CN1667763A - 无定形电子设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

改进的无定形电子装置及其制造方法。在一个实施例中，该装置包括具有粘合漆包线线圈的成形铁芯感应装置，该粘合漆包线不借助于绕线管或其它模壳(绕线架)形成并保持在该装置内。不具有绕线管简化了装置的制造工艺、降低了成本并且可以将其做得更紧密(或可选择地在其中设置附加的功能性)。一个变体利用端接管座将其装配到PCB或其它组件上，而另一个变体通过直接装配到PCB完全避免了使用管座。还公开了多铁芯变体及其制造方法。

Description

无定形电子设备及其制造方法

请求优先权

本申请要求2003年7月8日提交的相同名称的共同拥有的美国临时专利申请序列号60/485,801为优先权，其在此作为参考一并提出。

发明背景

1、发明领域

本发明通常涉及电子元件，并且尤其涉及制造包括没有绕线筒或其它成形部件的变压器和感应装置(例如“扼流线圈”)的微型电子元件的改进的设计和方法。

2、现有技术

正如现有技术中公知的那样，感应元件是在交流电路中提供电感性能(即，储存磁场中的能量)的电子器件。电感器是一种公知的感应装置，并且典型地使用缠绕或不缠绕在导磁铁芯上的一个或多个线圈或者绕组来形成。所谓的“双绕组”电感器使用缠绕在共用铁芯上的两个绕组。

变压器是用于通过磁耦合从一个交流电路(AC)向另一个交流电路(AC)传输能量的另一种感应元件。通常，变压器是通过在铁氧体铁芯上缠绕一根或多根导线而形成的。一根导线用于初级绕组并且从第一电路电耦合能量和电耦合能量到第一电路。另一根导线也缠绕铁氧体铁芯从而与第一导线磁耦合，其作为次级绕组并且从第二电路电耦合能量和电耦合能量到第二电路。施加给初级绕组的AC电源引起次级绕组中的AC电源，反之亦然。变压器可以用于在电压大小和电流大小之间转换，从而产生相位移，并且在阻抗级之间转换。

铁氧体铁芯电感器和变压器通常用在现代的宽带通讯电路中，其包括ISDN(综合服务数字网络)收发机、DSL(数字用户环路)调制解调器和电缆调制解调器。这些设备提供许多功能，包括屏蔽、控制纵向电感(泄漏)以及在它们连接的宽带通讯设备和通讯线路之间进行阻抗匹配和安全地隔开。在适应芯片装置制造和标准壳体所确定的性能说明例如ITU-T的同时要提供小型化的需要推动了铁氧体铁芯电感器技术的发展。例如，在DSL调制解调器中，需要小型化的变压器，该变压器使得在整个DSL信号带宽上引入最小化的THD(总谐波失真)，同时使DSL信号通过。作为另一个例子，双绕组电感器可以用在电话线路滤波器中以提供屏蔽和高的纵向电感(高泄漏)。

“定型”装置

通常现有技术的铁氧体铁芯电感装置以Ep铁芯装置而众所周知。在现有技术中，EP和类似的装置都众所周知。例如，Heringer等在1996年2月6日授权的名称为“感应电子元件”的美国专利No.5,489,884公开了一种包括线圈体的感应电子元件，该线圈体具有限定缠绕空间的线圈体凸缘和一体形成在线圈体凸缘上的触针条，该触针条具有延伸部分和在其中通过底部切割形成的由延伸部分向外限定的自由端。Woody等在1995年7月18日授权的名称为“固定铁芯感应充电器”的美国专利No.5,434,493公开了一种EP铁芯装置以及其它定型的铁芯装置，其包括EE和RS装置。其它类似公知的装置包括Inter alia所谓的EF，ER，RM和壶形铁芯装置。参见例如，McWilliams等在1999年9月14日授权的名称为“盲孔壶形铁芯变压器装置”的美国专利No.5,952,907公开了一种壶形铁芯装置。

图1示出典型的现有技术EP变压器配置，并且示出了其制造工艺的特定方面。图1装置100的EP铁芯由两个EP铁芯半片104、106形成，每个EP铁芯半片都具有在其中形成的平头的半圆形通道108和中心柱部件110，而且每个EP铁芯半片都由导磁性材料如铁氧体化合物形成。如图1所示，每个EP铁芯半片104、106互相配合以形成包围绕组112的有效的连续的导磁性“外壳”，外壳绕着线轴形绕线管109，绕线管109容纳在中心柱部件110上。可以在铁芯柱110的基部设计精确的缝隙以调整变压器的转换功能从而适应特定的设计要求。在安装EP铁芯装置时，缠绕在绕线管109上的绕组112也就缠绕在中心柱110上。这使得在对绕组施加交流电流时磁通流过EP铁芯片。一旦安装了该装置，EP铁芯的外部就自闭合该绕组，从而提供高度的磁屏蔽。设计铁芯中的铁氧体材料从而在特定的频率范围内和温度范围内提供预定的磁通密度。

绕线管109包括通常安装于装置100底部的端子排列114(aka“管座”)，绕组112穿过半片104、106的平管座部分116，端子排列114装配到印刷电路板(PCB)或其它组件。如果需要，还可以在外部绕组112外部的顶上使用边带(未示出)用于附加的电隔离。

相对于每个铁芯的形状和大小，可以采用各种不同的绕线管。绕线管本身(除了子母装置的其它部件外)具有很多不同的特性；它们可以提供不同数量的销/端子、不同的绕组选择、不同的最终安装技术、与通孔安装相对的表面安装等。例如，Miyazaki等在2003年7月1日授权的名称为“电磁电感装置”的美国专利No.6,587,023公开了一种带有轴向对准的通孔的扁平绕线管。Dye等在1994年9月27日授权的名称为“磁场减小的非线性电感器”的美国专利No.5,350,980尤其公开了一种带有电感线圈的哑铃形铁氧体铁芯及期它事物。

电磁线通常用于卷绕变压器和电感装置(例如电感器和变压器，包括前述EP型装置)。磁线由涂覆了聚合物绝缘薄膜或混合聚合物薄膜如聚亚氨酯、聚酯、聚酰亚胺(aka“Kapton^TM”)等的铜或其它导电材料构成。薄膜涂层的厚度和组成决定了导线的绝缘能力。尽管其它尺寸也可以在特定应用中使用，但是31到42AWG范围内的磁线最常用于微电子变压器的应用。

上述现有技术的EP和类似的感应装置具有几个缺点。EP装置的主要缺陷在于其制造工艺的复杂，其增加了制造成本。绕线管(也称为“模壳”或“绕线架”)的使用不仅增加了成本，而且因为绕线管在制造工艺完成后就保持在装置内部，从而增加了最终装置的尺寸和复杂度。绕线管占用了装置内的空间，这些空间本来可以用于其它的功能，或者相反地没法给最终装置更小的尺寸和/或台面面积。

此外，EP铁芯半片本身成形和生产相对比较昂贵。例如，在对EP变压器安装和测试时，其体积生产成本较高(现在是大约0.50到0.70美元的范围)。可望制造其性能特性至少等于EP变压器的性能特性，而成本大大降低的装置。

而且，“装有管座”的成形的铁芯装置例如图1的装置还具有的缺陷是管座或端子排列144本身的使用。这种结构另外增加了成本和制造步骤，至少加大了装置100的垂直断面。在某些应用中，如果可能，会需要使用更低垂直断面的结构。

粘合漆包线

粘合漆包线是沿用已久的产品/工艺，用于生产所谓的“空心线圈”。空心线圈本身是电感器，并且典型地用于RFID标签、音圈和传感器等。生产粘合漆包线的材料和制造设备可以从本领域技术人员熟知的各种渠道买到。

粘合漆包线是重要的涂有瓷漆的导线，(导线出售商或装置制造者)在瓷漆外表面上涂覆有附加的涂层。通常，在缠绕时，(尽管可以通过其它类型的处理包括辐射通量、化学制剂等，但是通常通过加热)可以使粘合漆包线涂层具有活性从而将包覆了的导线粘结/结合在一起。这种处理可以提供一定的优点，并且在电子部件生产过程中成本较低。

因此，需要改进无需使用绕线管或其它模壳(绕线架)的电子装置和制造该装置的方法。为了简化制造工艺并且进一步降低成本，这种改进的装置应该理想地利用在绕线管/模壳(绕线架)的领域中现存的和已经公知的技术，但是还可以在减小装置的整体尺寸和/或台面面积的同时保持其形成绕组的对应物的理想的电学和物理性能。

此外，为了特定的应用，很希望从成形的铁芯装置总体中去掉现有技术中的管座(端子排列)。

发明内容

本发明通过提供改进的电子感应装置及其制造方法满足了上述需要。

在本发明的第一方面，公开了改进的无定形电子装置。该装置通常包括铁芯和至少一个绕组，所述至少一个绕组形成和安装在所述装置内，但没有使用内部绕线管。在一个实施例中，该装置包括形成在成形铁芯内的粘合漆包线线圈，该线圈的粘合漆包线不使用内部绕线管或其它类似的结构。在该装置底部设置了端接元件以使线圈绕组端接到母组件(例如，PCB)。

在本发明的第二方面，公开了多铁芯装置。在示例性实施例中，该多铁芯装置包括多个上述无定形电子感应装置，其以首尾相接(或并排)的取向设置在共用端接管座内，从而节省PCB的台面面积。有选择地合并具有共用信号的销，从而同样减少所需的端子引线数量。

在本发明的第三方面，公开了用于端接无定形感应装置的端接管座。在一个实施例中，端接管座包括带有嵌入SMT端子的模制组件，用标准胶粘技术将SET端子连接到单独一个装置。在另一实施例中，管座用于容纳彼此相邻的多个铁芯。

在本发明的第四方面，公开了制造上述无定形电子装置的制造方法。该方法通常包括：提供端接管座；提供分成至少两个元件的成形的铁芯；提供粘合漆包线，该粘合漆包线包括具有端部的导线；通过将所述绕组安装在所述铁芯元件内以露出端部，从而形成成形的铁芯组件；将成形的铁芯组件与具有多个端子的端接元件相连；和将所述绕组的端部端接到端子的端部。

在本发明的第五方面，公开了一种改进的“直接安装”无定形装置。在一个实施例中，该装置包括前述无定形感应装置，但是该无定形感应装置直接装配在母组件(例如，PCB)上，因此省去了端接管座。绕组的自由端穿过下部组件中形成的孔穴从装置突出。该端部焊接到PCB基板上的导电垫片上。

在本发明的第六方面，公开了前述无定形和无管座感应装置的制造方法。该方法通常包括：提供分成至少两个元件的成形的铁芯；提供具有端部的至少一长段导线；将该导线形成为具有多匝的铁芯绕组，还包括处理该导线从而将这些匝形成为基本上为整体的元件；和将绕组安装在铁芯元件内从而露出所述绕组的端部用于端接。在一个实施例中，该导线包括热激活的粘合漆包线，该粘合漆包线缠绕在心轴上然后被加热，从而除去绕线管。然后该组装的装置直接安装到上述PCB或其它装置上。

在本发明第七方面，公开了用于表面安装的自引导电子装置，其通常包括无绕线管感应元件和连接感应元件的自引导端接元件，该自引导端接元件包括多个端子元件，每个端子元件用于接纳其上感应绕组的至少一个绕组端部，从而可以进行表面安装。在一个示范性实施例中，端接元件包括带有端子柱的模制塑料管座，铁芯绕组缠绕在该端子柱上。

在本发明第八方面，公开了一种低断面、低成本的电子组件，通常包括：具有在其中形成的第一孔穴和在其上形成的多个接触垫片的PCB；和具有成形铁芯和具有多个自由端的绕组的无绕线管感应装置，该成形铁芯具有在其中形成的第二孔穴，该第一和第二孔穴基本上彼此相连，使得自由端穿过两个孔穴并且每个自由端端接到一个接触垫片。至少一部分绕组容纳在第二孔穴中，从而可以减少感应装置的整体(安装)高度。

在本发明的第九方面，公开了台面面积减少了的多铁芯电子组件。该组件通常包括基本上互相配合并且是线形结构设置的多个无绕线管和无管座感应装置。在一个实施例中，以相邻、并排(并列)的形式设置该装置，并且直接安装到母装置(例如，PCB)，从而占用尽可能小的台面面积。

附图说明

结合附图，从下面给出的详细说明将使本发明的优点更加清晰，其中：

图1是具有两片式EP铁芯和绕线管的典型现有技术的EP变压器结构的分解图，示出了其元件；

图2a是本发明改进的电子装置的第一示例性实施例的分解透视图；

图2b是图2a装置的侧面图；

图2c是图2a的装置沿着线2c-2c的横截面图；

图2d是示出图2a-2c的装置的一个示例性制作方法的逻辑流程图。

图3是本发明具有多个感应铁芯和整体端接管座的无定形装置的第二实施例的透视图；

图4是本发明用于直接安装到母装置(例如，PCB)的无定形电子装置的另一实施例的顶部透视图；

图4a是图4的装置的底部透视图，示出了其中所用的一个示例性端接方案；

图4b是根据本发明用于不具有孔穴或凹槽的PCB或其它装置上的“直接安装”感应装置的另一示例性结构的正视图；

图4c是典型现有技术的设置在PCB上的多铁芯配置的顶部平面图，示出了其相对较大的台面面积；

图4d和4e分别是根据本发明示例性“同轴连接的”多铁芯配置(在PCB上的)的顶部和底部平面图，示出了与图4c的现有技术配置相比减少的台面面积；

图5是示出图4-4a的装置的一个示例性制作方法的逻辑流程图；

图6a是本发明感应装置另一实施例的分解透视图，示出基板和界面元件的使用；

图6b是图6a的装置完全安装时的透视图；

图6c是本发明感应装置另一实施例的分解透视图，示出没有界面元件的简化结构；

图6d是本发明感应装置另一实施例的分解透视图；

图6e和6f示出本发明感应装置的另一实施例。

具体实施方式

现在参考附图，其中通篇相同的附图标记表示相同的部件。

作为这里的应用，术语“电感装置”指应用或完成感应的任何装置，包括但不限于电感器、变压器和电抗器(或“扼流线圈”)。

作为这里的应用，术语“绕线管”和“模壳”(或“绕线架”)用于指设置在感应装置上或其中的帮助形成或保持装置的一个或多个绕组的任何结构或部件。的示意性实施例。如图2a-2c所示，装置200通常包括铁芯元件202、绕线线圈204和端接元件或管座206。在介绍的实施例中的铁芯元件是具有椭圆形中心脚203的“E形”；但是可以认识到可以使用各种不同的形状(例如EF、EE、ER和RM甚至壶形铁芯)。此外，可以认识到铁芯元件和绕线线圈一起可以相对管座成任何角度。例如，图6表示安装“E形”铁芯元件602a、602b和绕线线圈604、使得铁芯的开口平面垂直于其上安装管座的电路板平面的一个实施例。铁芯元件202包括相同结构的两个片202a、202b。用导磁性材料制造铁芯，如软磁铁氧体或粉末状铁，这在电学领域中是公知的。这种铁芯的制造和组成都是公知的，因此这里不进一步说明。铁芯被安装在绕线线圈204和端接元件206上。

在说明的实施例中，主要因为制造方便和低成本，用粘结剂将铁芯202装配到模制的聚合物端接元件206上。但是，可以用将两个部件(即，铁芯202和端接元件206)固定在一起的其它技术。例如，可以用本领域公知的金属的“弹簧”夹子。可选择的，也可以使用摩擦配置，例如形成横向于铁芯元件202a、202b外侧设置的两侧垫片作为端接元件206的一部分；安装的铁芯202设置在端接元件206顶部，然后使其与垫片成为摩擦配合，从而使铁芯202保持在元件上的固定位置。另一个可选的方案，铁芯部分202a，202b可以胶结或粘结在一起，铁芯的导线有效伸长和端接(例如，缠绕和/或焊接导线)在元件206的端子210上。因此，端接的导线用于保持绕线线圈204(以及铁芯202)上的张力，从而用于保持与端接元件206连接的铁芯装置。

端接元件206包括用于物理和电学装配到其它装置例如PCB等的多个(例如，8个)端子210。这些端子210可以是任何结构，包括例如适用于表面安装(SMT)基本上为矩形截面、用于通孔安装的圆形或椭圆形截面、球栅格阵列(ball-gridarray)等。如果需要，还可以刻成或成形为有助于导线缠绕。此外，可以理解，端接元件206可以包括自引导装置(未示出)，这种装置在Gutierrez的1993年5月18日授权的名称为“自引导表面安装共平面管座”的共同拥有的美国专利No.5,212,345或Lint的1994年5月3日授权的名称为“自引导表面安装线圈引线成形”的美国专利No.5,309,130中介绍过，这里引入它们的所有内容作为参考。例如，在一个实施例中，端接元件206是模制的聚合物装置，该装置具有形成在其中的八(8)个自引导端子，在端子上缠绕了线圈204的不同的导体。

还认识到对于其外形，端接元件206可以是多种不同的形状或结构。例如，

作为这里的应用，术语“信号调节”或“调节”应该理解为包括但不限于信号电压转换、过滤和噪音消除、信号分离、阻抗控制和校正、限流和延时。

作为这里的应用，术语“数字用户环路”(或“DSL”)指任何形式的DSL结构或装置，无论是对称的或不对称的，包括无限的所谓“G.lite”ADSL(例如，ITU G.992.2覆盖的)、RADSL：(速率自适应DSL)、VDSL(甚高速DSL)、SDSL(对称DSL)、SHDSL或超高速DSL也以G.shdsl(例如，ITU推荐G.991.2覆盖的，ITU-T在2001年7月批准的)而公知，HDSL：(高速DSL)、HDSL2：(第二代HDSL)和IDSL(综合服务数字网络DSL)，以及固定电话线网络(例如，HPN)。

概要

在一个主要方面中，本发明提供了改进的无绕线管电子设备及其制造方法。该电子设备可用于许多电子电路，其包括例如那些用于信号调节的电路或DSL电路。绕制没有绕线管(或绕线架)的线圈的主要优点在于在装置中通常被绕线管占用的空间可以用于其它的功能，或者这种设计使尺寸和/或台面面积更小。

具体而言，在装置内部更多的缠绕空间使得可以在设计中应用如下各点(或其组合)：(i)在给定的设计上可以使用更多的缠绕匝，由此在给定的形状因数下能得到更高的电感/性能(即，更高的缠绕密度)；(ii)可选择的，可以使用更高尺寸的导线而保持同样数量的匝数，从而提供其它的电学性能优点；(iii)可以在更小的“无绕线管”设计下得到使用绕线管的给定设计的性能。更小的装置通常更便宜。除了成本的优点外，用于给定性能的更小尺寸还提供了最终的使用空间和台面面积减小的优点，这在高密度应用中非常具有吸引力。

除了主要的电学设计优点之外，无绕线管设计还提供了其它重要的优点，包括随意地在安装铁芯之前或之后端接该装置的绕阻，并且可以用各种端接手段，这充分利用了无绕线管设计结构和制造方法学的优点。

示意性的设备

在针对示意性的成形的铁芯变压器进行随后的讨论的同时将会认识到，本发明可以等效地用于其它感应装置(例如，电感器)和铁芯结构。令人信服地，具有多个缠绕匝并且要求电绝缘的任何装置都可以从本发明提出的应用受益。因此，随后的对成形的铁芯变压器的讨论只是更宽内容的例证。

参考图2a-2c，描述了无绕线管(无定形)感应装置(例如成形铁芯变压器)该端接元件206可以包括基本上为方形、圆形或多边形，这取决于特殊应用的需要。此外，根据电路位置和在系统水平上的安装考虑可以优化端子210在元件206中的确切位置。

此外，如果需要，通过例如这里参考图4和4a随后描述的装置可以整体除去端接元件，或者可选择地直接将导电端子210粘结到铁芯上。

如图2a所示，绕线线圈204包括一个或多个导线的绕组，该绕组在成形时是插在铁芯部分202a和202b之间并插在端接元件206中。线圈绕组由之前介绍的类型的粘合漆包线组成，并且在没有内部绕线管或模壳(绕线架)的情况下绕制，例如在可移动的模具、绕线芯轴或钢绕线架上。线圈的形状由绕线芯轴的大小确定。在一个示意性实施例中，绕线芯轴包括带有中心设置的凹槽或切口的抛光钢轴。凹槽/切口由可选择地移开的销或轴的延伸部分形成。用邻近轴的凹槽设置的放射状的两个小销或木钉中的第一个固定粘合漆包线。然后在凹槽上横向地对准粘合漆包线源(例如，线轴)，旋转轴形成绕线线圈204。缠绕结束后，用邻近凹槽另一侧设置的第二个放射状销固定导线的终端。然后加热绕组(例如通过在芯轴上吹热空气或者加热芯轴本身等)，从而粘结线圈的导线。

认识到这种方法存在很多不同，例如轴(芯轴)是固定的而导线源围绕芯轴旋转。这种缠绕技术在机械领域中是公知的，因此这里不再详细介绍。

此外，可以理解可以根据取得的特定设计目的使用不同的绕组敷设图案。例如，基本平行的敷设图案可以提供最紧密的空间包装，从而从整体上减小绕组的尺寸。可选择的，其它的敷设图案可以为特定的应用提供最理想的电学和/或磁学性能。普通技术人员就将认识所有这些变化。

在完成了一个或多个绕组后，在绕组芯轴(其形成凹槽)上的可移开的中心销退出来，从而可以移开成形和粘结的线圈，或者其因为重力而掉出来，可以进行新的线圈的绕制。

在示意性实施例中，粘合漆包线包括由美国康涅狄格洲布里奇波特的布里奇波特绝缘导线公司制造的35AWG-42AWG的可粘结的导线，尽管也可以用其他制造商、结构和尺寸的导线。该导线包括带有聚亚胺酯基涂层的圆形铜磁性导线。该聚亚胺酯基涂层具有聚酰胺(Kapton)和自粘合外涂层。尽管并不是一定要求，但是说明的实施例的导线符合导线的NEMA MW29-C和IEC 317-35国际标准。但是，可以理解，为生产所需的绕组204可以买到合适的导线然后进行涂覆(不管在前述的芯轴形成过程之前、之中或之后)。

应该认识到，前述“无定形”导线连接工艺可以用于(i)单个连续的绕组；(ii)连接成整体的物理组或结构的多个绕组；或(iii)连接成两个或多个分开的组的单个或多个绕组，它们本身可以或不可以最终用前述连接技术或其它技术连接在一起。因此，本发明可以有各种绕组/连接结构，这可以由例如绝缘耐受力要求、在同一个铁芯内部的多个绕组等来决定。

此外，尽管优选粘合漆包线，但是装置200也可以使用按照2003年11月4日授权的名称为“先进的电子微型线圈及其制造方法”的共同拥有的美国专利No.6,642,847的描述形成和涂覆的绕线线圈，这里引入其内容作为参考。具体而言，用例如气相或真空淀积法在形成层或组的多根单独的导线上涂覆聚对二甲苯撑涂层。选择聚对二甲苯撑是因为其优良的特性和低廉的价格；但是，特定的应用可能会要求使用其它绝缘材料。这种材料可以是聚合物例如含氟聚合物(例如，特氟纶，乙烯-四氟乙烯共聚物)、聚乙烯(例如，XLPE)、聚偏二氯乙烯(PVC)或甚至可能是人造橡胶。此外，可以用浸滞或喷射涂层来形成所述发明的绕线线圈204。

注意，在本发明实施例中，在缠绕之前、之后或焊接期间(所谓的焊接剥离)，使用本领域公知的技术剥离了绕组自由端(参见图2c)的绝缘。这种剥离有助于与和自由端220相连接的端子210形成良好的电连接。

因为线圈是不依赖内部绕线管或模壳(绕线架)而独立地绕制的，在其最终的安装结构中，可以在装置200内获得附加的空间。这种附加的空间使得可以在给定的铁芯设计上包括更多匝，因此，有益地提高了给定形状的电感和/或性能。反之，通过除去绕线管而产生的附加的空间使得可以用更重规格的导线，而维持相同数量的匝，因此提供其它电特性优点，例如降低的DC电阻和插入损耗。

此外，附加的空间可用于降低装置200的整体尺寸和/或台面面积，以及其重量。更小的线圈不仅具有成本优点(由于使用更少材料)，而且提供最终的应用空间优点，这在高密度应用中尤其具有吸引力。例如，具有所要求的电性能的更大的现有技术(有绕线管的)配对装置就不能仅适于特定的应用。可以理解，仅仅因为本发明“无绕线管”或“无定形”特征，这些设计变化和其它设计变化就可以独立使用或互相结合使用。

图2d示出制造图2a-2c的感应装置200的一个示意性方法270。可以理解，尽管对形成或制造感应装置200的组件描述了各种步骤，但是通过选择性地从第三方获得之前制造的组件从而可以省却这种步骤。

如图2d所示，方法270通常包括首先形成端接管座206(步骤272)，其包括形成端子210并将其设置在管座206内(步骤274)。然后，提供定型铁芯202，分成其组成元件202a、202b(步骤276)。然后提供足量的粘合漆包线(步骤278)。然后经过步骤280，在外部形状上形成粘合漆包线并固化(例如，加热、暴露在化学剂下、照射等)。然后从模壳上除去并制备固化的线圈204，如果需要，其还包括定位绕组自由端并剥离自由端(步骤282)。然后，将制备的线圈设置在铁芯半片之间，如果需要，可以选择性地将铁芯半片粘合在一起(步骤284)。然后，组装好的铁芯可以用粘结剂安装在端接元件206上(步骤286)，并且自由端220端接在其对应的端子210上(步骤288)。然后该装置经过步骤290选择性地测试。

参考图3，描述了本发明感应装置的另一个实施例。图3示出装置组件300，该装置组件包括在组合端接管座306内设置的排列中同轴连接在一起的多个感应装置301(例如4个)。在所述实施例中，设置了装置301，其长边共线，尽管也可以使用其它取向(例如，并排)和阵列形式。图3的多个铁芯组件300在单个铁芯组件上提供了很多优点。具体而言，在单个管座306上的多个铁芯301降低和/或消除在传统设计中在单个管座上的铁芯之间所要求的空间或间隔。这种空间意味着浪费的PCB区域，因为每个装置彼此不能放得太靠近。在大量装置例如八个、十二个等装置同轴连接在一起时，本发明的空间保存优点就更大了。

多个铁芯端接管座306还减少了安装到印刷电路板(PCB)的端接管座数量，因为如图3所示，在多铁芯管座结构中，分立结构上的共用的销或端子310可以集中到单个端接点上。

此外，与两个或多个分立结构相比，具有制造单个端接管座306的经济优势。

直接安装焊接端接方法

除了上述结构优点之外，本发明的无定形感应装置还提供在安装铁芯之前或之后端接导线的可能性，而不要求如现有技术所要求的那样在安装铁芯之前将导线端接在绕线管的销上。在安装铁芯之前或之后端接导线的灵活性不仅带来了制造工艺上的灵活性(例如，对制造装置200的步骤的顺序的预先改变)，而且允许至少两种不同的端接方法：(i)根据上面的图2a-2b使用上述端接元件(管座)；和(ii)直接安装焊接。现在将参考图4和4a详细说明后一种技术。尽管随后的讨论是针对EP型铁芯，但是可以理解本发明绝不限于这种铁芯结构。

如图4和4a所示，本发明的直接安装焊接方法有利地省去了对绕线管或管座的需要。在这种方法中，感应装置400直接安装和/或组装到最终组件或母装置上，最终组件或母装置可以是例如PCB403或其它电子元件。在示例中，组件或母装置包括形成在其中使其适合容纳装置线圈404自由导体端420的一个或多个装置405。感应装置400可以胶结或粘结到PCB 403或安装其的其它组件上，如图4所示，或者可选择地摩擦安装，例如通过给铁芯部分外周402a、402b提供有锥度或有凸纹的结构(未示出)，这样装置400有效地“咬合”在PCB孔穴405中。还可以用其它的技术使装置400保持在相对于母组件403基本上成恒定取向，例如接合销、夹子等。

如图4a所示，线圈绕组的自由端420穿过孔穴405并直接端接在PCB接触垫片450上，该接触垫片450设置在PCB403的下侧417上。在所述实施例中，这种端接包括将自由端420(例如通过手动或波动焊接过程)焊接到接触垫片450上，尽管还可以使用其它的端接方法。还可以理解，本发明绝不限于如图4a所示那样用接触垫片450；因而可以很好地和本发明相容，所以也可以使用增高的或嵌入的端子、销等。但是所述实施例具有简单和易于制造的优点。例如，可以根据需要(如果通过装置结构、PCB厚度或使用插入垫片(未示出))调整孔穴405中线圈404的深度，从而可以使用波动焊接，这种波动焊接在提供大量电接触端接时十分高效。这样，在进行这种大量焊接之前，为了使布线的自由端420相对于接触垫片450保持在所需的取向上，如果需要，可以刻出孔穴405的内部边缘452(未示出)。

还可以理解，尽管图4和4a的实施例利用了设置在PCB 403脱离的下侧上的垫片450，但是这种垫片还可以设置在PCB403上(被接合)侧425(相同侧)上。在一个实施例中(图4b)，绕组的自由端420简单地从装置400下面、涂覆在装置400和PCB403之间的粘胶/粘结剂470的厚度内的走线出来(即涂覆足够厚的粘胶以使引线绝缘地走线到设置在上侧425的垫片450上)。在另一实施例中，引线420通过在铁芯元件402a、402b中形成的凹槽走线出来。同样可以用其它的方法。

类似的，可以理解，可以使用带有或不带有前述PCB孔穴或凹槽405的上述“相同侧”垫片布置。例如，如图4b所示，可以这样构造铁芯元件402，使得绕组(安装时)不从铁芯元件基板平面的下面突出，因此不需要这种凹槽或孔穴405。但是，这种方法使PCB(或其它装置)上装置400的整个安装高度比使用凹槽/孔穴405时稍微高一些。但是，在安装装置400的PCB或其它装置不具有(或不能具有)孔穴405时就需要这种“无孔穴”结构。

还要注意，在安装到基板或PCB上时，至少部分本发明的感应装置400还可以用环氧树脂或聚合物密封剂(例如硅树脂)来密封，这是本领域公知的。该装置还可以象现有技术公知的那样屏蔽EMI，例如通过使用公知的锡或金属法拉第屏蔽。

在图4-4a中示出的前述“直接安装”方法不仅省去了装置400中绕线管和端接管座206的费用(因此为相同电性能提供更简单并且成本更低的装置)，而且有利地降低了预定感应装置结构的整体安装高度。图4b的方法仅仅是没有绕线管或管座，而实际上反而达到了更高的垂直高度，因为没有容纳绕组下部的PCB孔穴或凹槽。

还可以理解，上述直接安装方法通常可以用于多个铁芯，类似于前述图3的结构。具体而言，多个铁芯可以同轴连接在一起或以并排的方式放置在母装置(例如，PCB)上，从而最小化这些装置使用的台面面积。如果需要，这些装置可以物理连接在一起(未示出)，例如通过用粘胶等、用金属夹子布置、用将装置保持在连接关系的模制的塑料框架等，将它们连接在一起。作为另一可选方案，用于内部装置的左侧和右侧铁芯半片402a、402b可以制成整体元件(即，具有用于其紧邻的装置400的右侧铁芯半片的一个装置400的左侧铁芯半片作为其整体部分)，组件两端铁芯半片为图4所示的类型。这样，安装铁芯时，各个装置400自然地建立物理连接。

在多个定型铁芯的现有技术方法下(图4c)，每个带绕线管和带管座EP铁芯需要彼此稍微隔开以防止其台面面积(例如，表面安装端子)之间互相干扰。对比本发明示范性的“直接安装”结构(图4d和4e)，其中各个装置400可以彼此逐个配合，如图4d那样并排排列或首尾相连(未示出)。这减少了该集成的装置400的整体台面面积(如图4e在长度上或当装置首位相连时在宽度上)。

此外，图4b无孔穴方法可以以类似于图4d和4e的多装置安装方法实施(除了没有PCB孔穴405之外)，因为没有孔穴/凹槽，又获得更高的垂直高度。

参考图5，详细说明了EP铁芯的直接安装方法500。在第一步骤502中，这里使用之前参考图2d说明的用于形成装置的铁芯的步骤(具体而言是步骤276-284)。然后通过步骤504在PCB中形成用于容纳突出的线圈(如果需要，还用于容纳铁芯下侧接触部分)的孔穴405或凹槽(或者已有的具有这种特征的PCB)。然后，如果需要，该铁芯粘接、配合或连接到PCB上(步骤506)。如上所述，可以通过粘胶、硅树脂基化合物、使用“嵌入式”结构等完成上述粘接、配合或连接。然后对在PCB的与其上安装了装置400侧相对的一侧上设置的垫片450执行端接；即，线圈导线自由端穿过孔穴从铁芯组件走线出来(步骤508)并端接在垫片450上(步骤510)。

此外，在该方法的另一实施例中，线圈404可以在铁芯元件402a，402b“夹住”线圈外之前预先定位在孔穴内(并且首先选择性地端接在垫片450上)，然后彼此粘接和/或粘接到PCB403上。

其它实施例

参考图6a和6b，说明了本发明“无定形”感应装置的另一实施例。如图6a所示，该装置600包括具有两个铁芯元件602a、602b的铁芯组件，并且通常类似于前面那些对图2a-2c的说明，但是不使用管座端接线圈绕组，绕组606端接在的基板604如PCB上。在所述结构中，绕组606的端子端焊接到基板604的垫片609或轨迹上(其可以设置在基板604上和/下表面上)；但是，如果需要，可以代替这种焊接(例如用本领域公知的标准电子焊接技术)。

为了降低成本，在所述实施例中选择传统的PCB部件作为基板；即，这种PCB在制造中是很普遍的，并且具有很低的单位成本，在其它的因素中，可以同时形成很多。

图6a的装置600还包括界面元件608，其电分离和机械安装在基板604上部的铁芯602和绕组606处。本实施例的界面元件608是由通过注入、压铸或其它常用的模制技术制造的聚合物(例如低成本塑料)形成的，尽管如果需要还可以用其它材料和成形技术代替。基板604可选择地包括一个或多个孔穴611，该孔穴611与界面元件下部相应的销612配合，从而固定界面元件608，还可以用其它方法使装置600相对于基板对准。例如与基板边缘616配合的边缘部件614(如图6a所示)可以单独使用，或者也可以和前述孔穴/销接合来提供所需的对准。

在另一实施例中(图6c)，每个铁芯元件的下部选择性地延伸以减少图6的实施例的界面元件608相关的成本和劳动力。具体而言，一个变体使用两个铁芯半片622a、622b，每个铁芯半片具有用于接收基板604的延伸的裙边或下部625，每个铁芯半片具有单独形成的(或切割成的)孔穴627，绕组导体通过该孔穴走线，从而使绕组端部端接在基板604上。因此，铁芯下部提供另外由图6a的实施例中界面元件608提供的机械固定。还可以使用提供所需机械同轴连接的其它可选的方法，例如成形或加工铁芯部分622a、622b，使其具有与基板604上形成的孔穴配合的一个或多个同轴连接销。

在另一变体(图6d)中，基板604上形成了多个孔洞或孔穴630，绝缘导体穿过孔穴630走线至例如基板底部的接触垫片或轨迹(trace)632。与其电连接的这些接触垫片或轨迹或其它元件用作母装置(例如母板)的电界面。

在另一实施例(图6e和6f)中，基板604部分陷入铁芯元件602a、602b的底部。然后，绕组引线(未示出)可以穿过铁芯元件和基板之间的面上形成间隙650或穿过基板上形成的孔穴走线，或者甚至直接走线到绕组下面的基板上表面上(即，在铁芯台面面积内)的触点或垫片上。如果需要，基板604还可以配备本领域公知类型的电端接，例如，通过将其直接粘接到基板或将其插入基板上形成的孔穴。

还可以理解，尽管只在单个感应装置的范围内进行了说明，但是上述技术还可以轻易地扩展到多电感装置，例如图3的装置。例如，图6a-6f所示类型的多重装置600可以装配到常用的基板604和界面元件608上，例如图3的“行”结构，或者可选择地装配成另一种图案(例如矩形或正方形阵列)。在本发明公开内容的前提下，普通技术人员可以想到无数其它的结构。

可以想到，尽管针对该方法特定顺序的步骤说明了本发明的特定方面，但是那些说明只是本发明更宽范围方法的一个说明性内容，在特定的应用需要时，可以进行修改。在特定的环境下可以非必要或选择性地实施特定步骤。此外，特定步骤或功能可以加入到公开的实施例中，或者倒置两个或更多步骤的执行顺序。所有这种想到的变化都将落入此公开和请求的本发明的范围内。

尽管上述对各个实施例的详细描述已经示出、说明和指出了本发明的新颖性特性，但是，可以理解，本领域技术人员可以在不脱离本发明范围的情况下，对这些已说明的装置或方法的外形和具体结构进行不同的省略、替换和改变。前面的说明是目前执行本发明最好的方式。这些说明决不是要限定，而应该看作本发明基本原则的示意性内容。应该参考权利要求确定本发明的范围。

Claims (29)

1、一种具有铁芯和至少一个绕组的无定形表面安装型感应装置，所述至少一个绕组形成和安装在所述装置内，但没有使用内部绕线管。

2、权利要求1的装置，其中所述铁芯包括导磁性“E”形铁芯。

3、权利要求1的装置，其中所述至少一个绕组包括粘合漆包线。

4、权利要求1的装置，其中所述至少一个绕组用于与母装置上设置的多个导电区域电配合，而没有使用端子排列。

5、权利要求4的装置，其中所述母装置包括PCB，该PCB至少具有第一和第二侧，以及设置在所述第二侧的所述多个导电区域的至少一部分，所述装置适合于基本安装在所述第一侧上。

6、权利要求1的装置，还包括靠近所述铁芯并用于和其它装置配合的端接元件。

7、权利要求6的装置，其中所述端接元件包括带有用于表面安装的多个端子的塑料管座，所述至少一个绕组与至少一部分所述端子电连接。

8、权利要求7的装置，其中所述端子用于缠绕导线。

9、权利要求6的装置，其中所述端子包括自引导元件。

10、权利要求6的装置，其中所述端接元件包括直接连接到所述铁芯的多个端子。

11、权利要求10的装置，其中所述多个端子用绝缘材料连接所述铁芯。

12、一种具有多个铁芯的无定形感应装置，每个铁芯与设置在所述铁芯内的至少一个绕组相连，所述多个铁芯邻近于共用端接管座设置。

13、权利要求12的装置，其中该具有共用信号的绕组在共用销处端接。

14、权利要求12的装置，其中所述共用端接管座包括单片模制管座，该管座中设置了多个导电端子。

15、权利要求12的装置，其中所述共用端接管座包括用于表面安装的自引导管座。

16、权利要求12的装置，其中所述共用端接管座包括单片模制管座，该管座中设置了多个导电端子。

17、权利要求12的装置，其中与至少一个所述铁芯相连的所述至少一个绕组包括不使用绕线管或模具形成的粘合漆包线。

18、一种制造无定形感应装置的方法，包括：

提供端接管座；

提供分成至少两个元件的成形的铁芯；

提供粘合漆包线，该粘合漆包线包括具有端部的导线；

通过将所述绕组设置在所述铁芯元件内以露出所述绕组的所述端部，从而形成成形的铁芯组件；

将所述成形的铁芯组件与具有多个端子的端接元件相连；和

将所述绕组的所述端部端接到所述端子的一些。

19、权利要求18的方法，其中所述提供粘合漆包线的步骤包括：

提供至少一根长导线；

将所述导线形成为绕组形状；和

处理所述绕组从而粘合至少一部分所述导线。

20、权利要求19的方法，其中所述导线包括热激活粘合的导线，并且所述处理包括将所述粘合漆包线暴露在足以使所述绕组的各个匝互相粘合的温度下。

21、权利要求19的方法，其中所述导线包括磁导线，所述处理包括用真空淀积法将聚合物涂层设置在至少一部分所述绕组上。

22、权利要求19的方法，其中将所述导线成形为绕组形状的操作包括：

提供可收回的心轴；

将所述导线缠绕到所述心轴上以形成所述绕组；和

收回所述心轴。

23、权利要求22的方法，其中将所述导线缠绕到心轴上的所述操作包括相对于所述导线源围绕旋转轴旋转所述心轴。

24、权利要求22的方法，还包括在缠绕所述导线的所述操作之间或之后，但在完成所述收回操作之前，加热至少一部分所述心轴。

25、一种直接安装表面安装电子装置配件的方法，包括：

提供成形的铁芯装置，该铁芯装置具有在其中形成的孔穴和带有多个自由端的线圈匝，所述自由端穿过所述孔穴设置；

提供具有第一侧和第二侧、第二孔穴以及多个接触区域的基板，所述多个接触区域至少设置在靠近所述第二孔穴的所述第二侧上；

将所述成形的铁芯装置安装在靠近所述基板的所述第一侧处；

使至少一部分所述自由端穿过所述第二孔穴走线；和

将所述走线的自由端连接到所述基板上的一些所述接触区域。

26、权利要求25的方法，还包括将所述成形的铁芯装置连接到所述基板。

27、一种低断面感应装置，包括：

成形的铁芯，它具有：

(i)形成在其中的沟槽；

(ii)其基底区域，所述基底区域基本形成为平面；和

(iii)至少靠近所述基底区域的孔穴

基本设置在所述沟槽内并具有多个匝和多个自由端的绕组，所述自由端穿过所述第一孔穴以端接到外部装置；

其中至少部分所述绕组延伸穿过所述孔穴并延伸到所述平面下，因此在所述感应装置装配到外部装置时，使至少一部分所述绕组容纳在外部装置内形成的相应的孔穴或凹槽内。

28、权利要求27的低断面感应装置，其中所述感应装置是无绕线管的，没有所述绕线管使得所述成形铁芯可以获得比有绕线管时更小的垂直高度。

29、一种无绕线管直接安装感应装置，包括

具有侧壁和截短的基底的多元件导磁铁芯，在截短的基底中形成了至少一个孔穴；和

具有多匝并且基本可以容纳在所述铁芯内的粘合绕组，所述绕组的引线穿过所述孔穴走线；

其中所述铁芯用于允许单独的一些所述引线穿过靠近所述基底的所述侧壁，这样，所述基底可以直接安装到外部装置上。

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