DE4340594C2 - Verfahren zur Herstellung und zum Einstellen der Charakteristik eines oberflächenmontierbaren chipförmigen LC-Filters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und zum Einstellen der Charakteristik eines oberflächenmontierbaren chipförmigen LC-Filters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 40 08 507 A1 ist ein solches chipförmiges LC-Filter bekannt, bei dem sowohl das kapazitive Element als auch das induktive Element durch in ein dielektri­ sches Substrat integrierte innere Elektroden gebildet werden. Bei einem sol­ chen Bauelement ist es jedoch schwierig, die Charakteristik des Filters genau einzustellen.

Aus der DE 35 36 908 C2 ist ein separates Induktivitätselement bekannt, das un­ mittelbar für die Oberflächenmontage auf einer Schaltungsplatine ausgebildet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung und zum Einstel­ len der Charakteristik eines chipförmigen, oberflächenmontierbaren LC-Fil­ ters anzugeben, das eine einfache und präzise Einstellung der Charakteristik des Filters gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Patentanspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines chipförmigen elektronischen Bausteins;

Fig. 2 eine Frontansicht der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung, bei der ein thermisch aushärtendes Harz als Klebemittel zwischen einem Induktivitäts-Chip und einem Substrat eingefügt ist;

Fig. 5 eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung, bei der ein Induktivitäts-Block als elektronisches Ele­ ment vorgesehen ist, das auf einem Substrat montiert ist;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7A ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 6;

Fig. 7B ein Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 6;

Fig. 8 eine Schaltskizze eines LC-Filters gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6;

Fig. 9 eine Schaltskizze eines Beispiels für eine Schaltung eines LC- Filters, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;

Fig. 10 eine Schaltskizze eines weiteren Beispiels einer Schaltung eines LC-Filters, bei dem die Erfindung anwendbar ist; und

Fig. 11 eine Schaltskizze eines weiteren Beispiels einer Schaltung eines LC-Filters, bei dem die Erfindung anwendbar ist.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines chipförmigen elektronischen Bausteins. In dem chipförmigen elektronischen Baustein nach Fig. 1 ist ein Induktivitätselement 2 in der Form einer chipförmigen Spule auf einem keramischen Substrat 1 montiert, so daß es sich im wesentlichen auf der Mitte des Substrats befindet. Der In­ duktivitäts-Chip 2 weist einen Flansch 2a auf, der auf seiner Oberseite eine flache Oberfläche aufweist. Dieser Induktivitäts-Chip 2 ist auf obere Elektro­ den 5 aufgelötet, die auf einer oberen Oberfläche des keramischen Substrats 1 ausgebildet sind.

Zusätzlich zu dem Induktivitäts-Chip 2 sind weitere elektronische Kompo­ nenten oder Elemente 6, 7 und 8 auf den oberen Elektroden 5 des kerami­ schen Substrats 1 montiert. Die oberen Elektroden 5 sind mit seitlichen Elektroden 4 verbunden, die auf den Seitenflächen des keramischen Sub­ strats 1 ausgebildet sind, so daß der chipförmige elektronische Baustein ins­ gesamt auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontiert und in den Berei­ chen der seitlichen Elektroden 4 verlötet werden kann.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist bei dem elektronischen Baustein gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Induktivitäts-Chip 2, der mit dem Flansch 2a mit einer flachen Oberfläche versehen ist, im wesentlichen auf dem Mittelbereich des keramischen Substrats 1 befestigt, wodurch es möglich ist, den chipförmigen elektronischen Baustein als Ganzes bei der Oberflächenmontage zu halten, indem die flache Oberfläche des Flansches 2a des Induktivitäts-Chips 2 mit einer Saugdüse 3 angesaugt und festgehalten wird.

Fig. 2 und 3 sind Front- und Seitenansichten des Induktivitäts-Chips 2, der auf dem keramischen Substrat 1 montiert ist. Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, ist der Induktivitäts-Chip 2 durch ein Lötmittel 9 elektrisch mit den auf dem keramischen Substrat 1 vorgesehenen Elektroden verbunden. Während der Induktivitäts-Chip 2 auf diese Weise durch das Lötmittel 9 an dem keramischen Substrat 1 fixiert ist, kann, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zwi­ schen dem Induktivitäts-Chip 2 und dem Substrat 1 auch ein thermisch aus­ härtendes Harz 10 eingefügt sein, das als Klebemittel dient und so die Haftung zwischen diesen Teilen verbessert.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein blockförmiges Induktivitäts- Element, im folgenden als Induktivitäts-Block 20 bezeichnet, das elektroni­ sche Element bildet, das auf einem Substrat montiert ist. Gemäß Fig. 5 ist der Induktivitäts-Block 20 auf einem Substrat 21 angeordnet, bei dem es sich um ein Teil aus dielektrischem Material handelt.

Nachdem ein solches elektronisches Element auf dem Substrat montiert worden ist, kann der gesamte chipförmige elektronische Baustein z. B. mit einem Silikonharz beschichtet werden, um die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit zu verbessern.

Bei dem chipförmigen elektronischen Baustein nach dieser Ausführungsform ist das elektronische Element, das im wesentlichen in der Mitte auf dem Substrat montiert ist, auf seiner Oberseite mit einer flachen Oberfläche ver­ sehen, die durch eine Saugdüse angesaugt und gehalten werden kann. Wenn der chipförmige elektronische Baustein auf einer gedruck­ ten Schaltungsplatine montiert wird, ist es mög­ lich, die auf der Oberseite des im wesentlichen in der Mitte auf dem Substrat montierten elektronischen Elements angebrachte flache Oberfläche mit ei­ ner Saugdüse anzusaugen und so den chipförmigen elektronischen Baustein insgesamt bei der Oberflächenmontage zu halten. Anders als üblich ist es somit nicht erforderlich, eine Ummantelung oder ein Eingie­ ßen vorzunehmen, und der für eine solche Ummantelung oder ein solches Eingießen erforderliche Raum wird eingespart, wodurch der erfindungsge­ mäße Baustein gegenüber dem Stand der Technik miniaturisiert werden kann. Da keine Arbeitsgänge wie Ummanteln oder Eingießen erforderlich sind, kann der Baustein in einfacheren Schritten hergestellt werden. Außerdem kann der erfindungsge­ mäße Baustein zu geringeren Kosten hergestellt werden, da kein Material für das Ummanteln oder Eingießen benötigt wird.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines chipförmigen LC-Filters 31 ge­ mäß einer weiteren Ausführungsform.

Das LC-Filter 31 gemäß dieser Ausführungsform wird durch ein dielektri­ sches Substrat 32 gebildet, das die Form einer rechteckigen Platte hat. Das dielektrische Substrat 32 wird beispielsweise dadurch hergestellt, daß eine di­ elektrische Keramik gebrannt wird, wobei mehrere innere Elektroden 33a bis 33h in diesem dielektrischen Substrat 32 angeordnet werden, wie im Schnitt in Fig. 7A und 7B zu erkennen ist. Die mehreren inneren Elektroden 33a bis 33h sind derat angeordnet, daß sie miteinander unter Zwischenfügung einer dielektrischen Schicht überlappen, so daß sie einen einzelnen Mehrschicht- Kondensatorteil bilden. Die inneren Elektroden 33a und 33c sind an einer seitlichen Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 nach außen geführt und elektrisch mit einer auf dieser seitlichen Oberfläche ausgebildeten Elek­ trode 34A verbunden. Die mit den inneren Elektroden 33a und 33c überlap­ pende innere Elektrode 33b ist dagegen auf einer anderen seitlichen Oberflä­ che des dielektrischen Substrats 32 herausgeführt und elektrisch mit einer auf dieser seitlichen Oberfläche ausgebildeten Klemmenelektrode 34D ver­ bunden.

Wie oben beschrieben wurde, ist das dielektrische Substrat 32 bei dieser Aus­ führungsform mit einem einzelnen Kondensatorteil versehen, so daß es mög­ lich ist, die Anzahl an Mehrschichtkondensatoren zu verringern, die auf den oberen und unteren Oberflächen des dielektrischen Substrats 32 montiert werden müssen. Hierdurch wird eine weitere Miniaturisierung des gesamten LC-Filters 31 erreicht.

Gemäß Fig. 6 sind mehrere chipförmige Spulen 35 und 36 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 montiert. Weiterhin ist auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 ein Verbindungsmuster 37 ausgebildet, das durch Aufbringen einer Leitpaste und Brennen derselben erhalten wurde. Weiterhin sind Mehrschichtkondensatoren 38 und 39 auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 befestigt. Die chipför­ migen Spulen 35 und 36 und die Mehrschichtkondensatoren 38 und 39 sind durch das zuvor erwähnte Verbindungsmuster 37 elektrisch miteinander ver­ bunden. Andererseits sind auf den seitlichen Oberflächen des dielektrischen Substrats 32 Elektroden 34A bis 34J ausgebildet, die elektrisch mit dem Verbindungsmuster 37 bzw. den inneren Elektroden 33a bis 33c in dem dielektrischen Substrat 32 verbunden sind. Diese Elemente sind in der Weise elektrisch miteinander verbunden, daß sie ein LC-Filter bilden, dessen Schal­ tung in Fig. 8 gezeigt ist.

Gemäß Fig. 7A und 7B ist eine Glasurschicht 42 dazu vorgesehen, die Streukapazitäten zwischen der inneren Elektrode 33a im Inneren des dielektrischen Substrats 32 und dem Verbindungsmuster 37 auf der obe­ ren Oberfläche desselben zu verringern.

Mit Hilfe einiger der Elektroden 34A bis 34J, die auf den seitlichen Oberflä­ chen des dielektrischen Substrats 32 aufgebracht sind und zur Verbindung dieses LC-Filters 31 mit der Umgebung notwendig sind, ist es möglich, das LC-Filter 31 nach diesem Ausführungsbeispiel durch Oberflächenmontage auf einem Substrat in der Form einer gedruckten Schaltung zu montieren. Mit anderen Worten, das LC-Filter 31 nach diesem Ausführungs­ beispiel ist als oberflächenmontierbares chipförmiges LC-Filter ausgebildet. Somit ist es möglich, dieses LC-Filter 31 in effizienter Weise mit Hilfe eines Automaten auf einer gedruckten Schaltungsplatine zu mon­ tieren.

Dank des zuvor erwähnten Kondensatorteils, der in dem dielektrischen Sub­ strat 32 ausgebildet ist, ist es möglich, die Anzahl separater Kondensatoren zu verringern und so das LC-Filter 31 mit dem darin enthaltenen Kondensa­ torteil insgesamt zu miniaturisieren.

Die Charakteristik wird eingestellt, indem man einen Laserstrahl 43a einer extern angebrachten Lasereinheit 43 einwirken läßt und so die den Kondensatorteil bildende innere Elektrode 33a zurückschnei­ det oder trimmt, wie in einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht in Fig. 6 gezeigt ist. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Charakteristik des LC- Filters 31 insgesamt einzustellen, indem die Fläche der inneren Elektrode 33a durch eine solche Laserbearbeitung verringert und somit die Kapazität des Kondensatorteils eingestellt wird. Diese Einstellung kann durch Einsatz des Laserstrahls 43a sehr feinfühlig und mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden, und die eingestellten Werte bleiben dann im wesentlichen unverän­ dert. Somit wird die Charakteristik des Bauelements auch hinsichtlich der Stabilität nach der Einstellung verbessert.

Bei dieser Ausführungsform sind die chipförmigen Spulen 35 und 36 als In­ duktivitätselemente auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 montiert. Deshalb ist es auch möglich, die oberen Flanschbereiche 35a und 36a der chipförmigen Spulen 35 und 36 durch Bestrahlung mit Laser­ strahlen zuzuschneiden und so die elektronischen Eigenschaften einzustel­ len. Bei dem LC-Filter nach diesem Ausführungsbeispiel ist deshalb eine ein­ fache Einstellung der Kenngrößen nicht nur bei dem Kondensatorteil, son­ dern auch bei den Induktivitätselementen möglich, wodurch die einfache und genaue Einstellung der Gesamt-Charakteristik des Bauele­ ments weiter verbessert wird.

Obgleich bei diesem Ausführungsbeispiel die chipförmigen Spulen 35 und 36 gegenüber der Mitte des dielektrischen Substrats 32 versetzt sind, ist es möglich, die oberen Flanschbereiche 35a und 36a dieser chipförmigen Spu­ len 35 und 36 mit leistungsstarken Saugdüsen anzusaugen, um das LC-Filter 31 bei der Oberflächenmontage zu halten.

Die Erfindung ist nicht auf LC-Filter nach dem oben beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel mit der in Fig. 8 gezeigten Schaltung beschränkt, das durch die beiden als Induktivitätselemente dienenden chipförmigen Spulen 35 und 36, den Kondensatorteil in dem dielektrischen Substrat 32 und die beiden Kondensatoren 38 und 39 gebildet wird, sondern ist auch bei LC-Filtern an­ wendbar, die einen unterschiedlichen Schaltungsaufbau aufweisen, wie bei­ spielsweise in Fig. 9 bis 11 gezeigt ist. Insbesondere ist es möglich, ein kleinbauendes chipförmiges LC-Filter mit einfach und genau einstellbarer Charakteristik ähnlich dem zuvor beschriebenen zu schaffen, indem wenigstens ein Kondensatorteil in einem dielektrischen Sub­ strat ausgebildet wird und wenigstens ein Induktivitätselement und ein not­ wendiges Kondensatorelement auf der oberen Oberfläche dieses dielektri­ schen Substrats montiert werden.

Weiterhin kann zur Bildung eines chipförmigen LC-Filters auch ein weiteres Element, beispielsweise ein Widerstand, auf dem dielektrischen Substrat 32 montiert oder ein Widerstandsfilm auf dem dielektrischen Substrat 32 ausge­ bildet werden.

Gemäß Fig. 7A und 7B ist die chipförmige Spule 35 auf dem dielektri­ schen Substrat 32 mit Hilfe eines thermisch aushärtenden Klebers 44 befe­ stigt, der so aufgebracht ist, daß die chipförmige Spule 35 auch unter Wär­ meeinwirkung nicht von dem dielektrischen Substrat 32 herabfällt, wenn das LC-Filter 31 bei der Montage auf einer gedruckten Schaltungsplatine oder dergleichen durch einen Reflow-Ofen läuft. Zwar ist es möglich, eine auf der unteren Oberfläche der chipförmigen Spule 35 vorgesehene Elektrode an das Verbindungsmuster 37 anzuheften (anzulöten), um das LC-Filter 31 als einfa­ ches Bauelement fertigzustellen, doch ist die chipförmige Spule 35 bei die­ sem Ausführungsbeispiel zusätzlich mit Hilfe des thermisch aushärtenden Klebers 44 an dem dielektrischen Substrat 32 befestigt, so daß sie auch bei der im Gebrauch auftretenden Wärmeentwicklung nicht von dem Substrat herabfällt. Wenn das LC-Filter 31 im Gebrauch keiner starken Wärmeeinwir­ kung unterliegt, dann kann der thermisch aushärtende Kleber 44 fortgelassen werden.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, die Anzahl separater Kondensato­ ren zu verringern, die zur Bildung eines LC-Filters benötigt werden, da we­ nigstens ein Kondensatorteil in dem dielektrischen Substrat ausgebildet ist. Somit kann das LC-Filter insgesamt miniaturisiert werden.

Weiterhin kann das LC-Filter 31, das durch eine an der seitlichen Oberfläche oder der unteren Oberfläche des dielektrischen Substrats 32 angebrachte Klemmenelektrode mit der Umgebung elektrisch verbunden ist, durch Ober­ flächenmontage auf einer gedruckten Schaltungsplatine oder dergleichen an­ gebracht werden. Darüberhinaus ist es möglich, die Charakteristik des zuvor erwähnten Kondensatorteils durch Laser-Trimmung abzustimmen, wodurch eine Feineinstellung der Charakteristik erleichtert und die Stabilität der Charakteristik nach der Einstellung verbessert wird.

Somit wird bei verringerter Anzahl der benötigten Bauteile auch die Zuverläs­ sigkeit des LC-Filters verbessert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung und zum Einstellen der Charakteristik eines oberflächenmontierbaren chipförmigen LC-Filters mit einem dielektri­ schen Substrat (1; 21; 32), in dem zur Bildung eines kapazitiven Elements mehrere innere Elektroden (33a-33h) einander überlappend und durch di­ elektrische Schichten getrennt angeordnet sind, und mit einem Induktivi­ tätselement (2; 20; 35, 36), das elektrisch mit dem kapazitiven Element ver­ bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement (2; 20; 35, 36) auf dem Substrat (1; 21; 22) montiert und in seinem oberen Bereich (2a; 35a, 36a) mit einer freiliegenden flachen Oberfläche versehen wird, derart daß das Ansaugen des Bausteins mit einer Saugdüse (3) gestattet, und daß die Charakteristik des Filters eingestellt wird, indem man mit Hilfe eines auf das Substrat gerichteten Laserstrahls (43a) die das kapazitive Element bildende innere Elektrode (33a) zurückschneidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrisches Substrat (1; 21; 32) ein keramisches Substrat ist.

3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Induktivitätselement (2; 20; 35, 36) durch Anlöten an äu­ ßere Elektroden (5; 37) des Substrats auf dem Substrat befestigt wird.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen dem Substrat (1; 32) und dem Induktivitätselement (2; 35, 36) eine Klebeschicht (10; 44), z. B. aus einem thermisch aushärtenden Harz, eingefügt wird.

5. Verfahrene nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß außer dem Induktivitätselement (2; 35, 36) weitere elektroni­ sche Bauelemente (6, 7, 8; 38, 39) auf dem Substrat (1; 32) montiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktivitätselement (35, 36) eine chipförmige Spule ist.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substrat (1; 21; 32) auf seiner Oberseite mit oberen Elek­ troden (5; 37) zum Anlöten des Induktivitätselements und an den Seitenflä­ chen mit seitlichen Elektroden (4) zum Auflöten des Bau­ steins auf eine zugehörige Schaltungsplatine bei der Oberflächenmontage versehen ist.