DE69703043T2

DE69703043T2 - Monolithischer dichsicht-induktor und ihrer herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69703043T2
Application number: DE69703043T
Authority: DE
Inventors: T. Adelman; Kyle Clark; R. Person; L. Veik; D. Zwick
Original assignee: Dale Electronics Inc
Current assignee: Vishay Dale Electronics LLC
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2017-06-18
Also published as: DE69703043D1; JP3357950B2; AU3398197A; WO1997049105A1; EP0907958B1; CN1226335A; CA2258519C; KR20000016817A; EP0907958A1; US5986533A; CN1145988C; KR100308446B1; US5970604A; HK1018979A1; JPH11514798A; CA2258519A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine monolithische Dickfilm-Spule und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Viele Verfahren des Standes der Technik sind verwendet worden, um monolithische Dickfilm-Spulen zu drucken. Die meisten dieser Verfahren beinhalten das abwechselnde Drucken von Schichten der Spulen und von dielektrischen Schichten (gewöhnlich Ferrite). Jede Spule ist ein Segment, und die Spulensegmente sind durch die Ferritschichten hindurch miteinander verbunden, um eine fortlaufende spiralförmige Spule zu schaffen.
Die meisten bekannten Verfahren zur Herstellung dieser monolithischen Spulen erfordern für jede Schicht, die zur Erzeugung der Spule gedruckt wird, separate Drucksiebe. EP- A-0 712 141 offenbart eines dieser Verfahren.
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Bereitstellung einer verbesserten monolithischen Dickfilm-Spule und eines Verfahrens zu deren Herstellung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer monolithischen Dickfilm-Spule, die mit einem Minimum von Drucksieben oder Mustern gedruckt werden kann, die mehrmals wiederholt werden können, wenn die verschiedenen Schichten gedruckt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer monolithischen Dickfilm-Spule und eines Verfahrens zu deren Herstellung, die einen geringeren Ausrüstungsaufwand zur Massenfertigung der Spulen benötigen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer monolithischen Dickfilm-Spule, bei welcher die Länge und die Breite der Spule im ganzen Bauteil vom Boden bis zum oberen Abschluß konstant bleiben.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten monolithischen Dickfilm- Spule, die als kleineres Bauteil hergestellt werden kann, als es nach dem Stand der Technik der Fall ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer monolithischen Dickfilm-Spule, die leicht an die automatische Fertigung anpaßbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer verbesserten monolithischen Dickfilm- Spule und eines Verfahrens zu deren Herstellung, bei denen die Spule ökonomischer zu produzieren, langlebig im Gebrauch und wirtschaftlich im Betrieb ist.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die oben genannten Aufgaben werden durch ein mehrschichtiges elektrisches Bauelement gemäß Patentanspruch 7 gelöst, das ein Substrat beinhaltet, welches zwei oder mehr mehrlagige Baueinheiten vertikal auf dem Substrat übereinandergestapelt aufweist. Jede der mehrlagigen Baueinheiten weist n leitfähige Schichten und n dielektrische Schichten auf, die abwechselnd übereinander gestapelt sind. Jede der n leitfähigen Schichten weist ein elektrisch leitfähiges Spulensegment auf. Die leitfähigen Spulensegmente unterscheiden sich voneinander und sind zu Segmenten einer Spirale geformt. Jede der dielektrischen Schichten überlagert eine der n leitfähigen Schichten und weist eine Verbindungsöffnung auf, die einen Abschnitt des darunterliegenden Spulensegments freilegt. Sämtliche leitfähigen Spulensegmente innerhalb jeder der n leitfähigen Schichten sind miteinander durch die Verbindungsöffnungen in den n dielektrischen Schichten hindurch verbunden, um eine leitfähige spiralförmige Teilspule zu bilden. Sämtliche der zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten sind von identischer Konstruktion und sind miteinander verbunden, um eine spiralförmige Spule mit einem unteren Ende und einem oberen Ende und sich dazwischen erstreckenden zwei oder mehreren spiralförmigen Windungen zu bilden.
Die zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten sind zwischen einer unteren Anschlußschicht und einer oberen Anschlußschicht angeordnet, die jeweils Anschlüsse zur Verbindung der oberen bzw. unteren Enden der spiralförmigen Spule in einem elektrischen Stromkreis enthält.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist n mit 2 gewählt, so daß es zwei mehrlagige Baueinheiten und zwei Spulensegmente in jeder der mehrlagigen Baueinheiten gibt. In Abhängigkeit von den Erfordernissen der speziellen Anwendung kann n jedoch mit 3 oder mehr gewählt werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 umfaßt das Drucken einer ersten leitfähigen Schicht in einer ersten Indexposition auf einem Substrat mit Hilfe eines Spulen-Drucksiebs. Die erste leitfähige Schicht weist n Spulensegmente auf, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jedes der n Spulensegmente sich von den anderen unterscheidet und ein unterschiedliches Segment einer spiralförmigen Spule umfaßt.
Als nächstes wird eine erste dielektrischen Schicht mit einem Dielektrikum-Sieb auf der ersten leitfähigen Schicht gedruckt. Die erste dielektrische Schicht weist eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen auf, von denen jede genau über einem Abschnitt eines der darunterliegenden n Spulensegmente positioniert ist und diesen freilegt.
Als nächstes werden das Spulen-Drucksieb und das Dielektrikum-Drucksieb aus der ersten Indexposition jeweils um eine Indexposition bis zu einer Gesamtzahl von n Indexpositionen weitergerückt. An jeder der n Indexpositionen werden eine zusätzlichen leitfähige Schicht und eine zusätzliche dielektrische Schicht mit dem Spulen-Drucksieb bzw. dem Dielektrikum-Drucksieb gedruckt, bis eine Gesamtzahl von n leitfähigen Schichten und dielektrischen Schichten gedruckt worden ist.
Jede der n indexierten Positionen ist derart gewählt, daß in jeder der zusätzlichen leitfähigen Schichten ein unterschiedliches Segment der n Spulensegmente über einem ausgewählten Segment der n Spulensegmente in der ersten leitfähigen Schicht positioniert wird.
Jedes der Spulensegmente, die über dem ausgewählten Spulensegment positioniert sind, werden miteinander und mit dem ausgewählten Spulensegment über die Verbindungsöffnungen in jeder der dielektrischen Schichten verbunden, so daß eine erste spiralförmige Teilspule gebildet wird.
Nach Bildung der ersten spiralförmigen Teilspule wird das Spulen-Drucksieb und das Dielektrikum-Drucksieb zu ihrer ersten Index-Position zurück bewegt. Die Schritte zum Ausbilden der ersten spiralförmigen Teilspule werden ein- oder mehrmals wiederholt, so daß eine oder mehrere zusätzliche spiralförmige Teilspulen gebildet werden, welche miteinander und mit der ersten spiralförmigen Teilspule in elektrischer Verbindung stehen und sich über der ersten spiralförmigen Teilspule befinden.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens verwendet ausreichend große Durchkontaktierungsöffnungen in der dielektrischen Schicht, damit die verschiedenen Spulensegmente miteinander durch die Durchkontaktierungsöffnungen im Dielektrikum in Kontakt treten können. Eine andere Modifikation der vorliegenden Erfindung nutzt leitfähige Durchkontaktierungsfüllungen in jeder der Durchkontaktierungsöffnungen, um die elektrische Verbindung zwischen den Spulensegmenten ober- und unterhalb jeder dielektrischen Schicht herzustellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer monolithischen Dickfilm-Spule, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist.
Fig. 2 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der monolithischen Dickfilm-Spule gemäß Fig. 1, die jede der verschiedenen laminierten Schichten darstellt.
Fig. 3A ist eine Draufsicht eines für die untere Abdeckung verwendeten Siebs, das für den Druck der Spule gemäß Fig. 1 und 2 verwendet wird.
Fig. 3B ist eine Draufsicht eines Bodenanschluß-Siebs, das für den Druck der Bodenanschlußschicht der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3C ist eine Draufsicht eines Dielektrikum-Siebs, das für den Druck der verschiedenen dielektrischen Schichten in der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3D ist eine Draufsicht eines Siebs für die Durchkontaktierungsfüllung, das für die Herstellung der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3E ist eine Draufsicht eines Spulensegment-Siebs, das für die Herstellung der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3F ist eine Draufsicht, die die zweite Indexposition des Siebs für das Dielektrikum gemäß Fig. 3C zeigt.
Fig. 3G ist eine Draufsicht, die die zweite Indexposition des Siebs für die Durchkontaktierungsfüllung gemäß Fig. 3D zeigt.
Fig. 3H ist eine Draufsicht, die das Spulensegment-Sieb gemäß Fig. 3A in seiner zweiten Indexposition zeigt.
Fig. 3I ist eine Draufsicht eines Siebs für den oberen Anschluß, das für die Herstellung der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 3J ist eine Draufsicht eines Siebs für die obere Abdeckung, das für die Herstellung der Spule gemäß Fig. 1 verwendet wird.
Fig. 4A ist eine Draufsicht eines für die untere Abdeckung verwendetes Siebs, das für die Herstellung einer modifizierten Form der Spule verwendet wird.
Fig. 4B ist ein Bodenanschluß-Sieb, das in seiner zweiten Indexposition bezüglich des für die untere Abdeckung verwendetes Siebs gemäß Fig. 4A gezeigt ist.
Fig. 4C ist eine Draufsicht eines Dielektrikum-Siebs, das in seiner dritten Indexposition bezüglich des für die untere Abdeckung verwendetes Siebs 122 gezeigt ist.
Fig. 4D ist eine Draufsicht eines Siebs für die Durchkontaktierungsfüllung, das in seiner dritten Indexposition bezüglich des für die untere Abdeckung verwendetes Siebs 122 gezeigt ist.
Fig. 4E ist eine Draufsicht eines Spulenleiterbahnen- Siebs, das in seiner ersten Indexposition gezeigt ist.
Die Fig. 4F und 4G zeigen das Dielektrikum-Sieb bzw. das Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung, die zu ihren ersten Indexpositionen gerückt sind.
Die Fig. 4H, 4I und 4J zeigen das Spulenleiterbahnen- Sieb, das Dielektrikum-Drucksieb sowie das Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung, die in ihre zweiten Indexpositionen gerückt sind.
Die Fig. 4K, 4L und 4M zeigen das Spulenleiterbahnen- Sieb, das Dielektrikum-Drucksieb sowie das Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung, die in ihre dritten Indexpositionen gerückt sind.
Fig. 5A zeigt ein Drucksieb für den oberen Anschluß zur Verwendung mit den Sieben gemäß den Fig. 4A-4M.
Fig. 5B zeigt ein alternatives Drucksieb für den oberen Anschluß zur Verwendung mit den Sieben gemäß den Fig. 4A bis 4M.
Fig. 6 zeigt eine alternative Form eines Dielektrikum- Siebs, das an Stelle des Dielektrikum-Siebs gemäß Fig. 4C verwendet werden kann.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Gemäß den Fig. 1-3 weist eine monolithische Spule 10 an ihren gegenüberliegenden Enden befestigte Anschlußkappen 12, 14 auf. Eine mehrschichtige oder mehrlagige Baueinheit 16 beinhaltet eine untere Anschlußschicht 18. Über die untere Anschlußschicht 18 sind eine erste Zwischenschicht 20 und eine zweite Zwischenschicht 22 gedruckt. Die Zwischenschichten 20, 22 sind in der Spule gemäß Fig. 1 zweifach wiederholt, die Anzahl der Wiederholungen kann jedoch für jede spezielle Spule entsprechend der benötigten Induktivität variiert werden. Zwischenschichten 20, 22 können in der gleichen Anzahl wiederholt werden oder eine der Schichten kann einmal mehr als die andere Zwischenschicht wiederholt werden.
Über der obersten Zwischenschicht 20, 22 ist eine obere Anschlußschicht 24 gedruckt, welche durch eine obere Abdeckung 26 aus dielektrischem Material überdeckt wird. Das bevorzugte dielektrische Material ist Ferrit, es können aber auch andere dielektrische Materialien verwendet werden, ohne von der Erfindung abzuweichen.
Die untere Anschlußschicht 18 beinhaltet eine untere Ferritschicht 28, die durch Übereinander-Drucken von zahlreichen Ferritschichten gebildet wird, damit die gewünschte Dicke erreicht wird. Über die untere Ferritschicht 28 ist eine untere Anschlußleiterbahn 30 gedruckt, die ein Anschlußende 32 und ein zweites Ende 34 besitzt. Der Anschluß 32 ist an einem Ende der Baueinheit 16 freigelegt, wie in Fig. 1 zu sehen ist.
Die erste Zwischenschicht 20 umfaßt eine dielektrische Ferrit-Zwischenschicht 38, die eine Verbindungsöffnung oder Durchkontaktierungsöffnung 39 aufweist, die über dem zweiten Ende 34 der unteren Anschlußleiterbahn 30 angeordnet ist.
In die Verbindungsöffnung 39 ist eine Durchkontaktierung 36 hineingedruckt. Über die Ferrit-Zwischenschicht 38 ist eine erstes Spulensegment 40 gedruckt, das ein erstes Ende 42, welches über der Durchkontaktierungsfüllung 36 positioniert und mit dieser elektrisch verbunden ist, und ein zweites Ende 44 aufweist. Die Durchkontaktierungsfüllung 36 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ende 34 der unteren Anschlußleiterbahn 30 und dem ersten Ende 42 des ersten Spulensegments 40 her. So wird eine fortlaufende spiralförmige Spule bereitgestellt.
Die zweite Zwischenschicht 22 umfaßt eine zweite Ferritschicht 48 und eine zweites Spulensegment 50, welches darüber gedruckt ist und ein erstes Ende 52 und ein zweites Ende 54 aufweist. Eine Durchkontaktierungsfüllung 46 füllt eine zweite Durchkontaktierungsöffnung 49 in der zweiten Ferritschicht 48. Die Durchkontaktierungsfüllung 46 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Ende 44 des ersten Spulensegments 40 und dem ersten Ende 52 des zweiten Spulensegments 50 her, wobei dadurch die Fortsetzung der spiralförmigen Spule sichergestellt wird.
Wie in Fig. 2 sichtbar, werden die erste Zwischenschicht 20 und die zweite Zwischenschicht 22 ein zweites Mal wiederholt, um die elektrische Verbindung untereinander und zu den darunterliegenden Spulenleiterbahnen zu gewährleisten.
Der obere Anschluß 24 ist über der obersten der Zwischenschichten 20, 22 (in dem Fall über einer Zwischenschicht 22) gedruckt und umfaßt eine obere Ferritschicht 58, die identisch mit der Ferritschicht 38 ist. Über der oberen Ferritschicht 58 ist eine obere Anschlußleiterbahn 60 gedruckt, die ein erstes Ende 62, welches sich in elektrischem Kontakt zu der Durchkontaktierungsfüllung 36 befindet, sowie ein Anschlußende 64 aufweist, welches an dem dem Anschlußende 32 der unteren Anschlußschicht 18 gegenüberliegenden Ende der mehrschichtigen Baueinheit 16 freiliegt. Somit kommt dann, wenn die Kappen 12, 14 auf der Baueinheit plaziert werden, Kappe 14 mit dem unteren Anschlußende 32 und Kappe 12 mit dem oberen Anschluß 64 in Kontakt. Somit gewährleistet die Spule 10 eine kontinuierliche spiralförmige Spulenleiterbahn, welche am unteren Anschlußende 32 beginnt und sich in einem fortlaufenden spiralförmigen Pfad nach oben fortsetzt, wo sie im oberen Anschluß 64 endet.
Die Ferritschichten 38 und 58 sind einander identisch, und die Ferritschichten 48 sind alle identisch aufgebaut.
Falls die oberste Zwischenschicht eine Zwischenschicht 20 ist, dann hat die obere Anschlußleiterbahn einen etwas veränderten Aufbau (nicht gezeigt) und die Ferritschicht 58 hat die gleiche Konfiguration wie Ferritschicht 48. Jedes der Zwischenspulensegmente 40, 50 bildet annähernd eine 360º-Windung einer spiralförmigen Spule.
Die Fig. 3A-3J zeigen verschiedene Drucksiebe, die zum Drucken der Schichten verwendet werden, um eine Spule 10 auszubilden. Ein Untere-Abdeckung-Sieb 68 (Fig. 3A) wird zum Druck der unteren Ferritschichten 28 verwendet. Die Position des für die untere Abdeckung verwendeten Siebs 68 ist in Bezug auf die Indexmarken 65, 66 durch einen Indexpfeil 67 gezeigt. In Fig. 3A ist das untere Drucksieb in seiner ersten Indexposition gezeigt, wobei der Pfeil 67 auf die Indexmarke 65 ausgerichtet ist.
Die weiteren Drucksiebe zum Drucken der Spule 10 sind das Bodenanschluß-Sieb 70 (Fig. 3B), ein Dielektrikum-Sieb 72 (Fig. 3C), ein Sieb 74 für die Durchkontaktierungsfüllung (Fig. 3D), ein Spulensegment-Sieb 76 (Fig. 3E), ein Sieb 78 für den oberen Anschluß (Fig. 31) und ein Sieb 80 für die obere Abdeckung (Fig. 3 J).
Es wird auf Fig. 3B Bezug genommen, in der eine erste Spalte 88 und eine zweite Spalte 90 gezeigt sind, wobei jede davon eine Mehrzahl von unteren Anschlußleiterbahnen 92, 92' und 94, 94' enthält. Die Spalten 80, 90 wiederholen sich dreimal auf dem in Fig. 3B gezeigten Muster, jedoch kann die Zahl der Wiederholungen nach Bedarf variieren. Die erste Spalte 88 unterer Anschlüsse enthält eine Mehrzahl von unteren Anschlußwindungen 92 und 92 von identischer Form, die jedoch zueinander als symmetrisch gespiegelten Paare angeordnet sind.
Die zweite Spalte 90 unterer Anschlüsse enthält zweite untere Anschlußwindungen 94 und 94', die einander identisch und als symmetrische Paare angeordnet sind.
Gemäß Fig. 3C drückt ein Dielektrikum-Sieb 72 eine dielektrische Schicht 73, die eine Mehrzahl von Durchkontaktierungsöffnungen 39, 49 aufweist. Wenn das Sieb 72 über den gedruckten unteren Anschlußleiterbahnen gemäß Fig. 3B positioniert ist und sich in der ersten Indexposition befindet, wobei der Pfeil 67 auf die Marke 65 ausgerichtet ist, so decken sich jeweils die Durchkontaktierungsöffnungen 39, 40 mit den Enden der Anschlußleiterbahnen 92, 92' und 94, 94'. Wenn das Sieb 72 sich in seiner ersten Indexposition (Fig. 3C) befindet, so deckt sich die linke Spalte der Durchkontaktierungsöffnungen 39 mit den Enden der ersten Anschlußleiterbahnen 92, 92' in Spalte 88 gemäß Fig. 3B.
Das in Fig. 3D gezeigte Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung 74 beinhaltet eine Mehrzahl von Durchkontaktierungsleitern 36, 46, die sich mit den Durchkontaktierungsöffnungen 39, 40 der Dielektrikumschichten 73 decken bzw. diese ausfüllen, wenn sie über die dielektrische Schicht 73 gedruckt werden.
Das Spulensegment-Sieb 76 gemäß Fig. 3E enthält erste Spulensegment-Spalten 100 und zweite Spulensegment-Spalten 102, die einander abwechseln. Spalte 100 enthält eine Mehrzahl von Spulensegmentmustern, die von der gleichen Ausbildung wie das erste Spulensegment 40 in Fig. 2 sind, und die zweite Spulensegment-Spalte 102 enthält eine Mehrzahl von Spulenleiterbahnen von derselben Anordnung wie das zweite Spulensegment 50 in Fig. 2. Wenn das Spulensegment-Sieb 76 in seine erste Indexposition gebracht wird, wobei es die dielektrische Schicht 73 überlagert, so bewirkt dies, daß jedes der ersten Enden 42 der Spulensegmente 40 mit einer der Durchkontaktierungsöffnungen 39 und einer der Durchkontaktierungsfüllungen 36 zur Deckung gebracht wird. In dieser ersten Indexposition werden auch die ersten Spulenenden 52 der Spulensegmente 50 in der zweiten Spulensegment-Spalte 102 mit den Durchkontaktierungsöffnungen 49 und Durchkontaktierungsfüllungen 46 zur Deckung gebracht.
Fig. 3F zeigt das Dielektrikum-Sieb 72, das in seine zweite Position zum Drucken über die Spulensegment-Reihen 100, 102 gerückt wurde. In dieser zweiten Indexposition wird die linke Spalte von Durchkontaktierungsöffnungen 39 über den zweiten Spulensegmentenden 54 in Reihe 102 zur Deckung gebracht und die von links zweite Spalte der Durchkontaktierungsöffnungen 49 wird mit den ersten Enden 44 der Spulensegmente 40 in der zweiten Spalte 100 zur Deckung gebracht, wie es in Fig. 3E dargestellt ist.
Fig. 3G zeigt das in seine zweite Indexposition gerückte Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung 74, bei dem die Durchkontaktierungsfüllungen 36, 46 mit den Durchkontaktierungsöffnungen 39, 49 der in Fig. 3F gebrachten dielektrische Schicht 73' zur Deckung gebracht wurden.
Gemäß Fig. 3H wird das Spulensegment-Sieb 76 zu seiner zweiten Indexposition gerückt, wobei die erste Spulensegment-Spalte 100 über der ersten Spulensegment-Spalte 102 von Fig. 3E zur Deckung gebracht wird. In dieser Position sind die Spulensegmente 40 in Fig. 3H über den Spulensegmenten 50 in Reihe 102 der Fig. 3E positioniert.
Nachdem die Siebe 72, 74, 76 in ihrer zweiten Indexposition gedruckt worden sind, werden sie zu ihrer ersten Indexposition zurückbewegt, und der Druckprozeß wird sooft wie gewünscht wiederholt, bis die gewünschten Spulenwindungen erreicht sind.
Dann wird das Sieb 78 für den oberen Anschluß zum Drucken der oberen Anschlußschicht 24 verwendet. Die Leiterbahnen im Drucksieb 78 sind in einer ersten Spalte 104 und einer zweiten Spalte 106 angeordnet. Spalte 104 enthält Leiterbahnen der oberen Anschlüsse 60, die so ausgebildet sind, daß sie über den zweiten Spulensegmenten 50 positioniert werden. Spalte 106 zeigt eine zweite Form der Anschlußleiterbahn 108, die so ausgebildet ist, daß sie über dem ersten Spulensegment 40 positioniert wird. Es sei angemerkt, daß das Sieb 78 für den oberen Anschluß in seiner ersten Indexposition gezeigt ist, so daß die äußerste linke Spalte 106 mit der äußersten linken Spalte 100 in Fig. 3E zur Deckung kommt und die von links zweite Spalte 104 mit der äußerst linken Spalte 102 der Spulensegment-Muster zur Deckung kommt.
Nach dem Drucken der oberen Anschlüsse mittels des Siebs 78 für den oberen Anschluß wird das Sieb 80 für die obere Abdeckung verwendet, um eine dielektrische Schicht 26 über die gesamte Baueinheit zu drucken. Mittels eines (nicht gezeigten) separaten Siebs werden eine Mehrzahl von Zeilenschneidemarken 112 sowie eine Mehrzahl von Spaltenschneidemarken 114 auf das Sieb für den oberen Anschluß 80 gedruckt, die zum Ausrichten eines Schneidwerkzeugs zum Trennen der verschiedenen einzelnen Spulen 10 aus der Baueinheit verwendet werden.
Die Drucksiebe gemäß den Fig. 3A-3J werden in einem aus zwei Schritten bestehenden Prozeß zum Drucken der Spule 10 verwendet. Das heißt, die Druck-Siebe 72, 74, 76 brauchen nur zweimal ausgerichtet (indexiert) zu werden, bevor sie in ihre ursprüngliche erste Indexposition zurückbewegt werden, damit der Prozeß zum Ausbilden der gewünschten Anzahl von Spulenwindungen so oft wie gewünscht wiederholt werden kann.
Jedoch kann die Verwendung unterschiedlicher Ausbildungen für die Spulensegmente die Verwendung einer beliebigen gewünschten Anzahl n von Schritten ermöglichen.
Darüber hinaus können die Durchkontaktierungsöffnungen 39, 49 wesentlich größer gestaltet werden, wodurch der Gebrauch der Durchkontaktierungsfüllungen 36, 46 wegfallen kann. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Siebs 74 für die Durchkontaktierungsfüllung. Sofern die Durchkontaktierungsöffnungen 39, 49 ausreichend groß sind, können die verschiedenen Spulensegmente durch die Verbindungsöffnungen oder Durchkontaktierungsöffnungen 39, 49 ohne Notwendigkeit der Durchkontaktierungsfüllungen 36, 46 zueinander den Kontakt herstellen.
Es wird auf die Fig. 4A-4M und 5A-5B Bezug genommen, in denen ein System von Drucksieben zur Herstellung einer Spule in einem aus drei Schritten bestehenden Prozeß gezeigt wird.
Fig. 4A zeigt ein Sieb 122 für eine untere Abdeckung zum Drucken einer dielektrischen Abdeckung 124, die vorzugsweise aus Ferrit gebildet wird. Die Abgleichmarken 126 werden zum Ausrichten der Muster in Bezug auf das Substrat zur Verfügung gestellt, und die erste, zweite und dritte Indexmarke 128, 130, 132 zeigen die von den verschiedenen Drucksieben verwendeten drei Indexpositionen. Ein Indexpfeil 134 zeigt an, daß das für die untere Abdeckung verwendete Sieb zuerst in der zweiten Indexposition gedruckt wird, wobei der Pfeil 134 an der Indexmarke 130 ausgerichtet ist.
Fig. 4B zeigt ein Bodenanschluß-Sieb 136, welches erste, zweite und dritte Bodenanschluß-Reihen 138, 140, 142 aufweist. Diese Reihen 138, 140, 142 enthalten jeweils erste Bodenanschlußverbindungen 144, zweite Bodenanschlußverbindungen 146 und dritte Bodenanschlußverbindungen 148. Die Bodenanschlußverbindungen 144, 146 und 148 sind jeweils in Paaren spiegelbildlich zueinander angeordnet. Das Bodenanschluß-Sieb 136 ist in seiner zweiten oder mittleren Indexposition gezeigt, wobei Pfeil 134 an der Indexmarke 130 positioniert ist.
Fig. 4C zeigt ein Dielektrikum-Sieb 150 zum Drucken einer dielektrischen Schicht 152, in der Durchkontaktierungslöcher 154 vorhanden sind. Das Dielektrikum-Sieb 150 ist in seiner dritten Indexposition gezeigt, wobei Pfeil 134 an der Indexmarke 128 positioniert ist.
Als nächstes ist in Fig. 4D das Sieb 156 für die Durchkontaktierungsfüllung gezeigt, das zum Drucken der Durchkontaktierungsfüllungen 158 genau über den Öffnungen 154 in der dielektrischen Schicht 152 in seiner dritten Indexposition positioniert sein soll.
In Fig. 4E ist ein Spulensegment-Sieb 160 in seiner ersten Indexposition gezeigt, wobei der Pfeil 134 an der Indexmarke 132 ausgerichtet ist. Das Spulensegment-Sieb enthält erste, zweite und dritte Spulensegment-Reihen 162, 164, 166, die jeweils ein erstes Spulensegment 168, ein zweites Spulensegment 170 und ein drittes Spulensegment 172 enthalten.
Die Fig. 4F und 4G zeigen die Verwendung des Dielektrikum-Drucksiebs 150 und des Siebs für die Durchkontaktierungsfüllung 156, die in ihre ersten Positionen zum Drucken einer dielektrischen Schicht 152', welche mit Fülleitern 158 über den mittels Spulensegment-Sieb 160 in Fig. 4E gedruckten Spulenleiterbahnen gefüllt ist, gerückt wurden.
Die Fig. 4H, 4I und 4J zeigen den Druck eines weiteren Spulensegmentmusters mittels des Spulensegment-Siebs 160, des Dielektrikum-Siebs 150 und des Siebs für die Durchkontaktierungsfüllung 156, die in ihre zweiten Positionen gerückt wurden. Die dielektrische Schicht aus diesem Druck ist mit 152" bezeichnet.
Die Fig. 4K, 4L und 4M zeigen die Verwendung der Siebe 150, 156 und 160 zum Drucken eines dritten Spulensegmentmusters, wobei die verschiedenen Drucksiebe in ihre dritte Position gerückt sind. Die dielektrische Schicht aus diesem Druck ist mit 152''' bezeichnet.
Nach dem dritten Druck, der in den Fig. 4K, 4L und 4M dargestellt ist, werden die Siebe in ihre erste Position, die in den Fig. 4E, 4F und 4G gezeigt ist, zurückgerückt, und der Prozeß wird sooft wie gewünscht wiederholt, bis die gewünschte Anzahl von Spulenwindungen erreicht ist.
Fig. 5A zeigt das Sieb 178 für den oberen Anschluß, das drei Konfigurationen der oberen Anschlüsse 182, 184, 186 aufweist, die so ausgebildet sind, daß sie über dem obersten Spulensegmentmuster zur Deckung kommen.
Die aus drei Schritten erzeugte Spule wird anschließend durch Drucken einer oberen Abdeckung (nicht gezeigt) über den oberen Anschluß gemäß Fig. 5A vervollständigt. Fig. 5B zeigt ein alternatives Sieb 180 für einen oberen Anschluß, welches an Stelle des Siebs 178 für den oberen Anschluß gemäß Fig. 5A verwendet werden kann.
Es wird auf Fig. 6 Bezug genommen, in der eine modifizierte Form des Dielektrikum-Siebs 174 zur Verwendung anstelle des Dielektrikum-Siebs 150 gemäß Fig. 4C gezeigt ist. An Stelle kleiner Durchkontaktierungsöffnungen, wie sie im Dielektrikum-Sieb 150 gezeigt sind, enthält das Dielektrikum-Sieb 174 viel größere Verbindungsöffnungen 176, welche Abschnitte eines der darunterliegenden n Spulensegmente freilegen. Der Vorteil bei der Verwendung des Dielektrikum- Siebs 174 besteht darin, daß keine Notwendigkeit zum Drucken von Durchkontaktierungsfüllungen in den Öffnungen 176 besteht. Stattdessen sind die Spulensegmente oberhalb und unterhalb der mittels des Siebes 174 gedruckten dielektrischen Schicht in der Lage, zueinander einen Kontakt herzustellen, und stellen einen elektrischen Durchgang durch die Öffnungen 176 her.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß entweder das Dickfilm-Sieb auf dem Drucker oder das Substrat, auf welchem das Muster gedruckt wird, zu einem neuen Ort bewegt werden kann, statt die Siebe des Druckers für jede Schicht auszutauschen. Frühere Verfahren benötigen separate Druckmuster für jede Schicht.
Ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß weniger Ausrüstungen für die Massenproduktion einer Spule benötigt werden, da weniger Drucker benötigt werden. Die erste, in den Fig. 1-3 gezeigten Option erfordert nur drei Muster (Dielektrikum-Sieb 72, Sieb für die Durchkontaktierungsfüllung 74 und Spulensegment-Sieb 76 (in sich wiederholender Folge)), um eine beliebige Anzahl von Windungen in der Spule zu erzeugen. Folglich werden nur drei separate Drucker benötigt, um so viele Spulenwindungen wie gewünscht zu erzeugen.
Falls ein große Verbindungsöffnungen, wie die in Fig. 6 gezeigten, aufweisendes dielektrisches Muster verwendet wird, so besteht keine Notwendigkeit, ein Durchkontaktierungsfüllungssieb, wie beispielsweise das Durchkontaktierungsfüllungssieb 74 oder das Durchkontaktierungsfüllungssieb 156, zu verwenden. Das reduziert jede Wiederholfolge auf nur zwei Muster, wodurch sich die Anzahl der Drucker um einen weiteren reduziert.
Die Automatisierung des gesamten Prozesses wird auf Grund der reduzierten Druckerzahl viel einfacher. Weiterhin wird deshalb, weil die Teile nach jedem Druck getrocknet werden müssen, die Automatisierung der Bewegung durch den Trockner einfacher. Es ist mit beiden oben genannten Verfahren möglich, die Anzahl der Öfen auf zwei zu reduzieren. Bei bekannten Verfahren würde eine Automatisierung nicht nur mehr Drucker sondern auch mehr Öfen erfordern.
In den Zeichnungen und der Beschreibung wurde ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel angegeben, und obwohl spezielle Begriffe benutzt wurden, wurden diese lediglich in einem allgemeinen und beschreibenden Sinn verwendet und nicht zum Zweck der Einschränkung. Änderungen in der Form und der Proportion von Teilen sind als Umstände zu betrachten, die vorgeschlagen werden oder sich als zweckmäßig erweisen können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen näher definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Ein Verfahren zum Ausbilden eines mehrlagigen elektrischen Bauelements (10), umfassend: Drucken einer ersten leitfähigen Schicht (100, 102) in einer ersten Indexposition (65) auf einem Substrat mit Hilfe eines Spulen-Drucksiebs (76), wobei die erste leitfähige Schicht n Spulensegmente (40, 50) aufweist, die Seite an Seite angeordnet sind, wobei jedes der n Spulensegmente sich von den anderen unterscheidet und ein unterschiedliches Segment einer spiralförmigen Spule umfaßt; Drucken einer ersten dielektrischen Schicht (73') mit einem Dielektrikum-Sieb (72) auf der ersten leitfähigen Schicht, wobei die erste dielektrische Schicht (73') eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen (39, 49) aufweist, von denen jede genau über einem Abschnitt eines der darunterliegenden n Spulensegmente positioniert ist und diesen freilegt; Weiterrücken des Spulen-Drucksiebs (76) und des Dielektrikum-Drucksiebs (72) aus der ersten Indexposition (65) jeweils um eine Indexposition bis zu einer Gesamtzahl von n Indexpositionen (65, 66); Drucken einer zusätzlichen leitfähigen Schicht (100, 102) und einer zusätzlichen dielektrischen Schicht (73') mit dem Spulen-Drucksieb (76) bzw. dem Dielektrikum-Drucksieb (72) an jeder der n indexierten Positionen (65, 66) bis eine Gesamtzahl von n leitfähigen Schichten und n dielektrischen Schichten gedruckt worden sind; Auswählen jeder der n indexierten Positionen derart, daß ein unterschiedliches Segment der n Spulensegmente in jeder der zusätzlichen leitfähigen Schichten über einem ausgewählten Segment der n Spulensegmente in der ersten leitfähigen Schicht positioniert wird; Verbinden jedes der Spulensegmente, die über dem ausgewählten Spulensegment positioniert sind, miteinander und mit dem ausgewählten Spulensegment über die Verbindungsöffnungen (39, 49) in jeder der dielektrischen Schichten (73'), so daß eine erste spiralförmige Teilspule gebildet wird; Zurückbewegen des Spulen- Drucksiebs und des Dielektrikum-Drucksiebs zurück zu der ersten Indexposition; ein- oder mehrmaliges Wiederholen der Schritte zum Ausbilden der ersten spiralförmigen Teilspule, so daß eine oder mehrere zusätzliche spiralförmige Teilspulen gebildet werden, welche in elektrischer Verbindung mit der ersten spiralförmigen Teilspule stehen und sich über dieser befinden.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, wobei n = 2.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 2, wobei n > 2.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 1 und ferner umfassend das Drucken eines unteren Anschlußmusters (70) auf dem Substrat vor dem Drucken der ersten leitfähigen Schicht, (100, 102), wobei das untere Anschlußmuster (70) n Anschlüsse (92, 94) aufweist, von denen sich jeder mit einem der Spulensegmente (40, 50) deckt und mit diesem nach dem Drucken der ersten leitfähigen Schicht (76) des Spulensegmentmusters (100, 102) elektrisch verbunden wird.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4 und ferner aufweisend das Drucken des dielektrischen Musters (72) über dem Anschlußmuster (70) vor dem Drucken der ersten leitfähigen Schicht (76) des Spulensegmentmusters (100, 102), wobei das dielektrische Muster so positioniert wird, daß es das elektrische Verbinden jedes der Anschlüsse (90, 92) mit einem der n Spulensegmente (40, 50) über eine der n Verbindungsöffnungen (39, 49) gestattet, wenn die erste leitfähige Schicht gedruckt wird.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 1 und ferner aufweisend das Drucken von Durchkontaktierungsfüllungen (36, 46) leitfähigen Materials in jeder der Verbindungsöffnungen nach dem Drucken der jeweiligen Schicht der n dielektrischen Schichten und vor dem Drucken der nächsten der n leitfähigen Schichten über der jeweiligen der n dielektrischen Schichten.

7. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement, aufweisend: ein Substrat (18); zwei oder mehr mehrschichtige Baueinheiten (20, 22), die vertikal übereinander auf dem Substrat gestapelt sind, wobei jede der mehrlagigen Baueinheiten n elektrisch leitfähige Schichten (40, 50) und n dielektrische Schichten (38, 48) aufweist, die abwechselnd übereinander gestapelt sind; wobei jede der n leitfähigen Schichten ein elektrisch leitfähiges Spulensegment (40, 50) aufweist, wobei jedes der Spulensegmente der n leitfähigen Schichten sich von den anderen unterscheidet und ein Segment einer Spirale bildet; wobei jede der dielektrischen Schichten (38, 48) eine der n leitfähigen Schichten überlagert und eine Verbindungsöffnung (39, 49) aufweist, die einen Abschnitt des darunterliegenden Spulensegments freilegt; wobei sämtliche leitfähigen Spulensegmente innerhalb jeder der n leitfähigen Schichten miteinander über die Verbindungsöffnungen in den n dielektrischen Schichten verbunden sind, um eine leitfähige spiralförmige Teilspule zu bilden; wobei sämtliche der zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten von identischer Konstruktion sind; und wobei sämtliche der Teilspulen der zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten miteinander verbunden sind, um eine spiralförmige Spule mit einem unteren Ende (42) und einem oberen Ende (54) und sich dazwischen erstreckenden zwei oder mehreren spiralförmigen Windungen (40, 50) zu bilden.

8. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei n gleich 2 ist.

9. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei n größer als 2 ist.

10. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 7 und ferner aufweisend einen leitfähigen Bodenanschluß (30) auf dem Substrat unter den zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten (38, 48), wobei der leitfähige Bodenanschluß elektrisch mit dem unteren Ende (42) der spiralförmigen Spule verbunden ist.

11. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 10 und ferner aufweisend einen leitfähigen oberen Anschluß (60) an der Oberseite der zwei oder mehreren mehrlagigen Baueinheiten (40, 50), wobei der obere Anschluß sich in elektrischem Kontakt mit dem oberen Ende (54) der spiralförmigen Spule befindet.

12. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei die Verbindungsöffnungen (39, 49) in jeder der dielektrischen Schichten von ausreichender Größe sind, um es benachbarten Paaren der Spulensegmente zu gestatten, miteinander in elektrischen Kontakt über die Verbindungsöffnungen zu treten.

13. Ein mehrlagiges elektrisches Bauelement nach Anspruch 7, wobei die Verbindungsöffnungen (39, 49) jeweils Durchkontaktierungsöffnungen aufweisen, wobei sich eine leitfähige Durchkontaktierungsfüllung (36, 46) in jeder der Durchkontaktierungsöffnungen befindet.