléments capteurs par lesquels on peut détecter un champ magnétique de signal, lequel est produit au moyen d'un flux de courant dans une bobine plate. Les pistes conductrices de cette bobine plate s'étendent orthogonalement sur les éléments capteurs, et sont séparées galvaniquement de ceux-ci. Les éléments capteurs sont constitués sous la forme de systèmes stratifiés et peuvent présenter notamment ce que l'on appelle l'effet GMR. Le coût de fabrication de magnétocoupleurs correspondants est toutefois relativement grand, car il faut  In many fields of technology, such as digital information transmission or measurement technology, potential-free transmission of electrical signals is required. Most of the so-called octocouplers are used for the galvanically isolated transmission of signals in communications and automation technology. For this purpose, an electrical (primary) data signal is sent to an input, which is transformed by means of a light-emitting diode (LED) into an optical radiation signal. This radiation signal is transmitted through an insulating and transparent medium from the optical point of view to an optical element forming a detector where it is retransformed into an electrical signal (secondary). The transmission rate of a digital transmission of information of this kind by means of octocouplers is limited by the limited bandwidth of the optical elements (approximately 50 to 100 MBd corresponding to 25 to 50 MHz) and their form. is limited by the limited possibility of integrating optical elements in silicon technology. In addition, the optical elements can only operate in a temperature range reaching at most about 85 C and more generally only at supply voltages of at least 5 V. It is further known, in the in the field of magnetoelectronics, to constitute magnetoresistive sensor elements which are called magnetocouplers which also allow a galvanically separated transmission of data (see for example WO98 / 07165). In this case, the indicated limits of the octocouplers are clearly exceeded, for example by having a significantly higher data transmission rate and the possibility of supplying corresponding components at voltages smaller than 5 V. In addition, magnetocouplers of this type kind with electronic components of Si technology can be integrated. A corresponding magnetocoupler which emerges from WO98 / 07165 has, for detecting the current, four sensor elements by which a signal magnetic field can be detected, which is produced by means of a current flow in a flat coil. The conductive tracks of this flat coil extend orthogonally on the sensor elements, and are galvanically separated from them. The sensor elements are formed in the form of laminated systems and may in particular have what is called the GMR effect. The cost of manufacturing corresponding magnetocouplers is, however, relatively large, since it is necessary to

une structure stratifiée.a layered structure.

La présente invention vise un dispositif de transmission de données ayant les caractéristiques mentionnées ci-dessus, qui permet d'avoir  The present invention relates to a data transmission device having the characteristics mentioned above, which makes it possible to have

une structure relativement simple.a relatively simple structure.

On y parvient suivant l'invention par le fait qu'il est prévu un noyau magnétique en couche mince, en un matériau magnétiquement doux comme agent de couplage entre la au moins une bobine primaire et la au  This is achieved according to the invention by the fact that a magnetic core is provided in a thin layer, made of a magnetically soft material as a coupling agent between the at least one primary coil and the at

moins une bobine secondaire.minus a secondary coil.

Les avantages procurés par ce dispositif de transmission de données résident notamment dans le fait que l'on peut effectuer d'une manière relativement simple et avec relativement moins de stades de procédés en technique en couche mince, la structure constituée tant du noyau magnétique que l'enroulement de parties de celui-ci par les bobines. Les épaisseurs de couche de toutes ces parties en couche mince sont en l'occurrence inférieures à 50 pm et de préférence inférieures à 10 pm. Une structure correspondante est relativement insensible au champ extérieur parasite et peut notamment être entièrement intégrée avec des composants de la technique des semiconducteurs, notamment de la technique Si. En outre, on peut obtenir ainsi facilement des débits de transmission de données sensiblement plus grands que pour un octocoupleur, de préférence de plus de  The advantages provided by this data transmission device reside in particular in the fact that it is possible to carry out, in a relatively simple manner and with relatively fewer stages of process in thin film technique, the structure consisting of both the magnetic core and the 'winding of parts thereof by the coils. The layer thicknesses of all these thin layer parts are in this case less than 50 μm and preferably less than 10 μm. A corresponding structure is relatively insensitive to the parasitic external field and can in particular be fully integrated with components of the semiconductor technique, in particular of the Si technique. In addition, it is thus possible easily to obtain data transmission rates substantially higher than for an octocoupler, preferably more than

MBd, tout en ayant une séparation galvanique des signaux.  MBd, while having a galvanic separation of the signals.

Le dispositif est caractérisé de préférence par une constitution en coupleur à bobine plate ayant un noyau magnétique en couche mince, qui a deux parties de noyau plat disposées dans des plans parallèles et reliés entre eux au moyen d'une partie centrale de noyau et sur leur bord par au moins une partie marginale de noyau, les bobines constituées sous forme de bobines plates étant disposées entre les parties de noyau plates. Une structure correspondante peut être obtenue par des procédés connus de dépôt en couche mince et par des procédés connus de structuration, sans aucune difficulté. En raison des parties de noyau magnétique recouvrant en  The device is preferably characterized by a constitution of a flat coil coupler having a thin film magnetic core, which has two parts of flat core arranged in parallel planes and interconnected by means of a central part of the core and on their edge by at least a marginal core part, the coils formed as flat coils being arranged between the flat core parts. A corresponding structure can be obtained by known methods of thin layer deposition and by known methods of structuring, without any difficulty. Due to the magnetic core parts overlapping in

surface les bobines, on assure un bon blindage.  surface the coils, ensuring good shielding.

Dans un dispositif de ce genre, la partie marginale de noyau est fermée en direction périphérique à la façon d'un noyau de type en pot. Le  In such a device, the marginal core part is closed in a peripheral direction like a pot type nucleus. The

blindage latéral des bobines est ainsi particulièrement bon.  side shielding of the coils is thus particularly good.

Dans un coupleur à bobine plate de ce genre, chaque bobine comprend avantageusement deux sous-bobines disposées dans des plans parallèles. Respectivement deux sous bobines appartenant à des bobines différentes se trouvent dans un plan commun et sont entrelacées. Le couplage inductif des bobines est ainsi particulièrement bon. Mais il est en outre possible que les bobines, avec leurs sous-bobines, soient séparées  In a flat coil coupler of this kind, each coil advantageously comprises two sub-coils arranged in parallel planes. Respectively two sub coils belonging to different coils are in a common plane and are interlaced. The inductive coupling of the coils is thus particularly good. But it is also possible that the coils, with their sub-coils, are separated

dans l'espace les unes des autres.in each other's space.

Au lieu de constituer les bobines sous la forme de bobines plates, cellesci peuvent être aussi formées de parties conductrices se trouvant dans deux plans, reliées entre elles respectivement sur leur bord et  Instead of constituting the coils in the form of flat coils, these can also be formed of conductive parts lying in two planes, connected together respectively on their edge and

avec interposition entre elles d'au moins une partie du noyau magnétique.  with interposition between them of at least a part of the magnetic core.

L'obtention de bobines correspondantes est particulièrement simple.  Obtaining corresponding coils is particularly simple.

Des bobines adéquates, que l'on peut envisager notamment pour des dispositifs de transmission de données, sont sous forme de coupleur à noyau annulaire, qui ont un noyau magnétique en couche mince sous la forme d'un anneau fermé. Le noyau magnétique à couche mince peut avoir  Adequate coils, which can be envisaged in particular for data transmission devices, are in the form of an annular core coupler, which have a thin film magnetic core in the form of a closed ring. The thin film magnetic core can have

avantageusement une forme de rondelle ou une autre forme fermée.  advantageously a shape of a washer or another closed shape.

Mais il est aussi possible de prévoir des bobines correspondantes pour un dispositif de transmission de données sous la forme d'un coupleur de brin, dont le noyau magnétique est constitué en forme de bande. Cela signifie que son noyau magnétique a, contrairement à une forme annulaire fermée, une forme ouverte du côté de l'extrémité. Le dispositif de transmission de données suivant l'invention peut, d'une manière avantageuse en raison du bon couplage entre la bobine primaire et la bobine secondaire, être utilisé pour transmettre des signaux à un débit de transmission des  However, it is also possible to provide corresponding coils for a data transmission device in the form of a strand coupler, the magnetic core of which is formed in the form of a strip. This means that its magnetic core has, unlike a closed annular shape, an open shape on the end side. The data transmission device according to the invention can, advantageously because of the good coupling between the primary coil and the secondary coil, be used to transmit signals at a transmission rate of the

données supérieur à 100 MBd et de préférence supérieur à 200 MBd.  data greater than 100 MBd and preferably greater than 200 MBd.

De préférence, les bobines sont recouvertes au moins d'un côté  Preferably, the coils are covered at least on one side

d'un blindage plat en matériau magnétique.  a flat shield made of magnetic material.

Le matériau magnétique peut être en ferrite ou en une autre  The magnetic material can be ferrite or another

céramique, liée le cas échéant par de la matière plastique.  ceramic, possibly bonded by plastic.

Pour expliciter davantage l'invention, on se reportera dans ce qui suit aux dessins, dont les figures illustrent respectivement les modes de réalisation préférés de manière schématique de dispositifs de transmission de données suivant l'invention. Aux dessins: Les figures 1 à 3 sont des vues en plan de stades de fabrication d'un coupleur à bobine plate ayant des bobines entrelacées entre elles, la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un coupleur de bobine plate suivant la figure 3, les figures 5 et 6 sont des vues en plan et en coupe transversale d'un coupleur de bobine plate ayant des bobines distinctes, les figures 7 à 9 sont des vues en plan illustrant divers stades de fabrication d'un coupleur à noyau annulaire ayant des bobines entrelacées entre elles, la figure 10 est une vue en coupe transversale du coupleur à noyau annulaire suivant la figure 9, les figures 11 et 12 sont des vues en plan et en coupe transversale d'un coupleur à noyau annulaire ayant des bobines séparées, tandis que, les figures 13 et 14 sont des vues en plan et en coupe  To further explain the invention, reference is made in the following to the drawings, the figures of which respectively illustrate the preferred embodiments in a schematic manner of data transmission devices according to the invention. In the drawings: Figures 1 to 3 are plan views of stages of manufacturing a flat coil coupler having coils interleaved therebetween, Figure 4 is a cross-sectional view of a flat coil coupler according to the figure 3, Figures 5 and 6 are plan and cross-sectional views of a flat coil coupler having separate coils, Figures 7 to 9 are plan views illustrating various stages of manufacturing an annular core coupler having coils interleaved therebetween, FIG. 10 is a cross-sectional view of the annular coupler according to FIG. 9, FIGS. 11 and 12 are plan views and cross-section of an annular coupler having coils separated, while Figures 13 and 14 are plan and sectional views

transversale d'un coupleur de brin à bobines séparées.  cross-section of a strand coupler with separate coils.

Des parties qui se correspondent sont munies des mêmes  Matching parts have the same

signes de référence dans les diverses structures.  reference signs in the various structures.

Pour produire un dispositif de transmission de données suivant l'invention sous la forme d'un coupleur à bobines plates, ayant un noyau magnétique en couche mince (épaisseur de couche inférieure à 50 pm de s préférence inférieure à 10 pm) et le cas échéant des bobines primaires et secondaires couplées par induction, à obtenir également suivant la technique en couches minces (épaisseur de couche inférieure à 50 pm et de préférence inférieure à 10 pm), on procède comme indiqué ci-dessous en se reportant aux figures 1 à 4. On a choisi, dans ces figures, des lignes en trait plein pour o10 les bobines primaires et des lignes en tirets pour les bobines secondaires. En outre, on a prévu, pour des conducteurs se trouvant dans une première couche ou plan, une épaisseur de traits plus mince que pour les conducteurs se trouvant dans une deuxième couche (plan) , bien que les épaisseurs des conducteurs, notamment la largeur des conducteurs des deux bobines, soient  To produce a data transmission device according to the invention in the form of a flat coil coupler, having a thin-film magnetic core (layer thickness less than 50 μm, preferably less than 10 μm) and, where appropriate primary and secondary coils coupled by induction, also to be obtained using the thin-layer technique (layer thickness less than 50 μm and preferably less than 10 μm), the procedure is carried out below with reference to FIGS. 1 to 4 We have chosen, in these figures, solid lines for o10 the primary coils and dashed lines for the secondary coils. In addition, provision is made for conductors in a first layer or plane, a thinner line thickness than for conductors in a second layer (plane), although the thicknesses of the conductors, in particular the width of the conductors of the two coils, either

identiques d'une manière générale.  identical in general.

Suivant la figure 1, on structure d'abord dans un premier plan sur un substrat qui n'est pas représenté à la figure, une partie 2a inférieure du noyau magnétique en un matériau magnétique doux. A l'exception des zones marginales et du centre, on dépose alors sur cette partie de noyau une couche isolante qui n'est pas représentée à la figure. Cette couche isolante sert de support pour deux sous-bobines 3a et 4a plates entrelacées l'une dans l'autre, qui sont obtenues également par une technique en couche mince et qui entourent le centre de la partie 2a du noyau. La première sous-bobine 3a  According to FIG. 1, a lower part 2a of the magnetic core made of a soft magnetic material is firstly structured in a first plane on a substrate which is not shown in the figure. With the exception of the marginal and central zones, an insulating layer is then deposited on this part of the core which is not shown in the figure. This insulating layer serves as a support for two flat sub-coils 3a and 4a interleaved one inside the other, which are also obtained by a thin layer technique and which surround the center of the part 2a of the core. The first 3a sub-coil

est supposée appartenir à une bobine primaire, tandis que la deuxième sous-  is assumed to belong to a primary coil, while the second sub-

bobine serait une bobine secondaire. Les surfaces de contact de ces deux sous-bobines sont désignées par k31 et k32 ou k41 et k42. Après avoir déposé sur ces deux sous-bobines une autre couche isolante non représentée, en épargnant le centre et les zones marginales de la partie 2a inférieure du noyau, ainsi que les surfaces k32 et k42 de contact proche du centre, on forme sur celles-ci les deux sous-bobines 3b et 4b entrelacées entre elles que l'on peut voir à la figure 2 des bobines primaires et secondaires, comme les sous-bobines 3a et 4a sous-jacentes. Ces deux sous-bobines sont recouvertes, comme les sous bobines inférieures, d'une couche isolante qui n'est pas représentée et sont mises en contact sur la figure 3 dans la région de leur surface k32 et k42 centrale de contact. La structure ainsi obtenue est ensuite revêtue d'une couche en le matériau du noyau magnétique, de manière à obtenir une partie 2b supérieure de noyau se trouvant dans un deuxième plan. Cette partie de noyau est reliée au centre à la partie 2a inférieure de noyau par une partie 2c centrale de noyau et dans les zones marginales entourant les sous-bobines par au moins une partie 2b marginale de noyau. Cette partie marginale de noyau peut être fermée dans la direction périphérique à la façon de noyau du type en pot, les traversées représentées à la figure 3 pouvant être prévues pour les sous-bobines individuelles. La figure 4 est une vue en coupe transversale du coupleur 5 à bobine plate ainsi obtenu ayant le noyau 2 magnétique du type en pot avec sa partie 2a de noyau inférieur, dont la surface se trouve dans un premier plan El, et sa partie 2b de noyau supérieur, dont la surface se trouve dans un deuxième plan E2. Entre les deux parties 2a et 2b de noyau à distance l'une de l'autre, se trouvent d'une manière isolée d'une point de vue électrique dans deux plans E3 et E4 parallèles, les sous-bobines 3a, 4a et 3b, 4b respectivement entrelacées entre elles. Les sous-bobines 3a et 3b mises en contact entre elles suivant la figure 3, forment dans les plans E3 et E4 par exemple les bobines primaires, tandis que les sous- bobines 4a et 4b forment les bobines secondaires. Les intervalles entre les bobines et les parties du noyau 2 sont emplis d'un matériau électriquement isolant constituant une  coil would be a secondary coil. The contact surfaces of these two sub-coils are designated by k31 and k32 or k41 and k42. After having deposited on these two sub-coils another insulating layer not shown, sparing the center and the marginal zones of the lower part 2a of the core, as well as the contact surfaces k32 and k42 close to the center, we form on these Ci the two sub-coils 3b and 4b interleaved with each other that can be seen in Figure 2 of the primary and secondary coils, like the sub-coils 3a and 4a underlying. These two sub-coils are covered, like the lower sub-coils, with an insulating layer which is not shown and are brought into contact in FIG. 3 in the region of their central contact area k32 and k42. The structure thus obtained is then coated with a layer of the material of the magnetic core, so as to obtain an upper part 2b of the core lying in a second plane. This core part is connected in the center to the lower core part 2a by a central core part 2c and in the marginal zones surrounding the sub-coils by at least one marginal core part 2b. This marginal core part can be closed in the peripheral direction like a pot-type core, the bushings shown in Figure 3 can be provided for individual sub-coils. Figure 4 is a cross-sectional view of the flat coil coupler 5 thus obtained having the magnetic core 2 of the pot type with its part 2a of the lower core, the surface of which is in a first plane El, and its part 2b of upper core, the surface of which lies in a second plane E2. Between the two core parts 2a and 2b at a distance from each other, are electrically isolated in two parallel planes E3 and E4, the sub-coils 3a, 4a and 3b , 4b respectively intertwined with each other. The sub-coils 3a and 3b brought into contact with one another according to FIG. 3, form in the planes E3 and E4 for example the primary coils, while the sub-coils 4a and 4b form the secondary coils. The gaps between the coils and the parts of the core 2 are filled with an electrically insulating material constituting a

isolation 7.insulation 7.

Suivant un exemple de réalisation concret pour réaliser le coupleur 5 à bobine plate que l'on voit aux figures 1 à 4, on prévoit la  According to a concrete example of embodiment for producing the coupler 5 with a flat coil that can be seen in FIGS. 1 to 4, provision is made for

succession suivante de couches.following succession of layers.

1. Matériau magnétique de 2 à 4 pm environ pour la partie 2a inférieure du noyau (2), 2. Matériau (7) isolant de 2 pm, 3.1 pm de cuivre structuré pour les sous-bobines (3a et 4a) inférieures, 4. 2 pm de matériau (7) isolant ayant des passages, 5. 1 pm de cuivre structuré pour les sousbobine (3b et 4b) supérieures, 6. 2 pm de matériau (7) isolant ou de passivation, 7. Matériau magnétique d'une épaisseur de 2 à 4 pIm environ pour la partie (2b) supérieure du noyau (2) servant en même temps de  1. Magnetic material of 2 to 4 μm approximately for the lower part 2a of the core (2), 2. Insulating material (7) of 2 μm, 3.1 μm of structured copper for the lower sub-coils (3a and 4a), 4 2 µm of insulating material (7) having passages, 5. 1 µm of structured copper for the sub-coil (3b and 4b), 6. 2 µm of insulating or passivation material (7), 7. Magnetic material of a thickness of 2 to 4 pIm approximately for the upper part (2b) of the core (2) serving at the same time

blindage magnétique.magnetic shielding.

Un autre mode de réalisation d'un coupleur à bobine plate ressort de la vue en plan et de la vue en coupe des figures 5 et 6, pour lesquelles on a choisi une représentation qui correspond à celle des figures 3 et 4. Ce coupleur à bobine plate est désigné d'une manière générale par 9 et se distingue du mode de réalisation du coupleur 5 à bobine plate suivant les figures I à 4, essentiellement seulement par le fait que ses sous-bobines 3a et 3b d'une bobine 3 primaire ne sont pas entrelacées avec les sousbobines 4a et 4b correspondantes d'une bobine 4 secondaire. Bien au contraire, dans le mode de réalisation du coupleur 9, les bobines 3 et 4 sont séparées dans l'espace, leurs sous-bobines 3a et 3b ou 4a et 4b respectives étant disposées dans des plans E3a et E3b ou E4a et E4b parallèles et à distance les uns des autres. Le contact des sous-bobines individuelles s'effectue dans ce cas, comme pour les sous-bobines des figures 1 à 3, sur des surfaces k32 et k42  Another embodiment of a flat coil coupler is shown in the plan view and in the sectional view of FIGS. 5 and 6, for which a representation has been chosen which corresponds to that of FIGS. 3 and 4. This coupler has flat coil is generally designated by 9 and is distinguished from the embodiment of the coupler 5 with flat coil according to FIGS. 1 to 4, essentially only by the fact that its sub-coils 3a and 3b of a primary coil 3 are not interleaved with the corresponding coils 4a and 4b of a secondary coil 4. On the contrary, in the embodiment of the coupler 9, the coils 3 and 4 are spatially separated, their respective sub-coils 3a and 3b or 4a and 4b being arranged in parallel planes E3a and E3b or E4a and E4b and at a distance from each other. The contact of the individual sub-coils takes place in this case, as for the sub-coils of Figures 1 to 3, on surfaces k32 and k42

centrales de contact.contact centers.

Suivant un exemple de réalisation concret du coupleur 9 à bobine plate que l'on peut voir aux figures 5 à 6, on prévoit la succession  According to a concrete embodiment of the coupler 9 with a flat coil which can be seen in FIGS. 5 to 6, the succession is planned

suivante de couches.next layer.

1. Matériau magnétique d'une épaisseur de 2 à 4 pm environ pour la partie (2a) inférieure du noyau (2), 2.2 pm de matériau (7) isolant, 3. 1 pm de cuivre structuré pour les sous-bobines (4a et 4b) inférieures, 4. 0,5 pm de matériau isolant ayant des traversées (7), 5. 1 pm de cuivre structuré pour la sortie des sous-bobines (4a, 4b) inférieures, 6. 2 pm de matériau (7) isolant, 7. 1 pm de cuivre structuré pour les sous-bobines (3a, 3b) supérieures, 8. 0,5 pm de matériau isolant ayant des traversées (7), 9. 1 pm de cuivre structuré pour la sortie des sous-bobines (3a, 3b) supérieures, 10. 2 pm de matériau isolant ou de passivation (7), 11. du matériau magnétique en une épaisseur de 2 à 4 pm environ pour la partie 2b supérieure du noyau 2, en même temps que pour  1. Magnetic material with a thickness of 2 to 4 μm approximately for the lower part (2a) of the core (2), 2.2 μm of insulating material (7), 3.1 μm of structured copper for the sub-coils (4a and 4b) lower, 4. 0.5 μm of insulating material having bushings (7), 5.1 μm of structured copper for the output of the lower sub-coils (4a, 4b), 6. 2 μm of material (7 ) insulator, 7. 1 µm of structured copper for the upper coils (3a, 3b), 8. 0.5 µm of insulating material with bushings (7), 9. 1 µm of structured copper for the output of the sub - upper coils (3a, 3b), 10. 2 μm of insulating or passivation material (7), 11. of the magnetic material in a thickness of approximately 2 to 4 μm for the upper part 2b of the core 2, at the same time as for

servir de blindage magnétique.serve as magnetic shielding.

Dans les modes de réalisation du dispositif de transmission de données sous la forme de coupleurs 5 et 9 plats sur les figures 1 à 6, on est partis du fait que son noyau 2 magnétique a des parties 2a et 2b de noyau se trouvant dans des plans parallèles. En s'écartant de cela, les modes de réalisation représentés dans ce qui suit ont des noyaux magnétiques en couche mince dont les parties ne sont que dans un plan. Les noyaux magnétiques peuvent avoir aussi bien une structure annulaire fermée (voir les figures 7 à 12), qu'une structure ouverte, notamment en forme de bandes (voir les figures 13 et 14). Dans ces modes de réalisation, les bobines primaires et secondaires sont formées respectivement par deux parties conductrices se trouvant dans des plans parallèles, qui sont reliées par leur bord et entre lesquelles se trouvent respectivement au moins une partie du noyau magnétique associé. Aux figures 7 à 14, les conducteurs électriques des bobines primaires sont représentés par des lignes en trait plein et les conducteurs électriques des bobines secondaires sont représentés par des  In the embodiments of the data transmission device in the form of flat couplers 5 and 9 in FIGS. 1 to 6, it is assumed that its magnetic core 2 has core parts 2a and 2b lying in planes parallel. Departing from this, the embodiments shown in the following have thin-film magnetic cores, the parts of which are only in one plane. The magnetic cores can have both a closed annular structure (see FIGS. 7 to 12), as well as an open structure, in particular in the form of strips (see FIGS. 13 and 14). In these embodiments, the primary and secondary coils are respectively formed by two conductive parts lying in parallel planes, which are connected by their edge and between which there are respectively at least part of the associated magnetic core. In FIGS. 7 to 14, the electrical conductors of the primary coils are represented by solid lines and the electrical conductors of the secondary coils are represented by

lignes en tirets.dashed lines.

Pour fabriquer un dispositif de transmission de données suivant l'invention sous la forme d'un coupleur à noyau annulaire ayant un noyau magnétique en couche mince en forme de rondelle et également des bobines entrelacées, couplées inductivement et pouvant se fabriquer par la technique en couche mince, on forme d'abord suivant la figure 7 des parties 10 Oa et 11a conductrices se trouvant dans un premier plan E5 et s'étendant radialement, d'une bobine primaire ou secondaire ayant des surfaces k1 01 et kl111 de contact. Une zone 12 centrale d'ouverture est ménagée et munie ensuite d'un isolant qui n'est pas représenté. Ensuite, on dépose suivant la figure 8, le matériau magnétique doux d'un noyau 13 magnétique en forme de rondelle, les extrémités el centrales et les extrémités e2 marginales extérieures des parties 1 Oa et 1 la conductrices étant maintenues dégagées. Après dépôt d'un matériau isolant qui n'est pas représenté et qui recouvre cette structure, on forme suivant la figure 9 les parties 1 Ob et 1 b conductrices, se trouvant dans un deuxième plan E6 et s'étendant radialement, des bobines primaires et secondaires, un contact avec les parties 10 Oa et 11a conductrices se trouvant dans le plan E5 inférieur étant produit sur les extrémités el centrales et les extrémités e2 marginales extérieures. Il est illustré en outre à la figure des surfaces k1 02 et k1 12 de contact pour les parties 10 Ob et 11b conductrices supérieures. La figure 10 représente une vue en coupe transversale du coupleur 15 annulaire ainsi obtenu ayant un noyau 13 magnétique en forme de rondelles et une bobine 10 primaire et une bobine 11 secondaire entrelacées entre elles et enroulées sur ce noyau. Les parties isolantes sont à  To manufacture a data transmission device according to the invention in the form of an annular core coupler having a thin layer magnetic core in the form of a washer and also interleaved coils, inductively coupled and capable of being produced by the layer technique thin, firstly according to FIG. 7, conductive parts 10a and 11a are located in a first plane E5 and extending radially, of a primary or secondary coil having contact surfaces k1 01 and kl111. A central opening zone 12 is provided and then provided with an insulator which is not shown. Then, according to FIG. 8, the soft magnetic material of a washer-shaped magnetic core 13 is deposited, the central ends and the outer marginal ends e2 of the conducting parts 1 Oa and 1 being kept free. After deposition of an insulating material which is not shown and which covers this structure, the conductive parts 1 Ob and 1 b, located in a second plane E6 and extending radially, are formed according to FIG. 9 of the primary coils. and secondary, contact with the conducting parts 10a and 11a lying in the lower plane E5 being produced on the central ends el and the outer marginal ends e2. It is further illustrated in the figure of the contact surfaces k1 02 and k1 12 for the upper conducting parts 10 Ob and 11b. FIG. 10 represents a cross-sectional view of the annular coupler 15 thus obtained having a magnetic core 13 in the form of washers and a primary coil 10 and a secondary coil 11 interlaced with one another and wound on this core. The insulating parts are

nouveau désignées d'une manière générale par 7.  new generally designated by 7.

Le coupleur 15 en anneau peut être muni le cas échéant encore sur au moins une face plate d'une mince couche en le matériau magnétique servant de couche de blindage. Suivant un exemple de réalisation concret, on prévoit la succession de couches suivantes pour constituer un coupleur à noyau en anneau de ce genre: 1. Du matériau magnétique en une épaisseur de 1 à 2 pm environ comme couche de blindage, 2.2 pm de matériau (7) isolant, 3.1 pm de cuivre structuré pour les parties (10a, 11a) conductrices inférieures, 4. 2 pm de matériau (7) isolant ayant des traversées (trous métallisés), 5. du matériau magnétique à raison de 5 à 10 pm pour le noyau (13), 6. 2 pm de matériau (7) isolant ayant des traversées (trous métallisés) 7. 1 pm de cuivre structuré pour les parties (10b, 11b) conductrices supérieures des bobines, 8. 2 pm de matériau isolant ou de passivation, 9. du matériau magnétique en une épaisseur d'environ 1 à 2 pm  The ring coupler 15 can optionally be provided on at least one flat face with a thin layer of magnetic material serving as a shielding layer. According to a concrete embodiment, the following succession of layers is provided to constitute a ring core coupler of this kind: 1. Magnetic material in a thickness of approximately 1 to 2 μm as a shielding layer, 2.2 μm of material ( 7) insulator, 3.1 µm of structured copper for the lower conductive parts (10a, 11a), 4. 2 µm of insulating material (7) with bushings (metallized holes), 5. of magnetic material at a rate of 5 to 10 µm for the core (13), 6. 2 μm of insulating material (7) having bushings (metallized holes) 7. 1 μm of structured copper for the upper conductive parts (10b, 11b) of the coils, 8. 2 μm of material insulating or passivating, 9. magnetic material in a thickness of about 1 to 2 µm

comme couche de blindage.as an armor layer.

Sans le blindage, les couches suivant les premièrement, deuxièmement et neuvièmement sont omises. Mais la couche suivant le  Without the shielding, the layers following first, second and ninth are omitted. But the next layer

huitièmement reste en tant que passivation.  eighth remains as passivation.

Les figures 11 et 12 représentent un autre mode de réalisation d'un coupleur 17 à noyau en anneau, en vue en plan et en vue en coupe transversale. Dans ce coupleur à noyau en anneau, les spires de sa bobine 18 primaire et sa bobine 19 secondaire ne sont toutefois pas entrelacées entre elles, mais séparées l'une de l'autre dans l'espace. Elles entourent deux parties opposées parallèles de son noyau 20 magnétique de forme rectangulaire et fermée en un anneau. Pour ce coupleur 17 à noyau en anneau aussi, on peut prévoir une succession de couches comme pour le coupleur 15 à noyau en anneau des figures 7 à 10. Les surfaces de contact  Figures 11 and 12 show another embodiment of a coupler 17 with a ring core, in plan view and in cross-sectional view. In this ring core coupler, the turns of its primary coil 18 and its secondary coil 19 are not, however, interlaced with one another, but separated from one another in space. They surround two opposite parallel parts of its rectangular magnetic core 20 and closed in a ring. For this coupler 17 with ring core also, it is possible to provide a succession of layers as for the coupler 15 with ring core of FIGS. 7 to 10. The contact surfaces

de ces bobines sont désignées à nouveau par k1l01 et k102 ou kl 1 1 et k1 12.  of these coils are designated again by k1l01 and k102 or kl 1 1 and k1 12.

Les figures 13 et 14 représentent un autre mode de réalisation d'un coupleur désigné par 22 dans une représentation qui correspond à celle des figures 11 et 12. Ce coupleur 22 est réalisé en coupleur de brin. Il se distingue du mode 17 de réalisation des figures 11 et 12 essentiellement seulement par le fait que son noyau 23 magnétique n'est plus fermé en un anneau, mais a une forme ouverte, notamment une forme en bande (= forme en brin). La section transversale de la figure 14 est prise dans la région de la bobine 18 primaire. Dans ce cas aussi, il peut être prévu, pour la fabrication du coupleur, une succession de couches comme pour le coupleur 17 à noyau  Figures 13 and 14 show another embodiment of a coupler designated by 22 in a representation which corresponds to that of Figures 11 and 12. This coupler 22 is made of strand coupler. It differs from the embodiment 17 of Figures 11 and 12 essentially only by the fact that its magnetic core 23 is no longer closed in a ring, but has an open shape, in particular a strip shape (= strand shape). The cross section of Figure 14 is taken in the region of the primary coil 18. In this case too, provision may be made, for the manufacture of the coupler, for a succession of layers as for the coupler 17 with core

en anneau.in a ring.

Dans les dispositifs de transmission de données suivant l'invention, qui peuvent être conformés suivant l'exemple de réalisation précédent en tant que coupleur inductif de types très divers, on utilise respectivement un noyau magnétique qui est produit par une technique en couche mince et sur lequel sont enroulées des spires de bobines fabriquées également en technique en couche mince pour transmettre d'une manière galvaniquement séparée des signaux à un grand débit de transmission notamment supérieur à 100 MBd. Le noyau respectif et les bobines correspondantes peuvent être produits sur divers substrats. On peut faire appel notamment à des substrats en silicium et en SOI (silicium sur isolant), puisque l'on peut fabriquer sur ces substrats en même temps aussi l'électronique nécessaire de commande et d'exploitation suivant une technique normalisée. On obtient ainsi également la bonne possibilité d'intégration du coupleur respectif. Pour le matériau du noyau, on peut utiliser les matériaux les plus divers. On obtient une grande sécurité avec des matériaux de coeur magnétique doux qui ont une conductivité électrique aussi basse que possible, notamment inférieure à 0,1 [Qcm]-1. Les matériaux de coeur appropriés sont par exemple des ferrites ou divers autres matériaux en céramique. Comme matériaux de noyau, on peut faire en outre appel à des matériaux magnétiques doux liés par de la matière plastique et pouvant être déposés le cas échéant par une technique sérigraphique. Comme exemple de matériaux magnétiques doux, on peut citer notamment aussi des alliages de fer nanocristallins. Les conducteurs des bobines peuvent être en cuivre ou en aluminium ou également en alliages de ces métaux. On peut obtenir d'une manière en soi connue des rigidités diélectriques différentes et des sections  In the data transmission devices according to the invention, which can be shaped according to the previous embodiment as an inductive coupler of very different types, a magnetic core is used respectively which is produced by a thin film technique and on which are wound coils of coils also manufactured in thin film technique to transmit galvanically separated signals at a high transmission rate especially greater than 100 MBd. The respective core and the corresponding coils can be produced on various substrates. In particular, silicon and SOI (silicon on insulator) substrates can be used, since the necessary electronics for control and operation can be produced on these substrates at the same time using a standardized technique. This also gives the good possibility of integration of the respective coupler. The most diverse materials can be used for the core material. High security is obtained with soft magnetic core materials which have an electrical conductivity as low as possible, in particular less than 0.1 [Qcm] -1. Suitable core materials are, for example, ferrites or various other ceramic materials. As core materials, use may also be made of soft magnetic materials bonded by plastic material and which can be deposited if necessary by a screen printing technique. As an example of soft magnetic materials, mention may also be made in particular of nanocrystalline iron alloys. The conductors of the coils can be made of copper or aluminum or also of alloys of these metals. Different dielectric rigidities and cross sections can be obtained in a manner known per se

de courant de fuite différentes suivant le mode de réalisation.  different leakage current depending on the embodiment.

1 28199211 2819921

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission de données pour la transmission séparée galvaniquement de signaux à grand débit de transmission de données, ce dispositif comprenant une bobine primaire produisant un champ magnétique de signal ainsi que, séparée galvaniquement de cette bobine primaire, une bobine secondaire couplée inductivement à la bobine primaire, ces bobines étant constituées de conducteurs électriques en couche mince, caractérisé en ce qu'il est prévu un noyau (2, 13, 20, 23) magnétique en couche mince, en un matériau magnétiquement doux comme agent de couplage entre la au moins une bobine (3, 10, 18) primaire et la au moins une  1. Data transmission device for the galvanically separated transmission of signals with a high data transmission rate, this device comprising a primary coil producing a signal magnetic field as well as, galvanically separated from this primary coil, a secondary coil inductively coupled to the primary coil, these coils being made up of electrical conductors in thin layer, characterized in that there is provided a magnetic core (2, 13, 20, 23) in thin layer, made of a magnetically soft material as coupling agent between the at least one primary coil (3, 10, 18) and the at least one bobine (4, 11, 19) secondaire.secondary coil (4, 11, 19). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par une constitution en coupleur (5, 9) à bobine plate ayant un noyau (2) magnétique en couche mince, qui a deux parties (2a, 2b) de noyau plat disposées dans i des plans parallèles et reliés entre eux au moyen d'une partie (2c) centrale de noyau et sur leur bord par au moins une partie (2d) marginale de noyau, les bobines (3, 4) constituées sous forme de bobines plates étant disposées entre  2. Device according to claim 1, characterized by a coupler (5, 9) constitution with a flat coil having a magnetic core (2) in thin layer, which has two parts (2a, 2b) of flat core arranged in i planes parallel and interconnected by means of a central core part (2c) and on their edge by at least one marginal core part (2d), the coils (3, 4) formed as flat coils being arranged between les parties (2a, 2b) de noyau plates.  the flat core parts (2a, 2b). 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en que la partie (2d) marginale de noyau est fermée en direction périphérique à la façon  3. Device according to claim 2, characterized in that the marginal part (2d) of the core is closed in the peripheral direction in the manner d'un noyau de type en pot.of a potted type nucleus. 4. Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque bobine (3, 4) a deux sous bobines (3a, 3b et 4a, 4b) se trouvant  4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that each coil (3, 4) has two sub coils (3a, 3b and 4a, 4b) being dans des plans (E3, E4 et E3a, E3b, E4a, E4b) parallèles.  in parallel planes (E3, E4 and E3a, E3b, E4a, E4b). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que respectivement deux sous bobines (3a, 4a et 3b, 4b) appartenant à des bobines (3, 4) différentes se trouvent dans un plan (E3 et E4) commun et sont entrelacées. 6. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les bobines (3, 4) sont séparées dans l'espace (figures 5 et 6).  5. Device according to claim 4, characterized in that respectively two sub coils (3a, 4a and 3b, 4b) belonging to different coils (3, 4) are in a common plane (E3 and E4) and are interleaved. 6. Device according to claim 4, characterized in that the coils (3, 4) are separated in space (Figures 5 and 6). 7. Dispositif suivant l'une des revendications I à 6, caractérisé  7. Device according to one of claims I to 6, characterized par des bobines (10, 11, 18, 19) ayant des parties (10Oa, 11a et 10Ob, 11b) conductrices se trouvant dans deux plans, reliées entre elles respectivement sur leur bord et avec interposition entre elles d'au moins une partie du noyau  by coils (10, 11, 18, 19) having conducting parts (10Oa, 11a and 10Ob, 11b) lying in two planes, interconnected respectively on their edge and with interposition between them of at least part of the core (13, 20) magnétique.(13, 20) magnetic. 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par une constitution sous la forme d'un coupleur à noyau annulaire ayant un noyau  8. Device according to claim 7, characterized by a constitution in the form of an annular core coupler having a core (13, 20) magnétique en couche mince sous la forme d'un anneau fermé.  (13, 20) magnetic thin layer in the form of a closed ring. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le noyau (13, 20) magnétique en couche mince a la forme d'une rondelle  9. Device according to claim 8, characterized in that the magnetic core (13, 20) in thin layer has the shape of a washer annulaire ou une autre forme fermée.  annular or other closed form. 10. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par une constitution sous la forme d'un coupleur de brin ayant un noyau (23)  10. Device according to claim 7, characterized by a constitution in the form of a strand coupler having a core (23) magnétique sous la forme d'une bande ouverte du côté d'extrémité.  magnetic in the form of an open strip on the end side. 11l. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes,  11l. Device according to one of the preceding claims, caractérisé en ce que les bobines sont recouvertes au moins d'un côté d'un  characterized in that the coils are covered at least on one side with a blindage plat en matériau magnétique doux.  flat shield in soft magnetic material. 12. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes,  12. Device according to one of the preceding claims, caractérisé par un matériau magnétique doux en ferrite ou en une autre  characterized by a soft magnetic material of ferrite or another céramique qui est éventuellement liée par de la matière plastique.  ceramic which is possibly linked by plastic. 13. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes,  13. Device according to one of the preceding claims, caractérisé en ce que le noyau magnétique et les bobines sont constitués sur un substrat qui est en silicium ayant éventuellement une couche isolante se  characterized in that the magnetic core and the coils are formed on a substrate which is made of silicon possibly having an insulating layer trouvant dessus.finding it. 14. Utilisation du dispositif suivant l'une des revendications  14. Use of the device according to one of claims précédentes pour la transmission de signaux à un débit de transmission de  for transmitting signals at a transmission rate of signaux supérieur à 100 MBd, et de préférence supérieur à 200 MBd.  signals greater than 100 MBd, and preferably greater than 200 MBd.