DE4338084A1 - Mehrschichtsubstrat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mehrschicht­ substrat zur Verwendung mit einem induktivem Bauelement.

Im allgemeinen erreicht ein Mehrschichtsubstrat, das aus einem Dielektrikum hergestellt ist, eine große Induktivität durch Montage eines induktiven Bauelements auf einer Ober­ fläche des Substrats. Die magnetische Permeabilität des Mehrschichtsubstrats ist niedrig und deshalb kann durch Schaffen eines leitfähigen Musters zum Bilden einer Spule innerhalb des Substrats keine große Induktivität erreicht werden.

Für das induktive Bauelement, das auf dem Mehrschichtsub­ strat montiert ist, ist es erforderlich, verschiedene Induk­ tivitätswerte zu haben. Es ist jedoch aufgrund der Probleme, wie z. B. Herstellungskosten und Speicherfläche, unmöglich, allen Anforderungen zu entsprechen. Folglich wird herkömmli­ cherweise ein induktives Bauelement, das die geeignetste Induktivität hat, unter mehreren Arten (oder Dutzenden) von Standardbauelementen ausgewählt, die vorbestimmte Induktivi­ tätswerte haben, und eine Schaltung muß entsprechend der Induktivität des ausgewählten induktiven Bauelements ent­ worfen sein.

Für eine Schaltung, deren Toleranz bezüglich des Induktivi­ tätswertes eng ist, wird in Ausnahmefällen ebenfalls ein induktives Bauelement benötigt, dessen Toleranz oder zulässige Abweichung eng ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehr­ schichtsubstrat zu schaffen, wobei der Induktivitätswert eines induktiven Bauelements gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Mehrschichtsubstrat gemäß An­ spruch 1, Anspruch 3 und Anspruch 5 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Mehrschichtsubstrat mit einer internen Spule, die mit einem induktiven Bauele­ ment elektrisch verbunden wird.

In diesem Mehrschichtsubstrat wird ein bestimmter Induktivitätswert durch eine Summe der Induktivität des induktiven Bauelements und der Induktivität der internen Spule erreicht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine bruchstückhafte perspektivische Explosions­ darstellung eines Mehrschichtsubstrats, das das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin­ dung ist;

Fig. 2 eine bruchstückhafte perspektivische Darstellung des Mehrschichtsubstrats, das in Fig. 1 gezeigt ist;

Fig. 3 eine bruchstückhafte perspektivische Darstellung des Mehrschichtsubstrats, das in Fig. 1 gezeigt ist, mit einem induktiven Bauelement, das auf dem Substrat montiert ist;

Fig. 4 eine Darstellung, die ein Ersatzschaltbild eines Spulenabschnitts des Mehrschichtsubstrats mit dem induktiven Bauelement, das in Fig. 3 gezeigt ist, zeigt;

Fig. 5 eine Draufsichtdarstellung eines induktiven Bau­ elements, das auf einem Mehrschichtsubstrat mon­ tiert werden soll, das ein zweites Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Mehrschichtsubstrats, das das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist; und

Fig. 7 eine Draufsichtdarstellung des Mehrschichtsub­ strats, das in Fig. 6 gezeigt ist, mit der externen Spule, die in Fig. 5 gezeigt ist, die auf dem Sub­ strat montiert ist.

Erstes Ausführungsbeispiel: Fig. 1 bis 4

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird ein bestimmter Induktivitätswert durch eine Kombination eines induktiven Bauelements, das ein Standardbauelement ist, und eines Mehr­ schichtsubstrats erreicht. Für einen Schaltungsentwurf wird z. B. ein induktives Bauelement benötigt, das eine Induktivi­ tät von 1,9 µH hat, während die Induktivitäten der indukti­ ven Standardbauelemente 1,2 µH, 1,5 µH, 1,8 µH, 2,2 µH und 2,7 µH betragen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Mehrschichtsubstrat 1 aus einer isolierenden Schicht 2, die Elektroden 14 und 15 hat, die mit einem induktiven Bauelement verbunden werden, aus isolierenden Schichten 3 und 4, die Leiter 10 und 11 zur Bildung einer internen Spule 12 auf ihren Oberflächen haben, und aus isolierenden Schichten 5 und 6, die zum Beispiel Kapazitätselektroden (nicht gezeigt) auf ihren Oberflächen haben, gebildet. Die isolierenden Schichten 2 bis 6 bestehen aus Harz oder Keramik. Wenn die isolierenden Schichten 2 bis 6 übereinandergestapelt werden, werden die Leiter 10 und 11, die spiralförmig sind, durch ein Durchgangsloch 13a, das in der isolierenden Schicht 3 gebildet ist, elektrisch verbun­ den und bilden die innere Spule 12. Die innere Spule 12 ist entworfen, um eine Induktivität von 0,1 µH zu haben. Der Leiter 10 ist elektrisch mit der Elektrode 14 über ein Durchgangsloch 13b, das in der isolierenden Schicht 2 ge­ bildet ist, verbunden. Der Leiter 11 ist ebenfalls mit einem Signalleiter 16, der auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 4 vorgesehen ist, elektrisch verbunden, und die Elektrode 15, die mit dem induktiven Bauelement verbunden wird, ist elektrisch mit einem Signalleiter 17 verbunden, der auf der Oberfläche der isolierenden Schicht 2 vorgesehen ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die isolierenden Schichten 2 bis 6 zu einem Körper zusammengestapelt und bilden das Mehr­ schichtsubstrat 1.

Ein induktives Standardbauelement 20, das 1,8 µH hat, ist auf der Oberfläche des Mehrschichtsubstrats 1, das auf die oben beschriebene Art erhalten wurde, montiert. Dann werden die Elektroden 14 und 15 und externe Elektroden (nicht ge­ zeigt) des induktiven Bauelements 20 elektrisch mittels Löt­ mittel verbunden und befestigt (siehe Fig. 3). Das induktive Bauelement 20 ist aus einem zylindrischen Körper und aus Flanschen gebildet, die an beiden Enden des Körpers vorge­ sehen sind.

Fig. 4 ist eine Darstellung eines Ersatzschaltbildes eines Spulenabschnitts des Mehrschichtsubstrats 1 mit dem induk­ tiven Bauelement 20, das auf dessen Oberfläche montiert ist. Das induktive Bauelement 20 und die interne Spule 12 sind seriell verbunden und die Gesamtinduktivität des induktiven Bauelements 20 und der internen Spule 12 beträgt 1,9 µH. Folglich kann die benötigte Induktivität durch die Gesamt­ induktivität des induktiven Standardbauelements 20 und der internen Spule 12 erhalten werden. Anders als auf die her­ kömmliche Art ist diese frei von der Begrenzung, bei der die Schaltung entsprechend der Induktivität des induktiven Stan­ dardbauelements entworfen werden muß. Eine Schaltung kann deshalb mit jeglicher Induktivität unter Verwendung des induktiven Standardbauelements leichter entworfen werden. Nachdem das induktive Standardbauelement verwendet werden kann, können ebenfalls Herstellungskosten eingespart werden.

Zweites Ausführungsbeispiel: Fig. 5, 6 und 7

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Induktivitäts­ wert mit einer geringen Abweichung durch eine Verbindung eines induktiven Standardbauelements und eines Mehrschicht­ substrats erhalten. Die Toleranz des induktiven Standard­ bauelements, das eine Induktivität von 1,8 µH hat, liegt zwischen +0,05 und -0,05 µH, und diese Toleranz ist für einen Schaltungsentwurf nicht wünschenswert.

Wie in Fig. 5 gezeigt, haben die induktiven Bauelemente 30, 31 und 32 die Induktivitäten 1,75 µH, 1,80 µH bzw. 1,85 µH. Wie in Fig. 6 gezeigt, werden die Mehrschichtsubstrate 40, 41 und 42, deren interne Spulen 43, 44 und 45 die Indukti­ vitäten 0,15 µH, 0,10 µH bzw. 0,05 µH haben, im voraus her­ gestellt. Dann werden, wie in Fig. 7 gezeigt, die induktiven Bauelemente 30, 31 bzw. 32 auf die Mehrschichtsubstrate 40, 41 bzw. 42 derart montiert, daß die Gesamtinduktivität des induktiven Bauelementes und der internen Spule jeder Kombi­ nation 1,9 µH beträgt. Wenn die Induktivität des induktiven Bauelements z. B. 1,82 µH beträgt, wird das induktive Bauele­ ment auf ein Mehrschichtsubstrat montiert, dessen interne Spule eine Induktivität von 0,10 µH hat. In jeglichem Fall sind ein induktives Bauelement und ein Mehrschichtsubstrat derart kombiniert, daß die Gesamtinduktivität des induktiven Bauelements und der internen Spule dem erwünschten Wert 1,9 µH am nächsten ist.

Wie oben erklärt, wird die Gesamtinduktivität lediglich eine geringe Abweichung haben, nachdem die Induktivitätsabwei­ chung eines induktiven Bauelements durch die Induktivität der internen Spule eines Mehrschichtsubstrats ausgeglichen werden kann.

Claims (6)

1. Mehrschichtsubstrat (1; 40, 41, 42) zur Verwendung mit einem induktiven Bauelement (20; 30, 31, 32), wobei das Mehrschichtsubstrat (1; 40, 41, 42) ein isolierendes Bauglied (2, 3, 4, 5, 6) und einen Leiter (10, 11) umfaßt, der ein Laminat mit dem isolierenden Bauglied (2, 3, 4, 5, 6) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (10, 11) eine interne Spule (12; 43, 44, 45) bildet, die elektrisch mit dem induktiven Bauelement (20; 30, 31, 32) derart verbindbar ist, daß eine Gesamtinduktivität des induktiven Bauelements (20; 30, 31, 32) und der internen Spule (12; 43, 44, 45) einen bestimmten Wert annimmt.

2. Mehrschichtsubstrat (1; 40, 41, 42) nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Induktivität der internen Spule (12; 43, 44, 45) kleiner eingestellt ist als die des induktiven Bau­ elements (20; 30, 31, 32).

3. Mehrschichtsubstrat (1) zur Verwendung mit einem induktiven Bauelement (20), wobei das Mehrschicht­ substrat (1) eine erste isolierende Schicht (2), die eine Elektrode (14) hat, und eine zweite isolierende Schicht (3), die einen Leiter (10) hat, umfaßt, wobei die erste (2) und die zweite (3) isolierende Schicht zu einem Körper gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß der Leiter (10) und die Elektrode (14) elektrisch über ein Durchgangsloch (13b), das in der ersten iso­ lierenden Schicht (2) gebildet ist, verbunden sind;
daß der Leiter (10) eine interne Spule (12) derart bil­ det, daß eine Gesamtinduktivität des induktiven Bau­ elements (20) und der internen Spule (12) einen bestimm­ ten Wert haben wird; und
daß die Elektrode (14) mit dem induktiven Bauelement (20) verbindbar ist.

4. Mehrschichtsubstrat (1) nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Induktivität der internen Spule (12) kleiner eingestellt ist, als die des induktiven Bauelements (20).

5. Mehrschichtsubstrat (1) zur Verwendung mit einem induk­ tiven Bauelement (20), wobei das Mehrschichtsubstrat (1) eine isolierende Schicht (2), die eine Elektrode (14) hat, und mindestens zwei isolierende Schichten (3, 4), die Leiter (10, 11) haben, umfaßt, wobei die isolieren­ den Schichten (2, 3, 4) zu einem Körper gestapelt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiter (10, 11) und die Elektrode (14) elek­ trisch über Durchgangslöcher (13a, 13b), die in den isolierenden Schichten (2, 3) gebildet sind, verbunden sind;
daß die Leiter (10, 11) eine interne Spule (12) derart bilden, daß eine Gesamtinduktivität des induktiven Bau­ elements (20) und der internen Spule (12) einen bestimm­ ten Wert annimmt; und
daß die Elektrode (14) mit dem induktiven Bauelement (20) verbindbar ist.

6. Mehrschichtsubstrat (1) nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Induktivität der internen Spule (12) kleiner eingestellt ist als die des induktiven Bauelements (20).