CN105742008B - 表面贴装电感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面贴装电感器及其制造方法。该表面贴装电感器具有通过卷绕导线而形成的线圈和用于容纳该线圈的成型体，其中该线圈包括：由矩形截面的导线形成的一对第一卷绕部，该对第一卷绕部以双卷布置的方式进行卷绕，导线的两端位于它们的最外匝；以及一对第二卷绕部，其以在第一卷绕部上部分重叠的方式卷绕于与第一卷绕部相邻且分别在第一卷绕部的相对两侧上的位置，由此，导线的端部从第二卷绕部的最外匝引出作为引出端，线圈的卷绕轴与成型体平行，并且引出端在贴装面的表面上延伸。

Description

表面贴装电感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及表面贴装电感器及其制造方法。

背景技术

以往，线圈被涂覆有包含磁性体粉末和树脂的热塑性密封剂(成型材料)的表面贴装电感器被广泛使用。例如，JP2003-290992公开了一种使用金属片作为外部端子制造表面贴装电感器的方法。该表面贴装电感器具有外部端子，所述外部端子是焊接至引出端(leadend)且被处理以用作外部端子的金属片。

JP2004-193215公开了一种通过使用密封材料涂覆线圈来制造表面贴装电感器的方法，该线圈通过卷绕具有矩形截面的导线(下文中称为“矩形导线”)而构成。该表面贴装电感器具有通过使线圈的引线形变(deform)而形成的外部端子。

发明内容

在JP2003-290992中公开的表面贴装电感器中，由于其线圈端部焊接至金属片，因此线圈端部和金属片的接触部被暴露于热应力和机械应力。此外，在线圈端部和金属片的接触部产生接触电阻。

在JP2004-193215的表面贴装电感器中，由于线圈的卷绕轴的方向与矩形导线的宽表面正交，因此在卷绕期间，内径和外径被暴露于机械应力。

此外，JP2004-193215中的表面贴装电感器被构造为，一个引出端从其底侧引出到底部，另一个引出端从其上侧引出到底部。

在这种情况下，由于引线的长度不同，线圈的形状是非对称的。由于在一个端子中进行输入时的电特性与在另一端子中进行输入时的电特性不同，因此包含非对称线圈的表面贴装电感器需要标记端子的极性的步骤。

因此，本发明旨在提供一种包含对称线圈、具有较小的机械应力和热应力且消除线圈和外部端子之间的接触电阻的表面贴装电感器，并且提供用于制造这种表面贴装电感器的方法。

解决问题的手段

根据本发明，一种表面贴装电感器，其具有通过卷绕导线而形成的线圈和用于容纳线圈的成型体，其特征在于，线圈包括：

由矩形截面的导线形成的一对第一卷绕部，该对第一卷绕部以双卷布置的方式进行卷绕，导线的两端位于它们的最外匝；以及

一对第二卷绕部，其以在第一卷绕部上部分重叠的方式卷绕于与第一卷绕部相邻且分别在第一卷绕部的相对两侧的位置处，

由此，导线的端部从第二卷绕部的最外匝引出作为引出端，线圈的卷绕轴与成型体的贴装面平行，并且引出端在贴装面的表面上延伸。

根据本发明，一种用于制造表面贴装电感器的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

通过以下步骤制造线圈：使具有矩形截面的导线的中间部与绕线机的锭子接触从而进行卷绕，并将导线的端部设置在最外匝，从而形成一对第一卷绕部；将夹具布置在第一卷绕部的中央部；以在第一卷绕部上部分重叠的方式分别在第一卷绕部的相对两侧的位置处形成一对第二卷绕部；以及形成从第二卷绕部的最外匝引出的引出端；以及

将线圈结合到成型体内部，

由此，以将卷绕轴布置成与成型体的贴装面平行的方式将线圈结合到成型体中，并且引出端在成型体的表面上延伸。

发明效果

根据本申请中描述的表面贴装电感器及其制造方法，由于线圈的引出端被用作外部端子，因此减小了热应力和机械应力，并且消除了线圈和外部端子之间的接触电阻。此外，由于卷绕轴的方向和线圈的宽表面的方向平行，因此可以减小在内径部和外径部引起的机械应力。此外，由于线圈被卷绕成使得表面贴装电感器的贴装面的方向和线圈的卷绕轴的方向平行，因此线圈的形状可以是对称的。

因此，能够提供一种减小热应力和机械应力以及接触电阻并解决电气特性极性的问题的表面贴装电感器及其制造方法。

附图说明

图1是根据本发明的第一实施例的表面贴装电感器的立体图；

图2A、图2B、图2C和图2D顺序地示出卷绕在根据本发明的第一实施例的表面贴装电感器中使用的线圈的方法的步骤；

图3是在根据本发明的第一实施例中使用的块件的立体图；

图4是在根据本发明的第一实施例的表面贴装电感器中使用的块件的贴装面的俯视图；

图5A、图5B和图5C示出用于制造根据本发明的第一实施例的表面贴装电感器的步骤，图5A示出装配块件之前的状态，图5B示出附接的块件，图5C示出装配完成后的贴装面的状态；

图6是示出制造根据本发明的第一实施例的表面贴装电感器的方法的局部截面图；

图7示出用于装配根据本发明的第一实施例的两个块件和线圈的步骤；

图8是示出根据本发明的第二实施例的磁芯的立体图；

图9是示出根据本发明的表面贴装电感器的立体图。

附图标记

1 表面贴装电感器

2 线圈

2a 宽表面

2b 引出端

2c 第一卷绕部

2d 第二卷绕部

3 锭子(spindle)

3a 卷绕芯

3aa 顶端

3b 基部

3c 夹具

4 成型体

4a 块件(block)

4b 空间

4c 突出部

4d 狭缝

4e 贴装面

5 外部端子

6a,6b 磁芯

11 贴装面

12 辅助面

P 突出部

S 狭缝

H 孔

R 凹部

Ad 粘合剂

具体实施方式

实施例1

现在将参考图1到图7描述根据本发明的表面贴装电感器的第一实施例。

如图1所示，当从与轴线正交的方向看时，线圈2是具有对称轮廓的无芯(空芯)线圈。线圈2具有：两个第一卷绕部2c，其被构成为矩形导线的两端部位于最外匝并且沿着卷绕轴相邻地设置；以及两个第二卷绕部2d，其被构成为两卷，第二卷绕部2d的内径等于或大于第一卷绕部2c的外径，并且第二卷绕部2d沿着线圈2的卷绕轴在相对两侧与第一卷绕部2c相邻地设置。

作为矩形导线的端部的引出端2b，从第二卷绕部2d的最外匝引出至外周的延伸方向。各引出端2b从卷绕轴朝着相反方向引出，并且端部形成U形状以遮盖(shelter)线圈2的最外匝。

因为宽表面2a的方向和矩形导线的方向平行，所以这样形成的线圈2在卷绕时在内径部和外径部周围不受到机械应力。

图2A到图2D示出卷绕线圈2的方法。使用绕线机(未示出)来卷绕线圈2。绕线机设置有一对锭子3，每个锭子具有卷绕芯3a和基部3b(图2A)。绝缘的矩形导线被布置为宽表面2a与卷绕芯3a接触(图2B)，并且通过使用在顶端具有C形开口的夹具3c将矩形线圈卷绕在卷绕芯3a上，从而形成线圈2。

该对锭子3分别具有圆柱形卷绕芯3a和圆柱形基部3b。基部3b具有比卷绕芯3a的外径大的外径，并且被布置成与卷绕芯3a同轴并且相邻。夹具3c在其顶端具有C形开口，并且夹具3c的厚度与在线圈2中使用的矩形导线的宽表面2a的宽度相同。

卷绕芯3a在卷绕轴的方向上的长度比在线圈2中使用的矩形导线的宽度长。锭子3的顶端3aa是卷绕芯3a的与基部3b相对的端面。

首先，如图2A所示，两个锭子3以锭子顶端3aa彼此面对的方式设置。

接着，如图2B所示，使矩形导线的中间部分的宽表面2a与卷绕芯3a接触。矩形导线的端部分别在相反方向上围绕卷绕芯3a进行卷绕。因此，在卷绕轴的方向上以双卷布置的方式形成两个第一卷绕部2c，两个第一卷绕部2c设置成彼此相邻。

并且，如图2C中所示，夹具3c被设置成顶端3aa位于双卷布置的第一卷绕部2c的中央，从而防止矩形导线卷绕在夹具3c与第一卷绕部2c接触的部分。

并且接着，以在第一卷绕部2c上部分重叠的方式在相反方向上彼此偏移(shift)地卷绕矩形导线，从而在夹具3c的两侧形成第二卷绕部2d。之后，从第二卷绕部2d的最外匝拉出矩形导线，形成引出端2b(参见图2D)。

引出端2b从线圈2的最外匝沿彼此相反的延伸方向拉出，并且其端部弯折，从而形成U形部。如图2D所示，线圈2被加热和固化，之后从锭子3移除线圈2，从而制成相对于与卷绕轴正交的方向对称的线圈2。

将参考图3描述包括线圈2的成型体(molded body)4。成型体4通过装配两个块件4a而形成。块件4a是通过将压力施加到包含具有金属磁性体粉末的填料和环氧树脂的密封剂而形成的。

如图3所示，块件4a是具有开口端面和用于将线圈2容纳在内部的空间4b的长方体。用于穿过线圈2的中央孔的圆柱形突出部4c从相对的端面的内壁的中央部朝着开口端面延伸。块件4a的上表面和下表面具有同样的形状，它们中的一个用作贴装面4e(图3中为上表面)。

如图4所示，贴装面4e是长方形的，其开口面形成短边，并且另一面形成长边。在贴装面4e的两个短边处，设置有细长的狭缝4d，用于穿过它引出引出端2b。

贴装面4e的与狭缝4d邻接(border)的部分形成用以支承线圈2的引出端2b的支承部4h。即，两个狭缝4d和支承部4h构成与引出端2b的截面形状配合的U形支承结构(图2A-图2D)。

接下来，将参考图5A-图5C描述用于密封线圈的方法。

图5A和图5B是沿着图4中的线A-A的截面图，即与贴装面4e平行的截面图，而图5C是贴装面4e的俯视图。

如图5A所示，块件4a以开口侧彼此面对的方式布置在线圈2的轴线方向的两侧。在其中一个块件4a中，该块件的突出部4c被插入到线圈2的中央孔中，并且引出端2b穿过贴装面4e的狭缝4d被拉出。

图5B示出从线圈2的卷绕轴的方向装配上另一个块件4a的状态。在块件4a内部设置有用于容纳线圈2的空间4b。线圈2被容纳在两个块件4a内部，突出部4c插入到线圈2的中央部。穿过两个狭缝4d中的一个引出引出端2b，使其与贴装面4e的短边平行，并且插入到另一狭缝4d中，从而在截面上为U形。

在此状态下，将结合有线圈2的两个块件4a在模具中进行加压并且接着加热(热压)。由此，如图5C所示，线圈2的引出端2b以可见的方式被固定到贴装面4e，并且两个块件4a被固化，从而形成将线圈2密封在内部的成型体4。

图6示出通过处理引出端2b形成外部端子的步骤。图6是沿图5C中的线B-B的截面图。

通过激光束对埋入在贴装面4e中的引出端2b和引出端2b的露出部分进行加工(machined)，以从它们去除绝缘覆盖层。由于矩形导线是平坦的，因此激光处理的设置并不复杂。由于使用激光处理去除了一个面的绝缘层，因此该过程不需要被重复。

以预定比率的Ni(镍)和Cu(铜)同时对引出端2b进行溅射以形成Ni-Cu层，随后以Sn(锡)进行溅射以形成Sn层，从而将引出端2b处理成外部端子。与使用圆形导线的情况相比，由于使用了矩形导线，对其它部件的粘合度得以提高。此外，贴装面4e的平坦度能够得以提高。

图7示出根据本发明的第一实施例的装配两个块件4a和线圈2的步骤。将线圈2的左端插入到块件4a中(图7中左侧)。对于该过程，将线圈2的中央置于块件4a的突出部4c上，并且将线圈2的引出端2b(图7中的左侧)设置成安装在块件4a的支承部4h上。因此，按图7中的箭头所指示地朝着左侧推压线圈2，使得线圈2与图7中左侧的块件4a装配。

接着，将图7中右侧的块件4a与已装配有线圈2的左侧块件4a进行装配。对于该过程，将线圈2的中央孔置于图7中右侧的块件4a的突出部4c上，并使右侧支承部4h对准右侧引出端2b，并且接着按箭头所指示地朝着左侧推压图7中右侧的块件4a。因此，引出端2b的U形部保持(hold)在支承部4h上，并且继而由支承部4h支承。

由此，两个块件4a经由线圈2连接在一起，所以它们三个集成在一起。如之前参考图5所述的，通过热压形成成型体4。

由于如上所述制造的表面贴装电感器具有完全对称的形状，因此无论哪个输入端子接收输入，电特性均相同。因此，无需进行标记来区分端子，因此制造成本得以减少。

实施例2

将参考图8和图9描述根据本发明的第二实施例的表面贴装电感器及其制造方法。第二实施例是在由磁芯和密封剂构成的成型体中结合有线圈2的表面贴装电感器。

首先，根据与第一实施例使用的方法相同的方法形成线圈2。接着，如图8所示，在线圈2上安装有一对有底(bottomed)磁芯6a、6b，其包括用于插入到线圈2的中央孔中的突出部P、用于将引出端2b引出到贴装面11的狭缝S、设置在与贴装面11相对的面的开口侧的孔H、以及在辅助面上形成的凹部R。该对有底磁芯6a、6b以突出部P从两侧插入到线圈2的中央孔中并且引出端2b插入到狭缝S中的方式安装在线圈2上。

此外，容纳在该对有底磁芯6a、6b中的线圈2的引出端2b沿着磁芯6a、6b弯折，在贴装面11和与贴装面11相邻的表面12(下文中称为“辅助面12”)上延伸。在磁芯6a、6b的辅助面12上延伸的引出端2b的部分从磁芯6a、6b的贴装面向上弯折，并且布置在形成于辅助面12上的凹部R中。

并且接着，如图9所示，布置在凹部R中的线圈2的引出端的端部通过粘合剂Ad固定到凹部R。

此外，容纳有线圈2的磁芯6a、6b被布置在模具中，使磁芯6a、6b的贴装面11向上，并且将密封剂倒入模具中。以露出磁芯6a、6b的贴装面11的方式倒入成型树脂。由于设置有狭缝S和孔H，磁芯6a、6b可以用密封剂完全填充，使得密封剂被填充至与磁芯6a、6b的狭缝S处的贴装面11处于相同层面/水平面(level)。

随后，将密封剂固化并从模具中取出，形成成型体4。在成型体4中，以卷绕轴与贴装面11平行的方式结合有线圈2，线圈2的引出端在贴装面和辅助面上延伸，以露出磁芯6a、6b的贴装面11的方式通过密封剂完全密封磁芯6a、6b，并且通过密封剂密封引出端2b。

在成型体4的贴装面4e(由磁芯6a、6b的贴装面构成)上延伸的线圈2的引出端2b被用作外部端子，绝缘涂层被去除。为了形成外部端子，设置覆盖在成型体4的贴装面4e上延伸的引出端2b的部分的电极。

尽管已经参考实施例描述了表面贴装电感器及其制造方法，但是本发明不应仅限于此。一部分块件可以用磁芯替代，并且一部分磁芯可以用块件替代。可以以露出引出端的表面的方式用密封剂覆盖磁芯的贴装面。此外，密封剂可以包括铁粉。

此外，成型体可以具有一对金属体。该对金属体被形成为覆盖上表面、端表面、以及与上表面和端表面相邻的侧表面，并且该对金属体的下端达到与设置在成型体的贴装面上的外部端子的表面相同的水平面。该对金属体以在金属体和外部端子之间留有间隙的方式附接在成型体的两端。在这种情况下，金属体彼此互相不接触。

当将如上所述的表面贴装电感器安装并焊接在配线板上时，在金属体和外部端子之间的间隙可以用填锡(solder fillet)填充，从而将表面贴装电感器牢固地固定在板上。另外，可以防止外部噪声。

此外，在第二实施例中，可以以露出引出端的表面的方式用密封剂覆盖磁芯的贴装面。

Claims (3)

1.一种表面贴装电感器，其具有通过卷绕导线而形成的线圈和用于容纳所述线圈的成型体，其中

所述线圈包括：

由矩形截面的导线形成的一对第一卷绕部，该对第一卷绕部以双卷布置的方式进行卷绕，导线的两端位于它们的最外匝；以及

一对第二卷绕部，其以在所述第一卷绕部上部分重叠的方式卷绕于与所述第一卷绕部相邻且分别在所述第一卷绕部的相对两侧的位置处，

由此，导线的端部从所述第二卷绕部的最外匝引出作为引出端，所述线圈的卷绕轴与所述成型体平行，并且所述引出端首先在所述贴装面的表面上延伸，然后在与所述贴装面相邻的辅助面上延伸，且布置在形成于所述辅助面上的凹部中。

2.一种用于制造表面贴装电感器的方法，所述表面贴装电感器包括通过卷绕导线而形成的线圈和用于容纳所述线圈的成型体，所述方法包括以下步骤：

通过以下步骤制造线圈：使具有矩形截面的导线的中间部与绕线机的锭子接触从而进行卷绕，并使导线的两个端部位于最外匝，从而形成一对第一卷绕部；将夹具布置在所述第一卷绕部的中央部；以在所述第一卷绕部上部分重叠的方式分别在所述第一卷绕部的相对两侧的位置处形成一对第二卷绕部；以及形成从所述第二卷绕部的最外匝引出的引出端；以及

将所述线圈结合到所述成型体内部，

由此，以将所述卷绕轴布置成与所述成型体的贴装面平行的方式将所述线圈结合到所述成型体中，并且所述引出端在所述成型体的表面上延伸。

3.根据权利要求2所述的用于制造表面贴装电感器的方法，其中

以在所述第一卷绕部上部分重叠的方式，在所述第一卷绕部上的夹具的两侧形成一对第二卷绕部。