Elektronisches Bauteil, insbesondere für eine Chip-Induktivität

Abstract

 Elektronisches Bauteil für eine Chip-Induktivität, insbesondere HF-Drossel, mit einem massiven Kernteil (1) bestehend aus ferromagnetischem oder elektrisch nicht leitendem Werkstoff, insbesondere Ferrit, Keramik oder Kunststoff, mit einer sacklochartigen oder hohlzylindrischen, als Wickelraum dienenden Aussparung (2). die über randoffene Kanäle (4, 5) mit elektrischen Kontaktflächen (3) an beforzugt getrennten Seitenflächen des Kernteils (1) verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil, insbesondere für eine Chip-Induktivität, z.B. HF-Drosselspule, Übertrager oder dergleichen.

[0002] Chip-Induktivitäten sind im Vergleich zu üblichen bedrahteten Induktivitäten kleiner, mit geringerem Aufwand herstellbar und für den Einsatz in Bestückungsautomaten für Leiterplatten geeigneter. Die bekannten Chip-Induktivitäten sind teils in Schichttechnik hergestellte oder mit rechteckigen oder zylinderförmigen drahtbewickelten magnetischen Kernen ausgerüstete.

[0003] Zur Fertigung der Chip-Induktivität in Schichttechnik wird ein Träger mit einer magnetischen Schicht beschichtet und auf diese Schicht eine zu einer Spule geformte Leiterbahn aufgebracht, wobei - je nach gewünschter Induktivität - die so gefertigte Teilinduktivität mit weiteren Teilinduktivitäten zu einem Stapel zusammengefaßt wird. Zur Durchkontaktierung der Enden der Spulen sind zahlreiche, hier nicht näher erläuterte Verfahren bekannt.

[0004] Diese Chip-Induktivitäten zeichnen sich durch ihre raumsparende Bauweise aus, sind unmittelbar mit gedruckten Leiterplatten verlötbar und erfordern keine zusätzlichen Drähte als Anschlußelemente.

[0005] Nachteilig ist ihre durch die Schichttechnik bedingte, komplizierte Herstellung. In der Fertigung unvermeidbare Schichtdicken-Schwankungen der magnetischen Schicht verursachen unerwünschte Schwankungen der L- und Q-Werte der Induktivitäten. Als Werkstoff für die Spulen-Leiterbahnen muß beispielsweise Silber oder eine Silber-Paladiua-Legierung verwendet und ein hoher ohmscher Widerstand der Leiterbahnen in Kauf genommen werden. Da die Leiterbahnen in die magnetische Schicht eingebettet sind, tritt, verursacht durch den geschlossenen Magnetkreis, bereits bei geringen Werten eine magnetische Sättigung ein; die Gleichstrom-Vormagnetisierungseigenschaften der Chip-Induktivität sind folglich verschlechtert. Auch ist die Anzahl der Spulenwindungen nicht beliebig hoch wählbar und damit keine beliebig hohe Induktivität einstellbar.

[0006] Eine gleichfalls bekannte Chip-Induktivität besitzt einen rechteckförmigen Magnetkern mit rechteck- oder zylinderförmigem Mittelteil als Wickelträger und einstückig an diesen Träger angeformten Flanschen, die gleichfalls rechteckförmigen Querschnitt haben. Die Kontaktierung der Wickelenden erfolgt mittels stirnseitig an den Flanschen angeordneter, elektrisch leitender Schichten, auf welche die Wickelenden aufgelötet sind. Der Wickel ist in Harz eingebettet, das zusammen mit den Flanschen einen Quader bildet.

[0007] Zur Behebung der diesen bekannten Chip-Induktivitäten teils fertigungstechnisch, teils elektrisch und magnetisch anhaftenden Nachteile wurde darüberhinaus eine mit einem Ferrit-Rollenkern ausgerüstete Chip-Induktivität vorgeschlagen. Der bewickelte Rollenkern ist dabei in einen quaderförmigen Verguß eingebettet, gegen dessen einen Stirnflächen die Enden streifenförmiger Anschlußelemente anliegen, die mit ihren anderen Enden mit elektrisch leitenden, lötfähigen Schichten der Stirnflächen der Rollenkernflansche kontaktiert sind. (siehe DE-OS 32 25 782 A 1 ).

[0008] Als nachteilig erweist sich bei dieser Ausführung, daß die äußeren Anschlußelemente zwei zusätzlich durch einen Gießvorgang unterbrochene Bearbeitungsschritte erfordern, nämlich zuerst die Kontaktierung mit den äußeren Stirnflächen des Ferrit-Rollenkerns und schließlich nach erfolgtem Verguß die abschließende Umbördelung in Richtung parallel zu den entsprechenden Stirnflächen des durch Verguß geschaffenen Quaders.

[0009] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Bauteil für eine Chip-Induktivität zu schaffen, das nur mit geringem Aufwand herstellbar ist und die Fertigung von Chip-Induktivitäten, z.B. HF-Drosseln, gestattet, die weitgehend geschirmt werden können, ohne Beeinträchtigung der Güte kontaktierbar sind und i.ü. wahlweise sowohl kleine als auch große Induktivitäten mit hoher Güte ermöglichen.

[0010] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein elektronisches Bauteil vor, das ein massives Kernteil mit senkrechter prismatischer Raumform, insbesondere einen Quader oder Würfel aufweist, bestehend aus ferromagnetischem oder elektrisch nichtleitendem Werkstoff, insbesondere Ferrit, Keramik oder Kunststoff, mit einer als Wickelraum dienenden, sacklochartigen Aussparung und mit elektrischen Kontaktflächen an bevorzugt getrennten Seitenflächen des Kernteils.

[0011] Falls das massive Kernteil aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff wie Keramik oder Kunststoff besteht, eignet es sich z.B. zur Herstellung sog. Luftspulen in Chip-Bauweise. Bei Verwendung ferromagnetischer Werkstoffe für das Kernteil, dient dieses Bevorzugt zur Schaffung von HF-Drossel-Chips, Übertrager-Chips usw.

[0012] Das elektronische Bauteil kann bei entsprechender Gestaltung quasi auch als Schalenkernhälfte betrachtet werden, die mit einen zweiten, üblicherweise gleichgestaltetem Bauteil zu einem aagnetisch geschlossenen Kern zusammengefaßt werden kann. Ein magnetischer Schluß läßt sich aber auch - wie später erläutert wird - durch Abdeckungen aus ferromagnetischem Material bewirken, die auf die mit der Aussparung ausgebildete Seitenfläche des Bauteils aufgebracht sind.

[0013] Bei einem für den Einsatz für Chip-Induktivitäten besonders geeigneten elektronischen Bauteil nach der Erfindung ist die Aussparung eine hohlzylindrische, die einen als Wickelträger dienenden Butzen umschließt, und über randoffene Kanäle für die Vickelenden mit Kontaktflächen an gegenüberliegenden Seitenflächen des Kernteils verbunden ist. Bei Verwendung dieses Bauteils, z.B. für eine elektrische Spule, werden die elektrische Wicklung auf den Butzen aufgeschoben und die Vickelenden durch die Kanäle zu den elektrischen Kontaktflächen geführt und mit diesen kontaktiert. Der erforderliche magnetische Schluß kann - wie bereits erwähnt - durch eine Abdeckung aus ferromagnetischem Werkstoff oder durch Gießharz, das mit Carbonyleisen- oder Ferritpulver vermischt ist, bewirkt werden, das den freien Raum in den Kanälen und der Aussparung ausfüllt.

[0014] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein elektronisches Bauteil nach der Erfindung in perspektivischer und teils geschnittener Ansicht,

Fig. 2 in der Darstellung nach Fig. 1 ein elektronisches Bauteil nach Fig. 1 mit eingesetzter elektrischer Wicklung,

Fig. 3 in der Darstellung nach Fig. 1 eine HF-Drossel mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines elektronischen Bauteils,

Fig. 4 in der Darstellung nach Fig. 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer HF-Drossel mit gegenüber Fig. 1 bis 3 abgewandeltem elektronischem Bauteil,

Fig. 5 gleichfalls in der Darstellung nach Fig. 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer HF-Drossel mit gegenüber Fig. 1 bis 4 unterschiedlichem elektronischem Bauteil.

[0015] In den Figuren sind dabei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

[0016] Das in Fig. 1 dargestellte Bauteil für eine Chip-Induktivität, z.B. HF-Drossel oder Übertrager, besitzt einen massiven Kernteil 1, der je nach zu schaffender Induktivität aus einem ferromagnetischen Werkstoff, insbesondere Ferrit, oder, falls z.B. eine Luftspule in Chip-Bauweise gefertigt werden soll, aus elektrisch nichtleitendem Werkstoff, insbesondere Keramik oder Kunststoff besteht. Das Kernteil 1 an sich besitzt eine senkrechte prismatische Raumform, bevorzugt eine Würfel- oder Quaderform. Denkbar sind auch senkrechte prismatische Raumformen mit fünf- und mehreckigem Grundriss.

[0017] Als Wickelraum für eine z.B. in Fig. 2 gezeigte Wicklung 16 dient eine hohlzylindrische Aussparung 2, die einen Butzen 10 unschließt. Insbesondere für Kernteile aus Keramik oder Kunststoff, wie sie bevorzugt für Luftspulen zum Einsatz gelangen, kann die hohlzylindrische Aussparung 2 durch eine butzenfreie, ausschließlich sacklochartige Aussparung ersetzt sein.

[0018] Einander gegenüberliegende Seitenflächen des Kernteils 1 sind mit elektrisch leitenden Kontaktfächen 3 bedeckt, die beispielsweise im sog. Nickel-Carbonyl-Verfahren auf diese Seitenflächen niedergeschlagen und mit hochschmelzendem Lot überzogen sind. Zur Heranführung der Wickelenden 17, 18 der Wicklung 16 an die Kontaktflächen 3 sind von den Kontaktflächen 3 zur Aussparung 2 führende randoffene Kanäle 4, 5 vorgesehen. Die Kontaktflächen 3, die bevorzugt die jeweils gesamten Seitenflächen bedecken, übergreifen zweckmäßigerweise die Stirnkanten 6, 7 zu den benachbarten Seitenflächen und bedecken die Randflächen 8, 9 dieser Seitenflächen. Hierdurch wird, z.B. bei spiegelbildlicher Anordnung eines zweiten Kernteils auf dem ersten die Verbindung der beiden Kernteile erleichtert und zusätzlich durch die in die Kanäle 4, 5 hineinreichenden, lötfähigen Kontaktschichten 3 die Kontaktierung 19 der Wickelenden 17, 18 mit den Kontaktschichten 3 erleichtert.

[0019] Zur selbsttätigen Richtungserkennung, d.h. zur Identifizierung der Chip-Position oder -Richtung, wie sie beim Einsatz dieser Chips für Bestückungsautomaten z.B. für gedruckte Leiterplatten vorteilhaft, sind - wie in Fig. 3 dargestellt ist - entsprechende Stirnkanten 12, 13 des Kernteils 1 abgeschrägt. Hierdurch ist eine sichere Erkennung der Chip-Richtung und Positionierung der Anschlüsse in Bezug auf die Leiterplatte möglich.

[0020] Die Stirnfläche 11 des Butzens 10 kann gemäß Fig. 1 bis 3 mit der ausgesparten Seitenfläche des Kernteils 1 plan oder, wie dies in Fig. 4 und 6 gezeigt ist, gegenüber der Stirnkante der Aussparung 2 zurückgesetzt sein. In den beiden letztgenannten Fällen besitzt das Bauteil zusätzlich einen z.B. kreisscheibenförmigen Deckel 14 (siehe Fig. 4) bzw. den in Fig. 5 dargestellten recheckförmigen Deckel 15.

[0021] Die freien Stirnflächen,der Deckel 14 bzw. 15 sind dabei bevorzugt plan zur ausgesparten Seitenfläche des Kernteils 1. Zu diesem Zweck kann - wie dies in Fig. 5 dargestellt ist - die den Deckel 15 tragende Seitenfläche samt Stirnfläche 11 des Butzens 10 gegenüber den Randbereichen 21 dieser Seitenfläche um den Betrag der Deckeldicke zurückgesetzt sein.

[0022] Welche Deckelart letztlich gewählt wird, hängt bei Kernteilen und Deckeln aus Ferrit im wesentlichen von den an den magnetischen Schluß gestellten Anforderungen ab. Denkbar ist auch - wie dies Fig. 3 bzw. zusätzlich zum Deckel 15 Fig. 5 zeigt - eine Einbettung der Wicklung 16 bzw. ein Ausgießen der Aussparung 2 samt Kanälen 4, 5 mit Vergußmasse, insbesondere Epoxidharz, das zur Erzeugung bzw. Erhöhung der magnetischen Schirmwirkung der Chip-Induktivität mit Carbonyleisen- oder Ferritpulver gemischt ist.

[0023] Wie bereits erwähnt wurde, können die Kernteile 1 quasi als sog. Schalenkernhälften ausgebildet sein, die je nach gewünschtem Luftspalt entsprechend zurückgesetzte Butzen-Stirnflächen 11 aufweisen. Jeweils paarweise und spiegelbildlich übereinander angeordnet, ergeben sich so Kerne mit ausgezeichnetem magnetischem Schluß.

Ansprüche

1. Elektronisches Bauteil, insbesondere für eine Chip-Induktivität, gekennzeichnet durch ein massives Kernteil (1) mit senkrechter prismatischer Raumform, insbesondere Quader oder Vürfel, bestehend aus ferromagnetischem oder elektrisch nichtleitendes Werkstoff, insbesondere Ferrit, Keramik oder Kunststoff, mit einer als Vickelraum dienenden sacklochartigen Aussparung (2) und mit elektrischen Kontaktflächen (3) an bevorzugt getrennten Seitenflächen des Kernteils.

2. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die elektrischen Kontaktflächen (3) tragenden Seitenflächen des Kernteils (1) über randoffene Kanäle (4, 5) mit der Aussparung (2) verbunden sind.

3. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontaktflächen (3) bevorzugt die gesamten Flächen einander gegenüberliegender Seitenflächen des Kernteils (1) bedecken.

4. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontaktflächen (3) die Stirnkanten (6, 7) zu benachbarten Seitenflächen des Kernteils (1) übergreifen.

5. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die elektrischen Kontaktflächen (3) mindestens teilweise in die Kanäle (4, 5) hineinerstrecken.

6. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontaktflächen (3) mit einer lötfähigen Schicht bedeckt sind.

7. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Richtungserkennung entsprechende Stirnkanten des Bauteils (1) abgeschrägt sind.

8. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (2) eine hohlzylindrische ist, die einen Butzen (10) umschließt.

9. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (11) des Butzens (10) gegenüber der Stirnkante der Aussparung (2) zurückgesetzt ist, und daß die Butzen-Stirnfläche (11) und Aussparung (2) mit einem kreisscheibenförmigen Deckel (14) bedeckt sind, der zur ausgesparten Seitenfläche des Kernteils (1) vorzugsweise plan ist.

10. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Aussparung (2) versehene Seitenfläche des Kernteils (1) und die Stirnfläche (11) des Butzens (10) gegenüber den Randflächen (21) dieser Seitenfläche zurückgesetzt sind, und daß diese Seitenfläche mit einem Deckel (15) bedeckt ist.

11. Elektronisches Bauteil nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (14, 15) aus Ferrit, Keramik oder Kunststoff besteht.

12. Elektrische Spule mit einem elektronischen Bauteil nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Butzen (10) mindestens eine Wicklung (16) aufgebracht ist, deren Enden (17, 18) durch die Kanäle (4, 5) zu den elektrischen Kontaktflächen (3) geführt und mit diesen kontaktiert sind.

13. Elektrische Spule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklung (16) und ggf. die Wicklungsenden (17, 18) in Vergußmasse (20) insbesondere Epoxidharz, eingegossen sind.

14. Elektrische Spule nach'Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (20) mit Carbonyleisen= oder Ferritpulver versetzt ist.

Zeichnung