专利名称：具有绕组终端夹的表面安装的磁芯的制作方法
技术领域：
本发明通常地涉及包括磁芯的表面安装的电子元件的制造，并且更特定地涉及包括具有线绕组的磁芯的表面安装的电子元件的制造。
背景技术：
用于电气元件的制造工艺已经被仔细检查，作为在高度竞争的电子工业制造企业中减小成本的方法。在制造的元件为低成本、生产量大的元件时，特别希望减小制造成本。当然，对于生产量大的元件，任何制造成本的减小都是意义重大的。在这里使用的制造成本指的是材料成本和劳动力成本，并且制造成本减小对消费者和制造者同样有利。
多种电气元件，诸如变压器和电感器，包括至少一个围绕磁芯设置的线圈。例如，至少一种类型的电感器包括围绕环形形状的铁磁芯缠绕的导电线绕组，并且该绕组的每端包括用于将该电感器连接到电路的引线。当减小元件的尺寸时，特别是对于表面安装的元件，绕组引线可能是易坏的，并且难于连接到电路。因此，在一种类型的电感器中，例如，将磁头组件黏附地结合到该芯并且绕组引线围绕磁头组件的终端缠绕，以方便绕组连接到外部电路。然而，该磁头组件倾向于增加电气元件的成本和总尺寸。在电气元件不断地小型化和降低成本的时代，这样的磁头组件是不合需要的。
另外，当元件使用在易受机械的冲击和颤动影响的环境时，如果绕组的易坏的电气连接被震动得松动，已知的磁芯组件可能存在可靠性问题。希望提供这样的磁芯组件，其更好地适合于要求高的工作环境，特别是对于冲击和颤动。
发明内容
根据示例性的实施例，提供了用于表面安装的电子元件的芯组件。该芯组件包括由磁可透过的材料制造并且包括顶部表面、底部表面、和互连该顶部和底部表面的外侧表面的芯。至少一个绕组终端夹接附到该芯，并且该夹延伸在顶部表面、底部表面和外侧表面中的至少两个上。
可选地，该表面安装的电子元件为电感器，并且该芯包括具有第一芯半部、第二芯半部和在它们之间的间隙的环。该终端夹可以包括配置为用于安装到电路板的三角形的表面。
根据另一个示例性的实施例，提供了表面安装的电气元件。该元件包括铁磁芯，至少一个预先形成的终端夹接附到该芯并且容纳该芯的一部分，和围绕该芯缠绕的绕组。该绕组包括至少一个引线，并且该引线连接到该终端夹。
在再一个实施例中，提供了表面安装的电气元件。该元件包括铁磁芯和围绕该芯缠绕的绕组，该绕组包括至少一个引线。至少一个预先形成的终端夹安装到该芯，并且引线连接到该终端夹。该夹包括配置为表面安装到电路板的C形导电材料块。
图1为根据本发明的环形芯和绕组组件的一部分的顶视平面图。
图2为在图1中示出的环形绕组和芯组件的侧视正视图。
图3为用于在图1和2中示出的组件的终端夹的侧视正视图。
图4为在图1和2中示出的组件的一部分的侧视示意图。
图5为图4中示出的组件的底视平面图。
图6为在制造的第一阶段的根据本发明的终端夹的另一个实施例的顶视平面图。
图7为图6中示出的终端夹的侧视正视图。
图8为在制造的第二阶段的在图6和7中示出的终端夹的侧视正视图。
具体实施例方式
图1和2分别为根据本发明的示例性的实施例的环形芯和绕组组件10的一部分的顶视平面图和侧视正视图。在一个实施例中，已经发现了芯和绕组组件的优点，特别是在用于电感器元件的制造中。然而，应该理解，本发明的直接的优点同样地可应用于其它类型的元件，其中，这样的芯和绕组组件用于，诸如，广泛用于多种电子电路中的变压器元件。因此，由于本发明的好处总的对于包括环形芯和绕组组件的电子元件产生，在这里进行的描述的意图仅是为了说明的目的，并且不企图限制本发明应用到任何特别类型的电子元件或者任何特别的最终用途应用。
组件10包括芯12和绕组14。根据在本领域中已知的技术，芯12由已知的磁可透过的材料制造，诸如在一个实施例中为铁氧体，并且包括两个由小间隙20分开的基本上同样的半部16、18。本领域中的普通技术人员熟悉的，每个芯半部16、18形成为环形形状。在不同的实施例中，芯12由导电的和不导电的铁磁体材料制造，以满足特定的性能目标。在进一步的实施例中，芯12可以为其它与本领域中的普通技术人员熟悉的形状，包括但不限于，E形芯和矩形芯，同时实现本发明的优点。
在一个实施例中，绕组14由已知的导电的材料制造，并且包括若干在绕组半部16、18的表面上延伸并且围绕绕组半部16、18的表面缠绕以实现需要的效果的匝，诸如，用于选择的最终用途应用的绕组和芯组件10的需要的电感值。在说明性的实施例中，绕组14由根据已知的技术的导电线形成，并且包括在其相对的端的第一引线13和第二引线15(图2)。如本领域中的普通技术人员可以理解的，芯和绕组组件10的电感值首先取决于在绕组14内的线匝的数量和绕组匝在绕组半部16、18上分配的方式。其次，用于形成绕组14的线的类型和线的直径可以影响芯和绕组组件的电感值。因而，对于不同应用，通过改变绕组匝的数量、匝的排列、线的类型和线的直径，可以相当大地改变芯和绕组组件10的电感额定值。
根据已知的方法和技术，用于形成绕组14的线可以用搪瓷涂层、聚氨酯尼龙涂层、聚酯涂层和类似物涂覆，以改进绕组14的结构和功能特征，并且改进绕组14的可靠性。
在示例性的实施例中，绕组12包括连接到每个相应芯半部16、18的导电的终端夹22和24，以方便绕组14的绕组引线13、15的连接。在说明性的实施例中，终端夹22和24由导电的材料制造，并且形成为围绕芯的三个边缘缠绕，即每个芯半部16和18的顶部边缘或表面26、每个芯半部16和18的底部边缘或表面28(图2)和每个芯半部16和18的外侧边缘或侧表面30。在示例性的实施例中，底部表面26和顶部表面28基本上互相平行，并且侧表面30基本上垂直于顶部和底部表面26和28沿每个芯半部16和18的弧延伸。每个终端夹22和24包括顶部侧32、底部侧34和在顶部和底部侧32和34之间延伸的外侧36，并且侧32、34、36对应芯半部16、18的表面26、28、30。
在说明性的实施例中，夹22和24包括基本上平坦的并且基本上三角形的顶部和底部侧32和34，同时外侧36基本上为矩形。夹22和24的底部侧34可以表面安装到电路板(图1中没有示出)，并且不影响组件10的总高度H或深度D。从而提供了与具有用于终止线绕组的外部磁头组件的芯比较，外形更低的元件。夹22的三角形的侧32和34减小了在夹22和24内的材料的量，同时提供了用于表面安装的足够的面积和用于绕组14在芯半部16和18的表面上缠绕的足够的空间。虽然认为夹22和24的三角形的侧32和34是有利的，应该理解，在供替换的实施例中可以使用夹22和24的其它几何形状和配置，不偏离本发明的范围。
另外，虽然终端夹22和24示出为对于每个芯半部16、18近似位于中心的位置，终端夹22和24可以根据需要定位在芯半部16、18上的其它位置，而不偏离本发明的范围。
通过消除传统的外部绕组终端元件的使用，终端夹22和24简化了绕组14到芯12的连接。绕组的线引线13和15以已知的方式(例如，焊接)直接终止于相应的夹22和24，并且夹22和24的底部侧34表面安装到电路板，以通过绕组14完成电气连接。因而，与已知的环形芯和绕组组件比较，芯和绕组组件10的材料成本和装配成本减小，由此减小了总的制造成本。当然，当芯和绕组组件10用于生产量大的表面安装应用时，这些成本是特别意义重大的。
在再一个实施例中，根据需要，可以使用绝缘材料(在图1中没有示出)来绝缘每个芯半部16、18上的夹22、24的终端。如果对于特别的最终用途应用需要或必要，设想可以将另外的元件，诸如保护罩，与芯和绕组组件10一起使用。这样的护罩和元件，例如，在使用中可以用于容纳芯和绕组组件的电磁场，并且减小该场对周围环境的影响。由于相信这些元件的详细内容在本领域的范围内，并且通常超出本发明的范围，因此省略了对这些元件的进一步描述。
虽然示出的实施例包括一个线圈14，以及两个终端夹22和24连接绕组14的相应的引线13和15，在供替换的实施例中，设想可以使用多于一个的线圈和多于两个的终端夹，同时实现本发明的好处。例如，可以使用主线圈和次线圈，它们具有相应的终端夹对，以方便该主线圈和次线圈的引线的连接。在这样的实施例中，通过适当地选择主和次线圈的匝的数量，例如，可以提供制造成本减小的升高电压或降低电压的变压器。可以理解，更多没有在这里示出和描述的元件可以根据要求或需要使用，以提供用于特别的应用的合格的变压器。同样，由于相信这些元件的详细内容在本领域的范围内，并且通常超出本发明的范围，因此省略了对这些元件的进一步描述。
图3为终端夹22的侧视正视图，示出了以C形配置排列的顶部侧32、底部侧34和外侧26，其中顶部和底部侧32和34通常互相平行地延伸，并且外侧36通常垂直于顶部和底部侧32和34延伸。顶部和底部侧32和34从外侧36的相对端延伸并且限定了在它们之间的通道40，通道40定尺寸为容纳芯12(在图1和2中示出)的外侧表面30。在一个实施例中，夹22由平坦的导电材料片制造，诸如与本领域中的普通技术人员熟悉的金属片或金属合金片，并且该片被弯曲、折弯或以其它方式形成为在图3中示出的形状。即，该片形成为包括每个为大致90度的第一弯曲42和第二弯曲44，并且夹22的侧32、34和36基本上是平坦的和平面的。在一个实施例中，夹22在与芯12分开的制造阶段预先形成，并且在分开的装配制造阶段提供到芯12上。
在示例性的实施例中，夹24以基本上与夹22相同的形式制造，然而在供替换的实施例中，根据需要，夹22和24可以不同地配置。
图4示出了接附到相应的芯半部16和18上的夹22和24。芯半部16、18的外侧边缘30容纳在通道40内，通道40在相应的夹22和24的顶部侧32和底部侧24之间。夹22和24的外侧36沿相应的芯半部16和18的外侧30延伸。夹22和24的侧32、34和36围绕芯半部16和18缠绕并且围绕相应的芯半部16和18的一部分。在示例性的实施例中，用粘合剂将夹22和24的底部侧34固定地安装到芯的底部侧28，以维持该夹相对于芯半部16和18在适当的位置。在供替换的实施例中，可以理解，夹的顶部侧32或外侧36可以代替底部侧34粘附到芯半部16和18，并且还设想夹22和24的多于一个侧可以安装到芯半部16和18。相信在遭受可能存在机械冲击和颤动的环境，诸如交通工具应用时，围绕夹22和24的缠绕改进了组件10的可靠性。
夹22和24的底部侧34为平坦和平滑的，并且非常适合于表面安装到电路板50。夹22和24的底部侧34电连接到电路板50上的导电的电路迹线(没有示出)，并且当线引线13和15(图2)电连接到终端夹22和24时，完成通过绕组14的线圈的电通道。
由于夹22和24的对称的结构，设想夹22和24的顶部侧32可以同样地表面安装到电路板50。因而，在表面安装过程中可以消除组件10的芯半部16和18的特定操作(例如，相对于电路板右侧向上或颠倒定位)。然而，可选地，在供替换的实施例中，夹22和24的顶部和底部侧32和34中的一个可以消除，在该情况下，夹22和24需要相对于电路板50特定地朝向以正确地安装。
图5示出了芯半部16和18的底部表面28，终端夹22和24接附在其上。夹22和24的底部侧34在芯半部16和18的底部表面28上延伸，并且在示例性的实施例中，该底部侧34完全地从芯半部16和18的外侧表面30延伸到芯半部16和18的内侧表面60。在供替换的实施例中，底部侧34可以延伸小于在芯半部16和18的内侧表面60和外侧表面28之间的距离。此外，夹22和24的底部侧34形状为三角形，并且其尺寸和形状基本上与顶部侧32(图1)相同，然而在供替换的实施例中，它们的尺寸和形状可以不同。
芯半部16和18以已知的方式间隔以在它们之间形成间隙20，并且绕组14围绕芯半部16和18缠绕。终端夹22和24可以在绕组14缠绕以前或以后接附到相应的芯半部16和18，并且绕组引线13和15(图2)可以被捕获、夹紧、扣住或者以其它方式保持在夹22和24的侧之一和芯半部16和18的外表面之间，诸如在芯的外侧30和夹22和24的外侧36之间，如图1中所示。这样的对引线14和15的机械保持防止引线13和15在元件附近存在冲击或颤动时被震动得松动。引线13、15还可以通过，例如，已知的焊接操作来终止于夹22和24，以牢固地在引线13、15和相应的夹之间建立电连接。夹22和24随后安装到电路板50以完成通过绕组14的连接。
终端夹22和24可以以低成本提供，并且可以简单地接附到芯半部16和18以提供方便的、低外形的电连接器。从而，提供了结构简单并且制造成本低的低外形的环形芯和绕组组件，并且其更好地抵抗包括冲击和颤动的恶劣的操作环境。
图6和7分别为在第一制造阶段的根据本发明的绕组终端夹100的另一个实施例的顶视平面图和侧视正视图。绕组终端夹100例如可以用于在电子元件的芯和绕组组件中代替终端夹22、24(对于图1-5示出和描述)。
与终端夹22和24类似，终端夹100由导电的金属或金属合金形成为通常的平的配置，其具有中心部分102和从中心部分102的相对侧延伸的三角形的端部分104。然而，与终端夹22和24不同，中心部分102包括形成在其中的绕组夹子部分106，其向外弯曲或从中心部分102的平面伸出。夹子部分106可以通过已知的工艺形成，诸如冲压工艺或其它与本领域中的普通技术人员熟悉的技术。夹子部分106限定了开口108(图7)，开口108可以容纳和保持绕组线引线，诸如引线13、15(在图2中示出)。因而，夹子部分106可以机械地保持绕组的线导体并且防止在高温焊接操作期间线引线从夹100脱离。当焊剂在液体状态时，如果不存在夹子部分106来保持线引线在适当的位置，取决于用于形成绕组的线的直径和焊接操作的温度，线可以变成半刚性的并且在其它情况可以变成从夹100弹性松动的。
另外，如图7和8中所示，夹100包括从端部分104的末梢端向外伸出的安装脚110。该安装脚在它们的引线端的形状也是三角形的，并且可以用于将终端夹加强和锚定到芯，诸如上面示出和描述的芯半部16、18。
虽然终端夹100在图7和8中示出为特定的形状，可以理解，在不同的实施例中，在中心部分102、端部分104、夹子部分106和安装脚110中可以使用不同的几何形状。即，在图7和8中示出的特别的夹100仅是提供为用于示例的目的，并且三角形的形状的特别的组合，例如，不需要被包括在供替换的实施例中。
图8为在第二制造阶段的在图6和7中示出的终端夹100的侧视正视图，其中，端部分104在施工线112(在图6中以虚线示出)处折弯、弯曲或以其它方式成形为使得端部分104基本上垂直地从中心部分102延伸，由此给予夹100的C形配置。在安装时，三角形端部分104适合于表面安装到电路板。
在端部分104之间限定了通道114，当安装夹100时，芯半部16、18的一部分可以容纳在通道114中。安装脚110的部分被折弯、弯曲或以其它方式成形为从端部分104延伸进入通道114，由此，当夹100被安装到芯半部16、18时，提供弹性地夹紧的效果。供替换地，安装脚110可以装配到芯半部16、18的内边缘上以将夹100锚定到芯。
夹子部分108从中心部分106向外延伸，并且当绕组引线13或15(图2)被容纳在由夹子部分106形成的开口108内时，在焊接操作期间，绕组引线保持与夹100接触，以确保可靠的电连接。
终端夹100可以以低成本提供，并且可以简单地接附到芯半部16和18以提供方便的、低外形的电连接。从而，提供了结构简单并且制造成本低的低外形的环形芯和绕组组件，并且其更好地抵抗包括冲击和颤动的恶劣的操作环境。
虽然本发明根据不同的特定的实施例描述，本领域中的普通技术人员可以理解，本发明可以以在权利要求书的精神和范围内的修改实施。
权利要求
1.一种用于表面安装的电子元件的芯组件，所述芯组件包括由磁可透过的材料制造并且包括顶部表面、底部表面和互连所述顶部和底部表面的外侧表面的芯；及接附到所述芯的至少一个绕组终端夹，所述夹在所述顶部表面、底部表面和外侧表面中的至少两个上延伸。
2.根据权利要求1所述的芯组件，其中，所述表面安装的电子元件为电感器。
3.根据权利要求1所述的芯组件，其中，所述芯包括环。
4.根据权利要求1所述的芯组件，其中，所述芯包括第一芯半部、第二芯半部和在它们之间的间隙，所述至少一个终端夹定位在所述第一芯半部和所述第二芯半部中的一个上。
5.根据权利要求1所述的芯组件，其中，所述至少一个终端夹包括配置为用于安装到电路板的三角形的表面。
6.根据权利要求1所述的芯组件，其中，所述终端夹围绕所述顶部表面、底部表面和所述外侧表面中的每个缠绕。
7.根据权利要求1所述的芯组件，其中，终端夹由形成为具有至少一个弯曲的导电材料片形成。
8.根据权利要求1所述的芯组件，其中，夹粘附到所述芯。
9.一种表面安装的电气元件，其包括铁磁芯；至少一个接附到所述芯并且容纳所述芯的一部分的预先形成的终端夹；及围绕所述芯缠绕的绕组，所述绕组包括至少一个引线，所述引线连接到所述终端夹。
10.根据权利要求9所述的表面安装的电气元件，其中，所述至少一个终端夹包括配置为用于表面安装到电路板的表面。
11.根据权利要求10所述的表面安装的电气元件，其中，所述表面的形状基本上为三角形。
12.根据权利要求9所述的表面安装的电气元件，其中，所述元件为电感器，所述芯包括第一芯半部、第二芯半部和在它们之间的间隙，所述至少一个终端夹包括连接到所述第一芯半部和第二芯半部的相应的一个的第一夹和第二夹。
13.根据权利要求9所述的表面安装的电气元件，其中，所述芯包括环形芯。
14.根据权利要求9所述的表面安装的电气元件，其中，所述夹限定了通道，所述通道延伸在所述芯的至少两个互相垂直的表面上。
15.根据权利要求9所述的表面安装的电气元件，其中，所述夹包括形成在其中的夹子部分，所述夹子部分包括配置为容纳所述至少一个引线的开口。
16.一种表面安装的电气元件，其包括铁磁芯；围绕所述芯缠绕的绕组，所述绕组包括至少一个线引线；至少一个安装到所述芯的预先形成的终端夹，所述引线至少一个引线连接到所述至少一个终端夹，所述夹包括配置为表面安装到电路板的C形的导电材料块。
17.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，其中，所述芯为环形芯。
18.根据权利要求17所述的表面安装的电气元件，其中，所述环形芯包括第一芯半部、第二芯半部和在所述第一芯半部和所述第二芯半部之间的间隙。
19.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，所述C形材料限定了通道，所述芯的一部分容纳在所述通道中。
20.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，其中，所述夹粘附到所述芯。
21.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，其中，所述夹包括至少一个配置为表面安装到电路板的三角形的表面。
22.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，其中，所述元件为电感器。
23.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，其中，所述夹限定了配置为容纳线引线的开口。
24.根据权利要求16所述的表面安装的电气元件，所述C形材料限定了配置为容纳所述芯的一部分的通道，所述夹还包括至少一个延伸进入所述通道的安装脚。
全文摘要
用于表面安装的电子元件的芯组件，包括由磁可透过的材料制造并且具有顶部表面、底部表面和互连该顶部和底部表面的外侧表面的芯。至少一个绕组终端夹接附到芯，并且该夹延伸在顶部表面、底部表面和外侧表面中的至少两个上。
文档编号H01F27/28GK1750188SQ20051009159
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月26日
发明者威廉·J·德克斯 申请人:库帕技术公司