Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit wenigstens einem aus Ferritmaterial bestehenden Grundkörper, wenigstens einer in den Grundkörper eingebetteten Spule und wenigstens einer an einer Seite des Grundkörpers von einer Unterseite zu einer Oberseite des Grundkörpers verlaufenden Leiterbahn. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils.

Aus der US-Offenlegungsschrift US 2013/0314194 A1 ist ein elektronisches Bauteil mit einer im Ferritmaterial eingebetteten Spule bekannt. Die Spule ist als Multilayer-Spule aufgebaut. Eine Durchkontaktierung zwischen einer Oberseite und einer Unterseite eines Grundkörpers des elektronischen Bauteils erfolgt mittels Durchgangsbohrungen, sogenannten Vias, die mit leitfähigem Material aufgefüllt sind.

Aus der US-Offenlegungsschrift US 2013/0314190 A1 ist ein elektronisches Bauteil mit wenigstens einem aus Ferritmaterial bestehenden Grundkörper, wenigstens einer in den Grundkörper eingebetteten Spule und wenigstens einer an einer Seite des Grundkörpers von einer Unterseite zu einer Oberseite des Grundkörpers verlaufenden Leiterbahn bekannt. In der Mitte von gegenüberliegenden Seitenflächen des quaderförmigen Grundkörpers ist jeweils eine Nut vorgesehen, die sich von einer Unterseite des Grundkörpers bis zu einer Oberseite des Grundkörpers erstreckt. Diese Nuten sind abschnittsweise mit leitfähigem Material aufgefüllt. Das leitfähige Material füllt die jeweilige Nut aber nur teilweise aus, so dass die Leiterbahn gegenüber der jeweiligen Seitenfläche des Grundkörpers nach innen zurückversetzt ist.

Mit der Erfindung soll ein verbessertes elektronisches Bauteil und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen des elektronischen Bauteils angegeben werden.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein elektronisches Bauteil mit wenigstens einem aus Ferritmaterial bestehenden Grundkörper, wenigstens einer in den Grundkörper eingebetteten Spule und wenigstens einer an einer Seite des Grundkörpers von einer Unterseite zu einer Oberseite des Grundkörpers verlaufenden Leiterbahn vorgesehen, bei dem der Grundkörper wenigstens zwei, einen Winkel von weniger als 180° einschließende Seitenflächen aufweist und bei dem die Leiterbahn in einer Ausnehmung am Übergang zwischen den beiden Seitenflächen angeordnet ist.

Indem die Leiterbahn somit im Bereich von Seitenkanten des Grundkörpers angeordnet ist bzw. die Leiterbahn eine Seitenkante des Grundkörpers selbst bildet, können parasitäre Induktivitäten der Leiterbahnen verringert werden. Denn die Leiterbahnen sind nur noch auf ihrer dem Grundkörper zugewandten Seite mit dem Ferritmaterial umgeben. Der die parasitären Induktivitäten stark erhöhende Einfluss des Ferritmaterials ist dadurch im Vergleich zu vollständig von dem Ferritmaterial umgebenen Leiterbahnen deutlich verringert. Darüber hinaus können mehrere Leiterbahnen an den jeweiligen Eckkanten des Grundkörpers auf diese Weise von einer Unterseite des Grundkörpers zu einer Oberseite des Grundkörpers geführt werden. Die Leiterbahnen an den jeweiligen Eckkanten des Grundkörpers erstrecken sich also über die gesamte Länge der jeweiligen Eckkante und ermöglichen dadurch eine Umkontaktierung von der Unterseite zur Oberseite des Grundkörpers oder umgekehrt.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper quaderförmig ausgebildet und an den vier Seitenkanten des Grundkörpers ist jeweils eine Ausnehmung vorgesehen, wobei in jeder Ausnehmung eine Leiterbahn angeordnet ist.

Auf diese Weise können vier Leiterbahnen von einer Unterseite des Grundkörpers zu einer Oberseite des Grundkörpers geführt werden, wobei jede dieser Leiterbahnen lediglich auf der dem Grundkörper zugewandten Seite von Ferritmaterial umgeben ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper prismenförmig ausgebildet, wobei an wenigstens zwei Seitenkanten des Grundkörpers jeweils eine Ausnehmung vorgesehen ist und wobei in jeder Ausnehmung eine Leiterbahn angeordnet ist.

Werden beispielsweise mehrere Leiterbahnen zwischen der Unterseite und der Oberseite des Grundkörpers benötigt, kann der Grundkörper prismenförmig ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines regelmäßigen Sechsecks oder eines regelmäßigen Achtecks.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Oberseite des Grundkörpers mit Leiterbahnen versehen.

Solche Leiterbahnen sind dann mit den Leiterbahnen an den Seitenkanten des Grundkörpers verbunden und dienen dazu, auf der Oberseite des Grundkörpers weitere elektronische Bauteile anzuordnen und zu verschalten, beispielsweise Kondensatoren und Chips mit integrierten Schaltungen.

In Weiterbildung der Erfindung ist das elektronische Bauteil als Gleichspannungswandler ausgebildet.

Auf diese Weise kann ein sogenanntes Power-Modul mit einer eingebetteten Induktivität extrem platzsparend und damit hochintegriert aufgebaut werden. Solche Energieversorgungsmodule mit eingebetteten Induktivitäten zeichnen sich durch sehr kleine Abmessungen bzw. kleine Volumen aus und besitzen daher große Leistungsdichten. Ideal sind solche Energieversorgungsmodule für tragbare elektronische Geräte.

In Weiterbildung der Erfindung ist die eingebettete Spule als Multilayer-Spule ausgebildet.

Auf diese Weise kann der Grundkörper vollständig in Dickschichttechnik hergestellt werden.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Unterseite des Grundkörpers mit Kontaktpads versehen.

Auf diese Weise kann das elektronische Bauteil in sehr einfacher Weise auf einer Leiterplatte gleichzeitig befestigt und elektrisch kontaktiert werden.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils gelöst, bei dem das Herstellen eines Blocks aus Ferritmaterial mit mehreren darin eingebetteten Spulen, das Herstellen von Durchgangsbohrungen in dem Block von einer Oberseite des Blocks zu einer Unterseite des Blocks, das Auffüllen der Durchgangsbohrungen mit elektrisch leitfähigem Material und das Durchtrennen des Blocks entlang der Verbindungslinien zwischen den Durchgangsbohrungen vorgesehen ist, wobei das Durchtrennen des Blocks so erfolgt, dass der Block in mehrere Grundkörper mit jeweils mindestens einer darin eingebetteten Spule aufgeteilt wird und dass das leitfähige Material in den Durchgangsbohrungen in mehrere Leiterbahnen aufgeteilt wird, die jeweils an einer Kante zwischen zwei Seitenflächen eines Grundkörpers angeordnet sind.

Auf diese Weise lassen sich in überraschend einfacher Weise die Leiterbahnen, die von der Unterseite bis zur Oberseite des Grundkörpers des elektronischen Bauteils führen, in einem Arbeitsschritt mit dem Zertrennen des Blocks in mehrere Grundkörper herstellen.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Herstellen des Blocks mit mehreren eingebetteten Spulen mittels aufeinanderfolgenden Aufbringens mehrerer Schichten in Dickschichttechnologie auf ein Substrat.

Alternativ kann das Herstellen des Blocks mit mehreren eingebetteten Spulen auch mittels Formpressen eines Ferritmaterialpulvers erfolgen, wobei die mehreren Spulen in das Ferritmaterialpulver eingebettet sind. In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Herstellen der Durchgangsbohrungen mittels mechanischen Bohrens, mittels Laser, mittels Sandstrahlen oder dergleichen.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Auffüllen der Durchgangsbohrungen mittels Einbringen einer leitfähigen Paste oder mittels galvanischer Abscheidung eines elektrisch leitfähigen Materials.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen dargestellten bzw. beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Bauteils von schräg oben,

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des elektronischen Bauteils der Fig. 1 ,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des elektronischen Bauteils der Fig. 1 von schräg unten und

Fig. 4a bis 4f aufeinanderfolgende Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Darstellung der Fig. 1 zeigt schematisch ein elektronisches Bauteil 10, das als Energieversorgungsmodul ausgebildet ist und beispielsweise einen Abwärtsspannungswandler bildet. Das elektronische Bauteil weist einen Grundkörper 12 auf, der quaderförmig ausgebildet ist und eine Oberseite und eine Unterseite sowie vier Seitenflächen aufweist. Der Grundkörper 12 besteht aus Ferritmaterial und in das Ferritmaterial des Grundkörpers ist eine Spule 14 eingebettet. Die Spule 14 ist in der Ansicht der Fig. 1 an und für sich nicht zu erkennen und daher gestrichelt dargestellt. Auf der Oberseite des Grundkörpers 12 ist ein Chip 16 mit einer integrierten elektronischen Schaltung angeordnet. Auf der Oberseite des Grundkörpers 12 sind weiter zwei Kondensatoren 18 angeordnet. Auf der Oberseite des Grundkörpers 12 sind weiter mehrere, lediglich schematisch angedeutete Leiterbahnen 20 angeordnet. Die Leiterbahnen 20 verbinden die Kondensatoren 18 und den Chip 16 miteinander und mit Leiterbahnen 22, 24, 26 und 28, die von der Oberseite des Grundkörpers 12 zur Unterseite führen. Auf der Unterseite des Grundkörpers 12 sind mehrere Kontaktpads 30 angeordnet, siehe Fig. 3, wobei an jeder Ecke der Unterseite des Grundkörpers 12 ein Kontaktpad 30 angeordnet ist und mit jeweils einer Leiterbahn 22, 24, 26, 28 in elektrischer Verbindung steht.

Die in Fig. 3 auf der Unterseite des Grundkörpers 12 zu erkennenden weiteren Kontaktpads 32, die in der Mitte der längeren Seitenkanten der Unterseite angeordnet sind, können, müssen aber nicht notwendigerweise, elektrisch verschaltet sein, sondern können auch lediglich dazu vorgesehen sein, den Grundkörper 12 zuverlässig auf einer nicht dargestellten Leiterplatte zu befestigen.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, sind die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 jeweils an den Seitenkanten des quaderförmigen Grundkörpers 12 angeordnet. Die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 bestehen selbstverständlich aus elektrisch leitfähigem Material und sind lediglich auf ihrer dem Grundkörper 12 zugewandten Seite von dem Ferritmaterial des Grundkörpers 12 umgeben. Dadurch können die parasitären Induktivitäten der Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 klein gehalten werden im Vergleich zu Leiterbahnen, die vollständig von Ferritmaterial umgeben sind.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, weisen die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 jeweils einen viertelkreisförmigen Querschnitt auf. Dieser viertelkreisförmige Querschnitt kommt dadurch zustande, dass die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 jeweils aus einem Kreiszylinder entstehen, der zweimal durchschnitten wird. Dies wird nachfolgend noch eingehend erläutert.

Die Darstellung der Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht des elektronischen Bauteils 10 der Fig. 1 . In dem Grundkörper 12 ist die Spule 14 eingebettet. Elektrische Anschlüsse der Spule 14, die die Spule 14 mit der Oberseite des Grundkörpers 12 verbinden, sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Auf der Oberseite des Grundkörpers 12 sind die Kondensatoren 18 und der Chip 16 angeordnet. In der Schnittansicht der Fig. 2 sind die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 nicht zu erkennen.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten elektronischen Bauteil 10 führen somit vier Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 von der Unterseite zur Oberseite des Grundkörpers 12. Werden mehr als vier Leiterbahnen benötigt, die von der Unterseite zur Oberseite des Grundkörpers 12 führen sollen, so kann der Grundkörper 12 auch eine prismenartige Form, beispielsweise mit einer sechseckigen oder achteckigen Grundfläche, erhalten. Leiterbahnen würden dann an den jeweiligen Seitenkanten des Grundkörpers von der Unterseite zur Oberseite geführt. Wesentlich für die Erfindung ist, dass die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 in jeweils einer Ausnehmung am Übergang zwischen zwei Seitenflächen des Grundkörpers angeordnet sind, wobei diese Seitenflächen einen Winkel von weniger als 180° einschließen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Leiterbahnen lediglich auf ihrer dem Grundkörper zugewandten Seite von Ferritmaterial umgeben sind. Dies führt wiederum zur Ausbildung von lediglich geringen parasitären Induktivitäten der Leiterbahnen 22, 24, 26, 28.

Fig. 4a zeigt einen ersten Schritt beim Herstellen des elektronischen Bauteils 10 der Fig. 1 bis 3. Fig. 4a zeigt ein Substrat 40, auf das nachfolgend in Dickschichttechnologie mehrere Schichten aus Ferritpaste und Silberpaste aufgedruckt werden. Dies erfolgt in bekannter Weise, so dass, siehe Fig. 4b, ein Block 42 mit mehreren Grundkörpern 12 aus Ferritmaterial mit jeweils mindestens einer eingebetteten Spule entstehen. Die eingebetteten Spulen sind dann als Mul- tilayer-Spule aufgebaut und bestehen aus den aufgedruckten Silberschichten. In bekannter Weise werden die Silberschichten und die Ferritpastenschichten mittels Masken aufgedruckt, so dass die Struktur einer in Ferritmaterial eingebetteten Spule entsteht.

Alternativ zu dem vorstehend beschriebenen Dickschichtverfahren ist es auch möglich, mehrere aus Draht gewickelte Spulen in ein Ferritpulvermaterial einzubetten und dann einen Block aus Ferritmaterial mit mehreren eingebetteten Spulen durch Formpressen herzustellen.

Fig. 4c zeigt den im zuvor beschriebenen Schritt hergestellten Block 42, der mehrere Grundkörper 12 enthält, wobei, wie zuvor ausgeführt wurde, die Grundkörper 12 noch einstückig mit dem Block 42 sind. Wie ausgeführt wurde, kann der Block 42 entweder mittels Dickschichtverfahren oder mittels Formpressen eines Ferritmaterialpulvers hergestellt werden.

Gemäß Fig. 4c werden in einem weiteren Verfahrensschritt nun Durchgangsbohrungen 44 in den Block 42 eingebracht. Die Durchgangsbohrungen 44 werden rasterförmig so angeordnet, dass sie jeweils eine Seitenkante der Grundkörper 12 überdecken. Durch das Einbringen der Durchgangsbohrungen 44 an den Ecken der Grundkörper 12 entstehen an jedem der Grundkörper 12 vier kreissektorförmige, insbesondere viertelkreisförmige Ausnehmungen an den Seitenkanten.

Diese Durchgangsbohrungen 44 werden nun, siehe Fig. 4d, mit leitfähigem Material 46 aufgefüllt. Dies kann durch Auffüllen der Durchgangsbohrungen mittels einer leitfähigen Paste oder auch mittels galvanischer Abscheidung erfolgen. Im Zustand der Fig. 4d liegt nun ein einstückiger Block 42 vor, der mehrere Grundkörper 12 aufweist, wobei die Grundkörper 12 an ihren Seitenkanten über die durch leitfähiges Material 46 gebildeten Zylinder verbunden sind.

Der Block 42 wird nun so durchtrennt, dass die Grundkörper 12 vereinzelt werden und dass die in den Durchgangsbohrungen gebildeten Kreiszylinder aus leitfähigem Material 46 jeweils in vier gleich große Stücke zerschnitten werden. Beispielhaft ist eine erste, in Fig. 4d waagrecht verlaufende Trennlinie 48 und eine in Fig. 4d senkrecht verlaufende Trennlinie 50 angedeutet. Am Schnittpunkt der beiden Trennlinien 48, 50 ist zu erkennen, dass der Kreiszylinder aus leitfähigem Material 46 in vier gleich große Teile mit jeweils kreissektorförmige Querschnitt zerteilt wird.

Nach dem Zerteilen liegen, siehe Fig. 4e, somit mehrere Grundkörper 12 vor, die an ihren vier Seitenkanten jeweils mit Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 an den jeweiligen Seitenkanten versehen sind. Wie in Fig. 4e zu erkennen ist, weist der Grundkörper 12 an seinen vier Seitenkanten jeweils eine im Querschnitt kreissektorförmige Ausnehmung 52 auf, die von einer Unterseite des Grundkörpers 12 bis zu seiner Oberseite durchgeht und die durch leitfähiges Material so aufgefüllt ist, dass die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 jeweils die Seitenkante des quaderförmigen Grundkörpers 12 bilden.

Fig. 4e ist auch zu entnehmen, dass die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 lediglich auf ihrer, dem Volumen des Grundkörpers 12 zugewandten Seite von Ferritmaterial umgeben sind. In Richtung vom Grundkörper weg bilden die Leiterbahnen 22, 24, 26, 28 selbst Abschnitte der Seitenflächen des Grundkörpers 12 und sind auf diesen Seiten daher nicht in Ferritmaterial eingebettet.

Die Anordnung der Leiterbahnen 22, 24, 26 und 28 an dem quaderförmigen Grundkörper 12 ist auch noch in Fig. 4f zu erkennen.

Nachdem der Grundkörper 12 so, wie er in Fig. 4f dargestellt ist, hergestellt wurde, kann die Unterseite des Grundkörpers 12 mit den Kontaktpads 30, 32 versehen werden, siehe auch Fig. 3. Auf die Oberseite des Grundkörpers können, siehe Fig. 1 , Leiterbahnen 20 aufgebracht und dann ein Chip 16 und Kondensatoren 18 aufgesetzt werden, um die Herstellung des elektronischen Bauteils 10 abzuschließen.