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.pdf

本发明涉及一种用于制造集成在基底(100)中的线圈(140)的方法，具有以下步骤：在基底中产生空穴，该空穴具有打开侧，基底的一个表面通过所述打开侧中断；将具有铁磁颗粒的膏引入到空穴中以便制造线圈核芯；通过施加用于桥接基底表面的中断的覆盖层来关闭空穴；引入线圈的第一绕组部段，该第一绕组部段垂直于所述表面，其中第一绕组部段中的多个或所有的走向通过位于空穴中的线圈核芯；施加线圈的第二绕组部段到基底的表面上，其中第二绕组部段接触第一绕组部段，以便实现线圈的绕组。

1.  一种方法，其用于制造在基底(100)中集成或在基底(100)上施加的线圈(140)，具有以下步骤：
-将核芯材料(116)引入到所述基底(100)的空穴(106)中或者将所述核芯材料(116)施加到所述基底(100)上；
-将所述线圈(140)的第一绕组部段(136)引入到所述核芯材料(116)中，所述第一绕组部段(136)的走向通过所述核芯材料(116)；
-施加所述线圈(140)的第二绕组部段(138)，其中所述第二绕组部段(138)接触所述第一绕组部段(136)，以便实现所述线圈(140)的绕组。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)在所述基底(100)中产生，其中所述空穴(106)具有至少一个打开侧(108)，所述基底(100)的一个表面(102)通过所述打开侧(108)中断，其中所述第一绕组部段(136)垂直于所述表面(102)，其中所述第一绕组部段(136)中的多个或所有的走向通过所述空穴(106)，其中所述线圈(140)的第二绕组部段(138)施加在所述基底(100)的表面(102、104)上，其中所述第二绕组部段(138)接触所述第一绕组部段(136)，以便实现所述线圈(140)的绕组，其中所述空穴(106)例如是通过所述基底(100)的穿孔或者是所述基底(100)的凹槽。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括另一步骤，在所述另一步骤中，通过施加覆盖层(122)来关闭所述空穴(106)，所述覆盖层(122)用于桥接所述基底(100)的表面(102)的中断，其中所述第二绕组部段(138)施加到覆盖层(122)上。

4.  根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述核芯材料(116)以膏、薄膜或固体的形式引入到所述空穴(106)中。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述固体以力配合和/或形 状配合的方式固定在所述空穴(106)中。

6.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述线圈(140)的第二绕组部段(138)施加到所述核芯材料(116)的表面(166)上，其中所述核芯材料(116)的表面(166)与基底(100)的表面(102)间隔开。

7.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述基底(100)是电子印刷电路板的印刷电路板材料，特别是纤维强化的塑料或塑料薄膜。

8.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)通过从所述基底(100)去除材料的方式加工制造，特别是通过借助于激光剥蚀材料或者通过切削加工的方式，特别是通过铣切的方式。

9.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)构成为环形、环面形、矩形、多边形、球形、曲线形或圆盘形。

10.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)具有平行于所述表面(102)的底面(110)和侧面的侧翼(112、114)，其中所述侧面的侧翼(112、114)分别与所述表面(102)成直角或锐角α。

11.  根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述底面(110)与侧面的所述侧翼(112、114)之间的锐角α为30°与60°之间，优选为45°，从而所述空穴(106)的横截面由所述底面(110)朝所述基底(100)的表面(102)增加。

12.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述核芯材料(116)包含铁磁颗粒(118)、特别是由软磁无定形的和/或纳米结晶的合金组成的颗粒(118)和/或铁素体。

13.  根据权利要求4至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述膏印刷到所述空穴(106)中或以分配器施加到所述空穴(106)中。

14.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)具有侧面的侧翼(112、114)，所述侧翼(112、114)与所述表面(102) 分别成40°至50°的角α，优选为45°，并且借助于丝网印刷实现将所述膏引入到所述空穴(106)中。

15.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一绕组部段(136)作为通道引入到所述基底(100)中，其中多个或所有所述通道的走向通过所述空穴(106)和包含在所述空穴(106)中的核芯材料(116)。

16.  根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过所述膏在所述空穴(106)中形成的核芯材料(116)是能导电的，并且所述通道引入到所述基底(100)中是以如下步骤实现的：
-钻第一通孔(126)穿过所述基底(100)，其中所述第一通孔(126)的走向通过所述核芯材料(116)；
-给所述第一通孔(126)填充电气绝缘材料(130)；
-钻第二通孔(132)穿过位于在所述第一通孔(126)中的电气绝缘材料(130)，从而所述绝缘材料(130)的层(128)剩余在所述第一通孔(126)的表面上；
-施加导电材料(134)到剩余的层上。

17.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助于构造技术特别是通过刻蚀或者印刷技术实现所述第二绕组部段(138)的施加。

18.  根据权利要求4至17中任一项所述的方法，其特征在于，在引入所述膏之后通过给所述膏施加压力和/或通过温度升高将所述颗粒(118)压实，通过所述方法降低所述膏的液体成分(162)。

19.  根据权利要求18所述的方法，其特征在于，通过重新将所述膏引入到所述空穴(106)中来填充基于压实在所述空穴(106)中变空的容积。

20.  根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于，为了压实所述颗粒(118)实施以下另外的步骤：
-施加分离层(154)，其中所述分离层(154)对于所述膏的液体成分 (162)是可渗透的，特别是如果所述液体成分(162)位于其气态；
-施加容纳层(158)到所述分离层(154)上，其中所述容纳层(158)构成为用于容纳所述膏(116)通过所述分离层(154)的液体成分(162)；
-除去所述分离层(154)和所述容纳层(158)，
其中在除去所述分离层(154)和所述容纳层(158)之后通过覆盖层(122)实现关闭所述空穴(106)。

21.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，集成的线圈中的多个在所述基底中制造，并且所述线圈连接为一个传感器阵列。

22.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述空穴(106)完全填充所述膏。

23.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述膏的烘干过程期间彻底地搅拌所述膏，特别是通过摇动或通过施加超声波。

24.  一种用于制造多层式印刷电路板的方法，具有以下步骤：
-制造第一线圈(140)，所述第一线圈(140)集成到印刷电路板的第一层(100)中；
-制造第二线圈(140)，所述第二线圈(140)集成到印刷电路板的第二层(100’)中；
-建立在所述第一层和所述第二层之间的电气连接件(152)用于连接所述第一线圈(140)和所述第二线圈(140)，特别是在一个串联电路中；
其中所述第一线圈(140)和所述第二线圈(140)的制造分别根据上述权利要求之一所述的方法实现。

25.  一种电子装置，包括至少一个线圈(140)，所述线圈(140)集成到基底(100、100’)的空穴(106)中或者施加到所述基底(100)上，其中 所述基底(100)具有所述空穴(106)，核芯材料位于所述空穴(106)中，所述核芯材料形成所述线圈(140)的线圈核芯，其中所述线圈(140)的绕组通过第一绕组部段(136)和第二绕组部段(138)形成，其中所述第一绕组部段(136)中的多个或所有的走向通过所述核芯材料，并且所述第二绕组部段(138)与所述第一绕组部段(136)电气接触。

26.  根据权利要求25所述的电子装置，其特征在于，所述第一绕组部段(136)通过通道形成，所述通道由电气绝缘层(128)包围，以便建立与所述颗粒(118)的电气隔离。

27.  根据权利要求25或26所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置是传感器、特别是压力传感器、力传感器、加速度传感器或磁场传感器，和/或制动器。

28.  根据权利要求25、26或27所述的电子装置，其特征在于，所述电子装置具有至少另一基底(100’)，并且所述空穴(106)延伸通过两个基底(100、100’)。

29.  根据权利要求25至28中任一项所述的电子装置，其特征在于，所述空穴(106)构成为穿孔。

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
技术领域
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
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。
由文献“www.elektroniknet.de,26.April 2012,”Embedding von aktiven und passiven 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。
由德国DE 43 06 416 A1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。
由德国DE 103 54 694 A1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。
由德国DE 103 55 003 A1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。
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。
由德国DE 10 2007 024 908 A1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。
文献DE 101 96 259 T1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。
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。
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。
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
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。
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。
根据本发明的实施方式的制造一种线圈的方法如下：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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°。
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。
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。
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。
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，其中该通孔的走向通过核芯材料。
该通孔随后填充电气绝缘材料，例如树脂。随后通过该电气绝缘材料钻出通孔，从而留下电气绝缘材料的一个层。随后将能导电的材料例如通过金属化施加到其上，以便制造用于制造第一绕组部段中之一的通道。
根据本发明的实施方式，为了施加第二绕组部段到基底表面上，也就是说到基底的前侧和后侧上而使用构造技术，例如刻蚀技术。
根据本发明的实施方式，所述膏在引入到空穴中之后被压实，其方法是给所述膏施加挤压力和/或使得所述膏经受直至例如70℃～80℃的温度升高。通过这种方式和方法降低膏的液体成分，这导致体积减小。
即首先必须通过使得膏可以通过印刷方法例如丝网印刷施加的方式选择膏的粘性，这是特别有利的。为了实现通过印刷技术施加所述膏，亦即膏的粘性不允许太高，以便确保膏的足够的可流动性。在将所述膏引入到空穴中之后，期望在另一侧上尽可能小的液体成分，以便将颗粒压实，由此引起的线圈的感应率尽可能地大。这可以由此实现，即膏的液体成分在引入到空穴中之后减小。
根据本发明的一个实施方式，通过重新引入膏(例如通过另一丝网印刷过程)填充通过压实在空穴中变空的容积。因为空穴的容积即使之前的压实也被完全利用，由此还可以进一步提高引起的线圈的感应率。
根据本发明的一个实施方式，为了将颗粒压实在空穴中而如下进行：
首先将分离层施加到空穴的打开侧上。该分离层对于膏的液体成分是可渗透的，特别是如果该液体成分由于温度升高而转变为其气态阶段。例如分离层可以是穿孔的塑料薄膜。
将容纳层施加到分离层上，该容纳层构成为用于容纳所述膏通过分离层的液体成分。例如容纳层可以是无纺布。
如果现在通过给空穴中的膏施加挤压力和/或通过温度升高来减少在空穴中膏的液体成分，那么该成分在其液体或气态阶段通过分离层例如通过分离层的穿孔并且由此到达容纳层，该成分在容纳层被吸收。通过分离层同时避免了容纳层的部分例如纤维粘附在膏上。
随后除去分离层和容纳层并且通过覆盖层关闭空穴。可选择地可以首先将通过减少液体成分而变空的容积通过重新引入所述膏来填充。
根据本发明的一个实施方式，将集成的线圈中的多个以相同的方式和方法在基底中制造。这些线圈例如可以连接为传感器阵列，例如以便实现高度灵敏的感应式位置传感器。
根据本发明的另一实施方式，可以印刷第二绕组部段。第二绕组部段例如可以借助于导电油墨印刷；可以构成为聚合物电子(德文：polymerelektronisch)的另外的电路组件同样可以印刷到基底上，以便将这些电路组件与一个或多个线圈连接。
根据另一实施方式，通过热冲技术制造空穴。
根据本发明的一个实施方式，将“空穴”理解为来自基底的凹槽、通过基底的穿孔或通过多层PCB的两个或多个相叠设置的基底的穿孔。
将空穴构成为穿孔可以在给空穴填充核芯材料时具有如下优点：在使用糊状或液体的基本材料的情况下，核芯材料应该通过该基本材料形成，可以避免核芯材料中的空气夹杂或气体夹杂，因为空气或溶剂可以在两侧从空穴析出。
根据一个实施方式，所述膏在引入到空穴中之后首先经受烘干过程，在该烘干过程期间所述膏硬化，例如在烘干过程期间膏的溶剂漏出。在烘干过 程期间使得所述膏处于振动状态，例如通过基底固定在其上的振动台，或者通过超声波发送器，以便实现在烘干过程期间膏的混合，并因此在空穴的一个或多个打开侧上反作用于在烘干过程期间形成的堵塞。通过避免堵塞形成确保了溶剂完全漏出以及烘干过程的快速实现。在膏硬化之后例如进行钻孔，以便引入第一绕组部段。
作为糊状或液体基本材料的备选也可以将薄膜用于核芯材料，特别是多层薄膜，特别是由纳米结晶的磁合金组成的薄膜，该磁合金基于铁、硅和硼并添加铌和铜，如可购买到具有Vacuumschmelze公司的Vitroperm商标的该磁合金。
根据本发明的一个实施方式，线圈核芯首先分开地制造为固体，并随后固定在空穴中，例如以形状配合和/或力配合的方式，例如通过压入到空穴中。
例如可以通过挤压聚合物-铁氧体复合材料制造线圈核芯。例如通过挤压由聚合物-铁氧体复合材料制造连续薄膜，其中单个线圈核芯通过分离挤压型材的各部段获得。
这样的挤压束也可以制造为柔性带，并且借助于胶粘剂施加到基底上，亦即特别是在可以容忍更高结构厚度的地方。于是在该情况下线圈核芯也可以延伸超过基底的表面，其中混合形式也是可能的，例如也就是说将基底中的空穴填充糊状或液态材料并且随后在硬化之后将所述核芯材料或另一核芯材料的一个或多个材料层施加到已经填充的空穴中。这样的附加的薄膜也可能粘到印刷电路板特别是多层PCB的一侧上，即如果传感器应该设置在端面上，这是特别有利的。
根据本发明的一个实施方式，空穴或线圈核芯的横截面可以具有不同的几何形状，所述几何形状可以是对称或非对称的。空穴的形状以及继而线圈核芯的形状在此可以如此选择，使得磁场获得对于相应的应用优化的几何形状和强度。
除了矩形之外，线圈核芯还可以构成为例如三角形、圆形或球形。空穴的这样的几何形状例如可以通过铣切或通过喷水切割制造，并且例如可以通 过印刷、特别是通过喷墨实现给空穴填充核芯材料。
此外也可能的是，在线圈核芯内改变核芯材料的位置，以便实现磁场的期望形状，其中在线圈核芯中材料组合的这样的位置变化例如可以通过逐层印刷不同的核芯材料实现。
根据本发明的一个实施方式，空穴沿垂直方向延伸通过多个基底层，其中通道也就是贯通接触例如可以通过钻孔、激光、等离子或喷水切割制造。而且这些技术的组合也是可能的，例如喷水切割结合激光引导。
本发明的实施例允许借助于价格便宜并具有高度生产能力的构造和生产技术制造小型化线圈，如这些构造和生产技术适用于大量生产。
根据本发明的一个实施方式，线圈没有或没有完全集成在基底中，而是突出基底的表面。为了制造这样的线圈例如以如下方式进行：
-首先将线圈的第二绕组部段施加到基底表面上，例如通过印刷或构造技术。
-在表面的如下区域中，即第二绕组部段所在的该区域中，将核芯材料施加到基底上，从而该核芯材料覆盖第二绕组部段。
-第一绕组部段随后引入到核芯材料中，为此例如将孔钻到核芯材料中并且随后将这些孔金属化。
随后将另外的第二接合部段施加到核芯材料表面上，例如通过印刷，特别是三维印刷，例如喷雾印刷或喷墨印刷进行施加，以便如此将不同的绕组部段相互电气接触并且构成线圈绕组。
在另一方面中，本发明涉及一种用于制造多层式印刷电路板的方法。分别将线圈中的一个或多个集成到印刷电路板的不同层中，并且这些线圈通过印刷电路板相互连接。此外可以给印刷电路板配备另外的电气或电子组件，以便由此实现电子装置。
在另一方面中，本发明还涉及一种电子装置，其具有至少一个集成到基底中的线圈，其中基底具有关闭的空穴，铁磁颗粒位于在该空穴中，该铁磁颗粒形成线圈的线圈核芯，其中线圈的绕组通过第一绕组部段和第二绕组部 段形成，其中第一绕组部段中的多个或所有的走向通过该空穴，并且第二绕组部段与第一绕组部段电气接触。
根据电子装置的一个实施方式，通过通道形成第一绕组部段，该通道具有电气绝缘的内层，以便建立与核心材料的颗粒的电气绝缘。
根据另一实施方式，该电子装置是传感器、特别是压力传感器、力传感器、加速度传感器、位置传感器或磁场传感器和/或电磁执行器。
附图说明
此外，参照附图进一步阐明本发明的实施方式。
其中：
图1-9示出了按照本发明用于制造在基底中集成的线圈的方法的一个实施方式的不同步骤；
图10示出了具有垂直侧翼的空穴的实施方式的横截面；
图11示出了具有半圆形轮廓的空穴的实施方式的横截面；
图12示出了按照本发明的具有集成的环形线圈的印刷电路板的俯视图；
图13示出了按照本发明的具有集成的椭圆形线圈的印刷电路板的俯视图；
图14示出了按照本发明的具有两个串联连接的线圈的印刷电路板的一个实施方式；
图15和16示出了用于在空穴中压实膏的方法步骤；
图17示出了两层式PCB的一个实施方式的分解图；
图18示出了集成到按照图17的两层式PCB中的线圈的磁场曲线的俯视图；
图19示出了按照本发明的另一实施方式的线圈的横截面，该线圈施加到基底的表面上；
图20示出了作为穿孔的空穴的一个实施方式。
此外以下实施方式的相同或相互相应的元件分别以相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1示出了基底100的横截面。基底100可以是例如还未装配的印刷电路板，如其用于制造电路卡、电路板或印刷电路。基底100构成为平面的并且在其前侧上具有表面102以及在其后侧上具有表面104。
在第一方法步骤中在基底中产生空穴106。该空穴具有向上的打开侧108，基底100的表面102通过该打开侧108中断。
空穴106具有底面110，该底面110的走向基本上平行于表面102和104。侧翼112或114连接到底面110，所述侧翼的走向分别由底面110到表面102，由此形成打开侧108。
侧翼112和114分别与表面102成角α。角α是具有0＜α≤90°的值范围的锐角。优选地角α在30°与60°之间，特别是大约为45°。如果将膏借助于丝网印刷方法引入到空穴106中，角α的选择是特别有利的，因为随后特别有效地避免了在膏中形成空气夹杂。
图3示出了在将膏引入到空穴中之后的基底100。该膏可以是固体液体混合物，特别是悬浮物，其中颗粒118由液体120包围。
将膏引入到空穴106中可以借助于分配器或印刷技术实现，例如通过丝网印刷、凹版印刷、移印或诸如此类实现。
粘性膏在此必须根据选择的方法匹配；例如为了借助于丝网印刷将膏引入到空穴106中膏的粘性不允许太高，因为膏为此必须具有一定的可流动性。通过膏的引入将核芯材料116引入到空穴106中，借助于核芯材料116可以实现一个或多个线圈。
空穴106的产生可以通过激光、刻蚀过程或机械方式尤其通过铣切实现。通过将膏引入到空穴中将所述空穴(在这里考虑的实施方式中)模制为圆盘形。备选地，空穴106也可以具有另一轮廓，以便获得环形或环面形的线圈核芯。
图4示出了在将覆盖层122施加到基底100的表面102上之后的基底100。覆盖层122可以是例如所谓的预浸料。备选地，覆盖层122可以是例如塑料层，该塑料层层压到表面102上。
覆盖层122桥接空穴106的打开侧108，并且在此也弥补了在表面102与打开侧108上的膏的表面之间的过渡区域中可能的不平坦性，从而产生平面的表面124，该表面124完全覆盖表面102。
图5示出了在通过基底100钻出用于产生所谓的通道的通孔126之后的基底100，其中通孔126的走向通过空穴106和位于其中的膏。通孔的钻孔可以通过激光或通过机械方式实现。
通孔126的走向为由表面124到表面104并且不仅垂直于表面124而且垂直于表面104。
如果通过空穴106中的膏形成的材料，亦即核芯材料116是能够导电的，那么由于通孔126的金属化(参照图8)，为了施加绝缘层128(参见图7)而如下进行：给通孔126填充电气绝缘的材料130。材料130可以是例如树脂。
随后如在图7中所示那样通过通孔126和绝缘材料130钻出通孔132。在此使用直径比通孔126更小的钻孔器，从而绝缘材料130的绝缘层128剩余在通孔126的内壁上。
随后例如在镀铜浴槽中实施基底100的金属化，从而导电材料例如铜的层134沉积在绝缘层128、表面124以及表面104上。由此使得通孔132金属化，从而人们获得要制造线圈的第一绕组部段136。
第二绕组部段138在这里考虑的实施方式中通过层134的构造例如通过 刻蚀工艺制造。通过绕组部段138电气接触绕组部段136，从而人们在这里考虑的实施方式中获得圆形或椭圆形的环形线圈140，如在图12或13中的俯视图中所示。
图10作为图2的备选示出的空穴106的横截面的矩形的构成，而图11作为另一实施方式示出了具有半圆形轮廓的空穴106。对于空穴106的其他几何形状根据应用情况同样是可能的。
图12示出了覆盖层122连同在该平面中延伸的绕组部段138的俯视图，所述绕组部段138分别使得绕组部段136中的每两个相互电气连接。
线圈140的第一和最后的绕组部段136在此经由印制导线142或144与接触面143或145连接。
线圈140的直径可以小于5mm，例如是3.5mm。
图13示出了在椭圆形实施方式中的相应线圈140。
图14示出了包含两个层的印刷电路板146，这两个层通过基底100和100’形成。在基底100中集成第一线圈，而在基底100’中集成第二线圈，例如分别按照根据图12或13的实施方式。两个基底100和100’通过连接层150连接为一个结构单元。第一线圈和第二线圈通过印制导线152串联连接，从而第一和第二线圈的感应率累加。
图15和16示出了按照本发明的方法的一个实施方式，其中压实引入到空穴106中的膏。为此通过穿孔156施加分离薄膜154到表面102上，从而由此覆盖空穴106的打开侧108。
施加到分离薄膜154上的是无纺布158，并且在该无纺布158上可以可选择地施加另一分离薄膜160。
该结构紧接着施加挤压力并且加热到例如70-80°的温度。这可以在真空中实现。
基于压力和/或温度减小膏的液体成分，从而由此压实颗粒118。例如在 膏中灵敏的溶剂162蒸发并且通过穿孔156。随后这些蒸发的溶剂162由无纺布158吸收，如在图16中所示。
紧接着可以除去分离薄膜154和如果可能的160以及无纺布158，随后施加覆盖层122(参看图4)。可选择地，可以在施加覆盖层122之前给空穴106填充膏，以便填充通过压实而变空的容积。
备选或附加地可以使得所述膏在烘干过程期间处于振动状态，例如通过振动台或超声波发送器，以便在膏中产生对流，并因此反作用于在烘干过程期间在打开侧108上形成的堵塞。
图17示出了两层式PCB，其具有上基底100和下基底100’。例如将空穴106铣切到上基底100中，该空穴106用于容纳形成线圈核芯用的核芯材料116，例如膏116。所述膏例如可以通过一个或多个印刷过程印刷到空穴106中。备选地在此涉及薄膜或薄膜结构，其引入到空穴106中。备选或附加地，下基底100’也可以具有空穴，其中在该情况下上基底100和下基底100’的空穴形成用于容纳核芯材料116的空穴。
按照另一实施方式，空穴106也可以构成为通过基底100的钻孔。这在图20中示意地示出。在该实施方式中，绕组部段138没有施加到基底100的上侧，而是施加到引入到空穴106中的核芯材料116的上侧168。
通过上述实施方式可以制造一种线圈，该线圈的线圈轴线的走向平行于基底100的表面，如在图17中所示。
如在图17中所示，在此示例性示出的绕组部段136的走向通过核芯材料116，即例如膏116，从而绕组部段136在通过空穴106中在所有侧都由核芯材料116包围，而不是(如在一个线圈中通常的那样)仅仅单侧贴靠在核芯材料116上。
这具有特别的出乎意料的优点，即由产生的线圈所产生的杂散场在外部区域中减小，因为核芯材料116将磁场线沿着线圈的纵轴线朝线圈内部的方 向集中，如在图18中所示。这导致，产生的磁场在线圈外部区域中集中到两个端面上并且在那儿获得更均匀的曲线，这特别是对于传感应用是有利的。
根据本发明的另一实施方式，可以在线圈140的端侧之一，例如端侧164施加核芯材料116，例如通过薄膜部段的粘贴，以便进一步优化在端侧上的磁场线的走向。
图19示出了本发明的另一实施方式，其中线圈140施加到基底100的表面102上。为此首先将绕组部段138施加到表面102上。随后紧接着将核芯材料116例如以膏的形式施加到表面102上，其中所述膏将施加到表面102上的绕组部段138桥接成连接接触的形式。
在膏硬化之后，将孔钻到核芯材料116中，线圈的绕组部段136引入到所述孔中，例如通过孔的金属化。
最后将另外的绕组部段138施加到核芯材料116的表面166上，以便如此形成线圈绕组。
根据本发明的实施方式，可以如此按照上述实施方式例如根据图12、13或17制造线圈，具有的区别在于，线圈没有集成在基底的空穴中，而是设置在基底的表面上。
附图标记列表
100,100' 基底
102  表面
104  表面
106  空穴
108  打开侧
110  底面
112  侧翼
114  侧翼
116  核芯材料
118  颗粒
120  液体
122  覆盖层
124  表面
126  通孔
128  绝缘层
130  绝缘材料
132  通孔
134  层
136  绕组部段
138  绕组部段
140  线圈
142  印制导线
143  接触面
144  印制导线
145  接触面
146  印刷电路板
150  连接层
152  印制导线
154  分离薄膜
156  穿孔
158  无纺布
160  分离薄膜
162  溶剂
164  端侧
166  表面
168  表面