带有环芯和SMD端子的电感组件的制作方法

本描述涉及适用于表面安装(surface-mounted devices,smd)的电感组件的领域。

背景技术：

1、具有封闭软磁芯(环芯)的电感组件(变压器、扼流圈等)广泛应用于各种应用。软磁芯周围通常缠绕一个或多个绕组导线(通常是铜线)线圈。软磁芯可以设置在塑料外壳中，保护芯不受机械应力、灰尘和湿气的影响。这样的外壳也被称为“芯槽”。

2、电感组件通常通过通孔安装技术(through-hole technology)或表面安装技术(surface-mounting technology)安装在印刷电路板(printed circuit board,pcb)上。在许多应用中，表面安装是可取的或必要的，其允许使用机器人进行全自动贴装和回流焊接，从而产生显著的成本效益。适用于表面安装的组件称为smd组件(surface mounteddevices)。

3、smd组件的一个挑战是smd端子的平整度(共面性)，因为在焊接之前，所有端子都必须安全地浸入电路板上的焊膏中。在smd组件的smd端子的端部，允许与完美平面的偏差相对较小(例如，最大100μm)。在回流焊接过程中，应保持上述共面性。

4、smd组件通常相对较小，例如电阻、二极管或集成电路(例如，在塑料小轮廓封装(psop)中)。由于表面安装技术通常比通孔安装技术便宜，用户越来越多地要求将更大的组件(如电感组件)设计为smd组件。

5、对于具有环芯的电感，对于水平设计(环芯在安装状态下与电路板平行)，绕组导线的端部的引出大致可分为三组：

6、第一，对于具有细线绕组(例如直径小于0.5mm)的组件，通常需要单独的连接引脚(引脚)来进行smd安装。由于连接引脚在环芯的缠绕过程中会产生干扰，因此通常使用连接引脚固定在其上的另一塑料部件，例如外壳或底板。缠绕后，将外壳或缠绕的环芯安装在底板上，将导线引导到连接引脚上，并通过例如焊接的方式与连接引脚连接。连接引脚通常具有比导线更大的横截面，这使得smd触点的强度和稳定性高于导线端部本身的“引脚”。

7、第二，对于由中等强度的导线(例如直径在0.5mm至3-4mm之间)组成的绕组的组件，目前的解决方案非常有限。由于导线在连接到普通引脚时会弯曲引脚，从而改变引脚的共面性，因此需要更复杂的解决方案。例如，可以使用两端引脚，其中，一端的导线焊接到引脚上，引脚的另一侧形成smd触点。将引脚连接到例如2mm厚的导线上需要如此刚性地固定引脚，以获得所需的共面性，而普通的塑料部件是难以实现这一点。

8、第三，对于具有粗线绕组(例如直径大于4mm)的组件，表面安装存在问题，由于端子的热容较高，导致回流焊接过程变得更加困难，并且电路板中具有所需电流承载能力的导体路径复杂且昂贵。

9、特别是在电动交通和可再生能源领域，需要使用扼流圈等电气部件来承受高电流。因此，其可以具有由相对较粗的导线制成的绕组，以实现必要的电流承载能力。对于较大的电感组件(就其电性能和几何尺寸而言)，例如具有粗线绕组的扼流圈，一方面从(相对较粗的)绕组导线形成smd连接触点，另一方面以相对较小公差将它们共面布置在一个平面中的间隔较大的连接位置上，这是具有挑战性的。然而，如上所述，共面性对于确保组件的所有smd触点在(回流)焊接过程中位于施加到电路板上的焊膏层内并且可以可靠地焊接是很重要的。

10、为了制造电感组件，例如扼流圈，可以使用影响接触表面的平整度(共面性)的各种材料和制造工艺。例如，所使用的具有特定机械性能(例如，刚度、弹性、屈服强度、残余应力等)的部件和材料在电感组件的制造和随后的焊接过程中会对连接面的共面性产生负面影响。此外，制造过程，例如施加粗线绕组(粗线绕组的绕组过程)，导致被绕组体以及绕组导线本身的机械应力。这些过程也会对smd接触面的共面性产生负面影响。

11、在smd技术提供的大多数电感组件设计中，smd端子基于集成在线圈体或塑料外壳中的接触引脚。在这种情况下，平整度主要由以下事实决定：触点(销)具有相对较小的距离(例如，放置在30×30mm2的表面上)，同时具有高刚度和高屈服强度。此外，当使用细线绕组(<0.5mm)时，smd触点的平整度仅受施加导线绕组的轻微影响。对于尺寸较大(尺寸在30×30mm2至400×400mm2或更大之间)的电感组件，其绕组导线通常较粗(导线直径在0.5至12mm或更大之间)，几何关系起着重要作用。

12、由于较大的组件尺寸以及由此产生的相对较宽的smd接触面、材料刚度、材料翘曲和材料残余应力的影响明显大于较小的组件尺寸。例如，在smd端子距离较远的情况下，塑料外壳的几个角度的固有翘曲可能导致smd接触面的高度差达到毫米的数量级。由于使用了粗线，情况进一步恶化。由于用于缠绕磁芯的导线的高成形力，施加了显著的机械载荷，最终导致组件及其smd连接面的进一步变形。因此，smd连接面的共面性的通常要求(例如，偏离理想平面小于100μm)不再容易实现。根据上述问题，发明者提出了改进具有磁芯和smd端子的电感组件的任务。

技术实现思路

1、上述任务由根据权利要求1或14的部件以及根据权利要求12的方法来解决。各种实施例和改进方案是待决权利要求的主题。

2、本文描述了一种电感组件。根据一个实施例，电感组件包括环形磁芯，以及至少两个缠绕在磁芯上的绕组，以及多个接触脚。它们具有用于插入绕组的导线端部的开口，以及用于电感组件的表面安装的接触面。接触面位于具有规定平整度的连接面中，其中，在接触脚中的开口与连接面间隔，并且设计成使得导线端部相对于连接面的位置和角度偏差被各自的接触脚所补偿。每个接触脚与插入相应的接触脚的开口的导线端部(20)材料锁合连接。

3、根据另一实施例，电感组件包括环形磁芯和至少一个缠绕在磁芯上的绕组，其由圆形横截面的绕组导线组成。组件还包括带有一个或多个连接元件的三个连接载体，其中，绕组导线的导线端部被引导到相应的连接元件的下侧，并且其中，连接元件的下侧位于用于表面安装的连接平面中。

4、此外，还描述了一种用于制造电感组件的方法。根据一个实施例，方法包括围绕磁芯制造至少两个绕组，放置接触脚，每个接触脚具有用于电感组件的表面安装的接触面，使得接触脚的接触面位于具有规定平整度的连接面中，以及将导线端部插入接触脚的相应的开口。其中，在接触脚中的开口与连接面间隔，并且设计成使得导线端部相对于连接面的位置和角度偏差被各自的接触脚所补偿。方法还包括将接触脚与相应的导线端部的材料锁合连接。

技术特征：

1.一种电感组件，包括以下部件：

2.根据权利要求1所述的电感组件，

3.根据权利要求1所述的电感组件，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电感组件，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电感组件，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电感组件，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电感组件，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电感组件，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电感组件，

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电感组件，

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电感组件，

12.一种用于制造电感组件的方法，包括以下步骤：

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述接触脚的放置包括以下步骤：

14.一种电感组件，包括以下部件：

15.根据权利要求14所述的电感组件，

16.根据权利要求15所述的电感组件，

17.根据权利要求15所述的电感组件，

18.根据权利要求15所述的电感组件，

19.根据权利要求14至18中任一项所述的电感组件，

20.根据权利要求14至19中任一项所述的电感组件，

21.根据权利要求20所述的电感组件，

22.根据权利要求21所述的电感组件，

23.根据权利要求14至22中任一项所述的电感组件，

24.根据权利要求14至23中任一项所述的电感组件，进一步包括：

25.根据权利要求25所述的电感组件，

26.根据权利要求14至23中任一项所述的电感组件，进一步包括：

技术总结
本文描述了一种电感组件。根据一个实施例，电感组件包括环形磁芯，以及至少两个缠绕在磁芯上的绕组，以及多个接触脚。它们具有用于插入绕组的导线端部的开口，以及用于电感组件的表面安装的接触面。接触面位于具有规定平整度的连接面中，其中，在接触脚中的开口与连接面间隔，并且设计成使得导线端部相对于连接面的位置和角度偏差被各自的接触脚所补偿。每个接触脚与插入相应的接触脚的开口的导线端部(20)材料锁合连接。

技术研发人员：哈拉尔德·亨特,阿克索尔·舒尔茨
受保护的技术使用者：真空融化两合公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1