DE102006034260A1

DE102006034260A1 - Induktivitätsbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102006034260A1
Application number: DE200610034260
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Stiehler
Original assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Current assignee: Wuerth Elektronik Eisos GmbH and Co KG
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2006-07-18
Publication date: 2008-01-24
Also published as: WO2008009351A1; TW200814106A

Abstract

Zur Bildung eines Induktivitätsbauteils, das sich insbesondere für die SMD-Technologie eignet, wird vorgeschlagen, die Spulenwicklung aus einzelnen offenen Leiterabschnitten auszubilden, die nach dem Einlegen des Spulenkerns erst durch weitere Leiterabschnitte so verbunden werden, dass sich eine fortlaufende Spule ergibt. Dies macht es möglich, ein solches Induktivitätsbauteil ohne manuelle Eingriffe herzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Induktivitätsbauteil, das auf einer Leiterplatte montiert werden kann. Induktivitätsbauteile enthalten einen Kern aus ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Ferrit. Auf den Kern ist eine Wicklung aus Draht aufgebracht. Diese Wicklungen müssen zum Teil von Hand aufgebracht werden, was zeitaufwändig und teuer ist. Die Enden der Wicklung eignen sich dann in der Regel auch nicht für eine automatische Montage des Bauteils.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein für die SMD-Technologie geeignetes Induktivitätsbauteil und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Induktivitätsbauteil mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Die Erfindung schlägt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Induktivitätsbauteils mit den hierin genannten Verfahrensmerkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die den Spulenkern umgebende Spule wird also aus einzelnen Leiterabschnitten aufgebaut, die jeweils keine vollständige Windung bilden. Die Windungen werden dadurch vervollständigt, dass die Enden der Leiterabschnitte miteinander in der im Anspruch 1 beschriebenen Weise verbunden werden.
Diese Verbindung kann beispielsweise dadurch geschehen, dass die Enden der Wicklungsabschnitte einander angenähert und dann miteinander verbunden werden.
Eine weitere Möglichkeit, die von der Erfindung bevorzugt wird, besteht darin, dass die Enden der Leiterabschnitte jeweils durch einen getrennten Verbindungsabschnitt verbunden sind.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Enden der Wicklungsabschnitte einen Abstand von einander aufweisen. Dieser Abstand, der durch die Verbindungsabschnitte überbrückt wird, kann insbesondere derart dimensioniert sein, dass er der Querabmessung des Spulenkerns in etwa entspricht oder etwas größer ist.
Erfindungsgemäß kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Enden der die Windungsabschnitte bildenden Leiterabschnitte in einer Ebene liegen. Dies macht die gegenseitige Verbindung der Enden der Leiterabschnitte besonders einfach.
Die Wicklungsabschnitte können insbesondere als einzelne Drahtelemente ausgebildet sein, die beispielsweise als Stanzteil hergestellt werden können.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die Wicklungsabschnitte als auf Platinen aufgebrachte Leiterbahnen ausgebildet sind.
In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass die mehreren Platinen miteinander verbunden sind.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsabschnitte zum Verbinden der Enden der Wicklungsabschnitte auf mindestens einer Leiterplatte angeordnet sind. Diese Leiterplatte kann dann in einem Vorgang die Verbindung der einzelnen Wicklungsabschnitte bewirken. Die Leiterplatte kann darüber hinaus als Mittel zum Halten und Bewegen des fertig gestellten Induktivitätsbauteils dienen.
Bei dem Spulenkern handelt es sich in bevorzugter Ausführung um einen Ringkern oder um einen Stabkern.
Das von der Erfindung vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass eine Vielzahl von Wicklungsabschnitten, die keinen geschlossenen Umfang bilden, vorbereitet wird. Die Enden dieser Wicklungsabschnitte, weisen einen Abstand voneinander auf. Die Wicklungsabschnitte sind beispielsweise U-förmig oder auch V-förmig ausgebildet. Diese Wicklungsabschnitte werden derart ausgerichtet, dass der Zwischenraum zwischen ihren Enden in Richtung des magnetischen Flusses zeigt. Dann kann zwischen die Enden der Spulenkern eingebracht werden, oder aber die ausgerichteten Wicklungsabschnitte können auf den Spulenkern aufgeschoben werden. Anschließend erfolgt dann die Verbindung bei allen Wicklungsabschnitten jeweils eines Endes mit dem jeweils anderen Ende eines benachbarten Wicklungsabschnitts. Damit ist dann um den Spulenkern eine Spule gebildet, ohne dass ein Draht um den Spulenkern herum gewickelt werden müsste.
Es wird von der Erfindung auch vorgeschlagen, den Spulenkern als Compsite-Aufbau bzw. formgepresst (gemoldet) zusammen mit den Wicklungsabschnitten in der beschriebenen Weise herzustellen, und an schließend nach dem Entformen des Spulenkerns die Verbindung der Enden in der beschriebenen Weise durchzuführen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 schematisch die Darstellung der Einzelteile eines Induktivitätsbauteils nach der Erfindung;
2 schematisch einen Querschnitt durch ein Induktivitätsbauteil;
3 die Draufsicht auf ein Induktivitätsbauteil;
4 die Anordnung von noch offenen Wicklungsabschnitten auf Platinen zur Bildung eines Induktivitätsbauteils nach der Erfindung und
5 schematisch weitere mögliche Formen von Leiterabschnitten.
1 zeigt stark vereinfacht und schematisiert, wie ein Induktivitätsbauteil nach der Erfindung hergestellt werden kann. Es wird eine Vielzahl von Leiterabschnitten 1 hergestellt und ausgerichtet. Jeder Leiterabschnitt 1 ist etwa U-förmig ausgebildet, hat also zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel 2 und einen die Schenkel 2 verbindenden Steg 3. An den Enden der Schenkel 2 sind die Enden 4 der Leiterabschnitte 1 gebildet. Diese aus leitendem Material bestehenden Leiterabschnitte werden mit einem gewissen gegenseitigen Abstand ausgerichtet angeordnet. Anschließend wird ein im dargestellten Beispiel ringförmiger Spulenkern 5 von oben auf die eine Seite der ausgerichteten Reihe von Leiterabschnitten 1 eingesetzt. Die Schenkel 2 der Leiterab schnitte 1 sind etwas länger als die Höhe des Spulenkerns 5. Wenn der Spulenkern 5 so aufgesetzt ist, dass er auf den Stegen 3 der Leiterabschnitte 1 aufliegt, ragen die Enden 4 der Leiterabschnitte 1 etwas über die Oberseite des Spulenkerns 5 hinaus. Die Enden 4 werden dann in der Weise miteinander verbunden, dass ein linkes Ende 4 eines Leiterabschnitts 1 mit einem rechten Ende 4 eines benachbarten Leiterabschnitts verbunden wird. Dies geschieht mithilfe von Leiterbahnen 6, die auf einer Leiterplatte 7 ausgebildet sind. Diese Leiterplatte 7 wird also von oben auf die herausragenden Enden 4 der Leiterabschnitte 1 aufgesetzt, und die Enden 4 der Leiterabschnitte 1 werden mit den Enden der Leiterbahnen 6 verbunden. Dadurch entsteht eine Spulenwicklung, deren Enden 8 von der Leiterplatte 7 herausgeführt werden. Das, was in 1 für eine Reihe von Leiterbahnen 1 dargestellt ist, kann natürlich auch für eine zweite Bahn von Leiterbahnen durchgeführt werden, die dann auf der anderen Seite in dem Spulenkern 5 angeordnet sind. Schematisch ist das Ergebnis in 2 dargestellt, auf die jetzt Bezug genommen wird.
2 zeigt einen Querschnitt durch ein Induktivitätsbauteil mit einem Spulenkern 5 entsprechend 1 und einer Vielzahl von Leiterabschnitten 1, die mit ihrem einen Schenkel 2 durch die Öffnung der Spule 5 hindurch greifen und mit ihrem anderen Schenkel 2 außerhalb der Spule 5 liegen. Auf die in einer Ebene liegenden Enden 4 der Leiterabschnitte 1 wird dann eine Leiterplatte 7 mit den Verbindungsleitungen 6 aufgelegt und die metallischen Enden der entsprechenden Leiterabschnitte 1, 6 werden in der beschriebenen Weise miteinander verbunden. Dadurch entsteht ein Bauteil, bei dem um einen Spulenkern 5 herum eine Spule gewickelt ist, ohne dass ein Draht tatsächlich herum gewickelt werden müsste. Die so gebildete Einheit kann vergossen werden, und sie kann durch Angreifen an der Leiterplatte 7 in einem automatisierten Bestückungsprozess eingesetzt werden.
Wenn die Leiterabschnitte 1 in der Weise angeordnet werden, wie dies die 1 zeigt, kann das Ergebnis von oben so aussehen, wie dies 3 zeigt. Hier ist auf jeder Seite, also rechts und links, eine Reihe von parallel zueinander ausgerichteten Leiterabschnitten 1 gebildet. Dies ergibt sich dann, wenn die Leiterabschnitte 1, siehe 1, geradlinig ausgerichtet sind. Es ist selbstverständlich auch möglich und liegt im Rahmen der Erfindung, dass die Leiterabschnitte 1 nicht geradlinig, sondern längs eines Kreisbogens oder eines vollständigen Kreises angeordnet werden, so dass sie dann vor und nach dem Einlegen des Spulenkerns 5 radial verlaufen.
Selbstverständlich ist es auch möglich, nach der Anordnung, wie sie 3 zeigt, weitere Leiterabschnitte so anzuordnen, dass diese rechtwinklig gegenüber den dargestellten Leiterabschnitten 1 verlaufen, also nach oben und unten in 3 gerichtet sind.
Während bei der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform Leiterabschnitte als Drahtstücke verwendet werden, zeigt 4 schematisch eine Möglichkeit, dass man mehrere Platinen, die ihrerseits U-förmig ausgebildet sind, so anordnet, dass sie nach oben offen sind. Auf den Platinen können Leiterabschnitte als Leiterbahnen angeordnet sein, die dann ebenfalls nicht geschlossene Abschnitte von Spulenwicklungen bilden. Dann kann in die Zwischenräume 11 zwischen den Schenkeln 12 der Platinen 13 ein Spulenkern 5 von oben eingesetzt werden, und anschließend kann mithilfe einer weiteren Platine 7, siehe 1 oben, eine Verbindung der noch offenen Wicklungsabschnitte erfolgen. Bei der Ausführungsform nach 4 sind die Platinen 13 in der Mitte miteinander verbunden, beispielsweise durch Stecken, indem eine der beiden Platinen einen von oben ausgehenden Einschnitt und die andere einen von unten ausgehenden Einschnitt aufweist. Natürlich ist es auch möglich, hier Platinen 13 zu verwenden, die nur zwei Schenkel 12 aufweisen und diese in der gleichen Weise zu halten, so dass dann von oben eine Spule eingesetzt werden kann.
Während die Leiterabschnitte 1 bei den Ausführungsformen nach 1 bis 3 als U-förmige Bügel dargestellt sind, ist es natürlich auch möglich, die einzelnen Leiterabschnitte so zu formen, dass sie sich für eine Verlötung besser eignen, siehe hierzu die 5. In 5 sind Leiterabschnitte dargestellt, die in der gleichen Weise zu vollständigen Wicklungen vervollständigt werden können, wie dies unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Figuren beschrieben wurde. Die von vorne anfangend ersten beiden Leiterabschnitte sind so ausgebildet, dass ihre Enden nach außen abgebogen sind, und zwar in einer Weise, dass sie in einer Ebene parallel zu dem mittleren Stegabschnitt 3 verlaufen. Bei dem dritten Leiterabschnitt sind beide Enden nach innen abgebogen, und bei dem letzten Leiterabschnitt sind die Enden in die gleiche Richtung abgebogen.
Es ist auch denkbar, dass die abgebogenen Enden zwar in einer Ebene parallel zum mittleren Abschnitt 3 verlaufen, aber nicht parallel zu diesem. Alle diese unterschiedlichen Formen sollen unter den Schutzbereich fallen.

Claims

Induktivitätsbauteil, mit 1.1 einem Spulenkern (5), 1.2 einer den Spulenkern (5) umgebenden Spule, 1.3 deren Wicklung aus einzelnen Spulenwindungen aufgebaut ist, 1.4 die jeweils einen höchstens eine vollständige Spulenwindung bildenden Leiterabschnitt (1) mit zwei Enden (4) aufweisen, 1.5 wobei das Ende (4) eines Leiterabschnitts (1) mit dem jeweils anderen Ende (4) eines benachbarten Leiterabschnitts (1) verbunden ist.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 1, bei dem die Enden (4) der die Wicklung bildenden Leiterabschnitte (1) jeweils durch einen getrennten Verbindungsabschnitt (6) verbunden sind.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Enden (4) des die Wicklung bildenden Leiterabschnitts (1) voneinander einen Abstand aufweisen.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 3, bei dem der Abstand der Enden (4) der Leiterabschnitte (1) mindestens der Querabmessung des Spulenkerns (5) entspricht.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Enden (4) der die Wicklung bildenden Leiterabschnitte (1) in einer Ebene liegen.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wicklungsabschnitte (1) als einzelner Drahtelemente ausgebildet sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Wicklungsabschnitte als auf Platinen (13) aufgebrachte Leiterbahnen ausgebildet sind.
Induktivitätsbauteil nach Anspruch 7, bei dem die Platinen (13) miteinander mechanisch verbunden sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verbindungsabschnitte (6) auf mindestens einer Leiterplatte (7) angeordnet sind.
Induktivitätsbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Spulenkern (5) Ringform aufweist.
Induktivitätsbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der Spulenkern Stabform aufweist.
Verfahren zum Herstellen von Induktivitätsbauteilen, bei dem 12.1 eine Vielzahl von keinen geschlossenen Umfang aufweisenden Leiterabschnitten (1) mit einen Abstand voneinander aufweisenden Enden (4) vorbereitet wird, 12.2 die Wicklungsabschnitte (1) derart ausgerichtet werden, dass der Zwischenraum zwischen ihren Enden (4) in die gleiche Richtung zeigt, 12.3 zwischen die Enden (4) der Leiterabschnitte (1) ein Spulenkern (5) eingebracht wird, oder 12.4 die ausgerichteten Wicklungsabschnitte (1) auf den Spulenkern (5) aufgeschoben werden, und 12.5 bei allen Wicklungsabschnitten (1) jeweils ein Ende des Wicklungsabschnitts (1) mit dem jeweils anderen Ende (4) eines benachbarten Wicklungsabschnitts (1) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Spulenkern (5) im Composite-Aufbau mit den die Wicklung bildenden Leiterabschnitten (1) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Verbindung zwischen den Leiterabschnitten (1) mithilfe von getrennten Verbindungsleitungsabschnitten (6) hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Ausrichtung der die Wicklung bildenden Leiterabschnitte (1) derart erfolgt, dass die Enden (4) der Leitungsabschnitte (1) in einer Ebene liegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die die Wicklung bildenden Leitungsabschnitte (1) als einzelne Drahtelemente ausgebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem die die Wicklungen bildenden Leiterabschnitte als auf Platinen (13) aufgebrachte Leiterbahnen ausgebildet werden.