DE4223937A1

DE4223937A1 - Elektrisches element, eine vielzahl der elektrischen elemente und ein verfahren zur herstellung des elektrischen elements und der kombination derselben

Info

Publication number: DE4223937A1
Application number: DE4223937A
Authority: DE
Inventors: Hiroji Kitagawa
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1992-07-21
Publication date: 1993-02-25
Anticipated expiration: 2012-07-22
Also published as: JP3045573B2; GB2260024B; DE4223937B4; JPH0547600A; GB9217457D0; GB2260024A; US5391392A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Kondensator, ein Rauschfilter oder ein anderes elektrisches Element, eine Vielzahl solcher elektrischen Elemente und ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Elements und der Vielzahl derselben

Ein bekannter Kondensator wird dadurch gebildet, daß zwei di elektrische Blätter abwechselnd mit zwei elektrisch leit fähigen Folien rohrförmig aufgerollt werden und daß Leitungs drähte mit Kanten oder Anschlußenden der elektrisch leit fähigen Folien verbunden werden.

Wenn die Leitungsdrähte sowohl mit der Kante als auch mit dem Anschlußende der ersten elektrisch leitfähigen Folie verbunden sind, bilden eine induktive Komponente der ersten elektrisch leitfähigen Folie und eine zwischen der ersten und der zweiten elektrisch leitfähigen Folie gebildete kapazitive Komponente ein bekanntes Rauschfilter, das eine ein breites Frequenzband überdeckende Dämpfung erzeugt.

Eine bekannte Vorrichtung zur Herstellung der bekannten Kondensatoren oder Rauschfilter enthält zwei Rollen zur Zuführung der dielektrischen Bogen, zwei andere Rollen zur Zuführung von Aluminiumfolien als elektrisch leitfähige Folien und einen Aufnahmeschaft zum Aufwickeln der dielektri schen Bogen und der Aluminiumfolien. Die Vorrichtung enthält weiterhin eine Vielzahl von Führungsrollen oder anderen Mitteln zur Führung der dielektrischen Bogen und der Alu miniumfolien von den jeweiligen Rollen zum Aufnahmeschacht. Bei der Vorrichtung werden die beiden dielektrischen Bogen und die beiden Aluminiumfolien von den jeweiligen Rollen unter konstanter Spannung zugeführt und auf den Aufnahme schaft aufgewickelt, so daß diese Bogen und Folien sich abwechselnd überdecken.

Die bekannte Vorrichtung ist kostenaufwendig, die dielektri schen Bogen sind schwierig gleichmäßig eng anliegend aufzu wickeln, und eine Anzahl defekter Kondensatoren oder Rausch filter kommen als Ergebnis heraus. Daher führt die Her stellung der Kondensatoren oder Rauschfilter zu hohen Kosten bei geringer Produktivität.

Kurzdarstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung eines sehr zuverlässigen Kondensators, Rauschfilters oder eines anderen elektrischen Elements, einer Vielzahl solcher Elemente und eines Verfahrens zur Herstellung der Komponente und der Vielzahl derselben bei hoher Produktivität.

Erfindungsgemäß wird ein elektrisches Element vorgeschlagen, das ein dielektrisches Substrat aufweist, welches mit zwei parallelen Windungsnuten versehen ist, in denen elektrische Leiter untergebracht sind.

Erfindungsgemäß wird auch eine Vielzahl von elektrischen Elementen vorgeschlagen, die ein dielektrisches Substrat aufweisen, das aus einer Vielzahl von Chips besteht, von denen jeder zwei parallele Windungsnuten mit darin unterge brachten elektrischen Leitern aufweist.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Elements vorgeschlagen, das die folgenden Verfahrens schritte aufweist:
Einformen von zwei parallelen Windungsnuten in ein dielektri sches Substrat,
Einbringen des dielektrischen Substrats in einen ein pastenförmiges, elektrisch leitfähiges Material enthaltenden Niederdruck-Behälter zum Füllen der Nuten mit dem pastenförmigen, elektrisch leitfähigen Material und Abschleifen bzw. Polieren einer Oberfläche des dielektri schen Substrats zum Entfernen des überstehenden pasten förmigen, elektrisch leitfähigen Materials von der Ober fläche des dielektrischen Substrats, wobei das pastenförmige, elektrisch leitfähige Material in den Nuten verbleibt.

Das elektrische Element weist dadurch einen einfachen Aufbau auf, wie er vorstehend beschrieben ist. Durch Verbinden von Leitungsdrähten mit den parallelen elektrischen Leitern erhält man einen Kondensator. Wenn andererseits die Leitungs drähte sowohl mit einer Windungskante als auch mit einem Anschlußende des ersten elektrischen Leiters sowie mit einer Windungskante oder einem Anschlußende des zweiten elektrischen Leiters verbunden werden, bilden eine induk tive Komponente durch den ersten elektrischen Leiter und eine zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter gebildete kapazitive Komponente ein Rauschfilter mit drei Anschlüssen. Dieses Rauschfilter hat effektiv rauschdämpfen de Eigenschaften, die ein breites Frequenzband erfassen. Durch Verbinden der Leitungsdrähte auch mit beiden Windungs kanten und Anschlußenden des zweiten elektrischen Leiters kann ein Rauschfilter mit vier Anschlüssen erhalten werden.

Die Verwendung von multiplen Kondensator- oder Rauschfilter- Chips erhöht die Produktionseffizienz. Weiterhin kann durch Testen der Chips in Kombination auf ihre elektrischen Eigen schaften zur selben Zeit Prüfzeit eingespart und die Prüf effizienz verbessert werden. Durch Verpacken und Trans portieren des elektrischen Substrats mit ungeteilten Chips werden die Verpackungs- und Transportschritte erleichtert.

Das Herstellungsverfahren kann vollautomatisierte Schritte aufweisen, durch die äußerst zuverlässige Kondensatoren und Rauschfilter in kurzer Zeit bei großen Mengen und hoher Produktionseffizienz hergestellt werden.

Kurze Darstellung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen unter Bezug nahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kondensators auf einem dielektrischen Multi-Chip-Substrat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2A und 2B Querschnittsdarstellungen der in das dielektri sche Substrat eingeformten Nuten,

Fig. 3A bis 3E Querschnittsdarstellungen, die die Herstellungs schritte eines Verfahrens zur Herstellung des Kondensators gemäß Fig. 1 zeigen,

Fig. 4 eine erläuternde Ansicht der Multi-Chip-Konfi guration des dielektrischen Substrats gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine erläuternde Ansicht eines Rauschfilters mit drei Anschlüssen gemäß der Erfindung und

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild des in Fig. 5 dargestellten Rauschfilters mit drei Anschlüssen.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine Multi-Kondensator- Struktur 1 ein dielektrisches Substrat 4 aus Polyester, das eine Vielzahl von Kondensator-Chips 2 aufweist, die an Perforationen 3 trennbar sind. Wie in den Fig. 1 und 2A gezeigt, ist an einer Seite des dielektrischen Substrats 4 jeder der Kondensator-Chips 2 mit zwei parallelen Windungs nuten 5 und 6 versehen, in denen jeweils elektrische Leiter 7 und 8 aus Kupfer oder einem anderen leitfähigen Material eingeformt sind. In Multifikation der Nuten 5 und 6 erstrecken sich diese Nuten 5 und 6 gemäß Fig. 2B durch die Dicke des dielektrischen Substrats 4, so daß pastenförmiges Kupfer schnell in die Nuten 5 und 6 eindringen kann, wenn es als leitfähiges Material eingesetzt wird. Die Nuten 5 und 6 können sich über das dielektrische Substrat 4 entweder teilweise oder über seine gesamte Länge erstrecken. Die Enden der elektrischen Leiter 7 und 8 sind jeweils mit Anschlüssen 9 und 10 verbunden. Die in die Nuten 5 und 6 eingeformten elektrischen Leiter 7 und 8 sind durch eine Wandung 11 getrennt. Folglich existiert eine Kopplung mit der Kapazität C zwischen den elektrischen Leitern 7 und 8. Daher kann durch Ausbildung des dielektrischen Substrats 4 mit einem Material hoher Dielektrizitätskonstante der Wert der Kapazität so groß wie erforderlich festgelegt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Multi-Kondensator-Struktur 1 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3E erläutert.

Wie in Fig. 3B dargestellt, sind die Nuten 5 und 6 in jedem der Kondensator-Chips 2 des in Fig. 3A dargestellten di elektrischen Substrats 4 eingeformt. Die Nuten 5 und 6 können eingeformt werden durch Einschneiden des dielektri schen Substrats 4, durch Belichten und Entwickeln der ent sprechenden Muster über Fotogravüre-Verfahrensschritte oder durch Eindrücken von Kunstharz in Formen, die die entsprechenden Muster aufweisen.

Nachfolgend wird das dielektrische Substrat 4 mit den darin eingeformten Nuten 5 und 6 in einen Niederdruckbehälter mit pastenförmigem Kupfer eingesetzt. Wie in Fig. 3C darge stellt, werden die Nuten 5 und 6 dabei mit dem pastenförmi gen Kupfer 12 gefüllt. Nach der Herausnahme des dielektri schen Substrats 4 aus dem Niederdruckbehälter ist das pasten förmige Kupfer 12 auch an der Oberfläche des dielektrischen Substrats 4 angebracht. Nachfolgend werden die elektrischen Leiter 7 und 8 durch Trocknen und Verfestigen des pasten förmigen Kupfers 12 jeweils in den Nuten 5 und 6 gebildet.

Durch Polieren bzw. Abschleifen der Oberfläche des dielektri chen Substrats 4 mit einer automatischen Poliermaschine oder anderen geeigneten Mitteln wird überhöhte feste Kupfer paste von der Oberfläche des dielektrischen Substrats 4 weggenommen, wie dies in Fig. 3D dargestellt ist.

Nachfolgend wird gemäß Fig. 3E eine isolierende Oberflächen schicht 13 über das dielektrische Substrat 4 einschließlich der elektrischen Leiter 7 und 8 übergeformt. Zuletzt werden Löcher in Bereichen entsprechend den elektrischen Leitern 7 und 8 der isolierenden Oberflächenschicht 13 gemacht, und die Anschlüsse 9 und 10 werden in die Löcher eingesetzt. Nachbearbeitungsschritte werden nun erläutert. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird die Multi-Kondensator-Struktur 1, die durch die in den Fig. 3A bis 3E dargestellten Schritte hergestellt wurde, bezüglich der elektrischen Eigenschaften getestet. Da die Anschlüsse 9 und 10 von der Oberfläche der Multi-Kondensator-Struktur 1 in vertikal und horizontal gleichen Intervallen überstehen, weist ein Testgerät vorzugs weise Anschlüsse auf, die in einer den Anschlüssen 9 und 10 der Multi-Kondensator-Struktur 1 entsprechenden Weise angeordnet sind, für die das Testgerät eingesetzt wird. Ein solches Testgerät gestattet die Prüfung aller Konden sator-Chips 2 der Multi-Kondensator-Struktur 1 zur selben Zeit.

Nach durchgeführtem Test wird die mit den verbundenen Konden sator-Chips 2 versehene Multi-Kondensator-Struktur 1 zum Transport verpackt.

Im Gebrauch wird die Multi-Kondensator-Struktur 1 an den Perforationen 3 in individuelle Kondensator-Chips 2 aufge teilt.

Wie vorstehend erwähnt, enthält jeder der Kondensator-Chips 2 das dielektrische Substrat 4 mit den beiden parallelen Windungsnuten 5 und 6, die mit den elektrischen Leitern 7 und 8 unter reduziertem Druck gefüllt sind. Die Multi- Kondensator-Struktur 1 besitzt dadurch einen einfachen Aufbau.

Bei einer Massenproduktion der Kondensator-Chips 2 kann die Produktionseffizienz vergrößert werden. Beispielsweise können 3200 Kondensator-Chips 2 von 5 mm auf 10 mm aus einem einzelnen dielektrischen Substrat 4 von 40 cm auf 40 cm erhalten werden. Weiterhin können die Herstellungs schritte für die Kondensator-Chips 2 automatisiert werden, und äußerst zuverlässige Kondensator-Chips 2 können daher in großen Mengen bei hoher Produktionseffizienz hergestellt werden. Die Kondensator-Chips 2 können auch in einer Charge bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften getestet werden, wodurch die erforderliche Zeit für den Test stark reduziert werden kann, und die Kondensator-Chips 2 können zum Trans port verpackt werden, ohne aufgeteilt zu werden, wodurch der Verpackungsschritt erleichtert wird.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Chip 102, der die Funktion eines Rauschfilters mit drei Anschlüssen aufweist, durch Verbinden eines Anschlusses 191 an einem Ende eines ersten elektrischen Leiters 171 und durch Verbinden von Anschlüssen 101 und 111 an beiden Enden eines zweiten elektrischen Leiters 181 erhalten. Wie durch das Ersatzschaltbild des Rauschfilters mit drei Anschlüssen in Fig. 6 gezeigt wird, entsprechen die Anschlüs se 101 und 111 Eingangsanschlüssen, und der Anschluß 191 entspricht einem Erdungs- oder Masseanschluß. Der zweite, mit den Eingangsanschlüssen verbundene elektrische Leiter 181 entspricht einer Induktivität L1, und der erste, mit dem Erdungs- oder Masseanschluß verbundene elektrische Leiter 171 entspricht einer Induktivität L2. Da der erste und der zweite elektrische Leiter 171 und 181 voneinander durch eine Wandung 121 getrennt sind, wird eine Kapazität zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Leiter 171 und 181 gebildet. Im Ergebnis funktioniert der Chip 102 als induktiv-kapazitives Rauschfilter mit drei Anschlüssen. Die Chips 102 können auch als Rauschfilter mit vier An schlüssen ausgebildet sein, indem ein Anschluß bzw. Anschluß- Pin mit dem anderen Ende des ersten elektrischen Leiters 171 verbunden wird.

Eine Vielzahl der Chips 102 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6 und der Variante mit vier Anschlüssen wird herge stellt, getestet und in Betrieb genommen, entsprechend der Kondensatoranordnung 1. Daher beinhaltet dieses Aus führungsbeispiel sehr zuverlässige Rauschfilter, die mit hoher Produktivität hergestellt werden können.

Diese Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf bevor zugte Ausführungsbeispiele beschrieben, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind. Modifikationen und Abänderungen werden dem Fachmann beim Lesen und Verstehen der Beschreibung deutlich. Trotz des Gebrauchs von Ausführungsbeispielen zu Darstellungszwecken sollen jedoch alle solchen Modifi kationen und Abänderungen umfaßt sein, die innerhalb des Schutzumfangs und Geists der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

1. Elektrisches Element, gekennzeichnet durch ein dielektri sches Substrat (4), das mit zwei separaten parallelen Win dungsnuten (5, 6) versehen ist, welche mit separaten elektri schen Leitern (7, 8; 171, 181) gefüllt sind.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die separaten elektrischen Leiter (7, 8; 171, 181) jeweils mit elektrischen Anschlußmitteln (9, 10; 191, 101, 111) ver sehen sind und einen Kondensator bilden.

3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlußmittel (191, 101) mit einem Ende jedes elektrischen Leiters (171, 181) verbunden sind und daß weitere elektrische Anschlußmittel (111) mit dem anderen Ende eines der elektrischen Leiter (181) verbunden sind zur Bildung von kapazitiven und induktiven Elementen, die zusammen ein Rauschfilter mit drei Anschlüssen bilden.

4. Element nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weitere elektrische Anschlußmittel mit dem verbleibenden elektrischen Leiterende verbunden sind zur Bildung eines Rauschfilters mit vier Anschlüssen.

5. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Substrat (4) in eine Vielzahl von Chips (2; 102) trennbar ausgebildet ist, von denen jeder zwei separate parallele Windungsnuten (5, 6) aufweist, die mit separaten elektrischen Leitern (7, 8; 171, 181) gefüllt sind.

6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (7, 8; 171, 181) in die Nuten (5, 6) durch Beaufschlagung des Substrats (4) mit einem pastenförmigen, leitfähigen Material unter Niederdruckbedingungen gefüllt sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Elements, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
Einformen von zwei parallelen Windungsnuten (5, 6) in ein dielektrisches Substrat (4),
Einbringen des dielektrischen Substrats (4) in eine ein pastenförmiges, elektrisch leitfähiges Material enthaltende Niederdruck-Umgebung zum Füllen der Nuten (5, 6) mit dem pastenförmigen, elektrisch leitfähigen Material und Entfernen des überstehenden pastenformigen, elektrisch leitfähigen Materials von der Oberfläche des dielektrischen Substrats (4), wobei das pastenförmige, elektrisch leit fähige Material in den Nuten (5, 6) verbleibt, und Trocknen des pastenförmigen Materials unter Bildung von separaten elektrischen Leitern (7, 8; 171, 181) in den Nuten (5, 6).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte simultan bei jedem der Vielzahl von trennbaren, das dielektrische Substrat (4) bildenden Chips (2) ausgeführt werden.