DE19640676A1 - Verfahren zur Herstellung von Mikrospulen und -transformatoren - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Mikrospulen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Verfahren bekannt (EP 0 551 735 A1) bei dem, ausgehend von einer Seite eines Substrats, nacheinander Spulenwicklungen und isolierende Schichten aufgebracht werden. Bei dem bekannten Verfahren werden Isolationsschichten verwendet, die, wie beispielsweise fotostrukturierbares Polyimid, zeitaufwendige Aushärteprozesse und Planarisierungsverfahren erfordern, denn zur fotolithografischen Strukturierung oder bei Anwendung von Galvanik benötigt man plane Oberflächen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Isolationsschichten durch das Aufpressen von Kunststoff-Folien bei gleichzeitiger Planarisierung der Oberfläche realisiert werden. Dadurch entfallen Aushärteprozesse der Isolation und aufwendige Planarisierungsverfahren. Man erhält ohne zusätzliche Planarisierung eine gute Strukturauflösung bei Fotoprozessen beziehungsweise homogene Schichtdicken für galvanische Prozesse.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß sich durch die Verwendung von Positivlacken als fotostrukturierbare Schichten im Vergleich zur Verwendung von fotostrukturierbaren Polyimiden größere optische Auflösungen erreichen lassen (circa 4 Mikrometer beim Positivlack im Vergleich zu circa 10 Mikrometer bei Polyimiden). Mit Positivlacken läßt sich bei Mikrostrukturen ein Verhältnis von Höhe zu Breite der Strukturen (Aspektverhältnis) von bis zu 10 erreichen, wodurch bei gleicher Querschnittsfläche von Spulenwindungen und damit gleichem elektrischen Widerstand eine deutliche laterale Miniaturisierung der Spulen realisierbar ist. Mit Polyimiden ist dagegen nur ein Aspektverhältnis von bis zu circa 4 erreichbar. Ferner wird durch die Verwendung von Kunststoff-Folien und Positivlacken ein Aushärten sonst verwendeter Polyimidformen vermieden, bei dem ein Materialschrumpf auftritt, der je nach Material mehrere zehn Prozent betragen kann und durch den es so zu Strukturverlust und Kantenverrundungen kommt. Denn Polyimid wird als Fotoresist in seiner Precursorform benutzt und wird erst chemisch resistent, langzeitstabil und elektrisch isolierend, wenn es mehrere Stunden bei 300 bis 400°C ausgehärtet wurde.

Vorteilhaft ist ferner eine Integration übereinander angeordneter Spulenwicklungen, die über eine Durchkontaktierung durch die Isolation miteinander elektrisch verbunden sind. Diese Durchkontaktierungen können im Inneren der Spulenwicklung angeordnet sein. Dadurch können Mikrospulen mit vergleichsweise hohen Induktivitätswerten in nahezu beliebigem Design realisiert werden. Da weiterhin auch laterale Verbindungen von nebeneinander angeordneten Spulen möglich sind, sind auch komplexe Spulenanordnungen, z. B. Spulenfelder ("arrays") oder Transformatoren, verwirklichbar.

Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die verwendeten Kunststoff-Folien auf der von der zur ebnenden Oberfläche abgewandten Seite mit einer Metallschicht versehen sind. Dadurch entfällt zusätzlich zu einem eigenen Planarisierungsschritt außerdem noch das Auftragen einer leitenden Startschicht für ein galvanisches oder außenstromloses Metallabscheidungsverfahren oder das Auftragen einer Ätzmaske.

Eine Integration magnetischer Kernmaterialien oder auch die Verwendung magnetisch isolierender Stoffe dient in vorteilhafter Weise dazu, die Spuleninduktivität zu erhöhen beziehungsweise definierte Pfade für den magnetischen Fluß einzustellen, z. B. zur Flußrückführung in ein Spulenzentrum. Damit sind funktionale Anordnungen für Sensoren und Aktoren realisierbar.

Eisennickel-Legierungen mit ihrer relativ hohen magnetischen Permeabilität eignen sich in vorteilhafter Weise dazu, die z. B. als weichmagnetische Flußleiter dienenden magnetischen Bereiche zu realisieren.

Die Integration hartmagnetischer Materialien, beispielsweise ternärer oder quaternärer Legierungen, als magnetische Flußquellen gewährt schaltungstechnische Vorteile in der Spulenanwendung, zum Beispiel bei der magnetischen Kopplung von Spulen, bei bistabilen Relais oder induktiven Sensoren.

Die Verwendung eines in einem fotostrukturierbaren Polymer verteilten hartmagnetischen Magnetpulvers als hartmagnetisches Material für den Kernbereich ist eine kostengünstige Alternative zu einem galvanischen Verfahren.

Je nach Verwendungszweck der Mikrospule kann vorteilhaft eine Integration des Herstellungsverfahrens mit bestehenden Techniken (beispielsweise als Additivtechnik die Kopplung mit Verfahren der Mikromechanik und/oder IC-Herstellung im Anschluß an die mikromechanische Bearbeitung bzw. im Anschluß an die IC-Herstellung) erfolgen. In vorteilhafter Weise kann dabei Kupfer, Silber oder Gold als Material für die Spulenwicklungen gewählt werden.

Das kostengünstige Herstellungsverfahren ist insbesondere bei der Herstellung von Massenprodukten wie Wegsensoren in Düsenanordnungen vorteilhaft anzuwenden, beispielsweise für Kraftstoff-Einspritzsysteme in Kraftfahrzeugen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den beispielhaften Aufbau einer zweilagigen Mikrospule mit geschlossenem weichmagnetischen Kernbereich, Fig. 2 eine beispielhafte Abfolge von Schichtauftragungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Fig. 3 zeigt:die Drahtanordnung einer einlagigen Mikrospule mit Doppelspulenwicklungen (Mikrotransformator), Fig. 4 zeigt die Drahtanordnung eines zweilagigen Mikrotransformators, und Fig. 5 zeigt einen miniaturisierten Wegsensor zur Abstands-/Wegmessung kleiner metallischer Objekte.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist in einer Explosionszeichnung der beispielhafte Aufbau einer zweilagigen Mikrospule mit einem geschlossenen weichmagnetischen Kernbereich, der aus einem magnetischen Kern 5, einem magnetischen Kernoberteil 6 und einem umlaufenden magnetischen Kernbereich 7 zusammengesetzt ist, dargestellt. Dieser weichmagnetische Kernbereich ist eine mögliche Realisierung einer geschlossenen Rückführung des magnetischen Flusses. Übereinander angeordnete Spulenwicklungen 1a, 1b umschließen dabei den magnetischen Kern 5. Die Spulenwicklungen 1a, 1b sind ihrerseits vom umlaufenden magnetischen Kernbereich 7 sowie vom magnetischen Kernunterteil 8 und dem magnetischen Kernoberteil 6 eingeschlossen. Eine im Spuleninneren angeordnete Durchkontaktierung 2 verbindet Spulenwicklung 1a mit Spulenwicklung 1b. An über Spalte im umlaufenden magnetischen Kernbereich 7 nach außen geführte Enden der Spulenwicklungen 1a, 1b sind Anschlußkontakte 3 vorgesehen. Der Raum zwischen den Spulenwicklungen beziehungsweise zwischen den Spulenwicklungen und den sie umgebenden magnetischen Kern, magnetischen Kernoberteil, magnetischen Kernunterteil sowie umlaufenden magnetischen Kernbereich ist mit einem Isolator 4 aufgefüllt. Der beschriebene Spulentyp dient einer Veranschaulichung eines typischen Aufbaus mit einer Spulenfläche von ca. 4 Quadratmillimeter. Es sind auch Versionen herstellbar, die mehr als zwei Wicklungen aufweisen oder bei denen die Gestaltung (Geometrien) der Wicklungen und des Kernbereichs anders ist; die Windungszahl pro Spulenwicklung ist frei wählbar und liegt zum Beispiel zwischen 5 und 100 Windungen pro Spulenwicklung. Auch ist die Integration magnetisch isolierender Stoffe möglich. Der Isolator 4 kann aus Polyimid, BCB, Polyester oder ähnlichem bestehen. Der Kernbereich ist auch aus hartmagnetischen ternären oder quaternären Legierungen (aus drei bzw. vier Elementen beispielsweise aus der Aufzählung: Fe, Co, Ni, Mn, P) herstellbar. Die galvanische Integration von Hartmagneten als permanente Quelle magnetischen Flusses erlaubt breitere Spulenanwendungen, auch Anwendungen in der Aktorik (Schalter, Relais), z. B. schnelle Kompensation eines Hartmagnetfeldes durch Einschalten eines Spulenstroms u.ä.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt ein allgemeines Herstellungsverfahren für ein- oder mehrlagige, spiralförmige Mikrospulen und für Verbindungen von Spulen dar. Auch Mikrospulenanordnungen, die geeignet miteinander elektrisch verbundene und/oder magnetisch gekoppelte Mikrospulen aufweisen, sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar, beispielsweise Mikrospulenanordnungen mit Doppelspulenwicklungen, die als Mikrotransformator verwendbar sind. Die magnetischen Kernbereiche dienen zur Erhöhung der Spuleninduktivität und zur Führung des magnetischen Flusses. Mit dem Verfahren sind dicke Spulendrähte (bis zu größenordnungsmäßig 100 × 100 Quadratmikrometer Spulendraht-Querschnittsfläche) zur Erzielung eines niederohmigen Widerstandes verwirklichbar, auch Geometrien mit hohem Aspektverhältnis (z. B. 100 Mikrometer Höhe und 10 Mikrometer Breite).

Fig. 2 zeigt eine beispielhafte Abfolge von Verfahrensschritten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer zweilagigen Mikrospule, die in Fig. 1 beschrieben ist. Bei dem Verfahren wird von einem nicht leitenden Substrat 20 ausgegangen (Fig. 2a), auf dem nach einem Reinigungsprozeß zunächst eine leitende Startschicht aufgebracht wird. Als Substratmaterial kommen zum Beispiel Glas, Keramik, Silizium mit einer Siliciumdioxidschicht, Verbindungshalbleiter oder auch Kunststoffe in Frage. Die Anforderungen an das Substrat sind eine gute Planarität und die Verträglichkeit des Materials mit fotolithografischen und galvanotechnischen Prozeßschritten. Um die Startschicht aufzubringen, ist es möglich, Metallschichten oder Schichtsysteme aufzusputtern oder in Anlehnung an die Leiterplattentechnik metallisierte Kunststoff-Folien aufzulaminieren. Des weiteren können auch außenstromlose Metallisierungsverfahren zur Substratbeschichtung angewendet werden.

Nach der Substratvorbehandlung wird als strukturierbare Schicht ein Fotoresist (Flüssig- oder Festresist) auf das Substrat aufgebracht. Flüssigresiste werden dabei aufgeschleudert, Festresiste auflaminiert. Die Resistschichtdicke wird bei den Flüssigresisten durch die Umdrehungszahl festgelegt, während sie beim Festresist durch die Anzahl der auflaminierten Resistlagen eingestellt wird. Im Gegensatz zum Festresist ist bei den Flüssigresisten nach dem Aufschleudern noch eine Trocknung (Prebake) notwendig. Abhängig vom Auflösungsvermögen des Resistmaterials und von den geforderten Dimensionen der Mikrospule werden typischerweise Resistschichtdicken zwischen 10 und 50 Mikrometern gewählt. Die zu realisierende Struktur des magnetischen Kernunterteils 8 wird im nächsten Schritt durch UV-Belichtung mit Hilfe einer fotolithografischen Maske und anschließender Entwicklung invers in den Resist übertragen. Darauf folgt ein Aufgalvanisieren der Resistgräben, welches mit einem magnetischen Material, zum Beispiel Nickeleisen, durchgeführt wird.

Nach dem Galvanisieren wird die Resistform entfernt, so daß die erhabenen Metallstrukturen auf der Oberfläche freistehen. Um im nächsten Schritt eine Isolationsschicht 4a aufzubringen und die Oberfläche zu planarisieren, wird eine isolierende Folie aus Kunststoff, zum Beispiel aus Polyimid, das auch unter dem Markennamen Kapton erhältlich ist, oder aus Polyester o. ä., so auflaminiert, daß die freien Bereiche zwischen den Metallstegen aufgefüllt werden. Dies hat den Vorteil, daß der komplizierte Prozeß des Aufschleuderns und Temperns in mehreren Schritten, wie er bei flüssigen Materialien erforderlich ist, durch einen einfachen Schritt ersetzt wird. Die benutzte Folie besteht aus einem Zweischichtsystem. Auf der dem Substrat zugewandten Seite ist eine Epoxidklebeschicht aufgebracht, die fließfähig ist und sich beim Aufpressen in die Metallzwischenräume verteilt. Nach dem Aufpressen bei erhöhter Temperatur, beispielsweise in einem Bereich zwischen 100 und 250 Grad Celsius, ist das Material ausgehärtet und langzeitstabil. Über dem Klebefilm befindet sich beispielsweise Polyimidfolie, die chemisch resistent und elektrisch isolierend ist.

Nun folgt wieder ein Auftragen einer leitenden Startschicht auf die Isolationsschicht 4a. Für die Durchführung dieses Schrittes gibt es verschiedene Möglichkeiten:

• a) Sputtern einer Metallschicht oder eines -systems.
  Hierbei werden in einem Hochvakuumprozeß die Metallatome, die durch beschleunigte Ionen in einem Plasma aus einem metallischen Target herausgeschlagen werden, auf der Isolationsschicht abgeschieden.
• b) Verwendung metallisiereter Folien:
  Besonders vorteilhaft ist es, wenn im vorangegangenen Schritt des Aufbringens einer Isolationsschicht 4a eine schon metallisierte Folie verwendet wird. Dadurch erübrigt sich das gesonderte Aufbringen einer leitenden Startschicht, wodurch die Prozeßabfolge in Verbindung mit einem Kostenvorteil wesentlich vereinfacht wird.
• c) Außenstromlose Metallisierung:
  Vereinfacht wird die Prozeßabfolge auch, wenn auf die Isolationsschicht 4a eine Keimschicht für eine außenstromlose Metallabscheidung aufgebracht wird. Diese kann auf naßchemischem Wege als komplexe Palladiumverbindung oder durch Aufsputtern einer wenige Atomlagen dicken Platin- oder Palladiumschicht erfolgen. Die Keimschicht dient als Grundlage für die außenstromlose Abscheidung einer Metallschicht auf der Isolation. Die außenstromlose Abscheidung wird allerdings erst im nachfolgenden Schritt, nach dem Strukturieren der Resistform für die erste Spulenlage durchgeführt. Dies hat den Vorteil, daß nach dem galvanischen Aufbau der ersten, unteren Spulenwicklung kein Entfernen der Startschicht durch einen Ätzprozeß erforderlich ist, um die leitenden Bereiche zwischen den Spulenwicklungen zu entfernen.

Nach dem Aufbringen einer leitenden Startschicht beziehungsweise einer Keimschicht wird nun für die Realisierung einer ersten Spulenwicklung 1a ein Fotoresist aufgetragen, der fotolithografisch strukturiert wird.

Im Gegensatz zu den Verfahren a) und b) wird beim obengenannten Verfahren der außenstromlosen Metallisierung zunächst auf chemischem Wege eine dünne Metallschicht innerhalb der Resistgräben abgeschieden. Da die Leitfähigkeit der Keimschicht (siehe oben) sehr gering ist, entstehen keine leitenden Verbindungen zu den unter den Resist liegenden Bereichen. Da nach diesem Schritt nur die Bereiche elektrisch leitfähig sind, in denen später galvanisch ein Metall abgeschieden werden soll, müssen die Einzelstrukturen untereinander durch gut leitende Metallbahnen verbunden sein, was ein spezielles Maskenlayout verlangt. Die elektrischen Verbindungsstege werden erst nach dem kompletten Fertigstellen der Spule beim mechanischen Vereinzeln durchgetrennt.

Nach der Fotostrukturierung der Resistform und für den Fall c) der selektiven Metallisierung, werden die Resistgräben mit Kupfer aufgefüllt, beispielsweise in einem galvanischen Prozeß. Der Fotoresist wird schließlich wieder entfernt. In den Fällen a) und b) erfolgt anschließend die Entfernung der Startschicht durch einen Ätzprozeß. Im Fall c) ist dies nicht erforderlich, weil nur selektiv einzelne Bereiche metallisiert wurden. Es wird anschließend eine zweite Isolationsschicht 4b, erfindungsgemäß eine Polyimidfolie, beispielsweise eine Kaptonfolie, durch Druck und Wärme aufgebracht, um eine Isolation zur nächsten Spulenlage zu gewährleisten (siehe Fig. 2b).

Zur Verbindung (Durchkontaktierung) der ersten Spulenwicklung 1a mit einer nachfolgend herzustellenden zweiten Spulenwicklung 1b (vergleiche Fig. 2c) wird zunächst ein Maskenmaterial, zum Beispiel eine Fotoresist-, eine Oxid- oder eine Metallschicht, aufgebracht und durch einen Fotolithografie- und einen Ätzschritt (nur bei Oxid- und Metallmaskierung) strukturiert. Neben gesputterten Schichten kann das Aufbringen der Metallschicht auch hier schon beim Laminieren der Isolationsschicht im vorangegangenen Verfahrensschritt erreicht werden, wenn man eine bereits metallisierte Folie verwendet. Es ist aber in jedem Fall eine Strukturierung der Metallschicht durch einen Fotolithografie- und einen Ätzschritt erforderlich. Mit Hilfe der so erzeugten Ätzmaske wird die Isolationsschicht bis auf die untere Spulenlage durchgeätzt, wozu ein Trockenätzverfahren verwendet wird. Alternativ zum Trockenätzverfahren kann auch Laserstrahlung (zum Beispiel Laserablation mit einem Exzimerlaser) verwendet werden, um an einer Stelle die Isolationsschicht bis zur unteren Spulenlage zu entfernen, wobei man bei dieser Laserstrukturierung ohne Maskierung der Isolationsschicht auskommt.

Nach dem Trockenätzverfahren wird die Maskierung (falls vorhanden) von der Isolationsschicht entfernt und eine Matallschicht auf die Isolation und in das Loch der Durchkontaktierung gesputtert.

Für die zweite Spulenwicklung 1b wird analog zur ersten Spulenwicklung 1a verfahren, um schließlich mit einer dritten Isolationsschicht 4c die zweite Spulenwicklung 1b vom nachfolgend herzustellenden magnetischen Kernoberteil 6 zu isolieren.

Jetzt folgt zunächst die Herstellung des umlaufenden magnetischen Kernbereichs sowie des magnetischen Kerns, die beide zusammen in der Spulenanwendung als geschlossener magnetischer Flußpfad dienen. Hierzu werden wie im Prozeßschritt zur Herstellung der Durchkontaktierung mit Hilfe einer Maskierung die Gräben für Ausnehmungen 5c beziehungsweise 7c für den magnetischen Kern und den umlaufenden magnetischen Kernbereich bis auf den magnetischen Kernunterteil geätzt und anschließend mit einem weichmagnetischen Material aufgefüllt (vergleiche Fig. 2d, 2e). Die Maskierung wird wie im Verfahrens schritt für die Herstellung der Durchkontaktierung anschließend entfernt.

Darauf folgt die Herstellung des magnetischen Kernoberteils 6 (Fig. 2e). Hier wird genauso wie bei der Herstellung der ersten Spulenwicklung verfahren, also zunächst eine leitende Startschicht aufgetragen, anschließend ein Fotoresist aufgebracht, der strukturiert wird. Darauf folgt wieder die Auffüllung der Resistgräben mit dem weichmagnetischen Kernmaterial, darauf das Entfernen des Fotoresists und das Aufpressen einer Kunststoff-Folie zur Kapselung der Spule.

Nach dem Fertigstellen der Mikrospulen werden die Einzelelemente mechanisch getrennt, zum Beispiel durch Sägen. Damit werden eventuelle elektrische Verbindungen der Elemente untereinander getrennt.

Fig. 3 zeigt den Drahtverlauf einer einlagigen, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrospule mit einer Doppelspulenwicklung 21, die als Mikrotransformator verwendbar ist. Die Doppelspulenwicklung 21 ist über Doppelanschlußkontakte 23, 24 kontaktierbar, wobei eine Doppeldurchkontaktierung 25 die elektrische Verbindung zwischen der Doppelspulenwicklung 21 und dem Doppelanschlußkontakt 23 herstellt.

Fig. 4 zeigt den Drahtverlauf eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Mikrospule mit Doppelspulenwicklungen in einer zweilagigen Ausführungsform, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die erste und die zweite Doppelspulenwicklung 21 bzw. 22 sind über die Doppeldurchkontaktierung 25 elektrisch miteinander verbunden.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiele sind zur Verwendung als Sensorelement 34 (Fig. 5) für einen miniaturisierten Wegsensor zur Messung kleiner Wegstrecken metallischer Objekte 30 geeignet. In die Primärspule 32 des Mikrotransformators wird von einer Wechselstromsignalquelle 35 ein Wechselstromsignal eingespeist, an die Sekundärspule 33 ist ein Phasenanalysator 36 angeschlossen. Mit dem Phasenanalysator 36 ist der Abstand 31 des metallischen Objekts vom Sensorelement 35 bestimmbar. In diesem Beispiel sind die Spulen des Mikrotransformators mit dem Übertragungsfaktor 1 zusammengeschaltet. Ein metallisches Objekt in der Nähe des Sensorelements verändert den Übertragungsfaktor zwischen den einzelnen Spulen und damit die Phasenlage des Sekundärsignals. Ohne ein metallisches Meßobjekt besteht eine Phasendifferenz von 90 Grad zwischen dem Wechselstromsignal und der Phasenlage des Signals in der Sekundärspule. Bei Annäherung des metallischen Objekts an das Sensorelement verändert sich die Phasendifferenz, die somit zur Abstandsmessung nutzbar ist. Gegenüber einer reinen Messung der Veränderung einer Spuleninduktivität (beispielsweise über die Verschiebung der Resonanzfrequenz in einem Schwingkreis) bietet die Phasenmessung den Vorteil, daß das Sensorelement miniaturisiert werden kann, ohne daß bei gleicher Auflösung die Anregungsfreguenz der verwendeten Wechselstromsignalquelle bis in den 100 MHz-Bereich erhöht werden muß. Je nach Meßanforderung liegt die Anregungsfrequenz beim hier beschriebenen Sensorelement im Bereich von einigen 10 kHz bis einige Mhz. Diese vergleichsweise niedrige Frequenz bietet den Vorteil, daß nicht notwendigerweise das Sensorelement mit der zugehörigen Auswerteelektronik integriert werden muß.

Die Anwendungsgebiete eines Sensorelements mit den oben beschriebenen Merkmalen sind weit gestreut, denn die Lage eines metallischen Objekts festzustellen ist heutzutage eine allgemeine Aufgabe bei einer Reihe von Anwendungen. So werden in Produktionslinien häufig die zu bearbeitenden Teile auf einem Förderband transportiert und die Lage des Werkstücks oder eines Transportschlittens muß exakt detektiert werden. Für die Bearbeitung müssen die Werkstücke oftmals geeignet ausgerichtet werden, wozu Lagesensoren eingesetzt werden. Andere Einsatzfelder für solche Sensoren finden sich dort, wo die Bewegung eines Objekts aus der Lageänderung abgeleitet werden soll. Ein Beispiel hierfür liefert die Kraftstoffeinspritzung in Kraftfahrzeugen, bei der ein Sensorelement den Einspritzbeginn des Kraftstoffs aus dem Hub einer Düsennadel während des Einspritzvorgangs detektieren soll. Damit das Sensorelement in dem Düsenhalter integriert werden kann, muß es entsprechend klein sein.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung von Mikrospulen mit einer Spulenwicklung oder mit mehreren, übereinander angeordneten Spulenwicklungen (1a, 1b), bei dem auf einer Seite eines isolierenden Substrats (20)

• (I) eine leitende Startschicht und darauf
• (II) eine strukturierbare Schicht aufgebracht wird,
• (III) die anschließend strukturiert wird, um eine Form für eine Spulenwicklung (1a) der Mikrospulen zu bilden, wobei in einem weiteren Schritt
• (IV) die Form mit einem Material für die Spulenwicklung aufgefüllt wird,
• (Va) bei dem dann eine Isolationsschicht (4b) in planarisierender Weise aufgebracht wird, und bei dem die genannten Schritte (I-Va) entsprechend der Zahl der übereinander angeordneten Spulenwicklungen (1a, 1b. . .) wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auffüllen der Form (Schritt (IV)) die strukturierbare Schicht entfernt wird und daß dann als Isolationsschicht eine beispielsweise aus Polyimid oder Polyester bestehende Kunststoffolie, die mit einer Klebeschicht versehen ist, durch Druck und Wärme aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklungen als Doppelspulenwicklungen ausgebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die strukturierbare Schicht aus einem Positivlack besteht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen der Isolationsschicht (Schritt (Va)) eine Durchkontaktierung (2) in die Isolationsschicht eingebracht wird, indem in der Isolationsschicht (4b) ein Kontaktierungsloch (2a) erzeugt wird, welches bis zur darunterliegenden Spulenwicklung (1a) reicht und welches mit dem für die Spulenwicklung vorgesehenen Material aufgefüllt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Kunststoffolien auf der von der zu ebnenden Oberfläche abgewandten Seite mit einer Metallschicht versehen sind, die als leitende Startschicht oder Ätzmaske verwendbar ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Herstellung der Spulenwicklungen auf dem Substrat ein magnetisches Kernunterteil (8) erzeugt wird und von einer Isolationsschicht (4a) bedeckt wird, daß nach der Herstellung der Spulenwicklungen (1a, 1b,. . .) in die Isolationsschichten (4b, 4c) der Spulenwicklungen und in die Isolationsschicht (4a) des magnetischen Kernunterteils (8) Ausnehmungen (5c bzw. 7c) für einen magnetischen Kern (5) und einen umlaufenden magnetischen Kernbereich (7) eingebracht werden, daß die Ausnehmungen (5c und 7c) mit einem magnetischen Material aufgefüllt werden und der so gebildete magnetische Kern (5) und umlaufende magnetische Kernbereich (7), die mit dem magnetischen Kernunterteil (8) verbunden sind, durch ein magnetisches Kernoberteil (6) verbunden werden, wobei der Kern (5) in einem von den Spulenwicklungen (1a, 1b,. . .) umschlossenen Innenbereich angeordnet wird und der umlaufende magnetische Kernbereich (7) die Spulenwicklungen umgibt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß FeNi als magnetisches Material verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ternäre oder quaternäre Legierung als magnetisches Material verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einem Polymer verteiltes hartmagnetisches Magnetpulver als magnetisches Material verwendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle oder ein Teil der Ausnehmungen (Sc und/oder 7c) mit einem magnetisch isolierenden Material aufgefüllt werden, um gezielte Flußführungen einzustellen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenwicklungen (1a, 1b . . . bzw. 21, 22) der Mikrospulen aus Cu, Ag oder Au hergestellt werden.