DE102012207833A1 - Method for forming coil in circuit board for e.g. highly efficient bus system, involves forming helical conductor at inner wall of hole for formation of coil in circuit board, where helical conductors are wound around longitudinal axis - Google Patents

Method for forming coil in circuit board for e.g. highly efficient bus system, involves forming helical conductor at inner wall of hole for formation of coil in circuit board, where helical conductors are wound around longitudinal axis Download PDF

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Robert Vodiunig
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Abstract

The method involves providing a circuit board (1), and setting a HDI plated-through hole (6) into the circuit board (S1) along a longitudinal axis (7). Helical conductors are formed at an inner wall (9) of the hole for the formation of the coil in the circuit board and wound around the longitudinal axis. The circuit board is drilled along the longitudinal axis for setting the hole and provided with two conductor planes (4, 5), where the hole reaches from the conductor plane to another conductor plane. An internal thread (8) is pressed or sectioned on the inner wall of the hole. An independent claim is also included for a circuit board.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung einer Spule in einer Leiterplatte und eine Leiterplatte, umfassend eine integrierte Spule.The present invention relates to a method of forming a coil in a printed circuit board and a printed circuit board comprising an integrated coil.

Insbesondere für hochfrequente Anwendungen, hochleistungsfähige Bus-Systeme oder EMV-Maßnahmen, werden zunehmend mehr Spulen mit kleiner Induktivität benötigt. In herkömmlicher Weise werden die Spulen als Einzelbauteile auf die Leiterplatte bestückt und gelötet. Dabei muss jedes Bauteil einzeln gefertigt und gewickelt werden. Dies führt zu hohen Einzelteilbaukosten und Montagekosten. Des Weiteren bedarf es einer separaten Überprüfung des Lötkontaktes zwischen Leiterplatte und aufgesetzter Spule.In particular for high-frequency applications, high-performance bus systems or EMC measures, more and more inductance-less coils are needed. In a conventional manner, the coils are assembled as individual components on the circuit board and soldered. Each component must be manufactured and wound individually. This leads to high Einzelteilbaukosten and assembly costs. Furthermore, it requires a separate review of the soldering contact between the circuit board and attached coil.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zur Bildung einer Spule in einer Leiterplatte sowie eine Leiterplatte mit integrierter Spule anzugeben, die bei kostengünstiger Ausführung eine sehr platzsparende und funktionssichere Integration einer Spule in einer Leiterplatte ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a method for forming a coil in a printed circuit board and a printed circuit board with integrated coil, which allow a cost-effective design a very space-saving and reliable integration of a coil in a circuit board.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.The solution of this object is achieved by the features of the independent claims. The dependent claims have preferred embodiments of the invention the subject.

Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bildung einer Spule in einer Leiterplatte, umfassend die folgenden Schritte: (i) Bereitstellen der Leiterplatte, (ii) Setzen eines Lochs entlang einer Längsachse in die Leiterplatte, und (iii) Ausbildung eines spiralförmigen Leiters an der Innenwandung des Lochs zur Bildung der Spule, wobei sich der spiralförmige Leiter um die Längsachse windet. Erfindungsgemäß wird also ein Loch in die Leiterplatte gesetzt. Dies erfolgt bevorzugt durch Bohren der Leiterplatte. In die Innenwandung des Lochs wird eine Spule integriert. Erfindungsgemäß ist somit ein sehr kompakter Aufbau gegeben. Die Spule in der Leiterplatte kann sehr kostengünstig produziert werden und die Streuung der elektrischen Kenndaten der Spule ist äußerst gering.Thus, the object is achieved by a method for forming a coil in a printed circuit board, comprising the following steps: (i) providing the printed circuit board, (ii) placing a hole along a longitudinal axis in the printed circuit board, and (iii) forming a helical conductor the inner wall of the hole for forming the coil, wherein the helical conductor winds around the longitudinal axis. According to the invention, therefore, a hole is placed in the circuit board. This is preferably done by drilling the circuit board. In the inner wall of the hole, a coil is integrated. According to the invention thus a very compact design is given. The coil in the circuit board can be produced very inexpensively and the dispersion of the electrical characteristics of the coil is extremely low.

Die Leiterplatte weist bevorzugt zumindest eine nichtleitende Trägerschicht auf. Beidseitig der Trägerschicht befindet sich je eine Leiterebene. In diesen Leiterebenen sind verschiedene Leiterbahnen angeordnet. Das Loch erstreckt sich von der ersten Leiterebene durch die Trägerschicht hindurch zur zweiten Leiterebene. Bei einer Mehrschichtleiterplatte müssen die zwei Leiterebenen nicht ganz oben bzw. unten liegen, sondern können auch in Zwischenschichten angeordnet werden. Zur Ausbildung des spiralförmigen Leiters von der ersten Leiterebene zur zweiten Leiterebene wird bevorzugt durch das Loch durchkontaktiert. Es wird also die Innenwandung des Lochs mit einem leitenden Material ausgekleidet. In einer bevorzugten Variante wird der spiralförmige Leiter durch Ausbildung eines Innengewindes an der Innenwandung des Lochs gebildet. Hierzu gibt es zwei mögliche Verfahrensabläufe:
In der ersten Variante erfolgt zunächst das Durchkontaktieren des Loches. Es wird also die Innenwandung des Loches mit einem leitenden Material ausgekleidet. Im Anschluss daran wird das Innengewinde geschnitten oder gepresst. Dabei wird das Innengewinde in das leitende Material an der Wandung des Lochs eingebracht. Das Innengewinde wird insbesondere so tief geschnitten, dass die Gewindegänge bis zu der nichtleitenden Trägerschicht reichen. Durch das Innengewinde ist der spiralförmige Leiter gebildet. Dieser spiralförmige Leiter wiederum stellt die Spule dar.The printed circuit board preferably has at least one non-conductive carrier layer. On both sides of the carrier layer is ever a conductor level. In these conductor levels different tracks are arranged. The hole extends from the first conductor level through the carrier layer to the second conductor level. In a multilayer printed circuit board, the two conductor planes do not have to be all the way up or down, but can also be arranged in intermediate layers. For the formation of the spiral conductor from the first conductor level to the second conductor level is preferably through-contacted by the hole. Thus, the inner wall of the hole is lined with a conductive material. In a preferred variant, the spiral-shaped conductor is formed by forming an internal thread on the inner wall of the hole. There are two possible procedures for this:
In the first variant, the hole is first plated through. It is therefore lined with a conductive material, the inner wall of the hole. Subsequently, the internal thread is cut or pressed. The internal thread is introduced into the conductive material on the wall of the hole. In particular, the internal thread is cut so deeply that the threads extend as far as the nonconductive backing layer. Through the internal thread of the spiral-shaped conductor is formed. This helical conductor in turn represents the coil.

In einer zweiten Variante wird vor dem Durchkontaktieren das Innengewinde in dem Loch ausgebildet. Daraufhin erfolgt ein Durchkontaktieren durch das Loch hindurch. Dabei wird das Gewinde, insbesondere die Gewindegänge, mit leitendem Material ausgekleidet. Nach dem Durchkontaktieren muss ein innenliegender Anteil der Gewindegänge entfernt werden, so dass der spiralförmige Leiter entsteht. Dies erfolgt insbesondere durch Ausbohren entlang der Längsachse.In a second variant, the internal thread is formed in the hole before the through-contacting. This is followed by a through-hole through the hole. In this case, the thread, in particular the threads, lined with conductive material. After through-plating, an internal portion of the threads must be removed to form the spiral conductor. This is done in particular by drilling along the longitudinal axis.

Eine dritte Alternative zur Ausbildung der Spule sieht vor, dass die Leiterplatte als Mehrschichtleiterplatte ausgebildet ist. Solch eine Mehrschichtleiterplatte weist mehrere, parallel angeordnete nichtleitende Schichten (auch: Trägerschichten) auf. Die Schichten sind leicht voneinander beabstandet, so dass auf den einzelnen Schichten Leiterebenen mit bestimmten Leiterbahnen ausgebildet werden können. Zur Ausbildung der Spule in der Mehrschichtleiterplatte sind bevorzugt folgende Verfahrensschritte vorgesehen: Zunächst erfolgt ein Ausbilden von Ausnehmungen in einzelnen Schichten der Mehrschichtleiterplatte. Insbesondere wird in jeder zweiten Schicht eine Ausnehmung ausgebildet. Die Ausnehmungen können verschiedenste Formen annehmen, sind jedoch stets zumindest teilweise umlaufend um die Längsachse angeordnet. Vor oder nach dem Ausbilden der Ausnehmungen erfolgt das Setzen des Lochs entlang der Längsachse.A third alternative to the formation of the coil provides that the circuit board is formed as a multilayer printed circuit board. Such a multilayer printed circuit board has a plurality of parallel non-conductive layers (also: carrier layers). The layers are slightly spaced apart, so that conductor planes can be formed with specific conductor tracks on the individual layers. To form the coil in the multilayer printed circuit board, the following method steps are preferably provided: First, recesses are formed in individual layers of the multilayer printed circuit board. In particular, a recess is formed in every second layer. The recesses can take a variety of forms, but are always arranged at least partially circumferentially about the longitudinal axis. Before or after the formation of the recesses, the hole is set along the longitudinal axis.

Nach dem Ausbilden der Ausnehmungen und nach dem Setzen des Lochs erfolgt ein Entfernen der losen Anteile der Schichten. Diese losen Anteile entstehen zwischen dem Loch und den Ausnehmungen. Nach dem Entfernen der losen Anteile sind in der Mehrschichtplatte Hohlräume gebildet. Diese Hohlräume erstrecken sich von der Innenwandung des Lochs in Richtung senkrecht zur Längsachse. Diese Hohlräume werden mit einem leitenden Material ausgefüllt und derart miteinander verbunden, so dass die Spule entsteht. Die ausgefüllten Hohlräume stellen einzelne Windungen der Spule dar.After forming the recesses and after setting the hole, the loose portions of the layers are removed. These loose parts are created between the hole and the recesses. After removing the loose components, voids are formed in the multilayer board. These cavities extend from the inner wall of the hole in the direction perpendicular to the longitudinal axis. These cavities are filled with a conductive material and connected to each other, so that the Coil is created. The filled cavities represent individual turns of the coil.

Bevorzugt wird das Loch zum Ausfüllen der Hohlräume durchkontaktiert. Bei diesem Durchkontaktieren wird die Innenwandung des Lochs mit elektrisch leitendem Material ausgekleidet. Dabei füllen sich gleichzeitig die Hohlräume mit dem elektrisch leitenden Material. Nach dem Durchkontaktieren muss das Loch erneut aufgebohrt werden, so dass lediglich die Hohlräume mit dem elektrisch leitenden Material gefüllt sind, die Wandung des Lochs jedoch nicht mehr durchgehend beschichtet ist mit dem elektrisch leitenden Material.Preferably, the hole is plated through to fill in the cavities. In this through-contacting, the inner wall of the hole is lined with electrically conductive material. At the same time fill the cavities with the electrically conductive material. After the via, the hole must be reamed again so that only the cavities are filled with the electrically conductive material, but the wall of the hole is no longer continuously coated with the electrically conductive material.

Die Verbindung der einzelnen, ausgefüllten Hohlräume untereinander, erfolgt außerhalb des Lochs, insbesondere in Durchkontaktierungen, die sich beabstandet und parallel zum Loch befinden. Es kann entweder über die gesamte Dicke der Mehrschichtleiterplatte, beispielsweise durch Bohrung und Durchkontaktierung, eine Verbindung der einzelnen Hohlräume geschaffen werden. Alternativ dazu ist es möglich, in einzelnen, ausgewählten Schichten der Mehrschichtplatte durch HDI-Durchkontaktierung (gelasert) die ausgefüllten Hohlräume zu verbinden.The connection of the individual, filled cavities with each other, takes place outside the hole, in particular in vias, which are spaced and parallel to the hole. It can be created either over the entire thickness of the multilayer printed circuit board, for example by drilling and through-hole, a compound of the individual cavities. Alternatively, it is possible to connect the filled cavities in individual, selected layers of the multilayer board by HDI through-hole (lasered).

Insbesondere sind die Ausnehmungen exzentrisch zur Längsachse ausgebildet. Dies bedeutet, dass sich die Hohlräume in eine Richtung senkrecht zur Längsachse weitererstrecken als in die gegenüberliegende Richtung. Durch dieses versetzte Ausbilden der Hohlräume können die entsprechenden ausgefüllten Hohlräume durch senkrechtes Durchkontaktieren sehr einfach miteinander verbunden werden.In particular, the recesses are formed eccentrically to the longitudinal axis. This means that the cavities extend in a direction perpendicular to the longitudinal axis as in the opposite direction. By this staggered formation of the cavities, the corresponding filled cavities can be very easily interconnected by vertical through-contacting.

Besonders bevorzugt sind die Ausnehmungen und somit auch die entstehenden Hohlräume als durchgehend umlaufende Ringe um die Längsachse ausgebildet.Particularly preferably, the recesses and thus also the resulting cavities are formed as continuous circumferential rings around the longitudinal axis.

In allen hier vorgestellten Möglichkeiten zur Bildung der Spule in der Leiterplatte ist bevorzugt vorgesehen, dass die Innenwandung des Lochs nach Ausbildung der Spule passiviert, insbesondere isoliert, wird. Dies erfolgt beispielsweise mittels einem Lötstopplack. Daraufhin wird das Loch mit einem ferromagnetischen Kern ausgefüllt.In all possibilities presented here for forming the coil in the printed circuit board, it is preferably provided that the inner wall of the hole is passivated, in particular insulated, after the coil has been formed. This is done for example by means of a solder resist. Then the hole is filled with a ferromagnetic core.

Bei der Mehrschichtplatte und dem Ausbilden der Ausnehmungen spricht man auch von einem „No flow Prepreg”. Das Entfernen der losen Anteile kann beispielsweise mittels chemischer Auflösung erfolgen. Das Durchkontaktieren, insbesondere über die gesamte Dicke der Leiterplatte, erfolgt bevorzugt in einem galvanischen Prozess.In the multi-layer plate and the formation of the recesses one speaks of a "no flow prepreg". The removal of the loose components can be done for example by means of chemical dissolution. The through-contacting, in particular over the entire thickness of the printed circuit board, preferably takes place in a galvanic process.

Die vorgestellten Verfahren können natürlich auch dazu verwendet werden, eine Spule derart in eine Leiterplatte zu integrieren, so dass die Fläche oberhalb und unterhalb der Spule auf der Leiterplatte zur Bestückung von weiteren Komponenten zur Verfügung steht. insbesondere ist dabei die Spule in Zwischenschichten einer Mehrschichtleiterplatte integriert, wobei es über und unter der Spule durchgehende Schichten gibt. Man spricht hier auch davon, dass die Spule in die Leiterplatte „embedded” ist.Of course, the presented methods can also be used to integrate a coil into a printed circuit board such that the area above and below the coil on the printed circuit board is available for equipping further components. In particular, the coil is integrated in intermediate layers of a multilayer printed circuit board, wherein there are continuous layers above and below the coil. One speaks here also of the fact that the coil in the circuit board is "embedded".

Die elektrischen Werte der Spule (auch: Induktivität) können neben der Steigung der geschnittenen Gewinde auch über den Bohrungsdurchmesser für das Loch beeinflusst werden.The electrical values of the coil (also: inductance) can be influenced not only by the pitch of the cut threads but also by the hole diameter for the hole.

Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Leiterplatte mit zumindest einer ersten Leiterebene und einer zweiten Leiterebene. In der Leiterplatte ist ein Loch von der ersten Leiterebene zur zweiten Leiterebene entlang einer Längsachse ausgebildet. In die Innenwandung des Lochs ist ein spiralförmiger Leiter zur Ausbildung einer Spule integriert, wobei sich der spiralförmige Leiter um die Längsachse windet. Die im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten vorteilhaften Ausbildungen und Unteransprüche finden entsprechend vorteilhafte Anwendung auf die erfindungsgemäße Leiterplatte.The invention further comprises a printed circuit board having at least a first conductor level and a second conductor level. In the circuit board, a hole is formed from the first conductor plane to the second conductor plane along a longitudinal axis. In the inner wall of the hole, a spiral-shaped conductor for forming a coil is integrated, wherein the spiral-shaped conductor winds around the longitudinal axis. The presented in the context of the inventive method advantageous embodiments and subclaims find correspondingly advantageous application to the circuit board according to the invention.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description and the figures. Show it:

1 ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 an inventive method according to a first embodiment,

2 ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 an inventive method according to a second embodiment,

3, 4 ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und 3 . 4 a method according to the invention according to a third embodiment, and

5 zusätzliche Verfahrensschritte für alle Ausführungsbeispiele. 5 additional process steps for all embodiments.

1 zeigt Verfahrensschritte S1 bis S3 für das erste Ausführungsbeispiel. 2 zeigt die Verfahrensschritte S4 bis S7 für das zweite Ausführungsbeispiel. Die 3 und 4 zeigen die Verfahrensschritte S8 bis S13 für das dritte Ausführungsbeispiel. 5 zeigt Verfahrensschritte S14 und S15 als Ergänzung für alle Ausführungsbeispiele. 1 shows method steps S1 to S3 for the first embodiment. 2 shows the method steps S4 to S7 for the second embodiment. The 3 and 4 show the method steps S8 to S13 for the third embodiment. 5 shows method steps S14 and S15 as a supplement for all embodiments.

Gemäß 1 wird eine Leiterplatte 1 bereitgestellt. Diese Leiterplatte 1 umfasst eine nichtleitende Schicht 3 (auch: Trägerschicht). Auf der nichtleitenden Schicht 3 sind beidseitig Leiterebenen 4, 5 aufgebracht. Im Schritt S1 wird entlang einer Längsachse 7 durch die Leiterebenen 4, 5 und durch die Schicht 3 hindurch ein Loch 6 gebohrt. Das Loch 6 weist eine Innenwandung 9 auf. Im Schritt S2 erfolgt ein Durchkontaktieren durch das Loch 6 hindurch. Die Durchkontaktierung 10 stellt eine leitende Auskleidung der Innenwandung 9 dar. Mittels der Durchkontaktierung 10 sind die beide Leiterebenen 4, 5 miteinander elektrisch leitend verbunden. Im Schritt S3 wird ein Innengewinde 8 in die Durchkontaktierung 10 geschnitten. Die Gewindegänge des Innengewindes 8 sind dabei so tief, dass sie die Durchkontaktierung 10 durchtrennen und somit bis zum elektrisch nichtleitenden Material der Schicht 3 reichen. Durch Ausbildung dieses Innengewindes 8 entsteht eine Spule 2. Unter Umständen wird nach dem Gewindeschneiden das verschmierte Material der Durchkontaktierung 10, beispielsweise durch Rückätzen, entfernt.According to 1 becomes a circuit board 1 provided. This circuit board 1 includes a non-conductive layer 3 (also: carrier layer). On the non-conductive layer 3 are conductor levels on both sides 4 . 5 applied. In step S1, along a longitudinal axis 7 through the ladder levels 4 . 5 and through the layer 3 through a hole 6 drilled. The hole 6 has an inner wall 9 on. In step S2, a through-hole is made through the hole 6 therethrough. The via 10 represents a conductive lining of the inner wall 9 dar. By means of the via 10 are the two ladder levels 4 . 5 electrically connected to each other. In step S3, an internal thread 8th in the via 10 cut. The threads of the internal thread 8th are doing so deep that they are the via 10 cut through and thus to the electrically non-conductive material of the layer 3 pass. By forming this internal thread 8th a coil is created 2 , Under certain circumstances, after the thread cutting the smeared material of the via 10 , for example, by etching back, removed.

2 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel mit den Verfahrensschritten S4 bis S7. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen. Im zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der Schritt S4 dem Schritt S1 aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird also zunächst das Loch 6 in die Leiterplatte 1 gebohrt. Daraufhin erfolgt im Schritt S5 ein Schneiden des Innengewindes 8 direkt in die Innenwandung 9, ohne eine vorherige Durchkontaktierung. Nach dem Gewindeschneiden im Schritt S5 erfolgt eine Ausbildung der Durchkontaktierung 10 in den Gewindegängen des Innengewindes 8. Im Schritt S7 wird der innerste Kern der Durchkontaktierung 10, der die Leiterebenen 4, 5 direkt, unter Umgehung der Gewindegänge, verbinden würde, entfernt. Dieses Entfernen erfolgt durch Aufbohren. 2 shows the second embodiment with the method steps S4 to S7. Identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals in all embodiments. In the second embodiment, step S4 corresponds to step S1 of the first embodiment. So it's going to be the hole first 6 in the circuit board 1 drilled. Then, in step S5, a cutting of the internal thread takes place 8th directly into the inner wall 9 , without a previous through-connection. After the threading in step S5, the through-connection is formed 10 in the threads of the internal thread 8th , In step S7, the innermost core of the via becomes 10 , the ladder levels 4 . 5 directly, bypassing the threads, would be removed. This removal is done by drilling.

Die in den 1 und 12 gezeigte Leiterplatte 1 kann auch Bestandteil einer Mehrschichtleiterplatte sein.The in the 1 and 12 shown circuit board 1 may also be part of a multilayer printed circuit board.

Die 3 und 4 zeigen die Verfahrensschritte S8 bis S13 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind in allen Ausführungsbeispielen mit denselben Bezugszeichen versehen. Gemäß Schritt S8 wird im dritten Ausführungsbeispiel die Leiterplatte 1 als Mehrschichtleiterplatte bereitgestellt. Solch eine Mehrschichtleiterplatte umfasst mehrere, aufeinander geschichtete nichtleitende Schichten 3. Zwischen den Schichten 3 können auch leitfähige Schichten liegen. Diese nichtleitenden Schichten 3 sind etwas voneinander beabstandet, so dass auf jeder einzelnen Schicht 3 eine Leiterebene mit entsprechenden Leiterbahnen ausgebildet werden kann. Im Schritt S8 werden Ausnehmungen 11 in einzelne Schichten 3 ausgebildet. Insbesondere wird in jeder zweiten Schicht 3 eine Ausnehmung 11 ausgebildet. Die Ausnehmungen 11 sind umlaufende Ringe, die vollständig um die Längsachse 7 umlaufen. Der Begriff „Ringe” ist relativ breit zu verstehen und es muss sich nicht um runde Ausnehmungen 11 handeln. Vielmehr können die Ausnehmungen auch eckig ausgestaltet werden. Die Ausnehmungen 11 sind versetzt, also exzentrisch zur Längsachse 7 angeordnet.The 3 and 4 show the method steps S8 to S13 according to the third embodiment. Identical or functionally identical parts are provided with the same reference numerals in all embodiments. According to step S8, in the third embodiment, the circuit board 1 provided as a multi-layer printed circuit board. Such a multilayer printed circuit board comprises a plurality of stacked non-conductive layers 3 , Between the layers 3 can also be conductive layers. These non-conductive layers 3 are slightly spaced apart, so on every single layer 3 a conductor level can be formed with corresponding conductor tracks. In step S8 become recesses 11 into individual layers 3 educated. In particular, in every second layer 3 a recess 11 educated. The recesses 11 are circumferential rings that are completely around the longitudinal axis 7 circulate. The term "rings" is to be understood relatively broad and it need not be round recesses 11 act. Rather, the recesses can also be configured angular. The recesses 11 are offset, so eccentric to the longitudinal axis 7 arranged.

Im Schritt S9 wird die Bohrung 6 in die Leiterplatte 1 gesetzt. Durch Setzen der Bohrung 6 entstehen lose Anteile 12 zwischen den Ausnehmungen 11 und der Bohrung 6. Diese losen Anteile 12 werden im Schritt S10 entfernt, beispielsweise durch chemisches Auflösen. Dadurch entstehen Hohlräume 13. Im Schritt S11 erfolgt die Ausbildung der Durchkontaktierung 10. Beim Ausbilden der Durchkontaktierung 10 werden gleichzeitig die Hohlräume 13 mit elektrisch leitendem Material gefüllt.In step S9, the bore becomes 6 in the circuit board 1 set. By setting the hole 6 arise loose shares 12 between the recesses 11 and the hole 6 , These loose parts 12 are removed in step S10, for example by chemical dissolution. This creates cavities 13 , In step S11, the formation of the via takes place 10 , When forming the via 10 become the cavities at the same time 13 filled with electrically conductive material.

Im Schritt S12 wird wieder der innerste Kern entfernt, wie dies vergleichbar auch im Schritt S7 durchgeführt wurde. Dadurch wird die direkte Verbindung zwischen den Leiterebenen 4, 5 durch die Durchkontaktierung 10 entfernt. Es verbleiben nur noch die mit leitendem Material gefüllten Hohlräume 13. Diese gefüllten Hohlräume 13 werden als einzelne Windungen für die Spule 2 genutzt. Hierzu werden im Schritt S13 wechselseitig die ausgefüllten Hohlräume 13 miteinander verbunden und somit kontaktiert. Auf der linken Seite im Schritt S13 ist hierzu eine erste Variante a) dargestellt. Dabei erfolgt das Setzen einer weiteren Bohrung parallel und beabstandet zum Loch 6. In dieser weiteren Bohrung wird ein galvanisches Durchkontaktieren durch einzelne, gefüllte Hohlräume 13 hindurch durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich zu dem galvanischen Durchkontaktieren können einzelne, ausgefüllte Hohlräume 13 auch gemäß der rechts dargestellten Variante b durch HDI-Durchkontaktierung (gelasert) verbunden werden.In step S12, the innermost core is removed again, as was also the case in step S7. This creates the direct connection between the conductor levels 4 . 5 through the via 10 away. There remain only the filled with conductive material cavities 13 , These filled cavities 13 be as single turns for the coil 2 used. For this purpose, the filled cavities are alternately in step S13 13 connected and thus contacted. On the left side in step S13, a first variant a) is shown for this purpose. The setting of another hole is parallel and spaced from the hole 6 , In this further hole is a galvanic through hole through individual, filled cavities 13 passed through. Alternatively, or in addition to the galvanic via, individual, filled cavities 13 also be connected according to the variant b shown on the right by HDI through-connection (lasered).

In der Variante a) des Schritts S13 werden somit gebohrte Verbindungen 14 ausgebildet. In der Variante b) werden gelaserte Verbindungen 15 ausgebildet.In variant a) of step S13 thus drilled connections 14 educated. In variant b) lasered compounds 15 educated.

5 zeigt zusätzliche Verfahrensschritte S14 und S15 für alle drei Ausführungsbeispiele. Dass dabei die nachfolgenden Ausführungen anhand des zweiten Ausführungsbeispiels erfolgen, soll keine einschränkende Wirkung haben. Nach Ausbilden der Spule 2 wird hier im Schritt S14 eine Passivierung mit einem Lötstopplack durchgeführt. Bei dieser Passivierung wird eine Schicht 16 aus Lötstopplack zumindest im Bereich der Innenwandung 9 aufgebracht, in die die Spule 2 integriert ist. Hierbei wird die Innenwandung 9 isoliert, das heißt die Innenwandung 9 des Lochs 6 wird nach Ausbilden der Spule 2 passiviert. Im Anschluss daran wird im Schritt S15 das Loch 6 mit einem ferromagnetischen Material zur Ausbildung eines Kerns 17 ausgefüllt. Wie in 5 dargestellt, kann es auch vorgesehen sein, dass bei der Passivierung nicht nur die Innenwandung 9 des Lochs 6 mit Lötstopplack bedeckt wird, sondern auch zumindest eine der beiden Leiterebenen 4 und 5, und zwar jeweils zumindest in einem Bereich in unmittelbarer Nähe zum Loch 6. Vorzugsweise hat der Bereich eine radiale Ausdehnung, die dem ein- bis zweifachen Durchmesser des Lochs 6 entspricht. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die gesamte Oberfläche der Leiterebenen 4 und 5 mit Lötstopplack bedeckt wird. 5 shows additional method steps S14 and S15 for all three embodiments. The fact that the following statements are made with reference to the second embodiment is not intended to have any restrictive effect. After forming the coil 2 Here, in step S14 passivation is performed with a Lötstopplack. This passivation becomes a layer 16 made of solder resist at least in the region of the inner wall 9 applied in which the coil 2 is integrated. This is the inner wall 9 isolated, that is the inner wall 9 of the hole 6 is after forming the coil 2 passivated. Subsequently, in step S15, the hole is made 6 with a ferromagnetic material to form a core 17 filled. As in 5 illustrated, it may also be provided that in the passivation not only the inner wall 9 of the hole 6 covered with solder mask, but also at least one of the two conductor levels 4 and 5 , in each case at least in an area in the immediate vicinity of the hole 6 , Preferably, the area has a radial extent which is one to two times the diameter of the hole 6 equivalent. But it can also be provided that the entire surface of the conductor levels 4 and 5 covered with solder mask.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leiterplattecircuit board
22
SpuleKitchen sink
33
nichtleitende Schicht (Trägerschicht)non-conductive layer (carrier layer)
4, 54, 5
LeiterebeneDirector level
66
Lochhole
77
Längsachselongitudinal axis
88th
Innengewindeinner thread
99
Innenwandunginner wall
1010
Durchkontaktierungvia
1111
Ausnehmungrecess
1212
lose Anteileloose shares
1313
Hohlräumecavities
1414
gebohrte Verbindungdrilled connection
1515
gelaserte Verbindunglasered compound
1616
Lötstopplackschichtsolder resist layer
1717
Kerncore

Claims (13)

Verfahren zur Bildung einer Spule (2) in einer Leiterplatte (1) umfassend die folgenden Schritte: – Bereitstellen der Leiterplatte (2), – Setzen eines Lochs (6) in die Leiterplatte entlang einer Längsachse (7), und – Ausbilden eines spiralförmigen Leiters an der Innenwandung (9) des Lochs (6) zur Bildung der Spule (2), wobei sich der spiralförmige Leiter um die Längsachse (7) windet.Method of forming a coil ( 2 ) in a printed circuit board ( 1 ) comprising the following steps: - providing the printed circuit board ( 2 ), - setting a hole ( 6 ) in the printed circuit board along a longitudinal axis ( 7 ), and - forming a helical conductor on the inner wall ( 9 ) of the hole ( 6 ) to form the coil ( 2 ), wherein the spiral-shaped conductor about the longitudinal axis ( 7 ) winds. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bohren der Leiterplatte (2) entlang der Längsachse (7) zum Setzen des Lochs (6).Method according to claim 1, characterized by drilling the printed circuit board ( 2 ) along the longitudinal axis ( 7 ) for setting the hole ( 6 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatte (2) zumindest zwei Leiterebenen (4, 5) umfasst, wobei das Loch (6) von einer ersten Leiterebene (4) zu einer zweiten Leiterebene (5) reicht, und wobei zur Ausbildung des spiralförmigen Leiters von der ersten Leiterebene (4) zur zweiten Leiterebene (5) durch das Loch (6) durchkontaktiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the printed circuit board ( 2 ) at least two conductor levels ( 4 . 5 ), wherein the hole ( 6 ) from a first ladder level ( 4 ) to a second ladder level ( 5 ), and wherein for the formation of the spiral conductor from the first conductor level ( 4 ) to the second ladder level ( 5 ) through the hole ( 6 ) is plated through. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des spiralförmigen Leiters ein Innengewinde (8) an die Innenwandung (9) des Lochs (6) geschnitten oder gepresst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for forming the helical conductor, an internal thread ( 8th ) to the inner wall ( 9 ) of the hole ( 6 ) is cut or pressed. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte in gegebener Reihenfolge: – Durchkontaktieren durch das Loch (6), und – Ausbilden des Innengewindes (8).Process according to claims 3 and 4, characterized by the following steps in the following order: - piercing through the hole ( 6 ), and - forming the internal thread ( 8th ). Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte in gegebener Reihenfolge: – Ausbilden des Innengewindes (8), – Durchkontaktieren durch das Loch (6), und – Entfernen von innenliegenden Anteilen der Gewindegänge des Innengewindes (8), insbesondere durch Aufbohren entlang der Längsachse (7).Method according to claims 3 and 4, characterized by the following steps in a given order: - forming the internal thread ( 8th ), - piercing through the hole ( 6 ), and - removal of internal portions of the threads of the internal thread ( 8th ), in particular by boring along the longitudinal axis ( 7 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (1) eine Mehrschichtleiterplatte ist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Ausbilden von Ausnehmungen (11) in einzelnen Schichten (3) der Mehrschichtleiterplatte, wobei die Ausnehmungen (11) umlaufend um die Längsachse (7) angeordnet sind, – Setzen des Lochs (6) entlang der Längsachse (7), – Entfernen der losen Anteile (12) der Schichten (3) zwischen dem Loch (6) und den Ausnehmungen (11) zur Bildung von Hohlräumen (13), – Ausfüllen der Hohlräume (13) mit leitendem Material, und – wechselseitiges Verbinden der ausgefüllten Hohlräume (13) zur Bildung der Spule (2).Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the printed circuit board ( 1 ) is a multi-layer printed circuit board and the method comprises the following steps: - forming recesses ( 11 ) in individual layers ( 3 ) of the multilayer printed circuit board, wherein the recesses ( 11 ) circumferentially about the longitudinal axis ( 7 ), - setting the hole ( 6 ) along the longitudinal axis ( 7 ), - removing the loose parts ( 12 ) of the layers ( 3 ) between the hole ( 6 ) and the recesses ( 11 ) for the formation of cavities ( 13 ), - filling in the cavities ( 13 ) with conductive material, and - mutually connecting the filled cavities ( 13 ) to form the coil ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausfüllen der Hohlräume (13) durch das Loch (6) durchkontaktiert wird und nach dem Durchkontaktieren das Loch (6) aufgebohrt wird.A method according to claim 7, characterized in that for filling the cavities ( 13 ) through the hole ( 6 ) and after piercing the hole ( 6 ) is bored. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wechselseitige Verbinden der ausgefüllten Hohlräume (13) mittels Durchkontaktieren über alle Schichten der Mehrschichtplatte und/oder mittels Durchkontaktieren über einzelne Schichten der Mehrschichtplatte erfolgt.Method according to one of claims 7 or 8, characterized in that the mutual connection of the filled cavities ( 13 ) is effected by means of through-contacting over all layers of the multilayer plate and / or by means of via-contacting over individual layers of the multilayer plate. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11) exzentrisch zur Längsachse (7) ausgebildet werden.Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the recesses ( 11 ) eccentric to the longitudinal axis ( 7 ) be formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (11) als durchgehende Ringe um die Längsachse (7) ausgebildet werden.Method according to one of claims 7 to 10, characterized in that the recesses ( 11 ) as continuous rings around the longitudinal axis ( 7 ) be formed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (9) des Lochs (6) nach Ausbildung der Spule (2) passiviert und mit einem ferromagnetischen Kern (17) ausgefüllt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the inner wall ( 9 ) of the hole ( 6 ) after formation of the coil ( 2 ) passivated and with a ferromagnetic core ( 17 ) is completed. Leiterplatte (1) umfassend: – zumindest eine erste Leiterebene (4) und eine zweite Leiterebene (5), – ein Loch (6) von der ersten Leiterebene (4) zur zweiten Leiterebene (5) entlang einer Längsachse (7), und – einen in die Innenwandung (9) des Lochs (6) integrierten spiralförmigen Leiter zur Bildung einer Spule (2), wobei sich der spiralförmige Leiter um die Längsachse (7) windet.Printed circuit board ( 1 ) comprising: - at least one first level of conductor ( 4 ) and a second conductor level ( 5 ) - a hole ( 6 ) from the first ladder level ( 4 ) to the second ladder level ( 5 ) along a longitudinal axis ( 7 ), and - one in the inner wall ( 9 ) of the hole ( 6 ) integrated spiral conductor for forming a coil ( 2 ), wherein the spiral-shaped conductor about the longitudinal axis ( 7 ) winds.
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