DE2243067C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Induktionsspulen - Google Patents

Description

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch die nun folgenden Merkmale;

a) ein evakuierbares Gehäuse,

b) eine Verdampfungsquelle für elektrisch leitendes Metall in diesem Gehäuse,

c) eine Heizvorrichtung (22) zur Verdampfung des Metalls,

d) eine Verdampfungsquel'.e für das elektrische Isoliermaterial in dem Gehäuse,

e) eine Heizvorrichtung zum Verdampfen des Isoliermaterials,

f) einen Halter für das Substrat (26) in dem Gehäuse,

g) mehrere Maskenhalter (46, 48) in dem Gehäuse, von denen jeder eine Maske trägt und eine Vorrichtung zur Bewegung der Maske zwischen einer zurückgezogenen Lage entfernt von dem Substrat und einer Wirklage zwischen dem Substrathalter und der Verdampfungsquelle aufweist, und

h) eine schildförmige Platte (42), die in den Raum zwischen den Verdampfungsquellen und dem Substrat einschwenkbar ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Induktionsspulen, bei dem auf einer ebenen Fläche eines Substrats in übereinanderliegenden Schichten abwechselnd Filme aus elektrisch leitendem Metall und elektrischem Isoliermaterial abgelagert werden, um mehrere übereinanderliegende, elektrisch hintereinandergeschaltete Spulenwindungen zu schaffen, die durch die dazwischenliegenden Schichten des Isoliermaterials getrennt sind.

Bei bekannten Verfahren dieser Art werden zur Herstellung einer Spule bzw. mehrerer konzentrischer Spulen das Metall und das Isoliermaterial durch getrennte Öffnungen auf ein rotierendes Substrat kontinuierlich aufgebracht (DT-OS 15 89 512, US-PS 34 31 144).

Außerdem ist aus der Zeitschrift »Feinwerktechnik«, 71. Jahrgang, 1967, S. 126 bis 131, bekannt, daß man ebene Spulen mit spiralartig angeordneten, rechteckförmig verlaufenden Windungen durch zweimaliges Aufdampfen über zwei um 90° versetzte Schlitzmasken hergestellt hat.

Ferner ist bekannt, zur Herstellung elektrischer Kondensatoren oder Spulen abwechselnd Metall oder Isoliermaterial unter Verwendung geeigneter Masken auf eine Unterlage zu sprühen (US-PS 25 42 726). Hierbei wird zur Herstellung der Spulen eine zylindrische Unterlage verwendet. Die Masken haben ebenfalls Zylinderform. Jede neu aufgebrachte Windungslage wird mit dem Isoliermaterial bedeckt, ausgenommen ein kleines Stück am Ende der Windungslage, das für die Herstellung der Verbindung mit der nächsten Windungslage benötigt wird.

Schließlich ist auch noch ein Verfahren zur Herstellung von Dünnschicht-Induktionsspulen bekannt, bei dem auf ein ebenes Substrat eine erste Lage aus leitfähigen Streifen aufgebracht wird, über dieser Lage eine Isolierschicht gebildet wird und auf die Isolierschicht eine zweite Lage von leitenden Streifen so aufgebracht wird, daß sie entgegengesetzte Enden der Streifen der ersten Lage miteinander verbinden (DT-OS 19 52 160). Zur Ausführung dieses Verfahrens werden die aus der Herstellung von integrierten Schaltungsanordnungen bekannten Techniken verwendet.

Das Verfahren der eingangs erwähnten Art zeigt aber den Nachteil erheblicher baulicher Beschränkungen der hierdurch hergestellten Spulen. So müs-

»en die Spulen unbedingt eine kreisförmige Gestalt aufweisen, wodurch sich auf der Innenfläche der Spule ein erheblicher Verlust wertvoller Substrat-Fläche ergibt. Mehrere Spulen können nur konzentrisch angeordnet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und das Verfahren der eingangs erwähn ion Art so zu verbessern, daß zuverlässig eine oder mehrere Spulen beliebiger Form gleichzeitig wirtschaftlich hergestellt werden können.

üte Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung besteht darin, daß jede Spulenwindung in einzelne Windungssegmente aufgeteilt wird, daß die einzelnen Windungssegmente nacheinander abgelagert werden,

rechterhalten werden kann. Eine Leitung 16 durchdringt den Halter zum Zwecke der Verbindung mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe zum Evakuieren des Gehäuses.

Ein Rahmen mit einem unteren Halter 18 und im Abstand hiervon angeordneten senkrechten Stiften 20 ist auf dem Halter in dem Gehäuse angeordnet. Die oberen nach innen gewandten Enden dieser Stifte halten eine Substrat-Wärmeeinheit 22 und eine ίο unterlegte Stütze 24 für ein Substrat 26. Dieses Substrat ist durch im Abstand zueinander angeordnete Klemmen 28 lösbar befestigt, obschon eine andere Befestigung z. B. mit Schrauben, Federn oder darüber hinausgehender weiterer Form vorgesehen sein wobei sich aufeinanderfolgende Segmente auf einem 15 kann.
Teil ihrer Länge überlappen, und daß nach der AbIa- Die Wärmeeinheit ist zur Erwärmung der Sub-

gerung jedes Windungssegments mindestens eine Iso- stratstütze vorgesehen, und das Substrat ist daher darlierschicht aufgebracht wird, die das zuletzt aufge- auf angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsbrachte Windungssegment bis auf den für die Ver- form zeigt die Wärmeeinheit einen elektrischen Erbindung mit dem nachfolgenden Segment bestimmten 20 hitzer 30, der mit einer geeigneten Stromquelle durch Teil überdeckt. die elektrischen Leitungen 32 verbunden ist, die das

Mit diesem Verfahren können auch mehrere Spu- Gehäuse 10 durch geeignete abgedichtete Öffnungen len gleichzeitig mit beliebiger Form, Größe und Zahl durchdringen.

der Windungen gefertigt werden. Außerdem können In dem" Gehäuse ist ferner eine Einrichtung vor-

die Spulen Vielfach-Schichten aus Isoliermaterial 25 handen, um Dämpfe aus elektrisch leitendem Metall enthalten, zwischen denen die Windungen aus leiten- und elektrischem Isoliermaterial zu erzeugen, damit

sich diese auf einem Substrat abwechselnd niederschlagen. Bei der dargestellten Ausführungsform zeigt diese Einrichtung ein Paar im Abstand zueinander angeordneter Behälter 34 und 36, die über dem Untergestell angeordnet sind. Jeder Behälter ist mit einer Einrichtung zur Erwärmung zum Verdampfen von Metall oder Isoliermaterial versehen, welche sich in dem Behälter befindet. Dabei kann irgendeine Vorrichtung zum Erwärmen Verwendung finden, beispielsweise eine Vorrichtung mit einem Elektronen-Strahl, einem Laser-Strahl, einem elektrischen Lichtbogen oder mit induktiver Heizung. Es kann auch eine Zerstäubung für die Verdampfung des Materials Verwendung finden. Nur zur Erläuterung für diesen Zweck ist ein elektrisches Heizelement 38 dargestellt, das in jedem Behälter angeordnet ist und mittels eines Paares Stromschienen 40 mit einer geeigneten elektrischen Stromquelle verbunden ist, und

aufeinanderfolgender Fertigungsschritte bei der Her- 45 zwar mittels elektrischer Leitung, die durch geeignete stellung einer Induktionsspule unter Verwendung abgedichtete öffnungen in dem Gehäuse geführt von Masken, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind.

sind, Elektrisch leitendes Metall, das auf einem Substrat

Fig. 15 ein Draufsicht mit der Darstellung mehre- niedergeschlagen werden kann, kann von einer gro-

rer konzentrischer Spulen, die auf einem einzigen 5° ßen Anzahl verschiedener Metalle ausgewählt wer-

Substrat angeordnet sind, den, wie beispielsweise Gold, Nickel, Aluminium,

Fig. 16 einen senkrechten Schnitt mit der Darstellung eines Transformators, der zwei Induktionsspulen nach F i g. 14 aufweist,

Fig. 17 bis 23 Draufsichten auf verschiedene 55 ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Masken für die Verwendung bei der Herstellung Heizelement ein Draht aus Wolfram oder einem aneines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen,

Fig. 24 bis 31 Draufsichten mit der Darstellung
aufeinanderfolgender Fertigungsschritte bei der Herstellung eines Transformators unter Verwendung von 60 herumgewickelt.

Masken nach den Fi g. 17 bis 23. Das elektrische Isoliermaterial, das verdampft und

Gemäß den Fi g. 1 und 2 zeigt die Vorrichtung ein auf das Substrat niedergeschlagen werden soll, kann Gehäuse, daß evakuiert werden kann. Bei der darge- Aluminiumoxyd, Silizium-Dioxyd, Wolfram-Pentoxyd stellten Ausführungsform zeigt das Gehäuse einen oder ein anderes Oxyd sein, das für sich bereits be-Halter 10 und eine Glocke 12, die vorzugsweise 65 züglich seiner dielektrischen Eigenschaften bekannt durchsichtig und lösbar auf dem Halter befestigt ist. ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Eine Dichtung 14 ist zwischen dem Halter und der Material in dem Behälter 36 zum Erhitzen durch r,lnrkp anceordnet. damit das Vakuum hierin auf- einen elektrischen Widerstandserhitzer angeordnet.

dem Material mit großer Sicherheit isoliert sind. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Transformatoren verschiedener Art hergestellt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung und eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung werden nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert.

In dieser zeigt

F i g. 1 eine teilweise Seitenansicht, teilweise geschnitten, mit der schematischen Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung von Spulen durch Aufdampfen von Metall und Isoliermaterial auf ein Substrat,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

F i g. 3 bis 7 Draufsichten auf verschiedene Masken zur Herstellung von Induktionsspulen,

F i g. 8 bis 14 Draufsichten mit der Darstellung

Silber, Tantal und andere. Die Art de? ausgewählten Metalls ist teilweise abhängig von der Art der Erwärmung, die zum Zwecke der Verdampfung vorgesehen

deren geeigneten Metall, der durch einen Strom mit großer Stromstärke erwärmt wird, und das verdampfbare Metall wird um den Draht in dem Behälter 34

Das Substrat 26 ist vorzugsweise aus dem gleichen dielektrischen Material wie das elektrische Isoliermaterial hergestellt, um die Unterschiede in der Wärmedehnung herabzusetzen. Aber es ist klar, daß das Substrat auch aus anderen geeigneten Materialien bestehen kann.

Die Materialdämpfe aus den Behältern bewegen sich durch den evakuierten Raum des Gehäuses geradlinig, also auf optischen Wegen, zwischen den BeSubstrat 26 liegt. Das Zusammenwirken zwischen den Innen- und Außenmasken mit einem zugeordneten Paar von Haltern wird im nachfolgenden noch mehr erläutert werden.

Für den Fall, daß die Zahl der erforderlichen Masken zur Herstellung einer bestimmten Spulenart oder eines Transformators kleiner als 8 ist, weist jeder unbenutzte Maskenhalter eine genügend große Öffnung 62 auf, so daß eine Störung der ordnungsge-

hältern und dem Substrat. Daher ist eine Einrichtung io mäßen Funktion des Maskenträgers durch den zuzum Unterbrechen dieser optischen Wege vorgese- geordneten Halter nicht eintreten kann. In A.bwandhen, um selektiv einen Durchgang des einen oder des lung hiervon kann die Zahl der Maskenhalter entanderen Dampfes von seinem Behälter zu dem Sub- sprechend reduziert werden.

strat zu verhindern. Bei der dargestellten Ausfüh- Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung

rungsform ist eine schildförmige Platte 42 angeord- 15 kann am besten erläutert werden mit der nun folgennet, die in horizontaler Lage über den Behältern mit- den Beschreibung der Fertigung von Induktionssputels einer bewegbaren Stange 44 gehalten ist. Diese len und Transformatoren.

Stange erstreckt sich nach unten durch eine geeignete Zunächst soll die Fertigung einer einzelnen Induk-

abgedichtete öffnung in dem Halter. Das untere tionsspule mit Bezug auf die F i g. 3 bis 14 beschrie-Ende der nach unten über den Halter vorstehenden 20 ben werden.

Stange zeigt einen Handgriff, durch den die Stange Das Substrat 26 wird zunächst mit einem Paar von

um ihre eigene Achse gedreht werden kann. Hier- im Abstand zueinander angeordneten elektrisch leidurch kann die schildförmige Platte auf der erwähn- tenden Anschlüssen 64 und 66 versehen (s. F i g. 8). ten senkrechten Achse geschwungen werden, um den Dies kann durch Aufdampfen, durch die bei der optischen Weg zwischen den Substrat und den Behäl- 25 Herstellung von gedruckten Schaltungen gebräuchlitern zu unterbrechen oder freizulegen. chen Methoden oder durch irgendein anderes geeig-

Damit die verdampften Materialien auf das Sub- netes Verfahren erfolgen. Einer der Anschlüsse, z. B. strat in bestimmten Mustern gelenkt werden, sind der Anschluß 64, erstreckt sich weiter nach innen mehrere Masken vorgesehen, die im nachfolgenden vom Rande des Substrats als der andere Anschluß noch näher beschrieben werden. Jede Maske ist de- 30 66, wie dargestellt.

montierbar auf einem Maskenhalter zur Bewegung Das Substrat ist in der Substratstütze 24 gehalten,

zwischen einer zurückgezogenen Stellung und einer und die Glocke 12 ist auf dem Halter 10 angeordnet. Wirklage zwischen dem Substrat und den Behältern und das Gehäuse wird anschließend bis zu mindeangeordnet. stens 1 · 10~⁴Torr evakuiert. Das Substrat wird an-

Bei der dargestellten Ausführungsform sind die 35 schließend durch den Erhitzer 30 auf eine entspre-Maskenhalter um etwa 90° versetzt um das Substrat chende Nicdcrschlagstemperatur gebracht,
angeordnet. Um bis zu acht Masken unterbringen zu Der erste Niederschlag auf dem Substrat ist eir

können, sind die Maskenhalter in miteinander zu- Film aus elektrisch leitendem Metall, um das erste sammenwirkenden Paaren angeordnet, wie air. besten Segment der ersten Spulenwindung zu bilden. Dahei der F i g. 1 entnommen werden kann. Somit sind die 40 wird die Maske 68 gemäß F i g. 3 in ihre Wirklage ir beiden Maskenhalter 46 und 48 aus einem Paar be- der Nähe des Substrates bewegt. Wenn der Schild 42 stehend für eine Schwenkbewegung um eine gemein- quer über beide Behälter angeordnet ist, wird die same Schwenkachse 50 angeordnet, die durch die Heizvorrichtung 38 für den Behälter 34, der das ver Lagervorsprünge 52 gehalten sind, welche seitlich dampfbare Metall enthält, auf die gewünschte Leiter von der Substrat-Stütze 24 angebracht sind. Ein vor- 45 metallablage eingestellt, das Metall in dem Behalte; stehender Arm 54 auf jedem Halter ist durch ein wird entgast, und der Schild wird anschließend au; Glied 56 mit dem oberen Ende einer bewegbaren dem optischen Weg zwischen den Behälter 34 um Stange 58 verbunden. Diese Stange erstreckt sich den Substrat 26 herausbewegt. Die Metalldampf! nach unten gleitbar durch eine Führungsöffnung in durchdringen die Öffnung 70 in der Maske 68 un< einem seitlichen Halter 60 auf einem senkrechten 50 werden auf dem Substrat abgeschieden, um das Seg Stift 20, wobei dieser durch eine fluchtende Füh- ment 72 nach F i g. 9 zu bilden. Dieses Segment steh ningsöffnung in dem Unterhalter 18 geführt ist und in elektrischem Kontakt mit dem langen An ferner durch eine geeignete abgedichtete öffnung in Schluß 64.

dem Halter 10. Das untere Ende der Stange zeigt Wenn die gewünschte Wandstärke des Leiterseg

einen Handgriff, durch den diese senkrecht bewegbar 55 ments erreicht ist, beispielsweise ungefähr 1000 Ang ist, um eine Bewegung des zugeordneten Maskenhai- ström, wird der Schild 42 zurückbewegt, um beidi ters zwischen den erwähnten Stellungen der Maske
zu bewirken.

Die Anordnung von miteinander zusammenwirkenden Faaren von Maskenhaltern ermöglicht es, 60 dem Behälter 36 entgast, der diesem zugeordnet daß die durch die Innenhalter 46 getragene Maske Heizkörper 38 wird auf seine entsprechende Arbeits zwischen der zurückgezogenen und der Wirklage unabhängig von der durch den zugeordneten Außenhalter 48 getragenen Maske bewegbar ist. Eine Bewegung der durch den Außenhalter getragenen Maske 65 und dem Substrat 26 herausbewegt. Die Dämpfe de zu der Wirklage erzeugt somit eine gleichzeitige Be- Isoliermaterials dringen nun durch die öffnung 76 ii wegung der zugeordneten inneren Maske zu der der Maske 75, und es erfolgt die Ablage auf der Wirklage, die zwischen der Außenmaske und dem Substrat, um das Isolationssegment 78 nach Fig. Il

Behälter abzudecken, die Maske 68 wird zurückgezo gen, und die Maske 64 gemäß F i g. 4 wird in dii Wirklage bewegt. Nun wird das Isoliermaterial ii

temperatur eingestellt, um die gewünschte Ablage menge zu erreichen, und der Schild wird anschließen« aus dem optischen Weg zwischen dem Behälter 3i

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7 8

zu bilden. Dieses Segment des isolierenden Materials des leitenden Metalls und des Isolationsmaterials abdeckt das Leitersegment 72 bis auf ein Endteil 72' gelagert worden ist, und zwar in der Art, wie sie in ab, wobei dieses eine Endteil 72' am Führungsende F i g. 10 dargestellt ist, wird das zweite Segment 98 des Segmentes 72 liegt, d. h. an dem Ende, das in der letzten Windung des leitenden Metalls abgela-Richtung des Aufbaus der Spulenwindungen liegt. 5 gert, indem nur die Maske 50 nach F i g. 5 Verwen-

Obschon der Film des Isoliermaterials als eine ein- dung findet, d. h. ohne die Kombination mit der

zelne Schicht mit bestimmter Wandstärke ausgebildet Maske 82 nach F i g. 6. Die Ablagerung des leitenden

sein kann, ist die bevorzugte Arbeitsweise wie folgt: Metallsegmentes 98, die hierdurch bewirkt wird, ist

Die Ablage wird unterbrochen, wenn ungefähr die in Fig. 13 dargestellt. Man kann feststellen, daß das Hälfte der gesamten gewünschten Filmstärke abgela- io letzte Segment des leitenden Metalls einen Ansatz

gert ist, und der Druck des Vakuumsystems wird auf 98' aufweist, der elektrischen Kontakt mit dem kur-

etwa 100 Millitorr durch eine Einrichtung abgesenkt, zen Anschluß 66 herstellt. Danach werden die End-

wie beispielsweise ein variables Leckventil. Gase wie flächen-Isoliersegmente abgelagert, indem aufeinan-

Argon und Stickstoff können Verwendung finden, derfolgend die Masken 74 und 90 nach den Fig.4 um die Vakuumkammer wieder aufzufüllen. Das 15 und 7 Verwendung finden, um die Spule nach

Leckventil wird anschließend abgeschaltet, und der Fig. 14 zu vervollständigen.

Druck kann dann zu seiner ursprünglichen Arbeits- Das vorstehend beschriebene Verfahren und die

höhe zurückkehren, wonach die zweite Hälfte des Vorrichtung sind geeignet, rechteckige, kreisförmige,

Isolierfilms abgelagert wird. dreieckige, quadratische oder im Bedarfsfall auch

Nach dieser Ablagerung des Isolierfilms auf z. B. ao noch anders geformte Spulen herzustellen. Die Spu-

eine Gesamtwandstärke von etwa 1000 Angstrom, lengröße kann geringer als 0,32 cm in der Längsdi-

wird der Schild 42 über den Behälter 36 zuriickbe- mension betragen, während bei einer gesamten Dicke

wegt, und die Maske 34 wird zurückgezogen. Das von wenigen Tausendstel eines Zentimeters leicht

Paar Masken 80 und 82 nach den F i g. 5 und 6 wird mehrere tausend Spulenwindungen unterzubringen anschließend in die Wirklage bewegt, wobei die as sind.

Maske 80 zwischen der Maske 82 und das Substrat Ein weiterer Vorteil besteht in der Möglichkeit, 26 gelangt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Mas- Masken zur gleichzeitigen Fertigung mehrerer konken 80 und 82 auf den Haltern 46 und 48 montiert zentrischer Spulen auf einem einzigen Substrat vorsind. Der Schild wird nun bewegt, woraufhin Metall- zusehen. Eine derartige Vielfach-Spulenanordnung dämpfe zunächst durch die öffnung 84 in der Maske 30 ist in Fig. 15 dargestellt, in der drei konzentrische 82 und anschließend durch die öffnung 86 in der Spulen gezeigt sind, die auf einem einzigen Substrat Maske 80 geleitet werden. Dabei werden die Dämpfe angeordnet sind. Obschon die dargestellten Spulen auf dem Substrat abgelagert, um ein zweites Segment miteinander in Verbindung stehen, um eine einzige 88 auf der ersten Windung der Induktionsspule zu Spule mit der Summe aller Spulenwindungen zu bilbilden (s. Fig. 11). Das eine Ende des zweiten Seg- 35 den, können die Spulen voneinander getrennt sein, ments, das ist das hintere Ende, überlappt das her- wobei jede mit ihrem eigenen Paar Anschlüssen verausstehende Führungsendteil 72' des ersten Segments sehen ist, um mehrere getrennte Spulen auf einem und befindet sich daher in elektrischem Kontakt einzigen Substrat zu bilden. Diese getrennten Spulen hiermit. Das gegenüberliegende Führungsende des können gleichzeitig durch Masken gefertigt werden, zweiten Segmentes überlappt einen Teil des darunter- 4° die mit mehreren öffnungen versehen sind,
liegenden ersten Segmentes 78 des Isoliermaterials. Spulen, die in der vorgeschriebenen Art hergestellt Die Verwendune der Maske 82 nach F i g. 6 in Korn- werden, können als Induktivitäten bei Mikroschalbination mit der^Maske 80 nach Fig. 5 bewirkt, daß tungen Verwendung finden. Andererseits können das untere Teil 86' der Öffnung 86 der Maske 80 ab- zwei oder mehr derartige Spulen kombiniert werden, gedeckt wird. Daher konnten die leitenden Metall- 45 um einen Tranfonnator zu bilden. Ein solcher Transdämpfe sich nicht auf dem Substrat in Kontakt mit formator ist in F i g. 16 dargestellt. Es sind dort zwei dem kurzen Anschluß 66 ablagern. Spulen 100 und 102 gezeigt, die mit ihren entspre-

Wenn die gewünschte Wandstärke des leitenden chenden Substraten 104 und 106 auf einem Träger Metalls abgelagert ist, um das zweite Segment 88 der 108 aus dielektrischem Material im Abstand befestigt ersten Windung zu vervollständigen, wird der Schild 50 sind. Eine Stange 112 aus ferromagnetischem Matezurückgezogen, um den zweiten Behälter 34 abzu- rial stützt ein Paar im Abstand zueinander angeorddecken, die Masken 80 und 82 werden gleichfalls zu- nete Schenkel 114 aus ähnlichem Material ab, die rückgezogen, und die Maske 90 gemäß F i g. 7 wird in demontierbar durch aufeinander ausgerichtete öffihre Wirklag'e bewegt. Anschließend wird der Schild nungen in den Spulen, den Substraten und dem Träbewegt um den Behälter 36 freizugeben, wodurch 55 ger sowie in einer Platte 110 gesteckt sind und eine die IsoHermaterialiendämpfe durch die Öffnung 92 in Verbindung mit der Platte 110 herstellen. Diese der Maske 90 gelangen können, um das zweite Seg- Platte, die Stange und die Schenkel, bilden somil ment 94 des Isoliermaterials abzudecken (s. F i g. 12). einen ferromagnetischen Kern, der die Spulen zusam· Der Film des isolierenden Materials überlappt das menkuppelt. Dabei ist die eine als Primärwicklunf erste Segment 74 des Isoliermaterials und alle End- 60 eines Transformators und die andere als Sekundär teile mit Ausnahme des Endteiles 88', d. h. das füh- wicklung verwendet. Da die Anordnung der Stang« rende Endteil des zweiten Segmentes 88 des leitenden 112 und der Schenkel 114 demontierbar ist, kann dei Metalls, wie dargestellt. Transformator die Funktion eines Schalters überneh

Die vorangegangenen Arbeitsschritte zur Ablage- men.

rung werden nun abwechselnd wiederholt, bis alle bis 65 Die Fig. 17 bis 31 zeigen die Masken und dii

auf die letzte gewünschte Zahl der Spulenwindungen Verfahrensschritte, durch die ein Transformator mi

und Isolierfilme schichtweise hergestellt worden einem Kern gefertigt wird, der eine Primärwicklunj

sind. Wenn das erste Segment der letzten Windung mit einer Sekundärwicklung mit kleiner Windungs

zahl und einer weiteren Sekundärwicklung mit der gleichen Anzahl von Lagen wie die Primärwicklung kuppelt. Bei der Herstellung dieses Transformators wird das Substrat 120 zunächst mit einem Paar elektrisch leitender Anschlüsse 122 und 124 für die Primärwicklung versehen, ein weiteres Paar Anschlüsse 126 und 128 ist für die Sekundärwicklung mit kleiner Windungszahl und ein drittes Paar 130 und 132 für die weitere Sekundärwicklung vorgesehen. Das Substrat ist darüber hinaus mit magnetischen Kernsegmenten 134 und 136 fur die Kupplung der Primärwicklung an die Sekundärwicklungen versehen. Das Zwischenteil eines jeden dieser Kernsegmente ist mit einem Film 138 aus elektrischem Isoliermaterial belegt, so daß die gegegenüberliegenden Endteile des Kernsegmentes exponiert sind. Das Substrat 120 wird anschließend in dem Substrathalter montiert.

Die erste Ablage auf dem Substrat wird dadurch geschafien daß em Paar Masken 140 und 142 gemäß den Fig. 17 und 18 m ihre Wirklage quer zu dem »0 Substrat gebracht werden wobei die Maske 142 zwisehen der Maske 140 und dem Substrat zu liegen

144 der Maske 142 nicht stört oder eine Abwand-

172 dient dazu, alle öffnungen 178, 180 und 182 dei

Maske 174 mit Ausnahme der vorstehenden Ende» 178', 180' und 182' zu exponieren. Die Dämpfe des Leitermaterials werden anschließend durch die Maskenöffnungen auf das Substrat gerichtet, um die Ablagerung der zweiten Segmente 184, 186 und 188 dei ersten Windungen des Leitermetalls der Spulen zu schaffen (s. Fig. 26). Ein Vergleich der Fig. 25 und 26 ergibt, daß das eine Ende der zweiten Segmente das exponierte Endteil des zugeordneten ersten Segments des Leitermetalls überlappt und daß das gegenüberliegende Endteil des zweiten Segmentes das entsprechende Endteil des ersten Segmentes des Isolationsmaterials überlappt

Die vierte Ablagerung' wird dadurch geschaffen, daß die Maske 190 nach Fig. 23 in ihre Wirklage gebracht und der Dampf des Isoliermaterials durch die öffnungen 192, 194 und 196 auf das Substrat gelenkt wird. Dadurch werden die zweiten Segmente 168, 200 und 202 des Isoliermaterials für die erste Windung einer jeden Spule geschaffen (s Fig. 26). Diese IsolationJegmente decken alle Endteile bis auf

^{eines ab}' ^{das u}"^{ter den zwe}*en Segmenten des Leitermaterials lieet wie dargestellt Damit ist die er-

leitet, so wie das früher beschrieben wurde. Dadurch entsteht die Ablage der ersten elektrisch leitenden Metallsegmente 152, 154 und 156 der ersten Windungen aller drei Teilspulen, wie dies mittels unterbrochener Linien in F i g. 25 dargestellt ist. Die Masken 140 und 142 werden anschließend zurückgezogen.

Diese drei Segmente des elektrisch leitenden Metalls wurden in elektrischem Kontakt mit einem zugeordneten Paar der Anschlüsse, beispielsweise der Anschlüsse 122, 126 und 130, niedergeschlagen, wodurch eine elektrische Verbindung an dem einen Ende einer jeden Spule vorgesehen ist. Ein Vergleich der Fi g. 24 und 25 ergibt, daß diese ersten Segmente im Abstand von den exponierten Enden der Kernsegmente 134 und 136 angeordnet sind, indem ein Teil der Segmente auf der Zwischenschicht 138 des Isoliermaterials und der Rest auf dem Substrat 120 abgelagert ist.

Die zweite Ablagerung wird durch die Bewegung der Maske 158 gemäß F i g. 20 in ihre Wirklage geschaffen, und dadurch, daß die Dämpfe des Isoliermaterials durch die Öffnungen 160, 162 und 164 auf das Substrat gelenkt werden. Dadurch ergibt sich eine Ablagerung der ersten Segmente 166, 168 und 170 des Isoliermaterials über die entsprechenden ersten Segmente 152, 154 und 156 des leitenden Metalls, wie in Fig.25 dargestellt. Dabei ist noch zu bemerken, daß jede dieser Isolationssegmente die Endteile mit Ausnahme eines Endteils abdeckt, das dem darunterliegenden Segment des Leitermaterials zugeordnet ist. Die Maske 158 wird anschließend zurückgezogen.

Die dritte Ablagerung wird dadurch geschaffen daß die Masken 172 und 174 gemäß den Fig.21 und 22 in ihre Wirklage gebracht werden, wobei die Maske 174 zwischen die Maske 172 und das Substrat 120 zu liegen kommt. Die Öffnung 176 der Maske Die fünfte ΑΗ,.Γη -Jι

daß L Masken ?fo und T42

und IR in X w μ u ⁸^

elektrisch lekenH^ K $"T Γ1 J^ H Γ Dadurch «J3η^den _AK ^Metalls durchgelenkt werden.

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der SekundEsnu^2iVn
4<> Darüber hinaus ^H ^de _T ^{prehend (s} ^ der Seemed\7ä „^, ^ ^Λ ^en ,^sP^rech _f ^en' bracht ηΓ η *i ΐ? ^{leitenden Metalls a}$
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D" _P,w Jk?⁸' ^{We n}°^{ch gmZ klar Wird}·

ft« wlw \⁵⁸ 8^emaß den Fi g. 19 und 20 in

Zn hT Raffen, wobei die Maske 158 zwi- ? ^{n der Mas}ke 216 und dem Substrat zu liegen

sSen^dS^? ί/ ^"^terials werden an™Γη q ^{C Masken geleitet}' ^{um die Α}°^1&" E ^g 1 ^δ^^{εη1ε 218} und 220 nach Fi g- 27 zu aZ \ 1 isolierenden Filmsegmente decken nur 1 « ^e"^tsP^re^ienden Leitermetallsegmente 206 und

H , ^{der Pninär}wiclclung und der weiteren Se-Jr-9n ! ^mBßordDet sind. Dies ist klar den «. Vr» ,, ²^ ^entnehmen. in denen die Öffnun164 der μΓΙ 51«"«^Γ ""* ^{den öffnun}S^{en 160} "^ηα Ut\T λΙ ^fluchtend dargestellt sind, und es

SiJ^ T⁸ λ" ^{der Maske 216 für eine Reßl}"

Ä"! u ^{Öffnung 162 der Maske 158 VOf}"

η™ τ r ^{at die Maske 216 eine} Ablagerung

?" ^lsoiierniaterials über dem Segment 214 des

!^ Üi? «,•^Vl!i'^hlndert· ^{das über der} Sekundärspule ^ml.^kleiner, Windungszahl liegt.

daß * T, 1^{te Abla}g^erung wird dadurch erzeugt, 22 · ·.^{Masken 172 u}nd 174 nach den F i g. 21 und τ t;t ., ^Wirklaß^e bewegt und die Dämpfe des

i^nermetalls hindurchgeleitet werden. Die auf diese

Weise geschaffenen Ablagerungen sind die gleichen wie die in Fi g. 26.

Die achte Ablagerung wird dadurch geschaffen, daß die Maske 190 nach Fig.23 in ihre Wirklage bewegt und die Dämpfe des Isolationsmaterials hindurchgeleitet werden. Diese Ablagerungen von Isolierfilmen sind darüber hinaus die gleichen wie die gemäß F i g. 26.

Die vorangegangenen fünften, sechsten, siebenten und achten Ablagerungen werden nacheinander wiederholt, bis alle bis auf eine der gewünschten Zahl der Windungen der Primärspule 210 gefertigt sind, und die gleiche Zahl von Windungen der Sekundärspule 212. Das erste Segment des Leitermetalls und des Isoliermaterials für die letzte Windung wird anschließend dadurch geschaffen, daß die fünfte und die sechste Ablagerung wiederholt werden.

Die neunte Ablagerung wird schließlich dadurch erzeugt, daß die Maske 164 nach F i g. 22 in ihre Wirklage bewegt wird, während die zugeordnete »0 Maske 172 nach Fig. 21 in der zurückgezogenen Lage verbleibt. Die Dämpfe des leitenden Metalls

werden nun durch die Maskenöffnungen gleitet, um eine Ablagerung der leitenden Metallsegmente 226, 228 und 230 gemäß Fig. 28 zu schaffen. Jedes dieser Segmente zeigt einen Ansatz, der einen elektrischen Kontakt mit dem zugeordneten zweiten Anschluß 124, 128 und 132 eines jeden Paares von Anschlüssen herstellt.

Die zehnte und elfte Ablagerung werden dadurch erzeugt, daß die Masken 158 und 190 nach den Fig. 20 und 23 aufeinanderfolgend in ihre Wirklage gebracht und die Dämpfe des Isoliermaterials hindurchgeleitet werden. Diese Ablagerungen schaffen einen Isolierfilm 232, der die vervollständigten Windungen abdeckt, wie in F i g. 29 dargestellt.

Die zwölfte Ablagerung wird dadurch erzeugt, daß man die Maske 172 gemäß Fig.21 in ihre Wirklage bewegt, während die Maske 174 nach F i g. 22 in ihrer zurückgezogenen Lage verbleibt. Die Dämpfe de; magnetischen Metalls werden anschließend durch die Maske gelenkt, um die Schicht 234 gemäß F i g. 3C zu schaffen. Diese Ablagerung vervollständigt der Transformator, wie Fi g. 31 zeigt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Induktionsspulen, bei dem auf einer ebenen Fläche eines Substrats in übereinanderliegenden Schichten abwechselnd Filme aus elektrisch leitendem Metall und elektrischem Isoliermaterial abgelagert werden, um mehrere übereinanderliegende, elektrisch hintereinandergeschaltete Spulenwindungen zu schaffen, die durch die dazwischenliegenden Schichten des Isoliermaterials getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spulenwindung in einzelne Windungssegmente aufgeteilt wird, daß die einzelnen Windungssegmente nacheinander abgelagert werden, wobei sich aufeinanderfolgende Segmente auf einem Teil ihrer Länge überlappen, und daß nach der Ablagerung jedes Windungssegments mindestens eine Isolierschicht aufgebracht wird, die das zuletzt aufgebrachte »o Windungssegment bis auf den für die Verbindung mit dem nachfolgenden Segment bestimmten Teil überdeckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall und das Isoliermaterial durch Aufdampfen abgelagert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat ein Paar von Anschlüssen hergestellt wird und daß das erste Windungssegment der Spule mit dem einen und das letzte Windungssegment mit dem anderen Anschluß verbunden wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Substrat mehrere Spulen im Abstand konzentrisch zueinander angeordnet werden.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung eines Transformators mit einer Primärspule und mindestens einer Sekundärspule, gekennzeichnet durch die nun folgenden Verfahrensschritte:

a) Ablagerung mindestens eines ersten Segments des Transformatorkerns aus magnetischem Material auf dem Substrat,

b) Ablagerung eines Films aus isolierendem Material über dem Segment des Transformatorkerns unter Aussparung der Enden des Segments,

c) Ablagerung der Transformatorspulen um und im Abstand von den frei liegenden Enden des Segments des Transformatorkerns und

d) über dem letzten Film des Isoliermaterials der Spulen Ablagerung eines Films aus magnetischem Material in Form eines weiteren Segments des Transformatorkernes in Kontakt mit den Enden des ersten Segments des Kerns.