DE3046937A1 - Verfahren zur herstellung einer hybridschaltung - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer Hybridschaltung.
• Zusatz zu P 30 16 067.9 = VPA 80 P 6060. DE Die Erfindung betrifft ein Verfahren, nämlich Maßnahmen bei der Herstellung der in dem Hauptpatent/Hauptanmeldung P 30 16 067.9 = 80 P 6060 DE beschriebenen, also älteren, speziellen elektrischen und magnetischen Hybridschaltung.
• Die Erfindung betrifft ferner dieselben Maßnahmen bei der Herstellung der Variante der älteren Hybridschaltung, die ingåSteren weiteren Zusatzpatent/Zusatzanmeldung P 30 44 332.4= 80 P 6225 DE des Hauptpatentes/Hauptanmeldung P 80 16 067.9 beschrieben ist, so daß das vorliegende Patent/Anmeldung auch als Zusatz zu diesem weiteren Zusatzpatent/Zusatzanmeldung gewahrt werden kdnnte.
• Die Erfindung wurde für Transformatoren und filr Drosseln eines digitalen Fernsprech-Vermittlungssystems entwickelt.
• Die Erfindung eignet sich aber darüberhinaus schlechthin für Transformatoren und für magnetkernhaltige Magnetspulen der Nachrichtentechnik, besonders wenn diese Hybridschaltungen in großen Stückzahlen bei Massenfertigung hergestellt werden sollen.
• Die Erfindung geht also aus von einem Verfahren zur Herstellung der in der DE-PS/DE-OS/P 30 16 067.9 angegebenen älteren Hybridschaltung mit - Substrat, - am Substrat angebrachten, z.B. aufgedruckten und eingebrannten, Leiterbahnen, die zumindest weitgehend jeweils zwischen zwei mit den betreffenden Leiterbahnen leitend verbundenen Kontaktflecken, also zwischen jeweils einem ersten und einem zweiten Kontaktfleck, liegen,# und --- jeweils Fragmente von Windungen einer Magnetspule darstellen, und - so auf diese Fragmente gelegten, z.B. toroidförmigen, Magnetkern mit Innenloch, daß seine das Innenloch im Betrieb umschließenden magnetischen Feldlinien jedenfalls weitgehend parallel zur Substratoberfläche verlaufen und innerhalb des Innenloches die ersten Kontaktflecken und außerhalb des Magnetkernumrisses die zweiten Kontaktflecken liegen, wobei - der Rest der Windungen jeweils durch über den Magnetkern gelegte Abschnitte von Leiterbahnen gebildet wird, die als Metallschicht auf einem Träger angebracht sind, und - diese Abschnitte der Leiterbahnen leitend an ihrem einen Ende mit einem jeweils zugeordneten ersten Kontaktfleck und an ihrem anderen Ende mit einem jeweils zugeordneten zweiten Kontaktfleck verbunden sind.
• Ferner geht die Erfindung, wie oben angegeben, aus von einem Verfahren zur Herstellung der in der DE-PS/ DE-OS/P 30 44 332.4angegebenen älteren Hybridschaltung mit - Substrat, - am Substrat angebrachten Leiterbahnen, die -- zumindest weitgehend jeweils zwischen zwei mit den betreffenden Leiterbahnen leitend verbundenen Kontaktflecken, also zwischen jeweils einem ersten und einem zweiten Kontaktfleck, liegen, und -- jeweils Fragmente von Windungen einer Magnetspule darstellen, und - so auf diese Fragmente gelegtem Magnetkern mit Innenloch, daß -- seine das Innenloch im Betrieb umschließenden magnetischen Feldlinien jedenfalls weitgehend parallel zur Substratoberfläche verlaufen und -- auf der einen Seite eines ersten Schenkels des Magnetkernes die ersten Kontaktflecken und auf der gegenüberliegenden Seite dieses Schenkels die zweiten Kontaktflecken liegen, wobei - der Rest der Windungen jeweils durch über den ersten Schenkel führende Abschnitte von Leiterbahnen gebildet wird, die als Metallschicht auf einem Träger angebracht sind, und - diese Abschnitte der Leiterbahnen leitend an ihrem einen Ende mit einem jeweils zugeordneten ersten Kontaktfleck und an ihrem anderen Ende mit einem jeweils zugeordneten zweiten Kontaktfleck verbunden sind, - der den magnetischen Rückfluß aufnehmende weitere,Schenkel des Magnetkernes über dem ersten Schenkel und über den Abschnitten angebracht und - die Enden des ersten Schenkels mit den zugehörenden Enden des weiteren Schenkels magnetisch leitend verbunden, z.B. nahezu spaltlos verklebt, sind.
• Die erfindungsgemäß hergestellte Hybridschaltung eignet sich ebenso wie die beiden älteren Hybridschaltungen zur Anwendung als Hybrid-Drossel oder als Hybrid-Transformator, z.B. an Koppelfeldeingängen in einem Fernsprech-Vermittlungssystem als Entkoppeltransformator, der die in die Teilnehmerleitung induzierten Fremdspannungen nicht in das Koppelfeld eindringen läßt.
• Dabei hat die erfindungsgemäß hergeste?lte Hybridschaltung jeweils de facto alle Vorteile der älteren Hybridschaltungen; sie gestattet also, - die Windungen nicht mehr, oft sehr sorgfältig plaziert, von Hand aufwickeln zu müssen, sondern zeitsparend, zumindest weitgehend, maschinell anbringen zu können, die hohen Toleranzen für die Dicke bzw. Flachheit der von Hand gewickelten Wicklungen zu vermeiden, indem eine hohe Gleichmäßigkeit der Wicklungen leichter gesichert ist, die von Hand gewickelten Magnetspulen, die über nur wenige Drähte mit dem Substrat verbunden sind, zu vermeiden, indem der Magnetkern über eine Vielzahl von Leitungen mit dem Substrat verbunden wird, wodurch die Hybridschaltung stoßunempfindlicher ist und also sogar, oft ohne nachträgliches völliges Vergießen mit Kunststoff, auch in hohen Beschleunigungen ausgesetzten Anlagen angewendet werden kann, den Magnetkern, sogar schon vor dem Verbinden der Abschnitte mit den Fragmenten, auf dem Substrat bzw.
• auf dessen Fragmenten befestigen zu können, ohne den Anschluß der Wicklung an die Leiterbahnen des Substrats zu erschweren - was die Stoßunempfindlichkeit und räumliche Toleranzgenauigkeit weiter erhöht, die oft hohen Schwierigkeiten bei der Positionierung und Einzelverlötung der einzelnen Drähte zum Verbinden mit dem Substrat zu vermeiden, obwohl nun eine vielhöhere Anzahl solcher Verbindungen herzustellen ist, die Toleranzen der Abstände der Windungs Abschnitte, die bei der durch US 4103267 bekannten Hybridschaltung durch Einzeldrähte gebildet sind, so erheblich zu verbessern, daß die bisher möglichen Kurzschlüsse zwischen diesen Abschnitten sicher vermieden werden, trotzdem die Länge der einzelnen Abschnitte bei Bedarf nahezu beliebig groß wählen tu können, so daß auch sehr breite Magnetkerne ohne weiteres anwendbar und damit auch entsprechend hohe Induktivitäten erreichbar sind, statt der maximal ca. 3 mm Länge, die für angebondete Einzeldrähte zulässig sind, statt nacheinander die Abschnitte verbinden zu müssen, alle Abschnitte, zumindest jeweils an ihrem einen Ende, in einem einzigen Arbeitsgang, bevorzugt maschinell, gleichzeitig mit weitgehend gleichmäßig hoher Güte mit den zugeordneten Kontaktfläch.en verbinden zu können, was insbesondere beachtlich viel Zeit und auch Kosten spart, auch billigeres Material, z.B. Kupfermassen, für die Abschnitte statt der bevorzugt aus Gold bestehenden Einzeldrähte (vgl. auch z.B. Electronics, 20. Juli 1928, Figur auf S. 107) verwenden zu können, das Abreißen der Einzeldrähte beim Auflegen auf den Magnetkern und beim Anbonden und damit eine entsprechende Menge von Ausschuß vermeiden zu können, wegen des Ersatzes des im allgemeinen Gold erfordernden Bondens von Einzeldrähten auch andere, häufig zuverlässigere, Verbindungsarten zulassen zu können, weswegen die Erfindung keine Keramik mehr als Substrat, wie bei der durch US 4 103 267 bekannten Hybridschaltung nötig, unbedingt voraussetzt; bei der Erfindung ist also auch z.B. ein Oxidharz oder Hartpapier als Substrat zulässig, ohne größere Schwierigkeiten hinsichtlich räumlicher Toleranzen und hinsichtlich der gegenseitigen Isolation und Positionierung, bei Bedarf sogar mehrere Lagen von Windungen, auch bei sehr geringen Abständen der Abschnitte voneinander, anbringen zu können und damit rasch und leicht hohe Induktivitäten zu erreichen, und einen nur geringen Platzbedarf auf dem Substrat zu erfordern, so daß insgesamt wegen dieser Vorteile im Ergebnis die Kosten bzw. der Aufwand für die Herstellung der Hybridschaltung, im Vergleich zu den Hybridschaltungen mit von Hand gewickelten oder mit Einzeldrähten gebondeten Magnetspulen, deutlich gesenkt und trotzdem die Betriebssicherheit der Hybridschaltung unter Einhaltung enger räumlicher Toleranzen erhöht ist.
• Die Erfindung hat darüberhinaus die Aufgabe bzw. den Vorteil, - den Aufwand für die Herstellung in Massenfertigung besonders gering zu halten, nämlich - die Hybridschaltung, jedenfalls bei wesentlichen Herstellungsverfahrensschritten, durch Drucken, z.B. im Siebdruckverfahren, herstellen zu können.
• Die Erfindung gestattet, diese Vorteile durch zwei verschiedene Maßnahmen - Varianten zu erreichen, die allein für sich oder auch miteinander kombiniert angewendet werden können, indem, grob formuliert, - erstens die Abschnitte auf dem den Magnetkern, bzw.
• den Magnetkernschenkel, bedeckenden Träger, z.B. mittels Siebdruck, aufgedruckt werden, und/oder - zweitens der Magnetkern selber bzw. der Magnetkernschenkel selber, z.B. mittels Siebdruck, aufgedruckt wird.
• Genauer formuliert, gestattet die Erfindung ihre Vorteile dadurch zu erreichen, vgl. das Kennzeichen des Patentanspruchs 1, daß gemäß einer ersten Variante in aufeinanderfolgenden Schritten Leiterbahn-- auf einem Substrat, z.B. mittels Siebdruck von v pasie und Einbrennenderselben, die Fragmente und die mit ihnen verbundenen Kontaktflecken gebildet werden, - zumindest teilweise die Fragmente mit einer Schutzisolierung, z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste, bedeckt werden, - der Magnetkern, z.B. mittels eines Klebers, auf der Schutzisolierung angebracht wird, - der später die Abschnitte tragende Träger, z.B. mittels Kleber oder in Form einer aushärtenden Isolierpaste , so auf dem Magnetkern angebracht wird, daß dieser Träger als Isolierung zwischen dem Magnetkern und den später hergestellten Abschnitten liegt, und - die Abschnitte auf den betreffenden Träger z.B. mittels Siebdruckmitteln, gedruckt werden; und/oder dadurch zu erreichen, vgl. das Kennzeichen des Patentanspruchs 3, daß gemäß einer zweiten Variante in aufeinanderfolgenden Schritten Leiterbahn-- auf einem Substrat, z.B. mittels Siebdruck von paste und Einbrennen derselben, die Fragmente und die mit ihnen verbundenen Kontaktflecken gebildet werden, - zumindest teilweise die Fragmente mit einer Schutzisolierung, z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste, bedeckt werden, und - der Magnetkern als hochpermeables Pastenmaterial auf der Schutzisolierung aufgedruckt wird.
• Die in den Unteransprüchen angegebenen zusätzlichen Maßnahmen gestatten zusätzliche Vorteile, nämlich die Maßnahme gemäß Patentanspruch 2, -auch einen relativ dicken Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel durch, bevorzugt mittels Siebdruck, gedruckte Abschnitte zu bedecken, indem dann die Abschnitte auch im Bereich der schiefen Außenkanten mit relativ geringer Ausschußquote hergestellt werden können, 4, eine relativ hohe Dicke des gedruckten Magnetkernes bzw. Magnetkernschenkels mit flachen Außenkanten erreichen zu können, 5, eine besonders hohe Permeabilität des gedruckten Magnetkernes erreichen zu können, und 6, nicht nur den Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel, sondern auch die Abschnitte, ja sogar bei Bedarf auch den dazwischen liegenden Träger, in für Massenfertigung besonders günstiger Drucktechnik herstellen zu können.
• Die Erfindung wird anhand der beiden Figuren weiter erläutert, wobei die Figur 1 einen Querschnitt durch den hier rechteckigen, relativ dünnen Magnetkernschenkel und 2 einen Querschnitt durch den aus mehreren Lagen gedruck- ten, hier relativ dicken Magnetkernschenkel mit flachen, also schiefen, Außenkanten .bei zwei verschiedenen AusfthrungsbeispIelen zeigen.
• Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel wird erfindungsgemäß, und zwar gemäß der ersten Maßnahmen-Variante, in aufeinanderfolgenden Schritten dadurch hergestellt, daß auf dem1z.B. aus EEoX scher bestehenden, Substrat Su, z.B. mittels Siebdruck vonaste und Einbrennen derselben, die Fragmente F und die mit ihnen leitend verbundenen Koptaktflecken KF1, KF2 gebildet werden. Anschließend werden, zumindest teilweise, die Fragmente F mit einer Schutzisolierung Is1, z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste,bedeckt Dann wird der, z.B. massive, hier relativ flache Magnetkern bzw.dessen Schenkel MK,z.B.
• mittels eines Klebers, auf der Schutzisolierung Is1 angebracht. Danach wird der später die Abschnitte A tragende Träger Is2, z.B. mittels Kleber oder in Form einer aushärtenden I#solierpaste , so auf dem Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel angebracht, daß dieser Träger Is2 als Isolierung zwischen dem Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel MK und den später hergestellten Abschnitten A liegt. Schließlich werden die Abschnitte A auf den Träger Is2, z.B. mittels Siebdruckmitteln, gedruckt.
• Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann der Magnetkern bzw. Magnetkernschenkel MK statt z.B. massiv oder aus magnetisierbarer Folie zu sein, auch dadurch hergestellt werden, daß - nach dem Anbringen der Fragmente F und der damit verbundenen Kontaktflecken KF1, KF2 und nach dem anschließenden Bedecken der Fragmente F mit einer Schutzisolierung Is1, z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste, -der Magnetkern bzw. sein Schenkel MK als hochpermeables aushärtendes Pastenmaterial auf der Schutzisolierung Is1 aufgedruckt wird Als Pastenmaterial eignet sich z.B.
• ein aushärtendes Bindemittel, das Permalloy-Späne und/ oder Partikel anderer hochpermeabler Stoffe enthält. Es zeigte sich, daß oft eine besonders hohe resultierende Permeabilität des Magnetkernes, bzw. seines Schenkels MK erreicht wird, wenn während der Aushärtung des Bindemittels ein äußeres Magnetfeld angelegt wird, dessen Richtung etwa der Richtung der später vorhandenen magnetischen Feldlinien beim späteren Betrieb als Spule bzw. Transformator entspricht. Besonders eig net sich hierzu, d.h. h.zum Anlegen des äußeren Magnetfeldes während der Aushärtung zum Zwecke der Permeabilitätssteigerung, ein Aufbau dts Magnetkernes gemäß dem weiteren Zusatzpatent/Zusatzanmeldung P 30 44 332.4 = 80 P 6225 DE, wobei dann auch der weitere Schenkel in entsprechender Weise in einem späteren Verfahrensschritt gedruckt und unter nochmaligem Anlegen eines solchen äußeren Magnetfeldes ausgehärtet werden kann. Als~ Richtung des äußeren Magnetfeldes kann in diesem Fall bevorzugt jeweils die Richtung des Abstandes zwischen den magnetisch leitenden Verbindungen an den Enden zwischen der beiden Magnetkernschenkel gewählt werden, um eine besonders hohe Permeabilität des ausgehärteten Magnetkernes zu erreichen.
• Der Magnetkern bzw. sein Schenkel MK kann jeweils flache Außenkanten aufweisen, vgl. das Ausführungsbeispiel in Fig. 2, wobei dieser Schenkel MK mit seiner breiten Seite auf der Schutzisolierung Is1 angebracht wird. Dadurch werden die über den flachen Außenkanten angebrachten Teile der Abschnitte A ebenfalls flacher als bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, wodurch die Ausschußquote sinkt, falls (auch) die Abschnitte A gedruckt werden.
• Die Isolierschicht Is1 sowie der Träger Is2 kann jeweils ebenfalls in für Massenfertigung günstiger Weise gedruckt werden, also bevorzugt in Form einer nushrende Isolierpaste , angebracht werden, wobei auch der Träger Is2 als Isolierung zwischen dem Magnetkern bzw. seinem Schenkel MK einerseits,und den später hergestellten Abschnitten A aadererseits. liegt.
• Besonders dicke Magnetkerne bzw. Schenkel MK kann man dadurch erreichen, daß der Magnetkern bzw. Schenkel MR in Form von mehreren übereinander gedruckten hochpermeablen Schichten K1 bis K4 in Fig. 2 aufgedruckt wird. Hterbei kann man besonders leicht auch flache Außenkanten dieses Schenkels Mt erreichen, vgl. Fig. 2, wenn die Breite der gedruckten#Schichten K1 bis K4 nach oben hin immer mehr abniihint. In diesem Fall sind also auch die über diesen flachen Außenkanten liegenden Teile der Abschnitte A besonders flach und daher mit entsprechend kleiner Ausschußquote für sich druckbar.
• 5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (6)

Patentansprüche.

1. Verfahren zum Herstellen der Hybridschaltung nach ent/Patentanmeldung P 30 16 067.9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e.t , daß in aufeinanderfolgenden Schritten - auf einem Substrat (Su), z.B. mittels Siebdruck von Leiterbahnpaste und » ierseeben, die Fragmente (F) und die mit ihnen verbundenen Kontaktflecken (KF1, KF2) gebildet werden, - zumindest teilweise die Fragmente (F) mit einer Schutzisolierung (Is1), z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste,bedeckt werden, - der Magnetkern (MK), z.B. mittels eines Klebers, auf der Schutzisolierung (Is1) angebracht wird, - der später die Abschnitte (A) tragende Träger (Is2), z.B. mittels Kleber oder in Form einer aushärtenden Isolierpaste , so auf dem Magnetkern (MK) angebracht wird, daß dieser Träger (Is2) als Isolierung zwischen dem Magnetkern (MK) und den später hergestellten Abschnitten (A) liegt, und - die Abschnitte (A) auf den betreffenden Träger (Is2), z.B. mittels Siebdruckmitteln, gedruckt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - als Magnetkern (MK) ein Magnetkern mit flachen Außenkanten verwendet und - dieser mit seiner breiten Seite auf der Schutzisolierung (ist) angebracht wird (Fig. 2).

3. Verfahren zum Herstellen der Hybridschaltung nach Patent/Patentanmeldung P 30 16#067.9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in aufeinanderfolgenden Schritten - auf einem Substrat (Su), z.B. mittels Siebdruck von Einbrennen Leiterbahnpaste und derselben, die Fragmente (F) und die mit ihnen verbundenen Kontaktflecken (KFi, KF2) gebildet werden, - zumindest teilweise die Fragmente (F) mit einer Schutzisolierung (Is1), z.B. mittels Bedrucken mit Isolierpaste ~bedeckt werden, - der Magnetkern (MK) als hochpermeables Pastenmaterial auf der Schutzisolierung (ins1) aufgedruckt wird.

4. Verfahren nach den Patentansprüchen 2 und 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Magnetkern (MK) in Form von mehreren übereinander gedruckten hochpermeablen Schichten (K1 bis K4) aufgedruckt wird (Fig. 2).

5. Verfachen nach Patentanspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - während des Aushärtens des hochpermeablen Pastenmaterials (K1 bis K4) ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung deruspäteren Betrieb gegebenen Richtung der Feldlinien im Magnetkern (MK) wenigstens angenähert entspricht, auf dieses Pastenmaterial (Ki bis K4) einwirkt.

6. Verfahren nach Patentanspruch 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - der später die Abschnitte (A) tragende Träger (Is2), z.B. mittels Kleber oder in Form einer aushärtenden Isolierpaste , so auf dem Magnetkern (MK) angebracht wird, daß dieser Träger (Is2) als Isolierung zwischen dem Magnetkern (NK) und den später hergestellten Abschnitten (A) liegt, und - die Abschnitte (A) auf den betreffenden Träger (Is2), z.B. mittels Siebdruckmitteln, gedruckt werden.