EP2549496B1

EP2549496B1 - Induktives Bauelement mit bei der Bestückung sichtbaren Anschlusskontakten

Info

Publication number: EP2549496B1
Application number: EP12176541.6A
Authority: EP
Inventors: Reinhold Keinberger; Gerhard Karl
Original assignee: Sumida Components and Modules GmbH
Current assignee: Sumida Components and Modules GmbH
Priority date: 2011-07-19
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: DE102011079406B4; EP2549496A2; EP2549496A3; DE102011079406A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein induktive Bauelemente, die insbesondere für die Bestückung von elektronischen Trägerplatinen vorzugsweise in SMD-Technik Verwendung finden, wobei im induktiven Bauelement eine Ringkernarchitektur verwendet ist.
Bei Herstellung elektronischer Komponenten werden zunehmend automatisierte Bestückungsverfahren eingesetzt, beispielsweise auf der Grundlage der SMD-Technik, wobei die einzelnen Bauelemente auf der Leiterplatte fixiert und mittels automatisierter Lötverfahren elektrisch mit den Anschlussflächen auf der Platine verbunden werden. Durch die zunehmende Verbreitung komplexer elektronischer Komponenten werden auch vermehrt induktive Bauelemente in den Schaltungen benötigt, beispielweise zur Signalfilterung, Stromspeicherung, Spannungswandlung, und dergleichen, so dass auch die induktiven Bauelemente so gestaltet sein müssen, dass sie in automatisierter Weise auf die elektronischen Trägerplatinen aufgebracht werden können. Generell gehören induktive Bauelemente im Vergleich zu anderen Bauteilen zu den großvolumigeren Komponenten einer elektronischen Schaltung, so dass stets ein Bestreben besteht, die Gesamtabmessungen und insbesondere die erforderliche Fläche dieser Bauelemente auf der Platine möglichst klein zu halten. Andererseits müssen die induktiven Bauelemente im Hinblick auf magnetische und elektronische Eigenschaften geeignet gestaltet sein, so dass häufig insbesondere für die Kernmaterialien dieser induktiven Komponenten geometrische Konfigurationen verwendet werden, die eine Verringerung des Bauteilvolumens und insbesondere der Fläche auf der elektronischen Leiterplatte nur bedingt ermöglichen. Beispielsweise werden häufig Ringkerne auf Grund der besonderen magnetischen Eigenschaften verwendet, um beispielsweise Spulen, Transformatoren, und dergleichen herzustellen. Häufig wird zur Verringerung der auf der Platine erforderlichen Fläche der Ringkern in "stehender" Konfiguration vorgesehen, wobei ein Teil des Ringkerns an einem Träger befestigt ist und die Anschlussbereiche der Wicklung mit auf der Unterseite des Trägers vorgesehenen Anschlussflächen verbunden sind, die wiederum zur Kontaktierung der zugehörigen Anschlussflächen auf der Leiterplatte vorgesehen sind.
Bei der Bestückung der Leiterplatte wird das induktive Bauelement mit der stehenden Ringkernanordnung durch ein geeignetes Werkzeug ergriffen und möglichst über den Anschlussflächen so platziert, dass eine zuverlässige Ausrichtung der Anschlussflächen an der Unterseite des Trägers des induktiven Bauelements und der Anschlussflächen der Leiterplatte erfolgt. Nach erfolgter mechanischer Fixierung des induktiven Bauelements wird die Platine dann einem Lötvorgang unterzogen, um die endgültige mechanische und elektrische Verbindung der diversen Bauelemente zur Leiterplatte, d. h. den darauf vorgesehenen Anschlussflächen herzustellen. Bei der Positionierung des induktiven Bauelements relativ zu den Anschlussflächen auf der Leiterplatte kann es jedoch zu einer gewissen Abweichung im Hinblick auf die ideale Position kommen, wobei diese Abweichungen automatisch kaum erkennbar sind, da etwa eine gegenseitige Lage der Anschlussflächen des induktiven Bauelements und der Leiterplatte zumindest in der Endphase des Positioniervorgangs nicht sichtbar ist. Obwohl in der Regel die Anschlussflächen ausreichend groß ausgelegt sind, so dass zumeist eine gewisse elektrische und mechanische Verbindung beim automatischen Lötvorgang zustande kommt, ist auf Grund der Größe und des Gewichts des induktiven Bauelements bei einer zu einem gewissen Grade erfolgten Fehljustierung eine reduzierte mechanische Festigkeit, möglicherweise in Verbindung mit einem höheren Anschlusswiderstand, eine Folgeerscheinung des Positioniervorgangs, so dass unter Umständen die Zuverlässigkeit des montierten induktiven Bauelements im Hinblick auf mechanische Festigkeit und elektrischen Kontaktwiderstand beeinträchtigt ist. Dies kann sich wiederum nachteilig auf die Zuverlässigkeit der gesamten elektronischen Komponente auswirken. Insbesondere wirkt sich die nicht vorhandene oder nur eingeschränkt vorhandene Sichtkontrolle der relativen Lage der Anschlussbereiche des induktiven Bauelements und der Anschlussfläche der elektronischen Leiterplatte negativ auf den gesamten Bestückungsvorgang aus.
Aus der Schrift US 2009/146768 A1 ist eine magnetische Vorrichtungseinheit bekannt, die auf einer Leiterplatte angeordnet ist und eine magnetische Vorrichtung und eine Befestigungskomponente umfasst. Die magnetische Vorrichtung weist einen darum gewickelten leitfähigen Draht mit Anschluss auf. Die Befestigungskomponente ist auf der Leiterplatte angeordnet und umfasst einen Hauptkörper und einen Kontaktstift mit einem ersten leitfähigen Abschnitt, einem zweiten leitfähigen Abschnitt und einen Verbindungsabschnitt, der den ersten leitfähigen Abschnitt und den zweiten leitfähigen Abschnitt verbindet, wobei der Verbindungsabschnitt in den Hauptkörper eingebettet ist und der zweite leitfähige Abschnitt mit der Leiterplatte verbunden ist. Die magnetische Vorrichtung wird auf der Leiterplatte durch den Hauptkörper der Befestigungskomponente gehaltert und der Anschluss des leitfähigen Drahts ist mit dem ersten Verbindungsabschnitt des Kontaktstifts der magnetischen Vorrichtung verbunden, die mit der Leiterplatte über den Kontaktstift elektrisch zu verbinden ist.
In der Schrift JP 2003 257749 A ist eine SMD-Vorrichtung mit einem Ringkern, der auf einem Untersatz bereitgestellt ist, und einem Draht mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt. Der Draht ist zur Montage einer Spule an dem Kern um den Kern gewickelt. An beiden Enden des Drahts werden Anschlüsse als Quetschenden vorgesehen, die sich von einer vorderseitigen Fläche des Untersatzes zu seiner rückseitigen Fläche erstrecken. Die Quetschenden sind derart gebogen, dass sie sich entlang der rückseitigen Fläche erstrecken und an dem Untersatz befestigt sind. Aus den sich entlang der rückseitigen Fläche erstreckenden Quetschenden sind flache Leitungsabschnitt gebildet, die mit der Oberfläche einer Leiterplatte zu verbinden sind.
Im Hinblick auf die zuvor beschriebene Situation ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, induktive Bauelemente mit Ringkernkonfiguration bereitzustellen, die eine Positionierung des Bauelements unter Vermeidung oder zumindest Reduzierung der oben genannten Probleme ermöglichen. Insbesondere soll eine möglichst zuverlässige Positionierung von induktiven Bauelementen erreicht werden, die eine sehr geringe Anschlussfläche aufweisen.
Die zuvor genannte Aufgabe wird gelöst durch ein induktives Bauelement gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und ein induktives Bauelement nach dem unabhängigen Anspruch 2, wohingegen weitere vorteilhaftere Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.
Ein entsprechendes induktives Bauelement umfasst einen Ringkern und eine darauf aufgebrachte Wicklung. Das erfindungsgemäße induktive Bauelement umfasst ferner eine Halterung, auf der der Ringkern angebracht ist. Die Halterung weist dabei an einem Endbereich einen Ausschnitt auf. Des weiteren umfasst das erfindungsgemäße induktive Bauelement einen Anschluss, der zur Kontaktierung einer Anschlussfläche eines Bauteilträgers gestaltet ist, der mit der Wicklung verbunden ist. Der Anschluss ist dabei in Form einer Anschlussbügels vorgesehen, der sich vollständig über den Ausschnitt hinweg erstreckt. Der Anschluss weist eine verbreiterte Anschlussfläche auf, die jedoch kleiner ist als der Ausschnitt.
Durch den Ausschnitt im Träger des induktiven Bauelements und die Anordnung des Anschlusses derart, dass sich dieser vollständig über den Ausschnitt erstreckt, ist die Sichtbarkeit des sich über den Ausschnitt erstreckenden Teils des Anschlusses von der Oberseite des induktiven Bauelements her gegeben, so dass insbesondere eine Positionierung des induktiven Bauelements in Bezug auf eine Anschlussfläche einer elektronischen Leiterplatte visuell beobachtbar ist. Damit kann bei entsprechenden Bestückungsverfahren, ob maschinell oder manuell, die relative Lage des Anschlusses und somit auch des gesamten induktiven Bauelements überwacht und bei Bedarf korrigiert werden, so dass eine zuverlässige mechanische und elektrische Kontaktierung möglich ist.
Der Anschluss weist eine verbreiterte Anschlussfläche auf, die jedoch kleiner ist als der Ausschnitt. Damit steht eine größere Fläche für die Kontaktierung der komplementären Anschlussfläche der Leiterplatte zur Verfügung, wobei die Sichtbarkeit beim Positionieren dennoch gewährleistet ist.
Weiterhin erstreckt sich der Anschluss vollständig über den Ausschnitt hinweg, wodurch die gesamte Abmessung des Ausschnitts, zumindest in einer lateralen Richtung, für die Bereitstellung des Anschlusses, d. h. für die Bereitstellung einer geeigneten Anschlussfläche des Anschlusses, ausgenutzt wird, wobei dennoch eine gute Sichtbarkeit des Anschlusses insbesondere bei der Positionierung in Bezug auf die Anschlussfläche der elektronischen Leiterplatte gegeben ist.
Der Anschluss ist in Form eines Anschlussbügels aus leitendem Material vorgesehen. Auf diese Weise kann der Anschluss sehr effizient hergestellt und auch an der Halterung des induktiven Bauelements befestigt werden, beispielsweise durch Einschieben in entsprechende Bohrungen der Halterung, und dergleichen, wobei generell durch das Bereitstellen eines Bügels eine hohe mechanische Belastbarkeit des Anschlusses gegeben ist und auch eine gewünschte Auflagefläche und damit auch Kontaktfläche durch die Formgestaltung des Bügels bereitgestellt werden kann. Der Bügel kann zu diesem Zweck vollständig aus leitendem Material aufgebaut sein oder besitzt zumindest eine leitende Oberfläche, die wiederum geeignet ist, um in einem Bestückungsverfahren eine gewünschte elektrische und mechanische Fixierung an der Anschlussfläche des elektronischen Trägers zu ermöglichen. Der Anschlussbügel kann mit hoher Präzision maschinell hergestellt werden und dann auch gegebenenfalls automatisiert in die Halterung eingebracht werden, so dass die verfügbare Anschlussfläche am Träger des induktiven Bauelements sowie auch deren Lage und die Positionierbarkeit einen hohen Grad an Zuverlässigkeit bei der Bestückung von Leiterplatten ermöglichen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ragt zumindest ein Endbereich des Anschlusses aus dem Material der Halterung heraus und ist mit einem Endbereich eines Leiters der Wicklung mechanisch und elektrisch verbunden. Auf diese Weise kann der Anschluss somit gleichzeitig die elektrische Verbindung zur Wicklung des induktiven Bauelements herstellen, so dass die Komplexität und die Anzahl der erforderlichen Komponenten am Träger des induktiven Bauelements reduziert werden kann. Insbesondere wenn der Anschluss in Form eines Bügels vorgesehen ist, können die Bügelenden zur mechanischen Fixierung des Anschlusses an dem Träger dienen und gleichzeitig kann zumindest ein Endbereich des Anschlusses bzw. des Bügels als Anschluss für ein Wicklungsende verwendet werden. Das Wicklungsende ist beispielsweise mit dem Anschluss verschweißt, verlötet, gepresst, und dergleichen, wobei jede gewünschte Verbindungstechnik anwendbar ist, ohne dass zusätzliche Komponenten erforderlich sind. Ferner kann durch das Material der Halterung, durch das ein Teil des Anschlusses hindurchgeführt oder eingespritzt ist, eine zuverlässige mechanische Fixierung des Anschlusses auch während der Verbindung des Wicklungsendes mit dem herausragenden Ende des Anschlusses gewährleistet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander elektrisch isolierte Anschlüsse vorgesehen, die zumindest teilweise sich über den Ausschnitt hinweg erstrecken. Somit können je nach Erfordernis und Aufbau des aktiven Bauelements zwei oder mehr Anschlüsse in dem Ausschnitt vorgesehen werden, die jeweils beim Positionieren in der Draufsicht sichtbar bleiben und somit auch eine Kontrolle der Position aller in dem Ausschnitt sichtbaren Anschlussflächen in Relation zu der einen oder den mehreren Anschlussflächen auf der Leiterplatte ermöglicht. In anderen Ausführungsformen sind die zwei oder mehr Anschlüsse elektrisch miteinander verbunden, so dass insgesamt die verfügbare Anschlussfläche vergrößert wird, ohne dass komplexe Formen der Anschlussfläche innerhalb des Ausschnitts erforderlich sind. In weiteren Ausführungsformen ist einer oder mehrere der Anschlüsse elektrisch nicht angeschlossen, so dass zwar die mechanische Festigkeit verbessert werden kann, während keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich sind, um die zwei oder mehreren Anschlüsse mit entsprechenden Wicklungsenden in der Halterung zu verbinden. In noch anderen Ausführungsformen sind die zwei oder mehr Anschlüsse so vorgesehen, dass sie zwar zunächst elektrisch voneinander isoliert sind, wobei sie ggf. jedoch mit dem gleichen Wicklungsende verbunden sein können, eine direkte elektrische Verbindung jedoch dann bei Montage auf der gleichen Anschlussfläche des elektronischen Trägers erfolgt. Auf diese Weise können sowohl mechanische Festigkeit als auch elektrischer Anschlusswiderstand bei vorgegebener Struktur der Anschlüsse verbessert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter Ausschnitt an einem zweiten Endbereich der Halterung vorgesehen, wobei auch ein zweiter Anschluss vorgesehen ist, der sich zumindest teilweise über den zweiten Ausschnitt hinweg erstreckt. In dieser Ausführungsform werden also mindestens zwei Ausschnitte vorgesehen, wovon jeder zumindest einen Teil des Anschlusses sichtbar lässt, so dass somit die Sichtkontrolle insbesondere beim Positionieren des induktiven Bauelements möglich ist. Damit kann aber auch eine bessere mechanische Fixierung erfolgen, da beide Anschlüsse für einen Kontakt mit der elektronischen Trägerplatte verfügbar sind und damit auf beiden Endbereichen entlang der "Länge" des induktiven Bauelements eine mechanische und ggf. auch eine elektrische Anbindung an den elektrischen Träger erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der zweite Anschluss vollständig über den zweiten Ausschnitt hinweg, so dass auch hier, wie dies bereits zuvor erläutert ist, ein Ausnutzen der gesamten lateralen Abmessung des Ausschnitts für die Gestaltung bzw. Führung des Anschlusses innerhalb des Ausschnitts verfügbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das induktive Bauelement auf der Oberseite des stehenden Ringkerns eine plane Ansaugfläche auf, so dass insbesondere bei der Bestückung des elektronischen Trägermaterials das induktive Bauelement geeignet ergriffen und bewegt werden kann, ohne dass dabei die Sichtbarkeit des einen oder der mehreren Anschlüsse wesentlich beeinträchtigt wird. Auf diese Weise kann insbesondere die Positionierung in der automatisierten Bestückung im Hinblick auf die Genauigkeit und (Schnelligkeit optimiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Länge des induktiven Bauelements kleiner als 120 % des Durchmessers des Ringkerns mit aufgebrachter Wicklung. D. h., durch das Vorsehen des einen oder der mehreren Ausschnitte und der darin zumindest teilweise vorgesehenen Anschlüsse bleibt die Sichtbarkeit dieses Bereichs der Anschlüsse bestehen, selbst wenn das Material der Halterung nur geringfügig über den Durchmesser des Ringkerns mit aufgebrachter Wicklung und möglicherweise aufgebrachter Verkapselung hinausragt. D. h., die Länge des induktiven Bauelements ist im Wesentlichen durch den Durchmesser des Ringkerns, der Wicklung und der möglicherweise vorhandenen Verkapselung gegeben, wobei die generelle Ringform und die Anwesenheit des einen oder der mehreren Ausschnitte dennoch die Sichtbarkeit der Anschlüsse gewährleistet, wobei kein unerwünscht großer Überhang der Halterung im Vergleich zum Durchmesser des Ringkerns erforderlich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Längsabmessung der Halterung nicht größer als die maximale Längsabmessung des Ringkerns mit der Wicklung. In diesem Falle ist also die Grundfläche des induktiven Bauelements im Wesentlichen durch die projizierte Fläche des Ringkerns in stehender Anordnung festgelegt, wobei dies insbesondere für die sich daraus ergebende Längsabmessung gilt. Andererseits bleibt bei Betrachtung von oben mit nur einem geringen Winkel zur senkrechten die Sichtbarkeit der Anschlüsse in den Ausschnitten des induktiven Bauelements bestehen, so dass sich die zuvor genannten Vorteile bei der automatisierten oder manuellen Bestückung ergeben, ohne dass jedoch eine Vergrößerung der Grundfläche auf der elektronischen Leiterplatte erforderlich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Längsabmessung des induktiven Bauelements 25 mm oder weniger. Damit eignet sich das erfindungsgemäße induktive Bauelement für viele Arten elektronischer Schaltungen, in denen Ringkernkonfigurationen erforderlich sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Ringkern auf der Halterung in stehender Anordnung vorgesehen, so dass die Sichtbarkeit der Anschlüsse auch dann gegeben ist, wenn bei senkrechter Projektion des Ringkerns auf die Halterung der eine oder die mehreren Ausschnitte teilweise verdeckt sind.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Ringkern in liegender Anordnung auf der Halterung vorgesehen, so dass sich damit eine sehr flache Bauweise des Bauelements verwirklichen lässt und gleichzeitig eine optimale Sichtkontrolle der Anschlüsse bei der Montage gegeben ist, wie dies auch zuvor bereits erläutert ist.
Weitere Ausführungsformen sind den angefügten Patentansprüchen und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung zu entnehmen. In der Beschreibung wird Bezug genommen auf die Figuren, in denen:

Fig. 1a schematisch eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen induktiven Bauelements zeigt,
Fig. 1b und 1c schematisch Draufsichten des induktiven Bauelements von unten bzw. von oben darstellen,
Fig. 1d und 1e schematisch Seitenansichten des induktiven Bauelements darstellen,
Fig. 2 schematisch eine Draufsicht eines induktiven Bauelements zeigt, in welchem zwei oder mehr Anschlüsse in einem Ausschnitt vorgesehen sind, wobei die Sichtbarkeit zumindest der Anschlussbereiche gewährleistet ist,
Fig. 3a schematisch eine Seitenansicht des induktiven Bauelements zeigt gemäß einer Ausführungsform, in der Steckkontakte zur Verbindung der Wicklungen und des Ringkerns mit einer Halterung vorgesehen sind,
Fig. 3b schematisch eine Draufsicht des induktiven Bauelements aus Fig. 3a zeigt, wobei eine gewisse Anschlussanordnung durch die Steckkontakte vorgegeben ist und
Fig. 4a und 4b zeigen schematisch eine Draufsicht des induktiven Bauelements gemäß einer anschaulichen Ausführungsform, in der der Ringkern in liegender Anordnung auf der Halterung aufgebracht ist..

Fig. 1a zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines induktiven Bauelements 100, das eine Spule, ein Transformator, oder dergleichen, darstellt, wobei eine Ringkernkonfiguration vorgesehen ist. Dazu umfasst das Bauelement 100 einen Ringkern 110 auf dem zumindest eine Wicklung 111 aufgebracht ist, von der in der gezeigten Darstellung lediglich ein Anschlussbereich sichtbar ist. Beispielsweise kann die Wicklung 111 so auf den Ringkern 110 aufgebracht sein, das diese zumindest einen wesentlichen Teil des Umfangs des Ringkerns 110 umgibt und ein geeignetes Material als Leiter, beispielsweise Kupferdraht und dergleichen vorgesehen ist. Es kann auch eine Einkapselung in Form eines Kunststoffmaterials vorgesehen sein, der die Wicklung 111 bis auf entsprechende Anschlussbereiche einhüllt, wenn etwa erhöhte Anforderungen im Hinblick auf Integrität und Isolationsfestigkeit zu erfüllen sind. Somit sind die äußeren Abmessungen des Ringkerns 110 durch die Wicklung 111 und durch eine mögliche Ummantelung des Kerns und der Wicklung 111 gegeben. Wie bereits zuvor erläutert ist, repräsentiert das Bauelement 100 in einer Ausführungsform eine stehende Ringkernkonfiguration, in der also die Höhe des Ringkerns 110 im Wesentlichen durch seinen Durchmesser und nicht durch die Breite des Ringkerns 110 festgelegt ist. Somit ist auch die gesamte Bauhöhe des Bauelements 100 durch den Durchmesser des Ringkerns 110 sowie durch die Höhe einer Halterung 120 im Wesentlichen festgelegt, die den stehenden Ringkern 110 mechanisch fixiert und eine elektrische Anbindung der einen oder der mehreren Wicklungen 111 mit einer oder mehreren Anschlussflächen 131 eines elektronischen Trägers 130, etwa einer Leiterplatte, und dergleichen ermöglicht.
Zu diesem Zweck umfasst die Halterung 120 eine geeignete Struktur, um einen Teil des Umfangs des Ringkerns 110 zu umfassen und damit mechanisch zu stabilisieren, wobei die mechanische Fixierung durch geeignete Mittel, etwa Kleber, etc. folgen kann, während in anderen Ausführungsformen die Fixierung des Ringerkerns 110 ausschließlich oder teilweise über die Wicklung 111 erfolgt, die wiederum mit einem Endbereich eines Anschlusses 122A verbunden ist, etwa durch Lötung, Verschweißung, Verpressen, und dergleichen. Ferner umfasst die Halterung 120 mindestens einen Ausschnitt 121A an einem Endbereich der Halterung 120, über welchen sich zumindest ein Teil des Anschlusses 122A erstreckt. D. h., der Ausschnitt 121A stellt die Sichtbarkeit des im Ausschnitt 121A verlaufenden Teils des Anschlusses 122A sicher, so dass damit auch eine optische Kontrolle des Anschlusses 122A in Bezug auf die Anschlussfläche 131 bei Draufsicht auf das Bauelement 100 gewährleistet ist, sofern die Beobachtung mit einem nur geringem Neigungswinkel zur Senkrechten erfolgt. D. h., bei Aufsetzen des induktiven Bauelements 100 auf die Leiterplatte 130 kann typischerweise, da für entsprechende Inspektionsanlagen oder auch bei manueller Bestückung ein relativ großer Bereich an Beobachtungswinkeln verfügbar ist, der Anschluss 122A in seiner Position in Bezug auf die Fläche 131 beobachtet werden, so dass jederzeit eine geeignete Korrektur der Lage des Bauelements 100 relativ zu der Anschlussfläche 131 erfolgen kann. Zur besseren Handhabung umfasst in der gezeigten Ausführungsform das Bauelement 100 ferner eine Aussaugfläche 112, die auf der Oberseite des Ringkerns 110 vorgesehen ist. Die Ansaugfläche 112 umfasst eine plane Auflagefläche, so dass das Bauelement 100 über die Fläche 112 durch eine Vakuumpipette oder dergleichen erfasst und damit positioniert werden kann. Die Fläche 112 ist so positioniert, dass die Sichtbarkeit des Anschlusses 122A in dem Ausschnitt 121A auch bei Verwendung einer Vakuumpipette nicht oder kaum beeinträchtigt ist.
Fig. 1b zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer Draufsicht von unten. Wie dargestellt, erstreckt sich der Anschluss 122A zumindest über einen Teil des Ausschnitts 121A hinweg, wobei in der gezeigten Ausführungsform der Anschluss 122A mit einem geeigneten Bereich davon sich vollständig über den Ausschnitt 121A hinweg erstreckt. D.h., der Anschluss 122A erstreckt sich über den Ausschnitt 121A über die gesamte Abmessung des Ausschnitts in einer lateralen Richtung oder Breitenrichtung B.
Ferner ist in der gezeigten Ausführungsform ein zweiter Ausschnitt 121B an dem gegenüberliegenden Endbereich der Halterung 120 vorgesehen, wobei sich auch ein zweiter Anschluss 122B zumindest teilweise, und in der dargestellten Ausführungsform vollständig, über den Ausschnitt 121B hinweg erstreckt. D.h., die Länge des Bereichs der Anschlüsse 122A, 122B, der sich in der Breitenrichtung B über den jeweiligen Ausschnitt 121A, 121B erstreckt, ist größer als die laterale Abmessung der jeweiligen Ausschnitte 121A, 121B in der Breitenrichtung B. Wie nachfolgend in weiteren Ausführungsformen erläutert ist, kann der Bereich der Anschlüsse 122A, 122B, der sich über die jeweiligen Ausschnitte 121A, 121B erstreckt, kleiner sein als dessen laterale Abmessung, solange damit eine ausreichende Kontaktfläche bereitgestellt ist und die Sichtbarkeit dieses Bereichs bei der Handhabung des Bauelements 100 gewährleistet ist.
Wie gezeigt, ist eine Gesamtlänge des Bauelements 100, die als L3 gekennzeichnet ist, durch die Abmessung der Halterung 120 sowie durch einen möglichen Überstand der Anschlüsse 122A, 122B festgelegt. Die Länge der Halterung 120 ist durch L2 dargestellt, während der Abstand in Längsrichtung der beiden Anschlüsse 122A, 122B, d. h. der Bereiche, die durch die Ausschnitte 121A, 121B sichtbar sind, als L1 dargestellt ist. Die Bügel 122A, 122B können zumindest abschnittsweise so gestaltet sein, dass eine größere Kontaktfläche verfügbar ist. Beispielsweise sind entsprechende Bereiche 128A, 128B mit einer größeren Abmessung entlang der Länge vorgesehen, so dass zwar einerseits noch die relative Lagebeziehung zwischen den Flächen 128A, 128B einerseits und den zugehörigen Anschlussflächen 131 der Leiterplatte 130 (siehe Fig. 1a) sichtbar bleibt, andererseits aber eine verbesserte elektrische und mechanische Kontaktierung möglich ist.
Fig. 1c zeigt schematisch das Bauelement 100 in einer Draufsicht von oben, so dass die Ansaugfläche 112 auf dem Ringkern 110 sichtbar ist. Wie ferner dargestellt ist, ist die Halterung 120 in der Breitenrichtung B (siehe Fig. 1b) etwas größer als der Ringkern 110, also größer als die projizierte Fläche des Ringkerns, so dass eine effiziente "Einbettung" des Ringkerns 110 mit einem Teil seines Umfangs in der Halterung 120 möglich ist, wie dies beispielsweise auch deutlicher in Fig. 1a gezeigt ist. Ferner sind die Anschlüsse 122A, 122B, bzw. deren Endbereiche auf der Halterung 120 gezeigt, während die Bereiche der Anschlüsse 122A, 122B, die als eigentliche Anschlussfläche dienen, nicht sichtbar sind. Dabei ist zu beachten, dass die Draufsicht aus Fig. 1c die Projektion in senkrechter Richtung darstellt und bereits eine geringfügige Abweichung von dieser senkrechten Projektionsrichtung (senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1c) wieder zur Sichtbarkeit der Anschlüsse 122A, 122B innerhalb der Ausschnitte 121A, 121B führt. Da typischerweise entsprechende Inspektionseinrichtungen oder auch das Gesichtsfeld eines manuellen Bestückers einen gewissen Winkelbereich um die Senkrechte herum mit einschließt, sind somit die entsprechenden Anschlussbereiche der Anschlüsse 122A, 122B während der Handhabung und Bestückung von elektronischen Leiterplatten sichtbar, wie dies auch zuvor erläutert ist.
Fig. 1d zeigt eine schematische Seitenansicht des Bauelements 100, wobei die Anschlüsse 122A, 122B mit ihrem Bereich oberhalb der Halterung 120 und mit ihrem Bereich unterhalb der Halterung 120 gezeigt sind. Ferner ist die Wicklung 111 mit einem jeweiligen Endbereich der Anschlüsse 122A, 122B verbunden. Wie gezeigt, beträgt die Länge L3 der dargestellten Ausführungsform, d. h. die Länge, die durch die Überstände der Anschlüsse 122A, 122B festgelegt ist, maximal 120% der Abmessung D, die im Wesentlichen dem Durchmesser des Ringkerns 110 mit aufgebrachter Wicklung 111 und ggf. mit aufgebrachter Isolierung bzw. Ummantelung entspricht. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Bauteillänge L3 35 mm oder weniger, bevorzugt 25 mm oder weniger, so dass damit eine große Klasse induktiver Bauelemente in Form von Speicherspulen, Drosseln, Transformatoren, und dergleichen mit eingeschlossen ist.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass in anderen Ausführungsformen auch kleinere oder größere Abmessungen in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind.
Fig. 1e zeigt schematisch eine Seitenansicht des Bauelements 100, wobei der Anschluss 122A in Form eines Bügels gezeigt ist, der sich über den gesamten Ausschnitt 121A hinweg erstreckt und durch das Material der Halterung 120 durchgeführt ist, so dass zumindest ein Endbereich des Bügels 122A als Anschlussbereich für die Wicklung 111 dient. Das Vorsehen des Anschlusses 122A und auch des Anschlusses 122B (siehe Fig. 1b) in Form eines Bügels, der aus einem leitenden Material aufgebaut ist, möglicherweise mit einer geeigneten Oberflächenbeschichtung in Form von Zinn, und dergleichen, erlaubt eine präzise Herstellung und eine effiziente Bestückung der Halterung 120 mit den jeweiligen Anschlüssen, wobei gleichzeitig eine hohe mechanische Festigkeit der Anschlüsse 122A, 122B an der Halterung 120 erreicht wird. Somit kann in einigen anschaulichen Ausführungsformen der Endbereich des Anschlusses 122A, der mit dem Endbereich der Wicklung 111 verbunden wird, auch als ausschließliche mechanische Fixierung für den Ringkern 110 dienen, sofern die Wicklung 111 in geeigneter Weise mechanisch fest mit dem Ringkern 110 verbunden ist, wobei dies beispielsweise mittels eines Isoliermaterials als Ummantelung und dergleichen gelingt. In anderen Ausführungsformen kann zusätzlich zu der mechanischen Fixierung durch das Wicklungsende der Wicklung 111 an dem entsprechenden Endbereich des Anschlusses 122A auch eine Fixierung mittels Kleber, und dergleichen erfolgen. Wie ferner gezeigt ist, ergibt sich durch die Verwendung des Anschlusses 122A in Form eines Bügels auch eine gut definierte Auflagefläche für die Fixierung an der Anschlussfläche 131 (siehe Fig. 1a), so dass im Hinblick auf die Eigenschaften der elektrischen und mechanischen Kontaktierung sowie auf die sich letztlich einstellende Gesamthöhe des Bauelements 100 auf der Leiterplatte 130 (siehe Fig. 1a) ein hoher Grad an Präzision erhalten wird.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Draufsicht eines induktiven Bauelements 200 gemäß weiteren Ausführungsformen, in denen eine Halterung 220 in Verbindung mit einem Ringkern 210 in stehender Konfiguration vorgesehen ist, wie dies auch zuvor im Zusammenhang mit dem Bauelement 100 erläutert ist. Es kann aber auch eine liegende Konfiguration des Ringkerns vorgesehen werden, wie dies nachfolgend auch mit Bezug zu den Figuren 4a und 4b beschrieben ist. Ferner sind in der Halterung 220 Ausschnitte 221A, 221B vorgesehen, um die Sichtbarkeit zweier oder mehrerer Anschlüsse 222A, 223A, 224A, 225A einerseits und Anschlüsse 222B, 223B, 224B, 225B andererseits sicherzustellen. Dazu weisen die Halterung 220 und die Ausschnitte 221A, 221B laterale Abmessungen auf, so dass dies den Erfordernissen für die Gesamtfläche des Bauelements 200 bei der Bestückung einer elektronischen Leiterplatte genügt. In der gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise zumindest die Anschlüsse 222A, 224A einerseits und die Anschlüsse 223A, 225A andererseits als elektrisch isolierte Anschlüsse vorgesehen, beispielsweise können die Anschlüsse 222A, 224A einerseits und die Anschlüsse 223A, 225A anderseits jeweils als ein Bügel bereitgestellt werden, wie dies auch zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert ist. D. h., in diesem Falle sind die Anschlüsse 222A, 224 durchgängig miteinander verbunden, d. h. es ist ein entsprechender zentraler Bereich 226A als leitende Verbindung vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein entsprechender leitender zentraler Bereich 227A für die Anschlüsse 223A, 225A vorgesehen. In anderen Ausführungsformen kann der entsprechende mittlere Bereich 226A, 227A fehlen oder dieser kann in Form eines elektrisch nicht leitenden Materials vorgesehen sein, so dass sich auch eine elektrische Isolierung der Anschlüsse 222A, 224A einerseits und der Anschlüsse 223A, 225A andererseits ergibt.
Durch das Vorsehen eines elektrisch leitenden mittleren Bereichs 226A bzw. 227A ergibt sich dennoch eine einfache Montage der jeweiligen Anschlüsse während auch die mechanische Stabilität sehr hoch ist. Gleiches gilt auch für die Anschlüsse 222B, 223B, 224B, 225B. Es sollte beachtet werden, dass bei Bedarf die entsprechenden mittleren Bereiche 226A, 227B bzw. 226B, 227B erst bei der Montage oder nach erfolgter Montage, beispielsweise durch Erhitzen und dergleichen entfernt werden können, so dass sich bei Bedarf die entsprechende elektrische Isolation im montierten Bauelement 200 ergibt, während bei der Montage und der Handhabung des Bauelements 200 dennoch eine hohe mechanische Belastbarkeit der Anschlüsse 222A, ..., 225A und 222B, ..., 225B gewährleistet ist.
Für die weiteren Komponenten des Bauelements 200 gelten die gleichen Kriterien, wie sie auch zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert sind. Insbesondere kann der Ringkern 210 eine entsprechende Anzahl an Wicklungen aufweisen, beispielsweise zwei oder vier Wicklungen für die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform, die somit separat elektrisch anschließbar sind. Ferner bleiben die entsprechenden Anschlussbereiche der Anschlüsse 222A, ..., 225A und der Anschlüsse 222B, ..., 225B während der Positionierung relativ zu entsprechenden Anschlussflächen einer elektronischen Leiterplatte sichtbar, so dass auch hier ein hohes Maß an Präzision für eine Vielzahl an Anschlüssen gewährleistet ist.
Fig. 3a zeigt schematisch eine Seitenansicht eines induktiven Bauelements 300, das wiederum einen Ringkern 310 mit aufgebrachten Wicklungen 311A, 311B aufweist. Ferner weist in der gezeigten Ausführungsform der Ringkern 310 eine Kontaktkomponente 312 auf, in der die jeweiligen Anschlussenden der Wicklungen 311B, 311A entsprechend einer vorgegebenen Anschlussbelegung herausgeführt sind. Beispielsweise kann der Kontaktbereich 312 entsprechende Anschlussstifte 313A, 313B bzw. 314A, 314B, die in ihrer Lage und Größe auf Steckkontakte 342A, 343A, 342B, 343B abgestimmt sind. Diese Steckkontakte sind wiederum elektrisch mit Anschlüssen 322A, 323A, 322B, 323B verbunden, die wiederum sich teilweise oder vollständig mit einem entsprechenden Anschlussbereich über jeweilige Ausschnitte (nicht gezeigt) hinweg erstrecken, wie dies auch zuvor mit Bezug zu den Bauelementen 100 und 200 erläutert ist. Die elektrische Verbindung der Anschlüsse 322A, 323A, 322B, 323B mit den zugehörigen Steckkontakten 342A, 343A, 343B, 342B erfolgt über in der Halterung 320 verlegte Anschlussleitungen 344A, 345A, 344B, 345B. Zu diesem Zweck können geeignete Leitermaterialien in die Halterung 320, beispielsweise bereits bei der Herstellung oder nachfolgend in entsprechend gestaltete Öffnungen eingelegt werden.
Fig. 3b zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Halterung 320 des Bauelements 300, wobei in der dargestellten Ausführungsform die Anschlüsse 322A, 323A so ausgeführt sind, dass diese sich gänzlich über die laterale Abmessung eines Ausschnitts 321A hinweg erstrecken. In ähnlicher Weise sind die Anschlüsse 322B, 323B so gestaltet, dass diese sich über die laterale Abmessung eines Ausschnitts 321B gänzlich hinweg erstrecken. Wie gezeigt, sind die Anschlüsse 322A, 323A über die zugehörigen Verbindungsleitungen 344A bzw. 345A mit den entsprechenden Steckkontakten 342A, 343A verbunden. In ähnlicher Weise sind die Anschlüsse 322B, 332B über die jeweiligen Anschlussleitungen 344B, 345B mit den zugehörigen Steckkontakten 342B, 343B verbunden. Das in Fig. 3b gezeigte Anschlussschema ist beispielsweise für zwei getrennte Wicklungen geeignet, wobei jedoch jede andere Anschlussbelegung und Gestaltung verwendet werden kann. In einer Ausführungsform sind die Komponenten 322A, 344A, 342A als ein einzelnes Einlegeteil ausgebildet, so dass sich eine sehr effiziente Integration der Anschlüsse in die Halterung 320 bei der Herstellung der Halterung 320 oder nach Herstellung der Halterung 320 ergibt. In ähnlicher Weise können auch die Anschlüsse 323A, 322B, 323B mit den zugehörigen Komponenten als jeweils ein Einlegeteil vorgesehen werden.
Fig. 4a zeigt schematisch eine Draufsicht eines induktiven Bauelements 400A, das eine Halterung 420 mit entsprechenden Ausschnitten 421A, 421B mit zugehörigen Kontakten 422A, 422B aufweist. Im Hinblick auf diese Komponenten gelten die gleichen Kriterien, wie sie auch zuvor mit Bezug zu den induktiven Bauelementen 100, 200 und 300 dargelegt sind. Ferner ist auf der Halterung 420 ein Ringkern 410 in liegender Anordnung befestigt, so dass sich für das gesamte Bauelements 400A eine sehr geringe Einbauhöhe ergibt. In der gezeigten Ausführungsform ist eine einzelne Wicklung 411 auf den Ringkern 410 aufgebracht, deren Endbereiche mit den jeweiligen Kontakten 422A, 422B verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die lateralen Abmessungen der Halterung 420 geringfügig größer als die lateralen Abmessungen des Ringkerns 410, so dass ein gewisser Überstand in der Halterung 410 in Bezug auf den Ringkern 410 erreicht wird. In anderen Ausführungsvarianten kann die laterale Abmessung der Halterung 420, zumindest über einen gewissen Bereichen hinweg, kleiner sein als die Außenabmessung des Ringkerns 410, so dass sich auch eine sehr kompakte Aufbau in der lateralen Richtung des Bauelements 400A ergibt. Vorteilhafterweise sind in einer derartigen Ausführungsform die Ausschnitte 421A, 421B zumindest teilweise sichtbar bei vertikaler Draufsicht, so dass zumindest die Kontakte 422A, 422B in präziser Weise in Bezug auf eine Kontaktfläche einer Leiterplatte erkennbar sind.
Fig. 4b zeigt schematisch eine Draufsicht eines induktiven Bauelements 400B, in welchem der Ringkern 410 ebenfalls in liegender Konfiguration auf der Halterung 420 aufgebracht ist. In dieser Ausführungsform sind jedoch mindestens zwei Wicklungen 411A, 411B vorgesehen, die jeweils getrennt mit zugehörigen Kontakten verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform sind beispielsweise im Vergleich zu der Ausführungsform in Figur 4a zusätzliche Ausschnitte 421C, 421D mit zugehörigen Kontakten 422C, 422D vorgesehen. In dieser Variante ist beispielsweise die Wicklung 411A mit den Kontakten 422A, 422C verbunden, während die Wicklung 411B mit den Kontakten 422B, 422D verbunden ist. Wenn also mehrere Wicklungen voneinander isoliert mit einer Leiterplatte zu verbinden sind, ist insbesondere in der liegenden Ausführungsform des Bauelements 400B eine sehr robuste Verbindung zu einer Leiterplatte möglich, da die zugehörigen Kontakte in geeigneter Weise über den gesamten Umfang der Halterung 420 verteilt sind. Durch die Sichtbarkeit der Kontakte wird aber dennoch eine zuverlässige Positionierung der vielen verteilten Kontakte in Bezug auf die zugehörigen Anschlussflächen auf der Leiterplatte gewährleistet.
Es sollte beachtet werden, dass selbstverständlich die zuvor beschriebenen Varianten für die diversen Komponenten in den Bauelementen 100, 200 und 300 auch in den Ausführungsvarianten in liegender Bauweise implementiert werden können. Insbesondere kann eine geeignete Ansaugfläche (nicht gezeigt) in der Mitte des Bauelements 400A bzw. 400B vorgesehen werden, so dass auch eine zuverlässige Handhabung des Bauelements möglich ist, wie dies auch zuvor beschrieben ist. Auch in diesem Falle bleiben die entsprechenden Kontakte während der Montage, beispielsweise mittels einer entsprechend aufgebrachten Ansaugfläche, gut sichtbar.
Die vorliegende Erfindung stellt also induktive Bauelemente mit stehender oder liegender Ringkernkonfiguration bereit, in denen ein oder mehrere Ausschnitthalterung des Bauelements für die Sichtbarkeit eines Teils der elektrischen Anschlüsse bei der Positionierung auf einer elektronischen Leiterplatte und der anschließenden Kontrolle der Lötverbindungen sorgen. Im Zusammenwirken mit der Ansaugfläche auf der Oberseite des Ringkerns lässt sich also das induktive Bauelement effizient handhaben, wobei optische Kontrolle und somit Korrigierbarkeit der Position relativ zur Anschlussfläche oder zu Anschlussflächen auf der Leiterplatte bewahrt bleibt.
Es wird explizit ein induktives Bauelement mit Ringkern offenbart, das Anschlüsse umfasst, die sich zumindest teilweise über Ausschnitte in der Halterung des Ringkerns hinweg erstrecken, so dass optische Kontrollmöglichkeiten insbesondere bei der Positionierung relativ zu Anschlussflächen auf einer Platine in SMD-Bestückungstechniken sowie der Kontrolle der Lötstellen gegeben sind. Im Zusammenwirken mit einer Ansaugfläche auf der Oberseite des Ringkerns kann somit eine effiziente Handhabbarkeit bei automatisierten und manuellen Bestückungsverfahren gewährleistet werden. Auf Grund der Ausschnitte können die lateralen Abmessungen der von dem induktiven Bauelement eingenommenen Grundfläche kleingehalten werden. Auf der Halterung kann gemäß einer alternativen Ausführungsform ferner ein Steck- oder Schneidkontakt vorgesehen sein, der mit einem Anschluss elektrisch leitend verbunden ist, und zur Aufnahme eines Anschlussstiftes ausgebildet ist, der mit der Wicklung verbunden ist. Gemäß einer anderen alternativen Ausführungsform kann der Anschluss eine verbreiterte Anschlussfläche aufweisen, die jedoch kleiner ist als der Ausschnitt. In beiden Fällen ist die Sichtbarkeit beim Positionieren gewährleistet.

Claims

Induktives Bauelement mit
einem Ringkern (110) und einer darauf aufgebrachten Wicklung (111),
einer Halterung (120), auf der der Ringkern (110) angebracht ist und die an einem Endbereich einen Ausschnitt (121A) aufweist, und
einem Anschluss (122A), der zur Kontaktierung einer Anschlussfläche (131) eines Bauteilträgers (130) geeignet gestaltet ist, mit der Wicklung (111) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anschluss (122A) in Form eines Anschlussbügels vorgesehen ist, der sich vollständig über den Ausschnitt (121A) hinweg erstreckt, und
der Anschluss (122A) eine verbreiterte Anschlussfläche (128A) aufweist, die jedoch kleiner ist als der Ausschnitt (121A).
Induktives Bauelement nach Anspruch 1, wobei zumindest ein Endbereich des Anschlusses (122A) aus dem Material der Halterung (120) herausragt und mit einem Endbereich eines Leiters der Wicklung (111) mechanisch und elektrisch verbunden ist.
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwei oder mehr von einander elektrisch isolierte Anschlüsse (222A, 223A, 224A, 225A) vorgesehen sind, die sich zumindest teilweise über den Ausschnitt (121A) hinweg erstrecken.
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen zweiten Ausschnitt (121B) an einem zweiten Endbereich der Halterung aufweist, wobei ein zweiter Anschluss (122B) vorgesehen ist, der sich zumindest teilweise über den zweiten Ausschnitt (121B) hinweg erstreckt.
Induktives Bauelement nach Anspruch 4, wobei der zweite Anschluss (122B) sich vollständig über den zweiten Ausschnitt (121B) hinweg erstreckt.
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine auf der Oberseite des stehenden Ringkerns (110) aufgebrachte plane Ansaugfläche (112) aufweist.
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Länge des induktiven Bauelements kleiner ist als 120% des Durchmessers des Ringkerns (110) mit aufgebrachter Wicklung (111).
Induktives Bauelement nach Anspruch 7, wobei die Längsabmessung der Halterung (120) nicht größer ist als die maximale Längsabmessung des Ringkerns (110) mit der Wicklung (111).
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längsabmessung des induktiven Bauelements 35 mm oder kleiner, insbesondere 25 mm oder kleiner, ist.
Induktives Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ringkern (110) in stehender Konfiguration auf der Halterung (120) angeordnet ist.
Induktives Bauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ringkern (410) in liegender Konfiguration auf der Halterung angeordnet ist.