DE19811083C1 - Induktives Bauelement und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
Induktives Bauelement und Verfahren zur HerstellungInfo
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Abstract
Ein induktives Bauelement (1) in Chip-Multilayer-Technologie besteht aus übereinander angeordneten Ferritfolien (2) auf der Basis von Kunststoffolien, die gesintertes Ferritgranulat enthalten und zweischen denen Leiterbahnstrukturen (3) angeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft ein in
duktives Bauelement in Chip-Multilayer-Technologie, ein Verfahren zu dessen Herstellung
sowie des
sen Verwendung.
Bei den Stromversorgungen gibt es einen Leistungsbereich von
1 bis 10 W, in dem in der modernen HF-Leitungstechnik
(Schaltfrequenz <500 kHz) die üblichen Standard-Wickelindukti
vitäten aber auch Planarinduktivitäten aufgrund der erforder
lichen kleinen Bauformen nur mit Schwierigkeiten einsetzbar
sind.
Unterhalb des genannten Bereichs, das heißt <1 W, gibt es be
reits sogenannte Chip-Mulilayer-Induktivitäten auf der Basis
von Naß- bzw. Trockenstapeltechnik, wobei bei diesen Techno
logien keramisches Grünmaterial bzw. keramische Grünfolien
zusammen mit Leiterbahnmaterial bei niedrigen Sintertempera
turen (ca. 800°C) zum fertigen Bauelement zusammengesintert
werden.
Aus der DE 197 16 896 A1 ist ein induktives Bauelement in
Chip-Multilayer-Technologie mit übereinander angeordneten
Ferritfolien bekannt. Zwischen den Folien sind Leiterbahn
strukturen angeordnet. Vor dem Übereinanderanordnen werden
die Ferritfolien gesintert.
Aus der DE-GM 17 76 091 sind einzelne Ferritfolien bekannt,
bei denen Ferritpartikel in eine Kunststoffmatrix eingelagert
sind.
Aus der EP 0 530 125 A2 ist ein Multilayer-Bauelement be
kannt, das durch Übereinanderstapeln keramischer Ferritfolien
erzeugt wird, auf die jeweils Leiterbahnstrukturen aufge
druckt sind. Abschließend wird der Folienstapel gesintert.
Im Bereich <10 W kommen Standard-Wickel- und Planar-
Induktivitäten zum Einsatz.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein induktives
Baulement in Chip-Multilayer-Technologie und ein Verfahren
zum Herstellen eines induktiven Bauelements anzugeben, das
sowohl für den Bereich <1 W auch im Bereich 1 bis 10 W wirt
schaftlich einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement nach
Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 12 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes induktives Bauelement besteht aus über
einander angeordneten (gestapelten) Ferritfolien (FPC) auf
der Basis einer Kunststoffmatrix, die mit hohem Füllgrad
(<80%) mit bereits bei Temperaturen T<1200°C gesinterten Fer
ritpartikeln einer definierten Korngrößenverteilung gefüllt
ist, wobei zwischen den Ferritfolien Leiterbahnstrukturen an
geordnet sind. Für Hochstromwicklungen können auch rein me
tallische superflache Leitergebilde zwischen die Ferritfolien
eingelegt werden.
Die Stabilität dieses Folienstapels kann erhöht werden, indem
ein SMD-Anschlüsse aufweisender Basisträger aus stabilem
Kunststoff, z B. Leiterplattenmaterial FR4/FR5, unter dem Fo
lienstapel, und/oder nichtmagnetische Zwischenlagen aus sol
chem Material zwischen den Ferritfolien angeordnet werden.
Ein externes Schutzgehäuse kann auch durch das Umspritzen des
Folienstapels mit geeignetem Kunststoff ersetzt werden. Hier
bei kann als Basisträger ein Leadframe eingesetzt werden.
Die Leiterbahnstrukturen (3) sind über Durchkontaktierungen
(4) durch die Ferritfolien (2) hindurch miteinander verbun
den.
Durch diese Verschachtelung von Wicklung (Leiterbahn
strukturen) und magnetischem Kernmaterial (Ferritfolien) wird
das mechanische Design des induktiven Bauelements nicht mehr
wie bei herkömmlichen Bauelementen von den Kerntoleranzen be
einflußt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angeführt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen erläutert.
In der dazugehörenden einzigen Figur ist ein Transformator 1
in Chip-Multilayer-Technologie dargestellt, der aus überein
andergestapelten Ferritfolien 2 (zum Beispiel mit einer Dicke
von 300 µm) auf der Basis von Kunststoffolien mit darin ent
haltenem gesinterten Ferritgranulat besteht.
Zwischen den Ferritfolien 2 sind Leiterbahnstrukturen 3 ange
ordnet, die hier direkt auf die Ferritfolien 2 aufgedruckt
sind.
Anstelle der direkten Anbringung auf die Ferritfolien können
die Leiterbahnstrukturen aber auch auf andere flexible Kunst
stoffträger aufgebracht werden, die dann zwischen den Ferrit
folien 2 im Stapel plaziert werden.
Für Hochstromwicklungen können auch kompakte metallische ins
besondere superflache Wicklungsstrukturen als Leiterbahn
strukturen im Stapel verwendet werden. Sie können zwischen
(magnetischen) Ferritfolien bzw. zwischen zwei dazwischen
liegenden (unmagnetische) Kunststoffolien angeordnet sein.
Die einzelnen Leiterbahnstrukturen 3 sind, soweit erforder
lich, mittels Durchkontaktierungen 4 miteinander verbunden.
Die einzelnen Ferritfolien 2 werden vorzugsweise durch eine
verklebende Verpressung zu einem Folienstapel zusammengefügt
und in ein in der Figur nicht dargestelltes Gehäuse einge
baut, so daß ein für alle Lötverfahren geeignetes Chipbauele
ment entsteht. Eine weitere Möglichkeit zum äußeren Schutz
des Folienstapels besteht darin, den Folienstapel mit Kunst
stoff zu umspritzen. Hierbei kann der Anschlußträger als
Leadframe ausgebildet und mit Kunststoff umspritzt werden.
Der Kunststoff kann dabei auch mit gesintertem Ferritpulver
gefüllt sein.
Im Gegensatz zum Gegenstand der Erfindung werden bei den be
kannten Chip-Multilayer-Herstelltechnologien entweder Ferrit-
und Leiterbahnpasten ineinandergedruckt oder es werden
"grüne", das heißt nicht gesinterte, Ferritplatten bedruckt.
Alle diese Stapel müssen jedoch noch gesintert werden, wäh
rend beim Gegenstand gemäß der Erfindung nur ein verklebende
Verpressung des Stapels erforderlich ist, da Ferritfolien auf
Basis von Kunststoffolien verarbeitet werden, die bereits bei
hoher Temperatur (<1200°C) gesinterte Ferritpartikel mit de
finierter Korngrößenverteilung bei einem Füllgrad <80
(Gewichts-)% enthalten.
Induktive Bauelemente nach der oben geschilderten Technologie
sind neben dem im Ausführungsbeispiel geschilderten Transfor
mator beispielsweise auch Bauelemente für Nichtleistungs
anwendungen wie Drosseln und Übertrager.
Claims (16)
1. Induktives Bauelement in Chip-Multilayer-Technologie,
mit übereinander angeordneten Ferritfolien, bestehend aus ei ner Kunststoffmatrix mit darin eingelagerten gesinterten Fer ritpartikeln, deren Füllgrad <80 (Gewichts-)% beträgt, wobei die Ferritpartikeln bereits bei Temperaturen <1200°C gesin tert sind und eine definierte Korngrößenverteilung aufweisen,
mit Leiterbahnstrukturen, die zwischen den Ferritfolien ange ordnet sind.
mit übereinander angeordneten Ferritfolien, bestehend aus ei ner Kunststoffmatrix mit darin eingelagerten gesinterten Fer ritpartikeln, deren Füllgrad <80 (Gewichts-)% beträgt, wobei die Ferritpartikeln bereits bei Temperaturen <1200°C gesin tert sind und eine definierte Korngrößenverteilung aufweisen,
mit Leiterbahnstrukturen, die zwischen den Ferritfolien ange ordnet sind.
2. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die Leiterbahnstrukturen (3) direkt auf den Ferritfo
lien (2) angeordnet sind.
3. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem zwischen den Ferritfolien (2) flexible Kunststoffträ
ger angeordnet sind, auf die die Leiterbahnstrukturen (3),
aufgebracht sind.
4. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
bei dem die Leiterbahnstrukturen (3) über Durch
kontaktierungen (4) durch die Ferritfolien (2) miteinander
verbunden sind.
5. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem als Leiterbahnstrukturen zusätzlich oder alternativ
kompakte, metallische superflache Wicklungsstrukturen zwi
schen magnetischen Ferritfolien (2) und/oder unmagnetischen,
nicht mit Leiterbahnen versehenen Kunststoffolien angeordnet
werden.
6. Induktives Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die Ferritfolien (2) miteinander verklebt sind.
7. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem für induktive Bauelemente typische Schirmwicklungen
durch vollständig kupferkaschierte FPC-Folien realisiert wer
den.
8. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem zur mechanischen Stabilisierung des Bauteils ein Ba
sisträger unter den gestapelten Ferritfolien (2) oder nicht
magnetische Zwischenlagen zwischen den einzelnen Ferritfolien
(2) vorgesehen sind.
9. Induktives Bauelement nach Anspruch 8,
Basisträger oder Zwischenlagen aus Kunststoff bestehen, ins
besondere aus Leiterplattenmaterial.
10. Induktives Bauelement nach Anspruch 8,
bei dem als Basisträger ein Leadframe vorgesehen wird bei dem die Leiterbahnstrukturen mit dem Leadframe kontak tiert sind
bei dem der Aufbau aus gestapelten Ferritfolien mit ankontak tiertem Leadframe mit Kunststoff umspritzt ist, welcher das Gehäuse bildet.
bei dem als Basisträger ein Leadframe vorgesehen wird bei dem die Leiterbahnstrukturen mit dem Leadframe kontak tiert sind
bei dem der Aufbau aus gestapelten Ferritfolien mit ankontak tiertem Leadframe mit Kunststoff umspritzt ist, welcher das Gehäuse bildet.
11. Induktives Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
welches es in ein Gehäuse eingebaut ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bauelements mit
den Schritten:
- 1. Ferritfolien (2) auf der Basis von bei Temperaturen von mehr als 1200°C gesintertem Ferritgranulat enthaltenden Kunststoffolien werden übereinandergestapelt, wobei zwi schen oder auf den Folien (2) Leiterbahnstrukturen (3) an geordnet werden.
- 2. Die einzelnen Leiterbahnstrukturen (3) werden soweit erfor derlich mittels Durchkontaktierungen (4) miteinander ver bunden.
- 3. Die Folien (2) werden zusammengefügt und ohne weitere Sin terung in ein Gehäuse eingebaut oder mit Kunststoff um spritzt, wobei ein Chip-Bauelement entsteht
13. Verfahren nach Anspruch 12,
bei dem das Zusammenfügen der Ferritfolien (2) durch eine
verklebende Verpressung erfolgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
bei dem die Leiterbahnstrukturen (3) auf flexible Kunststoff
träger aufgebracht werden, die dann zwischen den Ferritfolien
(2) plaziert und mit verpreßt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
bei dem Ferritfolien (2) mit einer Dicke von 300 µm mit einan
der verpreßt werden.
16. Verwendung eines nach einem der vorangehenden Ansprüchen
hergestellten Bauelements als Transformator, Drossel oder
Übertrager.
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|---|---|---|---|
| DE1998111083 DE19811083C1 (de) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Induktives Bauelement und Verfahren zur Herstellung |
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| DE (1) | DE19811083C1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10019410A1 (de) * | 2000-04-19 | 2001-10-31 | Daimler Chrysler Ag | Flexibler Flachleiter |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1776091U (de) * | 1958-09-06 | 1958-10-23 | Vogt & Co M B H Fabrik Fuer Me | Gedruckte schaltung mit auf die schaltungstraegerplatte aufgebrachten spiralwindungen einer induktivitaet. |
| EP0530125A2 (de) * | 1991-08-23 | 1993-03-03 | Ferroperm Components Aps | Chip-Transformator und Herstellungsverfahren eines Chip-Transformators |
| DE19716896A1 (de) * | 1996-04-22 | 1997-11-06 | Murata Manufacturing Co | LC-Filter |
-
1998
- 1998-03-13 DE DE1998111083 patent/DE19811083C1/de not_active Expired - Fee Related
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