NL7900245A

NL7900245A - Tweelaags vlakke electrische spoel met aftakking.

Info

Publication number: NL7900245A
Application number: NL7900245A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1979-01-12
Publication date: 1980-07-15
Also published as: JPS6356682B2; EP0013782B1; DE2965018D1; JPS55108714A; CA1144995A; US4313151A; BR8000107A; EP0013782A1

Description

>1 f 11.1.79 1 PHN 9326

Tweelaags vlakke electrisclie spoel met aftakking.

De uitvinding heeft betrekking op een meerlaags vlakke electrische spoel met een aftakking, bevattende een stapeling van een aantal geleiderlagen die elk een systeem van spiraalvormige electrische geleidende sporen bevatten, § waarbij opeenvolgende geleiderlagen in hun geheel door een electrisch isolerende laag van elkaar gescheiden zijn, en waarbij opeenvolgende geleiderlagen op gewenste plaatsen electrisch met elkaar verbonden zijn via vensters in de electrisch isolerende laag.

10 Meerlaags vlakke electrische spoelen met een (midden)aftakking zijn bekend uit het Franse octrooischrift I.58O.316. Om deze bekende spoelen, die met behulp van dikke en/of dunne film technieken vervaardigd kunnen worden, van een aan de buitenkant gelegen (midden)aftakking te 15 kunnen voorzien, worden ze opgebouwd uit tenminste vier met elkaar doorverbonden geleiderlagen met meervoudige spiralen die afwisselend van buiten naar binnen en van binnen naar buiten spiraliseren, De geleiderlagen zijn daarbij elk op een apart substraat aangebracht. Een dergelijke meerlaags-20 spoel heeft op zich boven eveneens bekende enkellaags spoelen met (midden)aftakking het voordeel dat zowel de eindaanslui-tingen als de (midden)aftakking zich aan de buitenkant bevinden, zodat geen brugdraden nodig zijn om een verbinding met het binnenste van de spoel tot stand te brengen en verder het voordeel dat de zelfinduktie per oppervlakte eenheid 7900245 11.1.79 2 PHN 9326 ·£.

V

aanzienlijk groter is. Een nadeel is echter dat hij niet op een substraat voor een vlakke film schakeling aangebracht kan worden met dezelfde bewerkingsstappen waarmee condensatoren en/of elkaar kruisende electrische leidingen op zo'n 5 substraat worden aangebracht. Bij de fabricage van dikke film condensatoren en elkaar kruisende electrische leidingen wordt eerst een eerste geleiderlaag op het substraat gezeefdrukt, dan een diëlectrische laag en dan een tweede geleiderlaag.

10 Aan ds uitvinding ligt derhalve de opgave ten grondslag een meerlaags van een (midden)aftakking voorziene vlakke electrische spoel te verschaffen die met behoud van de aansluitingen aan de buitenzijde slechts twee - door een electrisch isolerende (diëlectrische) laag gescheiden -15 geleiderlagen bezit.

Een spoel van de in de aanhef genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding als kenmerk, dat hij een substraat omvat dat een stapeling van twee geleiderlagen draagt, waarbij de eerste geleiderlaag een systeem van enkelvoudige 20 spiraalvormige electrische geleidersporen bevat die tezamen een meervoudige eerste" spiraal met een buitenste en een binnenste uiteinde en een gegeven draaizin vormen, waarbij de tweede geleiderlaag een systeem van enkelvoudige electrische geleidersporen bevat die tezamen een tweede spiraal nc met een binnenste en een buitenste uiteinde met een draaizin gelijk aan die van de eerste spiraal vormen, waarbij de enkelvoudige geleidersporen van de tweede spiraal zijn onderbroken op plaatsen die op één lijn liggen, op welke plaatsen de uiteinden van de geleidersporen aan weerszijden van de 30 onderbrekingen via vensters in de isolerende laag en ver-bindingsgeleiders in de eerste geleiderlaag met elkaar zijn verbonden en waarbij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede spiraal met elkaar zijn verbonden en het binnenste uiteinde van de tweede spiraal door middel van een geleider, die 35 tussen de onderbrekingen van de tweede spiraal doorloopt, naar buiten is gevoerd voor het vormen van een aftakking.

79 3 0 2 4 5 ¥ 11.1.79 3 ΡΗΝΓ 9326

Door de bovenbeschreven opbouw kan met slechts twee geleiderlagen volstaan worden doordat een verbinding met het midden van de spoel tot stand wordt gebracht die in de tweede geleiderlaag tussen de onderbrekingen van de 5 tweede spiraal door naar buiten loopt.

Voor een verder aspect van de uitvinding wordt de hierboven beschreven spoel gekenmerkt, doordat tenminste aan de buitenzijde van de spoel de loodrechte projecties van de geleidersporen van de tweede geleiderlaag op de eerste 10 geleiderlaag liggen tussen de geleidersporen van de eerste geleiderlaag. Op deze wijze wordt bereikt dat de eigen capaciteit van de spoel zo klein mogelijk is.

De uitvinding verschaft verder een electrische geminiaturiseerde schakeling met een vlak substraat dat 15 tenminste een spoel met een middenaftakking, een kondensa-tor en/of een stel elkaar kruisende geleiderbanen draagt, waarbij de elementen van de schakeling uit een bodemgeleider-laag, een diëlectrische tussenlaag en een topgeleiderlaag gevormd zijn. Het ontwerp van de spoel met middenaftakking 20 volgens de uitvinding maakt het mogelijk om de diverse discrete elementen van de schakeling via dezelfde dikke film techniek (zeefdruk) stappen aan te brengen.

Een uitvoeringsvorm van de electrische geminia-turiseerde schakeling volgens de uitvinding wordt geken-^ merkt, doordat de bodemgeleiderlaag een systeem van. enkelvoudige, spiraalvormige geleidersporen bevat die tezamen een meervoudige spiraal met een buitenste en een binnenste uiteinde en een gegeven draaizin vormen, dat de topgeleiderlaag een systeem van enkelvoudige, spiraalvormige electrische ^ geleidersporen bevat die tezamen een tweede spiraal met een binnenste en een buitenste uiteinde en met een draaizin gelijk aan die van de eerste spiraal vormen, waarbij de geleidersporen van de tweede spiraal zijn onderbroken op plaatsen die op één lijn liggenj op welke plaatsen de uiteinden van de 35 geleidersporen aan weerszijden van de onderbrekingen via vensters in de diëlectrische tussenlaag en verbindingsgeleiders in de eerste geleiderlaag met elkaar zijn verbonden en waar- 7903245 11,1.79 4 PHN 9326 bij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede spiraal met elkaar zijn verbonden en het binnenste uiteinde van de tweede spiraal door middel van een geleiderbaan, die tussen de onderbrekingen doorloopt, naar buiten is gevoerd voor 5 het vormen van een aftakking.

De uitvinding zal bij wijze van voorbeeld nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.

Figuur 1 toont in bovenaanzicht een bodemgelei-derlaag patroon voor een spoel volgens de uitvinding} ^ Figuur 2 toont in bovenaanzicht een isolatielaag patroon voor een spoel volgens de uitvinding;

Figuur 3 toont in bovenaanzicht een topgeleider-laag patroon voor een spoel volgens de uitvinding;

Figuur k toont in perspectief het middengedeelte ^ van een spoel waarin de geleiderlagen van figs. 1 en 3 en de isolatielaag van fig. 2 gebruikt zijn.

Tweelaagsspoelen volgens de uitvinding worden met dezelfde methode vervaardigd als kondensatoren of elkaar kruisende geleiderbanen. Als kruisende geleiderbanen en/of 20 kondensatoren reeds op het substraat voor de te maken schakeling voorkomen heeft dit het voordeel dat zonder extra dikke film proceskosten spoelen gemaakt kunnen worden.

Met behulp van een eerste zeefdrukscherm wordt een geleider pasta (bijvoorbeeld een pasta van de firma 25 Dupont met de aanduiding Dupont 9770) op een electrisch isolerend substraat (dat bijvoorbeeld van aluminium-oxyde kan zijn) in een gewenst patroon aangebracht. Met deze bedrukking worden bijvoorbeeld onderste geleiderbanen voor elkaar kruisende geleiders, aansluitvlakken voor weerstanden, 30 bodemgeleidervlakken voor kondensatoren en bodemgeleiderlagen voor spoelen gevormd. In figuur 1 wordt het patroon 1 voor een bodemgeleiderlaag voor een tweelaagsspoel volgens de uitvinding getoond. Het patroon 1 omvat een aansluitvlak 2 dat verbonden is met een meervoudige spiraal 3 die tegen de wij-35 zers van de klok in van buiten naar binnen spiraliseert.

Steeds verder naar het binnenste k van de te maken spoel liggen achtereenvolgens losse baanstukken 5> 6, 7> 8 ên 9, 7800245 «j 11.1.79 5 phn 9326

Tevens is nog in een tweede aansluitvlak 10 voorzien. De pasta wordt gedroogd en bij een temperatuur van ongeveer 850° C gesinterd. Na het sinteren is de dikte van de spiralen ongeveer 12 yum bij een breedte van ongeveer 300 ^um.

S Met behulp van een tweede zeefdrukscherm wordt een diëlectrische pasta (bijvoorbeeld een pasta van de firma Dupont met de aanduiding Dupont 910) over de bodemgeleider-laag aangebracht. Deze bedrukking dient als isolatielaag voor kondensatoren, kruisende geleiderbanen en spoelen. In figuur 10 2 wordt het patroon 1T.voor een isolatielaag voor een tweelaags-spoel volgens de uitvinding getoond. Het patroon definieert een aantal vensters 12, 13» 14, 15 enz. waardoor de bodemgeleider-laag (fig. l) in een volgende stap electrisch verbonden wordt met een topgeleiderlaag (fig. 3)· Ook deze pasta wordt ge— 15 droogd en bij een temperatuur van 85Ο0 C gesinterd. Na het sinteren is de dikte van de isolatielaag ongeveer h0 ^um.

Vaak verdient het de voorkeur om de isolatielaag in twee stappen aan te brengen teneinde het voorkomen van doorlopende gaten in de laag te beperken.

20 Met behulp van een derde zeefdrukscherm wordt een tweede geleider pasta op de isolatielaag aangebracht (bijvoorbeeld wederom een pasta van de firma Dupont met de aanduüng Duponb 9770) · Met deze bedrukking worden top-geleidervlakken voor kondensataen, bovenste geleiderbanen 25 voor elkaar kruisende geleiders en topgeleiderlagen voor spoelen gevormd. In fig. 3 wordt het patroon 16 voor een topgeleiderlaag voor een tweelaagsspoel volgens de uitvinding getoond. Het patroon 16 omvat van buiten naar binnen gaand een eerste enkelvoudige spiraal 17, een tweede spiraal 30 18, een derde spiraal 19» een vierde spiraal 20,een vijfde spiraal 21 en een zesde spiraal 22. Spiraal 22 is verbonden met een geleiderbaan 23 die naar buiten voert. Ook deze pasta wordt gedroogd en bij een temperatuur van ongeveer 850° C gesinterd. Evenals bij de bodemgeleiderlaag is de dikte van qc de spiralen na het sinteren ongeveer 12 ^um bij een breedte van ongeveer 300 yum.

7900245 11.1.79 6 PHN 9326

Door het op elkaar aanbrengen van de in de figuren 1, 2 en 3 getoonde patronen wordt de eerste enkelvoudige spiraal 17 van de topgeleiderlaag via venster 12 in de isolatielaag verbonden met het losse baanstuk 5 in de bodem-5 geleiderlaag, dat op zijn beurt via een venster 24 in de isolatielaag is verbonden met de tweede enkelvoudige spiraal 18 van de topgeleiderlaag. De tweede spiraal 18 van de topgeleiderlaag is op zijn beurt via venster 13 en baanstuk 6 verbonden met de derde spiraal 19 van de topgeleiderlaag, ^ enzovoort. Tenslotte is de geleiderbaan 23 van de topgeleiderlaag verbonden met het aansluitvlak 10 van de bodemgelei-derlaag voor het vormen van een aftakking.

Figuur 4, waarin voor dezelfde onderdelen als in de figs. 1, 2 en 3 dezelfde verwijzingscijfers gebruikt zijn, ^ toont ter verduidelijking een perspectivisch aanzicht van een op de bovenbeschreven wijze vervaardigde tweelaagsspoel waarbij de afstand tussen de twee geleiderlagen sterk overdreven is.

Over d) topgeleiderlaag heen kan nog een vochtdichte 20 afschermlaag worden aangebracht (bijvoorbeeld een epoxy- materiaal van de firma ESL met de aanduiding 240 SB).

Een op de bovenbeschreven wijze vervaardigde twee- 2 laagsspoel met een oppervlak van 102 mm vertoonde de volgende eigenschappen.*

zelfinduktie : 0,84 yuH

eigen capaciteit : l,4l pF

eigen resonatie : 68 MHz kwaliteitsfaktor bij 40 MHz : 32,

Koppeling tussen de beide spoelhelften ; K = 0,82 30

Om een spoel met een zo laag mogelijke eigen capaciteit te krijgen is het van belang dat met name aan de buitenkant van de spoel de spiraalwindingen van de topgeleiderlaag en die van de bodemgeleiderlaag niet recht boven elkaar liggen,maar ten opzichte van elkaar verschoven. Bij 35 voorkeur zijn de patronen derhalve zodanig ontworpen en gepositioneerd dat bijvoorbeeld deel 18A van baan 18 van het topgeleiderpatroon recht boven de tussenruimte 26 tussen de 7000245 11.1.79 7 PHN 9326 eerste en de tweede winding· van spiraal 3 van de bodemge-leiderlaag ligt, deel 18B recht boven tussenruimte 27 enzovoort. Gunstig is het hierbij wanneer de tussenruimte tussen de windingen van binnen naar buiten toeneemt.

5 Bij het meer naar binnen gelegen gedeelte van de spoel is het van minder belang dat de geleidersporen van de spiralen . recht boven elkaar liggen, omdat de capaciteit daar slechts over een klein deel van de spoel staat. Om ruimte te besparen kunnen de geleidersporen van M de spiralen aan de binnenzijde van de spoel dus boven elkaar liggen zonder dat dit de eigencapaciteit van de spoel al te zeer ongunstig beïnvloedt. (Een spoel met de in de figuren getoonde configuratie had een eigencapaciteit van 6,5 - pP)· 15 20 25 30 35 7900243

Claims

1. Meerlaags vlakke electrische spoel met een midden- ajftakking, bevattende een stapeling van een aantal geleiderlagen die elk een systeem van spiraalvormige electriscli geleidende sporen bevatten, waarbij opeenvolgende geleiderlagen 5 in hun geheel door een electrisch isolerende laag van elkaar gescheiden zijn, en waarbij opeenvolgende geleiderlagen op gewenste plaatsen electrisch met elkaar verbonden zijn via vensters in de electrisch isolerende laag, met het kenmerk, dat de spoel een substraat omvat dat een stapeling van twee 10 geleiderlagen draagt, waarbij de eerste geleiderlaag een systeem van enkelvoudige spiraalvormige electrische geleider-sporen bevat die tezamen een meervoudige eerste spiraal met een buitenste en een binnenste uiteinde en een gegeven draai-zin vormen, waarbij de tweede geleiderlaag een systeem van I5 enkelvoudige spiraalvormige electrische geleidersporen bevat die tezamen een tweede spiraal met een binnenste en een buitenste uiteinde en met een draaizin gelijk aan die van de eerste spiraal vormen, waarbij de enkelvoudige geleidersporen van de tweede spiraal zijn onderbroken op plaatsen die 20 op één lijn liggen, op welke plaatsen de uiteinden van de geleidersporen aan weerszijden van de onderbrekingen via vensters in de electrisch isolerende laag en verbindingsgeleiders in de eerste geleiderlaag met elkaar zijn verbonden en waarbij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede spiraal met 7900245 11.1.79 9 PHN 9326 elkaar zijn verbonden en het binnenste uiteinde van de tweede spiraal door middel van een geleider, die tussen de onderbrekingen doorloopt, naar buiten is gevoerd voor het vormen van een aftakking.

2. Meerlaagsspoel volgens conclusie 1, met het ken merk, dat de verbindingsgeleiders tussen de enkelvoudige geleidersparen in de eerste geleiderlaag hggen.

3. Meerlaagsspoel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat tenminste aan de buitenzijde van de spoel de TO loodrechte projecties van de geleidersporen van de tweede geleiderlaag op de eerste geleiderlaag liggen tussen de geleidersporen van de eerste geleiderlaag.

3 11.1.79 8 PHN 9326 CONCLUSIES.

4. Meerlaagsspoel volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de tussenruimte tussen opeenvolgende geleider- 15 sporen van de eerste en van de tweede spiraal van binnen naar buiten gaand toeneemt.

5. Electrische geminiaturiseerde schakeling met een vlak substraat dat tenminste een spoel met een middenaf-takking, een kondensator en/of een ste.' elkaar kruisende 20 geleiderbanen draagt, waarbij de elementen van de schakeling uit een bodemgeleiderlaag, een diëlectrische tussenlaag en een topgeleiderlaag gevormd zijn.

6. Electrische schakeling volgens conclusie 5> met het kenmerk, dat de geleiderlagen en de diëlectrische laag in dikke film techniek aangebracht zijn.

7. Electrische schakeling volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat de bodemgeleiderlaag een systeem van enkelvoudige, spiraalvormige geleidersporen bevat die tezamen een meervoudige spiraal met een buitenste en een binnenste 30 uiteinde en een gegeven draaizin vormen,dat de topgeleiderlaag een systeem van enkelvoudige, spiraalvormige electrische geleidersporen bevat die tezamen een tweede spiraal met een binnenste en een buitenste uiteinde en met een draaizin gelijk aan die van de eerste spiraal vormen, waarbij de ge-35 leidersporen van de tweede spiraal zijn onderbroken op plaatsen die op één lijn liggen,op welke plaatsen de uiteinden van de geleidersporen aan weerszijden van de onder— 7900245 11.1.79 /0 PHN 9326 £> brekingen via vensters in de diëlectrische tussenlaag en verbindingsgeleiders in de eerste geleiderlaag met elkaar zijn verbonden en waarbij de binnenste uiteinden van de eerste en tweede spiraal met elkaar zijn verbonden en het 5 binnenste uiteinde van de tweede spiraal door middel van een geleiderbaan, die tussen de onderbrekingen doorloopt, naar buiten is gevoerd voor het vormen van een aftakking. 15 20 25 30 35 7 é 0 ö 2 4 5