EP1287537B1 - Induktives miniaturbauelement für smd-montage, sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Induktives miniaturbauelement für smd-montage, sowie verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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EP1287537B1
EP1287537B1 EP02735060A EP02735060A EP1287537B1 EP 1287537 B1 EP1287537 B1 EP 1287537B1 EP 02735060 A EP02735060 A EP 02735060A EP 02735060 A EP02735060 A EP 02735060A EP 1287537 B1 EP1287537 B1 EP 1287537B1
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EP
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winding
wire
coil
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connection
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EP02735060A
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Karl-Heinz HÖLLER
Eugeniusz Swoboda
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Neosid Pemetzrieder GmbH and Co KG
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Neosid Pemetzrieder GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/29—Terminals; Tapping arrangements for signal inductances
    • H01F27/292—Surface mounted devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
    • H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
    • H01F17/045—Fixed inductances of the signal type with magnetic core with core of cylindric geometry and coil wound along its longitudinal axis, i.e. rod or drum core
    • H—ELECTRICITY
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    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
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    • H01F27/28—Coils; Windings; Conductive connections
    • H01F27/2823—Wires
    • H01F27/2828—Construction of conductive connections, of leads

Definitions

  • the invention relates to an inductive miniature component for SMD assembly with a coil carrier made of plastic or ferrite material, in or on the at least one coil winding is arranged, being on an outside of the Coil carrier and in one piece with this connecting pin projecting outwards are arranged around which one end of the winding wire each Coil winding is wound around in several turns, as well as a method for the production of such a component.
  • Such a miniature inductive component with a ferrite material existing coil former is, for example, in the German utility model No. 298 24 118.8.
  • the invention has for its object an inductive miniature component for SMD assembly with the introduction and in the preamble of claim 1 the specified features so that even when using Winding wires with a very thin diameter risk of tearing the end of the winding wire considerably even when subjected to shock vibration is reduced.
  • the basic idea of the invention is the respective end of the winding wire not to wind up directly on the connecting pin, but the To first connect the connecting pin with a wire in several turns
  • the diameter of the wire of the metallizing wire winding should be so large be that its tensile strength is sufficient, the demands made on the component with regard to impact and shaking loads. It turned out that it is convenient if the wire of the metallizing wire winding has a diameter that is at least twice as large as the diameter of the winding wire.
  • the wire of the metallizing wire winding can be a CuAg wire, it a tinned copper wire can also be used or a wire made of an alloy with higher tensile strength, such as bronze.
  • connection technology according to the invention is both in coil formers Plastic material as well as coil carriers made of ferrite material and ceramic plates applicable.
  • the arrangement of the connecting pins is arbitrary and can can be adapted to the respective needs.
  • a transponder coil is shown with a hood trained coil carrier 1, in which a coil winding 2 is inserted.
  • the Coil carrier 1 has an octagonal layout and is made of plastic material.
  • connection pins on every second side surface of the coil carrier 1 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4 arranged, which are integrally connected to the coil carrier are.
  • the connecting pins 1.1 to 1.4 are in the transverse direction to the coil axis arranged.
  • the ends 2.1 to 2.4 of the coil winding 2 are each wrapped around the connecting pins 1.1 to 1.4 in several turns.
  • Fig. 4 shows details of this connection technology using the example of the connecting pin 1.1.
  • a metallizing wire winding 3.1 which consists of a there is electrically conductive wire whose diameter is larger than that Diameter of the winding wire 2.1 and directly in several turns is wound on the connecting pin 1.1.
  • FIGS. 5 to 7. It is here again around a bobbin 4 designed as a hood, which has a rectangular one Has floor plan and the connecting pins 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 are each on two opposite side walls of the coil carrier 4 arranged.
  • FIG. 8 Another example is the coil carrier 5 shown in FIG. 8, which is a ceramic Plate is designed for a double-hole core transformer and to the opposite side surfaces of connecting pins 5.1, 5.2, 5.3 or 5.4 and 5.5.
  • the connection of the ends of the not shown Winding in the same way as described with reference to FIG. 4.
  • Fig. 9 shows another way of forming the coil carrier.
  • the Coil carrier 6 is designed here as a ferrite winding body with two connecting pins 6.1 and 6.2 on the opposite sides of the winding body.

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Description

Die Erfindung betrifft ein induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit einem Spulenträger aus Kunststoff- oder Ferritmaterial, in oder auf dem mindestens eine Spulenwicklung angeordnet ist, wobei an einer Außenseite des Spulenträgers und einstückig mit diesem nach außen ragende Anschlusszapfen angeordnet sind, um welche jeweils ein Ende des Wicklungsdrahtes einer Spulenwicklung in mehreren Windungen herumgewickelt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements.
Ein derartiges induktives Miniatur-Bauelement mit einem aus Ferritmaterial bestehenden Spulenträger ist beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 298 24 118.8 beschrieben.
Bei derartigen Bauelementen tritt das Problem auf, dass bei Wicklungsdrähten mit sehr kleinem Durchmesser, beispielsweise unter 0,08 mm die Anschlusstechnik, bei welcher das Ende des Wicklungsdrahtes in mehreren Windungen um den Anschlusszapfen im Hinblick auf die Festigkeit beim Falltest und beim Vibrationstest kritisch wird. Es besteht die Gefahr, dass die Enden der dünnen Wicklungsdrähte bei Beanspruchung abreißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen so auszubilden, dass auch bei der Verwendung von Wicklungsdrähten mit sehr dünnem Durchmesser die Gefahr eines Abreißens des Ende des Wicklungsdrahtes auch bei Schock-Vibrationsbelastung erheblich herabgesetzt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt im Hinblick auf das Bauelement gemäß den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch, dass jeweils zwischen dem Anschlusszapfen und dem um ihn herumgewickelten Ende des Wicklungsdrahtes eine metallisierende Drahtwicklung aus einem elektrisch leitenden Draht angeordnet ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlusszapfen aufgewickelt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie weiter unten anhand von Ausführungsbeispielen, beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelementes ist gemäß Anspruch 9 durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
  • a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlusszapfen;
  • b) Umwickeln der Anschlusszapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes;
  • c) Einsetzen einer Spulenwicklung in den Spulenträger;
  • d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und ggf. Vorverzinnen der Enden;
  • e) Umwickeln der mit der metallisierten Drahtwicklung versehenen Anschlusszapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen;
  • f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlusszapfen durch Tauchlöten.
    • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements ist gemäß Anspruch 10 durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
  • a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlusszapfen;
  • b) Umwickeln der Anschlusszapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes;
  • c) Aufbringen mindestens einer Spulenwicklung auf den Spulenträger;
  • d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und ggf. Vorverzinnen der Enden;
  • e) Umwickeln der mit der metallisierenden Drahtwicklung versehenen Anschlusszapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen;
  • f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlusszapfen durch Tauchlöten.
    • Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das jeweilige Ende des Wicklungsdrahtes nicht direkt auf den Anschlusszapfen aufzuwickeln, sondern den Anschlusszapfen zunächst mit einem Draht in mehreren Windungen zu um-
    Auf die so entstehende, den Anschlußzapfen umgebende metallisierende Drahtwicklung wird dann das Ende des Wicklungsdrahtes in mehreren Windungen herumgewickelt. Durch das vorherige Umwickeln des Anschlußzapfens mit einem elektrisch leitenden Draht größeren Durchmessers entstehen breite metallisierte Flächen, die Metallanschlüssen ähnlich sind. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise Anschlüsse erreicht werden, die mechanisch wesentlich stabiler sind als Anschlüsse, bei denen das Ende des Wicklungsdrahtes direkt auf den Anschlußzapfen aufgewickelt wird.
    Der Durchmesser des Drahtes der metallisierenden Drahtwicklung soll so groß sein, daß seine Zugfestigkeit ausreicht, den an das Bauelement gestellten Ansprüchen bezüglich Stoß- und Schüttelbelastung zu genügen. Es hat sich herausgestellt, daß es günstig ist, wenn der Draht der metallisierenden Drahtwicklung einen Durchmesser aufweist, der mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.
    Der Draht der metallisierenden Drahtwicklung kann ein CuAg-Draht sein, es kann aber auch ein verzinnter Cu-Draht verwendet werden oder ein Draht aus einer Legierung mit höherer Reißfestigkeit, wie beispielsweise Bronze.
    Die erfindungsgemäße Anschlußtechnik ist sowohl bei Spulenträgern aus Kunststoffmaterial als auch bei Spulenträgern aus Ferritmaterial und Keramikplatten anwendbar. Die Anordnung der Anschlußzapfen ist beliebig und kann an die jeweiligen Bedarfszwecke angepaßt werden.
    Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele für ein induktives Miniaturbauelement nach der Erfindung näher erläutert.
    In den Zeichnungen zeigen:
  • Fig. 1 ein induktives Miniaturbauelement, das als Transponderspule ausgebildet ist, in einer Aufsicht;
  • Fig. 2 das Bauelement nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;
  • Fig. 3 eine Ansicht des Bauelementes nach Fig. 1 von der Bodenseite her;
  • Fig. 4 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung eine Teilaufsicht auf das Bauelement gemäß Fig. 1 im Bereich eines Anschlußzapfens;
  • Fig. 5 in einer Aufsicht den als Haube ausgebildeten Spulenträger eines Miniaturbauelementes ohne Spulenwicklung;
  • Fig. 6 einen Schnitt durch den Spulenträger nach Fig. 5 gemäß der Linie A-B;
  • Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht des Spulenträgers nach Fig. 5 aus der Richtung VII in Fig. 5;
  • Fig. 8 in Aufsicht einen als Keramikplatte ausgebildeten Spulenträger für Doppellochkernübertrager;
  • Fig. 9 in Aufsicht einen als Ferritwickelkörper ausgebildeten Spulenträger für ein induktives Bauelement.
    • In den Fig. 1 bis 3 ist eine Transponderspule dargestellt mit einem als Haube ausgebildeten Spulenträger 1, in den eine Spulenwicklung 2 eingesetzt ist. Der Spulenträger 1 besitzt einen achteckigen Grundriß und besteht aus Kunststoffmaterial. An jeder zweiten Seitenfläche des Spulenträgers 1 sind Anschlußzapfen 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 angeordnet, die mit dem Spulenträger einstückig verbunden sind. Die Anschlußzapfen 1.1 bis 1.4 sind in Querrichtung zur Spulenachse angeordnet. Die Enden 2.1 bis 2.4 der Spulenwicklung 2 sind jeweils in mehreren Windungen um die Anschlußzapfen 1.1 bis 1.4 herumgewickelt. Fig. 4 zeigt Einzelheiten dieser Anschlußtechnik am Beispiel des Anschlußzapfens 1.1. Es ist zu erkennen, daß sich zwischen der Oberfläche des Anschlußzapfens 1.1 und den Windungen 2.1 des um ihn herumgewickelten Wicklungsdrahtendes eine metallisierende Drahtwicklung 3.1 befindet, die aus einem elektrisch leitenden Draht besteht, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes 2.1 und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlußzapfen 1.1 aufgewickelt ist.
    Diese Anschlußtechnik kann auch bei Spulenträgern anderer Form eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Es handelt sich hier wiederum um einen als Haube ausgebildeten Spulenträger 4, der einen rechtekkigen Grundriß aufweist und die Anschlußzapfen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 sind jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Spulenträgers 4 angeordnet. Der Anschluß der nicht dargestellten Enden des Wicklungsdrahtes, der ebenfalls nicht dargestellten Spulenwicklung, erfolgt in der gleichen Weise wie anhand von Fig. 4 geschildert.
    Ein weiteres Beispiel ist der in Fig. 8 dargestellte Spulenträger 5, der als keramische Platte für einen Doppellochkernübertrager ausgebildet ist und an den einander gegenüberliegenden Seitenflächen Anschlußzapfen 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 5.4 und 5.5 aufweist. Auch hier erfolgt der Anschluß der Enden der nicht dargestellten Wicklung in der gleichen Weise wie anhand von Fig. 4 geschildert.
    Fig. 9 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Spulenträgers. Der Spulenträger 6 ist hier als Ferrit-Wickelkörper ausgebildet mit zwei Anschlußzapfen 6.1 und 6.2 an den gegenüberliegenden Seiten des Wickelkörpers. Ein Ende 7.1 der im übrigen nur angedeuteten Wicklung 7 ist in mehreren Windungen um den Anschlußzapfen 6.1 herumgewickelt, nachdem auf diesen ebenfalls in mehreren Windungen eine metallisierende Drahtwicklung 8.1 aufgebracht wurde aus einem Draht, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.

    Claims (10)

    1. Induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit einem Spulenträger (1, 4) aus Kunststoff- oder Ferritmaterial, in oder auf dem mindestens eine Spulenwicklung (2) angeordnet ist, wobei an einer Außenseite des Spulenträgers und einstückig mit diesem nach außen ragende Anschlußzapfen (1.1 bis 1.4, 4.1 bis 4.6) angeordnet sind, um welche jeweils ein Ende (2.1 bis 2.4) des Wicklungsdrahtes einer Spulenwicklung in mehreren Windungen herumgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen dem Anschlußzapfen (1.1) und dem um ihn herumgewickelten Ende (2.1) des Wicklungsdrahtes eine metallisierende Drahtwicklung (3.1) aus einem elektrisch leitenden Draht angeordnet ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlußzapfen (1.1) aufgewickelt ist.
    2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Drahtes der metallisierenden Drahtwicklung (3.1) mindestens zweimal so groß ist wie der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.
    3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht der metallisierenden Drahtwicklung (3.1) ein CuAg-Draht ist.
    4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger als Haube (1, 4) ausgebildet ist, in welche die Spulenwicklung (2) eingesetzt ist und die Anschlußzapfen (1.1 bis 1.4, 4.1 bis 4.6) an den Seitenwänden der Haube in Querrichtung zur Spulenachse angeordnet sind.
    5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (4) einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß aufweist und die Anschlußzapfen (4.1 bis 4.6) jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet sind.
    6. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (1) einen im wesentlichen achteckigen Grundriß aufweist und die Anschlußzapfen (1.1 bis 1.4) jeweils an jeder zweiten Seitenfläche angeordnet sind.
    7. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube einen runden Grundriß aufweist.
    8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (5) als Keramikplatte ausgebildet ist.
    9. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
      a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlußzapfen;
      b) Umwickeln der Anschlußzapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Drahtdurchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes;
      c) Einsetzen einer Spulenwicklung in den Spulenträger;
      d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und gegebenenfalls Vorverzinnen der Enden;
      e) Umwickeln der mit der metallisierten Drahtwicklung versehenen Anschlußzapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen;
      f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlußzapfen durch Tauchlöten.
    10. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
      a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlußzapfen;
      b) Umwickeln der Anschlußzapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes;
      c) Aufbringen mindestens einer Spulenwicklung auf den Spulenträger;
      d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und gegebenenfalls Vorverzinnen der Enden;
      e) Umwickeln der mit der metallisierenden Drahtwicklung versehenen Anschlußzapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen;
      f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlußzapfen durch Tauchlöten.
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    DE50200524D1 (de) 2004-07-22
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