WO2023237616A1 - Schaltungsträger mit einer ferromagnetischen schicht - Google Patents

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WO2023237616A1
WO2023237616A1 PCT/EP2023/065272 EP2023065272W WO2023237616A1 WO 2023237616 A1 WO2023237616 A1 WO 2023237616A1 EP 2023065272 W EP2023065272 W EP 2023065272W WO 2023237616 A1 WO2023237616 A1 WO 2023237616A1
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Michael Johannes Franz
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Robert Bosch Gmbh
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    • H05K2203/104—Using magnetic force, e.g. to align particles or for a temporary connection during processing

Definitions

  • the invention relates to a circuit carrier, in particular a multilayer printed circuit board.
  • the circuit carrier has at least two electrically insulating layers and at least one electrically conductive layer.
  • the circuit carrier also has at least one induction coil, the induction coil being formed by at least one or only one electrically conductive layer of the circuit board.
  • the circuit board has at least one ferromagnetic layer, in particular a magnetic field-enhancing layer and/or designed to guide magnetic field lines, the ferromagnetic layer being designed and arranged to guide a magnetic field generated by the coil inside the circuit carrier.
  • the coil has a central axis wrapped around by the coil windings.
  • the ferromagnetically formed layer has ferromagnetic particles, the particles being stronger in a central region of an entry of the magnetic field, in the region of the central axis, with at least one directional component Direction of the central axis are aligned, than in an adjacent transition area that is radially spaced from the central axis.
  • An arc section can advantageously be formed within the ferromagnetic layer, along which the ferromagnetic particles follow their orientation and are thus aligned along the arc section.
  • the magnetic field generated by the coil can be guided along an arc and in this way along a curve in the ferromagnetic layer, whereby field losses can be reduced.
  • the particles are in an outer exit region in the ferromagnetic layer, spaced from the central axis, - in particular in the region of a coil edge of the coil - with at least one directional component, only one in particular spatial directional component, at least or only two directional components, or three
  • spatial directional components are aligned more transversely to the flat extent of the circuit carrier than in an adjacent transition region that is radially spaced from the central axis.
  • the two or three directional components are preferably aligned orthogonally to one another.
  • the particles can guide the magnetic field along a curve both in the entry area of the magnetic field and in the exit area of the magnetic field. This advantageously avoids field losses caused by a particularly rectangular field line routing.
  • the exit region is at least partially or completely annular.
  • the magnetic field of a ring coil can advantageously be guided along the ring in the exit area.
  • the central region is circular.
  • the central region can advantageously be adapted to an annular, in particular annular or spiral-shaped coil.
  • the coil is preferably a toroidal coil, in particular a circular coil, or a coil with rectangular or square turns formed in a plane.
  • the coil can be formed so that it extends flat in the interior of the circuit carrier in a cost-effective manner.
  • the entry region and the exit region are annular, in particular annular, in accordance with the coil shape.
  • the entry area and the exit area are annular, in particular rectangular-annular.
  • the alignment of the particles in the ferromagnetic layer can advantageously be adapted to the geometry of the coil - in particular oriented to the field of the coil.
  • the particles in the transition region are aligned in the direction of the flat extension of the circuit carrier.
  • the magnetic field can advantageously be guided in the plane of the circuit carrier, and preferably inside the circuit carrier.
  • the particles in the entry area and/or in the exit area, whereby the entry area or the exit area is arranged adjacent to the transition area, between 30 degrees and 60 degrees, are aligned with the flat extension of the circuit carrier.
  • the magnetic field can advantageously be introduced or led out along the angled particles with a soft curve from the field-enhancing, flatly extending region of the ferromagnetic layer.
  • the ferromagnetic layer has an electrically insulating matrix material.
  • the particles are further preferably embedded in the matrix material in an electrically insulated manner from one another.
  • the particles, in particular the particles can be sufficiently spaced apart from each other so that they are between each other adjacent, in particular directly adjacent particles, the matrix material is located.
  • the formation of eddy currents in the ferromagnetic material can be prevented in the ferromagnetic layer.
  • the matrix material is preferably an electrically insulating plastic, for example polyimide, polyester, polyurethane,
  • a laminable layer with embedded ferromagnetic particles can be formed in the circuit carrier in a cost-effective manner.
  • the ferromagnetic particles can preferably each be covered with a plastic layer or lacquer layer and thus embedded in the matrix material - in particular a material different from the plastic layer or lacquer layer.
  • a plastic layer or lacquer layer can be covered with a plastic layer or lacquer layer and thus embedded in the matrix material - in particular a material different from the plastic layer or lacquer layer.
  • the proportion of particles, in particular ferrite particles is 90 percent, with the remainder of the ferromagnetic layer being formed by the matrix material.
  • the ferrite particles are, for example, manganese-zinc ferrite particles or nickel-zinc ferrite particles or iron particles.
  • the coil is a flat coil that extends in the plane of the circuit carrier.
  • the coil can advantageously be embedded in the circuit carrier, in particular as an inner layer of the circuit carrier, between further layers of the circuit carrier.
  • the flat coil is, for example, a spiral-shaped flat coil, which extends in only one plane of the circuit carrier, or a cylindrical coil in which the coil turns, or at least two successive ones Coil turns extend in electrically conductive layers which are adjacent to one another along the thickness of the circuit carrier and are thus arranged one above the other.
  • the electrical connection between the coil turns can be formed, for example, by electrically conductive via connections.
  • the circuit carrier has two coils, which together form a transformer.
  • the spatial alignment of the particles is formed in an arc shape in such a way that the magnetic field lines of the coils can be guided in a closed magnetic circuit within the circuit carrier.
  • a circuit carrier can be formed with a transformer, whereby both the coils are accommodated in the circuit carrier and the magnetic field generated by the coils can be guided inside the circuit carrier with little loss.
  • the invention also relates to an inverter, wherein the inverter comprises the circuit carrier with the two coils, and at least one power output stage, which is designed to supply one of the two coils, in particular a primary coil of the two coils, with an alternating current.
  • An energy converter can advantageously be formed within the circuit carrier, which is designed to transform a voltage of a high-voltage vehicle electrical system, in particular a voltage between 800 and 1000 volts, into a voltage of a low-voltage vehicle electrical system, in particular between twelve volts and 48 volts.
  • the ferromagnetic layer is designed as an inner layer, the inner layer being enclosed between at least two outer layers, in particular electrically insulating layers of the circuit carrier.
  • the transformer can be formed inside the circuit carrier, and further electronic components, in particular semiconductor components, resistors or capacitors, can be electrically connected, in particular soldered, to the circuit carrier on outward-facing layers, in particular rewiring layers.
  • the circuit carrier can form an electronic circuit arrangement which has a transformer formed inside the circuit carrier.
  • the circuit carrier is preferably a printed circuit board, in particular a prepreg printed circuit board, for example an FR4 printed circuit board.
  • the circuit board in particular has fiber-reinforced epoxy resin layers as electrically insulating layers and copper or aluminum layers as electrically conductive layers.
  • the circuit carrier can be designed as a ceramic circuit carrier, which has a ceramic layer, in particular aluminum oxide layer, as the electrically insulating layer and has a copper layer as the electrically conductive layer.
  • the invention also relates to a method for producing a ferromagnetic layer for a circuit carrier, in particular a printed circuit board, according to the type described above.
  • ferromagnetic particles are embedded in a matrix material, in particular plastic material, and the particles are aligned in a magnetic field.
  • the magnetic field is preferably generated by a coil whose central axis runs transversely to a flat extension of the layer, so that the particles are aligned along an arc, in particular curved, by a magnetic field entering the layer and exiting the layer again.
  • the round arch, formed by the particles is preferably formed by a plurality of particles arranged one behind the other and/or particles arranged next to one another.
  • the particles are fixed by hardening the matrix material in the sheet shape at least in the entry region of the magnetic field lines and/or in the exit region of the magnetic field lines, in the layer, in particular the matrix material, following the magnetic field lines.
  • a ferromagnetic layer can advantageously be produced in this way, which has a magnetic field orientation of the ferromagnetic particles that corresponds exactly to the coil field of the coil, which is embedded in the circuit carrier and interacts with the ferromagnetic layer.
  • the size and arrangement of the coils in the transformer correspond to the coils that aligned the particles in the ferromagnetic layer to produce the ferromagnetic layer.
  • the alignment of the particles in the ferromagnetic layer following the field lines can be optimally formed by the correspondence of the coils.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a circuit carrier which has a transformer formed by flat coils, and ferromagnetic layers, which enclose coils of the transformer between one another and can deflect a magnetic field generated by the coils and guide it in the ferromagnetic layer, so that the magnetic field extends to the outside is shielded;
  • Figure 2 shows the ferromagnetic layer shown in Figure 1 with particles aligned anisotropically in the layer in a top view;
  • Figure 3 shows a device and a method for producing a ferromagnetic layer for a circuit carrier according to Figure 1.
  • Figure 1 shows - schematically - an exemplary embodiment of a circuit carrier 1, which in this exemplary embodiment is formed by a multilayer circuit board, in a sectional view.
  • the circuit carrier 1 has electrically insulating layers and also electrically conductive layers, of which two electrically conductive layers each form a coil, in particular a transformer coil, inside the circuit carrier 1.
  • the circuit carrier 1 has two circuit carrier parts 2 and 3, each of which forms a laminate composite.
  • the circuit carrier parts 2 and 3 are connected to one another flatly along their flat extent by means of a laminate layer 18, in particular a prepreg layer 18.
  • a multilayer circuit board which has two transformer coils inside.
  • the circuit carrier 1 has a transformer coil 5 inside the circuit carrier part 2, which in this exemplary embodiment is designed as a flat coil, formed by an electrically conductive, in particular etched, layer in the layer composite of the circuit carrier part 2.
  • the flat coil 5 is formed within an electrically insulating layer 4.
  • the partial circuit carrier 2 also includes a ferromagnetic layer e and an electrically insulating layer 14.
  • the ferromagnetic layer 6 is enclosed between the electrically insulating layers 4 and 14 - in particular in the manner of a sandwich.
  • the coil 5 is designed to generate a magnetic field which corresponds to an orientation of the ferromagnetic particles enclosed in the ferromagnetic layer 6.
  • the ferromagnetic layer 6 has a matrix material 28 in which the ferromagnetic particles are embedded in isolation from one another.
  • the ferromagnetic particles previously also called particles, have different spatial orientations in mutually different radial areas, starting from a central axis 25 of the circuit carrier 1, which can be followed by a magnetic field generated by the coil 5.
  • the ferromagnetic particles 7 are embedded in this transition region 20 and have an orientation directed predominantly in the flat extent of the circuit carrier 1, and so in the flat extent of the ferromagnetic layer 6, and so transversely to the central axis.
  • the ferromagnetic particles 7 are thus directed radially outwards in the flat extension of the circuit carrier 1 from the central axis 25, in particular in the manner of sun rays.
  • Adjoining the area 20 radially outward is an annular area 19, which forms an aforementioned exit area for the magnetic field lines of the magnetic field generated by the coil 5.
  • the ferromagnetic particles 8, which are embedded in the region 19 in the ferromagnetic layer 6, are arranged in an arc shape from the region 20, into the region 19, and so from the transition region into the exit region, so that magnetic field lines which are in the Transition region 20 extends guided in the flat extension of the circuit carrier 1, along the arc shape in the direction of the central axis 25, and in this exemplary embodiment can be deflected radially from the central axis 25 to extend parallel to it.
  • the circuit carrier part 3 has a coil 15 embedded in the circuit carrier part 3, which forms a secondary coil for the transformer formed in the circuit carrier 1.
  • the circuit carrier part 3 has - like the circuit carrier part 2 - two electrically insulating layers, between which a ferromagnetic layer 16 is arranged.
  • the ferromagnetic layer 16 has a large number of ferromagnetic particles embedded in matrix material, which are arranged in such a way that the magnetic field generated by the coil 5, which extends parallel to the central axis 25 in the circuit carrier 1 and passes through it, in the ferromagnetic layer Area 19 enters the ferromagnetic layer 16, and can be deflected by the arcuately arranged particles 13 into the flat extension of the circuit carrier 1 towards the area 20.
  • the ferromagnetic particles 12 are aligned in such a way that the field lines of the magnetic field can be guided in the flat extension of the circuit carrier.
  • the central region 24, in particular on the radial section 21, can form an aforementioned center region of an entry of the magnetic field, in which the particles 11 are aligned in such a way that the magnetic field guided by the transition region 20 in the flat extension of the circuit carrier 1 in the direction of the central axis 25, and so be redirected parallel to the central axis 25.
  • the ferromagnetic layer 16 of the sub-circuit carrier 3 is embedded between an electrically insulating layer 17 and an electrically insulating layer 10.
  • the matrix material 28 of the ferromagnetic layer e, and also the ferromagnetic layer 16, in this exemplary embodiment is a plastic, for example polyethylene, polypropylene, polybutylene terephthalate, or polyamide, or a resin, in particular epoxy resin.
  • the circuit carrier 1 has a rewiring layer 22 adjacent to the electrically insulating layer 14 and a rewiring layer 29 adjacent to the electrically insulating layer 17.
  • Electronic components are connected to the electrically insulating layers, in particular soldered.
  • a component 27, in particular a microprocessor, is designated as an example.
  • the electrically insulating layer 4 has, for example, a thickness extent which is half or less than half of the thickness extent of the outer electrically insulating layer 14.
  • the layer thickness of the ferromagnetic layer 6 can correspond to the layer thickness of the outer electrically insulating layer.
  • the layer thickness of the ferromagnetic layer is, for example, between 100 micrometers and 300 micrometers, or 200 micrometers.
  • Figure 2 shows - schematically - the ferromagnetic layer 6 of the circuit carrier 1 in a top view. 2 shows a section line 26 running through the central axis 25, which represents a section through the circuit carrier 1 shown in FIG. 1, which corresponds to the sectional view of the circuit carrier 1 shown in FIG.
  • the central region 24 extends, in which the ferromagnetic particles are aligned in such a way that magnetic field lines, which extend parallel to the central axis 25, can be deflected in an arc into the flat extent of the circuit carrier.
  • the central area 24, which forms an entry area for the magnetic field lines, is adjoined radially outward by the area 20, which forms a transition area and which contains the coil turns of the flat coil, which extends parallel to the ferromagnetic layer 6 - in particular in a projection -, covers.
  • the transition area is adjoined radially outward by the area 19, which forms an exit area for the magnetic field lines out of the ferromagnetic layer and into the circuit carrier, in particular into the interior of the circuit carrier.
  • the ferromagnetic particles 8 are aligned in an arc shape in such a way that magnetic field lines coming from the transition area, in particular the area 20, can be deflected transversely to the flat extension of the circuit carrier, and so orthogonally to the circuit carrier plane, and thus emerge from the ferromagnetic layer 6, can run parallel to the central axis 25 inside the circuit carrier 1.
  • the ferromagnetic layer also has a surrounding area 23 surrounding the particularly cylindrical area 19, in which a concentration of the ferromagnetic particles is smaller than in the areas enclosed by the surrounding area 23, which cover the flat coil and which guide the magnetic field lines can.
  • the surrounding area 23 can be formed by punching out and inserting a ferromagnetic material into the recess, or the particles can be concentrated in the areas of high magnetic field strength by a sufficiently strong magnetic field during the creation of the ferromagnetic layer during an alignment process in the still viscous unhardened matrix material , so that the surrounding area has a smaller particle concentration than the areas 19, 20 and 24, in which the coil magnetic field of the coil 5 can be guided.
  • the ferromagnetic layer 6 has, for example, a particle proportion of less than 50 percent by volume, less than 20 percent by volume, less than ten percent by volume, or no proportion of magnetic field-enhancing particles, previously also called ferromagnetic particles.
  • Figure 3 shows - schematically - an exemplary embodiment of a device 30 for producing a ferromagnetic layer, in particular the ferromagnetic layer e in Figure 1.
  • the device 30 has an extruder 31, which is designed to feed a matrix material, in particular a thermoplastic polymer or a resin, in particular epoxy resin, to a screw mixing device of the extruder 31 by means of a matrix material supply device 34.
  • the extruder 31 also has a feed device 33, which is designed to feed ferromagnetic particles, in particular as part of a mixture of substances, to the screw mixing device.
  • the extruder 31 is designed to homogeneously mix the ferromagnetic particles with the matrix material, in this exemplary embodiment epoxy resin, and to output the mixture 35 on the output side.
  • the mixture 35 has a plate or strand shape.
  • the device 30 also has a further extruder 32, which can receive the mixture of substances 35 and can mix a hardener, in particular a free radical generator, into the mixture of substances.
  • the further extruder 32 has a hardener supply device 36.
  • the device 30 also has a plate former 37, which is designed to produce a plate shape from the material mixture produced by the further extruder 32 and thus to output a plate-shaped strand on the output side.
  • the device 30 also has a magnetizing device 45, which in this exemplary embodiment - in particular in the manner of a conveyor belt - has magnetizing plates 47 linked together, which can be moved by rollers 46 along a conveying direction.
  • the magnetizing plates 47 are designed to align the material mixture formed by the plate former 37, comprising the matrix material, with the ferromagnetic particles by means of a sufficiently strong magnetic field in accordance with the arrangement shown in FIG.
  • the device 30 also has a separating device 38, which is designed to separate a longitudinal section from the plate-shaped strand issued by the plate former 37.
  • the longitudinal section separated in this way can then be guided on the magnetizing plates 47 - in the manner of a conveyor belt.
  • the magnetic field generated by the magnetizing plate 47 can be switched on so that the longitudinal section which lies on the magnetizing plate can be magnetized in order to achieve the alignment pattern of the particles within the matrix material shown in Figure 2 and Figure 1, and in this way within the ferromagnetic layer.
  • the device 30 also has a pressing device 40, which is designed to compress and/or heat the plate-shaped mixture of substances in order to accelerate hardening of the matrix material.
  • the magnetic field can be switched off in a method step 41 after the particle alignment has taken place.
  • the device 30 also has a separating device 42, which can further separate the magnetized plate sections, each of which has a ferromagnetic layer with a plurality of cylindrically magnetized areas - in particular arranged in a matrix - so that a ferromagnetic layer isolated in this way has the magnetic field of a coil can redirect and influence.
  • the magnetizing plates 47 can have a plurality of coils arranged in a matrix for magnetizing mutually adjacent areas in the plate section.
  • the ferromagnetic layer 6 produced in this way can be pressed with fiber-reinforced epoxy resin layers, in particular prepreg layers, to form a laminate composite, in particular to form a partial circuit carrier shown in FIG.
  • the sub-circuit carriers can each - as shown in Figure 1 - have electrically insulating layers of different thicknesses, each of which encloses a ferromagnetic layer between one another.
  • two partial circuit carriers can form an axially symmetrical arrangement, so that one of two - in particular asymmetrically designed - Circuit carriers assembled from partial circuit carriers cannot bend.
  • the device 30 also has a control unit 44, which is designed to control the magnetization process and thus the alignment of the ferromagnetic particles in the matrix material of the layer sections resting on the magnetization plates 47.
  • the control unit 44 is designed to switch the magnetizing plates 47 on or off and to control movement of the conveyor rollers 46 for moving the magnetizing plates 47.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger, insbesondere eine Multilayer-Leiterplatte. Der Schaltungsträger weist wenigstens zwei elektrisch isolierende Schichten, und wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Der Schaltungsträger weist auch wenigstens eine Induktionsspule auf, wobei die Induktionsspule durch wenigstens eine oder nur eine elektrisch leitfähige Schicht der Leiterplatte gebildet ist. Die Leiterplatte weist wenigstens eine ferromagnetische Schicht auf, wobei die ferromagnetische Schicht ausgebildet und angeordnet ist, ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld im Inneren des Schaltungsträgers zu führen. Die Spule weist eine von den Spulenwindungen umwundene Zentralachse auf. Erfindungsgemäß weist bei dem Schaltungsträger der eingangs genannten Art, die ferromagnetisch ausgebildete Schicht ferromagnetische Partikel auf, wobei die Partikel in einem Zentrumsbereichs eines Eintritts des Magnetfeldes, im Bereich der Zentralachse, mit wenigstens einer Richtungskomponente stärker in Richtung der Zentralachse ausgerichtet sind, als in einem daran angrenzenden, von der Zentralachse radial beabstandeten Übergangsbereich.

Description

Beschreibung
Titel
Schaltungsträger mit einer ferromagnetischen Schicht
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger, insbesondere eine Multilayer- Leiterplatte. Der Schaltungsträger weist wenigstens zwei elektrisch isolierende Schichten, und wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Der Schaltungsträger weist auch wenigstens eine Induktionsspule auf, wobei die Induktionsspule durch wenigstens eine oder nur eine elektrisch leitfähige Schicht der Leiterplatte gebildet ist. Die Leiterplatte weist wenigstens eine ferromagnetische, insbesondere magnetfeldverstärkende und/oder zum Führen von Magnetfeldlinien ausgebildete Schicht auf, wobei die ferromagnetische Schicht ausgebildet und angeordnet ist, ein von der Spule erzeugtes Magnetfeld im Inneren des Schaltungsträgers zu führen. Die Spule weist eine von den Spulenwindungen umwundene Zentralachse auf.
Aus der DE 102020 209 543 A1 der Anmelderin ist eine Leiterplatte mit einer ferromagnetischen Schicht bekannt, wobei die ferromagnetische Schicht mittels eines elektrisch leitfähigen Via, elektrisch isoliert von dieser, durchsetzt ist.
Aus der WO 2020229 975 A1 ist ein Magnetschild bekannt, bei dem eine Vielzahl an magnetisch permeablen Partikeln, bei dem die Partikel in derselben Richtung ausgerichtet sind.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß weist bei dem Schaltungsträger der eingangs genannten Art, die ferromagnetisch ausgebildete Schicht ferromagnetische Partikel auf, wobei die Partikel in einem Zentrumsbereichs eines Eintritts des Magnetfeldes, im Bereich der Zentralachse, mit wenigstens einer Richtungskomponente stärker in Richtung der Zentralachse ausgerichtet sind, als in einem daran angrenzenden, von der Zentralachse radial beabstandeten Übergangsbereich.
Vorteilhaft kann so ein Bogenabschnitt innerhalb der ferromagnetischen Schicht gebildet sein, entlang dem die ferromagnetischen Partikel in ihrer Ausrichtung folgen, und so entlang des Bogenabschnitts ausgerichtet sind. Vorteilhaft kann das von der Spule erzeugte Magnetfeld so entlang eines Bogens, und auf diese Weise entlang einer Kurve in der ferromagnetischen Schicht geführt werden, wodurch Feldverluste verringert sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Partikel in einem von der Zentralachse beabstandeten, äußeren Austrittsbereich in der ferromagnetischen Schicht, - insbesondere im Bereich eines Spulenrandes der Spule -, mit wenigstens einer Richtungskomponente, nur einer insbesondere räumlichen Richtungskomponente, wenigstens oder nur zwei Richtungskomponenten, oder drei insbesondere räumlichen Richtungskomponenten stärker quer zur flachen Erstreckung des Schaltungsträgers ausgerichtet, als in einem daran angrenzenden, von der Zentralachse radial beabstandeten Übergangsbereich. Die zwei oder drei Richtungskomponenten sind bevorzugt orthogonal zueinander ausgerichtet.
Vorteilhaft können die Partikel so sowohl im Eintrittsbereich des Magnetfeldes, als auch im A ustritts be re ich des Magnetfeldes, das Magnetfeld entlang eines Kurvenbogens führen. Dadurch werden vorteilhaft Feldverluste, verursacht durch eine insbesondere rechtwinklige Feldlinienführung, vermieden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Austrittsbereich wenigstens teilweise, oder vollständig ringförmig ausgebildet. Vorteilhaft kann so das Magnetfeld einer Ringspule im Austrittsbereich entlang des Ringes geführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers ist der Zentralbereich kreisförmig ausgebildet. Vorteilhaft kann der Zentralbereich so an eine ringförmige, insbesondere kreisringförmige oder spiralförmige Spule angepasst sein. Die Spule ist bevorzugt eine Ringspule, insbesondere Kreisringspule, oder eine Spule mit rechteckförmigen, oder quadratischen, in einer Ebene gebildeten Windungen. Vorteilhaft kann die Spule so aufwandsgünstig, sich flach erstreckend, in dem Schaltungsträger im Inneren gebildet sein.
Bevorzugt ist bei der Spule mit der Kreisringform, oder der Spiralform, der Eintrittsbereich, und der Austrittsbereich entsprechend der Spulenform, ringförmig, insbesondere kreisringförmig, ausgebildet.
Im Falle einer Rechteckspule sind der Eintrittsbereich und der Austrittsbereich ringförmig, insbesondere rechteck-ringförmig ausgebildet. Vorteilhaft kann so die Ausrichtung der Partikel in der ferromagnetischen Schicht an die Geometrie der Spule - insbesondere an das Feld der Spule orientiert - angepasst sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Partikel im Übergangsbereich in Richtung der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers ausgerichtet. Vorteilhaft kann das Magnetfeld so in der Ebene des Schaltungsträgers, und bevorzugt im Inneren des Schaltungsträgers geführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers sind die Partikel im Eintrittsbereich, und/oder im Austrittsbereich, wobei der Eintritts be re ich, beziehungsweise der Austrittsbereich zu dem Übergangsbereich benachbart angeordnet ist, zwischen 30 Grad und 60 Grad, zur flachen Erstreckung des Schaltungsträgers ausgerichtet. Vorteilhaft kann das Magnetfeld so entlang der abgewinkelten Partikel mit einer weichen Kurve aus dem feldverstärkenden, sich flach erstreckenden Bereich der ferromagnetischen Schicht eingeführt oder herausgeführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers weist die ferromagnetische Schicht ein elektrisch isolierendes Matrixmaterial auf. Die Partikel sind weiter bevorzugt in dem Matrixmaterial voneinander elektrisch isoliert eingebettet. Die Partikel, insbesondere die Partikel, können so hinreichend voneinander beabstandet sein, dass sich zwischen zueinander benachbarten, insbesondere unmittelbar einander benachbarten Partikeln, das Matrixmaterial befindet. Vorteilhaft kann so in der ferromagnetischen Schicht eine Ausbildung von Wirbelströmen in dem ferromagnetischen Material verhindert werden.
Bevorzugt ist das Matrixmaterial ein insbesondere elektrisch isolierender Kunststoff, beispielsweise Polyimid, Polyester, Polyurethan,
Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, oder Polyamid, Polyether, Polycarbonat, Polysulphon, Polyphenylen-oxide, Polyacrylat, Polymethacrylat, Polyolefin, Polystyrol oder Styrol-Copolymer, Vinyl-Polymer, oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz. Vorteilhaft kann so aufwandsgünstig eine laminierfähige Schicht mit eingebetteten ferromagnetischen Partikeln in dem Schaltungsträger ausgebildet sein.
Bevorzugt können die ferromagnetischen Partikel jeweils mit einer Kunststoffschicht oder Lackschicht umhüllt sein, und so in dem Matrixmaterial - insbesondere einem von der Kunststoffschicht oder Lackschicht verschiedenen Material - eingebettet sein. Vorteilhaft kann so auch bei einer Berührung der Partikel im Matrixmaterial kein Wirbelstrom über mehrere zueinander benachbarte Partikel fließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers beträgt der Anteil der Partikel, insbesondere Ferritpartikel, 90 Prozent, wobei der Rest der ferromagnetischen Schicht durch das Matrixmaterial gebildet ist. Vorteilhaft kann so eine hohe Feldverstärkung durch die ferromagnetische Schicht gebildet werden. Die Ferritpartikel sind beispielsweise Mangan-Zink-Ferritpartikel oder Nickel-Zink-Ferritpartikel oder Eisenpartikel.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spule eine Flachspule, die sich in der Ebene des Schaltungsträgers erstreckt. Vorteilhaft kann die Spule so in dem Schaltungsträger, insbesondere als eine Innenschicht des Schaltungsträgers, zwischen weiteren Schichten des Schaltungsträgers eingebettet sein. Die Flachspule ist beispielsweise eine spiralförmige Flachspule, welche sich in nur einer Ebene des Schaltungsträgers erstreckt, oder eine zylinderförmige Spule, bei der die Spulenwindungen, oder wenigstens zwei aufeinanderfolgende Spulenwindungen, sich in entlang der Dickenerstreckung des Schaltungsträgers zueinander benachbarten, und so übereinander angeordneten elektrisch leitfähigen Schichten erstrecken. Die elektrische Verbindung zwischen den Spulenwindungen kann beispielsweise durch elektrisch leitfähige Via- Verbindungen gebildet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers weist der Schaltungsträger zwei Spulen auf, welche gemeinsam einen Transformator ausbilden. Weiter bevorzugt ist die räumliche Ausrichtung der Partikel derart bogenförmig gebildet, dass die Magnetfeldlinien der Spulen innerhalb des Schaltungsträgers in einem geschlossenen Magnetkreis geführt werden können. Vorteilhaft kann so ein Schaltungsträger mit einem Transformator gebildet sein, wobei sowohl die Spulen in dem Schaltungsträger aufgenommen sind, als auch das von den Spulen erzeugte Magnetfeld im Inneren des Schaltungsträgers verlustarm geführt werden kann.
Die Erfindung betrifft auch einen Inverter, wobei der Inverter den Schaltungsträger mit den zwei Spulen umfasst, und wenigstens eine Leistungsendstufe, welche ausgebildet ist, eine der zwei Spulen, insbesondere eine Primärspule der zwei Spulen, mit einem Wechselstrom zu bestromen. Vorteilhaft kann so innerhalb des Schaltungsträgers ein Energiewandler gebildet sein, welcher ausgebildet ist, eine Spannung eines Hochvolt-Bordnetzes, insbesondere eine Spannung zwischen 800 und 1000 Volt, zu einer Spannung eines Niedervolt-Bordnetzes, insbesondere zwischen zwölf Volt und 48 Volt, zu transformieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Schaltungsträgers ist die ferromagnetische Schicht als eine Innenschicht ausgebildet, wobei die Innenschicht zwischen wenigstens zwei äußeren Schichten, insbesondere elektrisch isolierenden Schichten des Schaltungsträgers, eingeschlossen ist. Vorteilhaft kann so im Inneren des Schaltungsträgers der Transformator gebildet sein, und weitere elektronische Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, Widerstände oder Kondensatoren, mit dem Schaltungsträger auf nach außen weisenden Schichten, insbesondere Umverdrahtungsschichten, elektrisch verbunden, insbesondere verlötet sein. Auf diese Weise kann der Schaltungsträger eine elektronische Schaltungsanordnung ausbilden, welche einen Transformator im Inneren des Schaltungsträgers ausgebildet, aufweist.
Der Schaltungsträger ist bevorzugt eine Leiterplatte, insbesondere Prepreg- Leiterplatte, beispielsweise eine FR4-Leiterplatte. Die Leiterplatte weist insbesondere faserverstärkte Epoxidharzschichten als elektrisch isolierende Schichten und Kupfer- oder Aluminiumschichten als elektrisch leitfähige Schichten auf.
Der Schaltungsträger kann in einer anderen Ausführungsform als keramischer Schaltungsträger ausgebildet sein, welcher als elektrisch isolierende Schicht eine Keramikschicht, insbesondere Aluminiumoxidschicht, aufweist und als elektrisch leitfähige Schicht eine Kupferschicht aufweist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erzeugen einer ferromagnetischen Schicht für einen Schaltungsträger, insbesondere eine Leiterplatte, gemäß der vorbeschriebenen Art.
Bei dem Verfahren werden ferromagnetische Partikel in ein Matrixmaterial, insbesondere Kunststoff material, eingebettet und die Partikel werden in einem Magnetfeld ausgerichtet.
Bevorzugt wird bei dem Verfahren das Magnetfeld durch eine Spule erzeugt, deren Zentralachse quer zu einer flachen Erstreckung der Schicht verläuft, sodass die Partikel entlang eines Bogens insbesondere gekrümmt, durch ein in die Schicht eintretendes, und aus der Schicht wieder austretendes Magnetfeld ausgerichtet werden. Der Rundbogen, gebildet durch die Partikel, ist bevorzugt durch eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Partikeln, und/oder nebeneinander angeordneten Partikeln gebildet.
In einem bevorzugten Verfahrensschritt werden die Partikel durch Härten des Matrixmaterials in der Bogenform wenigstens im Eintrittsbereich der Magnetfeldlinien und/oder im Austrittsbereich der Magnetfeldlinien, in der Schicht, insbesondere dem Matrixmaterial, den Magnetfeldlinien folgend, fixiert. Vorteilhaft kann so eine ferromagnetische Schicht erzeugt werden, welche eine Magnetfeldausrichtung der ferromagnetischen Partikel aufweist, die genau dem Spulenfeld der Spule entsprechen, die in dem Schaltungsträger eingebettet, mit der ferromagnetischen Schicht zusammenwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens entspricht die Größe und die Anordnung der Spulen in dem Transformator den Spulen, welche zum Erzeugen der ferromagnetischen Schicht die Partikel in der ferromagnetischen Schicht ausgerichtet haben. Vorteilhaft kann durch die Entsprechung der Spulen die Ausrichtung der Partikel in der ferromagnetischen Schicht den Feldlinien folgend, optimal gebildet sein.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmale.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltungsträger, der einen durch Flachspulen gebildeten Transformator aufweist, und ferromagnetische Schichten, die Spulen des Transformators zwischeneinander einschließen und ein von den Spulen erzeugtes Magnetfeld umlenken und in der ferromagnetischen Schicht führen können, so dass das Magnetfeld nach außen hin abgeschirmt ist;
Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte ferromagnetische Schicht mit anisotrop in der Schicht ausgerichteten Partikeln in einer Aufsicht;
Figur 3 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen einer ferromagnetischen Schicht für einen Schaltungsträger gemäß Figur 1.
Figur 1 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltungsträger 1 , welcher in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Multilayer-Leiterplatte gebildet ist, in einer Schnittdarstellung. Der Schaltungsträger 1 weist elektrisch isolierende Schichten auf, und auch elektrisch leitfähige Schichten, von denen zwei elektrisch leitfähige Schichten im Inneren des Schaltungsträgers 1 jeweils eine Spule, insbesondere Transformatorspule, ausbilden. Der Schaltungsträger 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Schaltungsträgerteile 2 und 3 auf, welche jeweils einen Laminatverbund ausbilden. Die Schaltungsträgerteile 2 und 3 sind mittels einer Laminatschicht 18, insbesondere Prepreg-Schicht 18, miteinander entlang ihrer flachen Erstreckung flächig verbunden.
Auf diese Weise ist eine Multilayer-Leiterplatte gebildet, die im Inneren zwei Transformatorspulen aufweist.
Der Schaltungsträger 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel im Inneren des Schaltungsträgerteils 2 eine Transformatorspule 5 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel als Flachspule, gebildet durch eine elektrisch leitfähige, insbesondere geätzte Schicht in dem Schichtverbund des Schaltungsträgerteils 2 ausgebildet ist. Die Flachspule 5 ist innerhalb einer elektrisch isolierenden Schicht 4 ausgebildet. Der Teilschaltungsträger 2 umfasst auch eine ferromagnetische Schicht e und eine elektrisch isolierende Schicht 14. Die ferromagnetische Schicht 6 ist - insbesondere nach Art eines Sandwichs - zwischen den elektrisch isolierenden Schichten 4 und 14 eingeschlossen. Die Spule 5 ist ausgebildet, ein Magnetfeld zu erzeugen, welches einer Ausrichtung der in der ferromagnetischen Schicht 6 eingeschlossenen ferromagnetischen Partikeln entspricht.
Die ferromagnetische Schicht 6 weist dazu ein Matrixmaterial 28 auf, in welchem die ferromagnetischen Partikel voneinander isoliert eingebettet sind.
Die ferromagnetischen Partikel, zuvor auch Partikel genannt, weisen in zueinander verschiedenen Radialbereichen, ausgehend von einer Zentralachse 25 des Schaltungsträgers 1 , zueinander verschiedene räumliche Ausrichtungen auf, welchen so ein von der Spule 5 erzeugtes Magnetfeld folgen kann.
Von der Zentralachse 25 ausgehend, welche durch einen Zentralbereich 24 verläuft, sind die Partikel 9 von radial außen her kommend, zu der Zentralachse 25 hingerichtet bogenförmig ausgerichtet, sodass ein Magnetfeld, welches von der Spule 5 erzeugt, sich parallel zur Zentralachse 25 erstreckt, in dem Zentralbereich 24 trichterförmig in die flache Erstreckung des Schaltungsträgers 1 , und so quer zur Zentralachse 25, umlenken lässt.
An den Zentral be re ich 24, welcher sich in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers 1 kreisförmig erstreckt, und einen sich entlang eines Radialabschnitts 21 erstreckenden Radius aufweist, schließt radial nach außen ein ringförmiger Bereich 20 an, welcher einen Übergangsbereich bildet, in dem die Spulenwindungen der Spule 5, insbesondere Flachspule, angeordnet sind. Die ferromagnetischen Partikel 7 sind in diesem Übergangsbereich 20 eingebettet, und weisen eine überwiegend sich in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers 1 , und so in der flachen Erstreckung der ferromagnetischen Schicht 6, und so quer zur Zentralachse gerichtete Ausrichtung aus.
Die ferromagnetischen Partikel 7 sind so in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers 1 von der Zentralachse 25 radial abweisend, insbesondere nach Art von Sonnenstrahlen, nach außen gerichtet.
An den Bereich 20 schließt radial nach außen ein ringförmig gebildeter Bereich 19 an, welcher einen zuvor genannten Austrittsbereich für die Magnetfeldlinien des von der Spule 5 erzeugten Magnetfeldes ausbildet. Die ferromagnetischen Partikel 8, welche in dem Bereich 19 in der ferromagnetischen Schicht 6 eingebettet sind, sind von dem Bereich 20 anschließend, in den Bereich 19 hinein, und so vom Übergangsbereich in den Austrittsbereich hinein, bogenförmig angeordnet, sodass Magnetfeldlinien, welche sich in dem Übergangsbereich 20 in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers 1 geführt erstrecken, entlang der Bogenform in Richtung der Zentralachse 25, und in diesem Ausführungsbeispiel radial von der Zentralachse 25 zu dieser parallel erstreckend umgelenkt werden können.
Der Schaltungsträgerteil 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine in den Schaltungsträgerteil 3 eingebettete Spule 15 auf, welche eine Sekundärspule für den in dem Schaltungsträger 1 ausgebildeten Transformator bildet.
Der Schaltungsträgerteil 3 weist - wie der Schaltungsträgerteil 2 - zwei elektrisch isolierende Schichten auf, zwischen denen eine ferromagnetische Schicht 16 angeordnet ist. Die ferromagnetische Schicht 16 weist eine Vielzahl von in Matrixmaterial eingebettete ferromagnetische Partikel auf, welche derart angeordnet sind, dass das Magnetfeld, erzeugt von der Spule 5, welche sich parallel zur Zentralachse 25 in dem Schaltungsträger 1 erstreckt und diesen durchsetzt, in der ferromagnetischen Schicht im Bereich 19 in die ferromagnetische Schicht 16 hineintritt, und durch die bogenförmig angeordneten Partikel 13 so in die flache Erstreckung des Schaltungsträgers 1 zu dem Bereich 20 hin umgelenkt werden können.
In dem Übergangsbereich 20 sind die ferromagnetischen Partikel 12 derart ausgerichtet, dass die Feldlinien des Magnetfelds in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers geführt werden können.
Der Zentralbereich 24, insbesondere auf dem Radialabschnitt 21, kann einen zuvor genannten Zentrumsbereich eines Eintritts des Magnetfeldes ausbilden, in welchem die Partikel 11 derart ausgerichtet sind, dass von dem Übergangsbereich 20 in der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers 1 geführte Magnetfeld in Richtung der Zentralachse 25, und so parallel zur Zentralachse 25 umzulenken.
Die ferromagnetische Schicht 16 des Teilschaltungsträgers 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen eine elektrisch isolierende Schicht 17 und eine elektrisch isolierende Schicht 10 eingebettet.
Das Matrixmaterial 28 der ferromagnetischen Schicht e, und auch der ferromagnetischen Schicht 16, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kunststoff, beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybutylenterephthalat, oder Polyamid, oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz.
Der Schaltungsträger 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine an die elektrisch isolierende Schicht 14 angrenzende Umverdrahtungsschicht 22 und eine an die elektrisch isolierende Schicht 17 angrenzende Umverdrahtungsschicht 29 auf. Mit den elektrisch isolierenden Schichten sind jeweils elektronische Bauelemente verbunden, insbesondere verlötet. Ein Bauelement 27, insbesondere ein Mikroprozessor, ist beispielhaft bezeichnet. Die elektrisch isolierende Schicht 4 weist beispielsweise eine Dickenerstreckung auf welche die Hälfte oder weniger als der Hälfte der Dickenerstreckung der äußeren elektrisch isolierenden Schicht 14 beträgt. Die Schichtdicke der ferromagnetischen Schicht 6 kann der Schichtdicke der äußeren elektrisch isolierenden Schicht entsprechen. Die Schichtdicke der ferromagnetischen Schicht beträgt beispielsweise zwischen 100 Mikrometer und 300 Mikrometer, oder 200 Mikrometer.
Figur 2 zeigt - schematisch - die ferromagnetische Schicht 6 des Schaltungsträgers 1 in einer Aufsicht. In Figur 2 ist eine durch die Zentralachse 25 verlaufende Schnittlinie 26 dargestellt, welche einen Schnitt durch den in Figur 1 dargestellten Schaltungsträger 1 repräsentiert, welchem die in Figur 1 dargestellte Schnittdarstellung des Schaltungsträgers 1 entspricht.
Von der Zentralachse 25 ausgehend, erstreckt sich der Zentralbereich 24, in dem die ferromagnetischen Partikel derart ausgerichtet sind, dass Magnetfeldlinien, welche sich parallel zur Zentralachse 25 erstrecken, bogenförmig in die flache Erstreckung des Schaltungsträgers umgelenkt werden können. An den Zentral be re ich 24, welcher einen Eintrittsbereich für die Magnetfeldlinien bildet, schließt radial nach außen der Bereich 20 an, welcher einen Übergangsbereich bildet, und welcher die Spulenwindungen der Flachspule, welche sich parallel zur ferromagnetischen Schicht 6 erstreckt - insbesondere in einer Projektion -, abdeckt.
An den Übergangsbereich schließt radial nach außen hin der Bereich 19 an, welcher einen Austrittsbereich für die Magnetfeldlinien aus der ferromagnetischen Schicht heraus und in den Schaltungsträger hinein, insbesondere ins Innere des Schaltungsträgers hinein, ausbildet. In dem Bereich 19 sind die ferromagnetischen Partikel 8 derart bogenförmig ausgerichtet, dass von dem Übergangsbereich, insbesondere dem Bereich 20, herkommende Magnetfeldlinien quer zur flachen Erstreckung des Schaltungsträgers, und so orthogonal zur Schaltungsträgerebene umgelenkt werden können, und so aus der ferromagnetischen Schicht 6 austretend, zur Zentralachse 25 parallel im Inneren des Schaltungsträgers 1 verlaufen können. Die ferromagnetische Schicht weist in diesem Ausführungsbeispiel auch ein den insbesondere zylinderförmig ausgebildeten Bereich 19 umschließenden Umgebungsbereich 23 auf, in welchem eine Konzentration der ferromagnetischen Partikel kleiner ausgebildet ist, als in den von dem Umgebungsbereich 23 umschlossenen Bereichen, welche die Flachspule bedecken, und die Magnetfeldlinien führen können.
Der Umgebungsbereich 23 kann durch Ausstanzen und Einsetzen eines ferromagnetischen Materials in die Aussparung gebildet sein, oder die Partikel können während des Erzeugens der ferromagnetischen Schicht während eines Ausrichtvorgangs in dem noch viskosen ungehärteten Matrixmaterial, durch ein hinreichend starkes Magnetfeld in den Bereichen hoher magnetischer Feldstärke konzentriert werden, so dass der Umgebungsbereich eine kleinere Partikelkonzentration aufweist als die Bereiche 19, 20 und 24, in denen das Spulenmagnetfeld der Spule 5 geführt werden kann.
Die ferromagnetischen Partikel in den Bereichen 24, 19 und 20 weisen beispielsweise einen Volumenanteil von 90 Prozent in der ferromagnetischen Schicht auf, wobei ein Rest durch das Matrixmaterial gebildet ist. In dem Umgebungsbereich 23 weist die ferromagnetische Schicht 6 beispielsweise einen Partikelanteil von weniger als 50 Volumenprozent, weniger als 20 Volumenprozent, weniger als zehn Volumenprozent, oder keinen Anteil an magnetfeldverstärkenden Partikeln, zuvor auch ferromagnetische Partikel genannt, auf.
Figur 3 zeigt - schematisch - ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 30 zum Erzeugen einer ferromagnetischen Schicht, insbesondere der ferromagnetischen Schicht e in Figur 1.
Die Vorrichtung 30 weist einen Extruder 31 auf, welcher ausgebildet ist, ein Matrixmaterial, insbesondere ein thermoplastisches Polymer oder ein Harz, insbesondere Epoxidharz, mittels einer Matrixmaterialzufuhrvorrichtung 34 einer Schneckenmischvorrichtung des Extruders 31 zuzuführen. Der Extruder 31 weist auch eine Zufuhrvorrichtung 33 auf, welche ausgebildet ist, ferromagnetische Partikel, insbesondere als Bestandteil eines Stoffgemisches, der Schneckenmischvorrichtung zuzuführen. Der Extruder 31 ist ausgebildet, die ferromagnetischen Partikel mit dem Matrixmaterial, in diesem Ausführungsbeispiel Epoxidharz, homogen zu durchmischen, und ausgangsseitig das Gemisch 35 auszugeben. Das Gemisch 35 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Platten- oder Strangform auf.
Die Vorrichtung 30 weist auch einen weiteren Extruder 32 auf, welcher das Stoffgemisch 35 empfangen kann, und dem Stoffgemisch einen Härter, insbesondere einen Radikalbildner, hinzumischen kann. Dazu weist der weitere Extruder 32 eine Härterzufuhrvorrichtung 36 auf.
Die Vorrichtung 30 weist auch einen Plattenformer 37 auf, welcher ausgebildet ist, aus dem von dem weiteren Extruder 32 erzeugten Stoffgemisch eine Plattenform zu erzeugen, und so einen plattenförmigen Strang ausgangsseitig auszugeben.
Die Vorrichtung 30 weist auch eine Magnetisiervorrichtung 45 auf, welche in diesem Ausführungsbeispiel - insbesondere nach Art eines Förderbandes - miteinander verkettete Magnetisierplatten 47 aufweist, welche durch Walzen 46 entlang einer Förderrichtung bewegt werden können.
Die Magnetisierplatten 47 sind ausgebildet, das von dem Plattenformer 37 geformte Stoffgemisch, umfassend das Matrixmaterial, mit den ferromagnetischen Partikeln, mittels eines ausreichend starken Magnetfeldes entsprechend der in Figur 2 dargestellten Anordnung auszurichten.
Die Vorrichtung 30 weist auch eine Trennvorrichtung 38 auf, welche ausgebildet ist, von dem plattenförmigen Strang, ausgegeben von dem Plattenformer 37, einen Längsabschnitt abzutrennen.
Der so abgetrennte Längsabschnitt kann dann auf den Magnetisierplatten 47 - nach Art eines Förderbandes - geführt werden. An einem Ort 39 kann das Magnetfeld, erzeugt durch die Magnetisierplatte 47, eingeschaltet werden, sodass der Längsabschnitt, welcher auf der Magnetisierplatte liegt, magnetisiert werden kann, um so das in Figur 2 und in Figur 1 dargestellte Ausrichtungsmuster der Partikel innerhalb des Matrixmaterials, und so innerhalb der ferromagnetischen Schicht zu erzeugen.
Die Vorrichtung 30 weist auch eine Pressvorrichtung 40 auf, welche ausgebildet ist, das plattenförmige Stoffgemisch zu verdichten, und/oder zu erwärmen, um so ein Aushärten des Matrixmaterials zu beschleunigen.
Vor dem Auswerfen oder Ausgeben des mittels der Magnetfeldplatten 47 magnetisierten Schichtabschnitts kann das Magnetfeld in einem Verfahrensschritt 41 nach erfolgter Partikelausrichtung ausgeschaltet werden.
Die Vorrichtung 30 weist auch eine Vereinzelungsvorrichtung 42 auf, welche die magnetisierten Plattenabschnitte, welche jeweils eine ferromagnetische Schicht mit einer Mehrzahl an - insbesondere in einer Matrix angeordneten - zylinderförmig magnetisierten Bereichen aufweisen, weiter vereinzeln kann, sodass eine so vereinzelte ferromagnetische Schicht das Magnetfeld einer Spule umlenken und beeinflussen kann.
Die Magnetisierplatten 47 können dazu eine Mehrzahl in einer Matrix angeordnete Spulen zum Magnetisieren zueinander benachbarter Bereiche in dem Plattenabschnitt aufweisen.
In einem weiteren Schritt 43 kann die so erzeugte ferromagnetische Schicht 6 mit faserverstärkten Epoxidharzschichten, insbesondere Prepreg-Schichten, zu einem Laminatverbund, insbesondere zu einem in Figur 1 gezeigten Teilschaltungsträger verpresst werden.
Die Teilschaltungsträger können jeweils - wie in Figur 1 gezeigt - zueinander verschieden dicke elektrisch isolierende Schichten aufweisen, die jeweils eine ferromagnetische Schicht zwischeneinander einschließen. Zusammengefügt können zwei teilschaltungsträger so eine achsensymmetrische Anordnung bilden, so dass ein aus zwei - insbesondere asymmetrisch ausgebildeten - Teilschaltungsträgern zusammengefügter Schaltungsträger nicht verkrümmen kann.
Die Vorrichtung 30 weist in diesem Ausführungsbeispiel auch eine Steuereinheit 44 auf, welche ausgebildet ist, den Magnetisiervorgang, und so das Ausrichten der ferromagnetischen Partikel in dem Matrixmaterial der auf den Magnetisierplatten 47 aufliegenden Schichtabschnitte zu steuern. Die Steuereinheit 44 ist ausgebildet, die Magnetisierplatten 47 einzuschalten oder auszuschalten, und ein Bewegen der Förderwalzen 46 zum Fortbewegen der Magnetisierplatten 47 zu steuern.

Claims

Ansprüche
1. Schaltungsträger (1), insbesondere Multilayer-Leiterplatte, mit wenigstens zwei elektrisch isolierenden Schichten (4, 14) und wenigstens einer elektrisch leitfähigen Schicht (5, 15, 22), wobei der Schaltungsträger (1) wenigstens eine Induktionsspule (5, 15) umfasst, die durch wenigstens eine oder nur eine elektrisch leitfähige Schicht (5, 15) des Schaltungsträgers (1) gebildet ist, wobei der Schaltungsträger (1) wenigstens eine ferromagnetische Schicht (6, 16) aufweist, und die ferromagnetische Schicht (6, 16) ausgebildet und angeordnet ist, ein von der Spule (5, 15) erzeugtes Magnetfeld im Inneren des Schaltungsträgers (1) zu führen, wobei die Spule (5, 15) eine von den Spulenwindungen umwundene Zentralachse (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Schicht (6, 16) ferromagnetische Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) aufweist, wobei die Partikel (8, 9, 11, 12, 13) in einem Zentral bereich (24) eines Eintritts (21) des Magnetfeldes im Bereich der Zentralachse (25), mit wenigstens einer Richtungskomponente stärker in Richtung der Zentralachse (25) ausgerichtet sind als in einem daran angrenzenden, von der Zentralachse (25) radial beabstandeten Übergangsbereich (20).
2. Schaltungsträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) in einem von der Zentralachse (25) beabstandeten äußeren Austrittsbereich (19) in der ferromagnetischen Schicht (6, 16), insbesondere im Bereich eines Spulenrandes der Spule (5, 15), mit wenigstens einer Richtungskomponente stärker quer zur flachen Erstreckung des Schaltungsträgers (1) ausgerichtet sind als in einem daran angrenzenden, von der Zentralachse (25) radial beabstandeten Übergangsbereich (20). Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralbereich (24) kreisförmig ausgebildet ist. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsbereich (19) wenigstens teilweise oder vollständig ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet ist. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) im Übergangsbereich (20) in Richtung der flachen Erstreckung des Schaltungsträgers (1) ausgerichtet sind. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel der Partikel im Übergangsbereich zwischen 30 Grad und 60 Grad zur flachen Erstreckung des Schaltungsträgers ausgerichtet sind. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Schicht (6, 16) ein elektrisch isolierendes Matrixmaterial (28) aufweist und die Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) in dem Matrixmaterial (28) voneinander elektrisch isoliert eingebettet sind. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (5, 15) eine Flachspule ist, die sich in der Ebene des Schaltungsträgers (1) erstreckt. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (1) zwei Spulen (5, 15) aufweist, welche gemeinsam einen Transformator ausbilden, wobei die räumliche Ausrichtung der Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) derart bogenförmig gebildet ist, dass die Magnetfeldlinien der Spulen (5, 15) innerhalb des Schaltungsträgers (1) in einem geschlossenen Magnetkreis geführt werden können. Schaltungsträger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische Schicht (6, 16) als Innenschicht ausgebildet ist und zwischen wenigstens zwei Schichten (4, 10, 14, 17), insbesondere elektrisch isolierenden Schichten des Schaltungsträgers (1) eingeschlossen ist. Verfahren zum Erzeugen einer ferromagnetischen Schicht (6, 16) für einen Schaltungsträger (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in ein Matrixmaterial (28) ferromagnetische Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) eingebettet werden, und die Partikel (8, 9, 11 , 12, 13) in einem Magnetfeld ausgerichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch eine Spule erzeugt wird, deren Zentralachse (25) quer zu einer flachen Erstreckung der Schicht verlaufen, so dass die Partikel (8,
9, 11 , 12, 13) entlang eines Bogens insbesondere gekrümmt, durch ein in die Schicht eintretendes und wieder austretendes Magnetfeld ausgerichtet werden, wobei der Bogen eine Mehrzahl von hintereinander angeordneten Partikeln (8, 9, 11, 12, 13) und/oder nebeneinander angeordneten Partikeln (8, 9, 11, 12, 13) gebildet ist, und die Partikel (8, 9, 11, 12, 13) durch Härten
(36) des Matrixmaterials (28, 34) in der Bogenform wenigstens im Eintrittsbereich (21) der Magnetfeldlinien und/oder im Austrittsbereich (19) der Magnetfeldlinien in der Schicht (6, 16) den Magnetfeldlinien folgend fixiert werden.
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