DE3607025A1

DE3607025A1 - Ferrit-chipinduktivitaet

Info

Publication number: DE3607025A1
Application number: DE19863607025
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Roess
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-03-04
Filing date: 1986-03-04
Publication date: 1987-09-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Ferrit-Chipinduktivität, ins besondere eine monolithische Chipinduktivität, mit in Ferrit eingeschlossener Spule, die wie andere Chipbauele mente - beispielsweise Kondensatoren - zum Einsatz in Be stückungsautomaten für Leiterplatten geeignet ist.

Soweit bereits zur automatischen Bestückung geeignete Induktivitäten bekannt sind, sind dies miniaturisierte Ferritkerne mit Drahtspulen oder Chips, die aus Ferrit schichten zusammengesetzt sind, die jeweils Windungsab schnitte aus Edelmetallpaste tragen, die durch ent sprechende Durchkontaktierungen zu einer Spule zusammen gefügt sind, wobei die gestapelten und miteinander ver preßten Schichten gemeinsam gesintert sind.

Sämtliche, vorstehend erläuterte Induktivitäten sind nur mit verhältnismäßig großem konstruktiven und fertigungstechni schen Aufwand herstellbar. Außerdem sind sie wegen der un bedingt notwendigen Verwendung von Edelmetall sehr teuer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ferrit-Chipinduktivität zu schaffen, welche die vorerwähnten Nachteile dieser bekannten Induktivitäten ausschließt, d.h. bei Gewährleistung einwandfreier elektrischer und magneti scher Daten der Induktivitäten, insbesondere in rationeller Weise herstellbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe sieht erfindungsgemäß einen block förmigen Ferritbaustein mit einem Hohlraum im Ferritbau steininneren vor, der mit elektrisch leitendem Werkstoff, insbesondere mit niedrig schmelzendem Metall, z.B. Blei, gefüllt und in Form der gewünschten Spule gestaltet ist, wobei die Hohlraumenden bzw. Öffnungen zu getrennten Außen flächen des Ferritbausteins geführt sind, die zumindest in den Austrittsbereichen der Hohlraumenden elektrische Kon taktflächen aufweisen.

Als Kontaktflächen können vorteilhafterweise poröse Silber schichten vorgesehen sein, durch die das verflüssigte Metall unter Druck in den Hohlraum preßbar ist.

Ein geeignetes Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung dieser Ferrit-Chipinduktivitäten sieht vor, daß mehrere Platten aus ungesinterter Ferritmasse gestapelt und zu sammengepreßt werden, wobei
die erste Platte eine spiral förmige Struktur eines bei relativ niedriger Temperatur flüchtigen Werkstoffes, z.B. eine Polyäthylenfolie, trägt, deren äußeres Ende an eine der Stirnkanten der ersten Platte angrenzt,
die zweite Platte eine Bohrung aufweist, die das im Platten inneren angeordnete innere Ende der spiralförmigen Struktur zur dritten Platte hin verlängert,
und die dritte Platte auf ihrer zur zweiten Platte gekehrten Oberfläche mit einem Streifen des genannten flüchtigen Werk stoffes bedeckt ist, der zu einer zum äußeren Ende der spiralförmigen Struktur abgekehrten Stirnkante der dritten Platte geführt ist,
daß die zusammengepreßten Platten mindestens auf die Temperatur aufgeheizt werden, bei welcher der flüchtige Werkstoff austreibt, wonach die Platten bei ca. 1200 bis 1400°C gesintert werden,
daß der Hohlraum des so entstandenen Ferritbausteins unter Druck mit verflüssigtem, insbesondere niedrig schmelzendem Metall, z.B. Blei, gefüllt wird,
und daß die Stirnflächen des Ferritbausteins mindestens in den an diese Stirnflächen stoßenden Bereichen des metall gefüllten Hohlraums metallisiert werden.

Anstelle der zweiten und dritten Platte aus ungesinterter Ferritmasse kann auch eine Ferritschicht aufgetragen werden.

Trägt man zumindest in den Austrittsbereichen der Hohlraum enden bzw. -öffnungen als Kontaktflächen poröse Silber elektroden auf, so kann das verflüssigte Metall, insbe sondere Blei, durch diese Elektroden in den Hohlraum ge preßt werden.

Die Schaffung der Hohlräume unter Verwendung von Strukturen aus bei relativ niedriger Temperatur flüchtigen Werkstoffen erübrigt sich, wenn statt dessen die Strukturen unmittelbar in die Platten bzw. Schichten aus ungesinterter Ferritmasse eingeprägt werden.

Geeignet zur Fertigung von Ferritbausteinen mit Hohlräumen ist auch eine Spule aus verbrennbarem Werkstoff, z.B. aus einem Kohlefaden, die mit ungesinterter Ferritmasse um hüllt und schließlich ausgebrannt wird, wonach die Ferrit masse gesintert und der Hohlraum im so entstandenen Ferrit baustein mit verflüssigtem, niedrigschmelzendem Metall ge füllt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in perspektivischer und schaubildlicher Ansicht eine Ferrit-Chipinduktivität in vergrößertem Maßstab,

Fig. 2 eine Explosivdarstellung, aus der wesentliche Merk male für die Fertigung der Chipinduktivität nach Fig. 1 erkennbar sind.

Die Ferrit-Chipinduktivität 1 nach Fig. 1 besitzt einen blockförmigen Ferritbaustein 2, z.B. aus Mn-Zn-Ferrit mit im Ferritbausteininneren befindlichen, in der Zeichnung nicht erkennbaren Hohlraum, der z.B. mit Blei gefüllt ist und die Form einer Spule aufweist. Die Enden bzw. Öffnungen dieses Hohlraums und damit die Spulenenden sind zu gegenüber liegenden Stirnflächen des Ferritbausteins 2 geführt, die mit Kontaktschichten 3 bzw. 4 bedeckt sind.

Als Werkstoffe für diese Kontaktschichten sind Silber, Aluminium und dergleichen geeignet. Die Beschichtung der genannten Stirnflächen des Ferritbausteins 2 mit diesen Kontaktmetallen kann bereits vor dem Einpressen des ver flüssigten Metalls, z.B. Blei, in den Hohlraum erfolgen, beispielsweise in Form einer porösen Silberelektrode, durch die das verflüssigte Blei in den Hohlraum gepreßt wird.

Der Hohlraum im Ferritbausteininneren ist, was nicht dar gestellt ist, z.B. spiralförmig geformt, wobei dessen eines Ende unmittelbar in die mit der Kontaktschicht 3 beschich tete Außenfläche des Ferritbausteins 2 mündet und dessen im Ferritbausteininneren befindliches anderes Ende durch einen Kanal, bestehend aus einer Bohrung 11 und einem Schlitz zu der mit der Kontaktschicht 4 beschichteten Stirnfläche des Ferritbausteins 2 geführt ist.

Zur Herstellung einer Ferrit-Chipinduktivität nach Fig. 1 wird - siehe Fig. 2 - zunächst eine erste Platte 5 aus un gesinterter Ferritmasse gefertigt, auf die eine spiral förmige Struktur 8 eines bei relativ niedriger Temperatur flüchtigen Werkstoffes aufgebracht wird, deren äußeres Ende 10 an einer der Stirnkanten dieser Platte liegt. Als Werkstoff für die spiralförmige Struktur ist z.B. eine Polyäthylenfolie geeignet.

Auf die mit der spiralförmigen Struktur 8 bedeckte Fläche der ersten Platte 5 wird eine zweite Platte 6 gleichfalls aus ungesinterter Ferritmasse aufgebracht, die das innere Ende 9 der spiralförmigen Struktur 8 zu einer zur Platte 6 gekehrten Fläche einer dritten Platte 7, die ebenfalls aus ungesinterter Ferritmasse besteht, führt.

Auf die zur Platte 6 gekehrte Oberfläche der Platte 7 ist ein Streifen 12 aufgebracht, der wiederum aus Polyäthylen besteht und zu einer zum äußeren Ende 10 der spiralförmigen Struktur 8 abgekehrten Stirnkante der Platte 7 geführt ist.

Die in Fig. 2 in Explosivdarstellung gezeigten und ent sprechend behandelten Platten 5, 6 und 7 werden in einem weiteren Arbeitsgang zunächst zusammengepreßt und auf eine Temperatur aufgeheizt, bei welcher der flüchtige Werkstoff, nämlich Polyäthylen austreibt und damit einen Hohlraum im Ferritbausteininneren hinterläßt. Die zusammengepreßten Platten 5 bis 7 werden schließlich bei ca. 1200 bis 1400°C gesintert, wonach der Hohlraum des so entstandenen Ferrit bausteins 2 unter Druck mit verflüssigtem, insbesondere niedrigschmelzendem Metall, z.B. Blei, gefüllt und die Stirnflächen des Ferritbausteins 2 mindestens in den an diese Stirnflächen stoßenden Bereichen des metallgefüllten Hohlraums metallisiert werden.

Der Streifen 12 aus Polyäthylen kann auch unmittelbar auf die zur Platte 5 abgekehrte Oberfläche der Platte 6 auf getragen werden.

Gegebenenfalls können zuerst die Kontaktschichten 3, 4 auf die entsprechenden Stirnflächen des Ferritbausteines 2 auf gebracht und, falls diese Kontaktschichten z.B. poröse Silberschichten sind, durch diese Schichten in einem an schließenden Arbeitsgang das verflüssigte Blei in den Hohl raum gepreßt werden.

Die Fertigung dieser Ferrit-Chipinduktivitäten läßt sich erheblich vereinfachen, wenn anstelle der bereits auf das einzelne Bauelement zugeschnittenen Platten 5, 6 und 7 großflächige Platten verwendet, entsprechend strukturiert und nach ihrem Zusammenpressen in die Platten 5, 6 und 7 aufgetrennt und schließlich in der vorbeschriebenen Weise behandelt werden.

Claims

1. Ferrit-Chipinduktivität, geeignet zum Einsatz in Be stückungsautomaten für Leiterplatten, mit in Ferrit einge schlossener Spule, gekennzeichnet durch einen blockförmigen Ferritbaustein (2) mit einem Hohlraum im Ferritbausteininneren, der mit elektrisch leitendem Werk stoff gefüllt und in Form der gewünschten Spule gestaltet ist, wobei die Hohlraumenden zu getrennten Außenflächen des Ferritbausteins geführt sind, die zumindest in den Aus trittsbereichen der Hohlraumenden elektrische Kontakt flächen (3, 4) aufweisen.

2. Ferrit-Chipinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum spiralförmig geformt ist, wobei dessen eines Ende in eine erste Außen fläche des Ferritbausteins (2) mündet und dessen im Ferrit bausteininneren befindliches anderes Ende mittels eines Kanals zu einer zweiten Außenfläche des Ferritbausteins (2) geführt ist.

3. Ferrit-Chipinduktivität nach Anspruch 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß der Hohl raum mit Blei gefüllt ist.

4. Ferrit-Chipinduktivität nach Anspruch 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß als Kontakt flächen (3, 4) in den Austrittsbereichen der Hohlraum enden poröse Silberschichten vorgesehen sind.

5. Verfahren zur Herstellung einer Ferrit-Chipinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Platten (5, 6, 7) aus ungesinterter Ferritmasse gestapelt und zusammengepreßt werden;
wobei die erste Platte (5) eine spiralförmige Struktur (8) eines bei relativ niedriger Temperatur flüchtigen Werk stoffes trägt, deren äußeres Ende (10) an einer der Stirn kanten der ersten Platte liegt,
die zweite Platte (6) eine Bohrung (11) aufweist, die das im Platteninnere angeordnete innere Ende der spiralförmigen Struktur (8) zur dritten Platte (7) hin verlängert,
und die dritte Platte (7) auf ihrer zur zweiten Platte (6) gekehrten Oberfläche mit einem Streifen (12) des genannten flüchtigen Werkstoffes bedeckt ist, der zu einer zum äußeren Ende (10) der spiralförmigen Struktur (8) abgekehrten Stirn kante der dritten Platte (7) geführt ist,
daß die zusammengesetzten Platten (5, 6, 7) mindestens auf die Temperatur aufgeheizt werden, bei welcher der flüchtige Werkstoff austreibt, wonach die Platten bei ca. 1200 bis 1400°C gesintert werden,
daß der Hohlraum des so entstandenen Ferritbausteines (2) unter Druck mit verflüssigtem, insbesondere niedrigschmel zendem Metall gefüllt wird,
und daß die Stirnflächen (3, 4) des Ferritbausteins (2) mindestens in den an diese Stirnflächen stoßenden Bereichen des metallgefüllten Hohlraums metallisiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß an Stelle der zweiten und dritten Platte (6, 7) jeweils eine Schicht aufgetragen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Streifen (12) aus flüchtigem Werkstoff unmittelbar auf die zur ersten Platte (5) abgekehrte Oberfläche der zweiten Platte (6) bzw. Schicht aufgetragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß als Werkstoff für die spiral förmige Struktur (8) und den Streifen (12) eine Polyäthylen folie verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß verflüssigtes Blei in den Hohlraum gepreßt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß zuerst auf die Stirnflächen des Ferritbausteins (2), in welche die Enden des Hohl raumes münden, poröse Silberelektroden aufgebracht werden, wonach durch diese Elektroden das verflüssigte Metall in den Hohlraum gepreßt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der Hohlraum im Ferritbau steininneren durch Einprägen einer spiral- und gegebenen falls streifenförmigen Struktur in die Platten (5, 6, 7) bzw. Schichten hergestellt wird.

12. Verfahren zur Herstellung einer Ferrit-Chipinduktivität nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule aus verbrennbarem Werkstoff mit ungesinterter Ferritmasse umhüllt, der Werkstoff ausgebrannt und an schließend die Ferritmasse gesintert wird, wonach der Hohl raum im Ferritbaustein mit verflüssigtem, niedrigschmelzen dem Metall gefüllt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß eine Spule aus einem Kohle faden verwendet wird.