专利名称：磁性部件及其制造方法
磁性部件及其制造方法
背景技术：
本发明领域总地涉及磁性部件及其制造，并且更确切地涉及诸如电感器和变压器之类的磁性表面安装电子部件。随着电子封装的进步，制造更小但具更大功率的电子装置已变得可行。为了减小这些电子装置的总体尺寸，用于制造这些电子装置的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，并且不理想地增大电子部件的成本。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。在这些电子部件、以及使用这些电子部件的电子装置的高容量大规模生产工艺中，制造成本的任何降低当然是显著的。
参照以下附图来描述非限制性的和非穷举的实施例，其中，除非另有说明，在各附图中，类似的附图标记表示类似部件。图1是根据本发明一示例性实施例所形成的第一示例磁性部件组件的分解视图。图2是用于图1所示磁性部件组件的第一示例线圈的立体图。图3是图2所示线圈的导线的剖视图。图4是用于图1所示磁性部件组件的第二示例线圈的立体图。图5是图4所示线圈的导线的剖视图。图6是根据本发明一示例性实施例所形成的第二示例磁性部件组件的立体图。图7是根据本发明一示例性实施例所形成的第三示例磁性部件组件的立体图。图8是图7中所示部件的组装图。
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.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，并且通常在物理上彼此隔开或间隔开。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端子线夹。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。端子线夹通常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。在电感器的情形中，流过线圈的电流会在磁性芯部中感应产生磁场和磁能。可提供一个以上的线圈。在变压器的情形中，设置有初级线圈和次级线圈，其中流过初级线圈的电流在次级线圈中感应产生电流。变压器部件的制造具有与电感器部件类似的问题。对于日益小型化的部件来说，提供在物理上间隔开的芯部是具有挑战性的。难于以成本有效的方式来可靠地实现建立并维持恒定间隙尺寸。关于在小型化的表面安装磁性部件中、在线圈和端子线夹之间进行电连接方面也存在多个实际问题。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，还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，由扁平的而非圆形导电体制造线圈可缓解这些问题，但扁平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，使用扁平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，尤其是那些包括由扁平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和变压器，而这些功率电感器和变压器具有相对较小、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。对于连接于多相电力系统的部件来说还存在其它一些难题， 其中在小型化装置中容纳电源的不同相位是困难的。试图使磁性部件的基底面和轮廓优化、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“基底面(覆盖面积)”。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”。部件的基底面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，减小相邻电路板之间的间隙，或者同时需要上述两者。II.示例的创造性磁性部件组件及其制造方法下文描述的磁芯部件的各种实施例包括磁性体构造和线圈构造，并且提供优于现有的用于电路板应用的磁芯部件的制造和组装优点。从下文中应理解的是，能够提供这些优点，至少部分地是由于所使用的磁性材料可模制在线圈之上，由此消除对离散的、间隔开的芯部和线圈进行组装的步骤。此外，磁性材料具有分布式间隙特性，这避免了对于将磁性材料的不同部件物理隔开或者分开的任何需求。这样，有利地避免了与建立并维持一致的物理间隙尺寸相关联的困难和费用。还有其它优点部分地是显而易见的，而部分地在下文中指出。与所描述装置相关联的制造步骤部分显而易见而部分在下文进行确切地描述。类似的，与所描述方法步骤相关联的装置部分显而易见而部分在下文进行确切地描述。也就是说，本发明的装置和方法将没有必要在下文的描述中进行分别地描述，而被相信适当地在本领域技术人员的认识范围内，而无需进一步解释。现在参见图1，以分层构造来制造磁性部件组件100，其中在分批生产过程中，多
个层堆叠并且组装在一起。所示出的组件100包括多层，这些层包括外部磁性层102和104、内部磁性层106 和108以及线圈层110。内部磁性层106和108定位在线圈层110的相对两侧上，并且将线圈层110夹在它们之间。外部磁性层102和104定位在内部磁性层106和108的与线圈层 110相对的表面上。在一示例实施例中，磁性层102、104、106以及108中的每一个由可模制磁性材料所制成，该可模制磁性材料可例如是具有分布式间隙特性的磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物，正如在本领域中无疑可以理解的那样。因此，磁性层102、104、106以及108可围绕线圈层110压制并且彼此压紧，以在线圈层110上方、下方和周围形成一体的或单体的磁性体112。尽管示出四个磁性层和一个线圈层，但应理解到在其它和/或替代的实施例中可使用更多或更少的数量的磁性层以及超过一个的线圈层110。在一示例实施例中，用于制造磁性层的材料具有远大于一的相对磁导率yr，从而使小型化功率电感器部件产生足够的电感值。更确切地说，在一示例实施例中，磁导率yr 可以是至少10.0或更高。如图1所示，线圈层110包括有时也被称作绕组的多个线圈。在线圈层110中可使用任何数量的线圈。线圈层110中的线圈能以任何方式、包括但不局限于在上文所参照的同样由本申请人所有的相关专利申请中所描述的那些方式由导电材料所制成。例如，不同实施例中的线圈层110可各自通过绕轴线而卷绕多圈平导线导电体、绕轴线而卷绕多圈圆导线导电体所形成，或者通过印刷技术之类形成在刚性或柔性基质材料上。线圈层110中的每个线圈可包括任何数量的匝圈或线环，包括小于一个完整匝圈的局部的或部分的线匝，以实现所希望的磁性效果，例如磁性部件的电感值。匝圈或线环可包括在它们的端部处连结的多个直线导电通路、弧形导电通路、螺旋导电通路、蛇形导电通路或者又一些其它的已知形状和构造。线圈层110中的线圈可形成为大体扁平的元件，或者可替代地形成为三维的独立式线圈元件。在后者使用独立式线圈元件的情形中，独立式元件可为了便于制造而联接于引线框。在各种实施例中，用于形成这些磁性层102、104、106和108的磁性粉末颗粒可以是铁氧体颗粒、铁颗粒、铁硅铝(Sendust)颗粒、镍钼铁(MPP)颗粒、镍铁(HighFlux)颗粒、 铁硅合金(Megaflux)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒或者本领域已知的其它等同材料。当这些磁性粉末颗粒与聚合物粘结剂材料混合时，所合成的磁性材料呈现分布式间隙特性，而这种特性避免了对于物理间隙或者分开的不同磁性材料件的任何需要。这样，有利地避免了与建立并维持一致的物理间隙尺寸相关联的困难和费用。对于高电流的应用来说，与聚合物粘结剂组合的、预退火的磁性无定形金属粉末被认为是有利的。在不同的实施例中，磁性层102、104、106和108可由相同类型的磁性颗粒或者不同类型的磁性颗粒所制成。也就是说，在一实施例中，所有的磁性层102、104、106和108可由一种或相同类型的磁性颗粒所制成，使得这些磁性层102、104、106和108具有即使不相同也是基本类似的磁性。然而，在另一实施例中，磁性层102、104、106和108中的一层或多层可由与其它磁性层不同类型的磁性粉末颗粒所制成。例如，内部磁性层106和108可包括与外部磁性层102和104不同类型的磁性颗粒，使得内部磁性层106和108具有与外部磁性层102和104不同的磁性。因此，所完成部件的性能特征可根据所使用的磁性层数量和用于形成每个磁性层的磁性材料的类型而改变。用于形成板102、104、106和108的磁性复合材料的各种配方可实现使部件组件在使用中具有各种水平的磁性。然而，通常在功率电感器应用中，材料的磁性大体与用在磁性层中的磁性颗粒的磁通密度饱和点(Bsat)、磁性颗粒的磁导率(μ)、磁性层中的磁性颗粒的加载量(重量百分比)以及磁性层在如下所述压制在线圈周围之后的体积密度成比例。 也就是说，通过增大磁性饱和点、磁导率、加载量以及体积密度，会得到更高的电感值并且会改进性能。另一方面，部件组件的磁性与用在各磁性层102、104、106和108中的粘合材料量成反比。因此，随着粘合材料的加载量增大，最终部件的电感值趋于减小，并且部件的整体磁性也降低。Bsat和μ中的每个是与磁性颗粒相关联的材料特性，并且在不同类型的颗粒之间会改变，而磁性颗粒的加载量和粘结剂的加载量在不同配方的磁性层之间会改变。对于电感器部件来说，上述考虑可用于策略地选择材料和层配方，以实现特定的目的。作为一个示例，金属粉末材料会优于铁氧体材料，而在较高功率的电感器应用中用作磁性粉末材料，这是由于诸如铁-硅颗粒之类的金属粉末具有较高的Bsat值。Bsat值指代通过施加外部磁场强度H而可在磁性材料中可得到的最大磁通密度B。磁化曲线可揭示任何给定材料的Bsat值，该磁化曲线有时称作B-H曲线，其中在磁场强度H的范围中绘制磁通密度B。B-H曲线的初始部分限定待磁化的材料的磁导率或倾向。Bsat指代B-H曲线中的一点，在该点处建立材料的磁化或磁通最大状态，而即使磁场强度持续增大，磁通或多或少地保持恒定。换言之，B-H到达并且维持最小斜率的一点代表磁通密度饱和点(Bsat)。此外，诸如铁-硅颗粒之类的金属粉末颗粒具有相对较高水平的磁导率，而诸如铁镍(磁透合金)之类的铁氧体材料具有相对较低的磁导率。一般而言，所使用的金属颗粒的B-H曲线中磁导率斜率越大，则复合材料将磁通和感生出产生磁通的磁场的能量保持于特定的当前水平的能力越大。如图1所示，磁性层102、104、106和108可设置成相对较薄的板，这些板可在层叠过程中或者经由本领域中已知的其它技术与线圈层110进行堆叠并彼此连结。如本文所用，术语“层叠”应指代如下过程其中磁性层连结或整合成多层结构，并且在被连结和整合之后保持为可识别的各层。此外，用于制造磁性层的聚合物粘合材料可包括热塑性树脂， 而热塑性树脂允许在层叠过程中、在不加热的条件下对粉末板进行压力层叠。因此，排除了与其它已知的层叠材料所需要的热层叠的升温相关联的费用和成本，从而压力层叠是有利的。磁性板可放置在模具或其它压力容器中并且压缩，以使磁性粉末板彼此层叠。磁性层 102、104、106以及108可在单独的制造阶段预先制成，以简化后续组装阶段中磁性部件的形成。此外，磁性材料有益地可例如通过压缩模制技术或其它技术而模制成所希望的形状，以将磁性层联接于线圈并且将磁性体限定成所希望的形状。能够对磁性材料进行模制是有利的，这是由于磁性体可围绕线圈层110形成为包括线圈的一体或单体结构，并避免了将线圈组装至磁性结构的单独制造步骤。在各种实施例中可提供各种形状的磁性体。一旦部件组件100固定在一起，该组件100可切分、切割、单分(singulated)或者以其它方式分成离散的单独部件。每个部件可以是基本上矩形的小片部件，但其它变形也是可以的。每个部件可根据所希望的最终使用或应用而包括单个线圈或多个线圈。可在部件被单分之前或之后、为组件100提供诸如在通过参见方式引入的相关申请或上文所述中所描述的任何一种端接结构之类的表面安装端接结构。这些部件可使用已知的软钎焊技术之类安装于电路板的表面，以在电路板上的电路和磁性部件中的线圈之间建立电连接。这些部件可特定地适于在直流(DC)电源应用、单相电压变换器电源应用、二相电压变换器电源应用、三相电压变换器电源应用以及多相电源应用中用作变压器或电感器。 在各种实施例中，线圈可在部件本身中或者经由其上安装有这些线圈的电路板中的电路而串联或并联地电连接，以实现不同的目的。当两个或多个独立线圈设在一个磁性部件中时，线圈可设置成使得在这些线圈之间存在磁通共享。也就是说，这些线圈利用通过单个磁性体各部分的共同磁通通路。虽然在图1中示出分批制造工艺，但应理解的是，如果需要的话，可使用其它制造工艺来制造单独的离散磁性部件。也就是说，可模制磁性材料可例如仅仅压制在单个装置的所希望数量的线圈的周围。作为一个示例，对于多相电源应用来说，可模制磁性材料可压制在两个或多个单独的线圈周围，提供一体的磁性体和线圈结构，而该一体的磁性体和线圈结构可通过添加任何必需的端接结构而完成。图2是第一示例导线线圈120的立体图，该导线线圈可用于构造例如上文所述那些磁性部件。如图2所示，导线线圈120包括有时被称为引线的相对端部122和124，而绕组部件1 在端部120和122之间延伸。用于制造线圈120的线导体可由铜或者本领域已知的另一导电金属或合金所制成。导线能以已知方式柔性地卷绕于轴线1 周围，以提供具有多个匝圈的绕组部分 126，从而实现所希望的效果，例如用于部件的所选定最终使用或应用的所希望电感值。本领域那些技术人员应理解的是，绕组部分126的电感值主要取决于导线的匝数、用于制造线圈的导线的特定材料以及用于制造线圈的导线的横截面积。于是，通过改变线圈匝数、 线匝构造以及线圈线匝的横截面积，磁性部件的电感额定值对于不同应用来说可显著地改变。许多线圈120可预先制造并且连接于引线框，以形成线圈层110(图1。图3是线圈端部124的剖视图，示出用于制造线圈120的导线的又一特征(图2)。 虽然仅仅示出一个线圈端部124，但应理解的是，整个线圈设有类似的特征。在其它实施例中，可在线圈的一些部分中而非所有部分中设有图3所示的特征。作为一个示例，可在绕组部分126(图2)而非端部122、124中设有图3所示的特征。其它变形同样也是可能的。在横截面的中心处可观察到线导体130。在图3所示的示例中，线导体130在横截面上大体是圆形的，由此线导体有时被称作圆导线。绝缘层132可设置在线导体130之上， 以避免在所完成的组件中导线与相邻磁性粉末颗粒的电气断路，并且在制造过程中为线圈提供一定程度的保护。可以采用已知的方式、包括但不局限于涂敷技术或浸渍技术来设置足以实现该目的的任何绝缘材料。此外，如图3所示，还提供粘合剂134。在部件组件的制造过程中，粘合剂能可选地被热激化或化学激化。该粘结剂有益地提供线圈和磁性体之间附加的结构强度和整体性以及改进粘结性。可以采用任何已知的方式、包括但不局限于涂敷技术或浸渍技术来设置适用于该目的的粘结剂。虽然绝缘体132和粘合剂134是有利的，但可设想在不同的实施例中，它们可以被认为是可选的，即单独地和共同地选择这两者。也就是说，绝缘体132和/或粘合剂134无需存在于所有的实施例中。图4是第二示例导线线圈140的立体图，该导线线圈可代替线圈120(图2)而用于磁性部件组件(图1)。如图4所示，导线线圈140包括有时被称为引线的相对端部142 和144，而绕组部件146在端部142和144之间延伸。用于制造线圈140的线导体可由铜或者本领域已知的另一导电金属或合金所制成。导线能以已知方式柔性地卷绕于轴线148周围，以提供具有多个匝圈的绕组部分 146，从而实现所希望的效果，例如达到用于部件的所选定最终使用应用的所希望电感值。如图5所示，在横截面的中心处可观察到线导体150。在图5所示的示例中，线导体150在横截面上大体是细长的和矩形的，并且具有相对的且大体平坦和平面的侧部。因此，线导体150有时称作平导线。能如上所述可选地设有高温绝缘体132和/或粘合剂134并且具有类似的优点。又一些其它形状的线导体可用于制造线圈120或140。也就是说，如果需要的话， 导线无需是圆形或平坦的，而可具有其它形状。图6示出另一磁性部件组件160，该组件大体包括限定磁性体162的可模制磁性材料以及连接于该磁性体的多个多匝圈的导线线圈164。类似于前述的实施例，磁性体162能以相对简单的制造过程压制于线圈164周围。线圈164在磁性体中彼此隔开并且在磁性体 162中可独立地操作。如图6所示，虽然提供三个导线线圈164，但在其它实施例中可提供更多或更少数量的导线线圈164。此外，虽然图6所示的线圈164由圆的线导体所制成，但可替代地使用其它类型的线圈，包括但不局限于本文所描述的那些线圈或者在上文所指出的相关申请中的任何线圈。线圈164能可选地设有上文所述的高温绝缘体和/或粘合剂。限定磁性体162的可模制磁性材料可以是上述材料中的任何一种或者本领域已知的其它合适材料。虽然混合有粘合剂的磁性粉末材料被认为是有利的，但对于使磁性材料形成磁性体162来说，粉末颗粒或者非磁性粘合剂都不是必需的。此外，可模制磁性材料无需设置成上述板或层，而是可使用压缩模制技术或本领域已知的其它技术直接联接于线圈164。虽然图6中所示的本体162通常是细长的和矩形的，但其它形状的磁性体164也是可以的。线圈164可设在磁性体162中，使得在它们之间存在磁通共享。也就是说，相邻线圈164可共享通过磁性体各部分的共同磁通通路。图7和8示出另一小型化磁性部件组件170，该组件大体包括限定磁性体172的粉末状磁性材料以及与该磁性体联接的线圈120。磁性体172由线圈120的一侧的可模制磁性层174、176、178以及线圈120的相对侧的可模制磁性层180、182、184所制成。尽管示出六层磁性材料，但应理解到在其它和/或替代的实施例中可设置更多或者更少的磁性层数。还可设想，在某些实施例中，诸如上板178之类的单板可限定磁性体172，而无需使用任何其它板。在一示例实施例中，磁性层174、176、178、180、182、184可包括诸如上文所述的粉末状材料或本领域已知的粉末状磁性材料中任一种的粉末状磁性材料。尽管在图7中示出多层磁性材料，但这种粉末状的磁性材料能可选地以粉末形式压制或者以其它方式连接于线圈，而无需预制步骤来形成如上所述的各层。所有层174、176、178、180、182、184可在一个实施例中由相同的磁性材料制成，使得这些层174、176、178、180、182、184具有即便不是完全相同也是相似的磁性特性。在另一实施例中，层174、176、178、180、182、184中的一层或多层可由与磁性本体172中其它层不同的磁性材料制成。例如，层176、180和184可由具有第一磁性特性的第一可模制材料制成，而层174、178和182可由具有与第一磁性特性不同的第二磁性特性的第二可模制材料制成。不同于前述的实施例，磁性部件组件170包括通过线圈120插入的成形芯部元件 186。在示例性实施例中，成形芯部元件186可由与磁性体172不同的磁性材料制成。成形芯部元件186可由本领域中已知的任何材料制成，包括但不限于已述的那些。如图7和8 中所示，成形芯部元件186可成形成与线圈120的中心开口 188的形状互补的大体圆柱形形状，但也可设想，非圆柱形的形状可类似地用于具有非圆柱形开口的线圈。在又一些其它实施例中，成形芯部元件186和线圈开口不必具有互补形状。成形芯部元件186可延伸穿过线圈120内的开口 188，而然后可模制磁性材料模制到线圈120和成形芯部元件186周围，以完成磁性体172。当为成形芯部元件186选择的材料具有比用于形成磁性本体172的可模制磁性材料更好的特性时，成形芯部元件186和磁性本体172的不同磁性特性可以是特别有利的。因此，穿过芯部元件186的磁通路径可提供比磁性本体否则将提供的更好的性能。与如果整个磁性体由成形芯部元件186的材料制成相比，可模制磁性材料的制造优点在于可实现更低的部件成本。虽然图7和8中示出了一个线圈120和芯部元件186，但也可设想多于一个线圈和线圈元件可类似地设置在磁性体172中。此外，包括但不限于上述那些类型或者在上面所指出的相关申请中的那些类型的其它类型的线圈可以根据需要而代替线圈120使用。表面安装端接结构也可设在磁性部件组件170上，以提供类似于本领域那些部件的小片类型的部件。此种表面安装端接结构可包括本文通过参见方式所引入的相关申请中所指出的任何端接结构或者本领域已知的其它端接结构。因此，部件组件170可使用表面安装端接结构和已知的技术来安装于电路板。因此，小型化低型面的部件组件170便于使相对高功率的高性能磁性部件在较大的电路板组件中占据相对较小的空间(在基底面和型面高度方面)，并且允许进一步减小电路板组件的尺寸。因此，可实现包括电路板的更大功率但更小的电气装置。III.公开的示例性实施例现在可认为，本发明的益处通过前述示例和实施例是显而易见的。磁性部件组件的一示例实施例包括层叠结构，包括至少一个磁性板材料的预制层；以及至少一个预制线圈；至少一个预制层压制在预制线圈周围，由此形成容纳线圈的单件式磁性体。在磁性体中不形成物理间隙，且该组件可限定功率电感器。可选的是，至少一个磁性板材料的预制层包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物。磁性颗粒可选自铁氧体颗粒、铁颗粒、铁硅铝(Sendust)O^-Si-Al)颗粒、镍钼铁 (MPP) (Ni-Mo-Fe)颗粒、镍铁合金(HighFlux) (Ni-Fe)颗粒、铁硅合金(Megaflux) (Fe-Si 合金)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒和等同物以及它们的组合的组。至少一个磁性板材料的预制层可包括至少两层磁性板材料，而至少一个预制线圈夹在至少两层磁性板材料之间。至少两层磁性板材料可各自由不同类型的磁性粉末颗粒制成，由此多层磁性板材料中的至少两层具有彼此不同的磁性特性。磁性板材料的至少一个预制层可具有大于约10的相对磁导率。聚合物粘结剂可以是热塑性树脂。线圈可限定中心开口，而部件组件还可包括成形磁性芯部元件。成形磁性芯部元件可与成形芯部元件单独地提供，并且装配在中心开口内。至少一个磁性板材料的预制层可包括至少两层磁性板材料，而至少一个预制线圈夹在至少两层磁性板材料之间，并且成形磁性芯部元件也夹在至少两层磁性板材料之间。成形磁性芯部元件可以是基本上圆柱形的。线圈可包括线导体，该线导体绕轴线柔性地卷绕多圈，以限定绕组部分。线导体可以是圆形的或扁平的。多个线匝可包括在它们的端部处连结的直线导电通路、弧形导电通路、螺旋导电通路以及蛇形导电通路中的至少一种。线圈可成形为三维的、独立式线圈元件。线圈可设有粘合剂。该线圈可连接于引线框。还披露一种制造磁性部件的方法。部件包括线圈绕组和磁性体，由此该方法包括 将至少一个磁性板材料的预制层压制在至少一个预制线圈绕组的周围，由此形成容纳线圈绕组的层叠式磁性体。压缩模塑可不涉及热层叠。线圈绕组可包括中心开口，且该方法还可包括将单独制成的成形芯部元件施加于中心开口。可通过该方法来获得产品。至少一个磁性板材料的预制层可具有至少约10的相对磁导率。至少一个磁性板材料的预制层可包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物。 聚合物粘结剂可以是热塑性树脂。至少一个磁性板材料的预制层可包括至少两层磁性板材料，且这至少两层磁性板材料包括不同类型的磁性颗粒并且由此具有不同的磁性特性。该产品可以是小型化功率电感器。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
1.一种磁性部件组件，包括层叠结构，包括至少一个磁性板材料的预制层；以及至少一个预制线圈；所述至少一个预制层压制在所述预制线圈周围，由此形成容纳线圈的单件式磁性体。
2.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物。
3.如权利要求2所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性颗粒选自铁氧体颗粒、 铁颗粒、铁硅铝(Fe-Si-Al)颗粒、镍钼铁(Ni-Mo-Fe)颗粒、镍铁(Ni-Fe)颗粒、铁硅合金 (Fe-Si合金)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒和等同物以及它们的组合的组。
4.如权利要求2所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括至少两层磁性板材料，而所述至少一个预制线圈夹在所述至少两层磁性板材料之间。
5.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括至少两层磁性板材料，所述至少两层磁性板材料各自由不同类型的磁性粉末颗粒制成，由此所述多层磁性板材料的至少两层具有彼此不同的磁性特性。
6.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层具有大于约10的相对磁导率。
7.如权利要求2所述的磁性部件组件，其特征在于，所述聚合物粘结剂包括热塑性树脂。
8.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈限定中心开口，且所述部件组件还包括成形磁性芯部元件。
9.如权利要求8所述的磁性部件组件，其特征在于，所述成形磁性芯部元件与所述成形芯部元件单独地提供并且装配在所述中心开口内。
10.如权利要求9所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括至少两层磁性板材料，而所述至少一个预制线圈夹在所述至少两层磁性板材料之间，并且所述成形磁性芯部元件也夹在所述至少两层磁性板材料之间。
11.如权利要求8所述的磁性部件，其特征在于，所述成形磁性芯部元件是基本上圆柱形的。
12.如权利要求1所述的磁性部件，其特征在于，所述线圈包括线导体，所述线导体绕轴线柔性地卷绕多圈，以限定绕组部分。
13.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，所述线导体是圆形的。
14.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，所述线导体是扁平的。
15.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，多个线匝包括在它们的端部处连结的直线导电通路、弧形导电通路、螺旋导电通路以及蛇形导电通路中的至少一种。
16.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，所述线圈成形为三维的、独立式线圈元件。
17.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，所述线圈设有粘合剂。
18.如权利要求12所述的磁性部件，其特征在于，所述线圈连接于引线框。
19.如权利要求1所述的磁性部件，其特征在于，在所述磁性体中不形成物理间隙。
20.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述组件限定功率电感器。
21.一种制造部件组件的方法，所述部件包括线圈绕组和磁性体；且所述方法包括 将至少一个磁性板材料的预制层压制在至少一个预制线圈绕组的周围，由此形成容纳所述线圈绕组的层叠式磁性体。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述压缩模塑不涉及热层叠。
23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述线圈绕组包括中心开口，且所述方法还包括将单独制成的成形芯部元件施加于所述中心开口。
24.一种由如权利要求21所述方法所获得的产品。
25.如权利要求23所述的产品，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层具有至少约10的相对磁导率。
26.如权利要求25所述的产品，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物。
27.如权利要求沈所述的产品，其特征在于，所述聚合物粘结剂是热塑性树脂。
28.如权利要求27所述的产品，其特征在于，所述至少一个磁性板材料的预制层包括至少两层磁性板材料，且所述至少两层磁性板材料包括不同类型的磁性颗粒并且由此具有不同的磁性特性。
29.如权利要求M所述的产品，其特征在于，所述产品是小型化功率电感器。
全文摘要
有利地使用包括分层的可模制磁性材料和线圈的磁性部件组件，以提供诸如电感器和变压器之类的表面安装磁性部件。
文档编号H01F17/04GK102460613SQ201080028152
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月26日 优先权日2009年5月4日
发明者F·A·多尔杰克, H·P·卡马斯, R·J·博格特, 颜毅鹏 申请人:库柏技术公司