SU1397977A1 - Многослойный индуктивный элемент и способ его изготовлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  ; эл1:ктро- технике и может быть использов ьо в изготовлении трансформаторов и дпос- селей дл  микроэлектронной аппаратуры . Цель изобретени  состой в улучшении массогабаритных показателей. Устройство состоит из набора п ферромагнитных пластин: внешних 1 и 2 и внутренних 3. На поверхности внутренних FLiacTHH с двух сторон расположены пр моугольные спирали 5 из провод щего материала, которые соединены через отверсти  4 в ферромагнитных сло х. На поверхност х каждой пластины , свободной от обмотки, размещена магнитодиэлектрическа  масса 6, толщина которой равна толщине спирали. На внешних пластинах провод щий и магнитодиэлектрический материал нанесен с одной стороны. Спирали соседних пластин соединены между собой по всей поверхности, внутренн   длина стороны сиирали а выражению а ВЦ 4h, определена по где hg - толви (% щина внешней пластины, котора  определена по выражению hg 0,1а, где а - средн   длина стороны витка спи- р али. 2 с.п. ф-лы, 5 ил. (Л

Description

со со

Фиг.

Изоитетение (уг.чоситг.  к э.чектро- технике , Е частности; к конструирс- ванию и технологии изготовлени  радиотехнических элементов, используе- г-;ь;х в гиорндных интегральных микросхемах и микросборках, а конкретно к ;;росса.11 м, катушкам индуктивности.

Цель изобретени  - у.чучшенке мас- согабар:ггн1 1х Показателей индуктивного э.чемента.

На ОИГ.1 изображен предлагаемый ; |,чогослойный индуктивный элемент , -Tipt-з; на фиг. 2 - внутренн   чегиа  ,. I..; .тин а; j- a фиг.З - внутренн   не- :, .-а  пластина; на фи1 ,- - BHCiiniiie .  1 1- рхн   нечетна  пластины; -Jinr.: - iiiiuiDiiHa верхн   четна 

созданных токами в соседних спирал х и, как следствие, их взаимна  компен- сапи . Указанное обсто тел1 ство позвол ет зт1ачительно уменьшить толщины внутренних пластин без уменьшени  индуктивности многослойного индуктивного элемента.

Яч  того, чтобы уменьшить сопротивление сердечника магнитному потоку , проводитс  заполнение пустот маг- нитодиэдектрич5.кой масс(-ж и формируетс  керн сердечника, который равен длине внутреи 1ей стороны спирали , определ емой rui выражению

4h

в

(3)

.гг: ПЛОСКОЙ спиральной 1.:т1М:: ПС : ;i ., .lor-ieшейной - рро- .ги ;1тными чрочлпаемостью щ, и , i,; :   -1 |И :

. - ,,1 ин -мина стороны витка спирали; Ь - гс чшииа ннешних ферромагнитнь х пл астин ,

|-ро;чт;п - -in Г -асиитна  .:оонипаемос .Чз c;:i. 4 :;..: :., :н;к; й спиральнсп ка- , -г- /. 1 :тв---чтч -значительно при- : .ii-i , lie ;а ;;jiii. i- :-iaiM.;iT.. про ,rCM:iC чс рс-чагнит ых пластин,

ii, , . icrc 1 i нмчес F- iiM VAj;i c

И Г ;,: . , ; , ;-; пласл ипм р-:;--м 1 ; .: .1а ц:1на выОтграетс  из ус. юIH К ;iic. v4inpa,ini } r-iHor :Cj4; i MO ;

ii. м:-:, п Tcvcii, прс ггч-:а:(1:цие 1 ним, зда;ог в L . ixi.eur аке магапп сопчси, чогор с , в основном, про -,.:;1..т ii:- -чютних гч :.-1..-а Инах. На вну;

м;р;-; ., i , ,,i ,; CrtHT vie i С HC-riJe40

- ..

0

0

6И

- длина внутренней стороны спирали.

Это позвол ет получить эффективную плошадь керна, равную или бочыле пффективной ш-ющади в1;ешней гипасти- . ( друг oil стороны, так ие призна |;и, обс.чужи. апие пу. ож.- д гд - :-: пи- ра,Ч1 й, соединение их всей поверхно- сту.н; приводит к сниже};ию coiipoi n B.iio- ни  Ч|)оводников электрическому току.

Все это в п-риводит к поиъпие- ник; .( { инд,уктирного элемег та т. ., -/меныкастс  г;ерсг-рев, возрастает и;-;-- ду к-Г1 вност1,, улучшаютс  массо абарит- ;1ь:е оказаге:п1.

М 1огослойный индуктигэный. : псмент осто; г из ) }П-1жней i и зёрх- е-; 2 п.ластин, внутренних чет}Г;,х и ных пластин 3, в которых прос:ерлечы отверсти  4, пр моугольных спиралей 5, магнитодиэлектрической массы 6, контактных плош;адок 7.

Многослойный индуктивный элемент офит-.Т) состоит из внешних нижней 1 ч верхнеГ 2 пластин, изготовленньЕ 1-:з ферромагнитного материала, например , |-п1кечь-цинкового феррита, Т(7л-- ii;- г-лас-рин Ь. выбипае-к   из ус- :товн 

Ь, - и,1а,

де li - .ина внекпей 1 ласт -;ны; 1 - л- чл   длина стор 1-Ч вит - ка , котора  раз-- меигаетс  на одной стороне внешних пластин,

Межт;у гшецгними нижней и верхмеГ) пласт1-п ;1ми п многослойном индуктиь- ном тчемсчте располагаютс  внутре - i-iTin,u- фиг, 2) ч почетные (фи ,1))

пластины 3, на поверхности которых с двух сторон размещены спирали, соединенные межд-/,у собой через отверсти  4 последовательно согласно,

Внутренние пластины выполнены из ферромагнитного материала, напри-мер никель-цинкового феррита, их толщина выбираетс  минимальной из условий прочности. Спирали 5, контак- тные площадки 7, заполнение отверстий 4 выполн ютс  провод щим материалом , например палладиево-серебр - ной пастой, покрытой припоем. Внутренн   длина стороны спирали а выбираетс  из услови  (3). На оставшуюс  часть пластин размещаетс  маг- нитодиэлектрическа  масса 6, высота которой равна высоте провод щего материала . Соединени  между пластина- ми производ тс  всей понерхностью провод щей спирали с изменением направлени  закручивани  ее на ISO,

Технологические операции идут в следующей последователт-чос ги .

На внутренних ферромагнитных пластинах 3 высверливают отверсти  +, заполн ют их провод щей палладиево- серебр нор пастой, нанос т с двух сторон спирали 4 из провод щий па- сты, а на внеш1тие ферромагнитные пластины 1 и 2 нанос т спирали 5 и контактные площадки 7 с одной стороны. Затем пасты, нанесенные на пчастинь, вжигают, облуживают легкоплавким пр вод щим материалом (припоем).

После обл живани  пространстнс) между спирал ми и до краев пластины заполн ют магнитодиэлектрической пас сой, содержаи1ей, например, мелкодис- персный порошок никель-цинкового феррита и св зующи материал, на высоту проБОд щег1; материапа. При выборе пр припо  и св зующего материала в маг- нитодизлектрическгой массе н.. обходи- МО, чтобы температура плавлени  припо  и отверждени  св зующего материала были близки.

Затем пластины складывают и много спойныи индуктивный элемент, нагрела ют ло температуры плавлени  припо . При этом оплавл с-тс  припой, нанесрн нь/й на спирали, и так как ме;еду пла- спирали соприкасаютс  всеми част ми поверхности, то таклм обрл- зом происходит соеди}1оние спи)алсi и образование обмотки nH yKTHs-iji . j o элемента. При же тем:1ерату)р начинаетс  отверж;1(- Ние. магчтиди ..-ктрической массы. Выдерживают индуктивный элемент при температуре полимеризации (поликонденсации) св зующего материала до полного отверждени  магнитодиэлектрической массы.

П р и м е р. Многослойный индуктивный элемент выполнен на пластинах из феррита марки М400НН, размер пластин 20x20 мм. Толщина внешних пластин выбрана из услови  (2) и равной 1,3 мм дл  случа , когда внешн   длина стороны витка спирали составл ла 19 мм, л внутренн   сторона спирали 6 мм, ири этом выполн етс  условие , 3)

6 мм fc 4-1,3 мм 5,:

мм.

что гарантирует оптимальный магнитный режим во всех част х магнитопро- гзода.

Многослойный индуктивный элемент содержит верхнюю и нижнюю пластины, размеры которых 20x20x1,3 мм, и три внутренние пластины, две из которых четные и одна нечетна . Размер внутренних пластин 20x20x0,3 мм. Толщина выбранных пластин выбрана из Соображени  механической прочности, вытекающей из условий технологии изготовлени  индуктивных элементов. На всех пластинах выполнены провод щие спирали и технологические отверсти . Ширина проводников 1 мм, рассто ние между соседними проводниками 0,5 мм, размеры контактных площадок 1,5x1,5 мм. На каждой пластине выполнено по 4 витка. Конфигура  спирали на верхней пластине выполнена по фиг.5, на нижней пластине - по фиг.4, на четных пластинах - по фиг. и на нечетной пластине -по фиг.З. Выполнение спира тей включало следующие операции: нанесение методом сеткогра фии палладиево-серебр ной пасты, вжи гание пасты при температуре 780 с. Далее пластины с нанесенными рисунками погружали в расплавленный припой типа ПОСК 50-18 с температурой плавлени  155i5°C. После облуживани  пространство между спирал ми заполнили магнитодиэлектрической массой, разогретой до 70 С и содержащей 70 мае . % порошка феррита 400п Н и 30 мае./, эпоксидной смолы ЭЛ-20 с отвердителем триэтаноламином. Затем пластины уклалывают друг на лруга (фи1 .1), совмеща  при этом провод 1дие рисунки на смежных пластинах, нагревают до температуры 160 С, выдерживают

1-2

-О

мин и охлаждают до теь пературы . При этой температуре выдерживают в течение 2 ч до полного отверждени  магнитодиэлектрической массы.

В результате получен многослойный индуктивный элемент с габаритами 20x20x4,3 мм, массой 6,3 г и индук- тивностьк 24 мкГн на посто нном токе 4,3 л при перегреве 50 К, т.е. с удельной энергоемкостью 3,54 х X 10 м Г1;-А . Таким образом, предлагаемый индуктивный элемент об- .апает высокой энергоемкостью.

СледоЕател 1Но, предлагаемое техническое решение позвол ет улучшать

1ссогабаритн1,1е показатели многослой- 20 ° индуктивного элемента, заклю го инл тиь ного элемента в 8 раз.

чающийс  в том, что в пластинах высверливают отверсти , формируют пр  моугольные спирали из провод щей па сты, пластины нагревают до температуры вжигани  пасты, затем пластины соосно складывают и фиксируют в сжа том состо нии, отличающий с   тем, что, с целью улучшени  ма согабаритных показателей, пр моугол ные спирали формируют на обеих стор нах пластины, отверсти  пластин заПОЛНЯН1Т провод щей пастой, перед складыванием пластин спирали всех пластин покрывают легкоплавким провод щим материалом и заполн ют поверхности пластин, свободных от спирали, магнитодиэлектрической ма сой, после складывани  пластин их нагревают до температуры плавлени  легкоплавкого провод щего материала и выдерживают до отвердени  магнито диэлектрической массы.

р м

и 3 о б р с т е н и  

25

::;ь г и сп1-1ральиые OCIKOT- HI-I :-.-,| :i.:.A,iy собой через М :1 iii: i. .: тг;о в пласти- . обмотк, сос едних п/га ; и-; foe/uuii-Hi i между собой, о т - I ч а i щ и 1 с   тем, что, с це- KI ум1Ч11, 1:ен л  --ьчсс-огабаритных пока- 1;пч-.  нпуктив ого э.чемента, он . абжеч aIннтг; ;иэ. грической мас- л, пла :ины В1)толнены ферромагнит- :и, на пг. Нерхчсн т х каждой пласти- :., сл .збодной от 11 3мотки, размещена Г агнит(1иолектрическа  масса, толщина KO i opoi равна толщине спирали, спи

,.2

ральные обмотки соседних пластин соединены между собой по всей их поверхности , спиральные обмотки выполнены пр моугольными, причем внутренн   длина авн стороны спирали определена по математическому выражению:

4h

в

где

h. толщина внешней пластины, котора  определена по математическому выражению

0,1а,

а

средн   длина стороны витка спирали. Способ изготовлени  многослойчающийс  в том, что в пластинах высверливают отверсти , формируют пр моугольные спирали из провод щей пасты , пластины нагревают до температуры вжигани  пасты, затем пластины соосно складывают и фиксируют в сжатом состо нии, отличающий - с   тем, что, с целью улучшени  мас- согабаритных показателей, пр моугольные спирали формируют на обеих сторонах пластины, отверсти  пластин за ПОЛНЯН1Т провод щей пастой, перед складыванием пластин спирали всех пластин покрывают легкоплавким провод щим материалом и заполн ют поверхности пластин, свободных от спирали, магнитодиэлектрической массой , после складывани  пластин их нагревают до температуры плавлени  легкоплавкого провод щего материала и выдерживают до отвердени  магнитодиэлектрической массы.

fJiiTTifnt:

Редэкт ОГ I. Гратчлло

. S

с Of 1 .iliH Tt .Lb Ф . flfpFiUHa

Тс Хрел Л.07; 1ЙньжКорректор М.Пожо

Типаж . ч6

BHIui lii 1 с1судар( гве;;1и Г 1 комитета СССР

по д( лам н ктбгл,елч :; и откр1мтий , Москва. Ж-;о, Pav;;u:KnH наб,, д. 4/5

Фиг.З

ife

mL i u

Lbr

.

1одпис ное

Claims (1)

1. 2. Способ изготовления многослойного индуктивного элемента, заключающийся в том, что в пластинах высверливают отверстия, формируют прямоугольные спирали из проводящей пасты, пластины нагревают до температуры вжигания пасты, затем пластины соосно складывают и фиксируют в сжатом состоянии, отличающийс я тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, прямоугольные спирали формируют на обеих сторонах пластины, отверстия пластин заполняют проводящей пастой, перед складыванием пластин спирали всех пластин покрывают легкоплавким проводящим материалом и заполняют поверхности пластин, свободных от спирали, магнитодиэлектрической массой, после складывания пластин их нагревают до температуры плавления легкоплавкого проводящего материала и выдерживают до отвердения магнитодиэлектрической массы.

   Фи,?,. 2

   1397977

   Фиг. 3