CN101552093B - 基于引线框架的分立功率电感 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于引线框架的分立功率电感。该功率电感包括顶部和底部引线框架，其引脚形成围绕单一闭环磁芯的线圈。线圈包括顶部和底部引线框架之间的内部和外部连接段的内连接，和夹在顶部和底部引线框架之间的磁芯。顶部和底部引线框架的引脚中的若干个具有非线性阶梯结构，以此使得顶部引线框架的引脚可以耦合相邻的底部引线框架的引脚，以围绕磁芯形成线圈。本发明的优点在于：其提供一紧凑的功率电感并最大化单元区域内的电感系数。本发明的功率电感还提供了一种将小物理尺寸与最小匝数结合的功率电感，其具有较小的覆盖面积和较薄的轮廓。另外，本发明所述的功率电感可以简单地通过应用现有的半导体封装技术低成本高产量地生产。

Description

基于引线框架的分立功率电感

技术领域

本发明主要涉及分立电感，特别涉及具有顶部及底部引线框架的分立电感，其内部连接引脚形成一围绕闭环磁芯的线圈。

背景技术

回顾现有技术中的分立电感已展现了多种结构，包括封装绕线电感，其具有或圆形或平面的围绕磁芯的绕线。典型的磁芯具有环形磁芯，“I”型圆筒磁芯，“T”型圆筒磁芯，以及“E”型圆筒磁芯。其它的已知结构包括具有铁粉磁芯和金属合金压粉磁芯的绕线。形成一设置有围绕磁芯的绕线的表面安装分立电感也是已知的。绕线电感的制造是一个低效率且复杂的步骤。开放的绕轴尤其用于使围绕圆筒磁芯的绕线更便利。在环形磁芯的情况下，绕线必须重复穿过中心孔。

不具有绕线的分立电感包括电磁线圈导体，例如题为“超小型功率转换器(Microminiature Power Converter)”的美国专利6,930,584以及复合层电感。题为“芯片型电感(Chip-type Inductor)”的美国专利4,543,553，题为“薄板型电感(Lamination Type Inductor)”的美国专利5,032,815，题为“制造复合层芯片电感的方法(Method for Producing Multi-layered Chip Inductor)”的美国专利6,630,881，和题为“薄板电感(Laminated Inductor)”的美国专利7,046,114都公开了典型的复合层电感。这些无绕线的分立电感要求复合层，并具有复杂的结构也不方便制造。

考虑到现有技术的限制，在这一技术领域中存在对于能够使用已有的科技方便地大量制造的分立功率电感的需求。在本领域中也存在可以提供低成本的分立功率器件的要求。在本领域中还要求分立功率电感的每一单位区间具有最大电感系数和最小电阻。在本领域中也需要一种结合了具有最少回转数的较小物理尺寸的紧凑型分立功率电感，以提供较小的占用面积和较薄的外形。

发明内容

本发明所提供的分立功率电感克服了现有技术中存在的缺点，通过提供一种具有顶部和底部引线框架的功率电感，其内连接引脚形成一围绕单一闭环磁芯的线圈，来达到本发明的目的。单一的磁芯层将功率电感每一单元区域的电感系数最大化。

在本发明的一个方面中，底部引线框架包括多个底部引脚，每一个底部引脚都具有分别设置在其相应端部上的第一和第二连接段。底部引线框架还包括具有第一连接段的第一末端引脚和具有第二连接段的第二末端引脚。顶部引线框架包括多个顶部引脚，每一个顶部引脚都具有分别设置在其相应端部的第一和第二连接段。

在本发明的另一个方面中，底部引线框架包括第一侧和第二侧，第一和第二侧相对设置。第一组引脚组成第一侧，第二组引脚组成第二侧。第一组引脚包含具有一内部连接段的末端引脚。第一组引脚中的其余引脚包括内部和外部连接段。

底部引线框架的第二组引脚包括一具有外部连接段的末端引脚。第二组引脚中的其余引脚具有内部和外部连接段。

底部引线框架还包括路径引脚，其延伸至第一侧和第二侧之间。路线引脚具有内部及外部连接段。

顶部引线框架包括第一侧和第二侧，第一和第二侧相对设置。第一组引脚组成第一侧，第二组引脚组成第二侧。每一个顶部引脚都由一内部连接段和一外部连接段组成。

围绕单一封闭环磁芯的线圈构成顶部和底部引线框架上的内部和外部连接段之间的内连接，磁芯夹在顶部和底部引线框架之间。顶部和底部引线框架的其中一个引脚具有一般的非线性阶梯式结构，以使顶部引线框架的引脚耦合相邻的底部引线框架上的引脚，形成围绕磁芯的线圈。

在本发明的另一方面，磁芯被图案化为中间具有一窗口或一孔洞，以此实现顶部与底部引线框架引脚的内连接段之间的连接。

在本发明的另一方面，一内部连接结构或芯片设置于磁芯的窗口中，以实现顶部与底部引线框架引脚的内部连接段之间的连接。内部连接芯片组成导电通路以耦合内部连接段。

在本发明的另一方面，一外围连接结构或芯片设置于磁芯的周围，以实现顶部与底部引线框架引脚的外部连接段之间的连接。外围连接芯片组成导电通路以耦合外部连接段。

在本发明的另一方面，磁芯是实心的，且导电通路用来提供顶部与底部引线框架引脚的内部连接段之间的连接。

在本发明的另一方面，磁芯是实心的，且导电通路用来提供顶部与底部引线框架引脚的内部和外部连接段之间的连接。

在本发明的另一方面，顶部和底部引线框架的引脚是弯曲的，以此将其上的内部和外部连接段设置于一个与引线框架平面平行的平面上。

在本发明的另一方面，顶部引脚是弯曲的，以此将其上的内部和外部连接段设置于一个与引线框架平面平行的平面上，而且底部引脚是平面的。

本发明的优点在于：其提供一紧凑的功率电感并最大化单元区域内的电感系数。本发明的功率电感还提供了一种将小物理尺寸与最小匝数结合的功率电感，其具有较小的覆盖面积和较薄的轮廓。另外，本发明所述的功率电感可以简单地通过应用现有的半导体封装技术低成本高产量地生产。

至此，为了更好地理解下文中的对于本发明的详细叙述，已相当宽泛地勾勒出了本发明的较重要的特征，而对本领域所作的贡献也能够被更好地认识。当然，本发明还有其它的特征将在下文中叙述，而其将形成权利要求所限定的内容。

为此，在详细叙述本发明的一个具体实施例之前，应当认识到本发明不受限于本申请文件中的功能元件的细节以及这些元件在下文中叙述的内容及附图的范围。本发明可以具有其它的具体实施方式，并以多种途径实施及实现。同时，也应当认识到，本文所用的语法和术语以及摘要，其意在叙述内容而不能被视作限制。

因此，本领域的技术人员可以意识到，以本文公开的内容可以被方便地利用来作为其它的方法和系统的设计的基础，以达到本发明的若干目的。所以，重要的是，在其没有脱离本发明的精神及范围的情况下，权利要求应当被视作包含了这样的等效结构。

附图说明

本发明的这些及其它方面和特点将通过下文中对于本发明的特殊实施方式的叙述及下列相应的附图展示给本领域的普通技术人员；其中：

图1A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第一种实施方式的俯视图；

图1B中用虚线显示了图1A中的基于引线框架的分立功率电感的磁芯的俯视图；

图1C是本发明的磁芯的俯视图；

图1D是本发明的带有一小沟槽的磁芯的俯视图；

图1E是本发明的底部引线框架的俯视图；

图1F是本发明的顶部引线框架的俯视图；

图1G是图1A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图1H是图1A中的基于引线框架的分立功率电感的完全封装的剖视图；

图2A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第二种实施方式的俯视图；

图2B是图2A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图2C是本发明的底部引线框架的俯视图；

图2D是图2A中的基于引线框架的分立功率电感的完全封装的剖视图；

图3A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第三种实施方式的俯视图；

图3B是本发明的顶部引线框架的俯视图；

图3C是图3A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图3D是本发明的内部连接芯片的俯视图；

图3E是图3D中的内部连接芯片的剖视图；

图4A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第四种实施方式的俯视图；

图4B是本发明的底部引线框架的俯视图；

图5A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第五种实施方式的俯视图；

图5B是图5A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图5C是本发明的外围内连接芯片的俯视图；

图5D是本发明的顶部引线框架的俯视图；

图6A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第六种实施方式的俯视图；

图6B是本发明的磁芯的俯视图；

图6C是图6A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图6D是本发明的底部引线框架的俯视图；

图7A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第七种实施方式的俯视图；

图7B是图7A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图8A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第八种实施方式的俯视图；

图8B是本发明的磁芯的俯视图；

图8C是图8A中的基于引线框架的分立功率电感的侧视图；

图9A是本发明的基于引线框架的分立功率电感的第九种实施方式的俯视图；

图9B是本发明的磁芯的俯视图；

图9C是本发明的底部引线框架的俯视图；以及

图9D是本发明的顶部引线框架的俯视图。

具体实施方式

现结合附图详细叙述本发明，其作为本发明的举例以使本领域的技术人员可以实施本发明。值得注意的是，下文中的附图和举例不意味着对本发明范围的限制。其中某些本发明的组件可以部分或全部用已知的元件实现，在这些已知的元件中，只有对于理解本发明的必要的那部分将被阐述，而其余部分已知元件的细节描述将被省略，以免本发明内容不明确。另外，本发明通过图释的方式包含了现有及将来所知的此处涉及的等效元件。

本发明提供一种基于引线框架的分立功率电感。本发明的具体实施方式包括一具有形成于其中心的窗口或孔洞的磁芯，从而允许顶部和底部引线框架的引脚的内连接段相连接，以此形成将在此进一步说明的功率电感的线圈。磁芯优选环形结构并且厚度小于100微米，以适应薄电感的应用。磁芯在高频率的应用中可以由铁酸盐或纳米晶镍铁合金制成，在低频率的应用中可以由镍铁合金，镍锌合金或其它适合的磁性材料制成。在本文中阐述的一种分立功率电感的主要应用是用于直流-直流功率转换器，其工作频率范围为1MHz至5MHz，输出电流1A或更小，电感值的范围在0.4至2.0μH，直流串联电阻小于0.15Ω。依照本发明中的功率电感的线圈，其由内部连接的围绕磁芯的顶部和底部引线框架的引脚的连接段组成。内部连接可以通过使用包括焊料和导体环氧树脂这样的标准半导体封装材料技术实现。顶部及底部引线框架的厚度优选100至200微米之间，并通过在引线框架的制作中使用包括铜和其它常用合金的低电阻材料制成。与磁芯组合后，如果需要，本发明所提供的功率电感的总厚度可以小于1mm，这就可以适用于许多例如手持器件和移动电子产品的应用设备中。

基于引线框架的分立功率电感的第一种实施方式的普通设计方案100如图1A所示。电感100包括一磁芯110，一顶部引线框架120和一底部引线框架160，其引脚围绕磁芯110内部连接。引线框架160由导体材料制成，优选金属材料，包括铜，合金42，和镀铜。磁芯110包括一形成于其中间的窗口或洞孔115(图1C)。

参考图1D，所示的磁芯110a具有一小沟槽117。沟槽117用于调整磁芯110a的特性，而磁芯的最终结构仍然提供了一个封闭的磁环。沟槽117的其中部分也可以类似一细孔，并延伸至完全穿过磁芯的一侧。在本发明的所有实施方式中，具有或不具有沟槽的磁芯都可以使用。

顶部和底部引线框架120和160都包括多个引脚。如图1E所具体说明的，底部引线框架160包括设置于引线框架160第一侧的第一组引脚160a，160b和160c。引脚160a，160b和160c具有非线性的阶梯结构，以实现与顶部引线框架120的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。引脚160a作为末端引脚并具有位于平面C-C上的内部连接段161a，平面C-C平行于底部引线框架160的底部平面A-A，并位于其上方。图1G为功率电感100的侧视方向的概图，表示出了所参照的平面及引脚结构。在图1G中省略了引脚160f和部分的磁芯110，以给出本实施方式简化且更为清晰的侧面轮廓。类似的简化也应用于本文件的其它侧视图中。底部引脚160b和160c分别包括设置于平面C-C上的内部连接段161b和161c，平面C-C平行于引脚160b和160c平面部分的平面B-B，并位于其上方。底部引脚160b和160c还分别包括位于平面C-C上的外部连接段163b和163c。平面B-B与平面A-A位于同一平面或略高于于平面A-A。

底部引线框架160还包括设置于引线框架160第二侧的第二组引脚160e，160f和160g。引脚160e，160f和160g具有非线性的阶梯结构，以实现与顶部引线框架120的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。引脚160e作为末端引脚并具有位于平面C-C上的外部连接段163e。底部引脚160f和160g分别包括设置于平面C-C上的内部连接段161f和161g。底部引脚160f和160g还分别包括位于平面C-C上的外部连接段163f和163g。底部引线框架160的引脚结构提供了一个用来设置与功率电感100组装的磁芯110的沟槽。

如图1E中所示，底部引线框架还包括路径引脚160d。路径引脚160d包括设置于C-C平面上的一内部连接段161d和一外部连接段163d。路径段165d(设置在B-B平面上)耦合设置于底部引线框架160的第一侧的外部连接段163d和设置于底部引线框架160的第二侧的内部连接段161d。

参考图1F，顶部引线框架120包括设置于顶部引线框架120第一侧的第一组引脚120a，120b和120c。顶部引脚120a，120b和120c具有非线性的阶梯结构，以实现与底部引线框架160的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。顶部引脚120a，120b和120c分别包括设置于平面D-D上的内部连接段121a，121b和121c，平面D-D平行于顶部引脚120a，120b和120c的平面部分所在的平面E-E，并位于其下方。顶部引脚120a，120b和120c还分别包括位于平面D-D上的外部连接段123a，123b和123c。

顶部引线框架120还包括设置于顶部引线框架120第二侧的第二组引脚120d，120e，和120f。顶部引脚120d，120e，和120f具有非线性的阶梯结构，以实现与底部引线框架160的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。顶部引脚120d，120e，和120f分别包括设置于平面D-D上的内部连接段121d，121e和121f。顶部引脚120d，120e，和120f还分别包括设置于平面D-D上的外部连接段123d，123e，和123f。顶部引线框架120的引脚结构提供了一个由底部引线框架160的引脚形成的沟槽的覆盖，其中设置有与功率电感100组装的磁芯110。

围绕磁芯110形成的线圈在图1B中显示得最清楚，其中磁芯110由虚线表示。通过磁芯110的窗口115，底部引线框架160的引脚160a，160b，160c，160d，160f，和160g的内部连接段耦合内部连接段121a，121b，121c，121d，121e和121f。底部引线框架160的引脚160b，160c，160d，160e，160f和160g的外部连接段耦合围绕磁芯110外围边缘的顶部引线框架120的外部连接段123a，123b，123c，123d，123e和123f。

引脚160a的内部连接段161a耦合引脚120a的内部连接段121a。引脚120a的外部连接段123a耦合相邻引脚160b的外部连接段163b。引脚120a的非线性阶梯结构使其能够对准并耦合外部连接段123a和163b。引脚160b的内部连接段161b耦合引脚120b的内部连接段121b。引脚160b的非线性阶梯结构能够使引脚160b的内部连接段161b在窗口115中与内部连接段161a相邻设置。引脚120b的外部连接段123b耦合相邻引脚160c的外部连接段163c。和引脚120a的情况一样，引脚120b的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合至外部连接段123b和163c。引脚160c的内部连接段161c耦合引脚120c的内部连接段121c。引脚160c的非线性阶梯结构能够使引脚160c的内部连接段161c在窗口115中与内部连接段161b相邻设置。引脚120c的外部连接段123c耦合相邻引脚160d的外部连接段163d，引脚120c的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合外部连接段123c和163d。

路径引脚160d的路径段165d提供用线圈电路连接引脚160d的内部连接段161d到引脚120f的内部连接段121f的连接路径。引脚120f的外部连接段123f耦合到相邻引脚160g的外部连接段163g。引脚120f的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合外部连接段123f和163g。引脚160g的内部连接段161g耦合引脚120e的内部连接段121e。引脚160g的非线性阶梯结构可以使引脚160g的内部连接段161g在窗口115中与内部连接段161d相邻设置。引脚120e的外部连接段123e耦合相邻引脚160f的外部连接段163f。引脚120e的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合外部连接段123e和163f。引脚160f的内部连接段161f耦合到引脚120d的内部连接段121d。引脚160f的非线性阶梯结构可以使引脚160f的内部连接段161f在窗口115中与内部连接段161g相邻设置。引脚120d的外部连接段123d连接相邻末端引脚160e的外部连接段163e。

分立功率电感100可包括末端引脚160a和160e，顶部与底部引脚框架120和160的引脚之间的内部连接形成围绕磁芯110的线圈。

分立功率电感100可以通过封装170封装形成一表面可兼容安装的封装结构180(图1H)。封装170可以包括常见的封装材料。也可以选择，包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。如果平面B-B只略高于平面A-A，那么仅有末端引脚160a和160e的部分穿过封装170的底部表面暴露出来，用于外部连接，其余的底部引线框架160由封装170覆盖。

基于引线框架的分立功率电感的第二种实施方式的一般设计200如图2A所示，其中底部引线框架260的部分引脚用虚线表示。功率电感200在各个方面与功率电感100一致，除了如功率电感200的侧视简图(图2B)所示的，其底部引线框架260是平面的。

详细参考图2C，底部引线框架260包括设置于引线框架260第一侧的第一组引脚260a，260b和260c。引脚260a，260b和260c具有非线性阶梯结构以实现与顶部引线框架120的引脚的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。引脚260a作为末端引脚并具有内部连接段261a。底部引脚260b和260c分别包括内部连接段261b和261c。底部引脚260b和260c还分别包括外部连接段263b和263c。

底部引线框架260还包括设置于引线框架260第二侧的第二组引脚260e，260f和260g。引脚260e，260f和260g具有非线性阶梯结构以实现与顶部引线框架120的引脚的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。引脚260e作为末端引脚并具有外部连接段263e。底部引脚260f和260g分别包括内部连接段261f和261g。底部引脚260f和260g还分别包括外部连接段263f和263g。底部引线框架260的引脚结构提供了一个平台，在其上设置有与功率电感200组装的磁芯110。

如图2C所示，底部引线框架260也包括一路径引脚260d。路径引脚260d包括一内部连接段261d和一外部连接段263d。路径段265d将设置于底部引线框架260的第一侧的外部连接段263d耦合到设置于底部引线框架260的第二侧的内部连接段261d。

如图2A所示，围绕磁芯110形成线圈。底部引线框架260的引脚260a，260b，260c，260d，260f和260g的内部连接段通过磁芯110的窗口115耦合到内部连接段121a，121b，121c，121d，121e和121f。底部引线框架260的引脚260b，260c，260d，260e，260f和260g的外部连接段耦合围绕磁芯110外围边缘的顶部引线框架120的外部连接段123a，123b，123c，123d，123e和123f。

引脚260a的内部连接段261a耦合引脚120a的内部连接段121a。引脚120a的外部段123a耦合相邻引脚260b的外部连接段263b。引脚120a的非线性阶梯结构能够使其对准并耦合外部连接段123a和263b。引脚260b的内部连接段261b耦合引脚120b的内部连接段121b。引脚260b的非线性阶梯结构能够使引脚260b的内部连接段261b在窗口115中与内部连接段261a相邻设置。引脚120b的外部连接段123b耦合相邻引脚260c的外部连接段263c。引脚120b的非线性阶梯结构能够使其对准并耦合外部连接段123b和263c。引脚260c的内部连接段261c耦合引脚120c的内部连接段121c。引脚260c的非线性阶梯结构能够使引脚260c的内部连接段261c在窗口115中与内部连接段261b相邻设置。引脚120c的外部连接段123c耦合相邻引脚260d的外部连接段263d。

路径引脚260d包括路径段265d(图2C)，其提供用线圈电路将引脚260d的内部连接段261d连接到引脚120f的内部连接段121f的连接路径。引脚120f的外部连接段123f耦合到引脚260g的外部连接段263g。引脚120f的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合外部连接段123f和263g。引脚260g的内部连接段261g耦合相邻引脚120e的内部连接段121e。引脚260g的非线性阶梯结构可以使引脚260g的内部连接段261g在窗口115中与内部连接段261d相邻设置。引脚120e的外部连接段123e耦合相邻引脚260f的外部连接段263f。引脚120e的非线性阶梯结构可以使其对准并耦合外部连接段123e和263f。引脚260f的内部连接段261f耦合到引脚120d的内部连接段121d。引脚260f的非线性阶梯结构可以使引脚260f的内部连接段261f在窗口115中与内部连接段261g相邻设置。引脚120d的外部连接段123d耦合相邻引脚260e的外部连接段263e。

分立功率电感200可包括末端引脚260a和260e，顶部与底部引脚框架120和260的引脚之间的内部连接形成围绕磁芯110的线圈。

分立功率电感200可以通过封装270封装形成一表面可兼容安装的封装结构280(图2D)。封装270可以包括常见的封装材料。也可以选择，包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第三种实施方式的一般设计300如图3A所示，其中底部引线框架260的部分引脚用虚线表示。功率电感300包括平面底部引线框架260，一顶部引线框架320，其引脚围绕磁芯110内部连接。一连接芯片330设置于窗口115中(图3C)，并能够实现顶部和底部引线框架引脚的内部连接段之间的连接。

参考图3B，顶部引线框架320包括设置于顶部引线框架320第一侧的第一组引脚320a，320b和320c。顶部引脚320a，320b和320c具有非线性的阶梯结构，以实现与底部引线框架260的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。顶部引脚320a，320b和320c分别包括设置于顶部引脚320a，320b和320c的平面部分所在的平面A-A上的内部连接段321a，321b和321c。顶部引脚320a，320b和320c还分别包括位于平面B-B上的外部连接段323a，323b和323c，平面B-B平行于平面A-A并位于其下方。

顶部引线框架320还包括设置于顶部引线框架320第二侧的第二组引脚320d，320e，和320f。顶部引脚320d，320e，和320f具有非线性的阶梯结构，以实现与底部引线框架260的引脚之间的连接，从而形成将在本文中进一步公开的线圈。顶部引脚320d，320e，和320f分别包括设置于平面A-A上的内部连接段321d，321e，和321f。顶部引脚320d，320e和320f还分别包括设置于平面B-B上的外部连接段323d，323e，和323f。顶部和底部引线框架320和260的引脚的分别围绕磁芯110的连接形成线圈。

如图3D和图3E所示的内部连接芯片330，包括六个分开设置的导电通孔330a，330b，330c，330d，330e和330f(图3A中以虚线表示)，其提供顶部引线框架320和底部引线框架260的引脚的内部连接段之间的内部连接。焊料凸块340优选形成于内连接芯片330的顶部与底部表面以构成内连接。

如图3A所示为围绕磁芯110形成的线圈。底部引线框架260的引脚260a，260b，260c，260d，260f和260g的内部连接段通过内部连接芯片330耦合顶部引线框架320的内部连接段321a，321b，321c，321d，321e和321f。底部引线框架260的引脚260b，260c，260d，260e，260f和260g的外部连接段耦合围绕磁芯110外围边缘的顶部引线框架320的外部连接段323a，323b，323c，323d，323e和323f。

引线260a的内部连接段261a通过导电通孔330a耦合引脚320a的内部连接段321a。引脚320a的外部连接段323a耦合相邻引脚260b的外部连接段263b。引脚260b的内部连接段261b通过导电通孔330b耦合引脚320b的内部连接段321b。引脚320b的外部连接段323b耦合相邻引脚260c的外部连接段263c。引脚260c的内部连接段261c通过导电通孔330c耦合引脚320c的内部连接段321c。引脚320c的外部连接段323c耦合相邻引脚260d的外部连接段263d。路径段265d(图2C)通过导电通孔330f提供用线圈电路连接引脚260d的内部连接段261d到引脚320f的内部连接段321f的连接路径。引脚320f的外部连接段323f耦合相邻引脚260g的外部连接段263g。引脚260g的内部连接段261g通过导电通孔330e耦合引脚320e的内部连接段321e。引脚320e的外部连接段323e耦合相邻引脚260f的外部连接段263f。引脚260f的内部连接段261f通过导电通孔330d耦合引脚320d的内部连接段321d。引脚320d的外部连接段323d耦合相邻引脚260e的外部连接段263e。如第一及第二具体实施方式一样，顶部及底部引线框架引脚的非线性阶梯结构可以使内部和外部连接段对准并留出空隙。

分立功率电感300可包括末端引脚260a和260e，通过内连接芯片330构成顶部与底部引脚框架320和260的引脚之间的内部连接，从而形成围绕磁芯110的线圈。

分立功率电感300可以通过封装形成一封装结构(图中未示出)。封装可以包括常见的封装材料。也可以选择包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第四种实施方式的一般设计400如图4A所示，其中底部引线框架460的部分引脚用虚线表示。功率电感400在各个方面与功率电感300一致，除了底部引线框架460(图4B)包括一具有路径段465d的路径引脚460d，路径段465d的末端为与引脚460g的内部连接段461g平行对准的内部连接段461d。

基于引线框架的分立功率电感的第五种实施方式的一般设计500如图5A和5B所示，其中底部引线框架260的部分引脚用虚线表示。功率电感500包括磁芯110，一顶部引线框架520(图5D)，以及底部引线框架260，其引脚围绕磁芯110内部连接。内连接芯片330设置于窗口115中(图3C)，并能够实现顶部和底部引线框架引脚的内部连接段之间的连接。一外围内连接芯片550能够实现顶部和底部引线框架引脚的外部连接段之间的连接。

顶部引线框架520包括一平面引线框架，其包括设置于引线框架520第一侧的第一组引脚520a，520b和520c。第二组引脚520d，520e和520f设置于引线框架的第二侧。引脚520a包括一内部连接段521a和一外部连接段523a。引脚520b包括一内部连接段521b和一外部连接段523b。引脚520c包括一内部连接段521c和一外部连接段523c。引脚520d包括一内部连接段521d和一外部连接段523d。引脚520e包括一内部连接段521e和一外部连接段523e。引脚520f包括一内部连接段521f和一外部连接段523f。顶部引脚520a，520b，520c，520d，520e和520f具有非线性阶梯结构，以构成与底部引线框架260的引脚的连接，从而形成前述的线圈。

外围内连接芯片550包括一具有导电通孔550a，550b，550c，550d，550e和550f的矩形结构。通孔550a，550b和550c沿外围内连接芯片550的第一段551间隔设置。通孔550d，550e和550f沿外围内连接芯片550的第二段553间隔设置。通孔550a，550b，550c，550d，550e和550f的间隔结构提供了顶部引线框架520和底部引线框架260的引脚的外部连接段之间的内连接。

围绕磁芯110形成的线圈如图5A所示。引脚260a的内部连接段261a通过导电通孔330a耦合引脚520a的内部连接段521a。引脚520a的外部连接段523a通过通孔550a耦合相邻引脚260b的外部连接段263a。引脚260b的内部连接段261b通过导电通孔330b耦合引脚520b的内部连接段521b。引脚520b的外部连接段523b通过通孔550b耦合相邻引脚260c的外部连接段263c。引脚260c的内部连接段261c通过导电通孔330c耦合引脚520c的内部连接段521c。引脚520c的外部连接段523c通过通孔550c耦合相邻引脚260d的外部连接段263d。路径段265d(图2C)通过导电通孔330f提供线圈电路以连接引脚260d的内部连接段261d和引脚520f的内部连接段521f。引脚520f的外部连接段523f通过通孔550f耦合相邻引脚260g的外部连接段263g。引脚260g的内部连接段261g通过导电通孔330e耦合引脚520e的内部连接段521e。引脚520e的外部连接段523e通过通孔550e耦合相邻引脚260f的外部连接段263f。引脚260f的内部连接段261f通过导电通孔330d耦合引脚520d的内部连接段521d。引脚520d的外部连接段523d通过通孔550d耦合相邻引脚260e的外部连接段263e。如同在上述实施方式中一样，顶部和底部引线框架引脚的非线性阶梯结构提供了内部和外部连接段之间的对准和间隙。

分立功率电感500包括末端引脚260a和260e，通过内连接芯片330和外围内连接芯片550构成顶部与底部引脚框架520和260的引脚之间的内连接，从而形成围绕磁芯110的线圈。

分立功率电感500可以通过封装形成一封装结构(图中未示出)。封装可以包括常见的封装材料。也可以选择包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第六种实施方式的一般设计600如图6A所示，其中底部引线框架660的部分引脚用虚线表示。功率电感600包括磁芯610，顶部引线框架320和底部引线框架660，其引脚围绕磁芯610内部连接。磁芯610包括六个导电通孔610a，610b，610c，610d，610e和610f(图6A中以虚线表示)，其间隔结构提供顶部引线框架320和底部引线框架660的引脚的内部连接段之间的内连接。

具体请参考图6D，底部引线框架660包括设置于引线框架660第一侧的第一组引脚660a，660b和660c，和设置于引线框架660第二侧的第二组引脚660e，660f和660g。引脚660a作为末端引脚，还包括位于底部引线框架660的A-A平面上的内部连接段661a。图6C是功率电感600的侧视图，表示出了所参考的平面。底部引脚660b和660c分别包括设置于平面A-A上的内部连接段661b和661c。底部引脚660b和660c还分别包括位于平面B-B上的外部连接段663b和663c，平面B-B平行于平面A-A并位于其上方。

底部引线框架660的引脚660e作为末端引脚，还包括位于B-B平面上的外部连接段663e。底部引脚660f和660g分别包括设置于平面A-A上的内部连接段661f和661g。底部引脚660f和660g还分别包括位于平面B-B上的外部连接段663f和663g。

围绕磁芯610形成的线圈如图6A所示。引脚660a的内部连接段661a通过通孔610a耦合引脚320a的内部连接段321a。引脚320a的外部连接段323a耦合相邻引脚660b的外部连接段663a。引脚660b的内部连接段661b通过通孔610b耦合引脚320b的内部连接段321b。引脚320b的外部连接段323b耦合相邻引脚660c的外部连接段663c。引脚660c的内部连接段661c通过通孔610c耦合引脚320c的内部连接段321c。引脚320c的外部连接段323c耦合相邻引脚660d的外部连接段663d。引脚660d包括路径段665d(图6D)，路径段665d通过通孔610f提供线圈电路以连接引脚660d的内部连接段661d和引脚320f的内部连接段321f。引脚320f的外部连接段323f耦合相邻引脚660g的外部连接段663g。引脚660g的内部连接段661g通过通孔610e耦合引脚320e的内部连接段321e。引脚320e的外部连接段323e耦合相邻引脚660f的外部连接段663f。引脚660f的内部连接段661f通过通孔610d耦合引脚320d的内部连接段321d。引脚320d的外部连接段323d连接引脚660e的外部连接段663e。

分立功率电感600包括末端引脚660a和660e，顶部与底部引脚框架320和660的引脚之间的内连接形成穿过磁芯610的线圈。

分立功率电感600可以通过封装形成一封装结构(图中未示出)。封装可以包括常见的封装材料。也可以选择包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第七种实施方式的一般设计700如图7A和7B所示，其中底部引线框架260的部分引脚用虚线表示。功率电感700包括磁芯610，顶部引线框架320和底部引线框架260。磁芯610包括六个导电通孔610a，610b，610c，610d，610e和610f，其间隔结构提供顶部引线框架320和底部引线框架260的引脚的内部连接段之间的内连接。

围绕磁芯610形成的线圈如图7A所示。引脚260a的内部连接段261a通过通孔610a耦合引脚320a的内部连接段321a。引脚320a的外部连接段323a耦合相邻引脚260b的外部连接段263a。引脚260b的内部连接段261b通过通孔610b耦合引脚320b的内部连接段321b。引脚320b的外部连接段323b耦合相邻引脚260c的外部连接段263c。引脚260c的内部连接段261c通过通孔610c耦合引脚320c的内部连接段321c。引脚320c的外部连接段323c耦合相邻引脚260d的外部连接段263d。引脚260d包括路径段265d(图2C)，路径段265d通过通孔610f提供线圈电路以连接引脚260d的内部连接段261d和引脚320f的内部连接段321f。引脚320f的外部连接段323f耦合相邻引脚260g的外部连接段263g。引脚260g的内部连接段261g通过通孔610e耦合引脚320e的内部连接段321e。引脚320e的外部连接段323e耦合相邻引脚260f的外部连接段263f。引脚260f的内部连接段261f通过通孔610d耦合引脚320d的内部连接段321d。引脚320d的外部连接段323d耦合引脚260e的外部连接段263e。

分立功率电感700包括末端引脚260a和260e，顶部与底部引脚框架320和260的引脚之间的内连接形成穿过磁芯610的线圈。

分立功率电感700可以通过封装形成一封装结构(图中未示出)。封装可以包括常见的封装材料。也可以选择包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第八种实施方式的一般设计800如图8A和8C所示，其中底部引线框架260的部分引脚用虚线表示。功率电感800包括磁芯810，顶部引线框架520和底部引线框架260。磁芯810包括12个导电通孔810a，810b，810c，810d，810e，810f，810g，810h，810i，810j，810k和810m(图8A中以虚线表示)，其间隔结构提供顶部引线框架520和底部引线框架260的引脚的内部连接段之间的内连接。

围绕磁芯810形成的线圈如图8A所示。引脚260a的内部连接段261a通过通孔810a耦合引脚520a的内部连接段521a。引脚520a的外部连接段523a通过通孔810a耦合相邻引脚260b的外部连接段263a。引脚260b的内部连接段261b通过通孔810e耦合引脚520b的内部连接段521b。引脚520b的外部连接段523b通过通孔810b耦合相邻引脚260c的外部连接段263c。引脚260c的内部连接段261c通过通孔810f耦合引脚520c的内部连接段521c。引脚520c的外部连接段523c通过通孔810c耦合相邻引脚260d的外部连接段263d。引脚260d包括路径段265d(图2C)，路径段265d通过通孔810i提供线圈电路以连接引脚260d的内部连接段261d和引脚520f的内部连接段521f。引脚260g的外部连接段263g通过通孔810m耦合相邻引脚520f的外部连接段523f。引脚520e的内部连接段521e通过通孔810h耦合引脚260g的内部连接段261g。引脚260f的外部连接段263f通过通孔810k耦合相邻引脚520e的外部连接段523e。引脚520d的内部连接段521d通过通孔810g耦合引脚260f的内部连接段261f。引脚520d的外部连接段523d通过通孔810j耦合引脚260e的外部连接段263e。

分立功率电感800包括末端引脚260a和260e，顶部与底部引脚框架520和260的引脚之间的内连接形成穿过磁芯810的线圈。

分立功率电感800可以通过封装形成一封装结构(图中未示出)。封装可以包括常见的封装材料。也可以选择包括混合有例如铁磁体微粒的磁粉材料，以此屏蔽及优化磁性。

基于引线框架的分立功率电感的第九种实施方式的一般设计900如图9A所示，其中底部引线框架960的部分引脚用虚线表示。功率电感900包括磁芯910(图9B)，一顶部引线框架920(图9D)，以及底部引线框架960(图9C)。顶部和底部引线框架920和960具有附加引脚(与上述实施方式相比较)，以此来提供额外的功率电感900的线圈匝数。额外匝数如图所示设置在顶部和底部引线框架920和960的第三侧。

磁芯910包括间隔设置的导电通孔，提供顶部引线框架920和底部引线框架960的引脚的内部和外部连接段之间的内连接。

顶部引线框架920包括引脚920a，920b，920c，920d，920e，920f，920g和920h。引脚920a，920b，920c，920d，920e，920f，920g和920h各自分别包括平面内部连接段921a，921b，921c，921d，921e，921f，921g和921h。引脚920a，920b，920c，920d，920e，920f，920g和920h还各自分别包括平面外部连接段923a，923b，923c，923d，923e，923f，923g和923h。

底部引线框架960包括引脚960a，960b，960c，960d，960e，960f，960g，960h和960i。底部引脚960b，960c，960d，960e，960f，960g和960h各自分别包括平面内部连接段961b，961c，961d，961e，961f，961g和961h。底部引脚960b，960c，960d，960e，960f，960g和960h还各自分别包括平面外部连接段963b，963c，963d，963e，963f，963g和963h。末端引脚960a包括一平面内部连接段961a。末端引脚960i包括一平面外部连接段963i。

磁芯910包括多个导电通孔910a，910b，910c，910d，910e，910f，910g，910h，910i，910j，910k，910m，910n，910o，910p和910q。通孔910a，910b，910c，910d，910e，910f，910g，910h，910i，910j，910k，910m，910n，910o，910p和910q的间隔设置结构提供顶部引线框架920和底部引线框架960的引脚的内部和外部连接段之间的内连接。

围绕磁芯910形成的线圈如图9A所示。引脚960a的内部连接段961a通过通孔910d耦合引脚920a的内部连接段921a。引脚920a的外部连接段923a通过通孔910a耦合引脚960b的外部连接段963a。引脚960b的内部连接段961b通过通孔910e耦合引脚920b的内部连接段921b。引脚920b的外部连接段923b通过通孔910b耦合引脚960c的外部连接段963c。引脚960c的内部连接段961c通过通孔910f耦合引脚920c的内部连接段921c。引脚920c的外部连接段923c通过通孔910c耦合引脚960d的外部连接段963d。引脚960d的内部连接段961d通过通孔910g耦合引脚920d的内部连接段921d。引脚920d的外部连接段923d通过通孔910h耦合引脚960e的外部连接段963e。引脚960e的内部连接段961e通过通孔910q耦合引脚920e的内部连接段921e。引脚920e的外部连接段923e通过通孔910i耦合引脚960f的外部连接段963f。引脚960f的内部连接段961f通过通孔910p耦合引脚920f的内部连接段921f。引脚920f的外部连接段923f通过通孔910j耦合引脚960g的外部连接段963g。引脚960g的内部连接段961g通过通孔910o耦合引脚920b的内部连接段921b。引脚920g的外部连接段923g通过通孔910k耦合引脚960h的外部连接段963h。引脚960h的内部连接段961h通过通孔910n耦合引脚920h的内部连接段921h。引脚920h的外部连接段923h通过通孔910m耦合引脚960i。

分立功率电感900包括末端引脚960a和960i，顶部与底部引脚框架920和960的引脚之间的内连接形成穿过磁芯910的线圈。

本发明的基于引线框架的分立功率电感提供一紧凑的功率电感并最大化单元区域内的电感系数。使用具有单一磁芯结构的高效封闭磁环以达到有效的磁耦合。本发明的功率电感还提供了一种将小物理尺寸与最小匝数结合的功率电感，其具有较小的覆盖面积和较薄的轮廓。另外，本发明所述的功率电感可以简单地通过应用现有的半导体封装技术低成本高产量地生产。

可以看到上述的实施方式可以在本发明的范围之内做出多种改变。另外，一个特别的实施方式的多个方面在不涉及本实施方式的其它方面的情况下，包含可以获得专利的内容。再有，不同的实施方式的多个方面可以结合在一起。相应的，本发明的范围应当由权利要求及其等价内容来限定。

Claims (15)

1.一种基于引线框架的分立功率电感，包括：

一具有第一侧和第二侧的顶部引线框架，第一侧位于第二侧相对的位置，第一侧具有第一组引脚，第二侧具有第二组引脚，第一组引脚与第二组引脚中的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段；

一具有第一侧和第二侧的底部引线框架，第一侧位于第二侧相对的位置，第一侧具有第一组引脚，第二侧具有第二组引脚，第一组引脚具有一带有内部连接段和末端连接段的第一末端引脚，第一组引脚中其余的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段，第二组引脚具有一带有外部连接段和末端连接段的第二末端引脚，第二组引脚中其余的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段；

一路径引脚，其具有设置于顶部引线框架第一侧的外部连接段和设置于顶部引线框架第二侧的内部连接段；

一磁芯，具有形成于其中间位置的窗口，磁芯设置于顶部引线框架和底部引线框架之间，以此将顶部引线框架的第一侧对准底部引线框架的第一侧，底部引线框架第一组引脚中的第一末端引脚的内部连接段及其余引脚的内部连接段分别穿过窗口耦合顶部引线框架第一组引脚的内部连接段，顶部引线框架第一组引脚的外部连接段分别耦合底部引线框架第一组引脚的其余引脚的外部连接段以及路径引脚的外部连接段，路径引脚的内部连接段及底部引线框架第二组引脚中的其余引脚的内部连接段分别穿过窗口耦合顶部引线框架第二组引脚的内部连接段，并且，顶部引线框架第二组引脚的外部连接段分别耦合底部引线框架第二组引脚的其余引脚的外部连接段以及第二末端引脚的外部连接段，从而形成围绕磁芯的线圈。

2.如权利要求1所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一及第二组引脚具有阶梯结构，每个引脚的内部连接段设置于与相应外部连接段交错的位置。

3.如权利要求1所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中底部引线框架的第一及第二组引脚的其余引脚具有阶梯结构，每个引脚的内部连接段设置于与相应外部连接段交错的位置。

4.如权利要求1所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一和第二组引脚沿磁芯的一部分弯曲，其中的内部和外部连接段设置于与顶部引线框架所在平面平行并位于其下方的平面上，第一末端引脚的内部连接段设置于与底部引线框架所在平面平行并位于其上方的平面上，底部引线框架第一及第二组引脚中的其余引脚沿磁芯的另一部分弯曲，该第一及第二组引脚中的其余每个引脚的内部及外部连接段设置于与底部引线框架所在平面平行的，并位于其上方的平面上，路径引脚为弯曲的，其内部和外部连接段设置于与底部引线框架所在平面平行，并位于其上方的平面上，第二末端引脚的外部连接段设置于与底部引线框架所在平面平行，并位于其上方的平面上。

5.如权利要求1所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一及第二组引脚沿磁芯的一部分弯曲，其内部和外部连接段设置于与顶部引线框架所在平面平行并位于其下方的平面上，底部引线框架的第一及第二组引脚是平面的。

6.如权利要求1所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：还包括设置在窗口中的连接结构，连接结构包括多个贯穿形成的导电通孔，导电通孔是间隔分布的以提供底部引线框架第一组引脚的第一末端引脚的内部连接段和其余引脚的内部连接段与对应顶部引线框架第一组引脚的内部连接段之间的内连接，以及路径引脚的内部连接段和底部引线框架第二组引脚的其余引脚的内部连接段与对应顶部引线框架第二组引脚的内部连接段之间的内连接。

7.如权利要求6所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一及第二组引脚沿磁芯的一部分弯曲，其外部连接段设置于一与内部连接段所在平面平行并位于其下方的平面上，底部引线框架的第一及第二组引脚是平面的。

8.如权利要求6所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：所述的导电通孔开设并凸起于窗口的两侧。

9.如权利要求6所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：还包括围绕磁芯设置的外围连接结构，外围连接结构包括多个贯穿形成的导电通孔，导电通孔是间隔分布的以提供顶部引线框架第一组引脚的外部连接段耦合到相应底部引线框架第一组引脚的其余引脚的外部连接段以及路径引脚的外部连接段的内连接，并提供顶部引线框架第二组引脚的外部连接段耦合到相应底部引线框架第二组引脚的其余引脚的外部连接段以及第二末端引脚的外部连接段的内连接。

10.如权利要求9所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架第一及第二组引脚是平面的，且底部引线框架第一及第二组引脚是平面的。

11.一种基于引线框架的分立功率电感，包括：

一具有第一侧和第二侧的顶部引线框架，第一侧位于第二侧相对的位置，第一侧具有第一组引脚，第二侧具有第二组引脚，第一组引脚与第二组引脚中的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段；

一具有第一侧和第二侧的底部引线框架，第一侧位于第二侧相对的位置，第一侧具有第一组引脚，第二侧具有第二组引脚，第一组引脚具有一带有内部连接段和末端连接段的第一末端引脚，第一组引脚中其余的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段，第二组引脚具有一带有外部连接段和末端连接段的第二末端引脚，第二组引脚中其余的每一个引脚都具有一内部连接段和一外部连接段；

一路径引脚，其具有设置于顶部引线框架第一侧的外部连接段和设置于顶部引线框架第二侧的内部连接段；

一磁芯，具有多个贯穿其形成的导电通孔，该磁芯设置于顶部引线框架和底部引线框架之间，以此将顶部引线框架的第一侧对准底部引线框架的第一侧，导电通孔是间隔设置的以提供底部引线框架第一组引脚中的第一末端引脚的内部连接段及其余引脚的内部连接段与各自相应的顶部引线框架第一组引脚内部连接段以及路径引脚的内部连接段之间的内连接，也使得底部引线框架第二组引脚中的其余引脚的内部连接段耦合到各自相应的顶部引线框架第二组引脚的内部连接段，顶部引线框架第一组引脚的外部连接段各自耦合到相应底部引线框架第一组引脚的其余引脚的外部连接段以及路径引脚的外部连接段，并且顶部引线框架第二组引脚的外部连接段各自耦合到相应底部引线框架第二组引脚的其余引脚的外部连接段以及第二末端引脚的外部连接段，从而形成围绕磁芯的线圈。

12.如权利要求11所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一和第二组引脚的外部连接段设置于与内部连接段所在平面平行，并位于其下方的平面上，底部引线框架第一及第二组引脚中的其余引脚的外部连接段设置于与内部连接段所在平面平行的，并位于其上方的平面上，路径引脚的外部连接段设置于与底部引线框架的引脚的内部连接段所在平面平行，并位于其上方的平面上。

13.如权利要求11所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架的第一及第二组引脚沿磁芯的一部分弯曲，其内部和外部连接段设置于与顶部引线框架所在平面平行并位于其下方的平面上，底部引线框架的第一及第二组引脚是平面的。

14.如权利要求11所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中磁芯还包括多个贯穿其形成的外部导电通孔，外部导电通孔是间隔分布的以提供顶部引线框架第一组引脚的外部连接段与各自相应的底部引线框架第一组引脚的其余引脚的外部连接段和路径引脚的外部连接段之间的内连接，也提供顶部引线框架第二组引脚的外部连接段与底部引线框架第二组引脚其余引脚的外部连接段和第二末端引脚的外部连接段之间的内连接，以此形成一围绕磁芯的封闭磁路。

15.如权利要求14所述的基于引线框架的分立功率电感，其特征在于：其中顶部引线框架第一及第二组引脚是平面的，且底部引线框架第一及第二组引脚是平面的。

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