EP0473875A1 - Method for producing a HF-magnetic coil device in chip-construction - Google Patents

Method for producing a HF-magnetic coil device in chip-construction Download PDF

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EP0473875A1
EP0473875A1 EP91105864A EP91105864A EP0473875A1 EP 0473875 A1 EP0473875 A1 EP 0473875A1 EP 91105864 A EP91105864 A EP 91105864A EP 91105864 A EP91105864 A EP 91105864A EP 0473875 A1 EP0473875 A1 EP 0473875A1
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EP
European Patent Office
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magnetic core
base body
bores
plate
coil arrangement
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EP91105864A
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Michael Ganslmeier
Horst Wünschmann
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GW- ELEKTRONIK GmbH
GW Elektronik GmbH
Original Assignee
GW- ELEKTRONIK GmbH
GW Elektronik GmbH
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    • H01F17/0033Printed inductances with the coil helically wound around a magnetic core
    • HELECTRICITY
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    • H01F17/00Fixed inductances of the signal type 
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    • H01F17/06Fixed inductances of the signal type  with magnetic core with core substantially closed in itself, e.g. toroid
    • H01F17/062Toroidal core with turns of coil around it
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2804Printed windings
    • H01F2027/2814Printed windings with only part of the coil or of the winding in the printed circuit board, e.g. the remaining coil or winding sections can be made of wires or sheets
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/4902Electromagnet, transformer or inductor

Definitions

  • the invention relates to RF magnet coil arrangements in chip design, comprising an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn and guided through the magnetic core, the turns consisting of conductor track parts running parallel to the end face of the magnetic core and parallel to Axle of the magnetic core extending and inserted in the plastic embedded conductor track parts are assembled.
  • the invention further relates to methods for producing such RF magnet coil arrangements.
  • US Pat. No. 4,536,733 describes an RF transmitter with a toroidal core made of ferrite material for energy supply, one winding of which consists of wire wound on the toroidal core and the second winding of which consists of individual, correspondingly shaped sheet metal parts which, together with printed ones Conductor tracks on a circuit board that result in turns of the winding. This embodiment is not applicable to the present invention.
  • JP-AS 1-278707 published in Patents Abstracts of Japan, E-882, Jan. 31, 1990, Vol.14 / No.55, describes an induction coil in chip design and a method for its production. At least two parallel rows of holes are created in a flat body made of magnetic material. Between these rows of holes, conductor tracks are formed on the upper flat side of the body parallel to one another and perpendicular to the edge sides and on the lower flat side of the body also parallel to one another, but at an acute angle to the edge sides, that is to say arranged obliquely over this flat side, in such a way that they run helically around the body and adjoin two holes on the lower flat side. The holes are metallized on their inner surfaces, so that a coil-shaped circuit results.
  • This structure and this manufacturing method differ fundamentally from those of the present invention because the conductor tracks are applied directly to the body made of magnetic material and the body is not annular.
  • US Pat. No. 3,477,051 describes a magnetic coil arrangement in chip design which contains an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn and guided through the magnetic core, the turns consisting of conductor track parts and which run parallel to the end face of the magnetic core are composed of conductor track parts running parallel to the axis of the magnetic core and inserted in the embedding plastic.
  • the potting plastic is injection molded around the entire toroid, i.e. both on the two end faces and on the outer surface and the inner surface of the interior of the toroid, produced in one operation. In this operation, channels are simultaneously stamped into the embedding plastic in such a way that these channels run helically around the ring core in accordance with the desired coil.
  • the channels are later filled with metal or their surfaces are metallized, so that a magnetic component results, which has at least one winding consisting of turns.
  • This component is then placed on a carrier body or in recesses of a carrier body which has the shape of the chip with corresponding connection and contacting surfaces with which the ends of the at least one winding are electrically connected.
  • US Pat. No. 3,486,149 describes an improved production of the magnetic coil arrangement just illustrated.
  • this core encased in a plastic body with recesses for the coil turns, but at the same time a housing is also produced, which is also provided with corresponding recesses for conductor tracks to connection areas and with plated-through holes in this process.
  • the housing is preferably rectangular and flat and has pins on one of its narrow side surfaces for use in holes in printed circuits. This does not result in a chip-type component.
  • the magnetic coil arrangements described in the two US patents have, as conductor tracks, at least on the two end faces and in the interior of the core metallized grooves, which already during the production of the plastic covering in one forming operation by means of a suitably designed, complicated process Injection molding tool are generated, each magnetic core must be guided past this tool, or a large number of such tools must be provided if you want to ensure rational production. It is also not provided to fill the interior of the core with plastic during the sheathing, so that a further operation is necessary if, for. B. for reasons of insulation of the interior or all conductor tracks should be covered with plastic.
  • the RF magnet coil arrangement according to the present invention differs from the known embodiments in particular in that the conductor tracks on the end faces are not arranged in channels, but on the faces and in that the electrical connections of the conductor tracks of the two end faces to one another outside and inside the core are present in holes.
  • the resulting advantages of design and manufacture are explained in the context of the description of the invention.
  • the invention is based on the object of specifying an HF magnet coil arrangement of the type described in the introduction, in particular a toroidal core transformer arrangement, which can be produced completely or largely by machine and in very large numbers, the electrical of which Properties in the finished state, both as a function of frequency and for the given number of pieces, are very constant and can be easily installed in SMD circuits.
  • the HF magnet coil arrangement is characterized according to the invention by the features of claim 1.
  • a preferred embodiment is characterized according to the invention by the features of the independent claim 2.
  • the term “ring-shaped magnetic core” encompasses all magnetic cores which have at least one through opening surrounded by magnetic material; the magnetic cores can thus also be rectangular, square or oval and they can also have more than one opening, e.g. Double-hole cores. In these cases, the recess in the base body must of course be adapted to the cross-sectional shape of the magnetic core.
  • RF magnet coil arrangement also includes that other electrical ones Components, for example capacitors or resistors, which are integrated on or on the surfaces of the base body or in its interior, can be present.
  • Components for example capacitors or resistors, which are integrated on or on the surfaces of the base body or in its interior.
  • the invention is only described on the basis of individual arrangements with magnetic cores which have a circular cross section.
  • the basic idea of the invention is to assemble the individual windings of the at least one winding both by surface-mounted conductor track parts and by through-holes located in bores, in order to ensure complete or largely complete mechanical, but also inexpensive series production with a consistently high quality to achieve the electrical properties.
  • An essential aspect of the invention is seen in the fact that a base body is used in which the toroidal core is inserted and that the portions of the individual turns running parallel to the axis of the toroidal core are accommodated in bores of this base body.
  • bores with diameters up to 0.1 mm can still be mastered with metal drills. Laser drilling is recommended for even smaller bore diameters.
  • the base body used which receives the magnetic core, is either laminated on its one side, called the base side, either before it is plated through the bores with the corresponding sections of the turns running perpendicular to the bores, or this lamination is carried out only subsequently.
  • This lamination can be done either by providing the entire surface with an electrically conductive coating and etching off the parts that are not required, or by printing or vapor-coating the corresponding conductor tracks separately.
  • the then still missing parts for completing the coils are achieved by a cover part which is applied to the base body on the side opposite the base part and which contains conductor tracks laminated on similarly to the base part. Depending on the technology used, this cover part can be applied before or after the drilling process.
  • the through-contacting of conductor tracks is known. If this technology is used, the lid can be retrofitted. The other possibility is to apply the cover before drilling and at the same time to drill through with the base body and to make contact with one of the methods specified.
  • a base body in which the metallic connections parallel to the axis of the magnetic core are subsequently realized via bores
  • these conductor webs are formed by layer-by-layer application of electrically conductive material.
  • a base plate is used, on which electrically conductive material, for example silver, is applied, for example vapor-deposited or printed, at locations where these conductor tracks are to be produced.
  • This method can be used to produce metallic columns of the desired order of several millimeters in length and diameters of approximately 0.1 mm, it being possible to carry out the application process in several stages in order to harden or mechanically harden the material already applied stabilize.
  • a similar method of forming columnar traces can be achieved using whisker technology. It is a process that has been known for years, in which, by electrolytic deposition and in particular by condensation from the gas phase, metals can also be formed by germ growth, usually in a hydrocarbon atmosphere, material rods with diameters up to 1 ⁇ m and lengths up to several millimeters.
  • the base body 1 consists of a base body 1, an annular magnetic core 2 inserted therein and a cover 3.
  • the base body 1 is designed, for example, as a thermoplastic body and has a recess the size of the magnetic core 2.
  • the magnetic core 2 is inserted into this recess.
  • the magnetic core 2 has an outer diameter of approximately 4 mm and an inner diameter of approx. 1.5 mm.
  • the base body 1 consists, for example, of thermoplastic material, in which the recess for the magnetic core is already provided during the production, or of a material in which this recess is made subsequently, for example by drilling.
  • the magnetic core 2 inserted into the base body 1 is flush with the surface of the base body 1.
  • the height of the base body 1 is approximately 0.5 mm greater than the height of the magnetic core, so that the base body 1 has a closed, non-perforated bottom surface 4.
  • the cover 3 has a layer thickness of approximately 1 mm.
  • the outer surface of the cover 3 and the bottom surface of the base body 1 have vapor-deposited or printed electrical conductor tracks 5, the ends of which each connect a point above or below the core bore of the magnetic core 2 with a point outside the magnetic core 2.
  • the respectively horizontal conductor track parts of the turns are formed by the already mentioned conductor tracks 5 on the cover 3 or the bottom surface 4 of the base body 1.
  • the respectively vertical sections 8 of the turns of the coils 6 and 7 are realized by bores which run through the base body 1 in the axial direction of the magnetic core 2. In the exemplary embodiment shown, these bores have a bore diameter of 0.3 mm. They are filled with electrically conductive material and each connect an electrical conductor track on the bottom surface 4 with a conductor track on the cover 3.
  • a matrix plate made of thermoplastic material of 16 cm x 16 cm, 20 x 20 400 recesses for 400 ring cores are provided at intervals of 8 mm.
  • This matrix plate is equipped with 400 magnetic cores 2 of the dimensions given above.
  • the matrix plate has a thin copper layer on its bottom surface, as is known from printed circuits; if necessary, it can also be underlaid with a thin polylimide film (Kapton film).
  • the cover part 3 is then glued or welded onto the assembled matrix plate.
  • the cover part 3 also has a continuous conductor layer on its outside. Then the individual holes are drilled through the cover part 3 and the matrix plate in an automatic process, which holes are to form the already mentioned vertical sections 8 of the coils 6 and 7.
  • a laser drilling method or a mechanical drilling method is suitable for this method, for example. With mechanical drilling, bore diameters of up to 0.1 mm can be handled, while even smaller laser beams can be reproduced.
  • the bores are then completely or partially filled with electrically conductive material in such a way that there is a plated-through hole between the electrical conductor tracks of the base surface and the cover 3.
  • Either electrically conductive paste can be used for this purpose, which is injected under pressure in the case of very small bore diameters, or a process of galvanic metallization of plastic surfaces is used. In the case of very small bore diameters, it is advisable to expel the air contained in the bore by using a vacuum. Since the bottom surface 4 of the matrix plate is completely closed except for the holes, this surface can also be used pressurize it and press the plating liquid through the holes from this side or process it on this side with negative pressure in order to suck it through from the other side until the holes are completely or partially closed.
  • Suitable methods are described, for example, in the magazine "productronic 1/2 - 1988, pages 80-82" in connection with the through-contacting of printed circuit boards.
  • the pinch rolling method mentioned there for forced flooding of the holes appears relevant for the present purpose.
  • the electrical conductor tracks are produced on these latter two parts by a customary photo-etching process by placing the unnecessary conductive areas on them be removed from both surfaces.
  • the conductor tracks can also be selectively printed or stamped on.
  • the two surfaces of the cover 3 and the bottom surface 4 that carry the conductor strips are provided with a synthetic resin coating in order to mechanically protect these surfaces, which can be done in an immersion bath.
  • care must be taken to ensure that the contact surfaces 9 (connection pads) for the coils 6 and 7 remain free of plastic coating, which is achieved, for example, by a previous lamination. This lamination is then removed and the entire plate is drawn through a solder bath, as a result of which these connection pads 9 protrude slightly as tin soldering feet, so that the later toroidal transformer is designed as an SMD module.
  • the matrix plate is sawn to separate the toroidal core transformers.
  • a plasma cleaning process is available, as described, for example, in the magazine "productronic 1/2 - 1988, pages 71-72".
  • FIG. 3 differs from the embodiment of FIGS. 1 and 2 in that the cover 3 has been omitted.
  • the bottom part 4, as is clear from the explanation of FIG. 4, is also configured differently; it has a continuous opening for the magnetic core, which is filled with casting resin. Otherwise, the same reference numerals are used for the same parts as in FIGS. 1 and 2.
  • the conductor tracks 5 on the top 10 and the bottom 11 of the base body 1 are located on films 12 made of polyimide.
  • Polyimide films are sold under the trademark "Kapton". These foils are highly heat-resistant, so they can withstand high temperatures, have no melting temperature, they only carbonize at approx. 800 o C, and have a very high electrical resistance. With these properties, they serve as a heat buffer during the hardening of the casting resin and the subsequent cooling.
  • a manufacturing method for a toroidal core transformer according to FIG. 3 is described below with reference to FIG. 4. If the same or corresponding procedural measures are to be applied as for the core transformer according to FIGS. 1 and 2, e.g. The explanation is not repeated for the production of the bores, the conductor tracks on the surfaces of the base body, the metallizations in the bores or the end pads.
  • one or more sheets of castable epoxy resin with the desired dimensions are cast in a vacuum and cured at approx. 120 ° C.
  • the recess 13 is shown in the drawing by dashed lines, because due to the subsequent joint curing of the base body 1 and the filling 15 made of the same casting resin, a transition is practically no longer recognizable.
  • the recess 13 for the magnetic cores 2 e.g. made of ferromagnetic ceramic material
  • the recess 13 for the magnetic cores 2 are positioned exactly according to the number of transducers to be produced as a matrix, for example in the case of a plate with the dimensions 16 cm x 16 cm 400 recesses 13, and drilled through the plate or for example for Double-hole cores milled.
  • two holes for reference holes are drilled at defined points.
  • the plate can also consist of thermoplastic material, for example of polyamide, which has a particularly low epsilon value.
  • the magnetic cores 2 to be inserted into the recesses 13 are checked electrically and for dimensional accuracy and then inserted into the recesses 13 of the plate, which rests on a flat, heated surface, for example a glass plate, after a small amount of casting resin has been filled into the recesses 13 beforehand , which in particular can be carried out fully automatically.
  • the interior of the magnetic cores 2 is then coated with the same resin filled out. Since the thickness of the plate is chosen to be slightly larger, for example by 0.5 mm, than the height of the magnetic cores 2, thin insulating layers 14 are produced from the same casting resin as the filling 15 in the interior of the magnetic cores 2.
  • the casting resin for the interior of the magnetic cores 2 can also be filled with ferrite powder in order to influence the electrical properties of the entire structure in the desired manner.
  • the plate prepared in this way is then dried at 60 ° C. and then cured at 12 ° C. If necessary, the hardened plate is subjected to a grinding process in order to ensure the plane parallelism required for further processing.
  • composite films are applied to each side, which have also been cleaned well and consist of polyimide film of the type described above (25 m thick) and copper coating (17 ⁇ m thick). This is done by rolling the composite films.
  • the plate is then clamped with its reference holes onto a device with which the holes 16 for the plated-through holes are produced, in particular drilled, according to the predetermined pattern, taking into account the number and position of the turns and windings of the individual coils.
  • This predetermined pattern which is to be referred to as the layout, becomes manufactured by computer control and has the taps required for the required number of turns of the desired windings and also contains the masks for the later production of the conductor tracks 5.
  • the plates are then plated through by producing 16 metal coatings on the inner surfaces of the holes.
  • Photoresist is then applied to the copper layers of the upper side 10 and the lower side 11, the pattern for the conductor tracks is generated using the layout, exposed and etched in a manner known per se, so that the conductor tracks 5 are formed.
  • a plate is produced with a large number of RF magnet coil arrangements, which can already be tested electrically in this state.
  • the individual arrangements are then separated by means of a circular saw by cuts along predetermined lines.
  • the individual components can also be soldered to a body specially manufactured for SMD circuits and also provided with a protective cap and are then ready for the final test.

Abstract

An RF magnetic coil device, for example a ring-core transmitter, in miniature or chip construction, having a base body (1) of plastic which has recesses for magnetic cores (2) and contains electrical conductor tracks (5) on its upper side (10) and its lower side (11) and, in its interior, is provided with through-plated holes (16) to which the conductor tracks (5) are connected such that individual turns are formed around the magnetic core which produce windings of coils (6, 7). In addition, methods are specified which allow these devices to be produced in large quantities. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft HF-Magnetspulenanordnungen in Chip-Bau- weise, enthaltend einen in Kunststoffmaterial eingebetteten ringförmigen Magnetkern und wenigstens eine durch den Magnetkern geführte, aus wenigstens einer Windung bestehende Wicklung, wobei die Windungen aus parallel zur Stirnseite des Magnetkernes verlaufenden Leiterbahnteilen und aus parallel zur Achse des Magnetkernes verlaufenden und im Einbettkunststoff eingelegten Leiterbahnteilen zusammengesetzt sind.The invention relates to RF magnet coil arrangements in chip design, comprising an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn and guided through the magnetic core, the turns consisting of conductor track parts running parallel to the end face of the magnetic core and parallel to Axle of the magnetic core extending and inserted in the plastic embedded conductor track parts are assembled.

Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Herstellen solcher HF-Magnetspulenanordnungen.The invention further relates to methods for producing such RF magnet coil arrangements.

Mit der zunehmenden Miniaturisierung von elektrischen Schaltungen, die insbesondere zu den oberflächenmontierten Schaltungen (Surface Mounted Devices - SMD - ) mit Bauelementen in der sogenannten "Chip"-Bauweise geführt hat, tritt das Bedürfnis auf, auch HF-Magnetspulenanordnungen, wie Ringkernübertrager, mit Magnetkernen versehene Drosseln, Transformatoren, Spulen und ähnliches, mit sehr kleinen Abmessungen in Chip-Bauweise herzustellen. Ringförmige Magnetkerne, die einen Außendurchmesser von weniger als 6,3 mm und dementsprechend einen Innendurchmesser der Bohrung von weniger als 2 mm aufweisen, lassen sich aber mit Wickelautomaten praktisch nicht mehr bewickeln. Es ist zwar bei einem Innendurchmesser der Bohrung von 2 mm noch ein Bewickeln von Hand möglich, das aber für große Stückzahlen aus Preisgründen ausscheidet und zudem nicht zu den geforderten engen Toleranzen der elektrischen Werte führt. Die dabei nicht exakt einzuhaltenden Wicklungsformen bedingen nicht nur Abweichungen in den Induktivitätswerten, sondern führen auch zu sehr großen Streuungen in den Kapazitätswerten.With the increasing miniaturization of electrical circuits, which has led in particular to surface-mounted circuits (SMD) with components in the so-called "chip" design, there is a need to also use HF magnet coil arrangements, such as toroidal transformers, with magnet cores Provided chokes, transformers, coils and the like, with very small dimensions in chip design. Annular magnetic cores, which have an outer diameter of less than 6.3 mm and accordingly an inner diameter of the bore of less than 2 mm, can practically no longer be wound with automatic winding machines. With an inner diameter of the bore of 2 mm, winding by hand is still possible, but this is not possible for large quantities due to price reasons and, moreover, does not lead to the required tight tolerances of the electrical values. The winding shapes that cannot be observed exactly do not only cause deviations in the inductance values, but also lead to very large variations in the capacity values.

In der US-PS 4 536 733 ist ein HF-Übertrager mit einem Ringkern aus Ferritmaterial für die Energieversorgung beschrieben, dessen eine Wicklung aus auf den Ringkern gewickeltem Draht besteht und dessen zweite Wicklung aus einzelnen, entsprechend geformten Blechteilen besteht, die, zusammen mit gedruckten Leiterbahnen auf einer Schaltplatine, die Windungen der Wicklung ergeben. Auf die vorliegende Erfindung ist diese Ausführungsform nicht anwendbar.US Pat. No. 4,536,733 describes an RF transmitter with a toroidal core made of ferrite material for energy supply, one winding of which consists of wire wound on the toroidal core and the second winding of which consists of individual, correspondingly shaped sheet metal parts which, together with printed ones Conductor tracks on a circuit board that result in turns of the winding. This embodiment is not applicable to the present invention.

In der JP-AS 1-278707, veröffenlicht in Patents Abstracts of Japan, E-882, Jan. 31, 1990, Vol.14/No.55, sind eine Induktionsspule in Chip-Bauweise und ein Verfahren zu ihrer Herstellung beschrieben. Dabei werden wenigstens zwei parallele Reihen von Löchern in einem flachen Körper aus Magnetmaterial erzeugt. Zwischen diesen Löcherreihen werden Leiterbahnen auf der oberen Flachseite des Körpers parallel zueinander und senkrecht zu den Randseiten und auf der unteren Flachseite des Körpers ebenfalls parallel zueinander, jedoch im spitzen Winkel zu den Randseiten, also schräg über diese Flachseite angeordnet, in einer Weise gebildet, daß sie schraubenlinienförmig um den Körper verlaufen und auf der unteren Flachseite an jeweils zwei Löcher grenzen. Die Löcher sind an ihren inneren Oberflächen metallisiert, so daß eine spulenförmig ausgebildete Schaltung resultiert. Dieser Aufbau und dieses Herstellungsverfahren unterscheiden sich grundsätzlich von denen der vorliegenden Erfindung, weil die Leiterbahnen direkt auf dem Körper aus Magnetmaterial aufgebracht sind und der Körper nicht ringförmig ist.JP-AS 1-278707, published in Patents Abstracts of Japan, E-882, Jan. 31, 1990, Vol.14 / No.55, describes an induction coil in chip design and a method for its production. At least two parallel rows of holes are created in a flat body made of magnetic material. Between these rows of holes, conductor tracks are formed on the upper flat side of the body parallel to one another and perpendicular to the edge sides and on the lower flat side of the body also parallel to one another, but at an acute angle to the edge sides, that is to say arranged obliquely over this flat side, in such a way that they run helically around the body and adjoin two holes on the lower flat side. The holes are metallized on their inner surfaces, so that a coil-shaped circuit results. This structure and this manufacturing method differ fundamentally from those of the present invention because the conductor tracks are applied directly to the body made of magnetic material and the body is not annular.

In der US-PS 3 477 051 ist eine Magnetspulenanordnung in ChipBauweise beschrieben, die einen in Kunstoffmaterial eingebetteten ringförmigen Magnetkern und wenigstens eine durch den Magnetkern geführte, aus wenigstens einer Windung bestehende Wicklung enthält, wobei die Windungen aus parallel zur Stirnseite des Magnetkernes verlaufenden Leiterbahnteilen und aus parallel zur Achse des Magnetkernes verlaufenden und im Einbettkunststoff eingelegten Leiterbahnteilen zusammengesetzt sind. Der Einbettkunststoff ist dahei im spritzgußverfahren um den gesamten Ringkern herum, d.h. sowohl auf den beiden Stirnflächen als auch auf der Mantelfläche und der inneren Oberfläche des Innenraumes des Ringkernes, in einem Arbeitsgang hergestellt. Bei diesem Arbeitsgang werden gleichzeitig in den Einbettkunststoff Rinnen in einer Weise eingeprägt, daß diese Rinnen schraubenlinienförmig um den Ringkern entsprechend der gewünschten Spule verlaufen. Die Rinnen werden später mit Metall gefüllt oder ihre Oberflächen werden metallisiert, so daß ein magnetisches Bauelement resultiert, das wenigstens eine aus Windungen bestehende Wicklung aufweist. Dieses Bauelement wird dann auf einen Trägerkörper oder in Ausnehmungen eines Trägerkörpers gesetzt, der die Form des Chips mit entsprechenden Anschluß- und Kontaktierungsflächen hat, mit denen die Enden der wenigstens einen Wicklung elektrisch verbunden sind.US Pat. No. 3,477,051 describes a magnetic coil arrangement in chip design which contains an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn and guided through the magnetic core, the turns consisting of conductor track parts and which run parallel to the end face of the magnetic core are composed of conductor track parts running parallel to the axis of the magnetic core and inserted in the embedding plastic. The potting plastic is injection molded around the entire toroid, i.e. both on the two end faces and on the outer surface and the inner surface of the interior of the toroid, produced in one operation. In this operation, channels are simultaneously stamped into the embedding plastic in such a way that these channels run helically around the ring core in accordance with the desired coil. The channels are later filled with metal or their surfaces are metallized, so that a magnetic component results, which has at least one winding consisting of turns. This component is then placed on a carrier body or in recesses of a carrier body which has the shape of the chip with corresponding connection and contacting surfaces with which the ends of the at least one winding are electrically connected.

In der US-PS 3 486 149 ist eine verbesserte Herstellung der eben dargestellten Magnetspulenanordnung beschrieben,. Bei dem Arbeitsgang des Umformens des ringförmigen Magnetkernes wird nicht nur dieser Kern mit einem Kunststoffkörper mit Vertiefungen für die Spulenwindungen umhüllt, sondern gleichzeitig wird auch ein Gehäuse erzeugt, das bei diesem Arbeitsgang auch mit entsprechenden Vertiefungen für Leiterbahnen zu Anschlußflächen und mit Durchkontaktierungen versehen wird. Bevorzugt ist das Gehäuse rechteckig und flach und weist an einer seiner schmalen Seitenflächen Stifte für den Einsatz in Löcher gedruckter Schaltungen auf. Es entsteht somit nicht ein Bauelement in Chip-Bauweise. Die in den beiden US-Patentschriften beschriebenen Magnetspulenanordnungen weisen, im Gegensatz zu vorliegenden Erfindung, als Leiterbahnen zumindest auf den beiden Stirnflächen und im Innenraum des Kernes innen metallisierte Rinnen auf, die bereits bei der Herstellung der Kunststoffumhüllung in einem Umformungsarbeitsgang mittels eines entsprechend ausgebildeten, komplizierten Spritzgußwerkzeuges erzeugt werden, wobei jeder Magnetkern an diesem Werkzeug vorbeigeführt werden muß, oder es muß eine Vielzahl solcher Werkzeuge bereitgestellt werden, will man eine rationelle Fertigung gewährleisten. Auch ist nicht vorgesehen, den Innenraum des Kernes mit Kunststoff bei der Umhüllung auszufüllen, so daß hierfür ein weiterer Arbeitsgang notwendig ist, wenn z. B. aus Gründen der Isolation der Innenraum oder aber auch sämtliche Leiterbahnen mit Kunststoff abgedeckt werden sollen. Die HF-Magnetspulenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich aber gegenüber den bekannten Ausführungsformen insbesondere dadurch, daß die Leiterbahnen auf den Stirnflächen nicht in Rinnen, sondern auf den Flächen angeordnet sind und daß die elektrischen Verbindungen der Leiterbahnen der beiden Stirnflächen miteinander außerhalb und innenhalb des Kernes in Bohrungen vorhanden sind. Die sich hieraus ergebenden Vorteile der Ausgestaltung und der Herstellung werden im Rahmen der Beschreibung der Erfindung erläutert.US Pat. No. 3,486,149 describes an improved production of the magnetic coil arrangement just illustrated. In the process of reshaping the ring-shaped magnetic core, not only is this core encased in a plastic body with recesses for the coil turns, but at the same time a housing is also produced, which is also provided with corresponding recesses for conductor tracks to connection areas and with plated-through holes in this process. The housing is preferably rectangular and flat and has pins on one of its narrow side surfaces for use in holes in printed circuits. This does not result in a chip-type component. In contrast to the present invention, the magnetic coil arrangements described in the two US patents have, as conductor tracks, at least on the two end faces and in the interior of the core metallized grooves, which already during the production of the plastic covering in one forming operation by means of a suitably designed, complicated process Injection molding tool are generated, each magnetic core must be guided past this tool, or a large number of such tools must be provided if you want to ensure rational production. It is also not provided to fill the interior of the core with plastic during the sheathing, so that a further operation is necessary if, for. B. for reasons of insulation of the interior or all conductor tracks should be covered with plastic. The RF magnet coil arrangement according to the present invention differs from the known embodiments in particular in that the conductor tracks on the end faces are not arranged in channels, but on the faces and in that the electrical connections of the conductor tracks of the two end faces to one another outside and inside the core are present in holes. The resulting advantages of design and manufacture are explained in the context of the description of the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine HF-Magnetspulenanordnung der eingangs beschriebenen Art, insbesondere eine Ringkernübertrageranordnung, anzugeben, die vollständig oder weitgehend maschinell und in sehr großen Stückzahlen herstellbar ist, deren elektrische Eigenschaften im fertigen Zustand sowohl in Abhängigkeit von der Frequenz als auch für die gegebene Stückzahl sehr gleichbleibend sind und die in einfacher Weise in SMD-Schaltungen einbaubar sind.The invention is based on the object of specifying an HF magnet coil arrangement of the type described in the introduction, in particular a toroidal core transformer arrangement, which can be produced completely or largely by machine and in very large numbers, the electrical of which Properties in the finished state, both as a function of frequency and for the given number of pieces, are very constant and can be easily installed in SMD circuits.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die HF-Magnetspulenanordnung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gekennzeichnet.To achieve this object, the HF magnet coil arrangement is characterized according to the invention by the features of claim 1.

Eine bevorzugte Ausführunsform ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruches 2 gekennzeichnet.A preferred embodiment is characterized according to the invention by the features of the independent claim 2.

Weitere Ausführungsformen sind erfindungsgemäß durch die Merkmale der Unteransprüche zu den Gegenstandsansprüchen gekennzeichnet.According to the invention, further embodiments are characterized by the features of the subclaims to the subject claims.

Die Verfahren zum Herstellen dieser Anordnungen sind erfindungsgemäß durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 11 und 16 gekennzeichnet.The methods for producing these arrangements are characterized according to the invention by the features of the independent claims 11 and 16.

Besondere Ausführungsformen dieser Verfahren sind erfindungsgemäß durch die Merkmale der Unteransprüche zu diesen Verfahrensansprüchen gekennzeichnet.Particular embodiments of these methods are characterized according to the invention by the features of the subclaims to these method claims.

Der Begriff "ringförmiger Magnetkern" umfaßt im Rahmen dieser Erfindung alle Magnetkerne, die wenigstens eine von magnetischem Material umgebene, durchgehende Öffnung aufweisen; die Magnetkerne können somit auch rechteckig, quadratisch oder oval sein und sie können auch mehr als eine Öffnung aufweisen, z.B. Doppellochkerne. Die Ausnehmung im Grundkörper ist in diesen Fällen selbstverständlich der Querschnittsform des Magnetkernes anzupassen.In the context of this invention, the term “ring-shaped magnetic core” encompasses all magnetic cores which have at least one through opening surrounded by magnetic material; the magnetic cores can thus also be rectangular, square or oval and they can also have more than one opening, e.g. Double-hole cores. In these cases, the recess in the base body must of course be adapted to the cross-sectional shape of the magnetic core.

Der Begriff "HF-Magnetspulenanordnung" schließt im Rahmen dieser Erfindung auch ein, daß zusätzlich andere elektrische Bauelemente, z.B. Kondensatoren oder Widerstände, die auf der oder den Oberflächen des Grundkörpers oder in seinem Inneren integriert sind, vorhanden sein können. Der Einfachheit halber wird die Erfindung jedoch nur anhand von einzelnen Anordnungen mit Magnetkernen beschrieben, die einen kreisrunden Querschnitt haben.In the context of this invention, the term “RF magnet coil arrangement” also includes that other electrical ones Components, for example capacitors or resistors, which are integrated on or on the surfaces of the base body or in its interior, can be present. For the sake of simplicity, however, the invention is only described on the basis of individual arrangements with magnetic cores which have a circular cross section.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert.The invention is explained in more detail below.

Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die einzelnen Windungen der wenigstens einen Wicklung sowohl durch flächenhaft auf die Stirnflächen aufgebrachten Leiterbahnteile als auch durch in Bohrungen befindlichen Durchkontaktierungen zusammenzusetzen, um eine vollständig oder weitgehend vollständige maschinelle, dennoch aber auch preiswerte Serienfertigung bei gleichbleibend hoher Qualität im Hinblick auf die elektrischen Eigenschaften zu erreichen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung wird darin gesehen, daß ein Grundkörper verwendet wird, in den der Ringkern eingesetzt ist und daß die parallel zur Achse des Ringkerns verlaufenden Teilstücke der einzelnen Windungen in Bohrungen dieses Grundkörpers untergebracht sind. Je nach dem verwendeten Material und seiner Stärke lassen sich Bohrungen mit Durchmessern bis zu 0,1 mm noch mit Metallbohrern beherrschen. Bei noch kleineren Bohrungsdurchmessern empfiehlt sich eine Laserbohrung. Diese Bohrungen werden dann durchkontaktiert, wofür sich je nach Material und Abmessungen unterschiedliche Verfahren anbieten. Bei größeren Durchmessern in der Gegend von 0,3 mm kann man in diese Bohrungen entweder elektrisch leitfähige Paste eindrücken oder flüssiges Lötzinn hineinpressen. Von besonderer Bedeutung ist hier ein Galvanisierverfahren. Das Oberflächengalvanisieren von Kunststoffkörpern mit elektrisch leitenden Überrzügen ist hinreichend bekannt. Bei sehr kleinen Bohrungsdurchmessern besteht aber die Gefahr, daß die Galvanisierflüssigkeit nicht mehr von selbst in die Bohrung eindringt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, über dem Galvanisierbad, das den Grundkörper aufnimmt, zumindest kurzfristig oder auch pulsierend Vakuum herzustellen, wodurch die Galvanisierflüssigkeit in die kapillarförmige Bohrung hineingesaugt wird. Durch Anwendung von Ultraschall lassen sich auch bei engen Bohrungen hohe Eindringtiefen erreichen.The basic idea of the invention is to assemble the individual windings of the at least one winding both by surface-mounted conductor track parts and by through-holes located in bores, in order to ensure complete or largely complete mechanical, but also inexpensive series production with a consistently high quality to achieve the electrical properties. An essential aspect of the invention is seen in the fact that a base body is used in which the toroidal core is inserted and that the portions of the individual turns running parallel to the axis of the toroidal core are accommodated in bores of this base body. Depending on the material used and its thickness, bores with diameters up to 0.1 mm can still be mastered with metal drills. Laser drilling is recommended for even smaller bore diameters. These holes are then plated through, for which different methods are available depending on the material and dimensions. With larger diameters in the region of 0.3 mm, one can either press electrically conductive paste into these holes or press in liquid solder. An electroplating process is of particular importance here. The surface electroplating of plastic bodies with electrically conductive coatings is well known. With very small bore diameters, however, there is a risk that that the electroplating liquid no longer penetrates into the hole by itself. In this case, it is possible to create a vacuum above the electroplating bath that receives the base body, at least for a short time or also pulsatingly, whereby the electroplating liquid is sucked into the capillary-shaped bore. By using ultrasound, high penetration depths can be achieved even in narrow bores.

Der verwendete Grundkörper, der den Magnetkern aufnimmt, ist auf seiner einen Seite, Bodenseite genannt, entweder schon vor dem Durchkontaktieren durch die Bohrungen mit den entsprechenden, senkrecht zu den Bohrungen verlaufenden Teilstücken der Windungen kaschiert oder dieses Kaschieren wird erst nachträglich durchgeführt. Dieses Kaschieren kann dadurch erfolgen, daß entweder die gesamte Fläche mit einem elektrisch leitenden Überzug versehen wird und die nicht benötigten Teile abgeätzt werden, oder die entsprechenden Leiterbahnen werden separat aufgedruckt oder aufgedampft. Die dann noch fehlenden Teilstücke zur Komplettierung der Spulen werden durch ein Deckelteil erreicht, das auf den Grundkörper auf der dem Bodenteil gegenüberliegenden Seite aufgebracht wird und das ähnlich dem Bodenteil aufkaschierte Leiterbahnen enthält. Je nach der verwendeten Technologie kann dieses Deckelteil vor oder nach dem Bohrvorgang aufgebracht werden.The base body used, which receives the magnetic core, is either laminated on its one side, called the base side, either before it is plated through the bores with the corresponding sections of the turns running perpendicular to the bores, or this lamination is carried out only subsequently. This lamination can be done either by providing the entire surface with an electrically conductive coating and etching off the parts that are not required, or by printing or vapor-coating the corresponding conductor tracks separately. The then still missing parts for completing the coils are achieved by a cover part which is applied to the base body on the side opposite the base part and which contains conductor tracks laminated on similarly to the base part. Depending on the technology used, this cover part can be applied before or after the drilling process.

Das Durchkontaktieren von Leiterbahnen ist bekannt. Verwendet man diese Technologie, kann der Deckel nachträglich aufgebracht werden. Die andere Möglichkeit besteht darin, den Deckel schon vor dem Bohren aufzubringen und gleichzeitig mit dem Grundkörper zu durchbohren und mit einem der angegebenen Verfahren durchzukontaktieren.The through-contacting of conductor tracks is known. If this technology is used, the lid can be retrofitted. The other possibility is to apply the cover before drilling and at the same time to drill through with the base body and to make contact with one of the methods specified.

Da alle diese Verfahrensschritte maschinell durchgeführt werden können, läßt sich eine große Stückzahl derartiger Spulen oder Ringkernübertrager in einem Raster von beispielsweise 100 x 100 Elementen gleichzeitig herstellen, und die fertigen Bauelemente werden nachträglich, wie man es von Wafern kennt, durch Zersägen oder einen sonstigen Trennvorgang vereinzelt.Since all of these process steps can be carried out mechanically, a large number of such coils or toroidal core transformers can be produced simultaneously in a grid of, for example, 100 x 100 elements, and the finished components are subsequently, as is known from wafers, by sawing or another separation process isolated.

Statt einen Grundkörper vorzusehen, in dem über Bohrungen die metallischen Verbindungen parallel zur Achse des Magnetkernes nachträglich realisiert werden, kann man auch so vorgehen, daß diese Leiterstege durch schichtweises Auftragen von elektrisch leitfähigem Material gebildet werden. In diesem Fall wird eine Grundplatte benutzt, auf der an Stellen, an denen diese Leiterbahnen entstehen sollen, elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise Silber, aufgebracht wird, beispielsweise aufgedampft oder aufgedruckt. Mit diesem Verfahren kann man metallische Säulen in der gewünschten Größenordnung von mehreren Millimetern Länge und Durchmessern von etwa 0,1 mm herstellen, wobei es zweckmäßig sein kann, den Auftragsvorgang in mehreren Stufen durchzuführen, um das bereits aufgetragene Material durch Tempern auszuhärten bzw. mechanisch zu stabilisieren. Empfehlenswert ist es bei diesem Verfahren, die Magnetkerne auf dieser Grundplatte schon vor dem Auftragen der säulenförmigen Leiterbahnen anzuordnen und fest mit dieser Platte zu fixieren, wodurch man diese säulenartigen Leiterstege dann in umittelbare Nähe bis zur Anlage an die Magnetkerne bringen kann. Der dann noch nicht ausgefüllte Raum zwischen der Oberfläche und der Oberkante der Magnetkerne wird anschließend durch elektrisch isolierendes Material, beispielsweise Kunstststoff, ausgefüllt, wobei sich hierzu ein Tauchbad oder ein Sprüh- oder Druckverfahren anbietet.Instead of providing a base body in which the metallic connections parallel to the axis of the magnetic core are subsequently realized via bores, one can also proceed in such a way that these conductor webs are formed by layer-by-layer application of electrically conductive material. In this case, a base plate is used, on which electrically conductive material, for example silver, is applied, for example vapor-deposited or printed, at locations where these conductor tracks are to be produced. This method can be used to produce metallic columns of the desired order of several millimeters in length and diameters of approximately 0.1 mm, it being possible to carry out the application process in several stages in order to harden or mechanically harden the material already applied stabilize. With this method, it is recommended to arrange the magnetic cores on this base plate before applying the columnar conductor tracks and to fix them firmly with this plate, so that these columnar conductor webs can then be brought in close proximity to the system against the magnetic cores. The space between the surface and the upper edge of the magnetic cores, which has not yet been filled, is then filled by electrically insulating material, for example plastic, with an immersion bath or a spraying or printing process being suitable for this purpose.

Ein ähnliches Verfahren zum Ausbilden von säulenförmigen Leiterbahnen kann durch Anwendung der Whisker-Technologie erreicht werden. Es handelt sich dabei um ein bereits seit Jahren bekanntes Verfahren, bei dem durch elektrolytische Abscheidung und insbesondere durch Kondensation aus der Gasphase auch Metalle durch Keimwachstum, meist in einer Kohlenwasserstoffatmosphäre Materialstäbe mit Durchmessern bis zu 1µm und Längen bis zu mehreren Millimetern gebildet werden können.A similar method of forming columnar traces can be achieved using whisker technology. It is a process that has been known for years, in which, by electrolytic deposition and in particular by condensation from the gas phase, metals can also be formed by germ growth, usually in a hydrocarbon atmosphere, material rods with diameters up to 1 µm and lengths up to several millimeters.

Ein bevorzugtes weiteres Verfahren besteht aus folgenden Verfahrensschritten:

  • a) eine vorgefertigte Platte aus Gießharz wird mit einer Matrix einer Vielzahl von die Ausnehmung ergebenden, durchgehenden Öffnungen und wenigstens zwei Referenzöffnungen versehen und auf eine ebene, geheizte Unterlage gelegt, wonach in jede Ausnehmung Gießharz in einer Menge gefüllt wird, die das Volumen des später einzusetzenden Magnetkernes berücksichtigt,
  • b) in die Öffnungen werden elektrisch und auf Maßhaltigkeit geprüfte Ringmagnetkerne aus Ferritmaterial eingesetzt, gegebenenfalls noch vorhandene Leerräume insbesondere im Innenraum der Magnetkerne werden mit Gießharz gefüllt,
  • c) Trocknen der so vorbereiteten Platte bei 60oC und danach Aushärten bei 120oC,
  • d) erforderlichenfalls werden die großen Flächen der Platten planparallel geschliffen,
  • e) Aufbringen von je einer gereinigten Verbundfolie (Dicke 25 m) aus einer Folie aus Polyimid, das hochwarmfest ist und keine Schmelztemperatur besitzt (Kapton-Folie), und Kupfer (Dicke 17µm) auf die planparallelen Flächen der Platte,
  • f) erneutes Trocknen der so vorbereiteten Platte, eingespannt zwischen zwei Heizplatten, bei 60oC und danach Aushärten bei 120oC,
  • g) definiertes Anordnen der Platte auf einer Vorrichtung unter Ausnutzung der Referenzöffnungen als Zentrierhilfe und rechnergesteuertes Erzeugen der Bohrungen für die Durchkontaktierungen entsprechend einem vorgegebenen, die gewünschten Windungszahlen berücksichtigenden Muster,
  • h) Erzeugen der Durchkontaktierungen in den Bohrungen durch galvanisches Abscheiden von Metall (Kupfer) an den Innenwänden der Bohrungen nach an sich bekannten Verfahren,
  • i) Erzeugen
    • der Leiterbahnen, die die Metallisierungen in den Bohrungen entsprechend der für die Windungen der Wicklungen erforderlichen Führung verbinden,
    • der Kontaktflächen für die Verbindung der Wicklungen mit der gedruckten SMD-Schaltung,
    • und der Leiterbahnen, die die Enden der jeweiligen Wicklungen mit den Kontaktflächen verbinden,
    entsprechend dem gleichzeitig für den Verfahrensschritt g) gültigen vorgegebenen Muster durch Ätzen der Kupferfolie nach für die Herstellung gedruckter Schaltungen bekannten Verfahren,
  • j) automatische elektrische Prüfung der fertigen Übertrager und davor oder danach Aufteilen der Platte in die einzelnen Übertrager insbesondere durch Sägen längs vorgegebener Trennlinien,
    Eine Abänderung dieses Verfahrens sieht vor, daß anstelle einer Platte aus Gießharz eine Platte aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt wird und die Räume in den Öffnungen zwischen den Magnetkernen und der Platte mit härtbarem Gießharz ausgefüllt werden.
A preferred further process consists of the following process steps:
  • a) a prefabricated plate made of casting resin is provided with a matrix of a plurality of through openings and at least two reference openings resulting in the recess and placed on a flat, heated surface, after which casting resin is filled into each recess in an amount which corresponds to the volume of the later the magnetic core to be used,
  • b) electrical and magnetically tested ring magnetic cores made of ferrite material are inserted into the openings, empty spaces which may still be present, in particular in the interior of the magnetic cores, are filled with casting resin,
  • c) drying the plate prepared in this way at 60 ° C. and then curing at 120 ° C.,
  • d) if necessary, the large areas of the plates are ground plane-parallel,
  • e) Application of a cleaned composite film (thickness 25 m) made of a film made of polyimide, which is highly heat-resistant and has no melting temperature (Kapton film), and copper (Thickness 17 µm) on the plane-parallel surfaces of the plate,
  • f) drying the prepared plate again, clamped between two heating plates, at 60 o C and then curing at 120 o C,
  • g) a defined arrangement of the plate on a device using the reference openings as a centering aid and computer-controlled creation of the holes for the through-plating in accordance with a predetermined pattern that takes into account the desired number of turns,
  • h) producing the plated-through holes in the bores by galvanic deposition of metal (copper) on the inner walls of the bores by methods known per se,
  • i) Generate
    • the conductor tracks that connect the metallizations in the holes according to the guidance required for the windings of the windings,
    • the contact surfaces for connecting the windings to the printed SMD circuit,
    • and the conductor tracks that connect the ends of the respective windings to the contact areas,
    in accordance with the predetermined pattern that is also valid for process step g), by etching the copper foil according to methods known for the production of printed circuits
  • j) automatic electrical testing of the finished transducers and before or after dividing the plate into the individual ones Transformer especially by sawing along predetermined dividing lines,
    A modification of this method provides that instead of a plate made of casting resin, a plate made of thermoplastic material is used and the spaces in the openings between the magnetic cores and the plate are filled with hardenable casting resin.

Anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsformen wird die Erfindung zusammen mit Ausführungsbeispielen erläutert.Based on the embodiments shown in the figures, the invention is explained together with embodiments.

Es zeigen:

  • Fig. 1 einen Schnitt durch einen Ringkernübertrager mit Deckelund Bodenteil,
  • Fig. 2 einen aufgeschnittenen Ringkernübertrager nach Fig. 1,
  • Fig. 3 eine gegenüber den Fig. 1 und 2 verbesserte Ausführungsform eines Ringkernübertragers mit durchgehender Ausnehmung, perspektivisch,
  • Fig. 4 einen Schnitt durch den Ringkernübertrager nach Fig. 3.
Show it:
  • 1 shows a section through a toroidal core transformer with cover and base part,
  • 2 shows a cut toroidal transformer according to FIG. 1,
  • 3 is an improved embodiment of a toroidal core transformer with a continuous recess compared to FIGS. 1 and 2, in perspective,
  • 4 shows a section through the toroidal core transformer according to FIG. 3.

Der Ringkernübertrager nach Fig. 1 besteht aus einem Grundkörper 1, einem darin eingesetzten ringförmigen Magnetkern 2 und einem Deckel 3. Der Grundkörper 1 ist beispielsweise als thermoplastischer Körper ausgebildet und weist eine Ausnehmung von der Größe des Magnetkernes 2 auf. In diese Ausnehmung ist der Magnetkern 2 eingesetzt. Der Magnetkern 2 hat einen Außendurchmesser von ca. 4 mm und einen Innendurchmesser von ca. 1,5 mm. Der Grundkörper 1 besteht beispielsweise aus thermoplastischem Material, bei dem die Ausnehmung für den Magnetkern bereits bei der Hertellung vorgesehen ist, oder aus einem Material, bei dem diese Ausnehmung nachträglich, z.B. durch Bohren, hergestellt ist.1 consists of a base body 1, an annular magnetic core 2 inserted therein and a cover 3. The base body 1 is designed, for example, as a thermoplastic body and has a recess the size of the magnetic core 2. The magnetic core 2 is inserted into this recess. The magnetic core 2 has an outer diameter of approximately 4 mm and an inner diameter of approx. 1.5 mm. The base body 1 consists, for example, of thermoplastic material, in which the recess for the magnetic core is already provided during the production, or of a material in which this recess is made subsequently, for example by drilling.

Der in den Grundkörper 1 eingesetzte Magnetkern 2 schließt bündig mit der Oberfläche des Grundkörpers 1 ab. Die Höhe des Grundkörpers 1 ist etwa um 0,5 mm größer als die Höhe des Magnetkernes, so daß der Grundkörper 1 eine geschlossene, nicht durchbrochene Bodenfläche 4 aufweist. Der Deckel 3 weist eine Schichtdicke von ca. 1 mm auf. Die Außenfläche des Deckels 3 sowie die Bodenfläche des Grundkörpers 1 weisen aufgedampfte oder aufgedruckte elektrische Leiterbahnen 5 auf, deren Enden jeweils einen Punkt über bzw. unter der Kernbohrung des Magnetkernes 2 mit einem Punkt außerhalb des Magnetkernes 2 verbinden.The magnetic core 2 inserted into the base body 1 is flush with the surface of the base body 1. The height of the base body 1 is approximately 0.5 mm greater than the height of the magnetic core, so that the base body 1 has a closed, non-perforated bottom surface 4. The cover 3 has a layer thickness of approximately 1 mm. The outer surface of the cover 3 and the bottom surface of the base body 1 have vapor-deposited or printed electrical conductor tracks 5, the ends of which each connect a point above or below the core bore of the magnetic core 2 with a point outside the magnetic core 2.

Fig. 2 zeigt sehr anschaulich die Leiterfühuung bei einem Ringkernübertrager mit zwei Spulen 6 und 7. Die jeweils horizontal liegenden Leiterbahnenteile der Windungen werden durch die bereits angesprochenen Leiterbahnen 5 auf dem Deckel 3 bzw. der Bodenfläche 4 des Grundkörpers 1 gebildet. Die jeweils senkrecht stehenden Teilabschnitte 8 der Windungen der Spulen 6 und 7 sind durch Bohrungen realisiert, die durch den Grundkörper 1 in axialer Richtung des Magnetkernes 2 verlaufen. Diese Bohrungen haben in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Bohrungsdurchmesser vom 0,3 mm. Sie sind mit elektrisch leitfähigem Material ausgefüllt und verbinden jeweils eine elektrische Leiterbahn auf der Bodenfläche 4 mit einer Leiterbahn auf dem Deckel 3.2 very clearly shows the conductor guidance in a toroidal core transformer with two coils 6 and 7. The respectively horizontal conductor track parts of the turns are formed by the already mentioned conductor tracks 5 on the cover 3 or the bottom surface 4 of the base body 1. The respectively vertical sections 8 of the turns of the coils 6 and 7 are realized by bores which run through the base body 1 in the axial direction of the magnetic core 2. In the exemplary embodiment shown, these bores have a bore diameter of 0.3 mm. They are filled with electrically conductive material and each connect an electrical conductor track on the bottom surface 4 with a conductor track on the cover 3.

Im folgenden wird ein Herstellungsverfahren für einen Ringkernübertrager beschrieben, bei dem die Ausnehmung im Grundkörper nicht durchgehend ist, gemäß den Fig. 1 und 2.In the following a manufacturing method for a toroidal transformer is described, in which the recess in Basic body is not continuous, according to FIGS. 1 and 2.

In einer Matrixplatte aus thermoplastichem Kunststoff von 16 cm x 16 cm sind im Abstand von jeweils 8 mm 20 x 20 = 400 Ausnehmungen für 400 Ringkerne vorgesehen. Diese Matrixplatte wird mit 400 Magnetkernen 2 der oben angegebenen Abmessungen bestückt. Die Matrixplatte weist auf ihrer Bodenfläche eine dünne Kupferschicht auf, wie man sie von gedruckten Schaltungen her kennt; gegebenenfalls kann sie auch mit einer dünnen Poylimidfolie (Kaptonfolie) unterlegt sein. Danach wird das Deckelteil 3 auf die bestückte Matrixplatte aufgeklebt oder aufgeschweißt. Auch das Deckelteil 3 hat auf seiner Außenseite eine durchgehende Leiterschicht. Es werden dann durch das Deckelteil 3 und die Matrixplatte in einem automatischen Verfahren die einzelnen Löcher gebohrt, die die bereits angesprochenen senkrechten Teilabschnitte 8 der Spulen 6 und 7 bilden sollen. Für dieses Verfahren bietet sich beispielsweise ein Laserbohrverfahren oder ein mechanisches Bohrverfahren an. Mit mechanischem Bohren lassen sich Bohrungsdurchmesser bis zu 0,1 mm handhaben, während beim Laserstrahlbohren auch noch kleinere reproduzierbar sind.In a matrix plate made of thermoplastic material of 16 cm x 16 cm, 20 x 20 = 400 recesses for 400 ring cores are provided at intervals of 8 mm. This matrix plate is equipped with 400 magnetic cores 2 of the dimensions given above. The matrix plate has a thin copper layer on its bottom surface, as is known from printed circuits; if necessary, it can also be underlaid with a thin polylimide film (Kapton film). The cover part 3 is then glued or welded onto the assembled matrix plate. The cover part 3 also has a continuous conductor layer on its outside. Then the individual holes are drilled through the cover part 3 and the matrix plate in an automatic process, which holes are to form the already mentioned vertical sections 8 of the coils 6 and 7. A laser drilling method or a mechanical drilling method is suitable for this method, for example. With mechanical drilling, bore diameters of up to 0.1 mm can be handled, while even smaller laser beams can be reproduced.

Die Bohrungen werden anschließend mit elektrisch leitfähigem Material ganz oder teilweise so ausgefüllt, daß sich eine Durchkontaktierung zwischen den elektrischen Leiterbahnen der Bodenfläche und des Deckels 3 ergibt. Es läßt sich dazu entweder elektrisch leitfähige Paste benutzen, die bei sehr kleinen Bohrungsdurchmessern unter Druck eingespritzt wird, oder es wird ein Verfahren der galvanischen Metallisierung von Kunststoffoberflächen benutzt. Bei sehr kleinen Bohrungsdurchmessern empfiehlt es sich, die in den Bohrungen enthaltene Luft durch Verwendung von Vakuum auszutreiben. Da die Bodenfläche 4 der Matrixplatte bis auf die Bohrungen völlig geschlossen ist, kann man diese Fläche auch druckbeaufschlagen und die Galvanisierflüssigkeit von dieser Seite durch die Bohrungen hindurchdrücken oder auf dieser Seite mit Unterdruck bearbeiten, um sie von der anderen Seite hindurchzusaugen, bis die Bohrungen ganz oder teilweise geschlossen sind.The bores are then completely or partially filled with electrically conductive material in such a way that there is a plated-through hole between the electrical conductor tracks of the base surface and the cover 3. Either electrically conductive paste can be used for this purpose, which is injected under pressure in the case of very small bore diameters, or a process of galvanic metallization of plastic surfaces is used. In the case of very small bore diameters, it is advisable to expel the air contained in the bore by using a vacuum. Since the bottom surface 4 of the matrix plate is completely closed except for the holes, this surface can also be used pressurize it and press the plating liquid through the holes from this side or process it on this side with negative pressure in order to suck it through from the other side until the holes are completely or partially closed.

Geeignete Verfahren sind beispielsweise beschrieben in der Zeitschrift "productronic 1/2 - 1988, Seiten 80-82" im Zusammenhang mit der Durchkontaktierung von Leiterplatten. Insbesondere das dort angesprochene Quetschwalzverfahren zur Zwangsdurchflutung der Bohrungen erscheint für den vorliegenden Zweck relevant.Suitable methods are described, for example, in the magazine "productronic 1/2 - 1988, pages 80-82" in connection with the through-contacting of printed circuit boards. In particular, the pinch rolling method mentioned there for forced flooding of the holes appears relevant for the present purpose.

Sobald die elektrisch leitfähigen Verbindungen durch die Bohrungen zu den entsprechenden Leiterbahnen 5 auf dem Deckel 3 und der Bodenfläche 4 erreicht sind, werden auf diesen beiden letztgenannten Teilen die elektrischen Leiterbahnen durch ein übliches Photo-Ätz-Verfahren hergestellt, indem die überflüssigen leitfähigen Bereiche auf diesen beiden Flächen abgetragen werden. Man kann die Leiterbahnen auch selektiv aufdrucken oder auch aufprägen. Danach werden die beiden die Leiterbannen tragenden Oberflächen des Deckels 3 und der Bodenfläche 4 mit einem Kunstharzüberzug versehen, um diese Flächen mechanisch zu schützen, was in einem Tauchbad erfolgen kann. Dabei ist allerdings darauf zu achten, daß die Kontaktflächen 9 (Anschlußpads) für die Spulen 6 bzw. 7 frei von Kunststoffüberzug bleiben, was beispielsweise durch eine vorhergehende Kaschierung erreicht wird. Diese Kaschierung wird anschließend abgenommen und die gesamte Platte durch ein Löttauchbad gezogen, wodurch dann diese Anschlußpads 9 als Zinnlötfüße leicht erhaben hervorragen, so daß der spätere Ringkernübertrager als SMD-Baustein ausgebildet ist.As soon as the electrically conductive connections have been reached through the bores to the corresponding conductor tracks 5 on the cover 3 and the bottom surface 4, the electrical conductor tracks are produced on these latter two parts by a customary photo-etching process by placing the unnecessary conductive areas on them be removed from both surfaces. The conductor tracks can also be selectively printed or stamped on. Thereafter, the two surfaces of the cover 3 and the bottom surface 4 that carry the conductor strips are provided with a synthetic resin coating in order to mechanically protect these surfaces, which can be done in an immersion bath. However, care must be taken to ensure that the contact surfaces 9 (connection pads) for the coils 6 and 7 remain free of plastic coating, which is achieved, for example, by a previous lamination. This lamination is then removed and the entire plate is drawn through a solder bath, as a result of which these connection pads 9 protrude slightly as tin soldering feet, so that the later toroidal transformer is designed as an SMD module.

Anschließend werden die 400 Ringkernübertrager, die in der Matrixplatte noch zusammenhängen, elektrisch getestet, wobei eventuell schadhafte Übertrager mit einem Farbpunkt versehen werden.Then the 400 toroidal transformers, which are in the Matrix plate still connected, electrically tested, whereby possibly damaged transformers are provided with a color dot.

Nach dem Testen wird die Matrixplatte zersägt, um die Ringkernübertrager zu vereinzeln.After testing, the matrix plate is sawn to separate the toroidal core transformers.

Je nach dem verwendeten Bohrungsdurchmesser für die Durchkontaktierungen kann es notwendig sein, die Bohrungen vor dem Einbringen des elektrischen Leiters zu reinigen. Hierzu bietet sich beispielsweise ein Plasmareinigungsverfahren an, wie es beispielsweise in der Zeitschrift "productronic 1/2 - 1988, Seiten 71-72" beschrieben ist.Depending on the hole diameter used for the plated-through holes, it may be necessary to clean the holes before inserting the electrical conductor. For this purpose, for example, a plasma cleaning process is available, as described, for example, in the magazine "productronic 1/2 - 1988, pages 71-72".

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 dadurch, daß der Deckel 3 weggelassen wurde. Auch der Bodenteil 4 ist, wie bei der Erläuterung der Fig. 4 deutlich wird, anders ausgestaltet; er weist nämlich für den Magnetkern eine durchgehende Öffnung auf, die mit Gießharz ausgefüllt ist. Im übrigen sind für gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 gleiche Bezugszeichen verwendet. Die Leiterbahnen 5 auf der Oberseite 10 und der Unterseite 11 des Grundkörpers 1 befinden sich auf Folien 12 aus Polyimid.The embodiment shown in FIG. 3 differs from the embodiment of FIGS. 1 and 2 in that the cover 3 has been omitted. The bottom part 4, as is clear from the explanation of FIG. 4, is also configured differently; it has a continuous opening for the magnetic core, which is filled with casting resin. Otherwise, the same reference numerals are used for the same parts as in FIGS. 1 and 2. The conductor tracks 5 on the top 10 and the bottom 11 of the base body 1 are located on films 12 made of polyimide.

Folien aus Polyimid sind unter Warenzeichen "Kapton" im Handel. Diese Folien sind hochwarmfest, halten also hohe Temperaturen aus, haben keine Schmelztemperatur, sie verkohlen lediglich bei ca. 800oC, und weisen einen sehr hohen elektrischen Widerstand auf. Mit diesen Eigenschaften dienen sie beim Härten des Gießharzes und dem anschließenden Abkühlen als Wärmepuffer.Polyimide films are sold under the trademark "Kapton". These foils are highly heat-resistant, so they can withstand high temperatures, have no melting temperature, they only carbonize at approx. 800 o C, and have a very high electrical resistance. With these properties, they serve as a heat buffer during the hardening of the casting resin and the subsequent cooling.

Anhand der Fig. 4 wird nachfolgend ein Herstellungsverfahren für einen Ringkernübertrager nach Fig. 3 beschrieben. Sofern gleiche oder entsprechende Verfahrensmaßnahmen wie für kernübertrager nach den Fig. 1 und 2 anzuwenden sind, wie z.B. für Herstellung der Bohrungen, der Leiterbahnen auf den Oberflächen des Grundkörpers, der Metallisierungen in den Bohrungen oder der Abschlußpads, wird die Erläuterung nicht wiederholt.A manufacturing method for a toroidal core transformer according to FIG. 3 is described below with reference to FIG. 4. If the same or corresponding procedural measures are to be applied as for the core transformer according to FIGS. 1 and 2, e.g. The explanation is not repeated for the production of the bores, the conductor tracks on the surfaces of the base body, the metallizations in the bores or the end pads.

Zunächst wird eine oder werden mehrere Platten aus gießfähigem Epoxidharz mit den gewünschten Abmessungen (Länge, Breite, Dicke) im Vakuum gegossen und bei ca. 120o C ausgehärtet. Die Ausnehmung 13 ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt, weil durch das spätere gemeinsame Aushärten des Grundkörpers 1 und der Füllung 15 aus dem gleichen Gießharz ein Übergang praktisch nicht mehr zu erkennen ist. Die Ausnehmung 13 für die Magnetkerne 2 (z.B aus ferromagnetischem Keramikmaterial) werden genau positioniert entsprechend der Zahl der herzustellenden Übertrager als Matrix, zum Beispiel bei einer Platte mit den Abmessungen 16 cm x 16 cm 400 Ausnehmungen 13, und durch die Platte gebohrt oder z.B. für Doppellochkerne gefräst. Zusätzlich werden an definierten Stellen zwei Löcher für Referenzbohrungen gebohrt. Die Platte kann aber auch aus thermoplastischem Material bestehen, z.B. aus Polyamid, das einen besonders niedrigen Epsilon-Wert besitzt.First, one or more sheets of castable epoxy resin with the desired dimensions (length, width, thickness) are cast in a vacuum and cured at approx. 120 ° C. The recess 13 is shown in the drawing by dashed lines, because due to the subsequent joint curing of the base body 1 and the filling 15 made of the same casting resin, a transition is practically no longer recognizable. The recess 13 for the magnetic cores 2 (e.g. made of ferromagnetic ceramic material) are positioned exactly according to the number of transducers to be produced as a matrix, for example in the case of a plate with the dimensions 16 cm x 16 cm 400 recesses 13, and drilled through the plate or for example for Double-hole cores milled. In addition, two holes for reference holes are drilled at defined points. However, the plate can also consist of thermoplastic material, for example of polyamide, which has a particularly low epsilon value.

Die in die Ausnehmungen 13 einzusetzenden Magnetkerne 2 werden elektrisch und auf Maßhaltigkeit geprüft und dann in die Ausnehmungen 13 der Platte eingesetzt, die auf einer ebenen, beheizten Unterlage, z.B. einer Glasplatte, aufliegt, nachdem in die Ausnehmungen 13 vorher eine geringe Menge Gießharz gefüllt wurde, was insbesondere vollautomatisch durchgeführt werden kann. Der Innenraum der Magnetkerne 2 wird dann mit dem gleichen Gießharz ausgefüllt. Da die Dicke der Platte geringfügig, z.B. um 0,5 mm, größer gewählt wird, als die Höhe der Magnetkerne 2, entstehen dünne Isolierschichtem 14 aus dem gleichen Gießharz wie die Füllung 15 in Innenraum der Magnetkerne 2. Das Gießharz für den Innenraum der Magnetkerne 2 kann auch mit Ferritpulver gefüllt sein, um die elektrischen Eigenschaften des ganzen Gebildes in gewünschter Weise zu beeinflussen.The magnetic cores 2 to be inserted into the recesses 13 are checked electrically and for dimensional accuracy and then inserted into the recesses 13 of the plate, which rests on a flat, heated surface, for example a glass plate, after a small amount of casting resin has been filled into the recesses 13 beforehand , which in particular can be carried out fully automatically. The interior of the magnetic cores 2 is then coated with the same resin filled out. Since the thickness of the plate is chosen to be slightly larger, for example by 0.5 mm, than the height of the magnetic cores 2, thin insulating layers 14 are produced from the same casting resin as the filling 15 in the interior of the magnetic cores 2. The casting resin for the interior of the magnetic cores 2 can also be filled with ferrite powder in order to influence the electrical properties of the entire structure in the desired manner.

Die derart vorbereitete Platte wird dann bei 60 C getrocknet und anschließend bei 12° C ausgehärtet. Sofern es erforderlich ist, wir die ausgehärtete Platte einem Schleifvorgang unterworfen, um die für die Weiterverarbeitung notwendige Planparallelität zu gewährleisten.The plate prepared in this way is then dried at 60 ° C. and then cured at 12 ° C. If necessary, the hardened plate is subjected to a grinding process in order to ensure the plane parallelism required for further processing.

Nach einem Reinigungsvorgang mit fettlösenden und Schmutz beseitigenden Mitteln empfiehlt es sich, die Platte in einem Ofen bei 100oC zu trocknen. Dann werden auf jede Seite Verbundfolien aufgebracht, die ebenfalls gut gereinigt wurden und die aus Polyimidfolie der oben beschriebenen Art (25 m dick) und Kupferbeschichtung (17µm dick) bestehen. Dieses Aufbringen erfolgt durch Aufwalzen der Verbundfolien.After a cleaning operation with degreasing and dirt-removing agents, it is recommended to dry the plate in an oven at 100 ° C. Then composite films are applied to each side, which have also been cleaned well and consist of polyimide film of the type described above (25 m thick) and copper coating (17 µm thick). This is done by rolling the composite films.

Schließlich wird das Gebilde zwischen zwei Platten eingespannt, getrocknet und nochmals gehärtet.Finally, the structure is clamped between two plates, dried and hardened again.

Die Platte wird dann mit ihren Referenzlöchern definiert auf eine Vorrichtung aufgespannt, mit der die Löcher 16 für die Durchkontaktierungen entsprechend dem vorgegebenen Muster erzeugt, insbesondere gebohrt, werden, das Zahl und Lage der Windungen und Wicklungen der einzelnen Spulen berücksichtigt.The plate is then clamped with its reference holes onto a device with which the holes 16 for the plated-through holes are produced, in particular drilled, according to the predetermined pattern, taking into account the number and position of the turns and windings of the individual coils.

Dieses als Layout zu bezeichnende vorgegebene Muster wird rechnergesteuert hergestellt und weist die für die notwendigen Windungszahlen der gewünschten Wicklungen erforderlichen Anzapfungen auf und enthält auch die Masken für die spätere Herstellung der Leiterbahnen 5.This predetermined pattern, which is to be referred to as the layout, becomes manufactured by computer control and has the taps required for the required number of turns of the desired windings and also contains the masks for the later production of the conductor tracks 5.

Die Platten werden dann durchkontaktiert, indem auf galvanischem Weg auf den inneren Oberflächen der Löcher 16 Metallbeschichtungen erzeugt werden. Auf die Kupferschichten der Oberseite 10 und der Unterseite 11 wird danach Photolack aufgetragen, unter Verwendung des Layouts das Muster für die Leiterbahnen erzeugt, belichtet und in an sich bekannter Weise geätzt, so daß die Leiterbahnen 5 entstehen.The plates are then plated through by producing 16 metal coatings on the inner surfaces of the holes. Photoresist is then applied to the copper layers of the upper side 10 and the lower side 11, the pattern for the conductor tracks is generated using the layout, exposed and etched in a manner known per se, so that the conductor tracks 5 are formed.

Auf diese Weise entsteht eine Platte mit einer Vielzahl von HF-Magnetspulenanordnungen, die bereits in diesem Zustand elektrisch geprüft werden können. Mittels einer Kreissäge werden dann die einzelnen Anordnungen durch Schnitte längs vorgegebener Linien abgetrennt.In this way, a plate is produced with a large number of RF magnet coil arrangements, which can already be tested electrically in this state. The individual arrangements are then separated by means of a circular saw by cuts along predetermined lines.

Die einzelnen Bauelemente können, falls erforderlich, auch noch auf einen für SMD-Schaltungen eigens hergestellten Korpus gelötet und auch mit einer Schutzkappe versehen werden und sind dann für die Endprüfung fertig.If necessary, the individual components can also be soldered to a body specially manufactured for SMD circuits and also provided with a protective cap and are then ready for the final test.

Claims (20)

HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise, enthaltend einen in Kunststoffmaterial eingebetteten ringförmigen Magnetkern und wenigstens eine durch den Magnetkern geführte, aus wenigstens einer Windung bestehende Wicklung, wobei die Windungen aus parallel zur Stirnseite des Magnetkernes verlaufenden Leiterbahnteilen und aus parallel zur Achse des Magnetkernes verlaufenden und im Einbettkunststoff eingelegten Leiterbahnteilen zusammengesetzt sind,

gekennzeichnet durch die Merkmale

a) der Einbettkunststoff bildet einen elektrisch isolierenden, den Abmessungen des Chips angepaßten Grundkörper (1), der mit einer ringförmigen, der Größe des Magnetkernes (2) entsprechenden Ausnehmung versehen ist, die den Grundkörper nicht vollständig durchsetzt, b) in der Ausnehmung befindet sich der Magnetkern (2), wobei zumindest dessen Innenraum mit Kunststoff ausgefüllt ist, c) ein auf den Grundkörper (1) aufgesetzter Deckel (3) und die Bodenseite (4) des Grundkörpers (1) weisen elektrische Leiterbahnen (5) auf, deren Enden jeweils zwei Punkte verbinden, deren Projektion (in Richtung der Achse des Magnetkernes) innerhalb und außerhalb des Magnetkernes (2) liegen, wobei jeweils ein Punkt im Deckelteil mit einem Punkt im Bodenteil in der Projektion miteinander fluchten und die miteinander fluchtenden Punkte durch Bohrungen miteinander verbunden sind, die mit elektrisch leitendem Material (8) ausgefüllt oder wenigstens an ihren Wandungen mit elektrisch leitendem Material überzogen sind und dadurch zwei miteinander fluchtende Punkte elektrisch verbinden, d) die Leiterbahnteile (5) auf dem Deckel (3) und auf der Bodenseite (4) bilden in entsprechender Anordnung zusammen mit den Metallisierungen (8) in den Bohrungen die Windungen der Wicklungen der wenigstens einen Wicklung (Spulen 6,7).
RF magnet coil arrangement in chip design, containing an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn, which winding is led through the magnetic core, the turns consisting of conductor track parts running parallel to the end face of the magnetic core and running parallel to the axis of the magnetic core conductor track parts inserted in the investment plastic are assembled,

characterized by the characteristics

a) the embedding plastic forms an electrically insulating base body (1) which is adapted to the dimensions of the chip and which is provided with an annular recess which corresponds to the size of the magnetic core (2) and does not completely penetrate the base body, b) the magnetic core (2) is located in the recess, at least the interior of which is filled with plastic, c) a cover (3) placed on the base body (1) and the bottom side (4) of the base body (1) have electrical conductor tracks (5), the ends of which each connect two points, the projection (in the direction of the axis of the magnetic core) lie inside and outside the magnetic core (2), with a point in the cover part being aligned with a point in the base part in the projection and the points aligned with one another being connected to one another by bores which are filled with electrically conductive material (8) or at least on their Walls are covered with electrically conductive material and thereby electrically connect two aligned points, d) the conductor track parts (5) on the cover (3) and on the bottom side (4) form the windings of the windings of the at least one winding (coils 6, 7) in a corresponding arrangement together with the metallizations (8) in the bores.
HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise, enthaltend einen in Kunststoffmaterial eingebetteten ringförmigen Magnetkern und wenigstens eine durch den Magnetkern geführte, aus wenigstens einer Windung bestehende Wicklung, wobei die Windungen aus parallel zur Stirnseite des Magnetkernes verlaufenden Leiterbannteilen und aus parallel zur Achse des Magnetkernes verlaufenden und im Einbettkunststoff eingelegten Leiterbahnteilen zusammengesetzt sind,

gekennzeichnet durch die Merkmale

a) der Einbettkunststoff bildet einen elektrisch isolierenden, den Abmessungen des Chips angepaßten Grundkörper (1), der mit einer ringförmigen, der Größe des Magnetkernes (2) entsprechenden Ausnehmung (13) versehen ist, die den Grundkörper mit ihrer gesamten lichten Weite vollständig durchsetzt, b) in der Ausnehmung befindet sich der Magnetkern (2), wobei zumindest dessen Innenraum mit Kunststoff (15) ausgefüllt ist, c) die Oberseite (10) und die Untereite (11) des Grundkörpers (1) weisen elektrische Leiterbahnen (5) auf, deren Enden jeweils zwei Punkte verbinden, deren Projektion (in Richtung der Achse des Magnetkernes) innerhalb und außerhalb des Magnetkernes (2) liegen, wobei jeweils ein Punkt einer großen Stirnfläche mit einem Punkt in der gegenüberliegenden großen Stirnfläche in der Projektion miteinander fluchten und die miteinander fluchtenden Punkte durch Bohrungen miteinander verbunden sind, die mit elektrisch leitendem Material ausgefüllt oder wenigstens an ihren Wandungen mit elektrisch leitendem Material überzogen sind und dadurch zwei miteinander fluchtende Punkte elektrisch verbinden, d) die Leiterbahnteile (5) auf der Oberseite (10) und der Untereite (11) bilden in entsprechender Anordnung zusammen mit den Metallisierungen in den Bohrungen die Windungen der wenigstens einen Wicklung (Spulen 6,7).
RF magnet coil arrangement in chip design, containing an annular magnetic core embedded in plastic material and at least one winding made of at least one turn, which winding is guided through the magnetic core, the turns consisting of parts of the conductor strip running parallel to the end face of the magnetic core and of parallel and parallel to the axis of the magnetic core parts of the conductor inserted in the plastic are composed

characterized by the characteristics

a) the embedding plastic forms an electrically insulating base body (1) which is adapted to the dimensions of the chip and which is provided with an annular recess (13) corresponding to the size of the magnetic core (2), which completely penetrates the base body with its entire clear width, b) the magnetic core (2) is located in the recess, at least the interior of which is filled with plastic (15), c) the top (10) and the bottom (11) of the base body (1) have electrical conductor tracks (5), the ends of which each connect two points, the projection (in the direction of the axis of the magnetic core) inside and outside of the magnetic core (2 ) are in each case one point of a large end face with a point in the opposite large end face in the projection and the aligned points are connected to one another by bores which are filled with electrically conductive material or at least coated on their walls with electrically conductive material are and thus electrically connect two points aligned with each other, d) the conductor track parts (5) on the top (10) and the bottom (11) form the windings of the at least one winding (coils 6, 7) in a corresponding arrangement together with the metallizations in the bores.
HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (5) je aus einer Kupferfolie herausgeätzt gekennzeichnet, sind, die je auf einer Folie (12) aus Polyimid, das hochwarmfest ist und keine Schmelztemperatur besitzt (Kapton-Folie) aufgetragen ist, welche zwischen der jeweiligen Oberfläche des Grundkörpers (1) und der Kuperfolie angeordnet ist.RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the conductor tracks (5) are each etched out of a copper foil, which are each on a foil (12) made of polyimide, which is highly heat-resistant and has no melting temperature (Kapton film) is applied, which is arranged between the respective surface of the base body (1) and the copper foil. HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen durch den Deckel (3) in herkömmlichen gekennzeichnet, Verfahren durchkontaktiert sind und mit den elektrisch leitenden Verbindungen in den Bohrungen im Grundkörper (1) verlötet sind.HF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1, characterized in that the bores through the cover (3) are characterized in the conventional manner, through-plated through methods and are soldered to the electrically conductive connections in the bores in the base body (1). HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 4 dadurch dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Lötmaterial einen höheren Schmelzpunkt von gekennzeichnet, wenigstens 300 C aufweist, als das übliche Lötmaterial, mit dem Bauelemente auf elektrischen Schaltungsplatten verlötet werden.RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 4, characterized in that the soldering material used has a higher melting point of characterized, at least 300 C, than the usual soldering material with which components are soldered to electrical circuit boards. HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einem Thermoplast besteht, in dem gekennzeichnet, die Ausnehmungen (13) für die Magnetkerne (2) thermisch hergestellt sind.RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the base body (1) consists of a thermoplastic, in which the recesses (13) for the magnetic cores (2) are thermally produced. HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einer Platte besteht, in der gekennzeichnet, matrixförmig eine Vielzahl von Ausnehmungen (13) vorgesehen ist, um eine entsprechende Vielzahl von Ringkernübertragern gleichzeitig auszubilden, und daß diese Ringkernübertrager anschießend durch übliche Trennschnitte vereinzelt sind.RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the base body (1) consists of a plate in which a plurality of recesses (13) is provided in a matrix form in order to accommodate a corresponding plurality of toroidal core transformers train at the same time, and that these toroidal transformers are then separated by conventional separating cuts. HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus ausgehärtetem Gießharz besteht, gekennzeichnet, das die Räume zwischen Grundkörper (1) und Magnetkern (2) und das Innere des Magnetkernes (2) mit dem gleichen Gießharz ausgefüllt sind und daß das Gießharz des Grundkörpers (1) mit dem Ausfüllgießharz (15) durch gemeinsames Aushärten einen homogenen Körper bilden.RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the base body (1) consists of hardened casting resin, characterized in that the spaces between the base body (1) and the magnetic core (2) and the interior of the magnetic core (2 ) are filled with the same casting resin and that the casting resin of the base body (1) with the filling casting resin (15) form a homogeneous body by curing together. HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz ein Epoxidharz ist, das vorzugsweise bei gekennzeichnet, etwa 120 C aushärtet,HF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the casting resin is an epoxy resin, which preferably hardens at, approximately 120 C, HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1 oder 2, dadurch dadurch gekennzeichnet, daß das Ausfüllgießharz mit Ferritpulver gefüllt ist.
gekennzeichnet,
RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1 or 2, characterized in that the filler resin is filled with ferrite powder.
featured,
Verfahren zum Herstellen einer HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 1, 1,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

a) Bestücken des mit wenigstens einer Ausnehmung versehenen Grundkörpers mit einem Magnetkern oder mit mehreren Magnetkernen, b) Aufbringen des Deckels, c) Ausführen der Bohrungen, d) Ausfüllen der Bohrungen mit elektrisch leitfähigem Material.
Method for producing an RF magnet coil arrangement in chip design according to claim 1, 1,

characterized by the process steps
characterized by the process steps

a) equipping the base body provided with at least one recess with a magnetic core or with a plurality of magnetic cores, b) applying the lid, c) drilling the holes, d) Filling the holes with electrically conductive material.
Verfahren zum Herstellen einer HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 11,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

a) Bestücken einer elektrisch isolierenden Grundplatte mit dem oder den Magnetkernen, b) Auftragen von elektrisch leitendem Material auf die Grundplatte und Erzeugen von säulenförmigen Leitern auf der Grundplatte mit einer Länge, die der axialen Abmessung des Magnetkernes entspricht, um den Magnetkern herum und innerhalb des Magnetkernes, c) Ausfüllen des Zwischenraumes zwischen diesen Leitersäulen mit elektrisch isolierendem Material bis zur Höhe des Magnetkernes, d) Abschließen des so gebildeten Körpers mit einem Deckel, e) vorheriges oder anschließendes Ausbilden von Leiterbahnen auf der außenliegenden Fläche des Deckels und der Bodenfläche der Grundplatte mit Durchkontaktierungen bis zu den noch zu bildenden oder bereits gebildeten Enden der Leitersäulen, f) elektrisches Verbinden der Durchkontaktierungen mit den Leitersäulen zum Erstellen jeweils vollständiger Spulen.
A method for producing an RF magnetic coil arrangement in chip design according to claim 11,

characterized by the process steps

a) equipping an electrically insulating base plate with the magnetic core or cores, b) applying electrically conductive material to the base plate and producing column-shaped conductors on the base plate with a length which corresponds to the axial dimension of the magnetic core, around the magnetic core and within the magnetic core, c) filling the space between these conductor columns with electrically insulating material up to the height of the magnetic core, d) closing off the body thus formed with a lid, e) previous or subsequent formation of conductor tracks on the outer surface of the cover and the bottom surface of the base plate with plated-through holes up to the ends of the conductor columns which are still to be formed or have already been formed, f) electrical connection of the plated-through holes to the conductor columns to create complete coils.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen gemäß dadurch gekennzeichnet Schritt b) mit einem Aufdampfverfahren, vorzugsweise mit Silber, erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that the application according to characterized step b) is carried out with a vapor deposition process, preferably with silver. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren dadurch gekennzeichnet schrittweise durchgeführt wird, indem einzelne Schichten bis maximal 0,1 mm aufgedampft oder aufgedruckt und jeweils anschließend thermisch getempert werden.A method according to claim 13, characterized in that the method is carried out in a step-by-step manner, in that individual layers are vapor-deposited or printed on up to a maximum of 0.1 mm and then subsequently thermally annealed. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen gemäß dadurch gekennzeichnet Schritt b) durch Whiskerbildung unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that the application according to characterized step b) is carried out by whisker formation using an electrically conductive material. Verfahren zum Herstellen einer HF-Magnetspulenanordnung in Chip-Bauweise nach Anspruch 2,

gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

a) eine vorgefertigte Platte aus Gießharz wird mit einer Matrix einer Vielzahl von die Ausnehmung ergebenden, durchgehenden Öffnungen und wenigstens zwei Referenzöffnungen versehen und auf eine ebene, geheizte Unterlage gelegt, wonach in jede Ausnehmung Gießharz in einer Menge gefüllt wird, die das Volumen des später einzusetzenden Magnetkernes berücksichtigt, b) in die Öffnungen werden elektrisch und auf Maßhaltigkeit geprüfte Ringmagnetkerne aus Ferritmaterial eingesetzt, gegebenenfalls noch vorhandene Leerräume insbesondere im Innenraum der Magnetkerne werden mit Gießharz gefüllt, c) Trocknen der so vorbereiteten Platte bei 60 C und danach Aushärten bei 120 C, d) erforderlichenfalls werden die großen Flächen der Platten planparallel geschliffen, e) Aufbringen von je einer gereinigten Verbundfolie (Dicke 25 m) aus einer Folie aus Polyimid, das hochwarmfest ist und keine Schmelztemperatur besitzt (Kapton-Folie) und Kupfer (Dicke 17 m) auf die planparallelen Flächen der Platte, f) erneutes Trocknen der so vorbereiteten Platte, eingespannt zwischen zwei Heizplatten, bei 60 C und danach Aushärten bei 120 C, g) definiertes Anordnen der Platte auf einer Vorrichtung unter Ausnutzung der Referenzöffnungen als Zentrierhilfe und rechnergesteuertes Erzeugen der Bohrungen für die Durchkontaktierungen entsprechend einem vorgegebenen, die gewünschten Windungszahlen berücksichtigenden Muster, h) Erzeugen der Durchkontaktierungen in den Bohrungen durch galvanisches Abscheiden von Metall (Kupfer) an den Innenwänden der Bohrungen nach an sich bekannten Verfahren, i) Erzeugen - der Leiterbahnen, die die Metallisierungen in den Bohrungen entsprechend der für die Windungen der Wicklungen erforderlichen Führung verbinden, - der Kontaktflächen für die Verbindung der Wicklungen mit der gedruckten SMD-Schaltung, - und der Leiterbahnen, die die Enden der jeweiligen Wicklungen mit den Kontaktflächen verbinden, entsprechend dem gleichzeitig für den Verfahrensschritt g) gültigen vorgegebenen Muster durch Ätzen der Kupferfolie nach für die Herstellung gedruckter Schaltungen bekannten Verfahren, j) automatische elektrische Prüfung der fertigen Übertrager und davor oder danach Aufteilen der Platte in die einzelnen Übertrager insbesondere durch Sägen längs vorgegebener Trennlinien,
A method for producing an RF magnetic coil arrangement in chip design according to claim 2,

characterized by the process steps

a) a prefabricated plate made of casting resin is provided with a matrix of a plurality of through openings and at least two reference openings resulting in the recess and placed on a flat, heated surface, after which casting resin is filled into each recess in an amount which corresponds to the volume of the later the magnetic core to be used, b) electrical and magnetically tested ring magnetic cores made of ferrite material are inserted into the openings, empty spaces which may still be present, in particular in the interior of the magnetic cores, are filled with casting resin, c) drying the plate thus prepared at 60 C and then curing at 120 C, d) if necessary, the large areas of the plates are ground plane-parallel, e) applying a cleaned composite film (25 m thick) made of a polyimide film which is heat-resistant and has no melting temperature (Kapton film) and copper (17 m thick) on the plane-parallel surfaces of the plate, f) drying the prepared plate again, clamped between two heating plates, at 60 C and then curing at 120 C, g) a defined arrangement of the plate on a device using the reference openings as a centering aid and computer-controlled creation of the holes for the through-plating in accordance with a predetermined pattern that takes into account the desired number of turns, h) producing the plated-through holes in the bores by galvanic deposition of metal (copper) on the inner walls of the bores by methods known per se, i) Generating - the conductor tracks that connect the metallizations in the holes according to the guidance required for the windings of the windings, - the contact surfaces for connecting the windings to the printed SMD circuit, - and the conductor tracks that connect the ends of the respective windings connect to the contact surfaces, in accordance with the predetermined pattern that is also valid for process step g), by etching the copper foil according to methods known for the production of printed circuits, j) automatic electrical testing of the finished transformer and before or after dividing the plate into the individual transformers, in particular by sawing along predetermined dividing lines,
Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch gekennzeichnet anstelle einer Platte aus Gießharz eine Platte aus thermoplastischem Kunststoff eingesetzt wird und die Räume in den Öffnungen zwischen den Magnetkernen und der Platte mit härtbarem Gießharz ausgefüllt werden.Modification of the method according to claim 16, characterized in that a plate made of thermoplastic is used instead of a plate made of casting resin and the spaces in the openings between the magnetic cores and the plate are filled with hardenable casting resin. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dadurch gekennzeichnet elektrische Durchkontaktierung durch die Bohrungen mit einem galvanischen Verfahren durchgeführt wird.A method according to claim 11 or 12, characterized in that the electrical through-plating characterized by the bores is carried out using a galvanic method. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß etwaige dadurch gekennzeichnet Luft aus den Bohrungen durch Anwendung von Unterdruck entfernt wird.Method according to Claim 11, 12 or 16, characterized in that any air characterized in this way is removed from the bores by applying negative pressure. Verfahren nach Anspruch 11,12 oder 16 , dadurch gekennzeichnet, daß die dadurch gekennzeichnet Galvanisierflüsigkeit durch Quetschwalzen in die Bohrungen gedrückt wird.A method according to claim 11, 12 or 16, characterized in that the electroplating liquid characterized is pressed into the bores by squeeze rollers.
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