专利名称：表面安装磁性装置的制作方法
表面安装磁性装置
背景技术：
本发明领域总地涉及表面安装电子部件及其制造，并且更确切地涉及诸如电感器和变压器之类的磁性部件。随着电子封装的进步，制造更小但具大功率的电子装置已变得可行。为了减小这些电子装置的尺寸，电子部件已变得日益小型化。制造电子部件来满足这些需求存在许多困难，因此使得制造工艺更加昂贵。类似于其它部件那样，用于诸如电感器和变压器之类的磁性部件的制造工艺已被仔细审查，以减小高度竞争的电子制造业的成本。当被制造的电子部件是低成本的并且是高容量的部件时，对于制造成本的降低是尤为理想的。在高容量的部件中，制造成本的任何减小当然是显著的。
发明内容
在一个方面，披露一种表面安装磁性部件组件，包括磁性芯部，该磁性芯部限定具有阶梯状表面的至少一个外侧，导电线圈，该导电线圈位于磁性芯部内部，且该线圈包括第一和第二端部，以及第一和第二端部中的至少一个延伸通过至少一侧。该部件可经由具有阶梯状表面的外侧表面安装于电路板，并且具有多个优于传统设计的优点。在另一个方面，披露一种表面安装磁性部件组件，包括磁性芯部，该磁性芯部限定至少一个外侧，且至少一个外侧具有第一、第二、第三以及第四角部并且具有阶梯状表面；导电线圈，该导电线圈位于磁性芯部内部，且该线圈包括第一和第二端部，第一和第二端部中的至少一个延伸通过至少一个外侧；以及第一和第二端子线夹，该第一和第二端子线夹联接于阶梯状表面，并且分别连接于线圈的第一和第二端部。这些端子线夹可表面安装于电路板，并使外侧抵靠在该电路板上，并且具有多个优于传统磁性部件设计的优点。各种阶梯状表面和各种端子线夹构造已被披露，这些端子线夹构造与相应阶梯状表面嵌套并匹配，并且在线圈端部和端子线夹之间提供改进的电连接，同时在电路板上提供更小的部件覆盖区域以及更低的轮廓。可在芯部结构外部或内部在线圈端部和端子线夹的各部段之间建立电连接。描述包括单个芯部件和多个芯部件的不同磁性芯部构造，且在各种实施例中具有不同的芯部构造。
图1是根据本发明一示例实施例的第一示例表面安装磁性部件的分解视图。图2是图1所示磁性部件的顶侧组装立体视图。图3是图1所示磁性部件的底侧组装立体视图。图4是根据本发明一示例实施例的第二示例表面安装磁性部件的分解视图。图5是图4所示磁性部件的顶侧组装立体视图。图6是图4所示磁性部件的底侧组装立体视图。
图7是根据本发明一示例实施例的第三示例表面安装磁性部件的分解视图。图8是图7所示磁性部件的顶侧组装立体视图。图9是图7所示磁性部件的底侧组装立体视图。图10是根据本发明一示例实施例的第四示例表面安装磁性部件的部分分解视图。图11是图10所示磁性部件的顶侧立体示意图。图12是图10所示磁性部件的顶侧组装立体视图。图13是图10所示磁性部件的底侧组装立体视图。图14是根据本发明一示范实施例的第五示范磁性部件的部分分解视图。图15是图14所示磁性部件的顶侧立体示意图。图16是图14所示磁性部件的顶侧组装立体视图。图17是图14所示磁性部件的底侧立体组装视图。图18是已知的表面安装磁性部件的部分分解视图。图19是图18所示磁性部件的组装立体视图。图20是另一已知的表面安装磁性部件的部分分解视图。图21是图20所示磁性部件的组装立体视图。
具体实施例方式本文描述了独创的电子部件设计的示例实施例，这些电子部件克服了本领域的各种难题。为了最完整地理解本发明，以下披露具有不同部段或部分，其中部分I讨论具体问题和难题，而部分II描述用于克服这些问题的示例部件构造和组件。I.对于本发明的引言诸如电感器之类的用于电路板应用的传统磁性部件通常包括磁性芯部和位于磁性芯部内的导电绕组(有时被称为线圈)。芯部可由离散的芯部件制成，这些芯部件由磁性材料制成，同时将绕组放置在芯部件之间。各种形状和类型的芯部件以及组件对于那些本领域技术人员是已知的，包括但并不必要局限于U芯部和I芯部组件、ER芯部和I芯部组件、ER芯部和ER芯部组件、壶形芯部和T芯部组件以及其它匹配的形状。这些离散芯部件可利用粘合剂粘结在一起，并且通常彼此隔开或间隔开。例如，在一些已知的部件中，线圈由导电金属丝制成，该导电金属丝卷绕于芯部或线夹。也就是说，在芯部件已完全形成之后，金属丝可围绕于芯部件，该芯部件有时称为滚筒芯部或线轴芯部。线圈的每个自由端可称作引线，并且可用于经由直接附连于电路板或者经由通过端子线夹的间接连接、而将电感器联接于电路。尤其是对于较小的芯部件来说， 以成本有效并且可靠的方式来卷绕线圈是富有挑战性的。手绕部件在它们的性能方面趋于不稳定。芯部件的形状致使它们相当脆弱，并且在卷绕线圈时、芯部易于破裂，且芯部件之间的间隙变化会使部件性能产生不理想的变化。又一难题在于DC阻抗(“DCR”)会由于在卷绕工艺过程中、不均勻地卷绕和张力而不理想地变化。在其它的已知部件中，已知表面安装磁性部件的线圈通常与芯部件分开制成，并且之后与芯部件组装起来。也就是说，这些线圈有时被认为是被预成形或预卷绕的，以避免手绕线圈所产生的问题，并且简化磁性部件的组装。这些预成形线圈对于较小的部件尺寸来说尤其有利。为了当将磁性部件表面安装于电路板上时、进行与线圈的电连接，通常提供导电端子或线夹。线夹组装在成形芯部件上，并且电连接于线圈的相应端部。端子线夹包括大体平坦且平面的区域，这些区域可使用例如已知的软钎焊(soldering)技术电连接于电路板上的导电迹线和焊盘。当如此连接时并且当电路板通电时，电流可从电路板流至其中一个端子线夹、通过线圈流至另一个端子线夹并返回至电路板。流过线圈的电流会在磁性芯部中感应产生磁场和磁能。关于在线圈和端子线夹之间进行电连接方面存在多个实际问题。线圈和端子线夹之间的相当易损连接通常在芯部外部进行，且因此在分开时易损坏。在一些情形中，已知将线圈的端部围绕于线夹的一部分缠绕，以确保线圈和线夹之间的可靠机械和电连接。然而， 从制造角度，这已被证明是繁琐的，且更容易且更快速的端接方案会是理想的。此外，线圈端部的缠绕对于某些类型的线圈并不适用，例如具有带有平坦表面的矩形横截面的线圈， 此种线圈并不具有如薄且圆的导线构造那样的挠性。随着电子装置持续变得日益大功率化的近期趋势，需要诸如电感器之类的磁性部件来传导增大的电流量。于是，通常增大用于制造线圈的线规。由于用于制造线圈的导线的尺寸增大，当圆形导线用于制造线圈时，端部通常压扁至合适的厚度和宽度，以令人满意地适用例如软钎焊、熔焊或导电粘合剂之类与端子线夹进行机械和电连接。然而，线规越大， 则越难于将线圈的端部压扁，以适当地将这些端部连接于端子线夹。这些难题已在线圈和端子线夹之间引致不稳定的连接，而这会在使用中使磁性部件产生不理想的性能问题和变化。减小此种变化已被证明非常困难且成本。对于某些应用来说，由平坦的而非圆形导电体制造线圈可缓解这些问题，但平坦的导电体首先趋于更刚性并且更难于成形为线圈，因此引起其它的制造问题。与圆形导电体相反，使用平坦的导电体还会有时不理想地在使用中改变部件的性能。此外，在一些已知构造中，尤其是那些包括由平坦导电体制成的线圈的构造中，诸如钩或其它结构特征之类的端接特征可形成到线圈的端部中，以便于与端子线夹的连接。然而，将这些特征形成到线圈的端部中会在制造工艺中引起进一步的费用。对于减少电子装置的尺寸、但又要增大它们的功率和容量的新趋势仍存在更多的挑战。随着电子装置的尺寸减小，用于这些电子装置中的电子部件的尺寸须相应地减小，因此已试图经济地制造功率电感器，而这些功率电感器具有相对较小、有时是微型化的结构， 但又承载增大电流量来为电子装置供电。磁性芯部结构理想地相对于电路板具有低得多的轮廓(型面高度低)，以获得细长且有时非常薄的电子装置轮廓。满足这些需求还存在更多的困难。试图使磁性部件的覆盖区域和轮廓优化、对于期望满足现代电子装置的尺寸需求的部件制造商来说具有更大的意义。电路板上的每个部件可通常由在平行于电路板的平面中所测得的垂直的宽度和深度尺寸所限定，该宽度和深度的乘积确定由部件在电路板上所占据的表面积，该表面积有时被称为部件的“覆盖区域”。另一方面，在沿正交于或垂直于电路板的方向所测得的部件总高有时被称为部件的“轮廓”。部件的覆盖区域部分地确定有多少部件可安装在电路板上，而轮廓部分地确定在电子装置中、平行的电路板之间所允许的空间。较小的电子装置通常需要存在更多的部件安装于每个电路板上，减小相邻电路板之
7间的间隙，或者同时需要上述两者。然而，用于磁性部件的许多已知端子线夹倾向于在表面安装于电路板时、增大部件的覆盖区域和/或轮廓。也就是说，线夹倾向于在安装于电路板时、延长部件的深度、宽度和/或高度并且不理想地增大部件的覆盖区域和/或轮廓。尤其是对于装配在位于芯部的顶部、底部或侧部处的磁性芯部件的外表面上的线夹来说，完成部件的覆盖区域和/或轮廓会由于端子线夹延长。即使部件轮廓或高度的延长相对较小，但随着在任何给定的电子装置中、部件和电路板的数量增大，后果会是严重的。图18和19示出意图解决上述问题中的大多数的已知磁性部件的构造。如图18和 19所示，表面安装部件1000包括磁性芯部1002，磁性芯部1002由相对的顶面和底面1004 和1006以及相对侧面1008、1010、1012以及1014所限定，顶面、底面和相对的侧面共同地提供大体矩形或立方体结构。相对的斜面1016和1018对角地位于芯部1002的相对部分上，且斜面1016和1018分别在侧面1008和1010之间以及在侧面1012和1014之间延伸。 侧面1010和1012以及还有侧面1008和1004的相交部包括略微倒圆的角部。侧面1010和1014以及还有顶面和底面1004和1006的若干部分包括凹入部分 1020和1022，这些凹入部分分别接纳由导电材料所制成的一定形状端子线夹IOM和1(^6。 如图18和19所示，端子线夹IOM和10 各自包括侧部段1030、顶部段1032以及底部段 1034，这些部段正交于彼此形成，以限定顶部段和底部段1032和1034之间C形通道或者接纳区域。接纳区域装配在芯部1002的相应顶面1004、底面1006以及侧面1010和1014中的凹入部分1022和1022上。端子线夹IOM和10 还包括角部段1036，该角部段从侧部段1030延伸并且与芯部1002的斜面1016和1018重叠。端子线夹10M、1026的线夹部段 1030、1032、1034、1036中的一个或多个可粘附于或以其它方式粘连于芯部1002，从而将线夹IOM和10 保持于芯部1002。线圈的相对端部或引线1038和1040示作从芯部的斜面1016和1018突出，而线圈的剩余部分埋设在芯部1002中。线圈可以是埋设在芯部1002中的包括多个匝圈的导电线圈，以使部件1000实现所希望的电感值。如图19和20所示，线圈由平坦的导电体所制成，且由此相对端部1038和1040大体是平坦的并且适合于经由例如软钎焊技术、通过其角部段1036而表面附连于端子线夹IOM和1(^6。如图19所示，诸如槽之类的机械零件可设在角部段1036中，且线圈端部1038、1040可延伸通过这些槽，用以附加的机械加强。如图所示，可以将线圈端部IOM和10 的引线边缘整型以便于组装部件1000、即将引线边缘弄尖，以便于将线圈端部插过线夹角部段1036中的槽。图20和M示出另一已知的磁性部件构造1050，该磁性部件1050具有较低轮廓但基本上与部件1000的构造类似。因此，利用相同的参考标记来示出部件1000和1050之间的类似零件。不同于部件1000，部件1050包括由圆形导线制成的埋设在芯部1002中的线圈， 由此从芯部1002的斜面1016和1018中突出的线圈端部1038、1040并不扁平而是与线圈的剩余部分类似地圆形。为了容纳线圈端部1038、1040，相应线夹IOM和10 的角部段 1036包括接纳相应线圈端部1038、1040的互补通孔1052。然后，线圈端部1038和1040可软钎焊于线夹IOM和10 的角部段1036。在使用者，部件1000或1050中的任一个可经由本领域已知的软钎焊技术或其它技术、通过端子线夹IOM和10 的任一顶部段或底部段1032和1032而表面安装于电路板上的导电轨迹或焊盘。当如此连接时，例如从电路板至端子线夹IOM的底部段1034、从底部段1034至端子线夹IOM的侧部段1030、从侧部段1034至端子线夹IOM的角部段 1036、从端子线夹IOM的角部段1034至线圈端部1038、从线圈端部1038通过线圈至相对的线圈端部1040、从线圈端部1040至端子线夹10 的角部段1036、从端子线夹10 的角部段1036至端子线夹10 的侧部段1030、从侧部段1030至端子线夹10 的底部段1034 以及从端子线夹10 的底部段1034至电路板建立导电通道。由于部件1000和1050比起许多传统的电感部件更易于组装，因而它们在若干方面是有利的。线圈端部1038和1040通常暴露在线圈1002的外表面上，用以易于进行软钎焊连接之类，以在线圈端部1038、1040以及端子线夹1024、1(^6之间产生电连接。通道形线夹IOM和10 相对地直接施加，且芯部中的凹入部分1020和1022防止端子线夹1024、 1026延伸电子装置的整个轮廓和覆盖区域。然而，部件1000和1050并非没有缺点。线圈端部1038、1040暴露于芯部1002外部会倾向于使得线圈端部1038、1040和端子线圈1024、1(^6之间的软钎焊连接通常在安装部件之前和之后、暴露于芯部1002的斜面1016、1018上并且不受保护。当在制造工艺过程中、在运送至安装位置过程中、在磁性部件或其它部件在电路板上的安装过程中以及在维护和维修过程中处理这些部件时，软钎焊连接易于损坏或受损。在线夹和线圈端部之间提供更安全的连接会是理想的。此外，虽然芯部中的凹入部分1020和1022意图保护电子装置的整个轮廓和覆盖区域，但由于用于制造线圈的线规增大，因而线圈端部1038、1040与芯部1002的斜面1016、 1018上的端子线夹10M、1026的合适连接会易于致使这些连接超出电子装置的理想轮廓或覆盖区域。再者，围绕芯部的三个面的通道形端子线夹10M、1026也相对较大，并且从电路板至线圈端部1038、1040通过线夹IOM和10 产生相当长的导电通道。线夹1024、10 的尺寸以及导电通道的长度易于致使部件1000、1050产生电阻以及相关联的功率损失。对于此种电子装置来说，减小线夹的电阻会是理想的。II.示例创造性的磁性部件构造所披露的是表面安装磁性部件的实施例，这些磁性部件具有均勻的芯部形状和端子线夹构造，以避免上述问题以及本领域所面对的其它问题。独特的芯部形状和线夹构造便于得到更紧凑、恒定、坚固、更高功率和能量密度的部件，同时提供较小的覆盖区域并减小制造成本。可提供具有增大效率和改进制造性的磁性部件，而不会增大部件的尺寸并且占据过度空间，尤其是在用于电路板应用时。避免与传统的部件组件相关联的人工制造步骤，这会有利于使制造工艺中的更多步骤自动化，从而可生产更恒定且可靠的产品。虽然在电感部件的范围中描述示例实施例，但应认为诸如变压器之类的其它磁性部件可类似地受益于下文所描述的内容。图1-3示出根据本发明示范实施例的表面安装磁性部件100的第一实施例。图1 以分解视图来示出部件100，图2以顶侧组装立体视图来示出部件100，而图3以底侧组装立体视图来示出部件100。如图1-3所示，该部件100包括磁性芯部102、基本包含在芯部102中的线圈104以及端子线夹106、108。在图1-3所示的示例实施例中，以离散的部件、即第一芯部件110和第二芯部件 112来制造芯部102，且这两个芯部件与线圈104组装起来，使得芯部件110、112共同地限定包含线圈104的封壳。芯部件110和112可预先形成，并且在部件100被组装时、彼此粘连成间隔开的或隔开的关系。芯部件110和112可根据已知技术、由本领域技术人员已知的合适磁性材料制成，包括但不局限于铁磁性材料和亚铁磁性材料。然而，在替代的实施例中应理解的是，如果需要的话，可使用例如铁粉材料或无定形芯部材料来将芯部102制造成一体部件，且如本领域已知的，铁粉材料或无定形芯部材料可压制到线圈104周围。这些铁粉材料和无定形芯部材料可呈现分布式的间隙特性，这可避免对于芯部结构中物理间隙的需求。如所说明的实施例中所示，第一芯部件110成形为大体矩形本体，该矩形本体具有基壁114和多个大体正交的侧壁116、118、120以及122，这些侧壁从基壁114的侧缘延伸。在图1-3所示的实施例中，基壁114有时可被称作底壁。侧壁116和118彼此相对，并且可有时分别被称作左侧右侧。侧壁120和122彼此相对，并且可有时分别被称作前侧后侧。侧壁116、118、120和122在基壁114上方限定封壳或空腔，该封壳或空腔通常在部件被组装好时容纳线圈104。此外，侧壁116和122在第一角部IM处彼此相接，而侧壁118和120在第二角部 1 处彼此相接，且该第二角部1 在第一芯部件110中与第一角部IM对角地相对。第三和第四角部1 和130也形成在基壁114中，并且沿底壁114的相对应边缘定位成与角部124和126相对。侧壁116和120是截断的并且并不延伸到第三角部128，且侧壁118和 122是截断的并且并不延伸到第四角部130。也就是说，侧壁116和120并不在第三角部 128处相接，并且由此在侧壁116和120之间、在角部1 处的基壁114上方提供敞开的空间或窗口 131(图1和2)。类似地，侧壁118和122并不在第四角部130处相接，并且由此在侧壁118和122之间、在角部130处的基壁114上方提供敞开的空间或窗口 132(图3)。 第三和第四角部1 和130在基壁114上彼此对角地相对，且每个角部1 和130处的窗口 131、132各自在它们的相应位置处提供进入芯部内部的通入口。更确切地说，经由在基壁114上方的窗口 131、132提供从基壁114的两个侧缘进入芯部内部的通入口，以便于线圈104分别端接于端子线夹106和108。在相应的第三和第四角部128、130附近设置完全通过基壁114厚度的通孔133、134，以便于线圈104与端子线夹106、108的连接，这将在下文进行进一步描述。第一芯部件110的基壁114包括外表面，该外表面成阶梯状以接纳端子线夹106 和108。如图1所示，该阶梯状外表面包括凹陷的或凹入表面136、138，且这些凹陷的或凹入表面136、138以大体彼此共面关系延伸。凹陷表面136在侧壁116下方延伸，并且从第一角部IM至第三角部1 沿基壁114延伸整个距离或长度。凹陷表面138在侧壁118下方延伸，并且从第二角部1 至第四角部130沿基壁114延伸整个距离或长度。凹陷表面 136、138相对于彼此延伸并且由基壁的一部分彼此分离开，而基壁的该部分并不包括凹陷表面，由此相对于凹陷表面136、138抬高。或者说，凹陷表面136、138在第一平面中延伸， 该第一平面大体平行于第二平面但与第二平面隔开，而该第二平面与基壁表面在凹陷表面 136、138之间延伸的剩余部分相对应。通孔133、134分别在角部128和130附近位于凹陷表面136,138中。
如图1所示，第一芯部件110的侧壁116还包括凹陷表面140，而相对的侧壁118 包括相对应的凹陷表面142。凹陷表面140和142沿相应侧壁116和118在角部124和128 之间以及在角部126和130之间的长度、仅仅延伸部分距离。凹陷表面140和142还从基壁114向上延伸一定距离，该距离小于侧壁116和118沿垂直于底面的方向所测得的高度。 这样，凹陷表面140和142与侧壁116和118的顶缘隔开，同时对于侧壁116和118的相邻基壁114延伸的长度的一部分与基壁114的凹陷表面136和138邻接。不同于第一芯部件110，第二芯部件112在两个相对主表面上大体是平坦的并且平面的，且将尺寸和大小设计成与第一芯部件Iio的基壁114互补，并且完成第一芯部件 110的封壳，且线圈104位于第一芯部件110和第二芯部件112之间。在图1中最佳示出，线圈104由一定长度的圆形导线制成，并且该圆形导线包括第一端部或引线150、与第一端部相对的第二端部或引线152以及在线圈端部150和152之间的卷绕部分154，其中，导线围绕线圈轴线156卷绕多圈，以实现所希望的效果，例如对于部件100的选定端部使用应用来说的要求的电感值。端部150、152相对于卷绕部分154弯曲， 使得端部平行于线圈轴线156延伸，以便于线圈端部150、152如下文所述进行端接。虽然在所示的实施例中示出一个线圈，但应理解的是在其它实施例中，可提供一个以上的线圈。如果需要的话，用于形成线圈104的导线可涂敷有搪瓷涂层及类似物，以对线圈 104的结构和功能方面作出改进。如那些本领域的技术人员应理解地，线圈104的电感值部分地取决于导线类型、线圈中导线的匝圈数和线径。这样，线圈104的电感额定值对于不同的应用场合可显著地变化。线圈104可使用已知技术独立于芯部件110和112制造而成， 并且可提供成用于部件100组装的预卷绕结构。在一示范实施例中，线圈104以自动化方式形成，从而为完成的线圈提供一致的电感值，但如果需要的话，能以替代方式手工卷绕线圈。应理解的是，如果提供一个以上线圈，则会类似地需要附加端子线夹，以与所使用的所有线圈进行电连接。图1所示的示例端子线夹106和108在构造上基本上相同，但当施加于第一芯部件110时逆转180°，并因此作为彼此的镜像延伸。在图1中最佳示出，每个端子线夹106 和108包括大体平坦且平面的底部段160、直立的定位片部段162以及端接部段164，该直立的定位片部段160垂直于底部段160延伸，而端接部段164联接于底部段并且与定位片部段162隔开。底部段160形成为细长带，该细长带将大小设计成接纳在其中一个凹陷部分136或138中，而定位片部段将形状和大小设计成接纳在第一芯部件110的侧壁116和 118中的凹陷表面140、142中。图1-3所示的端子线夹106和108在形状上双向地不对称， 定位片部段162沿细长底部段160的长度大约中心定位，而端接部段164定位在细长底部段160的一个端部处。每个线夹106、108的端接部段164可如图1所示包括延伸部段166和大体平面的线圈部段168，延伸部段166从底部段160的一个侧缘垂直延伸，而线圈部段168以大体平行于但与底部段160的平面隔开的方式从延伸部段160延伸。配合槽170形成在底部段 160和线圈部段168之间，且该配合槽170在角部128和130中的一个附近、插在第一芯部件Iio的基壁114上并且配合于基壁114。能通过切割、弯曲或其它从导电材料中形成端子线夹106和108、以相对简单的方式来制造所描述的线夹106、108及其所有部段。在一示范实施例中，端子从镀铜板冲压而成并且弯曲成最终形状，但还可替代地使用其它材料和成形技术。线夹106、108可预成形并且在之后的生产阶段组装至芯部件110。 当组装于第一芯部件110时，线圈部段168在每个角部128和130附近、延伸通过窗口 131和132的下部，且第一芯部件110的角部128和130接纳在每个端子线夹106和 108的配合槽170中。这样，每个线夹106、108的线圈部段168和底部段160在基壁114的相对两侧上延伸。底部段160在基壁114的外侧延伸，而线圈部段168在基壁114的内侧延伸。线夹106和108的每个线圈部段168包括通孔(在图1-3中不可见)，该通孔与基壁 114中的角部128和130附近的通孔133和134对准。因此，线圈端部150、152可延伸通过相应通孔133、134以及线夹106和108的线圈部段168中的通孔。然而，每个线夹106、 108的底部段并不包括通孔，从而当组装好部件100时，线圈端部150、152的远侧部分并不会暴露在基壁114的外侧上。随着线夹106和108被组装至芯部件110且线圈端部150、152延伸通过通孔133、 134以及线圈部段168中的通孔，可经由线圈窗口 131、132所提供的通入口、通过将线圈端部150、152软钎焊于线圈部段168来固定电连接部。如图2所示，部件100可之后表面安装于电路板180。电路板180包括导电迹线 182，该导电迹线182在电路板180的主表面184上限定电路通道。当将部件100安装于电路板180时，基壁114面向并且抵靠于电路板表面184，且每个端子线夹106、108的平坦且平面的底部段160经由软钎焊技术或者本领域已知的其它技术、电连接于电路板180上的导电迹线182。因此，通过部件100完成在电路迹线182之间的电路通道。虽然示出在电路板的一侧184上、一个部件100安装于电路板180，但应理解的是，在电路板180的相同侧或相对侧上、一个以上的部件100可安装于电路板。类似地，应理解的是，虽然部件100是许多各种类型部件中的一个、来安装于电路板100以完成电回路，但在任何给定的电子装置中可组合地使用多个电路板。部件100的构造克服了传统部件构造所具有的许多难题，这些传统部件包括但不局限于上文所描述的并且在图18-21所示出的部件。部件100的组件优于传统表面安装部件构造的若干优点至少包括一下方面。首先，线圈端部150和152以及端子线夹106和108之间、不管是软钎焊还是使用其它已知技术所产生的电连接部保持于芯部结构内部，同时芯部窗口 131、132提供通入口来构成这些连接部。由于线圈和端子线夹的连接部自身位于芯部结构内部，因而在部件的处理过程中，这些连接较不会损坏或受损。其次，线圈端部150、152以及端子线夹106、108之间的内部的电连接部确保所完成的部件不会在电路板180上占据过度空间，并且确保部件的覆盖区域(即，部件100在电路板180上所占据的表面积)和轮廓(即，部件在电路板180上突起的高度)在制造中并不改变。芯部件110的凹陷表面136、138、140以及142进一步确保维持该电子装置的覆盖区域和轮廓。第三，芯部中的通孔133、134以及线夹106、108的线圈部段168为线圈端部150 和152提供双重锚定，以将线圈端部固定就位并且将它们保持就位。因此，在第一种情形中可进行更固定的连接，尤其是对于用于制造线圈104的较大线规来说，该线圈否则会难于端接。无需将线圈端部缠绕线夹周围并且也无需钩或其它机械保持零件便可建立连接，从而节省制造时间和成本并同时简化电连接。第四，由于芯部中的通孔133、134和线夹106、108的线圈部段168锚定于线圈端部150和152，因而无需将线圈端部150、152弄平或者形成其它形状便可实现线圈端部 150、152和线夹的端接，从而当使用较大的线规时可节省制造步骤。第五，端子线夹106和108比一些已知的构造小 并且使用较小的材料，并且仍相当易于组装于芯部。线夹的配合槽170和定位片162确保将线夹106、108适当地定位在芯部件110上。使用减小的材料量来形成线夹106、108还减小制造成本，并且还趋于减小线夹的电阻并减小部件的功率损耗。能以相当大程度的(如果并不完全的的话)自动化方式来形成线夹106、108，从而更进一步节省制造成本。第六，当芯部102、线圈104以及端子线夹106和108预成形并且为组装而提供时， 能相当快速地组装部件100。由于线圈104和线夹106之间的简化电连接，因而在较少的时间内可生产更多的部件。图4-6是根据本发明示范实施例的第二示例表面安装磁性部件200的各种视图。 图4是部件200的分解视图，图5是部件200的顶侧组装立体视图，而图6是部件200的底侧组装立体视图。部件200与部件100在许多方面类似，且类似的参考标记用于指代部件 100和200中的类似特征。将附图中的部件100和200进行比较，可观察到的是阶梯状外表面设在第二芯部件112中。也就是说，部件200中的凹陷表面136、138以及通孔133、134设在第二芯部件 122中，而非参照部件100所描述的设在第一芯部件110中。第二芯部件112的外表面定形成为包括由第二芯部件112并不凹陷的一部分分离开的凹陷表面136、138。凹陷表面136、 138彼此隔开并且大体平行于彼此延伸。凹陷表面136、138还彼此共面地延伸，但与第二芯部件112的非凹陷表面的平面偏离或隔开，且该非凹陷表面将凹陷表面136、138分离开。 然而，第一芯部件110的基壁114大体是平坦的和平面的，且不包括凹陷表面。在第二芯部件112而非第一芯部件110中形成凹陷表面136和138可一定程度上更易于生产部件200 并且能减小生产部件200的成本。此外，部件200中的线夹106和108并不包括参照部件100所描述的定位片部段 162。而是，部件200中的线夹106和108包括导轨部段202，该导轨部段202在安装时邻靠于第二芯部件112的侧缘。在所示出的实施例中，导轨部段202在每个端子线夹106、108 上轴向地延伸底部段160的整个长度，且导轨部段202大体垂直于底部段160的平面、在底部段160上方延伸较短距离。当安装线夹106、108时，导轨部段202包裹第二芯部件112 的侧缘，但大体延伸至第一芯部件110的侧壁116、118。因此，由于第一芯部件110的侧壁 116、118无需包括凹陷表面，因而可进一步简化第一芯部件的成形。如图5所示，当部件200安装于电路板180时，第二芯部件112面向并且抵靠于电路板表面184，且每个端子线夹106、108的平坦且平面的底部段160经由软钎焊技术或者本领域已知的其它技术、电连接于电路板180上的导电迹线182。此外，如图4所示，第一芯部件110包括从第一芯部件110的基壁114突出的定中心突起或突柱204。该突柱204便于使线圈104相对于第一芯部件110更精确地定位，并且允许在使用中对部件200的电感值进行更大程度地控制。当然，由于类似的原因，突柱204也可用在上述部件100 (图1)中。除了上文所指出的以外，部件200的益处在其它方面与部件100可比。图7-9是根据本发明示范实施例的第三示例表面安装磁性部件300的各种视图。 图7是部件300的分解视图，图8是部件300的顶侧组装立体视图，而图9是部件300的底侧组装立体视图。部件300与上述部件100 (图1-3)和部件200 (图4_7)在许多方面类似， 且类似的参考标记在附图中用于指代部件300、200以及100中的类似特征。将图1-6与图7-10进行比较，可观察到的是，在部件300中，第一芯部件110的基壁114上的凹陷表面136和138定向成从它们在部件100和200的位置转过大约90°。也就是说，在部件300中，凹陷表面沿侧壁120和122延伸，而非如在部件100和200中那样沿侧壁116和118延伸。此外，凹陷表面140、142定位在侧壁120和122而非侧壁116,118 上。附加地并且如图7所示，第一芯部件110的基壁114的外表面包括第三和第四凹陷表面302和304，且这两个凹陷表面定位与第一芯部件110的每个角部128、130附近。第三和第四凹陷表面302和304以大体彼此共面的关系延伸，并且与凹陷表面136和138的平面偏离或隔开。凹陷表面136和138还相对于基壁114的不包括凹陷表面的剩余部分凹陷。因此，部件300中的基壁114成阶梯状，以包括三个表面层而非如部件100和200中那样包括两个表面层，且这三个表面层是将第一和第二凹陷表面136和138分离开的非凹陷表面层、凹陷表面136和138的第一凹陷表面层以及凹陷表面302和304的第二凹陷表面层。通孔306、308还被设置成延伸通过第三和第四凹陷表面302和304。此外如图7所示，提供不同于部件100和200的线圈104的线圈320，该线圈320 由一定长度的矩形导电体制成，且该矩形导电体有时称作平坦导线而非如部件100和200 中那样的圆形导线。该平坦导线包括第一端部或引线322、与第一端部相对的第二端部或引线324以及在线圈端部322和324之间的卷绕部分324，其中，导线围绕线圈轴线328卷绕多个匝圈，以实现所希望的效果，例如对于部件300的选定端部使用应用来说的理想电感值。端部322、324相对于卷绕部分326弯曲，使得端部平行于线圈轴线328延伸，以便于线圈端部322、324如下文所述进行端接。端子线夹106和108各自包括线圈部段330，该线圈部段330从每个线夹106、108 的底部段160的一个端部334轴向地延伸。该线圈部段330在大体平行于底部段160的平面但与其隔开的平面中延伸。也就是说，线夹106、108定形成包括与芯部件110的阶梯状凹陷表面136、138以及302、304互补的阶梯状表面160、330。当将线夹106、108安装于芯部件100时，每个线夹的底部段160邻靠于第一和第二凹陷表面136、138中的一个表面，且每个线夹106、108的线圈部段330邻靠于第三和第四凹陷表面302、304中的一个表面。
每个端子线夹106、108的线圈部段330还包括通孔332，该通孔具有与在第一芯部件110的角部128、130附近、形成在该第一芯部件110中的通孔306和308相类似的尺寸和形状。当将端子线夹106、108组装于芯部件110时，通孔306、308中的每一个和通孔 332彼此对准，且线圈320的端部322、324延伸通过所对准的通孔306、308以及332。通孔 306,308以及332在形状上与用于制造线圈320的平坦导线互补，由此是矩形的。通孔306、 308以及332确保在组装部件300的过程中、线圈320的位置适当定位，且形成在第一芯部件110中的窗口 131、132允许通达线圈端部322、324，以在线圈端部322、324和端子线夹106、108的线圈部段322、324之间经由软钎焊或其它技术构成电连接部。如图7所示，当部件300安装于电路板180时，第一芯部件110的基壁114面向并且抵靠于电路板表面184，且每个端子线夹106、108的平坦且平面的底部段160经由软钎焊技术或者本领域已知的其它技术、电连接于电路板180上的导电迹线182。
除了上文所指出的以外，部件300的益处则与部件100和200相当。图10-13是根据本发明示范实施例的第四示例表面安装磁性部件400的各种视图。图10是表面安装磁性部件400的部分分解图，图11是磁性部件400的顶部示意立体图，图12是磁性部件400的顶部组装立体图，而图13是图10所示磁性部件的底侧组装立体图。部件400与上述部件100 (图1-3)、部件200 (图4-6)以及部件300 (图7_9)在许多方面类似，且类似的参考标记在附图中用于指代部件400、300、200以及100中的类似特征。不同于图1-9中所示的部件100、200以及300，部件400包括由单个部件110制成的芯部102，而非前文对于部件100、200以及300所描述的由两个离散部件所制成。在一示例实施例中，用于部件400的芯部件110可由本领域技术人员熟知的磁性粉末材料制成，且该材料可压制或压布到线圈402周围，以形成一体的芯部和线圈构造。在图11中最佳示出，线圈402由一定长度的圆形导线制成，并且包括第一端部或引线404、与第一端部相对的第二端部或引线406以及在线圈端部404和406之间的卷绕部分408，其中，导线围绕线圈轴线410卷绕多个匝圈，以实现所希望的效果，例如对于部件 400的选定端部使用应用来说的理想电感值。附加地并且不同于图1-9中所示的线圈实施例，线圈既以沿轴线410的螺旋方式又以相对于轴线410盘绕形式的卷绕，以提供更紧凑的线圈设计来满足低轮廓的要求，同时仍提供所希望的电感值。端部404、406相对于卷绕部分408弯曲，使得端部平行于线圈轴线410延伸，以便于线圈端部404、406如下文所述进行端接。芯部件110的基壁114的外表面包括将第一和第二凹陷表面136和1338分离开的非凹陷表面、第三和第四凹陷表面302和304以及第五和第六表面412、414。第五和第六凹陷表面412、414在芯部件110的角部上与第三和第四凹陷表面302和304相对。在所说明的实施例中，第五和第六凹陷表面412、414相对于彼此以大体共面关系延伸，并且还相对于第三和第四凹陷表面302和304以大体共面关系延伸。因此，基壁114成阶梯状以具有三个表面层，第一层是非凹陷表面，第二层是与第一层隔开第一量值的凹陷表面136 和138，而第三层是与第一层和第二层中的每个层均隔开的凹陷表面302、304、412、414。凹陷表面136、304和412通过非凹陷表面与凹陷表面138、302和414隔开并且分离开。凹陷表面302和414通过凹陷表面138隔开并且分离开，而凹陷表面304和412通过凹陷表面 136隔开并且分离开。部件400的端子线夹106和108包括安装部段416，该安装部段416从底部段160 与线圈部段330相对地延伸。在所说明的实施例中，安装部段416相对于线圈部段416以大体共面关系延伸，并且相对底部段160的平面偏离或隔开。通过将平坦部段160抵靠于凹陷表面136和138、将线圈部段330抵靠于凹陷表面302和304并且将安装部段抵靠于凹陷表面412和414而将线夹106、108组装至芯部件110。此外如图10和11所示，线圈端部 404和406延伸通过端子线夹106、108的线圈部段330中的通孔418，在此处这些线圈端部能通过软钎焊或者其它方式进行附连，以确保线圈端部404、406和线圈402之间的电连接。然而，由于线圈端部404、406定位于芯部件110的基壁114上的凹入表面上，这些线圈端部并不从芯部件110的整个外表面突出，并且在操纵部件400时较不会不理想地分开。
由于芯部件110压靠于线圈402周围，因而不再需要参照前文实施例所描述的芯部窗口，且线圈端部404、406和端子线夹106、108之间的电连接部移至芯部结构的外部。如图12所示，当部件400安装于电路板180时，第一芯部件110的基壁114面向并且抵靠于电路板表面184，且每个端子线夹106、108的平坦且平面的底部段160经由软钎焊技术或者本领域已知的其它技术、电连接于电路板180上的导电迹线182。每个线夹106、108的线圈部段330各自面向电路板180，且线圈端部404、406和线夹的线圈部段330之间的电连接部基本上被保护在芯部结构下方。除了上文所指出的以外，部件400的益处则与部件100、200以及300相当。图14-17是根据本发明示范实施例的第五示例表面安装磁性部件500的各种视图。图14是部件500的分解视图，图15是部件500的顶侧立体示意图，而图16是部件500 的顶侧组装立体视图。图17是图14所示磁性部件的底侧立体组装视图。部件500与上述部件100 (图1-3)、部件200 (图4-6)、部件300 (图7-9)以及部件400 (图10-13)在许多方面类似，且类似的参考标记在附图中用于指代部件500、400、300、200以及100中的类似特征。部件500类似于部件400，但包括离散的芯部件110和112，在芯部402定位于第二芯部件112和第一芯部件110之间的情形下、将第二芯部件112组装至第一芯部件110。 部件500的益处则与部件400的益处相当。III.结论应理解的是，上述部件的某些特征可组合和匹配，以提供具有类似优点的磁性部件的又一些其它实施例。为了说明而非限制目的而提供上述示例实施例，且所说明实施例的特征既不意指仅仅属于那些实施例，又不排除每个实施例中附加的或不同特征的存在。 作为一个示例，能与该电子装置组合地使用一个以上的芯部形状和/或端子线夹构造，例如具有一个以上线圈的实施例，其中使用不同的端子线夹构造来端接每个线圈。作为另一示例，超出所描述和所说明的线圈形状和构造的其它线圈形状和构造是已知的，并且可用于例如那些具有类似效果而描述的端子线夹。现在应认为本发明内容的益处和优点是显而易见的。现在已详细描述了磁性部件的各种实施例，尤其是使得现代电子装置具有更紧凑且恒定的部件尺寸和形状并且具有优化的功率和能量密度。通过具有较少步骤的简化制造工艺，可使表面安装磁性部件具有较小的覆盖区域。可更容易地使用相对较低成本的制造技术来在线圈引线和端子线夹之间实现恒定且可靠的电连接。可实现更恒定的部件电气和机械特征。与现有的设计相比，所描述的独特芯部形状和端子线夹便于使高电流的功率电感器具有更佳的形状因素并且具有更恒定、紧凑且坚固的设计。此书面描述使用示例来披露包括最佳模式的本发明，并且还用于使本领域任何技术人员能实践本发明，包括制造并使用任何设备或系统以及实施任何所包含的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求所限定，并且可包括由本领域技术人员所想到的其它示例。如果一些其它示例具有并不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者这些示例包括不与权利要求的字面语言具有本质差别的等同结构元件，则这些示例仍可被认为落在这些权利 要求的范围内。
权利要求
1.一种表面安装磁性部件组件，包括磁性芯部，所述磁性芯部限定具有阶梯状表面的至少一个外侧；导电线圈，所述导电线圈位于所述磁性芯部内部，且所述线圈包括第一和第二端部；以及所述第一和第二端部中的至少一个延伸通过所述至少一侧。
2.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述阶梯状表面包括第一表面和第二表面；并且所述第二表面相对于所述第一表面凹陷。
3.如权利要求2所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一侧具有第一端部、与所述第一端部相对的第二端部以及完全在所述第一端部和所述第二端部之间延伸的第二表
4.如权利要求2所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性部件组件还包括第三表面，所述第三表面与所述第二表面相对延伸，且所述第一表面将所述第二和第三表面分离开。
5.如权利要求4所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第二和第三表面基本上是共面的。
6.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一侧具有角部以及通孔， 且所述通孔在所述角部附近延伸通过所述至少一侧。
7.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述阶梯状表面包括第一表面、第二表面以及第三表面，其中所述第二表面相对于所述第一表面凹陷，而所述第三表面相对于所述第二表面凹陷。
8.如权利要求7所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一侧具有第一角部和第二角部，所述第三表面位于所述第一角部附近，而所述第二表面从所述第三表面延伸至所述第二角部。
9.如权利要求8所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一侧具有与所述第一角部对角地相对的第三角部，且所述至少一侧包括第四表面，所述第四表面大体与所述第三表面共面地延伸并且位于所述第三角部附近。
10.如权利要求7所述的磁性部件组件，其特征在于，所述阶梯状表面还包括第四表面，所述第四表面大体与所述第三表面共面地延伸，且所述第三和第四表面由所述第一表面分离开。
11.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性芯部包括第一芯部件和第二芯部件，且所述第一和第二芯部件中的一个限定所述至少一个外侧。
12.如权利要求11所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第一芯部件包括基壁和从所述基壁延伸的直立侧壁。
13.如权利要求12所述的低轮廓磁性部件，其特征在于，所述第二芯部件基本上是平面的。
14.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性芯部包括基壁、从所述基壁延伸的第一侧壁以及从所述基壁延伸的第二侧壁；并且所述第一和第二侧壁间隔开，以在所述芯部中提供窗口。
15.如权利要求14所述的磁性部件组件，其特征在于，所述窗口位于所述基壁的角部附近。
16.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性部件组件还包括至少一个端子线夹，所述端子线夹构造成用于附连于所述芯部的阶梯状表面。
17.如权利要求16所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个端子线夹包括底部段以及线圈部段，所述底部段在第一平面中延伸，而所述线圈部段在第二平面中延伸，且所述第一和第二平面彼此平行但又相互隔开。
18.如权利要求17所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈部段在所述芯部内部延伸。
19.如权利要求18所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个端子线夹限定槽， 且所述芯部的一部分在所述底部段和所述线圈部段之间接纳在所述槽中。
20.如权利要求17所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个端子线夹包括第一和第二端子线夹，所述第一和第二线夹在附连于所述芯部和线圈时、相对于彼此逆转 180°。
21.如权利要求17所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个端子线夹包括第三部段，所述第三部段大体与所述线圈部段共面，但由所述底部段与端接部段分离开。
22.如权利要求16所述的磁性部件组件，其特征在于，所述端子线夹限定通孔，且所述线圈的第一端部和第二端部中的一个接纳在所述通孔中。
23.如权利要求16所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性芯部包括毗邻所述第一侧的第二侧，且所述第二侧在所述第一侧附近包括凹部，而所述至少一个端子线夹包括配合在所述凹部中的定位片。
24.如权利要求16所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个端子线夹包括第一端子线夹和第二端子线夹，且所述线圈的第一和第二端部分别附连于所述第一和第二端子线夹，而无需将所述线圈的第一和第二端部缠绕在所述线夹周围。
25.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈在所述第一和第二端部之间包括卷绕部分，且所述卷绕部分包括绕卷绕轴线的多个匝圈，并且所述第一和第二端部大体平行于所述卷绕轴线延伸。
26.如权利要求25所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈包括卷绕多个匝圈的平坦导线和圆形导线中的一种。
27.如权利要求25所述的磁性部件组件，其特征在于，所述卷绕部分绕所述线圈轴线螺旋形地且盘绕形地延伸。
28.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括电路板，所述阶梯状表面的一部分抵靠在所述电路板上。
29.如权利要求观所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括第一和第二端子线夹，所述第一和第二端子线夹连接于所述电路板的表面上的电路通道，并且还分别连接于所述线圈的第一和第二端部。
30.如权利要求四所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第一和第二端子各自包括平面底部段以及线圈部段，所述底部段连接于所述电路通道，而所述线圈部段在平行于所述平面底部段但与其隔开的平面中延伸。
31.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述部件是电感器。
32.一种表面安装磁性部件组件，包括磁性芯部，所述磁性芯部限定至少一个外侧，所述至少一个外侧具有第一、第二、第三以及第四角部并且具有阶梯状表面；导电线圈，所述导电线圈位于所述磁性芯部内部，且所述线圈包括第一和第二端部，所述第一和第二端部中的至少一个延伸通过所述至少一个外侧；以及第一和第二端子线夹，所述第一和第二端子线夹联接于所述阶梯状表面，并且分别连接于所述线圈的第一和第二端部。
33.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述芯部在所述第一、第二、第三以及第四角部中的一个角部附近限定至少一个窗口，用以在所述芯部内部的一个位置处、将第一和第二线圈引线中的一个连接于所述第一和第二端子线夹中的一个。
34.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第一和第二端子线夹中的每个包括底部段以及线圈部段，所述底部段在第一平面中延伸，而所述线圈部段在第二平面中延伸，且所述第二平面平行于所述第一平面但与其隔开。
35.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第一和第三角部彼此对角地相对，且所述第一和第二端子线夹中的每个端子线夹的线圈部段位于所述第一和第三角部附近。
36.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈包括绕轴线卷绕多个匝圈的平坦导线和圆形导线中的一种。
37.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括电路板，且所述外侧是安装于所述电路板的表面。
38.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述第一和第二端子线夹中的至少一个双向地不对称。
39.如权利要求32所述的磁性部件组件，其特征在于，所述部件是电感器。
全文摘要
一种表面安装磁性部件组件(100)，包括磁性芯部(110)、线圈以及端子线夹(106)，磁性芯部具有带有阶梯状外表面的侧部，线圈位于磁性芯部内，而端子线夹用于进行与线圈端部(150)的电连接。线圈端部延伸通过阶梯状外表面，端子线夹附连于阶梯状外表面，且外表面安装于电路板(180)，以完成具有改进可靠性的电连接。由此可以实现较小的部件尺寸、改进的可制造性和一致性。
文档编号H01F17/04GK102449709SQ201080025066
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月21日 优先权日2009年4月24日
发明者R·J·博格特, 颜毅鹏 申请人:库柏技术公司