DE2243067C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Induktionsspulen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von InduktionsspulenInfo
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- DE2243067C3 DE2243067C3 DE19722243067 DE2243067A DE2243067C3 DE 2243067 C3 DE2243067 C3 DE 2243067C3 DE 19722243067 DE19722243067 DE 19722243067 DE 2243067 A DE2243067 A DE 2243067A DE 2243067 C3 DE2243067 C3 DE 2243067C3
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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-
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.
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
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.
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
<o
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-
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 $"T Γ1 J^ H Γ
Dadurch «J3ηden AK Metalls durchgelenkt werden.
5f3 ^££^£&X
der SekundEsnu^2iVn
4<> Darüber hinaus ^H de T prehend (s ^ der Seemed\7ä „^, ^ ^Λ en ,sPrech f en' bracht ηΓ η *i ΐ? leitenden Metalls a$
dunS ί ··?* ,SekundarsPule 204 ™t kleiner
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D" P,w Jk?8' We n°ch gmZ klar Wird·
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ft« wlw \58 8emaß den Fi g. 19 und 20 in
Zn hT Raffen, wobei die Maske 158 zwi-
? n der Maske 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"tsPre^ienden Leitermetallsegmente 206 und
H , der Pninärwiclclung und der weiteren Se-Jr-9n
! mBßordDet sind. Dies ist klar den
«. Vr» ,, 2^ entnehmen. in denen die Öffnun164
der μΓΙ 51«"«Γ ""* den öffnunSen 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, 1te Ablagerung wird dadurch erzeugt,
22 · ·.Masken 172 und 174 nach den F i g. 21 und
τ t;t ., Wirklaße 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)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722243067 DE2243067C3 (de) | 1972-09-01 | 1972-09-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Induktionsspulen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722243067 DE2243067C3 (de) | 1972-09-01 | 1972-09-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Induktionsspulen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2243067A1 DE2243067A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2243067B2 DE2243067B2 (de) | 1975-04-17 |
DE2243067C3 true DE2243067C3 (de) | 1975-12-11 |
Family
ID=5855234
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722243067 Expired DE2243067C3 (de) | 1972-09-01 | 1972-09-01 | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Induktionsspulen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2243067C3 (de) |
-
1972
- 1972-09-01 DE DE19722243067 patent/DE2243067C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2243067A1 (de) | 1974-03-28 |
DE2243067B2 (de) | 1975-04-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |