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HINTGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vor liegende Erfindung bezieht sich auf monolitische, mehrschichtige
Chip-Induktoren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung
auf monolitische, mehrschichtige Chip-Induktoren, die Kombinationen
aus verschiedenen Spulenschichten verwenden, um eine gewünschte Anzahl
von Spulenwindungen zu erzielen.
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Probleme im Stand der Technik
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Typische
bekannte ultradünne
Induktoren bestehen aus zwei Typen. Ein Typ erfordert von den Benutzern
ein Zusammenfügen
des Kerns, wie planare Induktoren, bei denen die Spule Teil der
Leiterplatte ist. Der zweite Typ ist ein planarer Induktor, der
normalerweise zerbrechlich ist und manuelles Einsetzen erfordert.
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Ein
Problem der bekannten Chip-Induktoren wird verursacht durch das
Ausdehnen und Schrumpfen einer Leiterplatte und eines Induktors,
das aus einer Temperaturänderung
resultiert. Wenn sich die Umgebungstemperatur ändert, dehnen sich Materia lien
aus oder schrumpfen. Verschiedene Materialien dehnen sich oder schrumpfen
abhängig
von ihrem Ausdehnungskoeffizienten in verschiedenem Ausmaß. Da die
Ausdehnungskoeffizienten einer Leiterplatte und eines Chip-Induktors
verschieden sind, dehnen sich die Leiterplatte und der Chip-Induktor
in verschiedenem Ausmaß aus,
bzw. schrumpfen in verschiedenem Ausmaß, was eine mechanische Beanspruchung
der Keramikkomponente und der Leiterplatte, auf die er gelötet ist,
bewirkt.
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Ein
anderes Problem im Stand der Technik resultiert aus der Forderung
nach immer kleineren Komponenten. So müssen z. B. die Komponenten,
die auf einer Leiterplatte in einer PCMCIA-Karte angebracht werden,
sehr dünn
sein. Aus der Verringerung der Größe einer Komponente können verschiedene
Probleme resultieren. Wenn zum Beispiel die Größe reduziert wird, werden die
elektrischen Eigenschaften und die Zuverlässigkeit von bekannten Komponenten
schlechter und die Kosten steigen.
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Ein
anderes Problem bestimmter bekannter Chip-Induktoren ist der Mangel
an Vielseitigkeit beim Herstellungsprozeß. Chip-Induktoren werden typischerweise
unter Verwendung verschiedener Schichten von Spulenmustern, einschließlich oberen
und unteren Schichten und Zwischenschichten, hergestellt. Jede Spulenschicht
hat Verbindungsenden, die den Verbindungsenden der Spule darüber und
darunter entsprechen, die elektrisch verbunden werden, um eine durchgängige Spule
herzustellen. Um die Anzahl der Windungen in einem fertigen Induktor
zu bestimmen, ändern
die Hersteller die Anzahl der Spulenzwischenschichten, die zwischen
den oberen und unteren Schichten angeordnet sind, wobei die obere
und die untere Schicht so belassen werden. Um die Verbindungsenden
jeder Spule in eine Linie zu bringen, um eine elektrische Verbindung
mit den entsprechenden Verbindungsenden herzustellen, müssen folglich
zwei Zwischenspulen schichten gleichzeitig hinzugefügt werden.
Dies bewirkt sowohl eine ineffiziente Verwendung der Spulen als
auch eine erhöhte Dicke
der Chip-Komponente. Außerdem
kann abhängig
von der Anzahl der Windungen in jeder Spulenschicht die Anzahl der
Spulen im fertigen Induktor nur mit relativ großen Erhöhungsschritten geändert werden.
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FR-A-2 379 229 offenbart
einen monolitischen, mehrschichtigen Chip-Induktor gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Merkmale der Erfindung
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Ein
allgemeines Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines monolitischen, mehrschichtigen, ultradünnen Chip-Induktors.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der eine untere Spulenschicht,
eine obere Spulenschicht und optional wenigstens eine Zwischenspulenschicht
hat.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der unter Auswahl bestimmter
Zwischenspulenschichten und oberen Spulenschichten hergestellt wird,
um einen Induktor zu erreichen, der eine Spule mit einer gewünschten
Anzahl an Windungen hat.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der eine obere Abschlußschicht
hat, die aus einer Mehrzahl von oberen Abschlußschichten ausgewählt wird,
so daß die
Gesamtzahl der Windungen in der Induktor-Spule mit relativ geringen
Erhöhungensschritten
ausgewählt
werden kann.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der zwei Anschlüsse hat,
die sich am selben Ende des Induktors befinden.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der zwei Anschlüsse am gleichen
Ende des Induktors hat und optional einen nicht verbindenden Anschluß am gegenüberliegenden
Ende.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, dessen Abmessungen klein genug
sind, um in Karten des Typs I PCMCIA verwendet zu werden.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der in der Lage ist, höheren Lötschmelztemparaturen
stand zu halten als ähnliche
Drahtinduktoren.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors der hervorragende elektrische
Eigenschaften hat.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der die Fähigkeit hat, eine für seine
kleine Größe vergleichsweise
große
Menge an Energie zu speichern.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der mit einem Verfahren hergestellt
wird, das eine billige Massenproduktion erlaubt.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
eines mehrschichtigen Chip-Induktors, der aus Spulenschichten hergestellt
wird, die jeweils eineinhalb Windungen haben.
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Diese
und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung und den Ansprüchen
ersichtlich werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der
erfindungsgemäße monolitische,
mehrschichtige, ultradünne
Chip-Induktor bietet verschiedene Vorteile. Zunächst befinden sich zwei Induktoranschlüsse am selben
Ende des Induktors. Ein dritter nicht verbindender Anschluß ist am
gegenüberliegenden
Endes des Induktors ausgebildet. Wenn ein Nichtzusammenpassen der
Ausdehnungskoeffizienten ein Problem ist, können die zwei Anschlüsse auf
eine Leiterplatte gelötet
werden, ohne daß der
nicht verbindende Anschluß angelötet wird.
Dies reduziert die mechanische Belastung auf die Komponente und
die Leiterplatte. Wenn es nötig
ist, den Induktor auf einer Leiterplatte auf steifere oder mechanisch
feste Art und Weise anzubringen, kann auch der nicht verbindende
Anschluß auf
die Leiterplatte gelötet
werden. Wenn die beiden Induktoranschlüsse am gleichen Ende des Induktors
sind, werden auch kleinere Spurläufe
auf der Leiterplatte ermöglicht.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird bereit gestellt ein monolitischer, mehrschichtiger
Chip-Induktor, der ein erstes und ein zweites Ende, die sich gegenüber liegen,
hat und der eine Mehrzahl von Spulen hat, die mit einander verbunden
sind, um eine Induktorspule zu bilden, die Induktorspule aufweisend
ein erstes Spulenverbindungsende und ein zweites Spulenverbindungsende;
einen
ersten Anschluß,
der an dem ersten Ende des Induktors angebracht ist und elektrisch
mit dem ersten Spulenverbindungsende verbunden ist; einen zweiten
Anschluß,
der am ersten Ende des Induktors angebracht ist und elektrisch mit
dem zweiten Spulenverbindungsende verbunden ist; wobei der Chip-Induktor gekennzeichnet
ist durch:
die Mehrzahl der Spulen, die durch eine Mehrzahl
von Ferittschichten getrennt werden;
einen dritten Anschluß, der am
zweiten Endes des Induktors angebracht wird, wobei der dritte Anschluß aus einem
lötbaren
Material ausgebildet ist und keinen elektrischen Kontakt mit einer
Spule aus der Mehrzahl an Spulen hat.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Induktors.
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2 bis 13 sind
Ansichten, die die verschiedenen Druckstadien des Herstellungsprozesses
für die
Ausführungsform
von 1 zeigen.
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14 ist
ein Graph, der die Induktivität
der vorliegenden Erfindung gegen Gleichstrom zeigt.
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15 ist
ein Graph, der die Energiespeicherkapazität der vorliegenden Erfindung
gegen Gleichstrom zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden wird für
einen Chip-Induktor beschrieben. Es ist nicht beabsichtigt, daß die Erfindung
auf die beschriebene Ausführungsform
beschränkt
ist.
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Es
wird nun Bezug auf die Zeichnungen genommen. Die Bezugsnummer 10 bezieht
sich im allgemeinen auf den erfindungsgemäßen monolitischen, mehrschichtigen,
ultradünnen
Chip-Induktor. Der Induktor 10 ist eine monolitische Dickfilm-Komponente
zum Anbringen auf einer Oberfläche.
Der Induktor 10 beinhaltet zwei Anschlüsse 12 und 14,
die sich am selben Endes des Induktors 10 befinden. Ein
dritter Anschluß 16 ist ein
nicht verbindender Anschluß,
der sich auf dem gegenüberliegenden
Ende des Induktors 10 befindet.
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Der
Benutzer des Induktors 10 hat die Möglichkeit, nur die beiden Anschlüsse 12 und 14 auf
eine Leiterplatte zu löten
oder die Möglichkeit,
alle drei Anschlüsse 12, 14 und 16 auf
die Leiterplatte zu löten.
Der nicht verbindende Anschluß 16 stellt
keine elektrische Verbindung mit der Spule im Induktor 10 her.
Dadurch daß nur
die Anschlüsse 12 und 14 angelötet werden,
werden die mechanischen Belastungen auf die Keramikkomponente 10 reduziert.
Die mechanischen Belastungen werden durch thermische Ausdehnungen
zwischen der Komponente 10 und einer Leiterplatte, auf
die sie angelötet
ist, verursacht. Die Belastungen werden vermindert, da die Anschlüsse 12 und 14 näher zusammen
sind als Anschluß 16 und
jeder der Anschlüsse 12 und 14.
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Wenn
das Interesse mehr bei Erschütterungen
oder Vibrationen liegt, als bei mechanischen Belastungen, die durch
Ausdehnung und Schrumpfen verursacht werden, kann der Benutzer alle
drei Anschlüsse 12, 14 und 16 an
der Leiterplatte anlöten.
Als Ergebnis wird der Induktor 10 steifer und mechanisch
fester, da er auf der Platte an drei Stellen und an beiden Enden
angelötet
ist.
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Ein
anderer Vorteil der Tatsache, daß die Anschlüsse 12 und 14 am
gleichen Ende des Induktors 10 angeordnet sind, ist, daß kürzere Spurläufe auf
der Leiterplatte ermöglicht
werden. Die Spurläufe
verbinden die Anschlüsse 12 und 14 mit
den anderen Komponenten, die auf die Leiterplatte gelötet sind.
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Wie
in 3, 6 und 9 dargestellt
ist, besteht jede Spulenschicht aus eineinhalb Windungen. Das Vorhandensein
von eineinhalb Windungen pro Spulenschicht, ermöglicht mehr Spulenwindung pro
gegebener Dicke als im Stand der Technik. Eineinhalb Windungen pro
Schicht ist das bevorzugte Herstellungsverfahren des Induktors 10,
die Anzahl der Windungen kann jedoch variieren. Weniger als eineinhalb
Spulenwindungen pro Schicht erlauben breitere Spuren, was die Strombelastbarkeit
erhöht,
aber als Ergebnis geht der Vorteil der verminderten Dicke teilweise
verloren, da die Gesamtdicke des Induktors erhöht werden muß, um dieselbe
Induktivität
zu erreichen. Wenn mit anderen Worten die gleiche Dicke aufrecht
erhalten werden muß, ist
die maximal erreichbare Induktivität niedriger. Wenn mehr als
eineinhalb Windungen pro Spulenschicht verwendet werden, wird die
Induktordicke, die für
eine bestimmte Induktivität
nötig ist,
reduziert. Allerdings muß die
Spurweite der Spulen verschmälert
werden und die Strombelastbarkeit des Induktors wird reduziert.
Folglich werden für
die bevorzugte Ausführungsform
eineinhalb Windungen pro Spulenschicht verwendet.
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Der
Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre kleine Größe. Der
Platzbedarf des Induktors 10 ist oft nur ¼ des Stands
der Technik. Die bevorzugte Größe ist 0,94
cm (0,375 Inch) in der Länge,
0,64 cm (0,25 Inch) in der Breite und 0,13 cm (0,47 Inch) in der
Dicke. Die vorliegende Erfindung kann jedoch so hergestellt werden,
daß sie
fast allen Abmessungen entspricht. Die bevorzugte Größe ermöglicht es
dem Teil, dünn
genug zu sein, um in PCMCIA-Karten, einschließlich Typ I PCMCIA, zu passen.
Da PCM-Karten klein sind, ist die Leiterplattenfläche das
wichtigste und die Höhenrestriktionen
schließen
die Verwendung von Lochkomponenten aus. Folglich muß für PCMCIA-Karten
ein Verfahren zum Anbringen auf der Oberfläche verwendet werden.
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Die
wichtigsten Merkmale der bevorzugten Ausführungsform sind die hervorragenden
elektrischen Eigenschaften, die auf so kleinen Raum enthalten sind.
Der Induktor 10 hat eine hohe Induktivität. Er ist
auch über
einen großen
Frequenzbereich sehr stabil. Die hohe Induktivitätsstabilität von 100 kHz bis 4 MHz macht das
Teil hervorragend geeignet zur Verwendung in Gleichstromumrichtern,
die typischerweise bei 500 kHz betrieben werden.
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Der
Induktor 10 hat einen Qualitätsfaktor (Q), der bei Frequenzen
im Bereich zwischen 200 kHz und 4 MHz viel höher ist als im Stand der Technik.
Der hohe Q wird durch die geringen Widerstandsverluste bewirkt. Die
Induktivitätsstabilität, der hohe
Q und die SRF von 7 MHz bewirken zusammen, daß das Teil bei Frequenzen von
wenigstens 2,5 MHz betreibbar ist.
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Die
Strombelastbarkeit und Wärmeableitung
des Induktors 10 sind ebenfalls exzellent. Bei 500 kHz
ist der theoretische Nennstrom, der bei 25°C Umgebungstemperatur einen
Temperaturanstieg von 20°C
bewirkt, nahe 0,6 A. Bei 1 MHz ist der theoretische Nennstrom bei über 0,4
A.
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Die
Struktur des Induktors 10 bewirkt ebenfalls, daß er inhärent geschützt ist.
Er hat eine effektive Kerngeometrie, die einem Schalenkern ähnlich ist.
Dies bewirkt ein geringes Störstrahlungsgeräusch.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre Fähigkeit,
eine für
ihre Größe vergleichsweise große Menge
an Energie speichern zu können.
Wie in 14 dargestellt wird, ist die
Sättigung
dieses Induktors ”weicher” als bei
vergleichbaren Teilen. Bei typischen bekannten Induktoren fällt die
Induktivität
stark ab, wenn die Sättigung
eintritt. In diesem Fall fällt
die Induktivität
jedoch allmählich,
wenn mehr Strom angelegt wird. Dies wird dadurch demonstriert, daß der Induktor
weiterhin in der Lage ist, bei höheren
Gleichstromniveaus zusätzliche
Energie zu speichern (siehe 15).
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Der
Induktor
10 wird größtenteils
unter Verwendung der Verfahren herstellt, die detailliert beschrieben werden
in:
US. Patent Nr. 5,302,932 ”Monolitischer,
mehrschichtiger Chip-Induktor und Verfahren zu seiner Herstellung”, US. Patentanmeldung
Nr. 08/336,538 ”Elektronischer
Dickfilmkomponentenmehrfachanschluß und Verfahren zu seiner Herstellung” und US.
Patentanmeldung Nr. 08/336,491 ”Elektronischer
Dickfilmkomponentenabschluß und
Verfahren zu seiner Herstellung”.
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In 1 wird
ein einziger Induktor 10 dargestellt, während in 2 bis 13 ein
Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Induktoren 10 dargestellt
wird.
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2 zeigt
die Ferritbasis oder untere Kappenschicht 18. Die untere
Kappenschicht 18 wird gedruckt, bis sie eine Dicke erreicht,
die eine geeignete magnetische Bahn ermöglicht. Die Dicke wird durch
die Anzahl an Spulen, die das fertige Teil hat, bestimmt. Die 1 bis 13 zeigen
alle Löcher 20,
die auf den Schichten geformt sind. Das Ziel der Löcher ist
es, eine Trennung zwischen den Anschlüssen 12 und 14 herzustellen, nachdem
die einzelnen Komponenten auseinander geschnitten wurden (am besten
aus 1 ersichtlich).
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3 zeigt
die untere Kappenschicht 18 mit einer Spule 22,
auf der eineinhalb Windungen gedruckt sind. Ein Ende 24 der
Spule 22 erstreckt sich zur Kante der Komponente 10 und
kommt mit dem 1 dargestellten Anschluß 12 in
Kontakt. Das andere Ende der Spule 22 endet an einer Stelle,
die vom ersten Ende eineinhalb Windungen entfernt ist. Dieses Ende
bildet ein Verbindungsende 26, das sich mit einem entsprechenden
Verbindungsende einer Spule auf der nächsten Schicht verbindet.
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Eine
erste Ferritschicht 28 wird dann wie in 4 dargestellt
gedruckt. Die erste Ferritschicht 28 beinhaltet ein Loch
(bzw. eine Durchkontaktierung) 30 für jede einzelne Komponente 10 und
entspricht dem Verbindungsende 26 der unteren Spule 22.
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Wie
in 5 dargestellt werden die Löcher 30 durch die
ersten durchgängigen
Füllungen 32 gefüllt.
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6 zeigt
die Ferritzwischenschicht 28 mit einer ersten aufgedruckten
Zwischenspule 36. Die erste Zwischenspule 36 hat
eineinhalb Windungen mit einem Verbindungsende 38, das
dem Verbindungsende 26 der unteren Abschlußspule 22 entspricht
und ein zweites Verbindungsende 39, das einem Verbindungsende auf
der nächsten
Schicht entspricht. Die Verbindungsenden 26 und 38 werden
durch die erste durchgängige Füllung 32 elektrisch
verbunden.
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7 zeigt
die zweite Ferritschicht 40, die analog zur ersten Ferritschicht 28,
die in 4 dargestellt wird, ist. Auf die gleiche Art und
Weise zeigt 8 die zweite durchgängige Füllung 42,
die analog zur durchgängigen
Füllung 32,
die in 5 dargestellt wird, ist.
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9 zeigt
die zweite Ferritschicht 40 mit den zweiten aufgedruckten
Zwischenspulen 46. Die zweiten Zwischenspulen 46 haben
jeweils eineinhalb Windungen. Die zweite Zwischenschicht 46 hat
ein erstes Verbindungsende 48, das dem Verbindungsende 39 der
ersten Zwischenschicht 36 entspricht, und ist elektrisch durch
die zweite durchgängige
Füllung 42 verbunden.
Das andere Ende der Spule 46 hat ein zweites Verbindungsende 50,
das einem Verbindungsende auf der nächsten Schicht entspricht.
Zusätzliche
Spulenschichten können,
wie benötigt,
abhängig
von der gewünschten
Anzahl von Windungen hinzugefügt
werden, indem die Zwischenschichten, die in 4 bis 9 dargestellt
werden, wiederholt werden.
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10 bis 12 zeigen
drei mögliche
obere Abschlußspulen 52, 54 und 56.
Die oberen Abschlußspulen
werden über
eine Ferritzwischenschicht (wie die Ferritschichten 28 und 40)
und eine durchgängige
Füllschicht
(wie die durchgängigen
Füllschichten 32 oder 42)
gedruckt. Die oberen Abschlußspulen
erstrecken sich zur Kante der Komponente 10 und werden
elektrisch mit dem Anschluß 14 (1)
verbunden. Jede der drei oberen Verbindungsspulen kann wie im nachfolgenden
beschrieben verwendet werden.
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Die
Druckvorlage für
den Induktor 10 beinhaltet drei verschiedene obere Abschlußspulen
(10 bis 12). Ohne
drei verschiedene obere Anschlußspulen,
müßte die
Anzahl der Spulen um drei Windungen ansteigen oder abnehmen, um
die Anzahl der Spulen im Induktor zu erhöhen oder zu vermindern. Diese
hätte den
unerwünschten
Effekt, daß der
Erhöhungsschritt
für Spulen
im Induktor 10 auf drei begrenzt wäre.
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Wenn
die obere Abschlußspule
gewählt
wird, sollten zumindest zwei Dinge in Betracht gezogen werden. Erstens
muß das
Verbindungsende der oberen Abschlußspule dem zweiten Verbindungsende
der Spule auf der vorhergehenden Schicht entsprechen, so daß eine elektrische
Verbindung hergestellt werden kann. Wie z. B. in den Figuren dargestellt,
haben die erste und die dritte obere Abschlußspule 52 und 56 jeweils
die Verbindungsenden 58 und 62. Die Verbindungsenden 58 und 62 entsprechen
den Verbindungsenden 50 (9) und 26 (3),
aber nicht dem Verbindungsende 39 (6). Die
erste und die dritte obere Abschlußspule 52 und 58 können mit
anderen Worten nach der unteren Anschlußspule 22 oder der
zweiten Zwischenspule 46 (nachdem zunächst eine Ferritzwischenschicht 28 und
eine durchgängige
Füllschicht 32 hinzugefügt wurde)
verwendet werden, aber nicht nach der ersten Zwischenspule 36.
Auf ähnliche
Art und Weise kann die zweite obere Abschlußspule 54 nur nach
der ersten Zwischenschicht 36 verwendet werden, da das
Verbindungsende 60 dem Verbindungsende 39 der
ersten Zwischenspule 36 entspricht. Diese Überlegung
wird auch verwendet, wenn andere Lagenkombinationen ausgewählt werden.
Als zweites wird die Anzahl der gewünschten Spulenwindungen betrachtet.
Wenn eine obere Abschlußspule
gewählt
wird, muß beispielsweise
beachtet werden, daß die
Spulen auf der ersten Abschlußspule 52 eine
Viertelwindung haben, während
die Spulen auf der zweiten und dritten oberen Abschlußspule 54 und 56 jeweils
eine Dreiviertelwindung bzw. eineinviertel Windungen haben. Die
oberen Abschlußspulen 52, 54 und 56 haben
jeweils ein Abschlußende 64, 66 und 68, das
sich jeweils zur Kante des Induktors 10 er streckt und elektrisch
mit dem Anschluß 14 (siehe 1)
verbunden wird.
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Der
Induktor 10 wird durch Schichten der unteren Abschlußspule 22 (3)
und einer der drei oberen Abschlußspulen 52, 54 oder 56 (10 bis 12)
hergestellt. Zwischen der unteren Abschlußschicht und der oberen Abschlußschicht
hat der Hersteller des Induktors 10 die Möglichkeit,
keine anderen Spulen zu schichten, die erste Zwischenspule 36,
die erste und die zweite Zwischenspule 36 und 46 oder
die erste und die zweite Zwischenspule 36 und 46 zusammen
mit zusätzlichen
ersten und zweiten Zwischenspulen etc., solange die Verbindungsenden
jeder einzelnen Spule den Verbindungsenden der Spule darunter und
darüber entsprechen,
so daß durch
die durchgängigen
Füllungen
eine elektrische Verbindung hergestellt werden kann. Tabelle 1 stellt
eine Anleitung für
mögliche
Kombinationen von Spulenschichten und die resultierende Anzahl von
Spulenwindungen bereit.
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Es
sollte auch klar sein, daß die
Begriffe ”untere” oder ”obere” nicht
notwendigerweise bedeuten, daß nur
die ”untere” Schicht
im Herstellungsprozeß zuerst
hergestellt werden kann. Die Begriffe ”untere” und ”obere” wurden nur gewählt, um
die 2 bis 13 verständlich zu machen.
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Da
die Anschlüsse 12 und 14 wie
in 1 dargestellt relativ zu einander angeordnet sind,
ist die Anzahl der Windungen niemals eine ganze Zahl. Der Induktor 10 hat
immer eine ganze Zahl von Spulenwindungen plus zusätzlichen
drei Vierteln einer Spule.
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Tabelle
1 zeigt die Spulenschichtprogression, die nötig ist, um eine bestimmte
Spulenwindungszahl zu erreichen. Die Tabelle stellt nur die inneren
Spulenschichten dar und nicht die untere Kappe 18 (2)
oder die obere Kappe (13), die mit der unteren Kappe 18 identisch
ist. Jede Spulenschichtenkombination beginnt mit der unteren Spule 22 (3).
Nach der unteren Spule 22 können entweder die erste Zwischenspule 36 (6),
die erste obere Abschlußspule 52 (6)
oder die dritte obere Abschlußspule 56 (12)
gedruckt werden. Wenn die erste obere Abschlußspule 52 auf die
untere Spule 22 gedruckt wird, wird ein Induktor mit 1¾ Spulen
geformt. Wenn die dritte obere Abschlußspule 56 zur unteren
Spule 22 hinzugefügt
wird, wird ein Induktor mit 2¾ Spulen
geformt. Wenn die erste Zwischenspule 36 zur unteren Spule 22 hinzugefügt wird, kann
entweder die zweite Zwischenspule 46 oder die zweite obere
Abschlußspule 54 gedruckt
werden. Wenn die zweite obere Abschlußspule 54 gedruckt
wird, wird ein Induktor mit 3¾ Spulen
gebildet. Wenn die zweite Zwischenspule 46 über die
erste Zwischenspule 36 gedruckt wird, hat der Hersteller
die Option, als nächstes eine
weitere erste Zwischenspule 36, die erste obere Abschlußspule 52 oder
die dritte obere Abschlußspule 56 hinzuzufügen. Dieses
Muster kann wie in Tabelle 1 dargestellt wiederholt werden, um einen
Induktor herzustellen, der jede Spulenanzahl mit einem Erhöhungsschritt
von eins hat.
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Nachdem
eine der drei oberen Abschlußspulen
gedruckt ist, wird die Kappenschicht 70 gedruckt, bis das
Teil die gewünschte
Dicke erreicht hat. Die Markierungen 21 werden verwendet,
um die Schnittstellen über der
Leiterscheibe auszurichten, um die Mehrzahl der Komponenten 10 auseinanderzuschneiden.
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Nachdem
das Teil gedruckt wurde, wird jede Schicht. für ein paar Minuten bei einer
erhöhten
Temperatur getrocknet. Die bevorzugten Trockenparameter sind 10
min. bei 100°C.
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Nachdem
die endgültige
Schicht getrocknet ist, wird die Leiterplattenscheibe in die einzelnen
Teile geschnitten und gebrannt. Die bevorzugte Brenntemperatur ist
900°C.
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Das
magnetische Material, das verwendet wird, um den Induktor
10 herzustellen,
wirkt sich positiv auf die hervorragenden elektrischen Eigenschaften,
die die vorliegende Erfindung besitzt, aus. Vorzugsweise wird der
Induktor
10 aus Zink, Nickel und einer Ni-Zn-Ferrit-Dickfilm-Paste,
die von Heraeus, Inc., Cermalloy Division (Teil Nr. IP9050.10) hergestellt
wird, konstruiert.
| Spulenwindungen | Schichten |
| 1
3/4 | BT, F1,
V1, TT1 |
| 2
3/4 | BT, F1,
V1, TT3 |
| 3
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, TT2 |
| 4
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, TT1 |
| 5
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, TT3 |
| 6
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, C1, F2, V2, TT2 |
| 7
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, TT1 |
| 8
3/4 | BT, F1,
V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, C1, F2, V2, C2, F1, V1, TT3 |
| BT
= unterer Abschluß | F1
= 1. Ferritschicht |
| V1
= 1. durchgängige
Füllung | C1
= 1. Zwischenspule |
| F2
= 2. Ferritschicht | V2
= 2. durchgängige
Füllung |
| C2
= 2. Zwischenspule | TT1
= 1. oberer Abschluß |
| TT2
= 2. oberer Abschluß | TT3
= 3. oberer Abschluß |