CN1112279A

CN1112279A - 片式电感器

Info

Publication number: CN1112279A
Application number: CN95103179A
Authority: CN
Inventors: 桥本俊二; 田岡干夫; 中野秀夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2015-03-30
Also published as: US5977857A; DE69518181T2; US5748065A; EP0675513B1; DE69518181D1; US6118364A; US6151770A; JP3139268B2; CN1088247C; EP0675513A1; JPH07272949A

Abstract

一种片式电感器，其线圈骨架的两端具有矩形的凸缘，使金属端子从两端凸缘的外侧面伸出，且使金属端子在各凸缘内部向上方弯折后贯穿到凸缘的上侧面，再使金属端子沿凸缘的上侧面弯折而嵌入成型形成绕组用线圈骨架，使用该线圈骨架构成矩形线圈密封式的片式电感器，可提供适于小型化的、具有大量生产稳定性、可靠性的片式电感器。

Description

本发明涉及电子设备，通讯设备等所使用的片式电感器（chipinductor）。

近年来，由于半导体技术的迅速发展，各种电子设备和通讯设备在趋向数字化和高频化，进一步提高其功能和性能，其所使用的电感器，要求为小型集成片式及有高可靠性。

以下对传统的片式电感器进行说明。

图13是示出一种传统的片式电感器内部结构的透视立体图。在图13中，两端有圆柱形凸缘的鼓形线圈骨架51用粘接剂54粘接在各具有一个内部接合端子52的两个外部端子53上。

该线圈骨架51的材质是铁氧体、陶瓷或树脂。

线圈骨架51的周围设有线圈55，该线圈55的一端卷绕连接在内部接合端子52上，该接合部由钎焊料56接合。

由绝缘树脂等制成的被覆体57构成除外部端子53之外的部分。

图14是示出传统的片式电感器另一侧的内部结构的透视立体图。

在图14中，线圈骨架51和外部端子53通过插入成形而接合成一体，其他的结构与图13所示相同。

上述结构的片式电感器，因为使用两端有圆柱形凸缘的鼓形线圈骨架51，所以包括被覆体57在内的外廓，存在很多静区（dead space）不适宜小型化。

尤其是，在将鼓形线圈骨架51粘接到外部端子53上时，很可能偏位，必须确保有与该偏位对应的空间，因此不适宜小型化。

此外，因为线圈55的卷绕始端和卷绕终端位于同一凸缘上，所以线圈数少的制品，其线圈间的分布电容会极端增大，成为导致Q特性恶化的因素。

此外，因为内部接合端子52覆盖了内部接合端子52所在侧的凸缘，所以内部接合端子52成为磁屏蔽，其结果是磁通受阻，使Q特性进一步恶化。

另外，作为线圈骨架，当使用铁氧体或陶瓷时，由于线圈骨架形状复杂，不易制造出所需形状。

鉴于上述传统技术存在的问题，本发明的目的在于，提供一种不存在静区、适于实现小型化的片式电感器。

为了达到上述目的，本发明的片式电感器，包括：

（a）：两端形成有矩形凸缘的线圈骨架，

（b）：具有如下部分的金属板端子：

（1）从上述凸缘的外侧面向外伸出的第一端部，

（2）从所述凸缘的上侧面突出后，沿该上侧面弯折的第二端部，

（3）埋入在所述凸缘内部的埋入部，

（c）卷绕在所述线圈骨架上的线圈，

并且，所述线圈的端部与所述金属端子的所述第二端部接合。

根据上述结构，因为线圈骨架两端所设的凸缘形状为矩形，所以不再存在静区，可以小型化。

此外，因为不必通过粘接来接合，所以不用确保多余的空间，可以实现小型化。

此外，因为金属板端子的第二端部和第一端部的各表面由埋入部隔断，所以，将线圈端部与金属板端子的第二端部接合时，附着在第二端部的熔融钎焊料不会沿着设有埋入部的金属板端子流出。

第一端部的厚度不会因流出的钎焊料而变化。

其结果，当进行下一道制造工序即被覆体成形时，对金属模不会有不良影响。

再有，因为线圈的卷绕始端和卷绕终端分别存在于不同两端的凸缘上，所以制造线圈数少的片式电感器时，能制成不增大线圈间分布电容的电感器，因此，Q特性可进一步提高。

附图简介：

图1示出了本发明的片式电感器所使用的金属端子和绕线用线圈骨架的一实施例，是把金属端子嵌入成形的绕组用线圈骨架的透视平面图。

图2是示出图1所示金属端子和绕线用线圈骨架的制造工艺-实施例的立体图。

图3是示出本发明的片式电感器-实施例中的、与线圈接合后的实施例的立体图。

图4是示出本发明的片式电感器-实施例中的、被覆体形成后的外观的一实施例的立体图。

图5示出了本发明的片式电感器所使用的金属端子和绕线用金属骨架的第二实施例，是把金属端子嵌入成形的绕线用线圈骨架的透视平面图。

图6是示出本发明的片式电感器所使用的插入成形的绕线用线圈骨架的制造工艺的第二实施例的立体图。

图7是本发明的片式电感器所使用的金属端子-实施例重要部分放大立体图。

图8是示出使用本发明的金属端子形成的片式电感器的磁通通过状态的俯视图。

图9是示出本发明的片式电感器的制造工艺第四实施例的立体图。

图10是示出图9所示的片式电感器的制造工艺中的、绕线后涂上膏状钎焊料工艺的-实施例的立体图。

图11是示出图9所示的片式电感器的制造工艺中的、线圈端部和内部接合端子由钎焊料接合后的钎焊料滞留状态的立体图。

图12是示出本发明片式电感器所使用嵌入成形的绕线用线圈骨架第四其他实施例的立体图。

图13是示出传统片式电感器内部结构的透视立体图。

图14是示出传统片式电感器另一种内部结构的透视立体图。

附图中：

1：凸缘 2：线圈骨架

3：外侧面 4：金属端子

5：凸起部 6：上侧面

7：搬送部 8：孔

9：线圈 10：线圈端部

11：钎焊料 12：被覆体

13：横侧面 14：槽

15：形成槽用的第一金属模 16：推压金属端子用的第二金属模

23：磁通 25：壁

26：膏状钎焊料 27：涂敷管脚

28：滞留的钎焊料 4a：金属端子的第一端部4b：金属端子的第二端部 4c：金属端子的第一埋入部

4d：金属端子的第二埋入部 L1：金属端子第一埋入部的宽度尺寸

L2：金属端子第二埋入部的宽度尺寸 L3：金属端子第一端部的宽度尺寸

L4：金属端子第二端部的宽

度尺寸

以下参照实施例，详细说明本发明。

首先参照图1-4，说明本发明的第一实施例。

在本实施例中，片式电感器包括：两端设有凸缘1的线圈骨架2，卷绕在该线圈骨架2周围的线圈9，与该线圈9两端连接的金属端子4，用以覆盖线圈9而设置的被覆体12。

在图1中，线圈骨架2的两端设有矩形的凸缘1。

具有该凸缘1的线圈骨架2使用树脂材料制成。

树脂材料使用聚苯硫醚（ポリフェニレンサルファイド）、聚苯氧（ポリフェニレンオキサイド）及液晶聚合物之类具有电绝缘性和耐热性的树脂。

金属端子4分别嵌入两端的凸缘1中，各金属端子4的第一端部4a和第二端部4b从凸缘1突出。

金属端子4在凸缘1内的靠近内侧处向上方弯折，第二端部4b贯穿到凸缘1的上侧面6，再弯折成沿上侧面6的方向。

金属端子4的第一端部4a分别从凸缘1的侧面的外侧面3向外伸出。

金属端子4的材料使用钎焊料或镀有银等的磷青铜或铁等的导电材料。

在每个凸缘1的上侧面6的内侧端，分别设有两个突部5。

在该突部5之间，形成卷绕线圈9用的导向槽。

在本实施例的制造工序中，金属端子4在嵌入成形金属模内之前被形成规定的形状。

或者，金属端子4的成形，也可以在金属端子4嵌入到插入成形金属模内之后才形成规定的形状。

此外，为了防止绕线用线圈骨架2在成形时残留有浇口，在绕线用线圈骨架2插入成形时，在流动树脂对绕线用线圈骨架2的金属模充填结束的瞬间，堵塞浇口，同时切除冷却的浇口。

若插入成形时残留有浇口，则必须按该浇口尺寸的大小，在随后的被覆体的密封工艺中相应地确保多余的空间，这还会影响被覆密封工艺的稳定性。

再有，在进行浇口剪切的情况下，成形后，横流道部和直流道部会游离在金属模内，有残存在金属模内的可能。

为了消除该缺点，如图2所示，在金属端子4的搬送部7上，设有使游离的横流道和直流道嵌入的孔8。

此外，不设孔8而设切口，也有同样的作用。

如图3所示，在嵌入有金属端子4的线圈骨架2的周围，卷绕有线圈9。

线圈9的两个端部10分别通过钎焊料11与位于凸缘1上侧面6的金属端子4的第二端部4b接合。

线圈9使用被覆有聚氨酯的铜线。

然后如图4所示，形成由环氧树脂等具有耐热性的绝缘树脂形成的被覆体12。

接着，使从凸缘1外侧面3向外伸出的金属端子4的第一端部4a形成所需形状。

这样即制成片式电感器。

这样的结构与传统片式电感器相比，可获得底面积仅约50%、体积仅约39%的小型化片式电感器。

此外，当用钎焊料将线圈两端部10和金属端子4的第二端部4b相焊接时，因为位于凸缘1的上侧面6的金属端子4在外观上与第一端4a不相连，所以，熔融的钎焊料不会流出到金属板端子4上。

因此，伸出在凸缘1外侧面3上的第二端部4a的厚度不会因熔融钎焊料而发生变化，所以形成被覆体12时，不会发生金属模破坏、钎焊屑被夹杂在金属模中之类的不良情况。

再有，因为线圈9的始端和终端分别在不同侧的两个凸缘上，所以线圈圈数少的片式电感器能获得良好的Q特性。

例如，15nH规格的片式电感器，与现有的相比，Q特性约可提高20%，提高了性能。

在本实施例中，线圈骨架2使用聚苯硫醚或液晶聚合物等的耐热性树脂材料，被覆体12使用由环氧等耐热性树脂构成的绝缘性树脂材料，但是，若至少在线圈骨架2和被覆体12的两者之一，用含有铁氧体粉体的复合树脂取代上述树脂，可以获得具有更好的电感值的片式电感器。

例如，对于与本实施例的片式电感器尺寸相同、线圈规格相同的片式电感器，使用了含有40-95wt%铁氧体粉体的复合树脂的片式电感器与使用不含铁氧体粉末的树脂的片式电感器相比，能获得约1.5-10倍的电感值。

利用上述结构，与使用传统的由铁氧体单体构成的、具有相对磁导率为10-90的线圈骨架的片式电感器相比，能获得相同或更好的特性。

此时，通过复合树脂的注塑成形等，能方便地制造出形状复杂的线圈骨架2或被覆体12。

以下参照附图说明本发明的第2实施例。

图5、图6示出了本发明片式电感器所使用的嵌入成形的绕组用线圈骨架的第2实施例，其中，图5是透视平面图，图6是示出其制造工序的立体图。

在本实施例中，片式电感器包括：两端有凸缘1的线圈骨架2、卷绕在该线圈骨架2上的线圈9、与该线圈9的两端连接的金属端子4、覆盖线圈9而设在被覆体12。

再有，如图11所示，利用壁25可在对线圈9的端部10和金属端子4进行软钎焊后，可靠地形成钎焊料滞留状态28。

在图11中，包围金属端子4的第二端部4b的一部分的壁25仅在两个突起5中之一端形成，但也可以如图12所示，在两个突起5的两方都设置壁25，可获得同样的结果。

接着，形成被覆体12，再对从线圈骨架两端凸缘1的外侧面3向外伸出的第一端部4a进行成形加工。

如此便构成如图4所示的片式电感器。

利用如上结构，由涂敷管脚27供给的膏状钎焊料26的分离良好，被供给的膏状钎焊料26的供给量可以一定。

因此，用钎焊烙铁或等激光等进行焊接时，软钎焊条件稳定。

此外，线圈9的端部10和金属端子4的第二端部4b进行软钎焊后，能可靠形成钎焊料滞留状态28。

其结果，可提供大量生产时具有稳定性和可靠性的片式电感器。

此外，作为线圈骨架2的材料，通过采用特别是液晶聚合物，即使将壁25做得很薄，也能防止金属端子4的第二端部4b上产生毛刺。

因此，能在广范围内设计金属端子4的第二端部4b的大小。

其结果是，能供给具有稳定地大量生产的性能和可靠性能的片式电感器。

如上所详细叙述的那样，本发明的片式电感器包括：

（a）.两端形成有矩形凸缘的线圈骨架，

（b）.具有如下部分的金属板端子：

（1）：从上述凸缘的外侧面向外伸出的第一端部，

（2）：从所述凸缘的上侧面突出、沿该上侧面弯折的第二端部，

（3）：埋入在上述凸缘内部的埋入部。

在线圈骨架2的两端形成有矩形的凸缘1。

设有凸缘1的线圈骨架2使用具有电绝缘性和耐热性的树脂制造而成。

在与凸缘1的上侧面6相邻的两个侧面13上，形成有槽14。

金属端子4分别插入两端的凸缘1中，各金属端子的第一端部4a和第二端部4b从凸缘1突出。

金属端子4在凸缘1内部的内侧附近向上方弯折，其第二端部4b贯穿过凸缘1的上侧面6。

在上侧面6上，金属端子4的第二端部4b沿上侧面6弯折成呈覆盖槽14状。

第一端部4a分别从凸缘1侧面的外侧面3向外伸出。

金属端子4的材质，使用镀了焊锡或银等的磷青铜或铁等导电材料。

此时如图6所示，用于形成槽14用的第一金属模15，以及，呈覆盖上述槽14的上侧面6状地推压沿凸缘1的上侧面6弯折的金属板端子4的第二端部4b的第二金属模16，夹住第二端部4b。

在上述凸缘1上侧面6的内侧端上形成有凸部5，这一点与第1实施例相同。

如上所述，由于通过用第一金属模15和第二金属模16夹住金属端子4使绕组用线圈骨架2成形，能可靠地决定嵌入的金属端子4的位置。

这样，可防止金属端子4被金属模咬住等的嵌入成形时的故障。

而且成形时，金属端子4的第二端部4b上不会产生成形毛刺。

因此，当与实施例1一样，在绕上如图3所示的线圈9后，用钎焊料11将该线圈9的端部10与金属端子4的第二端部4b相接合时，不会产生上述成形毛刺的燃烧或变成绝缘膜，能进行可靠的接合。结果是接合稳定性提高，能实现高的可靠性。

图8示出了如此获得的片式电感器的磁通通过状态。

从图8可知，金属板端子4不阻碍线圈9所产生的磁通23通过。

实际上，与宽度（L1）、（L2）、（L3）及（L4）都相同的金属端子4所构成的片式电感器相比，15nH规格片式电感器的Q特性可提高15%，可实现高性能化。

此外，线圈骨架2所用树脂和金属端子4之间的缠绕程度增大，端子拔出强度提高10%，可靠性增高。

而且，因为第二端部4b的宽度（L4）较大，所以可确保第二端部4b和线圈9的端部10用钎焊料11接合的可靠性。

再有，作为电感器器件的组装性能也良好。

在本实施例中，位于凸缘1内部的第一中间部4c的宽度（L1）和第二中间部4d的宽度（L2）分别约为第一端部4a的宽度（L3）和第二端部4b的宽度（L4）的一半，但这些宽度尺寸并不受此限，可通过考虑磁通23的分布状态及线圈骨架2的尺寸等，实现最佳化。

尽管如此，通过凸缘内部的金属端子的宽度尺寸还是应比位于凸缘外部的金属端子的宽度尺寸要小。

以下参照附图说明本发明的第4实施例。

图9是示出本发明的片式电感器所使用的嵌入成形的线圈骨架第4实施例的立体图。

图10是示出使用第4实施例的线圈骨架、绕上线圈后涂上膏状钎焊料的工艺-实施例的立体图。

图11是示出用第4实施例的线圈骨架、将线圈端部和内部接合端子进行软钎焊后，钎焊料滞留状态的立体图。

图12是示出本发明的片式电感器所使用的嵌入成形的线圈骨架第4实施例的又一实施例的立体图。

在图9中，片式电感器包括：两端形成有凸缘1的线圈骨架2，

在本实施例中，在将金属端子4嵌入到插入成形金属模内前，首先形成大致所需的形状，然后通过用第一金属模15和第二金属模16夹住金属端子4，使其形成规定的形状。

然后与实施例1一样，形成如图4所示的由环氧等耐热性树脂构成的被覆体12。

最后，对从绕组用线圈骨架2的两端的凸缘1的外侧面3侧向外伸出的金属端子4的第一端部4a进行加工成形。

这样便构成第2实施例的片式电感器。

以下参照附图说明本发明的第3实施例。

图7是示出本发明的片式电感器所使用的金属端子一实施例的立体图，图8是示出本发明的金属端子构成片式电感器时的磁通通过状态的俯视图。

金属端子4的第一端部4a是从线圈骨架2的外侧面3向外突出的部分，第二端部4b是沿线圈骨架2的凸缘1的上侧面6弯折的部分。

在凸缘1内部，埋入有金属端子4的第一中间部4c和第二中间部4d。

第一中间部4c的宽度（L1）与第二中间部4d的宽度（L2）大致相同。

第一端部4a的宽度（L3）和第二端部4b的宽度（L4）大致相同。

第一中间部4c的宽度（L1）和第二中间部4d的宽度（L2），分别大致是第一端部的宽度（L3）和第二端部4b的宽度（L4）的一半。

金属端子4由镀了焊锡或银等材料的磷青铜或铁构成。

使用如上所述的金属端子4，与实施例1一样对绕组用线圈骨架2进行插入成形。

接着绕上线圈9，再用钎焊料11焊接，最后覆上被覆体12。

如此便构成图3所示的片式电感器。

绕在该线圈骨架2上的线圈9，与该线圈9两端连接的金属端子4;覆盖线圈9的被覆体12。

在线圈骨架2的两端形成有矩形的凸缘1。

具有该凸缘1的线圈骨架2用树脂材料制造。

作为树脂材料，使用聚苯硫醚聚苯氧，以及液晶聚合物之类具有电绝缘性和耐热性的树脂。

金属端子4在凸缘1内部的内侧附近向上方弯折，第二端部4b向凸缘1的上侧面6贯穿，再沿上侧面6弯折。

金属端子4的第一端部4a分别从凸缘1侧向的外侧面3向外突出。

金属端子4的材质使用镀了焊锡或银等材料的磷青铜或铁等的导电材料。

在凸缘1的上侧面6的内侧端，分别设有两个突部5。

还设有与突部5成一体并围住金属板端子4的第二端部4b的端部的壁25。

在该线圈骨架2上绕上线圈9后，如图10所示，用涂敷管脚27从X方向将膏状钎焊料26供应给上述金属端子4之上。

供给膏状钎焊料后，将涂敷管脚27向上提时，使涂敷管脚27边与壁25接触边沿Y方向向上提。

这样，涂敷管脚27与被供应的膏状钎焊料26能很好分离，能使膏状钎焊料26的涂敷量定量化。

具体是，被供应的膏状钎焊料的供应量设定为1mg时，传统的涂敷误差约为±40%，本实施例可使误差达±10%左右。

这样，稳定了在下道工序中用钎焊烙铁或激光等进行焊接时的软钎焊条件。

（c）.卷绕在所述线圈骨架上的线圈，

并且，上述线圈的端部与上述金属端子的上述第二端部接合。

由于上述结构，不必保留多余的空间，可实现小型化。又因为不残存线圈骨架成形时的浇口，所以被覆体成形时也不会发生故障，可进一步实现小形化。

此外，在外观上，露出于凸缘上侧面的金属端子（第二端部）相对其他金属板端子（第一端部）是独立的，所以，线圈端部与金属板端子接合时，熔融钎焊料不会沿金属端子流出。

因此，突出于凸缘外侧的金属端子（第一端部）的厚度不会因熔融钎焊料而变化，所以在下一道的被覆体形成工艺中，可以进行用钎焊料的接合，而对金属模无不良影响。

再有，因为线圈的始端与终端位于不同的凸缘上，所以对于线圈圈数少的片式电感器，能在不增加制品的线圈间分布电容的情况下制成片式电感器。

其结果是，片式电感器的Q特性良好。

再有，绕组用线圈骨架进行嵌入成形时，在凸缘的横侧面设槽，通过使用形成该槽用的金属模、和覆盖该槽状地推压弯折在凸缘上侧面上的金属端子（第二端部）用的金属模部，能防止在嵌入了金属端子的线圈骨架成形时发生故障，并防止金属端子（第二端部）上产生成形毛刺。

其结果，线圈端部和凸缘上侧面的金属端子（第二端部）能可靠地进行接合，能提高接合的稳定性，实现可靠性。

再有，由于埋入凸缘内部的金属端子的宽度尺寸比位于凸缘外部的金属端子的宽度尺寸小，能获得线圈端部和凸缘上侧面的金属端子的接合可靠性及作为片式电感器的组装性都良好，且磁通不会因通过凸缘内部的金属端子而受阻的，Q特性良好的片式电感器。

还有，通过使用在凸缘上侧面的突部设有围住金属端子端部一部分的壁的线圈骨架，可防止线圈端部和金属端子接合时熔融钎焊料的流出，所以能稳定地形成钎焊料滞留。

又因为用管脚等供给膏状钎焊料时，管脚与膏状钎焊料分离良好，所以膏状钎焊料的供给量可保持一定。

因此，接合条件稳定，可进行可靠的钎焊料接合。

其结果，可实现高度可靠性。

Claims

1、一种片式电感器，其特征在于，包括：

(a)两端形成有矩形凸缘的线圈骨架，

(b)具有如下部分的金属板端子，

(1)从所述凸缘的外侧面向外伸出的第一端部，

(2)从所述凸缘的上侧面突出并沿该上侧面弯折的第二端部，

(3)埋入在所述凸缘内部的埋入部，

(c)卷绕在所述线圈骨架上的线圈，

并且，所述线圈端部与所述金属端子的所述第二端部相接合。

2、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，在与所述凸缘的上侧面相邻的两个横侧面上形成有槽，所述金属端子的所述第二端部设置成覆盖所述槽。

3、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，所述金属端子的所述埋入部的宽度尺寸比所述第一端部和所述第二端部的各宽度尺寸窄。

4、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，在所述凸缘上侧面的所述线圈侧的拐角部位形成有突起部。

5、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，与所述凸缘的上侧面的所述突起部连续成一体状地设有围住所述金属端子的所述第二端部的壁。

6、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，被覆体为覆盖所述线圈而设。

7、如权利要求1所述的片式电感器，其特征在于，所述线圈骨架通过将所述金属端子的埋入部嵌入的嵌入成形而形成，所述金属端子在所述埋入部处固定。