本发明涉及电子技术领域,具体涉及一种电感。
背景技术:
共模电感,也叫共模扼流圈,常用于开关电源中过滤共模的电磁干扰信号。随着电源单板器件布局设计密度的提高和工业4.0的推进,共模电感等器件的贴片化,小型化已是迫切需求。
现有的插件型共模电感占板面积大,组装工艺复杂;现有的贴片共模电感通常采用骨架结构,并在骨架上设置贴片焊端,存在共面度差,可焊性差等问题;增加骨架后,共模电感的体积变大,导致占板面积变大,同时骨架也会阻挡风道,影响共模电感散热;由于现有贴片共模电感存在诸多缺点,为确保可制造性和可靠性,往往在选择共模电感,尤其是大电流共模电感时,设计人员倾向于选用插件结构共模电感。
技术实现要素:
本发明实施例要解决的主要技术问题是,提供一种电感,解决现有技术中大电流贴片电感存在的占板面积大,占用空间大、散热难,共面度差的问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例提供一种电感,包括绕组、磁芯和底座;
底座固定于磁芯上,底座上设有焊接部,焊接部包括设置在底座的正面的引出线焊盘以及设置在底座的背面的贴片焊盘,引出线焊盘与贴片焊盘对应设置,且互相对应的引出线焊盘与贴片焊盘相互连通;绕组缠绕于磁芯上,绕组的引出线焊接于对应的引出线焊盘。
本发明实施例公开了一种电感,底座固定于磁芯上,底座上设有的焊接部包括设置在底座的正面的引出线焊盘以及设置在底座的背面的贴片焊盘,其中,引出线焊盘与贴片焊盘对应设置,且互相对应的引出线焊盘与贴片焊盘相互连通;缠绕于磁芯上的绕组的引出线可以焊接在引出线焊盘上,实现电感通流需求。本发明实施例的底座结构简单,使得电感占板面积小,占用空间小,并且还不影响电感的散热,有效解决现有方案中的电感贴片化工艺难点。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种电感的正面视图;
图2为本发明实施例一提供的电感的底座的正面视图;
图3为本发明实施例一提供的电感的底座的背面视图;
图4为本发明实施例一提供的另一种电感的正面视图;
图5为本发明实施例一提供的U字形金属片;
图6为本发明实施例一提供的另一种电感的正面视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一:
参见图1,图1示出了本实施例提供的电感的正面视图,从图中可以看出本实施例的电感,包括绕组1、磁芯2和底座3;底座3固定于磁芯2上。图2和图3是底座的正面视图和背面视图,底座3上设有焊接部,焊接部包括设置在底座的正面的引出线焊盘31(参见图2)以及设置在底座的背面的贴片焊盘32(参见图3),其中,引出线焊盘与贴片焊盘对应设置,且互相对应的引出线焊盘与贴片焊盘相互连通;参见图1绕组1缠绕于磁芯2上,绕组1的引出线11(图1)焊接于对应的引出线焊盘31。
本实施例中的电感可以是多种类型的电感,包括但不限于共模电感。
可以预见,底座上的引出线焊盘的个数与绕组的引出线的数量是相对的,因为一般的绕组具有4个引出线,所以假设本实施例的引出线焊盘的个数为4。当然,这里的引出线焊盘个数为4只是为了便于后续的说明,并不对本实施例的引出线焊盘个数做出限定,若是绕组的引出线的个数不为四个,底座上的引出线焊盘的数量可以随着实际需要而设置,底座上引出线焊盘的具体的位置设置可以根据引出线焊盘的数量而定。
参见图2,示出了4个底座的正面视图。其中底座是需要固定在磁芯上的,其中,可以利用粘接剂将底座固定在磁芯上;或者磁芯和底座的对应位置上设置螺孔,利用螺钉将磁芯和底座固定在一起;或者利用其他可行的方式和结构将磁芯与底座固定在一起。
其中,本实施例的底座的形状可以是图2中的长方形,或者是其他的形状,例如圆形等,但是考虑到电感固定到母板后的形状规整,长方形是比较优选的形状。其中,当引出线焊盘的个数为4时,优选的,可以将4个焊盘分别设置在底座正面的4个角的位置上,能进一步减少底座的空间体积以及在母板上的占板面积。
在底座的背面还设有与引出线焊盘对应的贴片焊盘,这里的对应包括数量的对应,即一个引出线焊盘对应一个贴片焊盘。更优的,引出线焊盘与贴片焊盘对应,还可以是引出线焊盘与贴片焊盘的位置相对应,包括但不限于引出线焊盘和贴片焊盘在底座上的位置是关于底座对称的。其中,贴片焊盘是用来将电感焊接在母板上的焊盘,其不仅起到固定电感的作用,还起到了连通电感和母板上的电路的作用,所以底板背面的贴片焊盘与底板正面对应的引出线焊盘是相互连通的。实现引出线焊盘和贴片焊盘相互连通的结构有多种,例如,利用两端分别焊接在引出线焊盘和贴片焊盘之间金属线将两个对应的焊盘连接起来,金属线的材料包括但不限于金、银、铜、铁等等。
当引出线焊盘如图2所示为4个时,在底座背面相应地设置4个贴片焊盘,并采用可行的结构将贴片焊盘与对应的引出线焊盘连接。其中,参见图3在底座背面的贴片焊盘优选采用与图2中引出线焊盘相同的设置方式,在底座背面的4个角设置贴片焊盘。每个角上的引出线焊盘与贴片焊盘对应连接,可以减少引出线焊盘与贴片焊盘连通结构实现的复杂度。
其中,在实际中,底座的材料可以有多种,例如塑料板、PCB板、树脂板等等,可以预见,若底座只在四个角上设置贴片焊盘,底座与母板之间的焊接面积就比较小,底座背面的焊点强度较小。当电感受到的震动较大时,贴片焊盘有可能会与母板脱离,或者贴片焊盘与模板之间的焊接的牢固程度降低,影响电感的性能。为了进一步增强底座的抗震能力,本实施例中在底座的背面上设置额外的焊盘与模板焊接,通过增加与模板的焊接面积,解决底座背面焊点强度弱,电感抗震性差的问题。
参见图3,为增强底座背面的焊点强度,在底座背面增设至少一个加固焊盘33。其中,加固焊盘的数量可以根据电感自身的重量、实际的抗震需求以及底座的形状和底座背面面积等信息设置。另外,加固焊盘在底座背面位置可以根据底座背面的形状、面积以及加固焊盘的数量来设置。当贴片焊盘如图3中所示设置在底座背面的四个角上,加固焊可以在底座上均匀设置,但是为了焊接的方便。参见图3,优选的,加固焊盘33沿底座背面的边沿设置。其中,加固焊盘可以设置在底座的四条边上的任意边沿。进一步地,为了避免在震动中,多个加固焊盘33受力不均匀,降低加固效果。加固焊盘33可以沿着底座背面的边沿均匀且对称地设置,且对称边上,加固焊盘的数量基本保持一致。如图3中,加固焊盘设置在两条对称边沿,两边的加固焊盘33的数量相同,且加固焊盘33在边沿上均匀分布,这样的加固焊盘33具有较强的加固作用。在另一实施例中,加固焊盘还可以在另外两边的对称边上均匀对称分布,或者加固焊盘在四个边沿上都均匀分布,且对称边上的加固焊盘对称设置。。
可以预见,若底座本身具有金属层,可以焊接和导电,则焊接部可以由底座本身的结构形成,若底座本身没有金属层,不能直接焊接和导电,例如底座是一个塑料板,则焊接部可以作为可拆卸的结构固定在底座上,为底座提供引出线焊盘和贴片焊盘。
在一实施例中,图2中的底座可以是印刷电路板(PCB,Printed Circuit Board),众所周知,PCB板上自带有镀铜层,该镀铜层可以为底座提供焊接部中的引出线焊盘和贴片焊盘。在引出线焊盘和贴片焊盘分别为设置在印刷电路板正面和背面的焊盘,引出线焊盘和对应的贴片焊盘由设置在印刷电路板上的金属连接部连接。其中,优选的,PCB底座设置在磁芯和线圈下方,即PCB板固定在磁芯上与引出线靠近的一侧。
参见图2,PCB底座正面设置4个引出线焊盘,图1中绕组1的4根引出线通过焊锡与4个引出线焊盘焊一一对应接在一起。
其中,优选的,PCB板上的引出线焊盘与贴片焊盘设置在分别设置在PCB板的正、背两面的四个角上。
其中,金属连接部可以由两端分别与引出线焊盘和贴片焊盘焊接的金属线实现,但是考虑到底座面积有限,引出线焊盘的大小受限,引出线焊盘上还需要焊接引出线,采用焊接金属线的方式连通引出线焊盘和贴片焊盘会给引出线的焊接带来影响。鉴于此,优选采用无需焊接的方式。本实施例可以提供3种结构实现引出线焊盘和贴片焊盘的连通。
第一种结构:此种结构中,引出线焊盘在底座背面的投影与贴片焊盘有重叠部分,金属连接部包括设置在PCB板上该重叠部分的金属过孔。若PCB板上的引出线焊盘与贴片焊盘的设置如图2和图3,则金属过孔为设置在引出线焊盘或贴片焊盘位置的金属过孔。该金属过孔连接了PCB板正背面的引出线焊盘与贴片焊盘,形成完整的导电通道,实现导电通流。
第二种结构:金属连接部包括金属化连接带,该金属化连接带一端在印刷电路板的正面连接引出线焊盘,另一端沿印刷电路板的侧面向印刷电路板的背面延伸,和与引出线焊盘对应的贴片焊盘连接。若PCB板上的引出线焊盘与贴片焊盘的设置如图2和图3,则金属化连接带由与各个引出线焊盘连接的PCB侧边金属化实现。夹在引出线焊盘与贴片焊盘的金属化侧边连通PCB底座正面和背面的焊盘,形成完整的导电通道,实现导电通流。
第三种结构:将第一种结构和第二种结构结合,既设置金属过孔也设置金属化连接带。
在底座为PCB板时,图3中的加固焊盘33可以直接由PCB板上的镀铜层实现。加固焊盘的数量可以综合底座面积和焊点强度需求设置。
上述方案中,由于PCB是玻纤纤维和树脂组成的复合材料,在贴片器件焊接所采用的回流焊工艺中,PCB自身稳定性高,不容易发生变形,保证PCB制作过程和回流焊焊接过程中的可焊性和共面度,减少生产加工缺陷。由于底座采用PCB材料,如FR4,和焊接电感的母板所采用的材料相同,有效地避免了由于材料不同而出现CTE失配导致贴片焊点失效的风险。同时,PCB底座不仅不会挡住磁芯和线圈的风道,还能帮助磁芯和线圈散热,确保了器件自身良好的散热能力。
参见图4,在另一实施例中,焊接部可以是固定在底座的可拆卸金属部件34,底座可以是不导电的底板,如塑胶板。采用可拆卸金属部件的结构时,底座上可以不设焊盘,利用可拆卸金属部件中的结构实现焊盘的功能。
其中,可拆卸金属部件34包括两片连通的金属片,可拆卸金属部件固定在底座上后,一片金属片位于底座的正面,作为引出线焊盘,另一金属片位于底座的背面,作为贴片焊盘。
其中,金属片优选为导电性能良好的纯铜。可拆卸金属部件34如图5所示,可以做成U字形金属片。可以参考燕尾夹的设计,对U字形的开口大小进行合理的设置,使得U字形金属片的两片金属片的距离略小于底座的厚度,将U字形金属片夹在底座上,利用U字形金属片的形变产生的力固定在底座上。当引出线有4根时,对应的,在底座上设置4个U字形金属片。
其中,为了U字形金属片固定更牢固。在U字形金属片的内侧表面上可以设置凸起,在底座上设置对应于该凸起的凹槽,利用凸起和凹槽的配合,加固金属片与底座的连接。
另外,可拆卸金属部件可以是工字形金属件,由上下两片金属片和中间的金属连接柱构成,底座上设有贯穿底座正背面的卡槽,卡槽一端与外界连通,工字形金属件上下两片金属片之间的连接柱卡接在卡槽中。
其中,当底座上需要增设加固焊盘时,可以采用U字形或或工字形的金属片实现加固焊盘的设置。
采用可拆卸金属部件的结构时,由于金属片较PCB镀铜厚很多,通流能力强,更合适较大电流要求的电感。
在另一实施例中,可以将上述的PCB板和可拆卸金属部件的方式结合起来,实现更优的通流功能。
其中,底座为PCB板,焊接部包括固定在印刷电路板上的可拆卸金属部件。可拆卸金属部件包括两片金属片,分别位于印刷电路板正面和印刷电路板背面;
印刷电路板上的正、背面分别设有对应的引出线焊盘和贴片焊盘,引出线焊盘和对应的贴片焊盘之间由设置在印刷电路板上的金属连接部连通;可拆卸金属部件位于印刷电路板正面的金属片与印刷电路板的引出线焊盘连通;可拆卸金属部件位于印刷电路板背面的金属片与印刷电路板的贴片焊盘连通。
其中,可拆卸金属件的形状可以是U字形,工字形,其对应的固定结构,可以参考上述的相关部分的描述。在此不再赘述。
PCB板上引出线焊盘与贴片焊盘的设置位置以及连接结构等参考上述的相关记载。
可以理解的是,引出线焊接在可拆卸金属片位于底座正面的金属片上。金属片在底座背面部分作为电感器件的贴片端,由于金属片较PCB镀铜厚很多,通流能力强,更合适更大电流要求的电感。
在上述方案中,由于PCB是玻纤纤维和树脂组成的复合材料,在贴片器件焊接所采用的回流焊工艺中,PCB自身稳定性高,不容易发生变形,保证PCB制作过程和回流焊焊接过程中的可焊性和共面度,减少生产加工缺陷。由于底座采用PCB材料,如FR4,和焊接电感的母板所采用的材料相同,有效地避免了由于材料不同而出现CTE失配导致贴片焊点失效的风险。
为了便于贴片机吸取电感,完成自动化组装,参见图1或图4,本实施例的贴片电感还包括顶盖4,该顶盖上设有供贴片机吸嘴吸取电感器件的吸取面,该顶盖固定于磁芯,与底座相对。
在本实施例中,顶盖和底座与磁芯的固定方式可以采用机械结构固定,例如在顶盖、底座上设置螺纹孔,在磁芯上设置对应的盲孔,利用螺钉将顶盖和底座固定在磁芯,但是考虑到顶盖和底座与磁芯的体积有限,机械结构实现空间有限,优选的,顶盖和底座与磁芯之间采用点胶方式,通过粘结剂固定,由于电感需要承受无铅回流焊,需要选择耐高温性能良好的粘结剂,粘结剂包括高温型环氧胶,如乐泰公司的G500胶。
其中,本实施例的顶盖优选环氧玻纤板,次选塑胶等材质,顶盖的吸取面还可以根据器件重要设计尺寸,结构上优选矩形平面,也可设计成圆形等其他形状。本实施例对此不作限定。本实施例的电感的结构简单,顶盖和PCB底座不会挡住磁芯和线圈的风道,有利于电感的散热。
进一步的,可以预见,电感的顶盖和底座之间平行度高,更适合SMT机器贴片。为了避免电感的顶盖和底座的共面度和平行度发生变化增加贴片难度,本实施例中的电感还包括固定结构,该固定结构用于对顶盖和底座进行相对固定,即保证顶盖和底座之间的相对位置的不变。该固定结构在一实施例中可以是一种适应于电感的外壳,该外壳可以将顶盖、底座、绕组、磁芯包含在其中。在另一实施例中,固定结构可以是将顶盖和底座连接成整体的结构,例如,参见图6,固定结构5与顶盖和底座一体成型,从顶盖的一个侧面延伸到底座的对应侧面上。可以理解的是,图6中的固定结构只是一种优选的示例,该固定结构还可以向绕组正面延伸,形成将绕组、磁芯、包含在其中的开放结构。其中,为了对电感的重量和成本进行控制,固定结构的材料优选为塑胶,当然若有其他需要也可以选择为其他材质,例如陶瓷等。这种一体成型的结构优选模具成型注塑工艺实现。进一步的,这种一体成型的结构,简化了器件结构,降低器件自身组装工艺难度,也保证了顶盖和底座的共面度和两者间的平行度,适合SMT机器贴片,保证组装精度。
采用本实施例的电感,固定在磁芯上的底座设有焊接引出线的引出线焊盘,该引出线焊盘与底座背面的贴片焊盘连通,保证了电感同流需求,底座的结构设计在满足贴片需求时,占用空间较小,还不影响散热,解决了现有技术中贴片电感采用骨架结构导致的体积增大,占板面积大,散热差的问题。
进一步地,通过在电感顶部设置顶盖,方便贴片机吸取。
进一步地;底座由PCB板实现,可以实现较大的电感通流需求;利用PCB材料自身稳定性好的优点,保证电感贴片结构的共面度和可焊性;PCB底座设置在磁芯和线圈下方,结构紧凑,占用电感空间小,PCB底座上的焊点类似QFN焊点,占板面积小。
进一步地,根据电感自身重量和抗振动设计要求,在底座背面增加加固焊盘。有助于增加电感焊接在母板上的牢固性。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。