DE4420002A1

DE4420002A1 - Schalenkern für induktive Bauelemente

Info

Publication number: DE4420002A1
Application number: DE19944420002
Authority: DE
Inventors: Josef Blaess; Stefan Klein
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 1994-06-08
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1995-12-14

Description

Die Erfindung betrifft einen Schalenkern für induktive Bauelemente, zur Aufnahme wenigstens einer Spule, insbesondere zum Einsatz von induktiven Identifikationssystemen mit Code- oder Datenträgern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schalenkerne, die innerhalb von induktiven Identifikationssystemen mit einem Code- oder Datenträger eingesetzt werden, müssen von einer Bedienungsperson manuell gehandhabt werden, weil auf die Hauptober fläche des Schalenkerns eine kleine Leiterplatine aufgeklebt wird, die die notwendigen Bauelemente einschließlich des Code- oder Datenträgers trägt. Anschließend wird das gesamte induktive System mitsamt dem Code- oder Datenträger gekapselt. Das Aufkleben der Leiterplatine auf den Schalenkern mittels eines hochfesten Klebers, wie Sekundenkleber, erfordert ein sehr exaktes Handling der Leiterplatine in Handarbeit. Wenn die Leiterplatine nach der Beschichtung mit Klebstoff falsch aufgesetzt wird, ist in aller Regel der Schalenkern nicht mehr zu gebrauchen. Des weiteren stellt die relativ dicke Leiterplatine mitsamt der Klebeschicht eine erhebliche Wärmeiso lationsschicht dar, die einen schnellen Abfluß der Verlustwärme der elektrischen Bauelemente in den relativ großen Schalenkern erheblich verzögert. Des weiteren vergrößert die Leiterplatine die Höhe des gekapselten fertigen Elementes beträchtlich, weil die Dicke der Leiterplatine im Gesamtaufbau nicht zu vernachlässigen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalenkern für induktive Bauelemente, insbesondere zum Einsatz von induktiven Identifikations systemen mit Code- oder Datenträgern der eingangs genannten Gattung, dergestalt zu verbessern, daß die manuelle Handhabung des Schalenkerns bei der Herstellung des Elements vereinfacht und die Höhe des fertigen Elements verringert wird.

Die Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Anspruchs I. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß dadurch, daß direkt auf den Schalenkern Dielektrikum, Leiterbahnen und Lotpaste aufgebracht werden, der Einsatz einer diskreten Leiterplatine entfällt. Dadurch entfällt das Aufkleben der Leiterplatine, weshalb es keinen Ausschuß an Schalenkernen mehr aufgrund falschen Aufklebens der Leiterplatine gibt. Des weiteren wird die Bauhöhe des fertigen Elements insgesamt verringert, nämlich um die Dicke der vorher beim Stand der Technik verwendeten Leiterplatine. In vorteilhafter Weise werden auf die Leiterbahnen Lotpaste und anschließend die SMD- und bondfähigen Bauteile aufgebracht. Auf diese Weise besitzt das Element eine geringere Bauhöhe und erfordert einen geringeren Materialeinsatz. Des weiteren ist in vorteilhafter Weise die thermische Ankopplung der aktiven Bauteile verbessert, weil die elektrisch isolierende Schicht bzw. Dielektrikum auf der Hauptoberfläche des Bodens des Schalenkerns nur dünn ist und nur eine geringfügige Wärmebarriere darstellt, so daß der Schalenkern als großer Kühlkörper zur Verfügung steht. Des weiteren ist der gesamte Herstellungsvorgang eines fertigen Elements erheblich abgekürzt, weil die elektrische Schaltung mitsamt den Bauteilen auf dem Schalenkern schneller zur Verfügung steht.

In vorteilhafter Weise dient die plattenförmige Matrize aus Keramik zum gemeinsamen Handhaben, wie Transportieren, Lagern, Siebdrucken, Trocknen und Einbrennen der Schalenkerne, weil ein großer Teil der Arbeitsschritte bei allen Schalenkernen innerhalb der Matrize (Nutzen) gleichzeitig durchgeführt werden kann.

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Schalenkern und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die plattenförmige Matrize zur Halterung einer Mehrzahl von Schalenkernen.

Ein Schalenkern 1 besteht aus einer zylindrischen, topfartigen Mantelwan dung 12 mit einem Boden 4 mit einer nach außen weisenden, ringförmigen Hauptoberfläche 5, wobei der Schalenkern 1 zentrisch einen rohrförmigen Zylinder 10 mit einem Durchgangsloch 2 besitzt. Zwischen der peripheren Außenwandung 12 des Schalenkerns 1 und der Wandung des Zylinders 11 ist ein ringförmiger Raum zur Aufnahme wenigstens einer Spule 3 ausgebildet. Auf der Hauptoberfläche 5 des Bodens 4 des Schalenkerns 1 ist eine elektrisch isolierende Schicht 6 als Dielektrikum angeordnet, die eine Glasschicht oder eine Lackschicht oder eine Schicht aus Oxidkeramik sein kann, wobei die Schicht die Bedingungen erfüllen muß, ein Dielektrikum auszubilden und für einen nachfolgenden Druck geeignet zu sein. Auf der elektrisch isolierenden Schicht 6 ist eine gedruckte Schaltung 7 angeordnet, die beispielsweise aus Leiterbahnen und sonstigen elektrischen Bauteilen besteht, die in Siebdrucktechnik hergestellt werden können. Auf der gedruckten Schaltung 7 sind diskrete elektrische Bauteile, wie beispielsweise ein Kondensator 9 und ein Code- oder Datenträger 8 aufgebracht. Mittels eines Bonddrahtes 10 ist beispielsweise der Code- oder Datenträger 8 mit einer Leitung der gedruckten Schaltung 7 verbunden. Dazu wird auf die gedruckte Schaltung 7 Lotpaste in DS-Technik aufgebracht, auf die die SMD- und bondfähigen Bauteile 8, 9 aufgesetzt und gelötet bzw. gebondet werden.

Zum Transportieren, Lagern, Siebdrucken, Trocknen sowie Einbrennen der Schalenkerne 1 wird eine plattenförmige Matrize 17 aus Keramik verwendet, die eine Mehrzahl von Löchern 18, 18′ aufweist, die beispielsweise in Reihen oder Linien innerhalb der Matrize 17 angeordnet sind. Der Durchmesser der Löcher 18, 18′ ist größer als der Durchmesser der Schalenkerne 1. In jedes Loch 18, 18′ weisen zwei auf einem Durchmesser liegende Stege 19, 20 hinein, die zum Haltern der Schalenkerne 1 dienen. Diese besitzen dafür in ihrer peripheren Mantelwandung 12 zwei sich gegenüberliegende, in axialer Richtung parallel verlaufende und nach außen offene Schlitze 13, 14, die unterhalb der Hauptoberfläche 5 unter Belassung je einer Materialbrücke 15, 16 innerhalb des Bodens 4 enden. Die Länge der Stege 19, 20 in radialer Richtung ist kürzer als die Tiefe der Schlitze 13, 14 in der peripheren Mantelwandung 12 des Schalenkerns 1. Beim Einsetzen der Schalenkerne in jeweils ein Loch der Matrize 17 greifen die Stege 19, 20 in die Schlitze 13, 14 ein und untergreifen die peripheren Materialbrücken 15, 16 des Bodens 4, wodurch die Schalenkerne sicher innerhalb der Matrize 17 gehaltert sind.

Zum Ablauf des Herstellungsverfahrens werden zuerst die Schalenkerne 1 in die Matrize 17 eingesetzt. Die Schalenkerne 1 verbleiben während des gesamten Produktionsprozesses innerhalb der Matrize. Anschließend erfolgt im Siebdruckverfahren das Aufbringen von Dielektrikum-Paste nach bekannten Standardverfahren, die getrocknet und eingebrannt wird. Anschließend erfolgt auf das Dielektrikum das Aufbringen von Leiter bahnpaste im Siebdruck mit der gewünschten Layoutstruktur ebenfalls nach Standardverfahren, wonach die Leiterbahnpaste ebenfalls getrocknet und eingebrannt wird. Anschließend wird Lotpaste in DS-Technik aufgebracht, die SMD- und bondfähige Bauteile aufgelötet bzw. aufgebondet und anschließend der Schalenkern mitsamt den aufgebrachten Bauteilen zu einem fertigen Element vergossen und verkapselt.

Bezugszeichenliste

1 Schalenkern
2 Durchgangsloch
3 Spule
4 Boden
5 Hauptoberfläche
6 Dielektrikum
7 gedruckte Schaltung bzw. Leiterzugebene
8 Code- oder Datenträger
9 diskretes elektrisches Bauteil
10 Leiter
11 Zylinder
12 periphere Mantelwandung
13, 14 Schlitze
15, 16 Materialbrücken
17 Matrize
18, 18′ Löcher
19, 20 Stege

Claims

1. Schalenkern (1) für induktive Bauelemente zur Aufnahme wenigstens einer Spule (3), insbesondere zum Einsatz von induktiven Identifikations systemen mit Code- oder Datenträgern (7), mit einer ebenen Hauptoberfläche (5), auf dem Boden (4) des Schalenkerns (1), dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hauptoberfläche (5) des Bodens (4) des Schalenkerns (1) mindestens eine elektrisch isolierende Schicht (6) aufgebracht ist, auf die eine gedruckte Schaltung, bestehend aus Leiterbahnen (7) und/oder elektrischen Bauteilen (8, 9), aufgedruckt ist.

2. Schalenkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gedruckte Schaltung (7) weitere diskrete elektrische Bauteile (8, 9) aufgebracht sind.

3. Schalenkern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß auf den Schalenkern (1) wenigstens zwei Leiterzugebenen (7) als gedruckte Schaltung aufgedruckt sind, die durch eine Isolierschicht elektrisch voneinander getrennt sind.

4. Schalenkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckten Schaltungen (7) in Dickschichttechnik im Siebdruckver fahren aufgebracht sind.

5. Schalenkern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedruckten Schaltungen (7) in Dünnschichttechnik aufgebracht sind.

6. Schalenkern (1), der in der peripheren Mantelwandung (12) zwei sich gegenüberliegende, in axialer Richtung parallel verlaufende und nach außen offene Schlitze (13, 14) aufweist, die unterhalb der Hauptoberfläche (5) des Bodens (4) unter Belassung je einer Materialbrücke (15, 16) enden, nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Schalenkernen (1) zum gemeinsamen Verarbeiten, wie Transportieren, Sintern, Trocknen und Bedrucken, in eine flächige, plattenförmige Matrize (12) aus Keramik einsetzbar ist, die in Reihen und/oder Spalten angeordnete Löcher (17, 17′) aufweist, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Schalenkerne (1) ist und die jeweils auf einem Durchmesser sich gegenüberliegende Stege (18, 19) zum Eingreifen in die Schlitze (12, 13) innerhalb der peripheren Mantelwandung (12) des Schalenkerns (1) und zum Haltern desselben mittels der Materialbrücken (15, 16) am Ende der Schlitze (13, 14) innerhalb der Löcher (18, 18′) aufweisen.