CN1143327C - 表面安装型线圈零件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种表面安装型线圈零件，该零件具有一个磁芯、2～4个电极层和线圈。该磁芯具有厚度与宽度之比在1/3以下的扁平的卷芯部分和与卷芯部分一体地设在该卷芯部分的长度方向两端的凸缘。该电极层设置在含有至少是前述磁芯的凸缘高度方向的侧面的周边表面上，并彼此隔开一定距离。该线圈卷绕在前述磁芯的卷芯部分上，同时，其两端利用热压接方法，与分别在前述凸缘的侧面上倾斜导出的该侧面的电极层固定，并使其导电。

Description

表面安装型线圈零件

技术领域

本发明涉及适合于安装在直流-直流(DC-DC)转换器等混合式集成电路上的超薄型的表面安装式线圈零件。

背景技术

近年来，随着携带信息终端等电子机器的趋于轻、薄和短小，将构成DC-DC转换器等统一的模块回路的电容、晶体管、变压器、集成电路等电子零件，集成在一块辅助基板上，利用表面进行安装的所谓混合式集成电路安装在主基板上的安装方法得到广泛使用。

对于上述混合式集成电路的单个电子零件，当然要求做到小型、尺寸薄(高度小)，特别是对于高度尺寸大的线圈零件(变压器、扼流线圈等)，更是要求减小高度。

例如，作为典型的表面安装型线圈零件的表面安装型变压器的结构，一般为将一次线圈和二次线圈分别绕在树脂制的线圈骨架上，在线圈骨架的侧面或底面上，装上框架引线端子，再利用锡焊等方法，将一次线圈和二次线圈的两个端部与前述框架引线端子固定，使其导电，然后把磁芯嵌入线圈骨架中。然而，从使用线圈骨架这点来看，要减小高度是有限度的，最小的高度尺寸也在3mm左右。

作为小型和高度小的结构，已经有如图6的纵截面图所示那样的表面安装型的变压器10的产品。它是将有绝缘外皮的导线，直接卷绕在由省去了线圈骨架的卷芯部分1和与该卷芯部分一体地，设在该卷芯部分1的长度方向两端的凸缘2，3构成的垂直鼓轮型铁氧体磁芯4本身上，形成线圈5，然后将该线圈端部与细小的平板形引线端子6锡焊在一起形成的。该端子6是将装在一个凸缘3上的金属板冲压成形制成的。

另外，如图7的纵截面图所示为一个表面安装型的变压器20。它不用上述的引线端子6，而是直接将导电的胶印刷在垂直鼓轮型铁氧体磁芯4’的一个凸缘3的底面及其周边表面上，再配置一个固着的电极层8，将前述线圈5的端部，通过图中没有示出的导出槽，与前述电极层8固定，使其导电。

又如图8的立体图所示为表面安装型变压器30的产品。它是利用印刷的方法，将直接安装在磁芯上的电极层21设置在水平的铁氧体磁芯15的凸缘12，13的端面16，17和底面18，19上，然后，将卷绕在卷芯部分11上的线圈22的端部，通过锡焊焊接，固定在前述各个电极层21的端面15，17上，使其导电。该水平铁氧体磁芯15是将矩形的凸缘12，13与巷芯部分11整体地设在用虚线表示的直方体形的卷芯部分11的左右两端而形成的。

目前，使用图7所示的大概高度H＝1.6mm的前述垂直鼓轮型的铁氧体磁芯4’的表面安装型变压器20，为高度降低后的高度尺寸最小的表面安装型线圈零件。

但是，使用前述图7所示的垂直鼓轮型铁氧体磁芯4’的表面安装型变压器20的结构已达到降低高度的极限，而在使用前述图8的水平铁氧体磁芯15的表面安装型变压器30中，线圈22的端部向电极层21的引出特别困难，并且，线圈引出部分或锡焊焊接造成的隆起的导电固定部分，使产品的外形尺寸增大，因此要做到小型和高度尺寸小有一些问题。

另外，当使用通过锡焊焊接方法，固定线圈端部并使其导电的方法时，电极层21的导电固定部分的凸缘12，13部分比较宽，焊接时的加热可传递至卷芯部分11，因此容易受到降低线圈22的绝缘性等影响。

又，在混合式集成电路中，当将使用上述水平铁氧体磁芯15的表面安装型变压器30安装在辅助基板上时，泄漏磁通作用在与辅助基板安装面相对的表面的配线图形上，存在着使电感值大幅度降低的问题。此外，还特别要求确实保证电极层21和主基板的配线图形的绝缘。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，它使用了以往没有的水平的偏平芯子，同时对线圈与电极层的导电固定部分进行了改进，实现了表面安装型线圈零件高度更小的结构。

本发明：

(1)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，该零件具有一个磁芯、2～4个电极层和线圈。该磁芯具有厚度尺寸t与宽度尺寸w之比(t/w)在1/3以下的扁平的卷芯部分，和与该卷芯部分整体地设置在该卷芯部分长度方向的两端的凸缘。该2～4个电极层配置在含有前述磁芯的凸缘的至少是高度方向的侧面的周边表面上，并且彼此隔开。该线圈卷绕在前述磁芯的卷芯部分上，同时，其两端分别从前述凸缘的侧面被倾斜地导出，并通过热压接方法被固定在该侧面的电极层上，并使其导电。

(2)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，前述线圈的至少是卷绕结束一侧的端部，与前述磁芯的凸缘侧面的电极层的前述卷芯部分厚度尺寸的延长部分固定，并导电。

(3)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，前述磁芯的凸缘高度尺寸H在1.6mm以下，前述线圈的直径在30μm～150μm之间。

(4)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，与前述线圈的端部的固定部分连接的电极层的厚度，在前述线圈的直径以下。

(5)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，在靠近设有前述电极层的前述磁芯的凸缘的周边表面的卷芯部分的地方，设有没有形成前述电极层的间隙区域。

(6)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，前述电极层的线圈固定部分具有一个为线圈直径1.5～4.0倍的宽度扩大部分。

(7)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，电极层设在前述磁芯的凸缘侧面上的凹槽内，同时，与线圈端部的前述电极层固定的部分，放置在前述凹槽内。

(8)为了达到上述目的，本发明提供了表面安装型线圈零件，其中，在卷绕在巷芯部分上的线圈的安装基板面的表面上，平坦地配置加入一层磁性粉的树脂层。

本发明的表面安装型线圈零件，由于是上述这样构成的，它具有下述的效果。

(1)可以实现高度减小为1.6mm以下，并适合于安装在混合式集成电路上。

(2)可以抑制由热压接引起的线圈松弛而向外的突出。

(3)可以得到利用热压接，使线圈与电极层导电固定时的线圈直径的适当范围。

(4)线圈的端部可以可靠地与磁芯凸缘的侧面上的电极层热压接。

(5)利用间隙区域，可以保持卷绕在巷芯部分上的线圈与电极层的距离，因此可以保持良好的绝缘性。

(6)由于线圈的固定部分有一个为线圈直线1.5～4.0倍的宽度扩大部分，因此，可以确实保证与电极层的热压接区域足够大，提高导电固定部分的连接可靠性。

(7)由于导电固定部分放置在磁芯凸缘侧面的凹槽内，导电固定部分不会向外突出，因此，可以保持外形尺寸不变。

(8)主基板和混合式集成电路的辅助基板的绝缘性提高，进而，其安全性提高。

附图说明

图1为表示本发明的表面安装型变压器的外观的立体图；

图2为本发明的表面安装型变压器的横轴方向的纵截面图；

图3为表示本发明的表面安装型变压器的扁平的铁氧体磁芯的侧端面的导电固定部分的放大立体图；

图4(a)和图4(b)分别为表示铁氧体磁芯凸缘侧面的线圈导电固定部分的放大的侧视图和放大的平面图；

图5为将本发明的表面安装型变压器安装在辅助基板上的混合式集成电路，在主基板上安装的状态的纵截面图；

图6为表示现有的表面安装型变压器结构的纵截面图；

图7为表示现有的表面安装型变压器结构的纵截面图；

图8为表示现有的表面安装型变压器结构的立体图。

具体实施方式

现在根据图1～图5来详细说明本发明的表面安装型线圈零件的实施例。虽然，作为表面安装型的线圈零件，包括变压器、扼流线圈、滤波器等各种零件，但由于除了作为外部连接端子的电极层数目和线圈数目不同以外，都是同样的结构，因此，在实施例中，作为典型，将只说明表面安装型的变压器。

首先，图1～图5所示的表面安装型变压器50具有图4(a)和图4(b)那样的厚度t与宽度w之比(t/w)在1/3以下的扁平的卷芯部分31，铁氧体磁芯35，四个电极层38和线圈39。该铁氧体磁芯35具有与巷芯部分整体地设置在图2所示的该卷芯部分31的长度方向两端的凸缘32，33。该四个电极层38配置在含有至少是图1所示的前述铁氧体磁芯35的凸缘32，33的高度方向的侧面36的周边表面上，彼此隔开一定距离。该线圈39卷绕在前述铁氧体磁芯35的卷芯部分31上，同时，其两个端部，如图3所示那样，分别从前述凸缘的侧面36被倾斜地导出，并通过热压接方法被固定在该侧面36的电极层部分38’上，并使其导电。图1所示为整个宽度w为3.6mm，卷轴长度尺寸L为5.5mm，高度H为1.2mm的超小型且极为扁平的表面安装型变压器。

如上所述，由于本发明是以使表面安装型的线圈零件小型化和减小其高度作为第一个目的，为实现这个目的，在力图使作为前述现有实施例的，使用水平的铁氧体磁芯15的表面安装型变压器30做成扁平状的同时，还应采取一些解决它的问题的措施。这里，所谓本发明的扁平的磁芯定义为满足如上所述的表面安装型变压器50的铁氧体磁芯35的卷芯部分31的厚度t和其宽度w之比(t/w)为1/3以下的条件的磁芯。换言之，满足上述扁平条件的扁平磁芯是以往所没有的，它是减小表面安装型线圈零件的高度的关键。

上述结构，与使用图7所示的现有的垂直鼓轮型铁氧体磁芯4的表面安装型变压器20比较，结构上能适应减小高度的要求，并且由于与该扁平的铁氧体磁芯35的凸缘32，33的高度方向的侧面36的电极层部分38’为用热压接方法导电连接，因此，线圈39的引出部分或导电固定部分不会增加产品的高度尺寸，可以如上所述，使高度极小，实现将高度尺寸H抑制在1.2mm左右(将来还可能将高度尺寸作成0.8mm左右)。

另外，由于线圈39的端部是利用压接方法，与离卷绕着线圈39的卷芯部分31最远的凸缘32，33的高度方向的侧面36的电极层部分38’固定，并使其导电的，因此，传至卷芯部分31的热量少，可以保护线圈39。

在上述表面安装型的变压器50中，应该注意，如图4(a)所示那样，其特征为，线圈39的卷绕结束处的端部的电极层38的导电固定部分位于该凸缘33的侧面36的电极层38的前述卷芯部分31的厚度尺寸的延长部分上。特别是，通过将导电固定部分放在凸缘33的侧面36的上述范围内，即使由于热压接，使卷绕在磁芯扁平的卷芯部分上的线圈的卷绕结束处的引出部分上有线圈伸出和松弛，亦可以使超出高度尺寸以外的线圈突出部分受到抑制，因此，难以影响线圈零件的高度尺寸，这是其优点。

另外，在上述表面安装型变压器60中，根据本发明者的研究，当高度尺寸H在1.6mm以下时，线圈39的直径最好在30μm～150μm范围内。使用超过上述范围的粗的线圈，在热压接时所需要的热量过大，对线圈的绝缘可靠性有不利影响，如果线圈细，则在热压接的导电固定部分上很难得到高的抗拉强度。

另外，还希望在上述表面安装型变压器50中，与线圈39的端部导电固定部分41连接的电极层38’的厚度，在前述线圈39的直径以下。因为，当采用热压接作为导电固定方法时，在压接时，线圈39的端部多少会陷入电极层38’中，即使在这种情况下，在线圈端部仍有较大的压紧力作用，因此，可保持与电极层38’可靠的导电固定。

其次，在上述表面安装型变压器50中，因为使用水平的铁氧体磁芯35，更必须考虑外部电路图形与线圈39的绝缘性和泄漏磁通的影响。

另外，在图1的表面安装型变压器50中，在靠近印刷固定着电极层38的前述铁氧体磁芯35的凸缘32的周边表面的卷芯部分31的地方，设有没有印刷着前述电极层38的间隙区域D。由于这个间隙区域D的存在，当线圈39的圈数多，达到凸缘32，33的周边表面的边缘时，仍可保持与电极层38有一定距离，因此可以保持良好的绝缘性。

又如图3的放大立体图所示，因为电极层38的线圈39的导电固定部分41具有为该线圈直径的1.5～4.0倍的宽度扩大部分(宽度d)，因此利用热压接方法(例如点焊)，可得到很高的连接强度。从这点看，当高度尺寸H＝1.2mm时，线圈39的端部倾斜地进入狭小的侧端面36上(即，与侧端面36的边缘36a形成θ＝20°～60°的锐角)，因此，利用点焊方法与电极层38导电固定的固定面积可以较大。

另外，在图1和图3的表面安装型变压器50中，电极层38’通过印刷的方法，固定在设在该扁平的铁氧体磁芯35的凸缘32，33的侧面36上的凹槽42内，同时，与线圈39端部的前述电极层38’连接的导电固定部分41也放置在前述凹槽42内。这样，导电固定部分41完全放置在凹槽42内，不会从侧面的外端尺寸露出，可以正确地决定外形尺寸，也可以避免与其它电子元件接触。此外，导电固定部分41的周围，最好利用供绝缘保护用的树脂等覆盖和固定。

这里，如图5的纵截面图所示，安装在混合式集成电路的辅助基板44上的前述表面安装型变压器50的电感值降低的危险性很大，这是由于在该辅助基板44的相反一侧表面上的配线图形P1和泄漏磁通的影响造成的。

因此，在图5中，作为解决上述问题的对策，在混合式集成电路的辅助基板44和安装了表面安装型变压器50的线圈39的表面之间，夹了一层加入磁性粉的树脂层46(在线圈39的表面上涂敷的树脂涂层或树脂平板)。这样，可以防止泄漏磁通的不利影响，同时可以保护线圈39。另外，通过将平坦的上述树脂层46设置在主基板45的线圈的表面上，可以在主基板的电子元件和配线图形P2之间形成绝缘保护等，同时，还可以提高用自动装配机安装吸附时的吸附性作用。

下面来说明在上述表面安装型变压器50中所使用的各种构件。

首先，本发明中所使用的磁芯材料没有特别的限制，实际上，如上述实施例中的铁氧体磁芯35的材料可以使用镍锌系铁氧体，镍锌铜系铁氧体等高电阻率的材料。其外形尺寸，在考虑铁氧体的物理强度时，可以取，宽度w＝3.6mm，高度(凸缘32，33的高度)H＝0.5～1.6mm，卷芯部分31的高度(厚度)为0.3～0.8mm 。这里，宽度w对卷芯部分31的厚度t的比应在3以上，在5以上更好。另外，长度尺寸L应当适当设计，在图1的表面安装型变压器50中，大概为5.5mm。

电极层38当然可以简单地将含有银粉末和玻璃料的导电胶印刷、烧结，左右一体地固定在凸缘32，33的周边表面和端面上后，再用喷砂等整理方法进行分割；但也可以用别的方法印刷固定，也可以采用通过复制的印刷方法。另外，根据需要，前述电极层38的表面上也可以进行镀焊锡或镀铜等电镀处理。在图5中，为了与主基板45的配线图形绝缘，最好不设置靠近主基板45的与主基板相对的凸缘32，33的周边表面的电极层部分38b。

从在上面所述的本发明的表面安装型变压器50开始的表面安装型线圈零件中，可以将其高度减小，做到其高度H在1.6mm以下(现在为1.2mm左右，将来可达到0.8mm左右)。如图5所示，将把表面安装型变压器50安装在主基板45上的状态下的混合式集成电路的厚度h作成1.8mm以下是可能的。

另外，由于本发明的表面安装型变压器50的高度与薄型的集成电路高度相同，因此，在直接安装在主基板45上的情况下，也同样可以降低主基板的高度。

Claims (8)

1.一种表面安装型线圈零件，其特征为，它具有一个磁芯，2～4个电极层和线圈；该磁芯具有厚度t与宽度w之比(t/w)在1/3以下的扁平的巷芯部分和与该巷芯部分一体地设在该卷芯部分长度方向的两端的凸缘；该2～4个电极层设置在含有至少是前述磁芯凸缘高度方向的侧面的周边表面上，且彼此隔开一定距离；该线圈卷绕在前述磁芯的巷芯部分上，同时，其两端分别从前述凸缘的侧面被倾斜地导出，并通过热压接方法被固定在该侧面的电极层上，并使其导电。

2.如权利要求1所述的表面安装型线圈零件，其特征为，前述线圈的至少是其卷绕结束处的端部，与前述磁芯凸缘侧面的电极层上的前述卷芯部分的厚度的延长部分固定，并使其导电。

3.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，前述磁芯凸缘的高度在1.6mm以下，前述线圈的直径在30μm～150μm之间。

4.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，与前述线圈端部的固定部分连接的电极层的厚度在前述线圈直径以下。

5.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，在靠近设有前述电极层的前述磁芯凸缘的周边表面的卷芯部分的地方，设有不形成前述电极层的间隙区域。

6.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，前述电极层的线圈固定部分具有为线圈直径1.5～4.0倍的宽度扩大部分。

7.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，电极层形成在设于前述磁芯凸缘的侧面上的凹槽内，同时，与线圈端部的前述电极层的固定部分也放置在前述凹槽内。

8.如权利要求1或2所述的表面安装型线圈零件，其特征为，在卷绕在卷芯部分上的线圈的安装基板面的表面上，平坦地配置一层加入了磁性粉的树脂层。

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