DE19844738C1 - Dreidimensionaler, integrierter Spulenaufbau und Verfahren zur Herstellung des Spulenaufbaus - Google Patents

Abstract

In einem plattenförmigen Träger (1) aus Kunststoff ist eine trichterförmige, von der Oberseite des Trägers (1) in die Tiefe gehende Ausnehmung (2) erzeugt. Auf der Innenseite dieses Trichters (2) ist leitendes Material aufgebracht und so strukturiert, daß im Trichter (2) ein sich spiralförmig vom Trichterboden zur Trichteröffnung hinaufwindender Leiter (3) gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenaufbau und ein Verfahren zur Herstellung des Spulenaufbaus.

Aus der EP 0 557 608 B1 ist beispielsweise ein Spulenaufbau bekannt, bei dem auf eine Außenfläche eines Trägers aus ma­ gnetischem Material eine oder mehrere gegeneinander isolierte Lagen eines sich in der jeweiligen Lage spiralförmig erstrec­ kenden Leiters aufgebracht sind, wobei die Leiterlagen als Feinstleiter in Dickschichttechnik auf diesen Träger aufge­ bracht und die verschiedenen Lagen durchkontaktiert sind.

Der bekannte Spulenaufbau, bei dem also die Spule nicht als gesonderter Spulenkörper vorgesehen, sondern in einem dreidi­ mensionalen Schichtaufbau auf dem Träger angeordnet ist, ist für die Anwendung bei induktiven Sensoren vorgesehen. Dieser bekannte Spulenaufbau macht von der Dickschichttechnik statt der konventionellen Strukturierung durch Photodruck mit Ätzen Gebrauch, damit Strukturen erhalten werden, die hinsichtlich Linienbreite und Linienabstand bei weitem feiner als die kon­ ventionell hergestellten sind und somit eine höhere Windungs­ zahl der Spule bei gleichen Abmessungen erlauben. Die Dick­ schicht- bzw. Dünnschichttechnik setzt jedoch relativ aufwen­ dige Strukturierungsverfahren sowie hoch hitzebeständiges Trägermaterial, beispielsweise Keramik, voraus.

In der DE 37 21 759 A1 ist ein auf einer Leiterplatte ange­ brachter Transformator beschrieben, dessen Windungen eben­ falls spiralförmig auf die Leiterplatte aufgebracht sind. Der Kern des Transformators erstreckt sich auf beide Seiten der Leiterplatte und durchragt dabei dafür vorgesehene Ausnehmun­ gen in der Leiterplatte. Weiterhin sind aus der DE 198 09 031 A1 spiralförmige Leiterbahnen bekannt, die in einer mehr­ schichtigen Leiterplatte übereinander liegen. Drei so gestal­ tete Spulen bilden einen Teil eines induktiven Umdrehungssen­ sores.

Die Herstellung einer dreidimensionalen Leiterplatte in Ein- Schuß-MID-Technik ist ebenso wie die Laserstrukturierung bei­ spielsweise aus der EP 0 711 102 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kompakten und wenig aufwendigen Spulenaufbau für Kunststoff-Leiterplatten zu schaffen. Zudem soll ein Verfahren angegeben werden, das eine einfachen Herstellung eines solchen Spulenaufbaus ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spulenaufbau gelöst, bei dem ein plattenförmiger Träger aus Kunststoff ei­ ne trichterförmige, von der Oberseite des Trägers in die Tie­ fe gehende Ausnehmung aufweist und bei dem die Innenseite des Trichters eine spiralförmig aufgebrachte Leiterstruktur aus leitendem Material aufweist, so daß im Trichter ein sich spi­ ralförmig vom Trichterboden zur Trichteröffnung hinaufwinden­ der Leiter gebildet ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren schlägt die Herstellung eines Spulenaufbaus vor durch Spritzgießen (Ein-Schuß-MID-Technik) einer dreidimensionalen Leiterplatte mit einer trichterförmi­ gen Ausnehmung, ganzflächiges Metallisieren der Innenseite des Trichters und Strukturieren der Innenseite des Trichters mittels einer Punktlichtquelle.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Leiterplatten-Träger mit Trichter, und

Fig. 2 in seitlicher Schnittdarstellung, den erfindungsge­ mäßen Spulenaufbau gemäß Fig. 1.

Während in Fig. 1 die Trichterstruktur und der spiralförmige Leiter 3 nur grob zu erkennen sind, sind die Einzelheiten des Spulenaufbaus besser aus Fig. 2 zu entnehmen. Der Trichter 2 muß grundsätzlich nicht unbedingt bis in unmittelbare Nähe der Unterseite des Trägers 1 hinabreichen. In der Praxis bie­ tet es sich jedoch an, im wesentlichen die gesamte Tiefe des Trägers 1 für den Spulenaufbau zu nutzen, da dies einerseits die Windungsanzahl erhöht und andererseits die Kontaktierung des unteren, im Trichterboden befindlichen Endes des spiral­ förmigen Leiters 3 mit einer Kontaktstruktur 4 auf der Unter­ seite des Trägers 1 erleichtert. Es ist günstig, zur Kontak­ tierung eine Bohrung vom Trichterboden, also seiner Spitze, bis zu Unterseite vorzunehmen. An der Trichteröffnung kann der dort endende Leiter 3 ebenfalls auf einfache Weise mit einer flachen Kontaktstruktur 5 auf der Oberseite des Trägers 1 verbunden werden. Die Kontaktstrukturen 4 und 5 können löt­ fähig sein und ohne weiteres beispielsweise in das Leiter­ bahnsystem einer Leiterplatte einbezogen werden.

Grundsätzlich liegt es im Rahmen der Erfindung, irgendeinen plattenförmigen Kunststoffträger 1 mit einer beliebigen Tech­ nik mit einem Trichter zu versehen und dessen Innenseite in Additions- oder Subtraktionstechnik mit einem spiralförmig strukturierten Leiter 3 zu versehen, wobei die Strukturbrei­ ten möglichst klein gegenüber der Dicke des Trägers 1 sei sollten. Beispielsweise kann eine konventionelle, duroplasti­ sche Leiterplatte durch mechanisches Fräsen mit einem Trich­ ter versehen werden.

Besonders vorteilhaft bietet es sich an, den Träger 1 mit dem Trichter 2 als dreidimensionale, spritzgegossene Leiterplatte in MID-(Molded-Interconnect-Devices)Technik auszubilden. Da­ bei wird, in an sich bekannter Weise, beispielsweise mittels Zwei-Schuß-Spritztechnik, ein Verbundkörper aus verschiedenen Kunststoffen erzeugt, von denen einer metallisierbar (typischerweise mit Kupfer) sein muß und der andere nicht. Erfindungsgemäß erhält man mit dieser speziellen MID-Technik nach dem Galvanisieren den Leiter 3 oberhalb der im 1. Schuß gespritzten Kunststoffabschnitte. Alternativ kann in Ein- Schuß-Spritztechnik die Innenseite des Trichters ganzflächig metallisiert und die Strukturierung kann vorteilhaft mit ei­ ner Punktlichtquelle, insbesondere einem Laser erfolgen, wo­ bei die überflüssige Metallisierung verdampft.

Eine Strukturierung beispielsweise mit konventionellem Photo­ lack ist wegen der dreidimensionalen, in die Tiefe gehenden Struktur nicht möglich, es kann jedoch auch ein als Photoima­ ging bekannter Prozess mit einer dreidimensionalen Maske ein­ gesetzt werden. Außerdem kommt ein Verfahren in Betracht, bei dem der Kunststoff mit einem sog. Primer bedruckt wird, auf den anschließend Kupfer abgelagert wird.

Erfindungsgemäß resultiert jedenfalls ein Spulenaufbau mit aufgrund beispielsweise der strukturfeinen Lasertechnik und des dreidimensionalen, das heißt überlappenden Aufbaus der Spulenwindungen sehr hohen Windungsanzahl. Darüber hinaus ist auch auf konventionellen bzw. auf MID-Leiterplatten ein inte­ grierter, kompakter Spulenaufbau, also ohne gesonderte, extra zu bestückende Bauteile auf der Leiterplatte möglich. Derar­ tige Kunststoffträger mit integriertem Spulenaufbau lassen sich insbesondere auch als Antennen, beispielsweise als platzsparende Empfänger für Kfz-Fernbedienungen einsetzen.

Claims (4)

1. Spulenaufbau,

• 1. bei dem ein plattenförmiger Träger (1) aus Kunststoff eine trichterförmige, von der Oberseite des Trägers (1) in die Tiefe gehende Ausnehmung (2) aufweist und
• 2. bei dem die Innenseite des Trichters (2) eine spiralförmig aufgebrachte Leiterstruktur aus leitendem Material auf­ weist, so daß im Trichter (2) ein sich spiralförmig vom Trichterboden zur Trichteröffnung hinaufwindender Leiter (3) gebildet ist.

2. Spulenaufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) mit dem Trichter (2) als dreidimensionale Leiterplatte in Ein-Schuß-MID-Technik ausgebildet ist.

3. Spulenaufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Ober- und Unterseite des Trägers (1) flache Kon­ taktstrukturen (4, 5) ausgebildet sind, die mit dem Anfang und dem Ende des Leiters (3) im Trichterboden bzw. an der Trichteröffnung elektrisch leitend verbunden sind und die Spulenanschlüsse bilden.

4. Verfahren zur Herstellung eines Spulenaufbaus nach An­ spruch 2 oder 3 durch

• 1. Spritzgießen (Ein-Schuß-MID-Technik) einer dreidimensiona­ len Leiterplatte (1) mit einer trichterförmigen Ausnehmung (2),
• 2. ganzflächiges Metallisieren der Innenseite des Trichters (2) und
• 3. Strukturieren der Innenseite des Trichters (2) mittels ei­ ner Punktlichtquelle.