用于制造集成在基底中的或施加在基底上的线圈的方法以及电子装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造集成在基底中的或施加在基底上的线圈的方法、特别是用于制造印刷电路板的方法，以及一种具有至少一个线圈的电子装置。
【背景技术】
[0002]由现有技术自身已知平面线圈，其中线圈绕组施加到基底表面上。借助于这样的平面线圈可以成本有利地实现仅仅相对小的感应率，其中平面线圈此外还占据基底表面上相对大的空间。
[0003]由文献“www.elektroniknet.de, 26.April 2012，，，Embedding von aktiven undpassiven Bauteilen in die Leiterplatte”” 已知嵌入式 Faltflex 线圈。在此柔性薄膜构造如此折叠，由此可以以每种尺寸、以基本上任意数量的层生产线圈。这对于传感器应用特别有利。
[0004]由德国DE 43 06 416 Al已知用于印刷电路板装置的线圈结构。线圈的缠绕通过金属化孔和印制导线部段形成。在印刷电路板的保护中可以在侧面导入铁芯。备选地，人们可以直接将印刷电路板的内层用作印刷的核芯构造的载体。在该线圈结构中不利的是，该线圈结构一方面不适用于小型化，而另一方面由此不可实现大的感应率。
[0005]由德国DE 103 54 694 Al已知一种具有用于产生磁场的线圈的感应式传感器。该线圈通过两层形成，无定形金属条作为线圈核芯位于在这两层之间。线圈绕组通过在所述层上设置的印制导线部段与过渡接触部形成，所述过渡接触部在线圈核芯旁边经过。
[0006]由德国DE 103 55 003 Al已知一种感应式传感器，该感应式传感器具有产生磁场的线圈，该线圈的线圈核芯设定在电路载体的穿孔中。
[0007]由美国US 2011/0108317A1已知一种具有磁元件的封装结构及其制造方法。封装结构包含具有环形凹槽的绝缘基底、岛形部分区域以及通过环形凹槽限定的包围的区域，其中环形凹槽在侧面位于在岛形部分区域与包围的区域之间。封装结构还包含:环形磁元件，该环形磁元件放置在环形凹槽中；在绝缘基底上的上布线层和在绝缘基底下的下布线层；内部金属化通孔，其走向垂直地通过岛形部分区域并且连接上布线层和下布线层；外部金属化通孔，其走向垂直地通过包围的区域并且连接上布线层与下布线层，从而内部金属化通孔、外部金属化通孔、上布线层以及下布线层形成一个线圈，该线圈环绕环形磁元件。
[0008]由德国DE 10 2007 024 908 Al已知一种可调整的感应式组件，具有至少一个陶瓷多层体和至少一个在多层体的容积中集成的线圈，该多层体具有至少一个铁氧体层，该铁氧体层具有铁氧材料。在此该铁氧体层的渗透性依赖于作用于铁氧体层的机械应力，线圈如此集成在多层体的容积中，使得线圈的感应率依赖于铁氧体层的渗透性并且存在用于传递机械应力到铁氧体层上的机构，从而可以调节铁氧体层的渗透性。
[0009]文献DE 101 96 259 Tl涉及填料在电子基底通孔中的设置，例如通过设置能导电的、能导热的或不能导电的膏到电子电路板、陶瓷基底和陶瓷“包装”或“封装”中和其上方。
[0010]根据美国US 2003/0057544A1产生整体的集成结构，其具有一个或多个封装组件，例如集成电路、离散组件、LED、光耦合器以及诸如此类，其方法是人们将导电连接面放置在每个封装组件的表面上并随后将一个或多个封装组件放置在基底中，从而具有导电连接面的每个封装组件的表面是可见的并且基本上与基底的最上面的表面共面。
[0011]由德国DE 689 23 717 T2还已知一种具有低介电常数的复合基底。
[0012]然而上述文献中没有公开这样的一种方法，通过该方法可以产生集成在基底中的线圈，其中线圈完全由核芯材料包围。然而这相对于由现有技术已知的线圈装置具有关于线圈装置的杂散场、以及关于在线圈之外磁场的均匀性方面的优点。这在下文中详细阐明。
【发明内容】
[0013]作为本发明基础的任务在于，实现一种用于制造集成在基底中或者施加在基底上的线圈、特别是用于制造印刷电路板的改善的方法以及一种具有这样的线圈的电子装置。
[0014]作为本发明基础的任务分别通过独立方案的特征解决。本发明的实施方式在从属方案中给出。
[0015]根据本发明的实施方式的制造一种线圈的方法如下:
[0016]首先在基底中产生空穴，该空穴例如朝基底前侧打开。基底可以是平面材料，如其通常用于印刷电路板制造，例如纤维强化塑料、塑料薄膜或其他电气绝缘材料。
[0017]基底中空穴的产生可以通过从基底去除材料的方式加工来制造，例如通过借助于激光、借助于冲孔对材料的剥蚀，或者通过切削加工，优选通过铣切，以及通过热冲。
[0018]在基底中制造空穴之后，将所述空穴填充包含铁磁颗粒的膏。在此将膏理解为颗粒与例如溶剂的液体的混合物，例如悬浮物。通过引入的膏在空穴中形成核芯材料，该核芯材料用于实现线圈核芯。
[0019]根据本发明的一种实施方式，在引入膏之后通过施加用于桥接基底表面的中断的覆盖层来关闭空穴。但是覆盖层的施加是可选择的:代替施加到覆盖层上也可以将第二绕组部段施加到核芯材料的上侧上，例如通过印刷。将第二绕组部段施加到基底表面上例如可以这样实现，即将第二绕组部段施加到关闭空穴的覆盖层上，或者直接施加到核芯材料的上侧上，该上侧同样向上关闭空穴。
[0020]覆盖层可以是所谓的预浸料，也就是未硬化的热固性的塑料基层，纤维嵌入到该塑料基层中。这样的预浸料可以借助于热压技术施加到基底上，以便如此关闭空穴。在此也可以通过覆盖层来调整可能在填充空穴之后还存在于基底表面与膏表面之间的空穴打开侧上的不平坦处，从而现在形成基底表面的覆盖层是平坦的。
[0021]特别地覆盖层可以是以环氧树脂浸透的玻璃纤维网(例如FR-4材料)，该玻璃纤维网施加到填充核芯材料的空穴；或者是另一材料层，例如塑料层，该塑料层通过层压施加。
[0022]线圈绕组现在如下制造:首先将第一绕组部段引入到基底中，其中所述绕组部段垂直于基底表面。例如可以通过所谓的通道(垂直互连通路)形成第一绕组部段。该通道的走向在基底的前侧与后侧之间和/或连接多层式印刷电路(多层PCB)的两个不同基底。
[0023]线圈的第二绕组部段施加到基底的前侧和后侧上，其中第二绕组部段与第一绕组部段中的每两个的端部相互电气接触。
[0024]通过这种方式和方法可以实现不同的线圈几何结构，例如圆柱形线圈，其线圈轴线的走向平行于基底表面；或者环形或环面形线圈，其平行于基底的表面取向。
[0025]本发明的实施方式是特别有利的，因为第一绕组部段中的多个或所有的走向通过位于在空穴中的线圈核芯，这实现了线圈的小型化，同时实现了相对大的绕组数。特别有利的是，第一绕组部段中所有的走向都通过位于在空穴中的线圈核芯。除了由此实现的小型化并同时相对大的感应率之外，这也具有工艺技术上的优点，因为随后对于所有第一绕组部段可以统一实施工艺。
[0026]在此特别有利的是，减小通过线圈核芯的导体的杂散场。特别有利的是，所有第一绕组部段的走向都通过线圈核芯，因为那样大幅减小线圈的侧面杂散场并且由线圈产生的外磁场集中到线圈的端面上。在此另一优点在于，改善磁场的均匀性，该磁场在线圈的外部区域中的端面上产生。
[0027]这对于感应式传感器特别是感应式接近传感器是特别有利的。在此还特别有利的是，按照本发明的这种线圈导致更大的负载能力和可靠性，因为可以省去其他方式中在感应式传感器中通常存在的空气间隙。在这样的空气间隙中不利的是，该空气间隙的尺寸基于温度波动或者基于机械负载可以改变。
[0028]此外，在此还特别有利的是，线圈的小型化没有通过空穴的大小或者制造公差限制，因为优选地所有第一绕组部段的走向通过空穴并因此通过核芯材料，从而由第一绕组部段环绕的核芯材料形成线圈核芯。本发明避开如下示例，即核芯材料必须完全位于在线圈内部中。相比之下本发明甚至允许在唯一的空穴中并列设置多个线圈，因为线圈绕组也就是第一绕组部段的走向可以分别通过位于空穴中的核芯材料。
[0029]根据本发明的一个实施方式，空穴中的线圈核芯构成为环形、环面形或圆盘形，其中线圈核芯可以具有圆形或有角的形状。
[0030]根据本发明的一个实施方式，空穴具有与基底表面平行的底面。侧面的侧翼由底面开始，所述侧翼形成空穴的开口。侧面的侧翼优选地与基底的表面形成直角或锐角，例如在30°与60°之间的角度，优选为45°。
[0031]这样的角具有意外的优点，即在将膏引入到空穴中时避免了空气夹杂，因为空气可以沿着侧面的侧翼在引入过程期间漏出。即如果所述膏例如借助于丝网印刷、凹版印刷、移印或借助于分配器印刷到空穴中，这是特别有利的。出乎意料的是，已经证实为有利的是，借助于丝网印刷实现膏的引入，并且空穴的侧面的侧翼与表面成例如45°角。
[0032]根据本发明的一个实施方式，所述颗粒由软磁的无定形的和/或纳米结晶的合金组成。
[0033]在此特别有利的是具有纳米结晶结构的颗粒，因为这导致在小的矫顽强度下非常高的渗透性。这样的纳米结晶材料的另外优点是突出的磁值、成本有利的合金组合、非常好的温度稳定性和非常有利的频率特性。纳米结晶颗粒可以由软磁金属合金组合，例如基于铁、硅和/或硼并添加铌和/或铜。
[0034]根据本发明的一个实施方式，通过将膏引入到空穴中而引入的核芯材料是能导电的。为了将第一绕组部段相对于核芯材料电气绝缘，可以如下进行:首先为了制造通道通过基底钻出通孔，其中