微型屏蔽磁性部件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种微型屏蔽磁性部件。本发明还提供一种低轮廓的屏蔽磁性部件，所述磁性部件包括自定心的芯和线圈组件。
【专利说明】微型屏蔽磁性部件
[0001]本申请是2007年6月15日递交的申请号为200710111096.9、发明名称为“微型
屏蔽磁性部件”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明总地涉及电子部件(component)的制造，并且更具体地，涉及诸如电感器的微型磁性部件的制造。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种低轮廓磁性部件，所述低轮廓磁性部件包括:由可导磁材料制成的并限定接收座的第一芯；由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成；以及以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成的线圈，所述线圈至少包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈；其中所述第一芯限定接纳所述线圈的接收座，并且所述第一芯和第二芯中的至少一个包括与所述线圈配合的凸起。
[0004]其中，所述第二芯限定所述凸起，所述凸起延伸到所述线圈的中心开口中。
[0005]其中，当所述芯被组装时，所述凸起延伸比所述第一芯和第二芯之间的距离小的距离，由此在所述第一芯和第二芯之间形成间隙。
[0006]其中，所述第一芯限定所述凸起，所述凸起延伸穿过所述线圈的中心开口。
[0007]其中，所述凸起包括从所述第一芯的基座延伸的柱，当所述第一芯和第二芯被组装时，所述柱与所述第二芯是分开的。
[0008]其中，所述第一芯包括用于所述线圈引线的表面安装端。
[0009]其中，所述低轮廓磁性部件还包括分别接纳所述第一线圈引线和第二线圈引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹。
[0010]其中，所述线圈还包括第三引线和第四引线。
[0011]其中，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
[0012]其中，所述部件是功率电感器。
[0013]本发明还提供一种低轮廓磁性部件，所述低轮廓磁性部件包括:由可导磁材料制成的并限定接收座的第一芯；被接纳在所述第一芯的所述接收座中的预成形线圈，所述线圈至少包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈；以及由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成，所述第二芯包括柱，所述柱延伸穿过所述线圈的中心开口并建立与所述第一芯的间隙。
[0014]其中，所述第一芯包括用于所述线圈引线的表面安装端。
[0015]其中，所述低轮廓磁性部件还包括分别接纳所述第一线圈引线和第二线圈引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹。
[0016]其中，所述线圈还包括第三引线和第四引线。[0017]其中，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线在所述外周边连接到所述线圈。
[0018]其中，所述部件是功率电感器。
[0019]其中，所述第一芯包括基座和从所述基座延伸的直立侧壁，并且其中所述间隙在所述基座和所述柱的顶部之间延伸。
[0020]其中，所述第一芯还包括覆盖所述线圈的主体，所述主体具有比所述柱大的外周边。
[0021 ] 其中，所述柱基本上是圆柱形的。
[0022]本发明还提供一种低轮廓磁性部件，所述低轮廓磁性部件包括:由可导磁材料制成的并限定接收座的第一芯，并且所述芯包括向上凸出到所述接收座中的柱；被接纳在所述第一芯的所述接收座中的预成形线圈，其中所述柱延伸穿过所述线圈的内周边，所述线圈至少包括第一引线、第二引线以及所述在第一引线和第二引线之间的多个圈。
[0023]其中，所述低轮廓磁性部件还包括由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成，并且覆盖所述线圈。
[0024]其中，所述第二芯包括基本上平坦的本体，所述本体具有比所述柱大的外周边。
[0025]其中，所述第一芯包括用于所述线圈引线的表面安装端。
[0026]其中，所述低轮廓磁性部件还包括安装到所述第一芯并且分别接纳所述第一线圈引线和第二线圈引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹。
[0027]其中，所述线圈还包括第三弓I线和第四引线。
[0028]其中，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
[0029]其中，所述部件是功率电感器。
[0030]其中，所述第一芯包括基座和从所述基座延伸的直立侧壁，所述间隙在所述第二芯和所述柱的顶部之间延伸。
[0031]本发明还提供一种低轮廓磁性部件，所述低轮廓磁性部件包括:预成形线圈；用于提供第一磁芯并接纳所述预成形线圈的第一装置；用于提供第二磁芯的第二装置，所述第二装置以与所述用于提供第一磁芯的装置分开的方式被提供，并且将所述预成形线圈包围在所述第一装置内；以及用于相对于所述芯为所述线圈定心的装置，所述定心装置以整体的方式在用于提供磁芯的所述第一磁芯和第二磁芯之一中被提供。
[0032]其中，所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述预成形线圈互相配合。
[0033]其中，所述线圈包括第一引线、第二引线、内周边和外周边，并且其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
[0034]其中，所述部件是功率电感器。
[0035]其中，所述线圈包括多于一个绕组。
[0036]本发明还提供一种制造低轮廓磁性部件的方法，所述制造低轮廓磁性部件的方法包括:提供由可导磁材料制成的第一芯，所述第一芯限定接收座；提供由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成；以及提供以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成的线圈，所述线圈包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈，其中所述接收座接纳所述线圈，并且所述第一芯和第二芯中的至少一个包括与所述线圈配合的凸起。
[0037]其中，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
[0038]其中，所述线圈被配置成使得所述第一芯和第二芯之间的距离最小化。
[0039]本发明还提供一种低轮廓磁性部件，低轮廓磁性部件包括:第一芯，所述第一芯由可导磁材料制成，并且包括接收座；第二芯，所述第二芯独立地由可导磁材料制成并且以与所述第一芯独立的方式制成；以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成的线圈，所述线圈包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线在所述外周边连接到所述线圈；以及用于分别接纳所述第一引线和第二引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹；其中所述第一芯限定适于接纳所述线圈的接收座，并且其中所述第一芯和第二芯中的至少一个包括凸起，所述凸起适于被插入所述线圈。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是已知的用于电子设备的磁性部件的透视图。
[0041]图2是常规屏蔽磁性部件的分解视图。
[0042]图3是图2中所示部件的底部组件视图。
[0043]图4是另一常规屏蔽磁性部件的分解视图。
[0044]图5是图4中所示部件的底部组件视图。
[0045]图6是另一常规屏蔽磁性部件的底部组件视图。
[0046]图7是用于低轮廓(low profile)电感器部件的常规的预成形(preformed)线圈(coil)的顶部俯视图。
[0047]图8是根据本发明所形成的线圈的顶部俯视图。
[0048]图9是根据本发明的示例性实施方案所形成的部件的分解视图。
[0049]图10是图9中示出的部件在已组装(assembled)的情况下的透视图。
[0050]图11是图10中所示部件的底部透视图。
[0051]图12是图10-12中所示部件的部分被移除的侧面透视图。
[0052]图13是根据本发明的另一实施方案所形成的部件的分解视图。
[0053]图14是图13中示出的部件在已组装的情况下的透视图。
[0054]图15是图14中所示部件的底部透视图。
[0055]图16是图13-15中所示部件的侧面示意视图。
[0056]图17是根据本发明的示例性实施方案所形成的另一部件的部分分解视图。
[0057]图18是图17中所示部件的部分被移除的侧面透视图。
[0058]图19图示图17中所示部件在部分已组装的情况下。
[0059]图20图示图19中所示部件的底部透视图。
[0060]图21是图17所示部件在完全已组装情况下的顶部透视图。
[0061]图22是根据本发明的另一示例性实施方案所形成的再一磁性部件的透视图。
[0062]图23图示图22中所示部件在另一制造阶段。
[0063]图24是图23中所示部件在完全组装情况下的顶部透视图。[0064]图25是图23中所示部件的底部透视图。
[0065]图26是根据本发明的另一示例性实施方案所形成的再一磁性部件的透视图。
[0066]图27图示图26中所示部件在另一制造阶段。
[0067]图28是图26中所示部件在完全组装情况下的顶部透视图。
[0068]图29是图28中所示部件的底部透视图。
[0069]图30是步降转换器的基本电路图。
[0070]图31是步升转换器的基本电路图。
[0071]图32是用于高压驱动器的电路图。
[0072]图33是针对示例性器件示出电感对电流性能的图。
[0073]图34是针对示例性器件示出电感滚降(rolloff)的图。
【具体实施方式】
[0074]在这里公开了这样的磁性部件的示例性实施方案，所述磁性部件克服了本领域中为了以合理成本制造用于电子设备的低轮廓部件的各种挑战。更具体地，公开了示例性的微型屏蔽式功率部件(例如电感器和变压器)及其制造方法。所述部件采用独特的芯结构、预成形线圈，以及用于形成该预成形线圈的端接(termination)结构的熔焊(welding)和镀敷技术。在大的生产批量下可以严密地控制芯中的间隙大小，提供更严密控制的电感值。凭借与已知的用于电路板应用的磁性部件相比的更易的组装性和更高的产率，所述部件可以以更低的成本来提供。所述部件还提供相对于已知部件的增加的功率密度，并且因此所述部件特别适用于电子设备的电源电路。
[0075]为了最完全地认识本发明，下面的公开内容将被分成不同部分，其中第I部分阐述常规的屏蔽磁性部件以及与其相关的挑战；而第II部分阐述根据本发明的示例性实施方案形成的磁性部件的示例性实施方案。
[0076]1.发明介绍
[0077]在很多种类的电子设备中，已经开始期望在较小的物理封装尺寸中提供不断增加的特征和功能性阵列。例如，诸如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)设备以及个人音乐和娱乐设备的手持式电子设备现在包括增加数量的电子部件，以在这些设备中包括所期望的增加的功能性。为这些设备在减小的物理封装尺寸中接纳增加数量的部件已经导致大量使用“低轮廓”部件，所述“低轮廓”部件具有从电路板表面突出的相对小的高度。部件的低轮廓降低了电子设备内的板上所需的净高(clearance)，并且允许多个电路板堆叠在设备中减少的空间量内。
[0078]然而，这样的低轮廓部件的制造存在多种实际挑战，使得生产越来越小的设备所要求的更小的低外形的制造困难且昂贵。在非常小的磁性部件(例如电感器和变压器)中产生统一的性能是困难的，特别是当所述部件包括在制造期间难以控制的带间隙的芯结构时，导致性能和成本问题。在大量电子部件的情况下，部件间任何性能上的可变性都是不期望的，并且即使是相对小的成本节省也可能是显著的。
[0079]各种用于电路板应用的磁性部件(包括但不限于用于电子设备的电感器和变压器)包括至少一个设置于磁芯周围的导电绕组(winding)。在一些磁性部件中，芯组件是由带间隙并且接合在一起的铁氧体(ferrite)芯制成。在使用中，要求芯之间的间隙储存芯中的能量，并且该间隙影响磁特性，所述磁特性包括但不限于开路电感和DC偏置特性。特别是在微型部件中，在芯之间产生均一的间隙对于可靠的、高质量的磁性部件的稳定制造来说是重要的。
[0080]因此，期望为电路板应用提供一种具有提高的效率和改进的可制造性的磁性部件，而无需增加部件的大小以及过度占用印刷电路板上的空间量。
[0081]图1是用于电子设备的已知磁性部件100的透视图。如图1中所图示，部件100是包括基座102的功率电感器，所述基座102由例如非可导电路板材料(例如酚醛树脂)制成。铁氧体鼓形芯(drum core) 104(有时被称为绕组轴)以诸如环氧树脂基胶的粘合剂106附着到基座102。绕组或线圈108被提供为卷绕所述鼓形芯104特定圈数的导线形式，并且绕组108以从鼓形芯104延伸的线圈引线110、112的形式终止于(terminate at)每个相对端。在基座102的相对侧边沿提供金属端子接线夹(clip)114、116，并且所述接线夹114、116可以例如单独地由金属片制成，并且被组装到基座102。各个接线夹114、116的部分可以被钎焊(solder)到电子设备的电路板(未示出)的可导迹线，并且接线夹114、116的部分以机械和电气方式连接到线圈引线110、112。铁氧体屏蔽环芯118基本上环绕(surround)鼓形芯104，并且以有间隙的方式相对于鼓形芯104被间隔开。
[0082]绕组108直接缠绕在鼓形芯104上，并且屏蔽环芯118被组装到鼓形芯104。要求鼓形芯104相对于屏蔽芯118组件细致地定心(centering)以控制电感值,并且保证导体的DC偏置性能。通常使用相对高温的钎焊工艺来将线引线110、112钎焊到端子接线夹114,116ο
[0083]针对微型化的低轮廓部件，鼓形芯104在屏蔽芯118内的定心操作导致多种实践上的困难。在一些情况下，已经使用环氧树脂来接合铁氧体芯104和118，以产生用于磁性部件的接合的芯组件。为了使芯保持一致的间隙，经常将非磁性珠(bead)(通常为玻璃球)与粘性的绝缘材料混合，并且散布在芯104和118之间，以形成所述间隙。当被热固化时，环氧树脂接合芯104和118，并且所述珠将芯104和118隔离开以形成所述间隙。然而，芯104和118之间的接合主要依赖于环氧树脂的粘度以及散布在芯之间的粘性混合物中环氧树脂与珠的比例。已经注意到，在一些应用中，接合的芯104和118对于它们所期望的应用来说并未足够地接合，并且控制粘性混合物中环氧树脂与玻璃球的比例也非常困难。
[0084]另一种已知的鼓形芯104在屏蔽芯118中定心的方法涉及放置在芯104和118之间的非磁性隔离材料(spacer material)(未示出)。隔离材料经常是由纸或迈拉聚酯薄膜绝缘材料构成。典型地，芯104和118以及隔离材料以绕卷在所述两个半芯(core halves)外的条带互相固定，其中以粘合剂将所述两个半芯固定在一起，或者以夹持件固定所述两个半芯并且保持位于所述两个半芯之间的间隙。很少使用多件(即多于两件)隔离材料，因为将结构固定在一起的问题变得非常复杂、困难和昂贵。
[0085]在用于将线圈引线110、112电连接到端子接线夹114和116的钎焊操作过程中，已经发现在鼓形芯104和屏蔽芯118中的一个或两个中可能出现裂缝，特别是在使用非常小的芯时。此外，在钎焊操作过程中在绕组108中可能出现电短路。任一种情况都导致电感器组件在使用中出现性能和可靠性问题。
[0086]图2和3分别图示另一种已知类型的屏蔽磁性部件150的分解视图和透视图，该屏蔽磁性部件150在某些方面来说比图1示出的部件100要易于制造和组装。此外，部件150还可以以比部件100要低的轮廓来提供。
[0087]部件150包括鼓形芯152和接纳该鼓形芯的屏蔽芯156，线圈或绕组154在所述鼓形芯152上延伸多圈。屏蔽芯156包括形成在其表面上的电镀端部160。线形引线162、164从绕组154延伸，并且在端部158和160的侧边沿与端部158和160电连接。电镀端部160避免了单独制作的端子接线夹(例如图1中所示的接线夹114和116)以及接线夹114和116被组装到的基座102 (也在图1中示出)。消除在其他情况下将需要的接线夹114、116和基座102节省了材料和组装成本，并且提供了比部件100 (图1)低的轮廓高度。
[0088]然而，对于以更低轮廓进行制造来说，部件150仍然是一种挑战。鼓形芯152相对于屏蔽芯156的定心操作仍然困难而昂贵。在部件150的制造期间，部件150还容易受到用于将线圈引线162和164端接到屏蔽芯156上的端部158和160的高温钎焊操作的热冲击和潜在的损害，或者容易受到在部件150被表面安装到电路板时所经历的热冲击的影响。热冲击会降低芯104、118之一或两者的结构强度。随着更低轮廓部件发展的趋向，鼓形芯152和屏蔽芯156的尺寸正被减小，导致它们更易受热冲击问题的影响。已经在用于形成所述端部的电镀过程中观察到屏蔽芯156的裂缝，所述裂缝导致性能和可靠性问题，以及不期望的合格部件低产率。
[0089]图4和5图示在某些方面类似于部件150的部件180的另一个实施方案。在图4和图5中，针对共同特征使用与图2和3中类似的参考符号。与部件150不同，部件180包括嵌入在屏蔽芯156中的端接槽182、184 (图4)。嵌入式端接槽182和184在屏蔽芯156表面接纳绕组引线166、168(图5)，所述屏蔽芯156可以被表面安装到电子设备的电路板。与部件150相比，嵌入式端接槽182和184允许减小部件高度，或者减小部件的轮廓，但是仍旧面临前述的在为芯定心时的困难、端部158和160的电镀对芯的潜在损害，以及在部件180被表面安装到电路板时由于高温钎焊操作而导致的热冲击问题。
[0090]图6图示再一种已知的部件200，所述部件200可以根据部件150或180中任一种被构造，但是包括以单独方式提供的、更牢固地维系线圈引线166、168(图2-5)的线圈端子接线夹202、204。接线夹202、204被提供在电镀端部158、160(图2-5)之上，并且夹持(capture)线圈引线166、168。除了更可靠地端接线圈引线166、168以外，部件200受到类似的在屏蔽芯156中为鼓形芯154定心的困难，与电镀端部时对芯的损害相关的类似问题，以及可能在使用时负面影响部件200的可靠性和性能的类似的热冲击问题。
[0091]为了避免在将线圈缠绕到越来越小的鼓形芯152时的困难，以及在进一步减小这样的部件的低轮廓高度的目标下，已经提出使用预成形的线圈结构，取代于被缠绕到芯结构上，预成形的线圈结构可以被单独制成，并且可以被组装到芯结构中。图7是一种这样的常规预成形线圈220的顶部俯视图，所述预成形线圈220可以被用来构造低轮廓电感器部件。线圈220包括第一和第二引线222和224，以及在第一和第二引线222和224之间缠绕数圈的一段线。由于线圈220被缠绕所使用的常规方式，一根引线222从线圈220的内周边延伸，而另一根引线224从线圈220的外周边延伸。
[0092]I1.本发明的示例性实施方案
[0093]图8是用于根据本发明所形成的微型或低轮廓磁性部件的预成形绕组或线圈240的顶部俯视图。与线圈220 (图7)类似，线圈240具有第一和第二引线242和244，以及在第一和第二引线222和224之间缠绕数圈以达到期望效果的一段线，所述期望效果例如期望的用于选定的最终用途应用的电感值。
[0094]在图示说明性实施方案中，线圈240可以由导线根据已知技术形成。如果期望的话，用于形成线圈240的导线可以被涂覆有漆(enamel)涂层等，以改进线圈240的结构和功能方面。如本领域技术人员将意识到的，线圈240的电感值部分取决于线的类型、线圈中线的圈数，以及线的直径。因此，线圈240的电感额定值可以针对不同应用而显著不同。
[0095]与线圈220不同，引线242和244两者均从线圈240的外周边延伸。换言之，引线242和244均不从线圈240的内周边或中心开路处延伸。因为引线242和244均不从线圈240的内周边延伸，所以芯结构(图8中未示出，但是在下面描述)中的绕组空间可以以比使用线圈220更有效的方式来被使用。更有效地使用线圈240的绕组空间提供了性能优势，并进一步降低磁性部件的低轮廓高度。
[0096]此外，更有效地使用绕组空间提供了额外的益处，包括在占用与由较小线材号数(wire gauge)制成的常规线圈相同的物理面积的同时,使用更大的线材号数来制作线圈。可替换地，对于给定线材号数，通过消除不使用的空间，可以以相同的物理空间提供更多的线圈圈数，而常规线圈在较少的圈数下将占用该物理空间。再者，更有效地使用绕组空间可以减少部件260在使用时的直流电阻(DCR)，并且降低电子设备中的功率损耗。
[0097]预成形线圈240可以以与任何芯结构独立的方式制成，并且可以之后在指定的制造阶段与芯结构一起被组装。可以相信，当与下面所描述的基本上自定心的磁芯结构一起使用时，线圈240的构造是有益的。
[0098]图9-12图示根据本发明的示例性实施方案形成的磁性部件260的各种视图。部件260包括第一芯262、可插入屏蔽芯262的预成形线圈240 (也在图8中示出)，以及覆盖线圈240并且以自定心的方式被接纳在第一芯262内的第二芯264。第一芯262有点类似之前描述的屏蔽芯，而第二芯264有时是指将线圈240包围(enclose)在第一芯262内的护罩。
[0099]如从图9中最佳地看到，第一芯262可以由可导磁材料(magnetic permeablematerial)形成在实心(solid)平坦基座266中，其中直立壁268、270在法线或通常垂直的方向从基座266延伸。壁268和270可以在它们之间或在基座266之上限定通常为圆柱形的绕组空间或绕组接收座(rec印tacle)272以接纳线圈240。切口(cutout)或开口 273在侧壁268和270的端部之间延伸，并且为分别的线圈引线242和244提供空隙。
[0100]已知多种适于制造芯262的磁性材料。例如，已知并且可以使用铁粉芯，包括粉状镍、铁和钥的铁镍钥粉(molypermalloy powder, MPP)芯；铁氧体材料；以及高磁通磁环材料，取决于部件是用于供能或能量转换电路还是用于另一种应用(例如滤波电感器)。示例性铁氧体材料包括商业上已经使用并且广泛可获得的锰锌铁氧体和特定的功率铁氧体、镍锌铁氧体、锂锌铁氧体、镁锰铁氧体等等。还预期低损耗铁粉、基于铁的陶瓷材料或其他已知的材料可以被用于制作芯，同时实现本发明的至少一些优点。
[0101]如图10-12所不，第一芯262还可以包括形成在第一芯262的外表面上的表面安装端部276、278。端部276、278可以由可导材料以例如物理气相沉积(PVD)工艺而不是如本领域所通常使用的电镀形成在芯262上。与常规使用的电镀工艺相比，物理气相沉积允许更大程度的工艺控制，以及在非常小的芯结构上端部268、270的提高的质量。物理气相沉积还可以避免电镀所呈现的芯损害和相关的问题。虽然可以相信对于形成端部268、270来说物理气相沉积工艺更有益，但是可以认识到，同样可以提供其他端接结构，包括电镀端部、端子接线夹、通过用导电墨水等蘸涂芯262的一部分所形成的表面端部，以及其他本领域已知的端接方法或端接结构。
[0102]如图10-12中还示出的，端部276和278可以各自形成为具有嵌入式端接槽280，所述端接槽280接纳线圈引线242和244的端子。在附图中所示的实施例中，如图9中最佳地看到的，当线圈240被组装到第一芯262时，线圈240的引线可以邻近基座266定向(orient)，并且引线可以被弯曲到与端接槽280啮合。引线242和244可以随后被例如熔焊到端部276和278，以确保线圈引线242和244到端部276和278的足够的机械和电气连接。具体来说，可以利用火花熔焊和激光熔焊来端接线圈引线242和244。
[0103]与钎焊操作相反，将线圈引线242和244熔焊到端部276和278避免了钎焊对部件260总高度的不期望的影响，并且还避免了对线圈240的不期望的热冲击问题和高温效应，以及钎焊操作必然导致的潜在的芯损害。然而，尽管熔焊有益处，但是应该意识到，可以在本发明的一些实施方案中使用钎焊操作而仍然获得本发明的很多益处。
[0104]端部276和278绕卷到第一芯基座266的底部表面，并且提供表面安装焊盘，用于电连接到电路板上的可导电路迹线。
[0105]第二芯264可以以与第一芯262独立且分开的方式制成，并且随后以下面解释的方式组装到第一芯262。第二芯262可以由可导磁材料(例如上面描述的那些可导磁材料)制作为通常平坦的碟状主体(main body) 290，所述主体290具有第一直径，并且包括与主体290以整体的方式形成的、从其一端向外延伸的定心凸起292。定心凸起292位于主体290的中心，并且可以例如被形成为具有比主体290小的直径的圆柱形插销(plug)或柱(post)。此外，柱292可以被调整尺寸为与线圈240的内周边紧密匹配但是被接纳在线圈240的内周边内。因此，当部件260被组装时，柱292可以充当对齐或定心特征。柱292可以延伸到在线圈内周边248处的线圈开口中，并且主体290的外周边可以被设置为与第一芯262的侧壁268、270的上表面相对。当使用例如环氧树脂基粘合剂将芯262和264接合在一起时，线圈240被夹在芯262和264之间，并且由第二芯264的柱292保持就位。
[0106]特别是当线圈240的外周边(由图8中的参考数字246表示)与第一芯262中的接收座272的内部尺寸紧密匹配时，芯262和264与线圈240的互相配合组装提供了特别紧凑和机械上稳定的部件260，在部件260中无需外部定心元件。与其中线圈直接缠绕在小的芯结构上的常规部件组装相反，独立且单独地制作芯262和264以及预成形线圈240提供了部件260的组装的便捷性和简化的制造。
[0107]如图12中最佳地看到(在侧视图中，其中未示出线圈240)，第二芯264的柱292仅仅穿过线圈内周边248 (图9)延伸了从主体290到第一芯262的基座266的距离的部分。即，柱292的一端不延伸到第一芯262的基座266并且与之分开，以提供物理的芯间隙296。物理间隙296允许芯中的能量储存，并且影响部件260的磁特性(例如开路电感和DC偏置特性)。通过提供柱292和基座266之间的间隙296，以与用于电子设备的常规低轮廓磁性部件相比直接了当且相对低成本的方式提供了针对大量部件260的稳定和一致的间隙296加工。因此，与现有的部件构造相比，可以以相对低的成本严密地控制部件260的电感值。更高的可接受部件产率产生于更好的工艺控制。
[0108]图13-16图示根据本发明的另一实施方案所形成的另一部件300的各种视图。部件300在很多方面类似于上面关于图9-12描述的部件260，并且因此在图14-16中使用类似的参考符号来指示共同的特征。除下面所注意到的，部件300在构造上基本上与部件260等同，并且提供基本上类似的益处。
[0109]与部件260不同，部件300的第一芯262被形成为具有基本上实心而连续的侧壁302，所述侧壁302限定用于预成形线圈240的接收座272。即，部件300不包括图9中示出的第一芯262中的切口 273。同样地，如图14中最佳地示出，线圈240以从线圈240的上表面延伸的引线242、244定向，而不是呈图9中所示出的结构，在图9中所示出的结构中引线设置在线圈240邻近基座266的底部表面上。由于线圈240的定向和无切口的立方壁302，与图9中的实施方案相反(其中端接槽280仅延伸基座266的高度)，端部276和278中的端接槽280在第一芯162的整个高度上延伸。端部276和278以及槽280拉长至侧壁302的整个高度在端部276和278上为线圈引线242和244提供了增加的接合面积，并且可以便利用于将线圈引线242和244固定到第一芯262的端部276、278的钎焊或熔焊操作。
[0110]图17-21以各种视图图示根据本发明的另一实施方案形成的另一部件320。部件320在很多方面类似于上面关于图9-12描述的部件260，并且因此在图17-21中使用类似的参考符号来指示共同的特征。除下面所注意到的，部件320在构造上基本上与部件260等同，并且提供基本上类似的益处。
[0111]如图17-22所示，部件320包括预成形可导端子接线夹322和324，所述可导端子接线夹322和324以与芯262独立的方式被制成为组装到芯262的独立式结构。接线夹322和324可以例如由可导金属片制成，并且被冲压、弯曲或以其他方式形成期望的形状。端子接线夹322和324提供线圈引线242和244的端接以及用于电路板的表面安装端接焊盘。接线夹322可以替代或附加于上面描述的端部276、278来使用。
[0112]图22-25图示根据本发明的另一示例性实施方案所形成的再一磁性部件350的各种视图。部件350在很多方面类似于上面关于图9-12描述的部件260，并且因此在图22-25中使用类似的参考符号来指示共同的特征。除下面所注意到的，部件350在构造上基本上与部件260等同，并且提供基本上类似的益处。
[0113]与部件260不同，部件300包括形成在第一芯262而非如上面所描述的那样形成在第二芯264中的定心凸起或柱352。柱352可以位于第一芯262的接收座272中心，并且可以从第一芯262的基座266向上延伸。这样，柱352可以向上延伸到线圈240的内周边248中，以使线圈240相对于芯262被维持在固定的、预先确定的中心位置。然而，芯264仅包括主体290。即，在示例性实施方案中，芯264不包括图9和12中所示的柱292。
[0114]柱352可以仅延伸第一芯262的基座266与芯264的主体292之间距离的一部分，并且因此可以以一致且可靠的方式在柱352和芯264之间提供间隙。如果期望的话，可以在芯262和芯264的上表面提供由例如纸绝缘体或聚脂薄膜绝缘体材料制成的非磁性隔离元件(未示出)，并且所述隔离元件在芯262和264之间延伸，以使芯262升高且与柱352分开，以整体或部分地限定间隙。另外，柱264可以形成为具有比用于限定接收座272的芯262的侧壁相对低的高度，由此导致当部件被组装时在柱352和芯264之间的物理间隙。
[0115]在进一步和/或可替换的实施方案中，芯262和芯264中的每一个可以被形成为具有定心凸起或柱，其中柱的尺寸被选定为提供柱端之间的间隙。在这样的实施方案中，可以提供隔离元件来整体或部分地限定间隙。[0116]图26-29图示根据本发明的另一示例性实施方案形成的另一磁性部件370的各种视图。部件370在很多方面类似于上面关于图22-25描述的部件350，并且因此在图26-29中使用类似的参考符号来指示共同的特征。除下面所注意到的，部件370在构造上基本上与部件350等同，并且提供基本上类似的益处。
[0117]部件370中的线圈240包括多个绕组，每个绕组与一对引线相关联。即，提供第一和第二线圈引线242和244来端接和电连接线圈240中的第一组绕组圈，并且提供第三和第四线圈引线372和374来端接和电连接线圈240中的第二组绕组圈。因此，芯262被提供为具有分别用于第一和第二线圈引线242和244的端部276和278，并且芯262被提供为具有分别用于第三和第四线圈引线372和374的端部376和378。可以提供额外的线圈引线和端部来接纳线圈240中额外的绕组。
[0118]当期望耦合电感器时，或者对于诸如门驱动变压器等的变压器的制造来说，线圈240中的多个绕组可能特别有益。
[0119]此处所提供的电感器可以用于各种设备，例如步降或步升转换器。例如，图30图示步降或降压转换器(buck converter)的典型电路图,而图31图示步升或升压转换器的典型电路图。根据本发明制备的电感器还可以用于各种电子设备，例如移动电话、PDA和GPS设备等等。在一个示例性实施方案中，如图32中所提供的电路图所示，根据本文所描述方法制备的电感器可以被包括在设计用于驱动电致发光灯的高压驱动器中，所述电致发光灯被用于诸如移动电话的电子设备中。
[0120]在示例性实施方案中，电感器被提供为具有2.5_X2.5_X0.7_的尺寸。针对该示例性器件的峰值电感为4.7 μ H±20%，具有0.7A的峰值电流和0.46A的平均电流。线的电阻测得为0.830hm。如表1中所示，该示例性器件的特性与两个竞争者的器件的特性相
对比。对比例子 I是Murata电感器,型号为_。如表中所示，示例性电感器(实施例1)
以小得多的封装在电感和峰值电流方面提供相同的性能。实施例1的性能在图33中示出，其中电感被示为电流的函数。实施例的电感器的滚降(随电流增加损失电感的百分比)在图34中示出，并且在峰值电流为0.7A时约为20%。
[0121]表1
[0122]
【权利要求】
1.一种低轮廓磁性部件，包括: 由可导磁材料制成的并限定接收座的第一芯； 由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成并且具有与所述第一芯不同的形状；以及 以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成的预成形线圈，所述线圈至少包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈； 其中所述第一芯限定接纳所述线圈的基本上所有的所述多个圈的接收座，并且所述第一芯和第二芯中的至少一个包括与所述线圈配合的凸起；并且 其中在所述凸起和所述第一芯和第二芯中的至少一个的另一个之间建立非磁性间隙，从而当电流流过所述多个圈时将能量储存在所述间隙中。
2.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中当所述芯被组装时，所述凸起延伸比所述第一芯和第二芯之间的距离小的距离。
3.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中所述第一芯限定所述凸起，所述凸起延伸穿过所述线圈的中心开口。
4.如权利要求3所述的低轮廓磁性部件，其中所述凸起包括从所述第一芯的基座延伸的柱，当所述第一芯和第二芯被组装时，所述柱与所述第二芯是分开的。
5.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中所述第一芯包括用于所述线圈引线的表面安装端。
6.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，还包括分别接纳所述第一线圈引线和第二线圈引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹。
7.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈还包括第三引线和第四引线。
8.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
9.如权利要求1所述的低轮廓磁性部件，其中所述部件是功率电感器。
10.一种低轮廓磁性部件，包括: 由可导磁材料制成的并限定接收座的第一芯，并且所述芯包括向上凸出到所述接收座中的柱；以及 被接纳在所述第一芯的所述接收座中的预成形线圈，其中所述柱延伸穿过所述线圈的内周边，所述线圈至少包括第一引线、第二引线以及所述在第一引线和第二引线之间的多个圈。
11.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，还包括由可导磁材料制成的第二芯，所述第二芯以与所述第一芯独立的方式制成，并且覆盖所述线圈。
12.如权利要求11所述的低轮廓磁性部件，其中所述第二芯包括基本上平坦的本体，所述本体具有比所述柱大的外周边。
13.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，其中所述第一芯包括用于所述线圈引线的表面安装端。
14.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，还包括安装到所述第一芯并且分别接纳所述第一线圈引线和第二线圈引线的第一导电接线夹和第二导电接线夹。
15.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈还包括第三引线和第四引线。
16.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
17.如权利要求10所述的低轮廓磁性部件，其中所述部件是功率电感器。
18.如权利要求11所述的低轮廓磁性部件，其中所述第一芯包括基座和从所述基座延伸的直立侧壁，间隙在所述第二芯和所述柱的顶部之间延伸。
19.一种低轮廓磁性部件，包括: 预成形线圈； 用于提供第一磁芯并接纳所述预成形线圈的第一装置；以及 用于提供第二磁芯的第二装置，所述第二装置以与所述用于提供第一磁芯的装置分开的方式被提供，并且将所述预成形线圈包围在所述第一装置内；以及 用于相对于所述芯为所述线圈定心的装置，所述定心装置以整体的方式在用于提供磁芯的所述第一磁芯和第二磁芯之一中被提供；以及 用于建立与用于为所述线圈定心的装置相关联的非磁性间隙的装置。
20.如权利要求19所述的低轮廓磁性部件，其中所述第一磁芯、所述第二磁芯和所述预成形线圈互相配合。
21.如权利要求19所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈包括第一引线、第二引线、内周边和外周边，并且其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。`
22.如权利要求19所述的低轮廓磁性部件，其中所述部件是功率电感器。
23.如权利要求19所述的低轮廓磁性部件，其中所述线圈包括多于一个绕组。
24.—种制造低轮廓磁性部件的方法，所述磁性部件包括: 第一芯，所述第一芯由可导磁材料制成并且限定接收座； 第二芯，所述第二芯由可导磁材料制成并且还以与所述第一芯独立的方式制成，所述第一和第二芯中的至少一个还具有形成于其间的凸起；以及 线圈，所述线圈以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成，所述线圈包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈，所述方法包括: 组装所述第一芯、所述第二芯以及所述线圈，从而所述线圈的基本上所有的圈都位于所述接收座中，所述凸起被插入所述线圈，并且非磁性间隙在所述凸起的一端被建立； 将所述芯以固定的位置关系彼此接合；以及 将所述第一引线和第二引线端接到表面安装端。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线中的每一条在所述外周边连接到所述线圈。
26.如权利要求24所述的方法，其中所述线圈被配置成使得所述第一芯和第二芯之间的距离最小化。
27.一种低轮廓磁性部件，包括: 第一芯，所述第一芯由可导磁材料制成，并且包括接收座； 第二芯，所述第二芯独立地由可导磁材料制成并且以与所述第一芯独立的方式制成； 以与所述第一芯和第二芯独立的方式形成的线圈，所述线圈包括第一引线、第二引线以及在所述第一引线和第二引线之间的多个圈，所述线圈包括内周边和外周边，其中所述第一引线和第二引线在所述外周边连接到所述线圈；以及 被配置来分别将所述第一引线和第二引线连接到电路板的第一表面安装端和第二表面安装端； 其中所述第一芯限定适于接纳所述线圈的接收座，并且其中所述第一芯和第二芯中的至少一个包括凸起，所述凸起适于被插入所述线圈，并且利用所述第一芯和第二芯中的另一个建立非磁性间隙。
【文档编号】H01F27/24GK103489576SQ201310199304
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2007年6月15日 优先权日:2007年6月15日
【发明者】Y·严, 罗伯特·博格特, B·王 申请人:库帕技术公司