DE102007028240B3

DE102007028240B3 - Production of a ceramic multiple layered body used in the production of e.g. strip conductors comprises preparing a first ceramic green foil having openings and further ceramic green foils, bringing the green foils together and laminating

Info

Publication number: DE102007028240B3
Application number: DE102007028240A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bartnitzek; Dieter GÖTSCH; Roman Dr. Karmazin; Richard Dr. Matz; Ruth MÄNNER
Original assignee: Via Electronic GmbH; Siemens Corp
Current assignee: Via Electronic GmbH
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2027-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkörpers mit folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen mindestens einer keramischen Grünfolie mit mindestens einer Öffnung, die eine Öffnungsabmessung aufweist, und Bereitstellen mindestens einer weiteren keramischen Grünfolie mit einem Abschnitt, der von einer Sollbruchstelle in der weiteren Grünfolie gebildet ist und der eine Abschnittsabmessung aufweist, die der Öffnungsabmessung der Öffnung entspricht, b) Zusammenbringen der ersten Grünfolie und der weiteren Grünfolie derart zu einem Grünfolienstapel, dass der Abschnitt der weiteren Grünfolie der Öffnung der Grünfolie passgenau gegenüberliegend angeordnet ist, und c) Laminieren des Grünfolienstapels, so dass der Abschnitt der weiteren Grünfolie in die Öffnung der Grünfolie gedrückt wird. Vorzugsweise wird eine weitere Grünfolie verwendet, deren Sollbruchstelle durch eine Perforation in der weiteren Grünfolie gebildet wird. Das Ergebnis ist ein Mehrschichtkörper mit lateral strukturierten Keramiklagen. Beispielsweise können laterale Materialübergänge realisiert werden, wenn die erste und die weitere Grünfolie eine unterschiedliche materielle Zusammensetzung besitzen. Verwendung findet die Erfindung in der Integration von induktiven Bauelementen wie Spulen und Transformatoren in keramischen Mehrschichtkörpern. Das Verfahren insbesondere mit der LTCC(Low Temperature Cofired Ceramics)-Technologie umgesetzt werden.The The invention relates to a method for producing a ceramic Multi-layer body with following steps: a) providing at least one ceramic green sheet with at least one opening, the one opening dimension and providing at least one further ceramic Green foil with a section formed by a predetermined breaking point in the other green sheet and which has a section dimension, the opening dimension the opening corresponds, b) bringing together the first green sheet and the other green sheet such to a green foil pile, that the portion of the further green sheet of the opening of the green sheet fitting opposite and c) laminating the green sheet stack so that the Section of the other green sheet in the opening the green sheet is pressed. Preferably, another green sheet is used whose predetermined breaking point is formed by a perforation in the other green sheet. The result is a multi-layered body with laterally structured ceramic layers. For example, lateral Material transitions realized when the first and the next green sheets are different possess material composition. Use finds the invention in the integration of inductive components such as coils and transformers in ceramic multilayer bodies. The process in particular with the LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) technology.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkörpers.The The invention relates to a method for producing a ceramic Multi-layer body.

Ein Keramischer Mehrschichtkörper bietet hinsichtlich einer Miniaturisierung den Vorteil, dass in dessen Volumen elektrische Bauelemente, beispielsweise Leiterbahnen, Widerstände, Kapazitäten und Induktivitäten integriert werden können. Bekannte Herstellungsverfahren sind die HTCC (High Temperatur Cofired Ceramics)- und LTCC (Low Temperatur Cofired Ceramics)-Technologie. Bei diesen Technologie werden ungesinterte keramische Grünfolien unter Verwendung metallgefüllter, elektrisch leitfähiger Pasten in Stanz- und Siebdruckverfahren mit Durchkontaktierungen und planaren Leitungsstrukturen versehen und anschließend im Stapel zusammen gesintert. Dabei entstehen thermisch belastbare, hermetisch dichte, planare Mehrschicht-Substrate. Diese Mehrschicht-Substrate können als Schaltungsträger weiterer Bauelemente fungieren. Der Vorteil der LTCC-Technologie liegt darin, dass eine Dichtbrandtemperatur so niedrig ist, das bei relativ niedriger Temperatur schmelzende und elektrisch hochleitfähige Metalle wie Silber oder Kupfer zur Integration der Bauelemente verwendet werden können.One Ceramic multilayer body offers in terms of miniaturization the advantage that in its Volume electrical components, such as interconnects, resistors, capacitors and inductors integrated can be. Known manufacturing processes are the HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) and LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) technology. In this technology, unsintered ceramic green sheets using metal filled, electrically conductive pastes in punching and screen printing with through holes and planar Provided line structures and then sintered together in the stack. This creates thermally resilient, hermetically sealed, planar Multi-layer substrates. These multi-layer substrates can as circuit support act other components. The advantage of LTCC technology This is because a sealing firing temperature is so low that at relatively low temperature melting and electrically highly conductive metals such as silver or copper used to integrate the devices can be.

Für viele Anwendungsgebiete, beispielsweise Strom- und Spannungstransformation oder Tiefpassfilter in leistungselektronischen Schaltungen, sind wegen der niedrigeren Frequenzen (im MHz-Bereich) induktive Bauelemente mit besserer magnetischer Kopplung auf Basis magnetischer Werkstoffe erforderlich, die den magnetischen Fluss verstärken und formen können. Hierfür sind zahlreiche Varianten von Spulen- und Transformatorkernen aus ferritischer Keramik verfügbar, die sich nachträglich mit Hilfe von Metallklammern an den erwähnten planaren Schaltungsträgern befestigen lassen.For many Application areas, such as current and voltage transformation or low pass filters in power electronic circuits because of the lower frequencies (in the MHz range) inductive components required with better magnetic coupling based on magnetic materials, which strengthen the magnetic flux and can shape. Therefor are numerous variants of coil and transformer cores made ferritic ceramic available, which later attach to the aforementioned planar circuit carriers with the aid of metal clips to let.

Die Integration solcher induktiver Bauelemente hat sich wegen divergierender Ansprüche an Material- und Prozesstechnik noch nicht etablieren können. Es treten vor allem zwei Probleme auf

• Eine Steigerung der magnetischen Leistungsfähigkeit von Ferriten, d. h. eine Erhöhung der Permeabilität des Kernmaterials, mit Hilfe keramischer Technologien geht erfahrungsgemäß einher mit einer Abnahme des spezifischen Widerstandes des Kernmaterials und damit der Reduzierung der wichtigen Gleichspannungs-Isolation zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators.
• Sind Stromwicklungen homogen in Ferrit-Werkstoff eingebettet, so können sich magnetische Feldlinien teilweise auf kürzeren Wegen schließen ohne zur magnetischen Verkopplung der Windungen beizutragen; solche Streuinduktivitäten reduzieren die Leistungsfähigkeit des induktiven Bauelements.

The integration of such inductive components has not been able to establish itself due to divergent demands on material and process technology. There are two main problems

• An increase in the magnetic performance of ferrites, ie an increase in the permeability of the core material, using ceramic technologies is associated with a decrease in the resistivity of the core material and thus the reduction of the important DC isolation between the primary and secondary side of the transformer.
• If current windings are homogeneously embedded in ferrite material, then magnetic field lines can partially close on shorter paths without contributing to the magnetic coupling of the windings; Such stray inductances reduce the performance of the inductive component.

Beide Schwierigkeiten können grundsätzlich durch Einbettung der Strom führenden Windungen in gut isolierendes Material geringer Permeabilität gelöst werden. Eine derartige Lösung ist aus der US 5,349,743 A bekannt. Darin ist ein Verfahren zum Herstellen eines monolithischen keramischen Mehrschichtkörpers mit integriertem Transformator bekannt. Dabei wird auf die LTCC-Technologie zurückgegriffen, wobei ein Werkstoff mit niedriger Permeabilität bei einem relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand und ein Werkstoff mit höherer Permeabilität bei einem relativ niedrigen spezifischen Widerstand verwendet werden. Die Integration dieser beiden Werkstoffe erfolgt durch Ausstanzen von Öffnungen in den Grünfolien des einen Werkstoffs, Füllen der Öffnungen mit Folienstücken oder Folienstapeln des anderen Werkstoffs und anschließendes gemeinsames Sintern. Dieser Prozess, der im Grunde eine laterale Strukturierung von Grünfolien beinhaltet, ist aufwändig und relativ teuer.Both difficulties can be solved in principle by embedding the current-carrying turns in good insulating material of low permeability. Such a solution is from the US 5,349,743 A known. Therein, a method for producing a monolithic ceramic multilayer body with integrated transformer is known. It uses LTCC technology, using a low-permeability material at a relatively high resistivity and a higher-permeability material at a relatively low resistivity. The integration of these two materials is carried out by punching holes in the green sheets of a material, filling the openings with pieces of foil or film stacks of the other material and then sintering together. This process, which basically involves lateral structuring of green sheets, is laborious and relatively expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches Verfahren bereitzustellen, mit dem verschiedene keramische Werkstoffe in einen keramischen Mehrschichtkörper integriert werden können.task The invention therefore is to provide a simple method, integrated with the various ceramic materials in a ceramic multilayer body can be.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen eines keramischen Mehrschichtkörpers mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Bereitstellen mindestens einer keramischen Grünfolie mit mindestens einer Öffnung, die eine Öffnungsabmessung aufweist, und Bereitstellen mindestens einer weiteren keramischen Grünfolie mit einem Abschnitt, der von einer Sollbruchstelle in der weiteren Grünfolie gebildet ist und der eine Abschnittsabmessung aufweist, die der Öffnungsabmessung der Öffnung entspricht, b) Zusammenbringen der ersten Grünfolie und der weiteren Grünfolie derart zu einem Grünfolienstapel, dass der Abschnitt der weiteren Grünfolie der Öffnung der Grünfolie bündig gegenüberliegend angeordnet ist, und c) Laminieren des Grünfolienstapels, so dass der Abschnitt der weiteren Grünfolie in die Öffnung der Grünfolie gedrückt wird. Vorzugsweise wird eine weitere Grünfolie verwendet wird, deren Sollbruchstelle durch eine Perforation in der weiteren Grünfolie gebildet wird. Das Entsprechen der Abmessungen beinhaltet gegebenenfalls prozesstechnisch vorteilhafter Über- bzw. Untermaße. Dabei können durchaus Abweichungen im Bereich von wenigen Folienstärken auftreten.to solution The object is a method for producing a ceramic Multi-layer body with the following process steps: a) Provide at least a ceramic green sheet with at least one opening, the one opening dimension and providing at least one further ceramic green film with a section leading from one breaking point in the other green film is formed and has a section dimension corresponding to the opening dimension of the opening, b) bringing together the first green sheet and the other green sheet so to a green sheet pile, in that the section of the further green sheet is flush with the opening of the green sheet and c) laminating the green sheet stack so that the Section of the other green sheet in the opening the green sheet is pressed. Preferably, a further green sheet is used, whose Predetermined breaking point formed by a perforation in the other green sheet becomes. The matching of dimensions may include process-technically advantageous over- or undersize. It can quite deviations occur in the range of a few film thicknesses.

Es kann eine Vielzahl von Grünfolien und weiteren Grünfolien auf die beschriebene Weise zum Grünfolienstapel übereinander gestapelt und laminiert werden. Ebenso kann pro Grünfolie eine Vielzahl von Öffnungen bzw. pro weitere Grünfolie eine Vielzahl von Abschnitten vorgesehen sein. Darüber hinaus kann eine Grünfolie als Grünfolie und als weitere Grünfolie im obigen Sinn fungieren: Diese Grünfolie weist sowohl Öffnungen als auch durch Sollbruchstellen definierte Abschnitte auf. Das Laminieren beinhaltet das Ausüben eines einachsigen Drucks entlang einer Stapelrichtung des Grünfolienstapels.A plurality of green sheets and other green sheets may be stacked and laminated to the green sheet stack in the manner described. Likewise, a plurality of openings or per further green sheet a plurality of sections may be provided per green sheet. In addition, a green sheet as a green sheet and as white Tere green foil in the above sense: This green sheet has both openings and by predetermined breaking points defined sections. The lamination involves applying uniaxial pressure along a stacking direction of the green sheet stack.

Die Abschnittsabmessung und die Öffnungsabmessung betreffen beispielsweise eine jeweilige Breite oder Länge. Die Öffnung der Grünfolie und der Abschnitt der weiteren Grünfolie sind wie ein Schlüssel zu einem Schlüsselloch aufeinander abgestimmt. Der Abschnitt passt in die Öffnung. Mit Hilfe der Sollbruchstelle wird ein positionsgerechtes Abscheren des Folienmaterials der weiteren Grünfolie in die Öffnung der Grünfolie erleichtert.The Section dimension and the opening dimension For example, relate to a respective width or length. The opening of the green film and the section of the other green sheet are like a key too a keyhole coordinated. The section fits in the opening. With the help of the predetermined breaking point is a positionally correct shearing the Foil material of the other green sheet in the opening the green sheet facilitated.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Grünfolie eine Grünfolienstärke aufweist, die einer weiteren Grünfolienstärke der weiteren Grünfolie entspricht. Die Grünfolie und die weitere Grünfolie sind gleich dick. Dies bedeutet, dass der Abschnitt der weiteren Grünfolie auch bezüglich der Folienstärke in die Öffnung passt. Denkbar ist aber auch, dass der Abschnitt die Öffnung nur teilweise ausfüllt. Dazu ist die weitere Folienstärke der weiteren Grünfolie kleiner als die Folienstärke der Grünfolie. Darüber hinaus können zum Füllen der Öffnung mehrere weitere Grünfolien mit den Abschnitten übereinander gestapelt und zusammen mit der Grünfolie laminiert werden.Especially it is advantageous if the green sheet has a green foil thickness, that of another green foil thickness of the another green sheet equivalent. The green foil and the other green sheet are the same size. This means that the section of the others green film also regarding the film thickness in the opening fits. It is also conceivable that the section the opening only partially completed. This is the further film thickness the other green sheet less than the film thickness the green sheet. About that can out to fill the opening several more green sheets with the sections one above the other stacked and laminated together with the green sheet.

Die Grünfolie und die weitere Grünfolie können gleiches Keramikmaterial aufweisen. In einer besonderen Ausgestaltung werden aber eine Grünfolie und eine weitere Grünfolie mit jeweils unterschiedlichem Keramikmaterial verwendet. Durch das Verfahren ist es möglich, in einer Grünfolie unterschiedliche Keramikmaterialien lateral zu integrieren. Eine laterale Integration eröffnet aber auch die Möglichkeit, in einen keramischen Mehrschichtkörper beliebiges Keramikmaterial entlang der Stapelrichtung über mehrere Ebenen des Mehrschichtkörpers hinweg zu integrieren.The green film and the other green sheet can have the same ceramic material. In a particular embodiment but be a green sheet and another green sheet each used with different ceramic material. By the Method is it possible in a green sheet integrate different ceramic materials laterally. A lateral integration opens but also the possibility in a ceramic multilayer body any ceramic material along the stacking direction several levels of the multilayer body to integrate.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden folgende weitere Verfahrensschritte durchgeführt: d) Bereitstellen eines Trägers mit einer Trägeröffnung und e) Zusammenbringen des Trägers und der Grünfolie oder des Trägers und der weiteren Grünfolie zu einem Stapelverbund und f) Laminieren des Stapelverbunds, wobei ein Teil der Grünfolie und/oder ein Teil der weiteren Grünfolie in die Trägeröffnung gedrückt wird. Der Träger ist beispielsweise ein keramisches Einlagen- oder Mehrlagensubstrat aus dielektrischem Keramikmaterial. Die Trägeröffnung kann ein Sackloch oder ein Durchgangsloch sein. Auch hier wird durch passende Sollbruchstellen der Grünfolie bzw. der weiteren Grünfolie und entsprechende Abmessungen der Trägeröffnung dafür gesorgt, dass beim Laminierschritt die Trägeröffnung von einem Abschnitt der Grünfolie und/oder von einem Abschnitt der weiteren Grünfolie befüllt wird.According to one Another embodiment, the following further process steps carried out: d) providing a carrier with a support opening and e) matching the vehicle and the green sheet or the carrier and the other green sheet to a stack composite and f) laminating the stack composite, wherein a part of the green sheet and / or a part of the other green foil is pressed into the carrier opening. The carrier For example, a ceramic insert or multilayer substrate is of dielectric Ceramic material. The carrier opening can be a blind hole or a through hole. Also here is through appropriate breaking points of the green sheet or the other green sheet and corresponding dimensions of the carrier opening ensure that during the lamination step the carrier opening of a section of the green sheet and / or is filled by a portion of the further green sheet.

Durch das Laminieren entsteht ein Verbund aus Grünfolien (gegebenenfalls mit Träger). Dieser Verbund (mehrlagiger Grünkörper) wird anschließend entbindert und gesintert. In einer weiteren Ausgestaltung wird daher nach dem Laminieren ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt wird, während dessen der mehrlagige Grünkörper in einen monolithischen keramischen Mehrschichtkörper umgewandelt wird.By the lamination results in a composite of green sheets (optionally with Carrier). This composite (multilayer green body) is subsequently debinded and sintered. In a further embodiment is therefore after lamination, a heat treatment step carried out will, during that the multilayer green body in a monolithic ceramic multilayer body is converted.

Die Erfindung kann in der HTCC-Technologie eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es aber, die Keramikmaterialien derart auszuwählen, dass eine Verdichtung bei relativ niedriger Temperatur stattfindet und damit die LTCC-Technolgie zum Einsatz kommen kann. In einer besonderen Ausgestaltung werden daher Grünfolien mit einem Glasanteil verwendet. Der Glasanteil in den Grünfolien sorgt für eine Verdichtung bei niedrigeren Temperaturen. Beim Sinterprozess entsteht eine Glaskeramik mit keramischer Phase und Glasphase.The Invention can be used in HTCC technology. Especially but it is advantageous to select the ceramic materials such that a compression takes place at a relatively low temperature and so the LTCC technology can be used. In a particular embodiment therefore green films used with a glass proportion. The glass content in the green sheets takes care of a compression at lower temperatures. During the sintering process A glass ceramic with ceramic phase and glass phase is created.

Prinzipiell können beliebige Keramikmaterialien verwendet werden. Vorzugsweise wird das Keramikmaterial aus der Gruppe dielektrisches Keramikmaterial und ferritisches Keramikmaterial ausgewählt. Das ferritische Kernmaterial weist mindestens ein Ferrit auf. Ferrite sind oxidkeramische Werkstoffe. Mit diesen Keramikmaterialien ist es möglich, ein leistungsfähiges, induktiven Bauelements in einen keramischen Mehrschichtkörper zu integrieren.in principle can Any ceramic materials are used. Preferably the ceramic material from the group of dielectric ceramic material and ferritic ceramic material. The ferritic core material has at least one ferrite. Ferrites are oxide ceramic materials. With these ceramic materials it is possible to create a powerful, inductive To integrate component in a ceramic multilayer body.

Die Ausgestaltung des induktiven Bauelements ist beliebig. In einer besondern Ausgestaltung wird ein keramischer Mehrschichtkörper mit mindestens einem integrierten induktiven Bauelement mit mindestens einer Wicklung und mindestens einem magnetischen Kern hergestellt, wobei eine Grünfolie mit dielektrischem Keramikmaterial und eine weitere Grünfolie mit ferritischem Keramikmaterial verwendet werden, die Wicklung des Induktiven Bauelements an der Grünfolie mit dem dielektrischen Keramikmaterial angeordnet wird und in die Öffnung der Grünfolie das ferritische Keramikmaterial der weiteren Grünfolie gedrückt wird und während des Wärmebehandlungsschritts aus dem ferritischen Keramikmaterial das Kernmaterial des Kerns gebildet wird. Der magnetische Kern wird in Stapelrichtung des keramischen Mehrschichtkörper integriert. Vorzugsweise wird als induktives Bauelement eine Induktionsspule oder ein Transformator verwendet.The Design of the inductive component is arbitrary. In a special embodiment is a ceramic multilayer body with at least one integrated inductive component with at least a winding and at least one magnetic core made, where a green sheet with dielectric ceramic material and another green sheet with ferritic ceramic material used, the winding of the Inductive component on the green sheet is arranged with the dielectric ceramic material and into the opening of the green film the ferritic ceramic material of the further green sheet is pressed and during the Heat treatment step from the ferritic ceramic material, the core material of the core is formed. The magnetic core is in the stacking direction of the ceramic Multi-layer body integrated. Preferably, as an inductive component, an induction coil or used a transformer.

Anhand mehrer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.On the basis of several embodiments and the associated figures, the invention will be described in more detail below. The figures are schematic and not to scale representations.

1 deutet das Verfahren zum Herstellen eines monolithischen keramischen Mehrschichtkörper mit integriertem induktivem Bauelement in einem seitlichen Querschnitt an 1 indicates the method for producing a monolithic ceramic multilayer body with integrated inductive component in a lateral cross-section

2 bis 9 zeigen Grünfolien mit verschiedenen Perforationsmustern in Aufsicht. 2 to 9 show green sheets with different perforation patterns in supervision.

Mit Hilfe der LTCC-Technologie wird ein monolithischer keramischer Mehrschichtkörper mit integriertem induktivem Bauelement hergestellt. Das induktive Bauelement ist ein Transformator. Die verwendeten keramischen Grünfolien weisen Glasanteile auf, so dass bei relativ niedriger Temperatur (unter 900°C) gesintert werden kann.With Using the LTCC technology, a monolithic ceramic multilayer body with manufactured integrated inductive component. The inductive component is a transformer. The used ceramic green sheets have glass components, so that at relatively low temperature (below 900 ° C) can be sintered.

Die verwendeten Grünfolien weisen ferritisches Keramikmaterial auf. Die Grünfolien (Ferritfolien) beinhalten Perforationen 121, die auf benachbarten Grünfolien alternierend und sich komplementär ergänzend angeordnet sind (1).The green sheets used have ferritic ceramic material. The green films (ferrite films) contain perforations 121 which are arranged alternately and complementarily on adjacent green sheets ( 1 ).

In einem Träger 11 der Dicke D ist eine Trägeröffnung 111 vorhanden. Die Trägeröffnung wird durch Auflaminieren von n alternierend perforierten Grünfolien 12 der Dicke d jeweils auf der Unter- und der Oberseite befüllt. Dabei trägt im Bereich der Trägeröffnung B jede Grünfolie durch Auslassen der Perforation 121 mit der Materialstärke d bei, so dass insgesamt die Materialstärke 2·n·d erreicht wird. Da im Bereich A, also außerhalb von B ein Füllgrad der Grünfolien f < 1 ist, wird dort im Mittel die Materialstärke 2·n·f·d erreicht. Der Füllgrad spiegelt den Flächenanteil an einer Grünfolie wider, der nicht von Öffnungen bzw. Perforationen in der Grünfolie belegt ist. Für eine gleichmäßige Verteilung der Öffnungen im mehrlagigen Verbund sind somit vorteilhafterweise 1/(1-f) komplementäre Layouts bzw. unterschiedlich gestanzte Folien alternierend und ggf. periodisch zu stapeln. Es wird eine insgesamt reduzierte mittlere Materialbelegung außerhalb der zu füllenden Trägeröffnung erreicht. Eine ebenmäßige Materialverteilung ergibt sich somit, wenn 2·n·f·d + D = 2·n·d ist, also für eine Anzahl von n = D/2·d(1-f) Folien.In a carrier 11 the thickness D is a carrier opening 111 available. The carrier opening is made by laminating n alternately perforated green sheets 12 the thickness d filled respectively on the bottom and the top. In the process, in the region of the carrier opening B, each green foil bears by omitting the perforation 121 with the material thickness d, so that overall the material thickness 2 · n · d is achieved. Since in the area A, that is to say outside of B, a degree of filling of the green sheets f <1, the material thickness 2 · n · f · d is reached there on average. The degree of filling reflects the area fraction of a green sheet which is not covered by openings or perforations in the green sheet. For a uniform distribution of the openings in the multilayer composite, it is thus advantageous to stack 1 / (1-f) complementary layouts or differently punched foils alternately and possibly periodically. It is achieved an overall reduced average material occupancy outside of the carrier opening to be filled. An even material distribution thus results if 2 * n * f * d + D = 2 * n * d, that is to say for a number of n = D / 2 * d (1-f) films.

Da im Bereich B der Trägeröffnung die volle Materialbelegung vorhanden ist, unterstützt der dort überhöhte Laminierdruck die vertikale Verschiebung von Ferritmaterial der Grünfolien in die Trägeröffnung und somit die Ausbildung eines Ferritkerns. Dieser Vorgang wird durch die Sollbruchstellen unterstützt, die ein positionsgerechtes Abscheren des Folienmaterials im Kernbereich unterstützen.There in the area B of the carrier opening the full material occupancy is present, it supports the excessive laminating pressure the vertical displacement of ferrite material of the green sheets in the carrier opening and thus the formation of a ferrite core. This process is through supports the predetermined breaking points, the a positionally correct shearing of the film material in the core area support.

Im Folgenden werden beispielhafte Perforationsmuster für die Ferritfolien zur Reduzierung der Massebelegung außerhalb des Kernbereiches vorgestellt. Die reduzierte Belegung (Füllgrad f) kann dabei entlang einer Linie oder innerhalb einer größeren Fläche erzielt werden. Entsprechend handelt es sich um eindimensional oder zweidimensional periodische Lochanordnungen. Die 2 und 3 zeigen eindimensionale Muster, bei denen ein niedriger Füllgrad von f = 1/2 realisierbar ist, ohne dass der Zusammenhalt der einzelnen Folien gefährdet ist.In the following, exemplary perforation patterns for the ferrite films for reducing the mass occupancy outside the core area are presented. The reduced coverage (degree of filling f) can be achieved along a line or within a larger area. Accordingly, it is one-dimensional or two-dimensional periodic hole arrangements. The 2 and 3 show one-dimensional patterns, in which a low degree of filling of f = 1/2 can be realized without the cohesion of the individual films is at risk.

2 zeigt eine eindimensional linear periodische Anordnung von quadratischen Perforationen. Durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bzw. 2 auf jeweils vertikal benachbarten Grünfolien genügen zwei Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung entlang der Linie eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen. Eine eindimensional azimutale periodische Anordnung von viereckigen Perforationen ist in 3 dargestellt. Hier genügen durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bzw. 2 auf jeweils vertikal benachbarten Grünfolien zwei Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung entlang des Kreisumfangs eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen. 2 shows a one-dimensionally linear periodic arrangement of square perforations. By arranging the perforation pattern at the points 1 respectively. 2 on each vertically adjacent green sheets, two film layouts are sufficient to achieve a homogeneous distribution of the perforations within an alternating vertical stacking along the line. A one - dimensional azimuthal periodic arrangement of quadrangular perforations is shown in 3 shown. Here suffice by arranging the Perforationsmusters at the points 1 respectively. 2 on each vertically adjacent green sheets two film layouts to achieve within an alternating vertical stacking along the circumference of a homogeneous distribution of the perforations.

Die Variante aus 2 kann gemäß 4 grundsätzlich in die Fläche übertragen werden. Allerdings können die Öffnungen nicht als vollständige Quadrate ausgestanzt werden, da sonst die Integrität (Stabilität) der Grünfolie verloren geht. Folglich ergänzen sich die Stanzmuster auf benachbarten Lagen nicht ganz komplementär und der erwünschte Effekt wird nicht voll wirksam.The variant off 2 can according to 4 basically transferred to the surface. However, the openings can not be punched out as complete squares, otherwise the integrity (stability) of the green sheet is lost. Consequently, the punching patterns on adjacent layers do not complement each other completely and the desired effect does not become fully effective.

Mit der in 5 dargestellten Variante lässt sich im Rahmen eines rechteckigen oder quadratischen Perforationsmusters die Komplementärität wieder mit der Integrität verbinden, allerdings zu dem Preis eines höheren Füllgrades bzw. höherer Lagenzahl (Anzahl an Grünfolien). Hier ist eine zweidimensional periodische Anordnung von quadratischen Perforationen mit verstärkten Ecken angedeutet. Durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bzw. 2 auf jeweils vertikal benachbarten Grünfolien genügen zwei Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung auf der betrachteten Fläche eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen (f = 1/2). Um den Zusammenhalt jeder Folie in sich zu gewährleisten, ist allerdings die Komplementarität der Perforationen in den verstärkten Eckbereichen gebrochen und es wird dort durch jede Lage Material zugefügt. Da dies bei hoher Lagenzahl zu starker Verformung führen würde, ist das Design nur für geringe Lagenzahlen geeignet.With the in 5 In the variant shown, in the context of a rectangular or square perforation pattern, the complementarity can be combined again with the integrity, but at the price of a higher degree of filling or higher number of layers (number of green sheets). Here, a two-dimensional periodic arrangement of square perforations with reinforced corners is indicated. By arranging the perforation pattern at the points 1 respectively. 2 on each vertically adjacent green sheets, two film layouts are sufficient to achieve a homogeneous distribution of the perforations within an alternating vertical stacking on the surface under consideration (f = 1/2). In order to ensure the cohesion of each film in itself, however, the complementarity of the perforations is broken in the reinforced corner areas and there is added material through each layer. Since this would lead to high deformation at high numbers of layers, the design is only suitable for low numbers of layers.

Eine weitere zweidimensionale periodische Anordnung von quadratischen Perforationen ist der 5 zu entnehmen. Durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bis 4 auf vier vertikal benachbarten Grünfolien genügen vier Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung auf der betrachteten Fläche eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen (f = 3/4).Another two-dimensional periodic array of square perforations is the 5 refer to. By arranging the perforation pattern at the points 1 to 4 on four vertically Adjacent green sheets suffice for four film layouts in order to achieve homogeneous distribution of the perforations within an alternating vertical stacking on the surface under consideration (f = 3/4).

Entsprechend 6 kann dieser Nachteil durch sechseckige Ausstanzungen abgemildert werden. Diese ermöglichen einen Füllgrad von 66% (f = 2/3) statt 75% bei Quadraten (siehe vorangegangenes Beispiel). Durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bis 3 auf drei vertikal benachbarten Grünfolien genügen drei Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung auf der betrachteten Fläche eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen.Corresponding 6 This disadvantage can be mitigated by hexagonal punching. These allow a filling level of 66% (f = 2/3) instead of 75% for squares (see previous example). By arranging the perforation pattern at the points 1 to 3 on three vertically adjacent green sheets, three film layouts are sufficient to achieve a homogeneous distribution of the perforations within an alternating vertical stacking on the considered surface.

Um die Kernformen den Anforderungen des jeweiligen Bauelementes anzupassen, können alle Stanzmuster beliebig linear oder in der Fläche verformt werden. Als Beispiel dafür ist eine lineare (vertikale) Streckung in der Mitte des Musters gemäß 7 dargestellt. Dadurch kann z. B. durch Auslassen der Stanzung im mittleren Feld 1a ein gestreckter Ferritkern realisiert werden. Alternativ oder gleichzeitig sind Verformungen des Musters an weiteren Stellen ohne Nachteil für das Verfahren möglich.In order to adapt the core shapes to the requirements of the respective component, all punching patterns can be arbitrarily deformed linearly or in the surface. An example of this is a linear (vertical) stretch in the middle of the pattern according to FIG 7 shown. As a result, z. B. by omitting the punching in the middle field 1a a stretched ferrite core can be realized. Alternatively or simultaneously, deformations of the pattern at other locations are possible without detriment to the process.

Durch Anordnung des Perforationsmusters an den Stellen 1 bis 3 bzw. 1a bis 3a auf drei vertikal benachbarten Grünfolien genügen drei Folien-Layouts, um innerhalb einer alternierenden vertikalen Stapelung auf der betrachteten Fläche eine homogene Verteilung der Perforationen zu erreichen (f = 2/3).By arranging the perforation pattern at the points 1 to 3 respectively. 1a to 3a on three vertically adjacent green sheets, three film layouts suffice to achieve a homogeneous distribution of the perforations within an alternating vertical stacking on the considered surface (f = 2/3).

Aus prozesstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, wenn die komplementären Stanzmuster sich durch Nebeneinandersetzen einer Grundform ergeben, die durch das Stanzwerkzeug bestimmt ist. Beispielsweise zeigen 8 und 9, wie das radiale Muster aus 3 mit azimutaler Periodizität durch ein hexagonales Stanzwerkzeug angenähert und gleichzeitig mit dem Muster eines benachbarten Ferritkerns verbunden werden kann. Im Gebiet A ergänzen die gefüllten Flächen (schraffiert) der ersten Lage (8) komplementär die ausgestanzten Bereiche der zweiten Lage (9). Im äußeren Bereich C befinden sich keine Öffnungen. Dort wird also die volle Materialstärke erreicht.For procedural reasons, it is advantageous if the complementary punching patterns result from juxtaposing a basic shape, which is determined by the punching tool. For example, show 8th and 9 like the radial pattern 3 can be approximated with azimuthal periodicity by a hexagonal punch and simultaneously connected to the pattern of an adjacent ferrite core. In area A, the filled areas (hatched) of the first layer ( 8th ) complementary the punched out areas of the second layer ( 9 ). In the outer area C are no openings. So there the full material thickness is reached.

Claims

Method for producing a ceramic multilayer body with following process steps: a) Provide at least a ceramic green sheet with at least one opening, the one opening dimension and providing at least one further ceramic green film with a section leading from one breaking point in the other green film is formed and has a section dimension corresponding to the opening dimension of the opening, b) Matching the green foil and the other green sheet so to a green sheet pile, in that the section of the further green sheet is flush with the opening of the green sheet is arranged, and c) laminating the green foil stack so that the Section of the other green sheet in the opening the green sheet depressed becomes.

The method of claim 1, wherein another green sheet is used whose predetermined breaking point through a perforation in the other green film is formed.

The method of claim 1 or 2, wherein the green sheet a Having green film strength, that of another green foil thickness of the another green sheet equivalent.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the following further process steps are carried out: d) Provide a carrier with a support opening and e) Matching the vehicle and the green sheet or of the carrier and the other green sheet to a stacked composite and f) laminating the stack composite, being part of the green sheet and / or a portion of the further green sheet is pressed into the carrier opening.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein a green sheet and another green sheet be used with different ceramic material.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein a green sheet and another green sheet be used with the same ceramic materials.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein green sheets be used with a glass proportion.

Method according to one of claims 1 to 7, wherein according to the Laminating a heat treatment step carried out will, while whose the multi-layered greenware ceramic Multi-layer body converted into a monolithically sintered ceramic multilayer body becomes.

Method according to one of claims 5 to 8, wherein the ceramic material from the group of dielectric ceramic material and ferritic ceramic material selected becomes.

Method, wherein a ceramic multilayer body having at least one integrated in is produced with at least one winding and at least one magnetic core, wherein - a green sheet with dielectric material and another green sheet are used with ferritic material, - the winding of the inductive component is arranged on the green sheet, - in the opening of the green sheet the ferritic ceramic material of the further green sheet is pressed and - during the heat treatment step of the ferritic ceramic material, the core material of the core is formed.

Method, wherein as inductive component a Induction coil or a transformer is used.