多层的电路载体和用于制造该电路载体的方法技术

本发明专利技术涉及一种多层的电路装置，包括单层或多层的介电的电路载体（１），该电路载体具有至少一个集成的平面线圈和／或至少一个集成的平面变压器（２１，２２）以及在介电的电路载体（１）上的、面对线圈和／或变压器布置的铁氧体电路板（３１，３２），其中铁氧体板（３１１，３２１）在两侧至少部分地覆盖有至少一个介电的、陶瓷的、烧结的绝缘体层（３１２，３１３，３２２，３２３），并且介电的电路载体（１）以及铁氧体电路板（３１，３２）配有表面金属化层（３１２１－３１３４，３２２１－３２３４），其中被涂覆的铁氧体电路板（３１，３２）分别牢固地安装在介电的电路载体（１）的表面上并且向外表示为一个用于装配能在表面安装的元件的平面。此外描述了一种用于制造多层的电路装置的方法，即铁氧体电路板（３１，３２）在固定在介电的电路载体（１）上之前在温度作用下借助于烧结方法由ＬＴＣＣ－陶瓷制造而成，至少设计为单层的并且分别在两侧借助于烧结方法涂敷有介电的绝缘体层（３１２，３１３，３２２，３２３），烧结完毕的并且配有绝缘体层（３１２，３１３，３２２，３２３）的铁氧体电路板（３１，３２）借助于粘合－或焊接方法导电地固定在介电的电路载体（１）上，从而通过铁氧体板产生用于装配能在表面安装的元件（５１１－５２３）的附加位置。本发明专利技术可以应用于开关电源、大功率电路板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种多层的电路载体，例如覆盖有铜的、有机的纤维复合薄膜或低温共烧陶瓷/LTCC (在低温下烧结的陶瓷)。
技术介绍
这种电路载体基于其良好的印刷线路-质量能实现埋入线圈来制造例如大功率电路中的电感线圈和变压器。为了获得在各个线圈上的高电感值或者为了获得在变压器中的良好的磁性耦合，通常需要由磁性陶瓷制成的附加元件，其被称为铁氧体。背景是磁场的增强和/或其形成。这种铁氧体元件的已知并且通常使用的结构在图1和2中示出。借助于根据图1 的磁芯结构可以获得高电感。在此，磁通量沿变压器的初级-和次级线圈的共同轴线延伸并且通过铁氧体材料增强。在多层的电路载体中、特别是在电路板中的开口装配有铁氧体磁芯，其这样构成，即在电路板上方和下方的闭合通量能通过两个侧面/水平延伸的支腿和两个外部的垂直铁氧体柱接通。以这种方式产生8字形式的铁氧体元件，其在装配到电路板上的情况下由E-形部分和I-形部分组成并且利用夹子保持。一种更简单的结构由两个根据图2的分离的铁氧体磁芯组成，当垂直的、穿过电路板的铁氧体元件被取消时获得这种结构。这虽然导致相应于根据图1的变压器的设计方案的电感降低，并且导致在下方的频率范围中的功率受到限制，然而可以更简单地制造。不利的是，即铁氧体元件比用作基板的电路载体占据相对更大的面积部分。这特别与小型化相冲突。由此占据的面积通常对于装配SMD-元件/能在表面安装的元件来说是不适合的。在现有技术中迄今为止没有公开这种构思，其反映了一种广泛的解决方法。铁氧体磁芯通常设计地相对狭长，以便减少面积需要。另一方面，对于通量所必需的横截面在将铁氧体磁芯狭长设计时必须通过相应的结构高度实现。在市场上可以获得不同形状和大小的铁氧体磁芯。例如在参考文献中考虑了一种多层的变压器，其具有Mn-Si铁氧体。其中对电特征进行了描述并且对两种类型的变压器进行比较，其一方面具有传统的绕组结构并且另一方面具有新的绕组结构，其中初级-和次级导体交替地不仅在垂直方向上，而且同样在水平方向上定位。通过这种变体可以优化耦合系数。此外由参考文献已知了一种用于集成在电路板上的平面变压器。相应的变换器可以为多个用电设备供电。该平面装置由集成电路上的螺旋绕组和例如具有磁芯的铁氧体聚合物板组成。这两个上述的参考文献未给出关于在装配SMD-元件方面的优化使用的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，这样给出用于平面电感和变压器的一种结构形式和一种相应的制造方法，即这些元件在其集成在多层的电路载体中时可以这样埋入，即它们如传统的电路板一样可以在表面继续装配并且因此可忽略其面积需要。该目的通过独立权利要求所述的各个特征组合来实现。有利的设计方案可以由从属权利中要求获得。本专利技术基于这样的构思，即平面变压器或平面电感的铁氧体板在低烧结温度下制造而成并且由此可以以共烧方法配有垂直的金属贯通连接部和表面的介电的陶瓷的绝缘层。按照根据本专利技术的结构形式，铁氧体板承担双重功能，即作为磁通量的导体和作为另外的在表面安装的部件(表面安装装置SMD)的电路载体。由此获得在小型化方面显著的进步。相应的多层的电路装置的构造设计为，即设计用于形成和增强通量的铁氧体板还设置在介电的电路载体(主电路板)上，在集成的平面线圈和或平面变压器的区域中。在相对于现有技术的变型方案中，铁氧体板通过烧结方法由多个单层制成，优选地由低烧结的LTCC-陶瓷(低温共烧陶瓷)，其在烧结到“绿色”状态中之前金属地压制并且层叠为复合层。明显的是，即铁氧体层在这种方法中配有金属贯通连接部和介电的、高绝缘性的覆盖层。随后，这样制成的铁氧体板通过焊接-或粘合方法在两侧固定在线圈或变压器的区域中介电的电路载体上。介电的绝缘层和具有贯通连接部的印刷线路也展现了在铁氧体板上装配SMD-元件的可能性，从而其利用铁氧体板的连接技术和主电路板的电路元件电连接。单层或多层的介电的电路载体的层可以有利地由有机的或陶瓷的材料或者由复合材料制成。完成准备的铁氧体板固定在介电的电路载体的表面上，这种固定可以优选地利用环氧化物-粘合剂以粘合的方式实现或者以焊接的方式，例如在应用硬焊料或纳米技术的银焊料的情况下实现。在通过本专利技术能将铁氧体板的表面用于SMD装配之后，这种由总电路的其它部件组成的部件可以放置在此处，从而实现更复杂的构造。在对于来自电路板的贯通连接部的可替换的实施方式中，SMD的电接触部分也可以完全地或部分地通过上方的接触部替代。根据现有技术，例如通过粘合线或通过 SIPLIT-方法(西门子平面互相连接技术)实现，其中具有能有光刻结构的薄膜的SMD作为载体覆盖电镀沉积的金属层。一种用于制造根据本专利技术的多层的电路装置的方法基于这样的构思，即具有绝缘层的铁氧体板可以通过烧结方法在表面实现绝缘，其中使用了所谓的LTCC-陶瓷。这特别可以是MnSi铁氧体或NiaiCu铁氧体。这种铁氧体材料可以这调整，即它们在平面变压器的典型频率范围中，也就是说在1至5MHz的情况下，具有足够的、超过400的相对导磁率。 铁氧体板可以设计为单层或多层的。主要的是，铁氧体板特别是借助于介电的陶瓷层在外部表现为具有在两侧烧结的绝缘体层。同时安装了可烧结的垂直的贯通连接部和表面金属化层，从而使整个表面准备用于安装元件。典型地，中间的电路载体由十个到二十个介电的陶瓷层组成，层厚度分别为50至100 μ m。铁氧体板例如由50至100 μ m厚的单层构成100 至500 μ m的总厚度。其侧面膨胀超出电感或变压器的埋入的线圈绕组的表面10至20mm。附图说明下面参照示意性的、未对本专利技术进行限制的附图说明实施例。图1示出了平面变压器已知的横截面结构，该平面变压器集成在介电的电路载体中，设计为所谓的磁芯结构，具有穿过电路载体的铁氧体元件，图2示出了平面变压器已知的横截面结构，该平面变压器集成在介电的电路载体中，其中铁氧体元件以铁氧体板的形式在电路载体的两侧设置在变压器的区域中，图3在横截面中示出了装配有SMD元件的平面变压器的组件，该平面变压器具有在两侧绝缘的、烧结的铁氧体板，图4示出了变压器结构的、在根据图3的构造-和连接技术的过程步骤结束之后的图示。具体实施例方式下面特别将平面变压器考虑为平面的、电感的元件的变体。相应于本专利技术，如在图 3中示出地，平面变压器首先根据现有技术由印刷线路的初级绕组21和次级绕组22组成， 它们被埋入多层的电路载体1中。作为扩展的电路的载体，电路板1具有附加的表面的金属化层111至118以及埋入的金属化层121，122。表面的和埋入的层借助于金属的贯通连接部131至134可导电地连接。变压器在两侧配有铁氧体板311，321。超出现有技术范畴的是，这种铁氧体板由低烧结的LTCC-陶瓷制成，例如由MnSi-铁氧体或NiaiCu-铁氧体制成。存在这种可能性，即制成单层的或多层的铁氧体板。通过使用陶瓷的多层技术，铁氧体板可以配有介电的、绝缘的覆盖层312，313或322，323以及附加地配有贯通连接部3111， 3112或3211,3212以及印刷线路3121至3134或3221至3234。铁氧体板因此具有独立的电路载体31或32 (铁氧体电路板)的特征。对于在表面的接触面、例如3222和3223之间实现充分绝缘来说重要的是涂敷介本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种多层的电路装置，包括：至少一个单层或多层的介电的电路载体（１），所述电路载体具有至少一个集成的平面线圈和／或至少一个集成的平面变压器（２１，２２），以及在至少一个介电的电路载体（１）上的、在线圈和／或变压器的区域中彼此相对布置的多个铁氧体电路板（３１，３２），其特征在于，铁氧体板（３１１，３２１）在两侧至少部分地覆盖有至少一个介电的、陶瓷的、烧结的绝缘体层（３１２，３１３，３２２，３２３），－所述介电的电路载体（１）配有表面金属化层（１１１至１１８），和－其中所述带有涂层的铁氧体电路板（３１，３２）分别牢固地安装在所述介电的电路载体（１）的表面上并且向外呈现为一个用于装配能在表面安装的元件的平面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迪特尔·格奇，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE