DE29700756U1 - Surface mount inductance component - Google Patents
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Description
G 071 29.07.96G 071 29.07.96
Die vorliegende Erfindung betrifft ein oberflächenmontierbares Induktivitätsbauteil, beispielsweise eine Drossel, eine Schwingkreispule oder einen Übertrager mit einem Ferritkern. Da sich Induktivitäten nur mit sehr großen Problemen und technischen Einschränkungen in gedruckte oder integrierte Schaltungen integrieren lassen, führt man sie als diskrete Bauelemente aus, die den Anforderungen an eine automatische Bestückung genügen müssen und deren Außenabmessungen in allen drei Raumdimensionen zu minimieren sind, damit die Vorzüge der Schaltungsminiaturisierung, wenn der Schaltungsentwurf Induktivitäten vorsieht, erhalten bleiben und voll zur Geltung kommen.The present invention relates to a surface-mountable inductance component, for example a choke, a resonant circuit coil or a transformer with a ferrite core. Since inductances can only be integrated into printed or integrated circuits with great difficulty and technical limitations, they are designed as discrete components that must meet the requirements of automatic assembly and whose external dimensions must be minimized in all three spatial dimensions so that the advantages of circuit miniaturization, if the circuit design provides for inductances, are retained and fully exploited.
Es ist bereits eine große Anzahl von Induktivitäten in SMD-Ausführung bekannt, wobei zwischen solchen mit geschlossenem oder allenfalls gering geschertem Magnetkreis (Übertrager, Drosseln mit Topfkern, X-Kern oder dergleichen) und Antennenspulen mit weitgehend offenem, zu großen Anteilen durch Luft verlaufenden Magnetkreis zu unterscheiden ist. Bei den zuerst genannten Induktivitäten ist die Achse des Magnetkerns meist senkrecht zur Montagefläche (Leiterplatte) angeordnet (elektronik Industrie Nr. 10/1992, S. 92 - 26), was zwangsläufig die Bauhöhe vergrößert.A large number of inductors in SMD design are already known, whereby a distinction must be made between those with a closed or at most slightly sheared magnetic circuit (transformers, chokes with pot cores, X-cores or the like) and antenna coils with a largely open magnetic circuit that runs largely through air. In the first-mentioned inductors, the axis of the magnetic core is usually arranged perpendicular to the mounting surface (circuit board) (elektronik Industrie No. 10/1992, p. 92 - 26), which inevitably increases the height.
Aus der erwähnten Veröffentlichung in der Zeitschrift „elektronik Industrie" sind verschiedene, in den Kunststoffspulenkörper eingeformte Kontaktanordnungen aus Metall bekannt. Die sogenannten „Tellerstifte" werden in dieser Veröffentlichung als optimal hinsichtlich des Flächenbedarfs auf der Leiterplatte, jedoch wegen sogenannter „Eiszapfenbildung" beim Anlöten der Wickeldrähte und wegen der Abschattung beim Reflow-Löten und erschwerter Sichtkontrolle der Lötstellen bereits in der Veröffentlichung als nachteilig eingeschätzt. Hinzu kommt als weiterer Nachteil, daß die vertikale Anordnung der Tellerstifte zwar in der Flächenausdehnung auf der Leiterplatte Platz einzusparen hilft, zugleich aber die Bauhöhe vergrößert.From the above-mentioned publication in the magazine "elektronik Industrie", various metal contact arrangements molded into the plastic coil body are known. The so-called "plate pins" are described in this publication as optimal in terms of the space required on the circuit board, but are already considered disadvantageous in the publication due to the so-called "icicle formation" when soldering the winding wires and due to the shadowing during reflow soldering and the difficulty of visually inspecting the soldering points. Another disadvantage is that the vertical arrangement of the plate pins helps to save space in terms of the surface area on the circuit board, but at the same time increases the height.
Günstiger sind in dieser Beziehung in vielen Ausführungsformen bekannt gewordene Anschlüsse in Form eines gestreckten „S" (beispielsweise, der sogenannte „Gullwing"-Anschluß) (siehe EP 0 400 619 Al) sowie L-förmige Anschlüsse. Sie erfordern zwar mehr Fläche auf der Leiterplatte, aber die Lötstelle ist besser visuell kontrollierbar und die Bauhöhe der ganzen Vorrichtung wird vermindert, wenn auch im vollen Maße nur soweit es der Spulenkörper oder ggf. ein Gehäuse zulassen und soweit nicht das „L" in einem Abstand vom Gehäuseboden ausgebildet wird, wie es beispielsweise in der Europäischen Patentschrift 0 537 314 vorgeschlagen wird, um an sich zum Stecken vorgesehene Ausführungen auch bei der SMD-Montage einsetzen zu können.More advantageous in this respect are connections in the form of an elongated "S" (for example, the so-called "gullwing" connection) (see EP 0 400 619 A1) and L-shaped connections, which have become known in many embodiments. Although they require more surface area on the circuit board, the soldering point can be visually inspected better and the height of the entire device is reduced, although only to the full extent to the extent that the coil body or possibly a housing allows it and unless the "L" is formed at a distance from the housing base, as is proposed, for example, in European Patent Specification 0 537 314, in order to be able to use versions intended for plugging in for SMD assembly.
Eine weitere in der o.e. Zeitschrift veröffentlichte und empfohlene Ausführung, der sogenannte J-Anschluß, weist eine räumliche Trennung der Funktionen von Wicklungsanschluß und Kontaktierung auf der Leiterplatte (mittels einer gerollten Blechzunge) bei einer ansonsten einstückigen Ausführung auf. Diese letztgenannte Ausführung erfordert ein sehr kompliziert geformtes Blech-Stanz- und -Biegeteil. Allen diesen Ausführungen ist gemeinsam, daß die Einformung des Blechteils in das Kunststoffteil insbesondere bei der thermischen Belastung beim Löten aber auch bei mechanischen Belastungen eine Schwachstelle bei Zuverlässigkeitstests darstellen kann. Ein spezielles Umspritzverfahren, bei welchem die Formteilungsebene asymmetrisch in die Ebene der Blechteile gelegt wird (DE 40 23 141), hat die Abstellung genau dieses Mangels zur Aufgabe. Es kuriert aber nur an den Symptomen, ohne die Aufgabe der Erreichung höchster Zuverlässigkeit prinzipiell zu lösen.Another version published and recommended in the above-mentioned magazine, the so-called J-connection, has a spatial separation of the functions of winding connection and contact on the circuit board (by means of a rolled sheet metal tongue) in an otherwise one-piece version. This last version requires a very complicated shaped sheet metal stamping and bending part. All of these versions have in common that the molding of the sheet metal part into the plastic part can represent a weak point in reliability tests, particularly under thermal stress during soldering but also under mechanical stress. A special overmolding process, in which the mold parting plane is placed asymmetrically in the plane of the sheet metal parts (DE 40 23 141), has the task of eliminating precisely this defect. However, it only cures the symptoms without fundamentally solving the task of achieving the highest level of reliability.
Integrierte Ausführungen, bei denen an den Kern einstückig angeformte Kontaktierungs-Füße aus Keramik, insbesondere aus Ferrit, mit der Drahtwicklung verbunden sind, sind sowohl für Übertrager-Lochkerne mit waagerechter, d.h. zur Leiterplatte paralleler Achse (DE 38 20 976 oder DE 39 38 718) als auch mit senkrechter Achse (DE 22 29 859) bekannt geworden. Dabei finden sehr kompliziert gestaltete und damit problematische Keramik-Spritzteile Verwendung.Integrated designs in which contact feet made of ceramic, in particular ferrite, are integrally formed on the core and connected to the wire winding have become known both for transformer cores with a horizontal axis, i.e. parallel to the circuit board (DE 38 20 976 or DE 39 38 718) and with a vertical axis (DE 22 29 859). Very complicated and therefore problematic ceramic injection molded parts are used.
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Schließlich sind weitere Ausführungsformen von SMD-geeigneten Induktivitäten bekannt geworden, welche verschiedene Möglichkeiten der Platzausnutzung ausgestalten, aber durch Biegevorgänge nach der Einformung von Blechteilen wiederum dem erwähnten Zuverlässigkeitsaspekt nicht voll Rechnung tragen und fertigungstechnisch schwerer beherrschbar sind:Finally, other designs of SMD-suitable inductors have become known, which offer various options for space utilization, but due to bending processes after forming sheet metal parts, they do not fully take into account the reliability aspect mentioned and are more difficult to control in terms of production technology:
Das Deutsche Gebrauchsmuster G 90 17 912.9 (offenbar in Anlehnung an das im Zusammenhang mit DE 40 23 141 beschriebene Herstellungsverfahren) sowie die Deutsche Auslegeschrift 26 17 465 beschreiben rechtwinklig ausgebildete und am Trägerkörper befestigte Anschlußlaschen, die zur Ausbildung der SMD-Kontakte abschließend um den Grundkörper herum gebogen werden. Bei der zuletzt genannten Auslegeschrift bilden die Anschlußlaschen ein liegendes, nach innen offenes „U", welches einen entsprechend geformten Ferritkörper formschlüssig umfaßt. Dies trägt zwar zu einer beträchtlichen Verminderung der Bauhöhe bei, aber der Ferritkörper ist entsprechend kompliziert geformt und wird überdies direkt der Erhitzung beim Löten der Wicklungsanschlüsse sowie bei der Montage auf der Leiterplatte ausgesetzt.The German utility model G 90 17 912.9 (apparently based on the manufacturing process described in connection with DE 40 23 141) and the German design specification 26 17 465 describe rectangular connection lugs attached to the carrier body, which are then bent around the base body to form the SMD contacts. In the last-mentioned design specification, the connection lugs form a horizontal, inwardly open "U" which positively encloses a correspondingly shaped ferrite body. Although this contributes to a considerable reduction in the overall height, the ferrite body is correspondingly complicated in shape and is also directly exposed to heating when soldering the winding connections and when mounting it on the circuit board.
Das Deutsche Gebrauchsmuster G 89 04 003.1 beschreibt ein seitlich offenes Kunststoffgehäuse mit eingeformten L-förmigen Anschlußelementen, deren Lötfläche nur wenig aus der Gehäuseunterseite herausragt während die gegenüberliegende Fläche dieses Abschnittes dort anliegt, was zur Minimierung der Bauhöhe beiträgt.The German utility model G 89 04 003.1 describes a laterally open plastic housing with molded-in L-shaped connection elements, the soldering surface of which protrudes only slightly from the bottom of the housing while the opposite surface of this section rests there, which helps to minimize the overall height.
Weiterhin sind formschlüssig zu einem fast geschlossenen „O" (EP 0 387 441 oder US 4.888.571 A) gebogene SMD-Kontakte bekannt geworden, wobei die an zweiter Stelle genannte technische Lösung vor dem letzten Biegevorgang zwangsläufig ein liegendes, nach außen offenes „U" aufweist. Bei beiden technischen Lösungen ist die starke Beanspruchung des Materials und zwar sowohl des Blechstreifens einschließlich der Lötstelle des Wicklungsanschlusses als auch des Grundkörpers aus Kunststoff nachteilig. Die zweite technische Lösung erfordert weiterhin komplizierte Stanzteile mit in der Längserstreckung unterschiedlichen Querschnitten. Abgesehen vom hohen Aufwand für das StanzwerkzeugFurthermore, SMD contacts bent into an almost closed "O" (EP 0 387 441 or US 4,888,571 A) have become known, whereby the technical solution mentioned in second place inevitably has a horizontal, outwardly open "U" before the last bending process. In both technical solutions, the heavy stress on the material, namely both the metal strip including the soldering point of the winding connection and the plastic base body, is a disadvantage. The second technical solution also requires complicated stamped parts with different cross-sections in the longitudinal extension. Apart from the high cost of the stamping tool
können hier auch in nachteiliger Weise Kerbspannungen und Risse am Ort der Querschnittsänderungen auftreten.Here, notch stresses and cracks can also occur at the location of the cross-sectional changes, which is disadvantageous.
Schließlich sind seit langem sogenannte „Pilzkerne" als Ersatz für die wegen ihrer Form schwieriger herstellbaren sogenannten „Garnrollenkerne" in „halboffenen" Magnetkreisen bekannt (Firmendruclcschrift der Anmelderin „Gesamtkatalog 1-6, 1980", Seite 2.19).Finally, so-called "mushroom cores" have long been known as a replacement for the so-called "spool cores" in "semi-open" magnetic circuits, which are more difficult to manufacture due to their shape (company publication of the applicant "General Catalogue 1-6, 1980", page 2.19).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach herzustellendes und platzsparendes oberflächenmontierbares Induktivitätsbauteil mit Ferritkern zu schaffen, wobei übermäßige Beanspruchungen sowohl während der Herstellung als auch während der Montage auf der Leiterplatte vermieden werden.The invention is based on the object of creating a surface-mountable inductance component with a ferrite core that is easy to manufacture and saves space, whereby excessive stresses are avoided both during manufacture and during assembly on the circuit board.
Diese Aufgabe wird durch die in den Schutzansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention described in the claims.
Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Blechstreifen ergibt eine in allen drei Raumdimensionen platzsparende Anordnung, wobei diese in der bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 besonders einfach herstellbar sind. Werden die Blechstreifen vorzugsweise vor dem Einformen in dem Grundkörper zum „U" gebogen und so in die Spritz- oder Preßform zur Kunststofformung eingelegt, dann unterbleibt jegliche Beanspruchung beider formschlüssig verbundenen Teile durch nachträgliche Biegevorgänge.The design of the sheet metal strips according to the invention results in a space-saving arrangement in all three spatial dimensions, whereby these are particularly easy to manufacture in the preferred embodiment according to claim 2. If the sheet metal strips are preferably bent into a "U" shape before being molded into the base body and thus inserted into the injection mold or press mold for plastic molding, then any stress on both positively connected parts due to subsequent bending processes is avoided.
Die Wärmebeanspruchung des Ferritkerns beim Löten der zuvor um den Blechstreifen gewickelten Wicklungsanschlüsse kann ganz vermieden werden, indem dieser erst danach eingesetzt wird. Bei der Montage auf der Leitplatte kann sie ebenfalls in Grenzen gehalten werden, weil die Unterseite (der „Hut" des Pilzes") nicht direkt auf der Leiterplatte aufliegt, sondern vor dieser durch einen isolierenden Luftzwischenraum getrennt ist.The thermal stress on the ferrite core when soldering the winding connections that were previously wound around the metal strip can be completely avoided by only inserting it afterwards. When mounting on the circuit board, it can also be kept within limits because the underside (the "cap" of the mushroom") does not lie directly on the circuit board, but is separated from it by an insulating air gap.
Die Wärmebeanspruchung bei der Montage durch Wärmeleitung im Grundkörper muß schon aus dem Grunde gering gehalten werden, daß sich die Lötung der Wicklungsanschlüsse nicht löst.The thermal stress during assembly due to heat conduction in the base body must be kept low for the reason that the soldering of the winding connections does not come loose.
Die Ausbildung der Oberseite des Spulenkörpers als ebene Fläche erlaubt eine gut sichtbare Hersteller- und Typenbeschriftung und ist an den Einsatz von Bestückungsautomaten angepaßt.The design of the top of the coil body as a flat surface allows clearly visible manufacturer and type labeling and is adapted to the use of automatic assembly machines.
Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die beigefügten Zeichnungen darstellen:The invention will now be explained in more detail using an embodiment, in which the attached drawings show:
Fig. 1 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Induktivitätsbauteils von unten (d.h. von der Montagefläche der Schaltungsplatte her) undFig. 1 is a view of the inductance component according to the invention from below (i.e. from the mounting surface of the circuit board) and
Fig. 2 einen Teilschnitt entlang der Achse des Ferritkerns.Fig. 2 shows a partial section along the axis of the ferrite core.
Beim Spritzen eines Grundkörpers 1 mit angeformtem Spulenkörper 2 aus Polyamid werden zu einem U gebogene Blechstreifen 3 mit einem Querschnitt von 0,5 &khgr; 0,4 mm2 in die Form eingelegt und in der in Fig. 2 erkennbaren Weise formschlüssig eingeformt. Um eine Induktivität von 1 mH herzustellen, werden auf den Spulenkörper 2 .... Windungen Kupferlackdraht 4 aufgebracht und dessen abisolierte Enden um die oberen Schenkel der U-förmigen Blechstreifen 3 gewickelt und dort verlötet. Schließlich wird ein Pilz-Ferritkern 5 bis zum Anschlag in den Grund- und Spulenkörper 1 bzw. 2 eingeschoben. Die Oberseite des Spulenkörpers 2 ist als durchgehende Fläche 6 ausgebildet, so daß dort die Saugköpfe von Bestückungsautomaten Halt finden. In Fig. 2 ist auch erkennbar, daß die Unterseite 7 des Grundkörpers 1 nur um die Dicke des Blechstreifens 3 von 0,4 mm höher liegt als die Montagefläche einer Schaltungsplatte, bspw. einer gedruckten Schaltung, wodurch sich ein geringer Platzbedarf in der Höhenabmessung ergibt. Das beschriebene Induktivitätsbauteil benötigt einschließlich der erfindungswesentlichen Blechstreifen 3 eine Grundfläche von 10 &khgr; 14,5 mm2, die Gesamthöhe beträgt knapp 10 mm.When a base body 1 with a molded-on coil body 2 made of polyamide is injection molded, sheet metal strips 3 bent into a U with a cross section of 0.5 x 0.4 mm 2 are inserted into the mold and molded in a form-fitting manner as shown in Fig. 2. In order to produce an inductance of 1 mH, ... turns of enameled copper wire 4 are applied to the coil body 2 and its stripped ends are wound around the upper legs of the U-shaped sheet metal strips 3 and soldered there. Finally, a mushroom ferrite core 5 is pushed into the base and coil body 1 and 2 as far as it will go. The top of the coil body 2 is designed as a continuous surface 6 so that the suction heads of automatic pick-and-place machines can find a hold there. In Fig. 2 it can also be seen that the underside 7 of the base body 1 is only 0.4 mm higher than the mounting surface of a circuit board, e.g. a printed circuit, by the thickness of the sheet metal strip 3, which results in a small space requirement in terms of height. The inductance component described requires a base area of 10 x 14.5 mm 2 including the sheet metal strip 3 essential to the invention, and the total height is just under 10 mm.
Claims (4)
parallel zur Montagefläche abgebogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen (3) als liegendes, in bezug auf den Grundkörper (1) nach außen offenes „U" ausgebildet
sind.1. Surface-mountable inductance component with a ferrite core, preferably a rotationally symmetrical ferrite core with a T-cross section (a so-called mushroom core), the winding axis of which runs perpendicular to the mounting surface of the circuit board, and with one or more wire windings, the winding ends of which are connected to ends of bent sheet metal strips facing away from the mounting surface and penetrating a base body, the other ends of the latter being used to form contact surfaces
are bent parallel to the mounting surface, characterized in that the sheet metal strips (3) are designed as a horizontal "U" which is open to the outside with respect to the base body (1)
are.
Pilzkernes an einer oberen Wand des Spulenkörpers (2) anliegt, die außen als durchgehende Fläche (2) ausgebildet ist.4. Inductance component according to claim 3, characterized in that the stem of the
Mushroom core rests against an upper wall of the coil body (2), which is formed externally as a continuous surface (2).
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29700756U DE29700756U1 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Surface mount inductance component |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE29700756U DE29700756U1 (en) | 1997-01-17 | 1997-01-17 | Surface mount inductance component |
Publications (1)
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| DE29700756U1 true DE29700756U1 (en) | 1997-03-06 |
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ID=8034685
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29700756U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1205950A1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-15 | Teknoware Oy | Coil holder |
-
1997
- 1997-01-17 DE DE29700756U patent/DE29700756U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1205950A1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-05-15 | Teknoware Oy | Coil holder |
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Legal Events
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Effective date: 19970417 |
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