JPH0364903A - Printed circuit device and manufacture thereof - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は一般的にハイブリッド超小型電子回路に関し、
特に、厚膜工程を使用して強磁性材料の基板上に構成さ
れるインダクタと変成器に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention generally relates to hybrid microelectronic circuits;
In particular, it relates to inductors and transformers constructed on substrates of ferromagnetic materials using thick film processes.
（従来の技術）
ハイブリッド超小型電子回路は一般的に厚膜技法を用い
て構築される。厚膜加工では、導電性インクまたはペー
ストが、通常ガラス−テフロンまたはアルミナにより構
成される基板材料上にスクリーン印刷される。導電性イ
ンクまたはペーストは単純な導電路、送電線、個別部品
用の装着パッドを形成するために用いることができる。BACKGROUND OF THE INVENTION Hybrid microelectronic circuits are commonly constructed using thick film techniques. In thick film processing, a conductive ink or paste is screen printed onto a substrate material, usually comprised of glass-Teflon or alumina. Conductive inks or pastes can be used to form simple conductive tracks, power lines, and mounting pads for discrete components.
特に、特定の固有抵抗を有する材料上にスクリーン印刷
することによって、抵抗体を基板上に直接形成すること
ができる。しかしながら、変成器、インダクタ、コンデ
ンサは、通常は個別部品として実現されが、適切な接続
を確保するため、半田ペーストを用いて基板上に注意深
く装着させなければならない。これらの個別部品を用い
ると、取扱いの手間が増加し、信頼性が低くなるために
製造コストが高くなる。In particular, the resistor can be formed directly on the substrate by screen printing on a material with a specific resistivity. However, transformers, inductors, and capacitors are usually realized as discrete components and must be carefully mounted onto the board using solder paste to ensure proper connection. The use of these individual parts increases manufacturing costs due to increased handling and reduced reliability.
個別部品を用いずに、基板材料上に直接インダクタおよ
び変成器を具現化する試みがなされてきた。これを実現
するための技術は、−殻内には、変成器またはインダク
タ巻線の一部を形成するために、基板の表面に導電路を
付着させることであった。まず、これらの導電体を高温
にざらして硬化させた後、強磁性材料の厚いペーストを
これらの導電路の最上面に付着させる。ペーストを同様
の熱処理で硬化させた後、導電性インクのパターンをざ
らに強磁性材料の厚いペーストの最上面に付着させて、
インダクタまたは変成器巻線を完成させる。しかし、こ
の処理には、いくつかの製造工程が余分に必要になり、
塗布される強磁性材料のペーストの厚みに限界があるた
めに、完成したインダクタの断面積は小さくなり、得ら
れる最大インダクタンスは制限されることになる。Attempts have been made to implement inductors and transformers directly on the substrate material without using discrete components. The technique for achieving this was to deposit conductive tracks on the surface of the substrate to form part of the transformer or inductor winding within the shell. The conductors are first cured by abrasion at high temperatures, and then a thick paste of ferromagnetic material is deposited on top of the conductive tracks. After the paste was cured with a similar heat treatment, a pattern of conductive ink was roughly deposited on top of the thick paste of ferromagnetic material.
Complete the inductor or transformer winding. However, this process requires several extra manufacturing steps;
Due to the limited thickness of the paste of ferromagnetic material that can be applied, the cross-sectional area of the completed inductor will be small and the maximum inductance that can be obtained will be limited.
（発明が解決しようとする課題）
従って、コスト的に余分な製造工程を必要とせずに、基
板材料上に直接構築することができ、実用的な範囲のイ
ンダクタンスを有するインダクタおよび変成器に対する
必要性が生まれる。There is therefore a need for inductors and transformers having inductances in a practical range that can be constructed directly on substrate materials without the need for costly manufacturing steps. is born.
（課題を解決するための手段）
本発明によれば、改良されたインダクタは第１および第
２の面と複数の貫通開口部を有する基板上に形成される
。基板の少なくとも一部を囲む連続した導電路を形成す
るために、導電性インクが厚膜工程を通じて、第１およ
び第２の面の上と開口部内部に付着される。基板材料は
、自由空間透磁率よりも大きな透磁率を有している。技
術上周知のように、自由空間の透磁率は約４πＸＩＯ’
ヘンリー／ｍである。ガラス−テフロンおよびアルミナ
などの材料の透磁率は、実質上は自由空間の透磁率と等
しいが、一方フエライト材の透磁率は自由空間の透磁率
よりも大きい。与えられた断面積に対して得ることので
きるインダクタンスの総計は、コア材の透磁率に正比例
するので、フェライト内に巻いたインダクタは、ガラス
−テフロンまたはアルくすで構成された、それに対応す
るインダクタよりも大きなインダクタンスを有すること
になる。ざらに、よく知られているように、透磁率の高
い材料はど磁束を、受は入れやすいので、フェライト内
に巻いたインダクタの放射効果を実質的に少なくするこ
とになる。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an improved inductor is formed on a substrate having first and second surfaces and a plurality of through openings. A conductive ink is deposited over the first and second surfaces and within the opening through a thick film process to form a continuous conductive path surrounding at least a portion of the substrate. The substrate material has a magnetic permeability greater than the free space permeability. As is well known in the art, the magnetic permeability of free space is approximately 4πXIO'
Henry/m. The permeability of materials such as glass-Teflon and alumina is substantially equal to the permeability of free space, while the permeability of ferrite materials is greater than the permeability of free space. Since the total inductance that can be obtained for a given cross-sectional area is directly proportional to the permeability of the core material, an inductor wound in ferrite can be compared with a corresponding inductor constructed of glass-Teflon or Alx. It will have a larger inductance. In general, as is well known, materials with high magnetic permeability are more likely to accept magnetic flux, thereby substantially reducing the radiation effects of an inductor wound in ferrite.
好適な実施例においては、第１および第２の面と、これ
らを介して複数の開口部を有する強磁性材料の基板が採
用されている。次に、導電性インクが第１および第２の
面の上と、開口部上部に所定のパターンで付着される。A preferred embodiment employs a substrate of ferromagnetic material having first and second surfaces and a plurality of openings therethrough. Next, conductive ink is deposited on the first and second surfaces and over the opening in a predetermined pattern.
真空処理工程を用いて、少なくともインクの一部を開口
部内に引き込み、次に導電性インクを硬化させるために
、基板全体を、ハイブリッド製造技術で知られているト
ンネル・リフロー・システム（ｔｕｎｎｅｌ ｒｅｆｌ
ｏｗｓｙｓｔｅｍ）などによる所定の温度プロフィル（
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒＯｆｉｌｅ ）にさらす
。A vacuum processing step is used to draw at least a portion of the ink into the opening, and the entire substrate is then processed using a tunnel reflow system, known as a hybrid manufacturing technique, to cure the conductive ink.
A predetermined temperature profile (
temperature prOfile).
また、本発明の教示により、強磁性材料の基板上にスク
リーン印刷された変成器が形成される。The teachings of the present invention also form a screen printed transformer on a substrate of ferromagnetic material.
変成器はさらに、連続導電路を形成するために、導電性
インクを付着させることによって基板上に形成される第
１の巻線と、第１の巻線と第２の巻線間に相互インダク
タンスが存在するように同様の工程によって形成される
第２の巻線によって構成される。技術上周知のように、
１つのコイルに流れる電流はコイル自身の周囲に磁束を
発生させ、これと近接した第２のコイルの周囲にも磁束
を発生させる。この現象を相互インダクタンスと呼ぶ。The transformer further includes a first winding formed on the substrate by depositing a conductive ink and a mutual inductance between the first and second windings to form a continuous conductive path. The second winding is formed by a similar process so that there is a second winding. As known in the art,
A current flowing through one coil generates magnetic flux around the coil itself, and also around a second coil adjacent to it. This phenomenon is called mutual inductance.
少なくとも１個のインダクタを含む改良された厚膜ハイ
ブリッド電子回路が提供され、その改良点は、自由空間
の透磁率よりも大きな透磁率を有する基板と、少なくと
も基板の一部を実質的に囲む連続した導電路を形成する
ために、所定のパターンで導電性インクを付着させるこ
とによって基板上に形成されるインダクタを含むことで
ある。An improved thick film hybrid electronic circuit is provided that includes at least one inductor, the improvement comprising: a substrate having a magnetic permeability greater than that of free space; and a continuum substantially surrounding at least a portion of the substrate. The method includes an inductor formed on a substrate by depositing conductive ink in a predetermined pattern to form a conductive path.
（実施例）
第１図では、厚膜処理を用いたフェライト・コア・イン
ダクタを形成するための従来の方法を示している。導電
性インクを通常はガラス−テフロンまたはアルミナであ
る基板材料（１０１）の上面（１０２）の上にスクリー
ン印刷する。導電性インク上にスクリーン印刷によって
形成された導電性トレース（ｔｒａｃｅ ） （１０
３）は、次にトンネル・リフロー・システムまたは同様
の工程で加熱して硬化される。強磁性ペースト（１０４
）の層を導電性トレース（１０３）上にスクリーン印刷
して、次層をスクリーン印刷する前に各層を硬化させる
。所望の厚みを有するコア材料を得るために強磁性層（
１０４）を塗布した場合は、インダクタ巻線（１０５）
の上部を形成するために強磁性ペースト（１０４）の最
上面により多くの導電性インクを付着させる。この処理
は、ハイブリッド超小型回路の製造では通常必要としな
い別の製造工程がいくつか必要となるので、たいへん時
間がかかる。EXAMPLE FIG. 1 shows a conventional method for forming a ferrite core inductor using thick film processing. A conductive ink is screen printed onto the top surface (102) of a substrate material (101), usually glass-Teflon or alumina. Conductive traces formed by screen printing on conductive ink (10
3) is then heated and cured in a tunnel reflow system or similar process. Ferromagnetic paste (104
) are screen printed onto the conductive traces (103), allowing each layer to cure before screen printing the next layer. ferromagnetic layer (
104), the inductor winding (105)
More conductive ink is deposited on the top surface of the ferromagnetic paste (104) to form the top of the ferromagnetic paste (104). This process is very time consuming as it requires several additional manufacturing steps that are not normally required in the manufacture of hybrid microcircuits.
第２図は、本発明によって教示される方法で、フェライ
ト内に巻いたインダクタを示している。FIG. 2 shows an inductor wound in ferrite in the manner taught by the present invention.
基板（２０１＞は、強磁性材料で構成され、上面または
第１の面（２０２＞と、図示しない下面（または第２の
面）を有している。複数の孔（２０３）は基板上にレー
ザで穿孔される。レーザ穿孔処理により、径の小さな、
近接した孔をあけることができ、それによって単位面積
当りのインダクタンスが高く、近接しているために隣接
巻線間の結合度の高いインダクタの構築が容易となる。The substrate (201> is made of a ferromagnetic material and has an upper surface or first surface (202>) and a lower surface (or second surface) not shown. A plurality of holes (203) are formed on the substrate. Drilled with a laser.The laser drilling process allows for small diameter,
Holes can be drilled in close proximity, which facilitates the construction of inductors with high inductance per unit area and with high coupling between adjacent windings due to the close proximity.
導電性トレース（２０４＞は、導電性インクを基板（２
０１”）の上面（２０２）の上にスクリーン印刷するこ
とによって形成される。導電路（２０５＞はまた、基板
（２０１＞の下面にも形成され、導電性インクは孔（２
０３）の上部にもスクリーン印刷される。基板（２０１
＞を真空処理することによって、導電性インクを孔（２
０３＞に貫入させ、これにより、孔の内部がすべて被覆
される。基板は次にたとえばトンネル・リフロー・シス
テムなどを用いて、導電性インクが適切に硬化されるま
で所望の温度プロフィルにさらされる。The conductive traces (204) connect the conductive ink to the substrate (204).
Conductive tracks (205> are also formed on the underside of the substrate (201>) and the conductive ink is applied to the holes (202).
03) is also screen printed on the top. Substrate (201
> by vacuum treatment, the conductive ink is formed into holes (2
03>, thereby covering the entire inside of the hole. The substrate is then exposed to the desired temperature profile using, for example, a tunnel reflow system, until the conductive ink is properly cured.
第３図は、フェライト内に巻いた変成器を示す。FIG. 3 shows a transformer wound in ferrite.
上面または第１の面（３０２＞および下面または第２の
面（図示されていない）を有する強磁性材料の基板（３
０１）には、径の小さな、近接した均一の孔にするため
に、レーザ穿孔処理により複数の孔を設けである。次に
、導電性インクを第１の面（３０２）の上にスクリーン
印刷して、所定のパターンのコンダクタ（３０４）を形
成する。A substrate (302) of ferromagnetic material having a top or first surface (302>) and a bottom or second surface (not shown).
01), a plurality of holes are formed by laser drilling process in order to create small diameter holes that are close and uniform. A conductive ink is then screen printed onto the first surface (302) to form a predetermined pattern of conductors (304).
同様に、導電性インクを下面の上にスクリーン印刷して
、コンダクタ（３０５）を形成する。導電性インクは、
また孔（３０３）の上部にも塗布され、真空処理によっ
て孔の内部に引き込まれる。Similarly, conductive ink is screen printed onto the bottom surface to form conductors (305). Conductive ink is
It is also applied to the upper part of the hole (303) and drawn into the hole by vacuum treatment.
基板上の導電性インクを適切に硬化させたのち、互いに
挟み込まれた２個のインダクタにより構成され、その間
に比較的高い相互インダクタンスを有する変成器が形成
される。After proper curing of the conductive ink on the substrate, a transformer is formed consisting of two sandwiched inductors with a relatively high mutual inductance therebetween.
第４図は、全体として４００番台の数字で示される従来
の技術による厚膜ハイブリッド電子回路を示している。FIG. 4 depicts a prior art thick film hybrid electronic circuit designated generally in the 400 series.
ガラス−テフロンまたはアルミナで形成される基板（４
０１）は、コンデンサ（４０２）やインダクタ（４０３
）などの個別部品を支持するために用いられる。導電性
インクは、導電路（４０４）と部品装着パッド（４０５
）を形成するために基板（４０１）上に付着される。A substrate made of glass-Teflon or alumina (4
01) is a capacitor (402) or an inductor (403).
) is used to support individual parts such as The conductive ink is applied to the conductive path (404) and the component mounting pad (405).
) is deposited on the substrate (401) to form a substrate (401).
５００番台の数字で示される改良されたハイブリッド超
小型回路を、第５図に示す。この実施例では、所定のパ
ターンで複数の孔（５０５＞を有する強磁性材料の基板
（５０１）を用いて、コンデンサ（５０２＞などの１個
以上の個別部品を支持している。導電路（５０４）を形
成するために、導電性インクまたはペーストを基板（５
０１）上に付着させている。ざらに、本発明により教示
される方法により、基板（５０１）の第１の面または上
面（５０６）と第２の面または下面（図示されていない
〉の上に所定のパターンで導電性インクを付着させるこ
とにより、１個以上のインダクタ（５０３）が基板上に
形成される。導電性インクはまた孔（５０５）の上部に
も付着され、真空処理により内部に引き込まれる。この
ようにして、インダクタ＜５０３＞は、フェライト内に
巻かれ、信頼性の高いハイブリッド超小型回路が作成さ
れる。An improved hybrid microcircuit, designated by numbers in the 500 series, is shown in FIG. In this example, a substrate (501) of ferromagnetic material having a plurality of holes (505) in a predetermined pattern is used to support one or more individual components such as a capacitor (502). A conductive ink or paste is applied to the substrate (504) to form a substrate (504).
01) It is attached on top. In general, the method taught by the present invention applies conductive ink in a predetermined pattern onto a first or top surface (506) and a second or bottom surface (not shown) of a substrate (501). By depositing one or more inductors (503) are formed on the substrate. The conductive ink is also deposited on top of the holes (505) and drawn inside by vacuum treatment. In this way, The inductor <503> is wound in ferrite to create a highly reliable hybrid microcircuit.
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、導電性インクを
利用したスクリーン印刷法により、自由空間の透磁率よ
りも高い透磁率をもつ基板上に、インダクタ、変成器な
どの回路素子を容易に形成できる。基板を強磁性材料と
すると、超小型のインダクタと変成器が得られ、従来の
個別部品を使用した場合に比べ、信頼性の高い厚膜ハイ
ブリッド超小型電子回路を構成することができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, inductors, transformers, etc. are printed on a substrate having a magnetic permeability higher than that of free space by a screen printing method using conductive ink. Circuit elements can be easily formed. Using ferromagnetic substrates allows for ultra-small inductors and transformers, making it possible to construct thick-film hybrid microelectronic circuits that are more reliable than traditional discrete components.
第１図は、フェライト・コアを有するインダクタを構成
するための従来技術を示す基板の一部の斜視図である：
第２図は、本発明のインダクタを示す基板の一部の斜視
図である；
第３図は、本発明の方法による変成器の斜視図である：
第４図は、従来技術のハイブリッド超小型電子回路であ
る：
第５図は、本発明の方法による改良されたハイブリッド
超小型電子回路である。
２０１．３０１，５０１・・・基板、
２０２．３０２・・・第１の面、
２０３．３０３，５０５・・・複数の孔、２０４・・・
導電性トレース、
２０５．５０４・・・導電路、
３０４．３０５・・・コンダクタ、
５０２・・・コンデンサ、
５０３・・・インダクタ。1 is a perspective view of a portion of a substrate illustrating a prior art technique for constructing an inductor with a ferrite core; FIG. 2 is a perspective view of a portion of a substrate illustrating an inductor of the present invention; FIG. FIG. 3 is a perspective view of a transformer according to the method of the invention; FIG. 4 is a prior art hybrid microelectronic circuit; FIG. 5 is an improved hybrid microelectronic circuit according to the method of the invention; It is a small electronic circuit. 201.301,501...Substrate, 202.302...First surface, 203.303,505...Multiple holes, 204...
Conductive trace, 205.504 Conductive path, 304.305 Conductor, 502 Capacitor, 503 Inductor.
Claims (4)
位置で当該基板を貫通する複数の開口部を有する基板の
上に、所定のパターンで前記第１および第２の面上にか
つ前記開口部の内部に導電性インクを厚膜処理工程で付
着させることによって、前記基板の少なくとも一部を実
質的に取り囲む連続した導電路を形成するようにしたイ
ンダクタにおいて： 上記基板が自由空間の透磁率よりも大きい透磁率を有す
ることを特徴とするインダクタ。(1) A substrate having first and second surfaces, and having a plurality of openings penetrating the substrate at predetermined positions, and on the first and second surfaces in a predetermined pattern. and an inductor in which a conductive ink is deposited inside the opening in a thick film process to form a continuous conductive path substantially surrounding at least a portion of the substrate, wherein the substrate is in free space. An inductor characterized in that it has a magnetic permeability greater than a magnetic permeability of .
において、前記方法は： （ａ）自由空間の透磁率よりも大きな透磁率を有する基
板であり、第１および第２の面と所定の位置で当該基板
を貫通する複数の開口部を有する強磁性材料の基板を設
ける工程； （ｂ）前記基板の前記第１および第２の面の上および前
記開口部の少なくともいくつかの上に導電性インクを所
定のパターンで付着させる工程；（ｃ）上記の所定のパ
ターン間に導電路を設けるために前記開口部の少なくと
もいくつかの内部に導電性インクを付着させる工程；お
よび （ｄ）導電性インクを硬化させるために所定の温度プロ
フィルに基板をさらす工程； とによって構成されることを特徴とする方法。(2) A method of manufacturing a screen printed inductor, the method comprising: (a) a substrate having a magnetic permeability greater than the magnetic permeability of free space; (b) providing a substrate of ferromagnetic material having a plurality of openings therethrough; (b) applying a conductive ink over the first and second sides of the substrate and over at least some of the openings; (c) depositing a conductive ink within at least some of said openings to provide a conductive path between said predetermined patterns; and (d) depositing a conductive ink in said predetermined pattern. A method comprising: exposing the substrate to a predetermined temperature profile for curing.
位置で当該基板を貫通する複数の開口部を有する強磁性
材料の基板； 前記基板の少なくとも一部を実質的に取り囲む連続した
導電路を形成するため、前記第１および第２の面の上と
少なくとも前記開口部の一部を貫通して所定のパターン
で導電性インクを付着させることによって前記基板上に
形成される第１の巻線；および 少なくともいくらかの相互インダクタンスが前記第１の
巻線と前記第２の巻線との間に存在するように、前記基
板の少なくとも一部を実質的に取り囲む連続した導電路
を形成するため、上記第１および第２の面の上と前記開
口部の少なくとも一部を貫通して所定のパターンで導電
性インクを付着させることによって基板上に形成される
第２の巻線； とによって構成されることを特徴とするスクリーン印刷
による変成器。(3) a substrate of ferromagnetic material having first and second surfaces and having a plurality of openings through the substrate at predetermined locations; a first conductive ink formed on the substrate by depositing a conductive ink in a predetermined pattern over the first and second surfaces and through at least a portion of the opening to form a conductive path; winding; and forming a continuous conductive path substantially surrounding at least a portion of the substrate such that at least some mutual inductance exists between the first winding and the second winding. a second winding formed on the substrate by depositing conductive ink in a predetermined pattern over the first and second surfaces and through at least a portion of the opening; A screen-printed transformer characterized by comprising:
置で当該基板の面を貫通する複数の開口部を有する基板
の上に形成され、少なくとも１つのインダクタを有する
厚膜ハイブリッド電子回路において、前記厚膜ハイブリ
ッド電子回路は：自由空間の透磁率よりも大きい透磁率
を有する基板によって構成され；かつ 前記少なくとも１つのインダクタは、導電性インクを前
記第１および第２の面の上および前記開口部の少なくと
も一部を貫通して所定のパターンで付着させることによ
って、少なくとも前記基板の一部を実質的に取り囲む連
続した導電路を形成するように形成されることを特徴と
する厚膜ハイブリッド電子回路。(4) a thick film hybrid electronic circuit formed on a substrate having first and second surfaces and having a plurality of openings extending through the surfaces of the substrate at predetermined locations and having at least one inductor; wherein the thick film hybrid electronic circuit is constructed by: a substrate having a magnetic permeability greater than the magnetic permeability of free space; and the at least one inductor injects a conductive ink onto the first and second surfaces and a thick film formed to penetrate at least a portion of the opening and be deposited in a predetermined pattern to form a continuous conductive path substantially surrounding at least a portion of the substrate; Hybrid electronic circuit.
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| US38395389A | 1989-07-21 | 1989-07-21 | |
| US383,953 | 1989-07-21 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2007504643A (en) * | 2003-09-02 | 2007-03-01 | コミツサリア タ レネルジー アトミーク | High impedance substrate |
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|---|---|---|---|---|
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- 1990-07-20 JP JP2190906A patent/JPH0364903A/en active Pending
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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