DE19860691A1 - Magnet paste for production of flat magnets comprises a carrier paste with embedded particles made of a soft-magnetic alloy - Google Patents

Magnet paste for production of flat magnets comprises a carrier paste with embedded particles made of a soft-magnetic alloy

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Abstract

The magnet paste for production of flat magnets (8) consists of a carrier paste (9) containing embedded soft-magnetic particles (1) made of a soft-magnetic alloy.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetpaste zur Herstellung planarer Induktivitäten mit einer Trägermasse, in die eine Viel­ zahl weichmagnetischer Magnetteilchen eingebettet ist.The invention relates to a magnetic paste for the production of planar Inductors with a carrier mass in which a lot number of soft magnetic magnetic particles is embedded.

Eine derartige Magnetpaste ist beispielsweise aus der US-A-3,798,059 bekannt. Bei der bekannten Magnetpaste sind die Magnetteilchen aus einem Ferrit hergestellt. Die Ferrit­ teilchen sind in eine Trägermasse aus Epoxidharz mit zugehö­ rigem Härter eingebettet. Um auf einer Leiterplatte einen Ma­ gnetbereich auszubilden, wird die Magnetpaste im Siebdruck­ verfahren auf die Leiterplatte aufgedruckt. Anschließend wird die Magnetpaste zwischen einer halben bis zu einer ganzen Stunde bei eine Temperatur von 150°C ausgehärtet.Such a magnetic paste is for example from the US-A-3,798,059. In the known magnetic paste the magnetic particles are made of a ferrite. The ferrite Particles are included in a carrier made of epoxy resin embedded hardener. To measure a Ma on a circuit board the magnetic paste is screen printed method printed on the circuit board. Then will the magnetic paste between a half to a whole Cured for an hour at a temperature of 150 ° C.

Ein Nachteil einer derartigen Magnetpaste ist deren niedrige Permeabilität. Daher wird viel Platz benötigt, um auf einer Leiterplatte einen Magnetbereich mit hoher Induktivität her­ zustellen. Der dafür benötigte Platz steht jedoch häufig nicht zur Verfügung, da die Bauelemente auf einer Leiterplat­ te im allgemeinen dicht gedrängt angeordnet werden sollen.A disadvantage of such a magnetic paste is that it is low Permeability. Therefore, a lot of space is required to be on one PCB a magnetic area with high inductance to deliver. However, the space required for this is common not available because the components are on a circuit board te should generally be densely packed.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine zur Herstellung kompakter Magnet­ bereiche mit hoher Induktivität geeignete Magnetpaste zu schaffen.The invention is based on this prior art based on the task of producing a compact magnet areas with high inductance suitable magnetic paste create.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Magnetteilchen aus einer weichmagnetischen Legierung hergestellt sind.This object is achieved in that the magnetic particles are made of a soft magnetic alloy.

Weichmagnetische Legierungen weisen häufig eine wesentlich höhere Permeabilität als Ferrite auf. Demnach ist es möglich, mit einer Magnetteilchen aus einer weichmagnetischen Legie­ rung enthaltenden Magnetpaste Magnetbereiche hoher Induktivi­ tät auf engem Raum herzustellen. Obwohl die einzelnen Ma­ gnetteilchen metallische Eigenschaften aufweisen und daher elektrisch leitend sind, ist nicht zu befürchten, daß der aus der Magnetpaste hergestellte Magnetbereich insgesamt elek­ trisch leitend ist, und daß durch derartige Magnetbereiche Leiterbahnen kurzgeschlossen werden. Es ist somit nicht nö­ tig, zwischen einem Magnetbereich und einer Leiterbahn eine Isolierschicht vorzusehen. Im allgemeinen reicht die natürli­ che Oxidschicht auf den metallischen Magnetteilchen und die zwischen den Magnetteilchen vorhandene Trägermasse aus, um die Magnetteilchen gegeneinander zu isolieren.Soft magnetic alloys often have one higher permeability than ferrites. So it is possible with a magnetic particle made of a soft magnetic alloy Magnetic paste containing magnetic areas of high inductivity  in a confined space. Although the individual Ma magnetic particles have metallic properties and therefore are electrically conductive, there is no fear that the out the magnetic area produced magnetic area overall elec is trically conductive, and that through such magnetic areas Conductor tracks are short-circuited. So it's not nope tig, between a magnetic area and a conductor track Provide insulation layer. In general, the natural is enough che oxide layer on the metallic magnetic particles and the carrier mass present between the magnetic particles in order to isolate the magnetic particles from each other.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.Further advantageous embodiments and refinements are included in the dependent claims.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand der beige­ fügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the beige added drawing explained. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines für eine Ma­ gnetpaste verwendbaren Magnetteilchens; Fig. 1 is a perspective view of a magnetic particle usable for a magnetic paste;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren für die Magnetpasten geeigneten Magnetteilchens; Fig. 2 is a perspective view of a further suitable for the magnetic pastes magnetic particle;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen mit der Magnetpaste gebildeten Magnetbereich; Fig. 3 is a cross section through a space formed with the magnetic paste magnetic field;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen weiteren mit der Magnetpaste gebildeten Magnetbereich;4 shows a cross section through a further formed with the magnetic paste magnetic field.

Fig. 5 ein Diagramm, das gemessene Induktivitäten von Magnetbereichen bei verschiedenen Frequenzen zeigt; Fig. 5 is a diagram showing measured inductances of magnetic areas at different frequencies;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht einer mit einem Ma­ gnetbereich aus der Magnetpaste versehenen ein­ zelnen Laminat einer mehrschichtigen Leiterplat­ te; Fig. 6 is a perspective view of te with a Ma gnetbereich from the magnetic paste provided an individual laminate of a multilayer printed;

Fig. 7 einen Querschnitt durch das Laminat aus Fig. 6 entlang der Schnittlinie VII-VII; FIG. 7 shows a cross section through the laminate from FIG. 6 along the section line VII-VII;

Fig. 8 eine Explosionsansicht einer mit einem Magnetbe­ reich aus der Magnetpaste versehenen mehrschich­ tigen Leiterplatte; Fig. 8 is an exploded view of a multi-layer circuit board provided with a Magnetbe rich from the magnetic paste;

Fig. 9 einen Querschnitt durch die Leiterplatte aus Fig. 8 entlang der Schnittlinie IX-IX;9 shows a cross-section through the board of Figure 8 along section line IX-IX..;

Fig. 10 eine Explosionsansicht durch eine weitere mehr­ schichtige Leiterplatte; und FIG. 10 is an exploded view of a further more layered printed circuit board; and

Fig. 11 eine Explosionszeichnung einer Leiterplatte mit einer dreidimensionalen Wicklung um einen Magnet­ bereich. Fig. 11 is an exploded view of a circuit board with a three-dimensional winding around a magnet area.

Fig. 1 zeigt ein Magnetteilchen 1, das für eine zur Herstel­ lung von planaren Induktivitäten auf Leiterplatten verwendba­ re Magnetpaste geeignet ist. Das in Fig. 1 dargestellte Ma­ gnetteilchen 1 ist aus einer Magnetfolie aus einer amorphen oder nanokristallinen Legierung hergestellt. Amorphe Legie­ rungen auf Eisenbasis sind beispielsweise aus der US-A-4,144,058 bekannt. Amorphe weichmagnetische Legierungen auf Kobaltbasis sind zum Beispiel in der EP-A-0 021 101 beschrie­ ben. Nanokristalline Legierungen gehen schließlich aus der EP-A-0 271 657 hervor. Aus den amorphen und nanokristallinen Legierungen lassen sich Magnetfolien mit Dicken d im Bereich zwischen 15 und 25 µm herstellen. Die so hergestellten Ma­ gnetfolien werden anschließend durch ein übliches Zerkleine­ rungsverfahren, beispielsweise durch Mahlen in einer Kugel­ mühle zerkleinert. Da die Magnetfolien aus den amorphen und nanokristallinen Legierungen spröde sind, kommt es zu zer­ klüfteten Bruchflächen 2, die scharfe Kanten 3 aufweisen. Die so hergestellten Magnetteilchen 1 weisen somit einerseits ei­ ne verhältnismäßig flache Oberseite 4 und Unterseite 5 auf, die von scharfen Kanten 3 begrenzt sind. Das in Fig. 1 dar­ gestellte Magnetteilchen 1 weist Abmessungen a auf, die grö­ ßer als die Dicke d der ursprünglichen Magnetfolie sind. Auf der flachen Oberseite 4 und der flachen Unterseite 5 befindet sich im allgemeinen eine isolierende Oxidschicht oder Sili­ katschicht, durch die insbesondere bei Verwendung der Teil­ chen 1 aus Fig. 1 elektrische Ströme durch die Magnetpaste hindurch verhindert werden. Fig. 1 shows a magnetic particle 1 , which is suitable for a re producible for the manufacture of planar inductors on printed circuit boards magnetic paste. The Ma shown in FIG. 1 gnetteilchen 1 is made of a magnetic film of an amorphous or nanocrystalline alloy. Amorphous iron-based alloys are known, for example, from US-A-4,144,058. Amorphous soft magnetic alloys based on cobalt are described, for example, in EP-A-0 021 101. Nanocrystalline alloys finally emerge from EP-A-0 271 657. Magnetic foils with thicknesses d in the range between 15 and 25 µm can be produced from the amorphous and nanocrystalline alloys. The magnetic foils produced in this way are then comminuted by a conventional comminution process, for example by grinding in a ball mill. Since the magnetic foils made of the amorphous and nanocrystalline alloys are brittle, there are fissured fractured surfaces 2 which have sharp edges 3 . The magnetic particles 1 thus produced thus have on the one hand egg ne relatively flat top 4 and bottom 5 , which are delimited by sharp edges 3 . The magnetic particle 1 shown in FIG. 1 has dimensions a which are greater than the thickness d of the original magnetic film. On the flat top 4 and the flat bottom 5 there is generally an insulating oxide layer or silicate layer, through which electrical currents through the magnetic paste are prevented, in particular when using the part 1 of FIG. 1.

Fig. 2 zeigt ein weiteres für die Magnetpaste geeignetes aus einer Magnetfolie hergestelltes Magnetteilchen 6. Die äußeren Abmessungen a des Magnetteilchens 6 sind kleiner als die Dic­ ke d der ursprünglichen Magnetfolie. Das Magnetteilchen 6 er­ hält man, indem eine Magnetfolie lange in einer Kugelmühle gemahlen wird und der Grobanteil abgesiebt wird. Demgegenüber erhält man das Magnetteilchen 1 aus Fig. 1 durch kurzzeiti­ ges Mahlen in der Kugelmühle und Absieben des Feinanteils. FIG. 2 shows another magnetic particle 6 which is suitable for the magnetic paste and which is produced from a magnetic film. The external dimensions a of the magnetic particle 6 are smaller than the thickness ke d of the original magnetic film. The magnetic particle 6 it is kept by long grinding a magnetic foil in a ball mill and sieving the coarse fraction. In contrast, the magnetic particle 1 from FIG. 1 is obtained by short-term grinding in a ball mill and sieving of the fine fraction.

Zur Herstellung der Magnetpaste werden die flockenförmigen Magnetteilchen 1 oder 6 mit einer Trägermasse 9 zu einer Ma­ gnetpaste verrührt. Als Trägermasse 9 kommen insbesondere ein- oder zweikomponentige Harzmassen auf der Basis von Epoxid, Polyurethan oder Silikon in Frage.To produce the magnetic paste, the flake-shaped magnetic particles 1 or 6 are mixed with a carrier mass 9 to form a magnetic paste. One or two-component resin compositions based on epoxy, polyurethane or silicone are particularly suitable as carrier compositions 9 .

Von Bedeutung ist insbesondere das Fließverhalten der verwen­ deten Trägermasse 9. Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen auf einer Leiterplatte 7 aufgebrachten Magnetbereich 8, der mit Hilfe der die Magnetteilchen 1 enthaltenden Magnetpa­ ste gebildet worden ist. Wenn die Trägermasse 9 eine hohe Viskosität aufweist, findet kein Sedimentationsprozeß nach dem Aufbringen der Magnetpaste auf die Leiterplatte 7 statt, so daß die Magnetteilchen 1 unausgerichtet bleiben. Auf den Magnetbereich 8 aus Fig. 3 darf daher vor dem Aushärten kein Druck ausgeübt werden, da sonst die scharfen Kanten 3 anein­ anderliegender Magnetteilchen 1 die auf der Oberseite 4 und der Unterseite 5 ausgebildeten isolierenden Schichten durch­ stoßen und auf diese Weise einen elektrischen Kontakt zwi­ schen benachbarten Magnetteilchen 1 herstellen, so daß der Magnetbereich 8 insgesamt elektrisch leitend wird.Of particular importance is the flow behavior of the carrier mass 9 used . Fig. 3 shows a cross section through an applied to a circuit board 7 magnetic area 8 , which has been formed with the help of the magnetic particles 1 containing Magnetpa ste. If the carrier mass 9 has a high viscosity, there is no sedimentation process after the magnetic paste has been applied to the printed circuit board 7 , so that the magnetic particles 1 remain unaligned. Therefore, no pressure may be exerted on the magnetic area 8 from FIG. 3, since otherwise the sharp edges 3 of magnetic particles 1 lying one against the other will push through the insulating layers formed on the upper side 4 and the lower side 5 and in this way an electrical contact between produce adjacent magnetic particles 1 so that the magnetic region 8 becomes electrically conductive as a whole.

Wenn die Trägermasse 9 jedoch eine niedrige Viskosität auf­ weist, neigen die Magnetteilchen 1 dazu, sich flach aufeinan­ derzustapeln. Dadurch ergibt sich zum einen ein hoher Füll­ grad an magnetischen Teilchen im Magnetbereich 8, so daß der Magnetbereich 8 insgesamt eine hohe Permeabilität aufweist. Zum anderen beschädigen die flach aufeinanderliegenden Ma­ gnetteilchen 1 nicht die auf der Oberseite 4 und der Unter­ seite 5 ausgebildeten isolierenden Schichten benachbarter Ma­ gnetteilchen 1, so daß sich trotz des Kontakts benachbarter Teilchen kein insgesamt leitender Magnetbereich 8 ausbildet. Außerdem kann der Magnetbereich 8 aus Fig. 4 auch vor dem Aushärten mit Druck belastet werden, ohne daß der Magnetbe­ reich 8 elektrisch leitend wird. Ein Verdichten der Ma­ gnetteilchen 1 in der Trägermasse 9 ist somit möglich, was die magnetischen Eigenschaften des Magnetbereichs 8 weiter verbessert.However, if the carrier mass 9 has a low viscosity, the magnetic particles 1 tend to stack flat on each other. This results, on the one hand, in a high degree of filling of magnetic particles in the magnetic area 8 , so that the magnetic area 8 has a high permeability overall. On the other hand, the flat superimposed magnetic particles 1 do not damage the insulating layers formed on the upper side 4 and the lower side 5 of adjacent magnetic particles 1 , so that despite the contact of adjacent particles no overall conductive magnetic region 8 is formed. In addition, the magnetic area 8 of FIG. 4 can be loaded with pressure before curing, without the Magnetbe rich 8 being electrically conductive. Compression of the magnetic particles 1 in the carrier mass 9 is thus possible, which further improves the magnetic properties of the magnetic region 8 .

Auch bei einer aus den Magnetteilchen 6 hergestellten Magnet­ paste gilt, daß ein aus dieser Magnetpaste hergestellter Ma­ gnetbereich nur dann elektrisch leitend wird, wenn der Ma­ gnetbereich vor dem Aushärten mit einem hohen Druck belastet wird, denn im allgemeinen bildet sich auf den Bruchflächen 2 der Magnetteilchen 6 nach dem Mahlen rasch eine neue Oxid­ schicht aus. Diese Oxidschicht auf den Bruchflächen 2 ist zwar sehr dünn, aber dennoch ausreichend dick, um die Isola­ tion der Magnetteilchen 6 untereinander zu gewährleisten. Falls der Aufbau einer Oxidschicht aufgrund der Materialei­ genschaft des Magnetteilchens 6 für das Herstellungsverfahren zu langsam erfolgt, ist es möglich, den Aufbau einer Oxid­ schicht durch eine Temperbehandlung unter Luft zu beschleuni­ gen. Also applies to a magnetic paste made from the magnetic particles 6 that a magnetic area made from this magnetic paste will only become electrically conductive if the magnetic area is subjected to a high pressure before curing, because in general the fracture surfaces 2 form Magnetic particles 6 quickly after grinding a new oxide layer. This oxide layer on the fracture surfaces 2 is very thin, but nevertheless sufficiently thick to ensure the isolation of the magnetic particles 6 from one another. If the build-up of an oxide layer is too slow due to the material property of the magnetic particle 6 for the manufacturing process, it is possible to accelerate the build-up of an oxide layer by a tempering treatment in air.

Allgemein gilt jedoch, daß der Volumenanteil an Magnetteil­ chen 1 oder 6 in der zur Herstellung des Magnetbereichs 8 verwendeten Magnetpaste 50% nicht übersteigen soll. Andern­ falls besteht die Gefahr, daß die Magnetbereiche auch ohne Anwendung äußeren Drucks elektrisch leitend werden.In general, however, the volume fraction of magnetic part Chen 1 or 6 should not exceed 50% in the magnetic paste used to produce the magnetic area 8 . Otherwise there is a risk that the magnetic areas become electrically conductive even without the application of external pressure.

Zur Bestimmung der magnetischen Eigenschaften einer aus den Magnetteilchen 6 hergestellten Magnetpaste wurde Stabkerne aus dieser Magnetpaste hergestellt. Dazu wurden fein gemahle­ ne Magnetteilchen 6 mit einem Durchmesser <10 µm aus einer nanokristallinen Legierung mit der Zusammensetzung Fe81,9Si8,7Cu1,3Nb5,6B1,5Mo1 verwendet. Als Trägermasse diente ein Epoxidharz. Der Volumenanteil der Magnetteilchen 6 an der Ma­ gnetpaste betrug 50%. Die aus der Magnetpaste hergestellten Stabkerne wurden mit zehn Windungen eines herkömmlichen Kup­ ferdrahts umwickelt. Das Ergebnis der Messung der Induktivi­ tät dieser Stabkerne ist in Fig. 5 anhand der Meßkurven 10 bis 12 dargestellt. Die Meßkurve 10 wurde an einem kleinen Stabkern mit den Abmessungen 1 cm × 1 mm × 50 µm gemessen. Die Meßkurve 11 wurde an einem mittleren Stabkern mit den Ab­ messungen 1 cm × 1,5 mm × 50 µm aufgenommen. Die Meßkurve 12 schließlich wurde an einem großen Stabkern mit den Abmessun­ gen 1 cm × 2,5 mm × 50 µm gemessen. Aus Fig. 5 ist erkenn­ bar, daß die AL-Werte etwa 1 nH bis 2 nH betragen. Die AL-Wer­ te sind die auf das Quadrat der Windungszahl bezogenen In­ duktivitätswerte, so daß gilt L = AL.N2, wobei N die Zahl der Windungen ist.In order to determine the magnetic properties of a magnetic paste produced from the magnetic particles 6 , rod cores were produced from this magnetic paste. For this purpose, finely ground ne magnetic particles 6 with a diameter <10 microns made of a nanocrystalline alloy with the composition Fe 81.9 Si 8.7 Cu 1.3 Nb 5.6 B 1.5 Mo 1 were used. An epoxy resin was used as the carrier mass. The volume fraction of the magnetic particles 6 in the magnetic paste was 50%. The rod cores made from the magnetic paste were wrapped with ten turns of a conventional copper wire. The result of the measurement of the inductance of these rod cores is shown in FIG. 5 using the measurement curves 10 to 12 . The measurement curve 10 was measured on a small rod core with the dimensions 1 cm × 1 mm × 50 μm. The measurement curve 11 was recorded on a central rod core with the dimensions from 1 cm × 1.5 mm × 50 μm. The measurement curve 12 was finally measured on a large rod core with the dimensions 1 cm × 2.5 mm × 50 μm. From Fig. 5 it can be seen that the A L values are about 1 nH to 2 nH. The A L values are the inductivity values based on the square of the number of turns, so that L = A L .N 2 , where N is the number of turns.

Mit der Magnetpaste lassen sich somit Magnetbereiche mit ei­ ner Anfangspermeabilität µ zwischen 5 und 50 herstellen. Je nach spezifischem Widerstand der Magnetteilchen 1 oder 6 und der Isolation der Magnetteilchen 1 oder 6 untereinander liegt die Wirbelstromgrenzfrequenz zwischen 10 MHz und 500 MHz. Die Wirbelstromgrenzfrequenz hängt wesentlich von der elektri­ schen Leitfähigkeit der Magnetteilchen 1 oder 6 ab. Durch ei­ ne zusätzlich auf die Magnetteilchen 1 oder 6 aufgebrachte Isolierschicht läßt sich insbesondere die Wirbelstromgrenz­ frequenz zu höheren Frequenzen hin verschieben.With the magnetic paste, magnetic areas with an initial permeability µ between 5 and 50 can thus be produced. Depending on the specific resistance of magnetic particles 1 or 6 and the isolation of magnetic particles 1 or 6 from one another, the eddy current cutoff frequency is between 10 MHz and 500 MHz. The eddy current cutoff frequency depends essentially on the electrical conductivity of the magnetic particles 1 or 6 . By ei ne additionally applied to the magnetic particles 1 or 6 insulating layer, in particular the eddy current limit frequency can be shifted to higher frequencies.

Die die Magnetteilchen 1 oder 6 enthaltende Magnetpaste eig­ net sich insbesondere zum Herstellen mehrschichtiger Leiter­ platten, auf denen dicht gedrängt eine große Zahl von Bauele­ menten Platz finden soll, und die wenig Platz für passive Bauelemente, insbesondere für sperrige Induktivitäten, bie­ ten.The magnetic paste containing the magnetic particles 1 or 6 is suitable in particular for the production of multilayer printed circuit boards on which a large number of components should be densely packed, and which have little space for passive components, in particular for bulky inductors.

Die Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten geht im allge­ meinen so vor sich, daß zunächst auf einem sogenannten Kern Leiterbahnen ausgebildet werden. Anschließend werden auf den Kern beidseitig Laminate aufgebracht und mit dem Kern ver­ preßt. Bei den Laminaten handelt es sich im allgemeinen um noch nicht vollständig ausgehärtete Epoxidplatten, die jedoch kurze Zeit nach dem Aufpressen auf den Kern vollständig aus­ gehärtet sind. Auf der Außenseite der Laminate werden nun im üblichen Ätzverfahren Leiterbahnen ausgebildet sowie die Durchkontaktierungen zwischen den Leiterbahnen auf dem Kern und den Leiterbahnen auf der Außenseite des Laminats herge­ stellt. Nach dem Abschluß dieser Arbeitsschritte können er­ neut Laminate auf die Außenseiten der vorhergehenden Laminate aufgepreßt werden und so vielschichtige Leiterplatten herge­ stellt werden.The production of multilayer printed circuit boards is generally mean before themselves that initially on a so-called core Traces are formed. Then on the Core laminated on both sides and ver with the core presses. The laminates are generally not fully cured epoxy plates, however shortly after pressing on the core completely are hardened. Now on the outside of the laminates usual etching process, conductor tracks formed as well Vias between the conductor tracks on the core and the interconnects on the outside of the laminate poses. After completing these steps, he can new laminates on the outside of the previous laminates be pressed on and so multilayer printed circuit boards be put.

In Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Laminats 13 dargestellt. Dabei handelt es sich im allgemeinen um Epoxidplatten, die untereinander zu einer mehrschichtigen Leiterplatte verbunden werden. Der Einfachheit halber ist in Fig. 6 nur ein einzelnes Laminat 13 dargestellt. Auf dem La­ minat 13 befinden sich Bauelemente 14, die durch eine Leiter­ bahn 15 verbunden sind. Die Leiterbahn 15 kann beispielsweise auf herkömmliche Weise aus Kupfer gefertigt sein. Unmittelbar auf die Leiterbahn 15 ist der Magnetbereich 8 aufgebracht und bildet eine der Leiterbahn 15 zugeordnete Induktivität. Da der Magnetbereich 8 nicht elektrisch leitend ist, braucht keine isolierende Schicht zwischen der metallischen Leiter­ bahn 15 und dem Magnetbereich 8 vorgesehen zu werden.In Fig. 6 is a perspective view of a single laminate 13 is shown. These are generally epoxy plates that are connected to one another to form a multilayer printed circuit board. For the sake of simplicity, only a single laminate 13 is shown in FIG. 6. On the La minat 13 there are components 14 which are connected by a conductor 15 . The conductor track 15 can be made of copper in a conventional manner, for example. The magnetic region 8 is applied directly to the conductor track 15 and forms an inductance assigned to the conductor track 15 . Since the magnetic area 8 is not electrically conductive, no insulating layer between the metallic conductor track 15 and the magnetic area 8 needs to be provided.

Die Leiterbahn 15 ist auf herkömmliche Weise durch Belichten eines auf das Laminat 13 aufgebrachten Photolacks und nach­ folgende Ätzprozesse hergestellt. Der Magnetbereich 8 wird dann im Siebdruckverfahren auf dem Laminat 13 ausgebildet. Dazu ist es von Vorteil, wenn die Trägermasse 9 tixotrope Ei­ genschaften aufweist, so daß der Magnetbereich 8 nach dem Aufdrucken nicht zerläuft. Anschließend wird der Magnetbe­ reich 8 ausgehärtet.The conductor track 15 is produced in a conventional manner by exposing a photoresist applied to the laminate 13 and after the following etching processes. The magnetic region 8 is then formed on the laminate 13 using the screen printing method. For this purpose, it is advantageous if the carrier mass 9 has tixotropic properties, so that the magnetic area 8 does not melt after printing. Then the Magnetbe rich 8 is cured.

Bei einem abgewandelten Herstellungsverfahren wird vor dem aushärten des Magnetbereichs 8 ein äußeres Magnetfeld an den Magnetbereich 8 angelegt, um auf diese Weise die Magnetteil­ chen 1 oder 6 auszurichten. Je nach Ausrichtung der Magnet­ teilchen 1 oder 6 wird die dem Magnetbereich 8 zugeordnete Hystereseschleife mehr oder weniger stark geschert. Außerdem ist es möglich, auf diese Weise im Magnetbereich Vorzugsrich­ tungen für die Magnetisierung auszubilden. Dies ist insbeson­ dere dann möglich, wenn die Magnetteilchen 1 eine längliche Gestalt aufweisen. Wenn die Magnetteilchen 1 oder 6 flach aufeinander liegen ergibt sich eine hohe Anfangspermeabili­ tät. Diese hohe Anfangspermeabilität kann jedoch durch Auf­ stellen der Magnetteilchen 1 und 6 durch Anlegen eines äuße­ ren Magnetfelds gesenkt werden. Die magnetischen Eigenschaf­ ten des Magnetbereichs 8 lassen sich somit auch nach dem Auf­ bringen auf dem Laminat 13 einstellen.In a modified manufacturing process, an external magnetic field is applied to the magnetic area 8 before the magnetic area 8 hardens, in order to align the magnetic parts 1 or 6 in this way. Depending on the orientation of the magnetic particles 1 or 6 , the hysteresis loop assigned to the magnetic region 8 is sheared to a greater or lesser extent. It is also possible in this way to form preferred directions for magnetization in the magnetic area. This is particularly possible if the magnetic particles 1 have an elongated shape. If the magnetic particles 1 or 6 lie flat on top of each other, there is a high initial permeability. However, this high initial permeability can be reduced by placing the magnetic particles 1 and 6 on by applying an external magnetic field. The magnetic properties of the magnetic region 8 can thus be adjusted even after the application to the laminate 13 .

Bei einem weiteren abgewandelten Herstellungsverfahren wird das zum Ausrichten der Magnetteilchen 1 oder 6 im Magnetbe­ reich 8 verwendete Magnetfeld von einem durch die Leiterbahn 15 fließenden Strom erzeugt. Bei diesem Herstellungsverfahren richten sich die Magnetteilchen 1 oder 6 im Magnetbereich 8 von selbst so aus, daß der magnetische Fluß durch den Magnet­ bereich 8 maximiert ist. In a further modified production method, the magnetic field used for aligning the magnetic particles 1 or 6 in the magnetic region 8 is generated by a current flowing through the conductor track 15 . In this manufacturing process, the magnetic particles 1 or 6 align themselves in the magnetic area 8 so that the magnetic flux through the magnetic area 8 is maximized.

Es ist selbstverständlich auch möglich, den Magnetbereich 8 von der Leiterbahn 15 zu trennen. Wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt, ist es beispielsweise möglich, die Leiterbahn 15 abschnittsweise auf einer anderen Laminatebene zu führen und die Verbindung zwischen den Laminatebenen über Durchkontak­ tierungen 16 herzustellen. Da es dann auf die elektrische Leitfähigkeit des Magnetbereichs 8 nicht mehr ankommt, können derartige Magnetbereiche einen Volumenanteil an Magnetteil­ chen 1 oder 6 mit mehr als 50% enthalten.It is of course also possible to separate the magnetic area 8 from the conductor track 15 . As shown in FIGS. 8 and 9, it is possible, for example, to guide the conductor track 15 in sections on another laminate level and to establish the connection between the laminate levels via vias 16 . Since it is then no longer a question of the electrical conductivity of the magnetic region 8 , such magnetic regions can contain a volume fraction of magnetic part 1 or 6 with more than 50%.

Umgekehrt ist es aufgrund der hohen Isolationsfestigkeit des Magnetbereichs 8 möglich, die Leiterbahn 15 im Magnetbereich schleifenförmig, mäanderförmig oder spiralförmig zu führen, um auf diese Weise die Induktivität der Leiterbahn 15 zu er­ höhen. In Fig. 10 ist ein derartiges Ausführungsbeispiel dargestellt.Conversely, because of the high insulation strength of the magnetic area 8, it is possible to guide the conductor track 15 in a loop-shaped, meandering or spiral manner in order to increase the inductance of the conductor track 15 in this way. Such an embodiment is shown in FIG .

Auch dreidimensionale Wicklungen können aufgrund der hohen Isolationsfestigkeit des Magnetbereichs 8 ohne großen Aufwand hergestellt werden. Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Magnetbereich 8 ringförmig ausgebildet ist und die Leiterbahnen 15 zusammen mit den Durchkontaktierungen 16 eine Spule um den Magnetbereich 8 bilden.Three-dimensional windings can also be produced without great effort due to the high insulation strength of the magnetic area 8 . Fig. 11 shows an embodiment in which the magnetic field is annular 8 and the conductors 15 together with the vias 16 form a magnetic coil around the portion 8.

Wenn die vom Magnetbereich 8 gebildete Induktivität abgegli­ chen werden muß, um beispielsweise eine Resonanzfrequenz auf einen vorgegebenen Wert einzustellen, kann der Abgleich durch ein nachträgliches Entfernen von Teilen des Magnetbereichs 8 abgeglichen werden. Durch einen Laser lassen sich zum Bei­ spiel Teile des Magnetbereichs 8 verdampfen. Eine andere Mög­ lichkeit besteht darin, durch Einschnitte im Magnetbereich 8 eine Scherung der dem Magnetbereich 8 zugeordneten Hysterese­ schleife zu erzielen.If the inductance formed by the magnetic area 8 has to be adjusted, for example to set a resonance frequency to a predetermined value, the adjustment can be adjusted by subsequently removing parts of the magnetic area 8 . By means of a laser, parts of the magnetic region 8 can be evaporated, for example. Another possibility is to achieve a shear of the hysteresis associated with the magnetic area 8 by making cuts in the magnetic area 8 .

Durch den Volumenanteil an Magnetteilchen 1 oder 6 im Ver­ hältnis zur Trägermasse und durch die Größe der Magnetteil­ chen 1 oder 6 ist die Höhe der mit dem Magnetbereich 8 er­ reichbaren Induktivitäten in bestimmten Grenzen einstellbar. Bei höheren Dichten der Magnetteilchen 1 und 6 und bei größe­ ren Abmessungen der Magnetteilchen 1 oder 6 lassen sich höhe­ re Permeabilitäten erzielen. Andererseits nimmt die Wirbel­ stromgrenzfrequenz mit zunehmender Größe der Magnetteilchen 1 und 6 ab. Eine niedrige Wirbelstromgrenzfrequenz kann jedoch bei der Verwendung des Magnetbereichs 8 in Drosseln zur Un­ terdrückung unerwünschter Frequenzkomponenten durchaus von Vorteil sein.Due to the volume fraction of magnetic particles 1 or 6 in relation to the carrier mass and by the size of the magnetic particles 1 or 6 , the height of the inductors which can be reached with the magnetic region 8 can be adjusted within certain limits. With higher densities of the magnetic particles 1 and 6 and with larger dimensions of the magnetic particles 1 or 6 , higher re permeabilities can be achieved. On the other hand, the eddy current cutoff frequency decreases with increasing size of the magnetic particles 1 and 6 . A low eddy current cut-off frequency can, however, be quite advantageous when using the magnetic region 8 in chokes to suppress undesired frequency components.

Abschließend sei angemerkt, daß durch die Verwendung von amorphen oder nanokristallinen weichmagnetischen Magnetteil­ chen 1 oder 6 Magnetbereiche mit geringer mechanischer Emp­ findlichkeit und sehr hoher Energiedichte herstellbar sind. Die hohe mechanische Belastbarkeit aufgrund der geringen Ma­ gnetostriktion ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Magnetbereich 8 während der Herstellung der mehrschichtigen Leiterplatten mit einem Laminat 13 überpreßt wird.Finally, it should be noted that the use of amorphous or nanocrystalline soft magnetic magnetic particles chen 1 or 6 magnetic areas with low mechanical sensitivity and very high energy density can be produced. The high mechanical strength due to the low magnetostriction is particularly important if the magnetic area 8 is pressed with a laminate 13 during the manufacture of the multilayer printed circuit boards.

Claims (7)

1. Magnetpaste zur Herstellung planarer Induktivitäten (8) mit einer Trägermasse (9), in die eine Vielzahl weichmagneti­ scher Magnetteilchen (1, 6) eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen (1, 6) aus einer weichmagnetischen Legie­ rung hergestellt sind.1. Magnetic paste for the production of planar inductors ( 8 ) with a carrier mass ( 9 ), in which a plurality of soft magnetic magnetic particles ( 1 , 6 ) is embedded, characterized in that the magnetic particles ( 1 , 6 ) are made of a soft magnetic alloy . 2. Magnetpaste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen (1, 6) flockenförmige Bruchstücke einer weichmagnetischen Legierung sind.2. Magnetic paste according to claim 1, characterized in that the magnetic particles ( 1 , 6 ) are flake-like fragments of a soft magnetic alloy. 3. Magnetpaste nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen (1, 6) aus einer amorphen oder nanokri­ stallinen Magnetfolie hergestellt sind.3. Magnetic paste according to claim 2, characterized in that the magnetic particles ( 1 , 6 ) are made of an amorphous or nanokri stalline magnetic film. 4. Magnetpaste nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen (1, 6) in wenigstens eine Richtung größer als die Dicke der ursprünglichen Magnetfolie sind.4. Magnetic paste according to claim 3, characterized in that the magnetic particles ( 1 , 6 ) are larger than the thickness of the original magnetic sheet in at least one direction. 5. Magnetpaste nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Magnetteilchen (1, 6) kleiner als die Dicke der ursprünglichen Magnetfolie sind.5. Magnetic paste according to claim 3, characterized in that the dimensions of the magnetic particles ( 1 , 6 ) are smaller than the thickness of the original magnetic film. 6. Magnetpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetteilchen (1, 6) mit einer isolierenden Beschichtung versehen sind. 7. Magnetpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermasse (9) tixotrop ist. 6. Magnetic paste according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic particles ( 1 , 6 ) are provided with an insulating coating. 7. Magnetic paste according to one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier mass ( 9 ) is tixotropic. 8. Magnetpaste nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermasse (9) ein unter UV-Licht härtendes Harz ist.8. Magnetic paste according to one of claims 1 to 7, characterized in that the carrier mass ( 9 ) is a UV-curing resin.
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