DE3927711C2 - Lamellierte Induktivität - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lamellierte Induktivität mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.

Zur Herstellung von lamellierten Induktivitäten finden haupt­ sächlich zwei unterschiedliche Verfahren Verwendung, nämlich einerseits das schichtenweise Übereinanderdrucken von mehreren Lagen und da zwischen angeordneten Leiterzügen mit anschließen­ dem Sintervorgang und andererseits das Herstellen von einzel­ nen, gleich großen Platten aus dielektrischem oder magnetischem Material mit darauf angeordneten Leiterzügen, welche in der gewünschten Reihenfolge übereinandergeschichtet und zu einem einstückigen Körper gesintert werden.

Derartige, nach dem erstgenannten Verfahren hergestellte Induk­ tivitäten sind beispielsweise aus der JP 55-36954 (A), der DE-OS 30 18 973 oder der DE-OS 21 18 430 bekannt. Die Herstellung der Bauelemente nach diesem Verfahren ist jedoch aufgrund des zwi­ schen jeweils zwei Druckvorgängen erforderlichen Trocknungsvor­ gangs sehr zeitaufwendig und damit verhältnismäßig teuer.

In Fig. 4 und gemäß DE 37 31 286 A1 ist eine bekannte, nach dem zweiten vorstehend erwähnten Verfahren hergestellte Induk­ tivität dargestellt, bei dem zunächst äußere Ferritlagen 4 auf beide Hauptoberflächen (Ober- und Unterseite) einer Ferritlage 3 auflaminiert werden. Diese Ferritlage 3 besitzt ein lineares Leitermuster 2, das sich von einem Ende zum anderen erstreckt. Die Ferritlage 3 und die Außenferritlagen 4 werden zu einem kompakten Körper gesintert: Hierauf werden Außenelektroden 5 gemäß Fig. 5 aufgebracht, um so eine lamellierte Induktivität 1 zu bilden.

Mit einer solchen lamellierten Induktivität 1 können jedoch nur kleine Induktanzen erzielt werden, weil das Leitermuster 2 li­ near ist. Um größere Induktanzen zu erzielen, ist auch schon eine lamellierter Induktivität 6 gemäß Fig. 6 bekannt geworden. Diese Induktivität 6 umfaßt eine erste Ferritlage 8, auf deren einer Hauptoberfläche (Unterseite) das erste Leitermuster 7 aufgebracht ist. Dieses ist dazu bestimmt, als Endteil einer Spule zu wirken. Auf einer zweiten Ferritlage 11 sind, auf deren beiden Hauptoberflächen (Ober- und Unterseite), durch das durchkontaktierte Loch verbundene zweite Leitermuster 10 ent­ sprechend einer halben Spule ausgeformt. Die erste Ferritlage 8 und die zweite Ferritlage 11 werden lamelliert, so daß das erste Leitermuster 7 und das zweite Leitermuster 10 zusammen­ wirken, um eine Spule zu bilden. Mit dieser lamellierten Induk­ tivität 6 kann eine größere Induktanz erzielt werden als mit dem Induktor 1 gemäß Fig. 4 und 5.

Darüber hinaus ist beispielsweise aus der JP 62-61305 (A) und aus der US 4543553 eine laminierte Spule ähnlich der in Fig. 6 dargestellten Induktivität bekannt. Diese setzt jedoch eine Mehrzahl von unterschiedlichen Leitermustern auf einer Mehrzahl von Ferritlagen voraus, so daß nicht nur die Anzahl der Druck­ vorgänge für die Leitermuster sondern auch die Anzahl der durchkontaktierten Löcher erhöht werden muß, was die Fertigung dieses Induktivitätentyps sehr zeitaufwendig macht und damit die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigt. Ferner setzt die Lamel­ lierung einer Mehrzahl von Leitermustern zu einer Spule mehrere Kontaktpunkte voraus, die auf den Leitermustern zur Ausbildung von Spulen erforderlich werden. Hierdurch entstehen beim Sin­ tern des Bauteils oft schadhafte elektrische Kontakte zwischen den auf den entsprechenden Ferritlagen ausgebildeten Leitermu­ stern entstehen.

Als Stand der Technik ist darüber hinaus eine Konstruktion bekannt, bei welcher Leiterzüge auf einem Isoliersubstrat ge­ bildet und Magnetwerkstoffe sowohl an der Substratoberseite als auch an der Substratunterseite vorgesehen sind (DE 31 35 962 A1). Bei einer Ausführungsform dieser Konstruktion wird ein geschlossener magnetischer Kreis geschaffen. Zur Bildung dieses Kreises ist zusätzlich zu einem Durchgangsloch für Spulen die Schaffung eines weiteren Loches für Magnetwerkstoffe erforder­ lich, wodurch sich die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung verschlechtert. Weiterhin besteht der Nachteil, daß durch einen eventuell vorhandenen Spalt eine Streuung des Magnetflusses erzeugt wird, woraus eine Verschlechterung des Wirkungsgrades resultiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lamellierte Induktivität zu schaffen, welche mit erhöhter Produktivität und Wirtschaftlichkeit sowie mit geringerem Ausschuß herstellbar ist und bei welchem die Leitermuster einfach und zuverlässig verbunden werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Aus­ führungsform der Lamellentyp-Induktivität gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Lamellentyp-Induk­ tivität gemäß Fig. 1;

Fig. 3(A) bis Fig. 3(C) Darstellungen, die die Reihenfolge des Fertigungsprozesses der Lamellentyp-Induk­ tivität gemäß Fig. 1 und 2 zeigen;

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der herkömmlichen Lamellentyp-Induktivität;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der her­ kömmlichen Lamellentyp-Induktivität gemäß Fig. 4; und

Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Lamellentyp-Induktivität herkömmli­ cher Bauart, der die bei den Lamellentyp- Induktivitäten der Fig. 4 und 5 auftreten­ den Fehler ausgleicht.

Die Lamellentyp-Induktivität 20 gemäß der vorliegenden Erfin­ dung umfaßt gemäß Fig. 1 und 2 die Ferritlagen 22. In der Ferritlage 22 ist ein durchkontaktiertes Loch 24 ausgebildet. Auf der Oberseite der Ferritlage 22 erstreckt sich entlang der Peripherie das erste Leitermuster 26 mit einer Windungslänge von 0,75 von seinem einen Ende bis zum durchgehenden Loch 24. Ein Endteil 26a des ersten Leitermusters 26 erstreckt sich ent­ lang einer Kante der Schmalseite der Ferritlage 22, um mit einer noch zu beschreibenden Elektrode verbunden zu werden.

Als Windungslänge 0,75 des ersten Leitermusters ist definitionsgemäß der Abstand von der Mitte des Endteils 26a entlang dem Umfang zum durchkontaktierten Loch 24 zu verstehen.

Auf der Unterseite der Ferritlage 22 ist das zweite Leitermu­ ster 28 mit einer Windungslänge 0,75 ausgebildet, das sich vom anderen Ende bis zum durchkontaktierten Loch 24 entlang der Peripherie der Ferritlage 22 erstreckt. Ein Endteil 28a des zweiten Leitermusters 28 ist entlang der anderen Kante der Ferritlage 22 vorgesehen, um mit einer noch zu beschreibenden Außenelektrode verbunden zu werden.

Als Windungslänge 0,75 des zweiten Leitermusters ist definiti­ onsgemäß der Abstand zwischen der Mitte des Endteils 28a ent­ lang dem Umfang bis zum durchkontaktierten Loch 24 zu verste­ hen.

Das erste und das zweiten Leitermuster 26 und 28 sind durch das durchkontaktierte Loch 24 elektrisch verbunden und bilden somit eine Spulenwindung.

Auf Ober- und Unterseite der Ferritlage 22 sind Außenferrit­ lagen 30 auflamelliert, die aus dem gleichen Material geformt sind wie die Ferritlage 22. Die Außenferritlagen 30 dienen als Magnetkern für das erste Leitermuster 26 und das zweiten Lei­ termuster 28.

Die Außenendteile der Ferritlage 22 und die Außenferritlagen 30 sind mit zwei Außenelektroden 32 an ihren entsprechenden Außenendteilen versehen. Diese Außenelektroden 32 sind mit den Endteilen 26a bzw. 28a des ersten Leitermusters 26 bzw. des zweiten Leitermusters 28 elektrisch verbunden.

Somit entsteht eine Induktanz zwischen den Außenelektroden 32.

Wie in Fig. 3A gezeigt wird, ist zur Herstellung der Lamellen­ typ-Induktivität 20 nach vorstehender Beschreibung ein Keramik­ rohling 40 erforderlich. Dieser Rohling 40 wird unter Anwendung von Prozessen wie Extrusion, Abziehen und Ausstreichen erzeugt, um eine plattenförmige Substanz aus schlammähnlichem Material durch Ausstreichen aus z. B. Ferritpulver, organischem Lösemit­ tel und Bindemittel zu bilden. In diesen Keramikrohling 40 wird ein durchgehendes Loch 42 geformt.

Auf eine Hauptoberfläche, z. B. die Oberseite, dieses Keramik­ rohlings 40 wird Leiterpaste 44 aufgebracht, und zwar so, daß sie wie das erste Leitermuster 26 mit 0,75 Windungslänge gemäß Fig. 3(B) ausgeformt wird. Zusätzlich wird auch auf die andere Hauptoberfläche, z. B. die Unterseite, des Rohlings 40 Paste 44 aufgebracht, und zwar so, daß sie aussieht wie das zweite Mu­ ster mit einer Windungslänge von 0,75.

Da die Leiterpaste beim Aufbringen der Leitermuster 26 und 28 auf beide Flächen des Keramikrohlings 40 in das durchgehende Loch 42 fließt, werden die Leitermuster 26 und 28 durch dieses durchkontaktierte Loch verbunden.

Wenn das erste und das zweite Leitermuster so ausgebildet wer­ den, daß sie genau jeweils 0,75 Windungslänge haben, kann das gleiche Siebdruckmuster benützt werden, um die Leiterpaste auf beide Flächen aufzubringen. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß die beiden Leitermuster 26 und 28 genau die gleiche 0,75 Windungslänge haben.

Dann wird der Keramikrohling 40, auf dessen beide Hauptoberflä­ chen Leiterpaste 44 aufgebracht wurde, mit anderen Keramikroh­ lingen 46 gemäß Fig. 3(C) lamelliert. Diese Keramikrohlinge 40 und 46 werden gepreßt und im Ofen zu einem integralen Sinter­ körper gebrannt. Dieser Sinterkörper wird trommelgeschliffen, an seinen Enden wird Leiterpaste aufgebracht und gebrannt, um die Außenelektroden 32 gemäß Fig. 2 zu bilden.

Bei der Lamellentyp-Induktivität 20 gemäß der vorliegenden Erfindung muß die Leiterpaste 44 nicht so häufig aufgebracht werden, und die Anzahl der durchkontaktierten Löcher 42 ist nicht so groß wie beim herkömmlichen Induktor ähnlichen Typs. Seine Fertigung ist daher weniger zeitaufwendig und die Produk­ tivität des Herstellungsverfahrens erhöht sich. Ferner sind die Leitermuster 26 und 28 auf den beiden Oberflächen der Ferritla­ ge 22 durch das durchkontaktierte Loch auf diese Weise sicher verbunden, so daß erheblich weniger Ausschuß produziert wird und die Zuverlässigkeit sehr hoch ist.

Die Erfindung hat ein weites Einsatzgebiet, wie die Herstellung einer Parallelspule durch Lamellieren mehrerer Keramikrohlinge 40 mit Leiterpaste 44, oder die Herstellung einer Spule für einen Transformator durch Drehen der Lamellierrichtung um 90° oder dergleichen.

Claims (1)

1. Lamellierte Induktivität bestehend aus einem einstückigen Sinter­ körper, welcher aus mehreren plattenförmigen Lagen hergestellt ist, wobei mindestens eine plattenförmige Lage ein elektrisch leitendes Muster trägt, und aus zwei an jeweils gegenüberlie­ genden Seitenflächen des Sinterkörpers angeordneten Außenelek­ troden,
   dadurch gekennzeichnet,
   daß der Sinterkörper aus einer einzigen jeweils an ihrer Ober- und Unterseite ein elektrisch leitendes Muster (26, 28) tragenden plattenförmigen Ferritlage (22) und aus oberhalb und unterhalb dieser Ferritlage (22) laminierten äußeren plattenförmigen Fer­ ritlagen (30) hergestellt ist,
   daß die elektrisch leitenden Muster (26, 28) identische Form aufweisen und aus jeweils an gegenüberliegenden Seiten der Ferritlage (22) angeordneten Endteilen (26a, 28a) zum Anschluß an die Außenelektroden (32) sowie aus damit verbundenen Leiterzügen mit im wesentlichen 0,75 Windungslänge bestehen und
   daß die elektrisch leitenden Muster (26, 28) mittels eines einzigen durchkontaktierten Loches elektrisch leitend zu einer Spule mit im wesentlichen 1,5 Windungslänge verbunden sind.