DE19830967C2 - Elektromagnetisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Bauelement, umfassend einen Spulenkern und eine darauf aufgebrachte Spu­ lenwicklung sowie einen Träger, welcher den Spulenkern trägt und in elektrisch isolierendem Material eingebettete Kontakte für die Spulenwicklung hat.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 90 13 264 U1 ist eine Ringkernspule bekannt, die in einen Kunststoffsockel einge­ bettet ist. Ebenfalls in den Kunststoff eingebettet sind elektrische Anschlußstifte.

Ein solcherart ausgeführtes elektromagnetisches Bauelement wird herkömmlicherweise zum Aufbau einer elektrischen Schal­ tung in üblicher Technologie der gedruckten Leiterplatte aus­ geführt. Bei diesem Bauelement besteht der Träger aus einem Kunststoff oder einer Keramik, entsprechend der im Einzelfall zu fordernden thermischen Belastbarkeit. Das Bauelement er­ füllt hinsichtlich seiner Abmessungen und der Zahl seiner vorgesehenen Kontakte in der Regel einen bestimmten Standard. In diesem Zusammenhang kann es vorkommen, daß mehrere Kontak­ te eines Bauelementes zueinander parallel geschaltet sind oder daß ein Kontakt keinerlei Beschaltung aufweist.

Als Spulenkern kann in dem Bauelement insbesondere ein aus einem Ferrit, d. h. einer speziellen ferromagnetischen Kera­ mik, bestehendes Bauteil eingesetzt werden. Für solchen Fer­ rit sind viele Ausführungsformen bekannt, die sich voneinan­ der hinsichtlich ihrer relevanten elektromagnetischen Eigen­ schaften und ihrer thermischen Belastbarkeit unterscheiden. Auch ein solches Bauelement aus Ferrit genügt in der Regel gewissen Standards hinsichtlich seiner Zusammensetzung und seiner geometrischen Form.

Aus der DE 38 07 892 A1 ist ein Hochfrequenztrafo bekannt, bei dem ein bewickelter Ferrit-Ringkern in eine Wanne aus elektrisch isolierendem Material eingebettet ist, die elek­ trische Anschlußstifte trägt.

Aus der DE 36 36 065 C1 ist ein zweiteiliges Trägergehäuse für eine elektrische Spule bekannt. Ein unteres Teil ist für das Einrasten auf einer Leiterplatte ausgebildet, wobei in den Einrastelementen Anschlußdrähte für das Bauelemente ge­ führt werden können.

Aus der DE 37 21 956 C1 ist ein Hochfrequenztrafo mit einem bewickelten Ferritkern bekannt, der über einen Fußflansch in einen Kunststoff-Spulensockel einrasten kann, welcher Bohrun­ gen zur Aufnahme von Kontaktstiften aufweist.

Aus der DE-OS 24 48 789 ist eine direkt auf einer Leiterplat­ te aufsitzende bewickelte Spule bekannt. Auf der Leiterplatte sind elektrische Leiter und Masseflächen ausgebildet, die mit Drahtenden der Wicklung verbunden sind.

Ein herkömmlicher Ferrit ist ein mehr oder weniger guter elektrischer Leiter. Wird ein Bauteil aus einem solchen Fer­ rit eingesetzt in einer elektrischen Schaltung, worin hoch­ frequente elektrische Spannungen und Ströme auftreten, so kann sich der Ferrit unter dem Einfluß solcher Spannungen und Ströme elektromagnetisch aufladen. Dieser Effekt ist bei ei­ nem in herkömmlicher Weise ausgeführten Bauelement der ein­ gangs definierten Art recht ausgeprägt, da der Spulenkern durch seinen Träger isoliert wird von anderen Bereichen der Schaltung, zu der er gehören mag. Somit ist das elektrische Potential des Spulenkerns in dem herkömmlichen Bauelement in der Regel nicht definiert; es bestimmt sich anhand der elek­ tromagnetischen Felder, die in der Umgebung des Spulenkerns herrschen und die insbesondere über die auf dem Spulenkern aufgebrachte Spulenwicklung an diesen herangeführt werden. Auch das Vorsehen einer mit einem Massepotential zu verbin­ denden Elektrode unterhalb des Bauelements auf einer Leiter­ platte, auf welcher dieses angebracht werden soll, hilft nicht weiter, denn aufgrund des isolierenden Trägers zwischen der Elektrode und dem Spulenkern ist die Kapazität zwischen der Elektrode und dem Spulenkern viel zu klein, um das elek­ trische Potential des Spulenkerns stets niedrig zu halten.

Dementsprechend ist es die Aufgabe der Erfindung, das ein­ gangs definierte Bauelement so zu modifizieren, daß eine eventuell störende Aufladung des Spulenkerns zuverlässig ver­ hindert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe angegeben wird ein elektromagneti­ sches Bauelement, umfassend einen Spulenkern und eine darauf aufgebrachte Spulenwicklung sowie einen Träger, welcher den Spulenkern trägt und in elektrisch isolierendem Material ein­ gebettete Kontakte für die Spulenwicklung hat, bei welchem Bauelement der Träger eine elektrisch leitfähige Unterlage für den Spulenkern sowie eine nicht elektrisch leitfähige Einbettanordnung für die Kontakte aufweist.

In dem erfindungsgemäßen Bauelement ist unterhalb des Spulen­ kerns ein weiteres elektrisch leitfähiges Element vorgesehen. Dieses Element ist kapazitiv und/oder galvanisch an den Spu­ lenkern angekoppelt, wobei aufgrund einer sehr geringen Di­ stanz zwischen der Unterlage und dem Spulenkern eine für den angestrebten Koppelzweck ausreichend hohe Kapazität zwischen der Unterlage und dem Spulenkern gesichert ist. Wird dieses Bauelement angebracht auf einer Leiterplatte mit einer mit einem Nullpotential zu verbindenden Elektrode, die unterhalb des Bauelementes liegt, so stellt sich auch zwischen der Un­ terlage und dieser Elektrode aufgrund des allenfalls noch verbleibenden geringen Spaltes ebenfalls eine relativ hohe Kapazität ein. Dadurch wird die Unterlage an das Potential der Elektrode, und damit auch der Spulenkern an das Potential der Elektrode, angekoppelt und somit eine unkontrollierte Aufladung des Spulenkerns verhindert.

Der Spulenkern besteht vorzugsweise aus einem Ferrit, und die Unterlage besteht vorzugsweise aus Kupfer.

Weiterhin vorzugsweise ist das Bauelement so geschaltet, daß die Kontakte eine Ebene definieren und die Unterlage unmit­ telbar an die Ebene heranreicht. Diese Ebene ist diejenige Ebene, bis zu der Leiterbahnen auf einer Leiterplatte, auf der das Bauelement angebracht werden soll, an dieses heran­ reichen. Dabei kann ein verbleibender Spalt zwischen der Un­ terlage und der Ebene aufs äußerste minimiert werden unter Beibehaltung angemessener Fertigungstoleranzen, eventuell auch ganz wegfallen. Somit ist eine zuverlässige Anbindung der Unterlage und des Spulenkerns an ein über die Leiterplat­ te vorzugebendes elektrisches Potential möglich.

Außerdem vorzugsweise liegt der Spulenkern unmittelbar auf der Unterlage auf, d. h. ein allfällig notwendiger Spalt zwi­ schen dem Spulenkern und der Unterlage ist auf ein ferti­ gungstechnisch unbedingt notwendiges Minimum reduziert; das Minimum kann sich ergeben aufgrund der Notwendigkeit, die Spulenwicklung zwischen der Unterlage und dem Spulenkern durchzuführen. In jedem Falle aber erreicht man, daß die Ka­ pazität zwischen dem Spulenkern und der Unterlage maximiert wird.

Die Anbringung des Bauelementes auf einer Leiterplatte er­ folgt vorzugsweise derart, daß eine unter dem Bauelement lie­ gende, mit einem Nullpotential zu verbindende Elektrode vor­ gesehen ist; diese Elektrode dient zur Steuerung des Potenti­ als des Spulenkerns.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt drei orthogonale An­ sichten des entsprechenden Bauelements. Fig. 1 und Fig. 2 sind zueinander orthogonal horizontale Ansichten, Fig. 3 ist eine vertikale Ansicht des Bauelements. Da die Figuren ein und dasselbe Bauelement betreffen, werden sie nachfolgend ge­ meinsam erläutert.

Das Bauelement hat einen Spulenkern 1 in Form eines standar­ disierten Doppellochkerns, bestehend aus einem Ferrit. Dieser Spulenkern trägt eine Spulenwicklung 6 und liegt auf einer elektrisch leitfähigen Unterlage 2 auf. Der Spulenkern 1 ist eingefaßt von einer elektrisch nicht leitfähigen Einbet­ tanordnung, umfassend zwei Einbettungen 3 für elektrische Kontakte 7, welche teilweise dem Anschluß der Spulenwicklung 6 an eine auf eine Leiterplatte 8, auf der das Bauelement an­ geordnet wird, aufzubauende elektrische Schaltung dienen. Die Einbettungen 3 bestehen aus einem Kunststoff, die Unterlage 2 besteht aus Kupfer. Fig. 1 zeigt, wie ein Spalt 5 zwischen einer durch die Gesamtheit der Kontakte 7 definierten Ebene 4, in welcher das Bauelement in Verbindung mit der Leiter­ platte 8 kommt, durch die elektrisch leitfähige Unterlage 2 überbrückt ist. Auf diese Weise ersetzt die Unterlage 2 eine vorher vorhandene, aufgrund der Größe des Spaltes 5 sehr ge­ ringe Kapazität zwischen dem Spulenkern 1 und einer unter dem Bauelement befindlichen Elektrode 9 auf der Leiterplatte durch eine Reihenschaltung zweier relativ großer Kapazitäten, davon eine zwischen dem Spulenkern 1 und der Unterlage 2 und eine andere zwischen der Unterlage 2 und der Elektrode 9. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Anbindung des Spulenkerns 1 an ein für die Elektrode 9 definiertes Potential, insbesonde­ re ein Nullpotential, gesichert.

Gemäß herkömmlicher Praxis muß das Bauelement hinsichtlich seiner Abmessungen und hinsichtlich der Zahl und Anordnung seiner Kontakte 7 gewissen Standards genügen; daher sind nur zwei der Kontakte 7 mit der Spulenwicklung 6 verbunden, vier Kontakte bleiben frei. Diese Kontakte dienen immerhin dazu, das Bauelement sicher auf der Leiterplatte 8 zu verlöten und erlauben es, zum Entwurf einer elektrischen Schaltung unter Einbeziehung des Bauelements auf herkömmliche Methoden ein­ schließlich herkömmlicher Software zurückzugreifen.

Claims (6)

1. Elektromagnetisches Bauelement, umfassend einen Spulenkern (1) und eine darauf angebrachte Spulenwicklung (6) sowie ei­ nen Träger (2, 3), welcher den Spulenkern (1) trägt und in elektrisch isolierendem Material eingebettete Kontakte (7) für die Spulenwicklung (6) hat, dadurch gekennzeich­ net, daß der Träger (2, 3) eine elektrisch leitfähige Un­ terlage (2) für den Spulenkern (1) sowie eine nicht elek­ trisch leitfähige Einbettanordnung (3) für die Kontakte (7) aufweist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, bei dem der Spulenkern (1) aus einem Ferrit besteht.

3. Bauelement nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Unterlage (2) aus Kupfer besteht.

4. Bauelement nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem die Kontakte (7) eine Ebene (4) definieren und die Unterlage (2) unmittelbar an die Ebene (4) heranreicht.

5. Bauelement nach einem der vorigen Ansprüche, bei dem der Spulenkern (1) unmittelbar auf der Unterlage (2) aufliegt.

6. Bauelement nach einem der vorigen Ansprüche, welches auf einer Leiterplatte (8) angebracht ist, welche eine unter dem Bauelement liegende, mit einem Nullpotential zu verbindende Elektrode (9) aufweist.