CN1551257A - 电子部件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种电子部件及其制造方法。在低电压和大电流用途的推挽开关电路中可以降低变压器及其周边电路的电阻值。为此，线圈(2)，固定端子(T1)侧，从柱状卷芯(1)的下表面(H)按侧面(I)、上表面(J)、侧面(K)再到下表面(H)的顺序反时针缠绕。另一方面，线圈(3)，固定端子(T4)侧，按上表面(J)、侧面(I)、下表面(H)、侧面(K)再到上表面(J)的顺序顺时针缠绕。
Description
技术领域
本发明涉及电子部件及其制造方法，尤其涉及电源电路等中用的变压器和电感器等的电子部件。
背景技术
近年来，伴随着信息装置内的电源电压的低电压化和高容量化等，开关电源有低电压化和大电流化的倾向。
图1是开关电源中使用的变压器的代表性结构的示图，公开在例如日本特开平6-069035号公报等中。图1所示的变压器中，向由电绝缘材料构成的柱状卷芯上缠绕线圈后，为了可靠地固定线圈，用粘接胶带等，把线圈的全部或一部分固定在柱状卷芯上，进行所谓的胶带固定。
用于低电压和大电流电源的变压器，降低线圈的电阻值是重要的，所以必须减少线圈的绕数。为此，如果绕数是1匝，只用线圈维持该1匝是非常困难的，所以上述的胶带固定是重要的。但是，胶带固定占据了柱状卷芯的缠绕空间，结果，缠绕宽度大的柱状卷芯必然导致变压器的大型化。而且，胶带固定这样的复杂工序导致变压器的成本增加。
另外，连接线圈的两端的引线端子一般配置在柱状卷芯的两端面的附近。因此，缠绕线圈后，通过向与缠绕方向差别大的方向引出线圈的端部而向柱状卷芯上缠绕多个线圈时等，该导出部与另一线圈接触，进一步占据缠绕空间，使线圈缠绕操作复杂化。尤其是，在低电压和大电流用的变压器中使用粗线径的电线时等，电线坚硬难以缠绕，操作更加困难。
另外，在柱状卷芯上并列缠绕多个电线时，在离引线端子远的位置上缠绕的线圈引出部长。尤其是，线圈的匝数少例如为1匝时，由于相对于各线圈的全长一般引出部的长度占较大的比例，各线圈的全长的差很明显。因此，即使增加并列的数目，线圈的电阻值随并列的数目降低，流过各线圈的电流的大小也有差异。
为了解决这样的问题，申请人提出了图2所示结构的带有电感器或变压器的基板(以下有时也简称“变压器”)。图2是带变压器的基板的俯视图，在柱状卷芯上把一组线圈6和7并列地向同一方向缠绕，其端部连接到基板上的连接区(输出端子)上。另外，二次线圈8的端部连接到线轴的引线端子上。通过这样的构成，可以使一组一次线圈的全长大致相等。另外，以后图中所示的符号Tx(x是数字)表示的是变压器等的端子编号。
在发明人的深入研究中，为了降低具有在柱状卷芯上缠绕的一组线圈的变压器和其周边电路部的电阻值，必须近距离配置各线圈的端部中的极性互不相同的端部。图3是说明其理由的图。
图3是展示推挽开关电路的图。具有图2所示结构的变压器9具有一次线圈(由串联连接的一组线圈6、7构成)和二次线圈8，线圈6、7的极性相反的端部的连接点是一次线圈的中心抽头(CT)。另外，与线圈6的一端(非CT侧)连接的变压器9的端子T1，与开关元件SW1的漏电极相连。同样地，与线圈7的一端(非CT侧)连接的变压器9的端子T4与开关元件SW2的漏电极相连。另外，构成CT的变压器的端子T2和T3连接在直流电源E的正侧，开关元件SW1和SW2的两源端子连接在直流电源E的负极，构成推挽开关电路。
变压器9的二次线圈即线圈8的输出被例如二极管电桥D1-D4全波整流，输出到图3所示的电路的输出端。另外，为了抑制直流电压的变动，在图3所示的电路的输入输出端上一般适当地连接电容器C1和C2。图3中虽然示出了使用MOSFET作为开关元件的例子，但对开关元件的种类没有限定。
在这样的推挽开关电路中，为了降低开关元件SW1和SW2的源电极，以及构成CT的变压器9的端子T2和T3各要素间的布线的电阻值，最如把它们都近距离配置(图2中展示了开关元件SW1和SW2的一般的配置)。尤其是在低电压和大电流用途的推挽开关电路中，这样的要求更强烈。
因此，希望降低电子部件及其周边电路的电阻值。
发明内容
本发明的第一方面公开了一种电子部件的制造方法，其特征在于包括下列步骤：在卷芯上缠绕第一线圈；在上述卷芯上沿与上述第一线圈相反的缠绕方向上缠绕第二线圈；以及把上述第一和第二线圈的极性相互不同的端部分别引出到上述卷芯的同一侧。
根据具有这样结构的线圈的变压器，第一和第二线圈的极性互不相同的端部配置在卷芯的同一侧面侧。由此，可以缩短构成中心抽头的线圈的一端间的距离，同时在各另一端的附近配置开关元件，可以缩短这些开关元件间的距离。由此，可以降低变压器及其周边电路的导体图形的电阻值。
本发明的其它特征和优点从下面的结合附图的详述中可以更清楚地看出。在所有附图中，相似的标号表示相同或相似的部件。
附图说明
图1是展示在开关元件中使用的变压器的代表性结构的图；
图2是展示带变压器的印刷电路基板的图；
图3是展示推挽开关电路的图；
图4是说明实施方式的线圈的缠绕方法的示意图；
图5A和5B是说明从剖面侧看时的线圈的缠绕方法的图；
图6是展示把变压器埋入印刷电路基板的状态的图；
图7是展示E型铁心的图；
图8是展示包含实施例1的变压器的印刷电路基板的图；
图9和10是说明从剖面侧看时的线圈的缠绕方法的图；
图11是展示包含实施例2的变压器的印刷电路基板的图；
图12是展示铁心的图；
图13是展示包含实施例3的变压器的印刷电路基板的图；
图14-17是说明从剖面侧看时的线圈的缠绕方法的图；
图18和19是说明线圈的送进方向的图；
图20和21是说明通过各面上的线圈的轨迹的柱状卷芯的展开图。
具体实施方式
下面，说明根据本发明的实施方式的变压器。另外，本发明并不限于变压器，也可以适用于电感器等的磁气部件中。
图4是说明实施方式的变压器5的线圈的缠绕方法的示意图。另外，变压器5由缠绕线圈的柱状卷芯1、具有与图2和3所示的一组线圈6和7相同结构的线圈2和3、与端子T2和T3连接的导棒4(例如铜的圆棒、方棒、板等)，具有端子T5和T6的二次线圈6构成。柱状卷芯1的断面S1是长方形的方柱形状，其上表面J、侧面I和K分别象图4所样定义。另外，与上表面J对置的面是下表面H。
图5A和5B是说明从剖面S1侧看时的线圈2和3的缠绕方法的图。
如图5A和5B所示，线圈2，固定端子T1侧，从柱状卷芯1的下表面H按侧面I、上表面J、侧面K再到下表面H的顺序反时针缠绕。另一方面，线圈3，固定端子T4侧，按上表面J、侧面I、下表面H、侧面K再到上表面J的顺序顺时针缠绕。用以上的操作把极性互不相同的线圈2和3的端子T1和T4、端子T2和T3分别配置在柱状卷芯1的同一侧面侧。因此，可以缩短构成CT的端子T2和T3之间的距离，同时在端子T1和T4的附近配置开关元件SW1和SW2(参照图3)，可以缩短它们的源电极间的距离。由此，可得到降低使用线圈2和3的变压器及其周边电路的导体图形的电阻值的效果。
另外，变压器的线圈构成是，如图4、5A和5B所示，各线圈的交叉部(向柱状卷芯1上缠绕线圈时各线圈的绕组相交叉的部位)分散在柱状卷芯1的上表面J和下表面H上，可以更有效地活用柱状卷芯1的缠绕宽度。
而且，如图6所示，由于如果配置成向印刷电路基板50埋入使用线圈2和3的变压器，向印刷电路基板50的两面配置各端子，也对整个电路的薄型化有贡献。而且，如果配置成导棒4也埋入印刷电路基板50，可以用一般的安装技术焊接CT的结构(端子T2和T3的连接)，CT的形成非常容易。另外，通过使导棒4的长度与柱状卷芯1的侧面I和K是同程度的长度(印刷电路基板50的厚方向的长度)，可以缩短构成CT的导棒4。
另外，上述说明了向柱状卷芯1缠绕线圈的例子，但是也可以向铁心上缠绕直接线圈。另外，对向线轴插入的铁心的材料没有特别限定，在极端的情况下也可以空铁心。而且，虽然上述中说明了缠绕各1匝的一组的线圈的例子，但是对线圈的绕数也没有特别限定。关键是，在柱状卷芯1向相反方向缠绕第一线圈和第二线圈，把构成两线圈的CT的端部引出到柱状卷芯1的一侧面侧，把两线圈的另一端部引出到柱状卷芯1的相反的侧面侧。
(实施例1)
下面，说明实施例1的变压器。
实施例1的变压器13用图7所示的使用两个E型铁心10的EE型铁心，实现与图4所示的变压器5同样结构的线圈所得到的同样的功能。变压器13的线圈由与变压器5的一组线圈相当的线圈2和3、以及二次线圈11构成。另外，线圈2和3与图4的线圈2和3相当，所以这些线圈的缠绕方法的详细说明省略。另外，用于实现推挽开关电路的开关元件SW1、SW2、整流二极管D1-D4、与电路的输入输出连接的平滑电容器C1、C2等参照图3，详细说明省略。
如图7所示，E型铁心10主要由缠绕线圈的中脚101、以及在中脚101的两侧与中脚101平行地配置的一组侧脚102构成。另外，把形成EE型铁心时接合的各脚的面定义为E型铁心10的断面。断面中的中脚101的断面相当于柱状卷芯1的断面，定义为中脚断面S1(以下简称为“断面S1”)。另外，图7中，以E型铁心10的断面作为正面，来定义E型铁心10的上表面J和下表面H。即，中脚101的上表面J、下表面H和侧面I、K的定义与图4的柱状卷芯1的侧面的定义相同。
图8是实施例1的包含变压器13的印刷电路基板14的俯视图。
印刷电路基板14是用来安装变压器13的印刷电路基板，具有用来插入EE型铁心10的开口141和构成变压器13的CT的导棒12的插入孔，而且，适当地设置用来连接变压器13的各端子和开关元件和导棒12的连接区(land)和导体图案。
图9和10是展示图8所示的A-A和B-B剖面的图，是说明从剖面侧看的线圈2和3的缠绕方法的图。另外，E型铁心10插入到开口141中，使得其上表面(参照图7)配置到印刷电路基板14的表面侧。
如图9所示，线圈2，固定端子T1侧，按下表面H、侧面I、上表面J、侧面K再到下表面H的顺序反时针缠绕。另一方面，如图10所示，线圈3，固定端子T4侧，与线圈2相反地按上表面J、侧面I、下表面H、侧面K再到上表面J的顺序顺时针缠绕。
以上的结果，如图8所示，把极性互不相同的线圈2和3的端子T1和T4、端子T2和T3分别配置在柱状卷芯1的同一侧面侧。因此，可以缩短构成CT的端子T2和T3之间的距离，同时在端子T1和T4的附近配置开关元件SW1和SW2(参照图3)，可以缩短它们的源电极间的距离。由此，可得到降低变压器13及其周边电路的导体图形的电阻值的效果。
另外，变压器13的线圈构成是，如图4和5所示，各线圈的交叉部分散在柱状卷芯1的上表面J和下表面H上，可以更有效地活用中脚101(或柱状卷芯)的缠绕宽度。而且，由于各端子配置在印刷电路基板14的两面上，如图8所示，只要把变压器13埋入到印刷电路基板14的开口部141内，也对电路的薄型化有贡献。另外，只要把导棒12组装到印刷电路基板14中，端子T2和T3的连接也变得十分容易。
(实施例2)
下面说明实施例2的变压器17。另外，在实施例2中，对与实施例1相同的结构赋予相同的标号，其详细说明省略。
变压器17与实施例1的变压器13相比，线圈3的缠绕方法不同。当然，随着线圈3的缠绕方法的变更，开关元件、连接区、导体图形和导棒12的配置和形状等也变化，由于它们不是本质的部分，详细说明省略。
图11是实施例2的包含变压器17的印刷电路基板14a的俯视图。
如果比较图8和11，变压器13和17的线圈3的缠绕方向是相同的，但缠绕导致的线圈的送进方向为，变压器13的线圈3是从图的上方到下方，而变压器17的线圈3是从下方到上方。另外，线圈的送进方向指固定缠绕开始位置而缠绕线圈时绕组的前进方向。例如，如图缠绕开始位置是图11所示的端子T4和T1，线圈3的送进方向是图的向上方向，线圈2的送进方向是向下方向。
如果采用这样的缠绕方法，可以使端子T1和T4比实施例1的变压器13更接近配置，在用一个铁心片实现开关元件SW1和SW2时等都非常合适。另外，与变压器17同样地，只要把开关元件配置成埋入到在印刷电路基板14a中设置的开口部142中，就能将容易地连接端子T1和T4。
另外，与图11相反，也可以连接端子T1和T4形成CT，在端子T2和T3上连接开关元件SW1和SW2。如果这样，可以使用于形成CT的连接(导棒12)非常短。
(实施例3)
下面说明实施例3的变压器。另外，在实施例3中，对与实施例1、2相同的结构赋予相同的标号，其详细说明省略。
实施例3的变压器24与实施例2的变压器17的EE型铁心不同，使用图12所示的铁心19。当然，随着铁心19的变更，开关元件、连接区、导体图形和导棒12的配置和形状等也变化，由于它们不是本质的部分，详细说明省略。
图12是铁心19的三面图。铁心19通过把两个铁心19的剖面合起来，形成除四个线圈取出口192-195以外不形成开口部的铁心，具有有椭圆柱形状的中脚191和两个侧脚196。
图13是实施例3的包含变压器24的印刷电路基板14b的俯视图。
实施例3的变压器24的线圈2和3的缠绕方法与实施例2的线圈2和3的缠绕方法相同。因此，开关元件SW1和SW2也配置在开口部142上。
图14和15是展示图13所示的A-A和B-B剖面，是说明从剖面侧看时的线圈2和3的缠绕方法的图。另外，在图14的剖面图中应当显示出线圈13，但为了容易说明省略了线圈3。
如图14所示，与实施例2的线圈2相当的线圈2从图12中所示的开口部192进入铁心19，以剖面S2作为正面，在中脚191上反时针缠绕，从开口部193出来。同样，如图15所示，与实施例2的线圈3相当的线圈3从开口部195进入，在中脚191上顺时针缠绕，从开口部194出来。另外，线圈2和3的送进方向与实施例2相同。
线圈2和3的端部(端子T2和T3)焊接到在印刷电路基板146上设置的凹部的连接区(参照图14)上，电气连接到导棒12b上。另一个端部(端子T1和T4)也焊接到在印刷电路基板14b的凹部上设置的凸部(参照图15)上，与图SW1、SW2电气连接。
这样地，端子T1和T4与实施例2同样地互相靠近设置，在用一个铁心片实现图SW1和SW2时等非常合适。另外，变压器24构成为完全埋入包含线圈的印刷电路基板14b内，整个电路可以非常薄型化。
而且，由于中脚191的剖面形状是椭圆形，与EE型铁心等的中脚比较，不仅容易缠绕，而且可以缩短线圈的全长(如果全长相同，可以增加剖面S2的面积)。由此，可以效率更好地形成电路。
这样地，本发明的线圈的缠绕方法可以与中脚和柱状卷芯的剖面形状无关地适用。
另外，向印刷电路基板14b埋入变压器24时，使线圈2和3的端部(端子T1～T4)分别向印刷电路基板14b的背面或表面方向(即图14的上或下方向)预先弯曲，把变压器24向印刷电路基板14b中组装后，使端部的弯曲恢复，连接到印刷电路基板14b的凹部的连接区就可以。另外，也可以在例如B-B面附近把印刷电路基板14b分两半，把变压器24夹在分开的印刷电路基板中。另外，二次线圈11与线圈2或3一起从开口部192-195中的某一个引出，连接到上述的连接区上。
另外，参照图16～21，说明线圈的送进方向移动方向的组合和在柱状卷芯中占的线圈的缠绕宽度的关系。
图16是说明向图4的柱状卷芯1上缠绕的线圈m的缠绕的图，线圈m以剖面S1作为正面，固定端部α侧，夹持端部β侧以上表面J、侧面I、下表面H、侧面K、上表面J的顺序顺时针缠绕。另外，图17是说明同样的线圈n的缠绕的图，固定端部σ侧，夹持端部γ侧以下表面H、侧面I、上表面J、侧面K、下表面H的顺序反时针缠绕。
图18和19是说明向柱状卷芯1缠绕的各线圈的送进方向移动方向的图，是从柱状卷芯1的上面看的图。另外，图18中，线圈m和线圈n的送进方向移动方向是同一方向，在图19中是相互对置的方向。
图20和21分别是图18和19所示的柱状卷芯1的展开图，说明通过柱状卷芯1的各面上的线圈的轨迹。另外，各线圈使用平角的绕组，在柱状卷芯1的长度方向上以线圈之间无间隙的方式进行缠绕。
在此，如图20所示，在线圈m和线圈n的送进方向移动方向相同的场合，由线圈m和线圈n占有的柱状卷芯1的长度方向的宽度是一个绕组的宽度的四倍。另一方面，如图21所示，在线圈m和线圈n的送进方向移动方向相反的场合，是该绕组的一个的宽度的15/4倍。因此，如果线圈的送进移动方向不同，节省了一个绕组的宽度的1/4，可以更有效地活用柱状卷芯1的宽度方向。
这样地，本实施方式的变压器(或电感器)的特征在于，在铁心的脚或卷芯上缠绕第一线圈，在与第一线圈相反的缠绕方向上缠绕第二线圈，把第一和第二线圈的极性不同的端部引出到铁心的脚或卷芯的同一侧面侧上。
根据这样的构成，由于由引出到铁心的脚或卷芯的一个侧面侧的极性不同的线圈的端部构成中心抽头，引出到另一个侧面侧的端部连接到开关元件上，所以可以缩短用来构成中心抽头的导体图形和部件，在更狭窄的区域上配置多个开关元件，降低变压器及其周边电路的电阻值。
另外，由于第一和第二线圈的交叉部位于铁心的脚或卷芯的同一面上，所以可以更有效地活用铁心的脚或卷芯的绕组宽度。
而且，在配置成把变压器(或电感器)埋入到印刷电路基板中去时，通过把各线圈的各端部配置在印刷电路基板的两面上而使线圈的全长最小化，对把变压器(或电感器)埋入到印刷电路基板中的结构最合适。当然，这样的构成也对整个电路的薄型化有贡献。而且，如果把导棒组装到印刷电路基板中，构成中心抽头的线圈的端部间的连接也非常容易。
很显然，在不脱离本发明的精神和范围的前提下可以做出各种不同的实施方式，不难理解，本发明不限于这些具体的实施方式，其保护范围应由后附的权利要求书确定。
Claims (14)
1.一种电子部件的制造方法，其特征在于包括下列步骤：
在卷芯上缠绕第一线圈；
在上述卷芯上沿与上述第一线圈相反的缠绕方向上缠绕第二线圈；以及
把上述第一和第二线圈的极性相互不同的端部分别引出到上述卷芯的同一侧。
2.根据权利要求1所述的电子部件的制造方法，其特征在于：在上述第一和第二线圈的缠绕中绕组的送进方向相互不同。
3.根据权利要求1所述的电子部件的制造方法，其特征在于还包括以下步骤：把引出到上述卷芯的任一侧的端部连结起来。
4.根据权利要求1所述的电子部件的制造方法，其特征在于还包括以下步骤：在上述卷芯上缠绕第三线圈。
5.一种带印刷电路基板的电子部件的制造方法，其特征在于包括下列步骤：
在卷芯上缠绕第一线圈；
在上述卷芯上沿与上述第一线圈相反的缠绕方向上缠绕第二线圈；以及
把上述第一和第二线圈的极性相互不同的端部分别引出到上述卷芯的同一侧；且
把上述卷芯和线圈组装到上述印刷电路基板的开口部中。
6.一种电子部件，包括：
卷芯；
在上述卷芯上缠绕的第一线圈；和
在上述卷芯上沿与上述第一线圈相反的方向缠绕的第二线圈，
其特征在于：上述第一和第二线圈的极性相互不同的端部分别被引出到上述卷芯的同一侧。
7.根据权利要求6所述的电子部件，其特征在于：在上述第一和第二线圈的缠绕中绕组的送进方向相互不同。
8.根据权利要求6所述的电子部件，其特征在于：上述第一和第二线圈的绕数为1。
9.根据权利要求6所述的电子部件，其特征在于还包括：在上述卷芯上缠绕的第三线圈。
10.根据权利要求6所述的电子部件，其特征在于：上述电子部件是推挽开关电路用的变压器。
11.一种带印刷电路基板的电子部件，包括：
卷芯；
在上述卷芯上缠绕的第一线圈；和
在上述卷芯上沿与上述第一线圈相反的方向缠绕的第二线圈，
其特征在于：上述第一和第二线圈的极性相互不同的端部分别被引出到上述卷芯的同一侧；且上述印刷电路基板具有把上述卷芯和线圈装入的开口部、和连接上述线圈的端部的端子。
12.根据权利要求11所述的带印刷电路基板的电子部件，其特征在于：在上述印刷电路基板的两个表面上配置上述端子。
13.根据权利要求11所述的带印刷电路基板的电子部件，其特征在于：上述印刷电路基板具有把从上述卷芯的任一侧引出的端部连接起来的连接部件。
14.根据权利要求6所述的电子部件，其特征在于：上述卷芯是柱状体。
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