JP2015015492A - 表面実装磁性部品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁性部品組立体及びこの組立体の製造方法を改善し、小型でより組み立てやすい部品構造やより少ない製造ステップ等を実現する。【解決手段】表面実装磁性部品組立体は、巻線部と、前記巻線部から延びる対向した第一及び第二遠位端とを有する導電コイルと、前記巻線部の周りに形成されこれを囲繞する磁気コアであり、台壁と前記台壁から延びかつそれと直交する側壁とを有し、前記第一及び第二遠位端が前記磁気コアの前記台壁を通過して延びる、磁気コアと、それぞれの前記第一及び第二遠位端に接続される第一及び第二端子クリップであり、前記磁気コアの対向する側壁に隣接して前記台壁上に位置する第一及び第二端子クリップと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は概して磁性部品及びその製造に関する。特に、インダクタ及びトランスなど表面実装磁気電子部品に関する。

電子パッケージの進歩に伴って、より小さく、しかもより強力な電子デバイスが製造可能になった。この種のデバイスの全体サイズを小さくするために、デバイス製造に使用される電子部品は、ますます小型化されてきた。このような要求を満たす電子部品の製造は、多くの困難を伴い、それによって、製造工程をよりコスト高にして、電子部品のコストを上げている。

他の部品と同様、インダクタ及びトランスなど磁性部品の製造工程は、非常に競争の激しい電子部品製造業においてコストを削減する手段として精査されてきた。製造コストの削減は、製造される部品が低コストでありかつ大量生産の部品である場合、特に望ましい。このような部品及びこれら部品を利用する電子デバイスの大量生産工程において、製造コストの削減はどのようなものでも当然に有意義である。

本明細書においては、磁性部品組立体及びこの組立体の製造方法の例示的実施形態が開示される。有利には、この組立体を利用して、１または複数の下記の利点を得ることができる。すなわち、小型に製造するのに修正可能な部品構造、小型でより組み立てやすい部品構造、既知の磁気構成体に共通する製造ステップを除外できる部品構造、より効果的な製造技術によって信頼性を増した部品構造、既存の磁性部品と比べて同様のまたはこれより小さいパッケージサイズで性能が向上した部品構造、従来の小型化された磁性部品に比べて出力能力が増大した部品構造、及び既知の磁性部品構成に比較して明白に性能が優れた独自のコア及びコイル構成を有する部品構造である。

例示的部品組立体は、例えば、インダクタ及びトランスを組み立てるのに特に有利であると思われる。組立体は、小さいパッケージサイズで確実に提供され、回路基板への設置を容易にするために表面実装機能を含むことができる。

本発明の例示的実施形態による例示的表面実装磁性部品の部分分解図である。 図１の磁性部品の頂面概略斜視図である。 図１の磁性部品の頂面組立斜視図である。 図１の磁性部品の底面組立斜視図である。 本発明の例示的実施形態による別の例示的磁性部品の部分分解図である。 図５の磁性部品の頂面概略斜視図である。 図５の磁性部品の頂面組立斜視図である。 図５の磁性部品の底面組立斜視図である。 本発明の別の実施形態により形成された端子組立体を示す図である。 図９の組立体の一部の拡大図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品製造の第一段階を表す図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品製造の第二段階を表す図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、図１１Ｂから得られた組立体の頂面図を示す。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、図１１Ｂから得られた組立体の底面図を示す。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品製造の第三段階を表す図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品製造の第四段階を表す図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品製造の第五段階を表す図である。 図９及び１０の端子組立体を利用する製造ステップを示し、磁性部品完成体を示す図である。 別の磁性部品を示す図である。 例示的実施形態により形成された磁性部品用のコアピースの斜視図である。 製造の成形段階における端子リードフレームと組み立てられた図１３のコアピースを示す。 成形工程後の図１４の組立体の一部を示す。

図面を参照して非限定的かつ非包括的実施形態について説明する。特に明記されない限り、同様の参照番号は図面全体を通じて同様の部品を示す。

本明細書では、技術上の多数の困難を克服する発明的電子部品構成の例示的実施形態が記載されている。本発明を充分に理解するために、以下の開示は様々な節または部に分けて示され、第Ｉ部は特定の問題及び困難について論じ、第ＩＩ部は、これらの問題を克服する例示的な部品構成及び組立体について説明する。

Ｉ．本発明の概論
回路基板用のインダクタなどの従来の磁性部品は、一般に、磁気コア、及びコア内部の時にコイルと呼ばれる導電巻線を含む。コアは、磁性材料から製造された離散コアピースから製造でき、巻線はコアピース同士の間に配置される。Ｕコア及びＩコアの組立体と、ＥＲコア及びＩコアの組立体と、ＥＲコア及びＥＲコアの組立体と、ポットコア及びＴコアの組立体と、その他の適合する形状とを含めるが必ずしもこれに限定されない、様々な形状及びタイプのコアピース及び組立体が当業者によく知られている。離散コアピースは接着剤で一緒に接合することができ、一般には、物理的に相互に離間されるまたは間隙が置かれる。

例えば、いくつかの既知の部品において、コイルは導線から製造され、導線はコアまたは端子クリップの周りに巻かれる。すなわち、コアピースが完全に形成された後に、時にドラムコアまたはボビンコアと呼ばれるコアピースの周りに導線を巻くことができる。コイルの各自由端はリードと呼ぶことができ、回路基板への直接取り付けによりまたは端子クリップを介して間接的に接続することにより、インダクタを電気回路に結合するためにコイルの各自由端を使用できる。特に小さいコアピースの場合、コスト効率よくかつ信頼できるようにコイルを巻くことが課題となる。手巻きの部品はその性能が一貫しない傾向がある。コアピースは、その形状上、非常に脆弱でコイルを巻くときにコアの割れを生じやすく、コアピース同士の間隙の変動は、部品の性能に好ましくない変動を生じるおそれがある。さらに困難なことに、不均等に巻くこと及び巻線工程における張力に起因して、ＤＣ抵抗（ＤＣＲ）が好ましくない変動を生じるおそれがある。

他の既知の部品において、既知の表面実装磁性部品のコイルは一般に、コアピースとは別個に製造されて、後にコアピースと組み立てられる。すなわち、コイルは時に、予備形成または予備巻きコイルと呼ばれ、コイルの手巻きに伴う問題を回避しかつ磁性部品の組立を単純化する。このような予備形成コイルは、特に部品サイズが小さい場合に有利である。

磁性部品を回路基板に表面実装するときにコイルに電気的に接続するために、一般に、導電端子またはクリップが設置される。クリップは、造形されたコアピース上に組み立てられて、コイルのそれぞれの端に電気的に接続される。端子クリップは、一般に、例えば既知のはんだ付け技術を用いて、回路基板上の導電トレース及びパッドに電気的に接続されることができる概して平坦かつ平面的な領域を含む。そのように接続されて回路基板に電圧を印加すると、回路基板から端子クリップの一方へ、コイルを介して他方の端子クリップへ、さらに回路基板へ戻るように電流が流れる。インダクタの場合、コイルを通過する電流は、磁気コアに磁場及びエネルギーを誘発する。複数のコイルを設置することができる。

トランスの場合、一次コイル及び二次コイルが設置され、一次コイルを通過する電流は二次コイルの電流を誘起する。トランス部品の製造は、インダクタ部品と同様の課題を有する。

ますます小型化する部品において、物理的に間隙を持つコアを提供することが課題である。一定の間隙サイズを確立しこれを維持することは、コスト効率よく確実に実現するのが難しい。

小型化された表面実装磁性部品においてコイルと端子クリップとの間で電気的に接続することに関しても、実践上の多くの問題がある。コイルと端子クリップとの間のかなり脆弱な接続は一般に、コアの外部で行われ、その結果、分離しやすい。場合によっては、クリップの一部の周りにコイルの端部を巻きつけて、コイルとクリップとの間の信頼性のある機械的及び電気的接続を確実にすることが知られている。しかし、これは製造の観点から見て時間のかかるものであることが明らかであり、さらに簡易かつ迅速な成端の解決策が望ましい。さらに、コイル端を巻きつけるのは、薄くて丸いワイヤ構造ほど可撓性のない平坦な表面を持つ矩形断面のコイルなど、一定のタイプのコイルにとっては実用的ではない。

電子デバイスが強力さを増す近年の傾向が続いているので、インダクタなど磁性部品もより多くの電流量を伝導することが要求される。その結果、コイル製造に使用されるワイヤゲージは一般に大きくなる。コイル製造に使用されるワイヤのサイズが大きくなるという理由から、コイルの製造に丸形ワイヤを使用するとき、例えばはんだ付け、溶接または導電性接着剤などを用いて端子クリップに機械的かつ電気的に十分に接続するために、丸形ワイヤの端部は一般に、適切な厚み及び幅に平坦にされる。しかし、ワイヤゲージが大きいと、それだけ、端子クリップに適切に接続するためにコイルの端を平坦にすることが困難になる。このような困難の結果、コイルと端子クリップとの間の接続が一貫しなくなり、使用時の磁性部品に対して望ましくない性能の問題及び変動を引き起こすおそれがある。このような変動を低下させることは非常に困難でありかつコスト高であることが分かっている。

丸形導線よりもむしろ平形導線からコイルを製造することにより、一定の用途の場合このような問題が軽減されるが、平形導線はさらに固く、第一にコイルに形成するのがより困難であり、ひいては他の製造上の問題を引き起こすことになる。丸形導線と異なり、平形導線の使用は、使用時の部品の性能を、時には所望しないように変化させるおそれもある。さらに、いくつかの既知の構造において、特に平形導線から製造されたコイルを含むものは、フックなどの成端形体またはその他の構造的形体をコイルの端部に形成して、端子クリップへの接続を容易にすることができる。しかし、このような機構をコイルの端部に形成することは、製造工程においてさらなる支出につながるおそれがある。

サイズを小さくしながら電子デバイスの出力及び性能を増大させる最近の傾向は、さらなる課題を有する。電子デバイスのサイズが小さくなったときに、これに使用される電子部品のサイズもこれに応じて小さくしなければならず、ひいては比較的小さくときには小型化された構造を持ちながらデバイスに電力を供給するためにより多量の電流を搬送するパワーインダクタ及びトランスを経済的に製造することに力が注がれてきた。磁気コア構造体は、電気デバイスの輪郭又はプロファイルをスリムに時には非常に薄くできるように、回路基板に対してどんどん薄い輪郭を持つことが望ましくなっている。このような要求を満たすことがさらに困難を生じる。さらに、多相電力システムに接続される部品の場合、小型化されたデバイスの中に様々な位相の電力を収容することは難しく、別の困難が生じる。

磁性部品のフットプリント及び輪郭を最適化することは、現代の電子デバイスの寸法要件を満たそうとする部品の製造業者にとって大きな関心事である。回路基板上の各部品は概して、回路基板に平行の平面において測定した直交する幅と奥行きの寸法によって定義され、幅と奥行きの積が、時に部品の「フットプリント」と呼ばれる、回路基板上で部品が占有する表面積を決定する。他方では、回路基板に垂直または直角の方向に測定した部品の全高は、時に部品の「輪郭」と呼ばれる。部品のフットプリントは、部分的に、回路基板上にいくつの部品を設置できるかを決定し、輪郭は、部分的に、電子デバイス内で平行の回路基板同士の間に許容される間隔を決定する。電子デバイスが小さくなると、概して、各回路基板上により多くの部品を設置する必要があるか、隣り合う回路基板間のクリアランスを小さくする必要があるか、又はその両方をする必要がある。

しかし、磁性部品に使用される多くの既知の端子クリップは、回路基板に表面実装されるときに、部品のフットプリント及び輪郭の両方又は一方を増大する傾向を有する。すなわち、クリップは、回路基板に実装されると部品の奥行き、幅もしくは高さ、又はこれらの組み合わせを拡大して、部品のフットプリント及び輪郭の両方又は一方を増大させる望ましくない傾向がある。特に、コアの頂部、底部または側部で磁気コアピースの外表面に嵌合されるクリップの場合、完成した部品のフットプリント及び輪郭の両方又は一方は端子クリップの分だけ拡張されるおそれがある。部品の輪郭または高さの拡張が比較的小さくても、所与の電気デバイス内で部品及び回路基板の数が増大すれば、その結果は相当のものになるおそれがある。

ＩＩ．本発明の例示的磁性部品組立体及び製造方法
従来の磁性部品の技術的な課題のいくつかに対処する磁性部品組立体の例示的実施形態を、これより説明する。記載されるデバイスに関連する製造ステップは、部分的に明白であり、部分的に以下に明確に記載される。同様に、記載される製造方法のステップに関連するデバイスは、部分的に明白であり、部分的に以下に明確に記載される。すなわち、本発明のデバイス及び方法は必ずしも以下の説明において別個に記載されず、さらなる説明なしでも当業者には充分に理解できる範囲にあると思われる。

図１〜４は、本発明の例示的実施形態による例示的表面実装磁性部品１００の様々な図である。より明確にいうと、図１は表面実装磁性部品１００の部分分解図であり、図２は磁性部品１００の頂面概略斜視図であり、図３は磁性部品１００の頂面組立斜視図であり、さらに図４は磁性部品１００の底面組立斜視図である。

部品１００は、概して、磁気コア１０２と、概してコア１０２内に収容されるコイル１０４と、端子クリップ１０６、１０８とを含む。図１〜４に示す例示的実施形態において、コア１０２はシングルピース１１０として製造されるが、別の実施形態において、所望される場合にはコア１０２は、組み立てられるときにコアピース同士の間に物理的に間隙を有する複数のコアピースを含む。

コアピース１１０は、例えばコイル１０４の周りで圧迫されることができる技術上既知の鉄粉材料またはアモルファスコア材料を用いて、一体的な部品として製造できる。このような鉄粉材料及びアモルファスコア材料は、分散した間隙の特性を示すことができ、この特性によりコア構造体において物理的間隙が必要となることを避ける。１つの例示的実施形態において、部品１００用の単一のコアピース１１０を、当業者によく知られている磁粉材料から製造でき、コイル１０４の周りに材料を圧迫または圧縮して、コアとコイルとの一体的構造を形成できる。

別の実施形態において、磁粉材料の層またはシートからコアピース１１０を形成できる。層またはシートは、コイル１０４の周りに積み重ねられ圧迫される。このような層またはシートを製造するための例示的な磁粉粒子には、フェライト粒子、鉄（Ｆｅ）粒子、センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ）粒子、ＭＰＰ（ＮｉーＭｏ−Ｆｅ）粒子、ハイフラックス（ＨｉｇｈＦｌｕｘ）（Ｎｉ−Ｆｅ）粒子、メガフラックス（Ｍｅｇａｆｌｕｘ）（Ｆｅ−Ｓｉ合金）粒子、鉄を主原料とするアモルファス粉末粒子、コバルトを主原料とするアモルファス粉末粒子または技術上既知のその他の均等の材料が含まれる。このような磁粉粒子が高分子結合材料と混合されると、その結果得られる磁性材料は、分散した間隙の特性を示し、磁性材料の様々なピースに物理的に間隙を作ったり分離したりすることが必要となるのを避ける。したがって、一貫した物理的間隙のサイズを確立しこれを維持することに関する困難及び支出が回避でき有利である。高電流を印加する場合、高分子結合剤と組み合わされたあらかじめ焼きなましされた磁気アモルファス金属粉が有利である場合がある。

図２において最も良好に見ることができるコイル１０４は、或る長さの丸形ワイヤから製造されて、第一遠位端すなわちリード１５０と、第一端と反対側の第二遠位端すなわちリード１５２と、コイル端１５０とコイル端１５２との間の巻線部１５４とを含み、ワイヤは、所望の効果例えば部品１００の選択された最終使用のための所望のインダクタンス値を得るための巻き数だけコイル軸線１５６の周りに巻かれる。さらに、コイルは、軸線１５６に沿ってらせん状にかつ軸線１５６に対して渦巻状に巻かれて、低輪郭となるように小型のコイル構成を提供する一方で、所望のインダクタンス値も提供する。端部１５０，１５２がコイル軸線１５６に対して平行に延びるように、端部は、巻線部１５４に対して折り曲げられて、以下で説明されるようにコイル端１５０、１５２の成端を容易にする。

所望する場合には、コイル１０４を形成するために使用されるワイヤをエナメルコーティング及びこれに類似するものでコーティングして、コイル１０４の構造面及び機能面を改良できる。当業者には分かるように、コイル１０４のインダクタンス値は、部分的には、ワイヤのタイプ、コイルにおけるワイヤの巻き数、及びワイヤの直径によって決まる。したがって、コイル１０４のインダクタンスの定格を用途によって相当に変えることができる。既知の技術を用いて、コイル１０４を、コアピース１１０から独立して製造でき、かつ部品１００の組立のための予備巻き構造体として提供できる。例示的実施形態において、コイル１０４は、あるいは所望する場合には、コイルを手巻きにできるものの、コイル完成品のインダクタンス値を一定にするように自動的に形成される。複数のコイルが設置される場合、使用される全てのコイルに電気的に接続するために、さらなる端子クリップが同様に必要とされる場合があることが理解される。

コイル１０４は単に例示的なものであり、あるいは他のタイプのコイルも利用できるものと理解される。例えば、図２に示される丸形ワイヤの代わりに平形導線を使用してコイルを製造できる。さらに、巻線部１５４は、らせん状または渦巻状（ただし、両方とも図２に示すものとは異なる）を含むがこれに限定されない、様々な別の形状及び形態をとることができ、巻線部の形態は湾曲断面（例えば、曲がりくねった形状（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ ｓｈａｐｅｓ）、Ｃ字形状など）の代わりに直線の多角形断面を持つことができる。同様に、所望する場合には、複数のコイルを利用できる。

図示されている実施形態に示すように、コアピース１１０は、台壁１１４と、台壁１１４の側縁から延びる概して直交する複数の側壁１１６、１１８、１２０、１２２とを有する一般的に矩形の本体に形成される。図１〜４に示す実施形態において、台壁１１４を、時には底壁と呼ぶことができる。側壁１１６、１１８は、相互に対向し、時にはそれぞれ左側面又は右側面と呼ぶことができる。壁１２０、１２２は相互に対向し、時としてそれぞれ前側面又は後側面と呼ぶことができる。側壁１１６、１１８、１２０、１２２は、台壁１１４の上に囲繞部または空洞部を形成する。囲繞部又は空洞部は概して、部品が組み立てられるときにコイル１０４を収容する。

同じく図１に示すように、第一コアピース１１０の側壁１１６は陥没面１２３を含み、対向する側壁１１８は対応する陥没面１２５を含む。陥没面１２３、１２５は、それぞれの側壁１１６、１１８の長さに沿って部分的距離のみ延びる。陥没面１２３、１２５はまた、底面に対して垂直の方向に測定した側壁１１６、１１８の高さよりも短い距離にわたって、台壁１１４から上向きに延びる。したがって、陥没面１２３、１２５は、側壁１１６、１１８の頂縁から離間される一方で、台壁１１４に隣接して延びる側壁１１６、１１８の長さの一部にわたって、台壁１１４の陥没面１２６、１２８に隣接する。

コアピース１１０の台壁１１４の外面は、外形形成されて、第一及び第二の陥没面１２６、１２８を分離する非陥没面１２４を含む。陥没面１２６、１２８は、非陥没面１２４の互いに対向する縁部で拡がる。第三及び第四の陥没面１３０、１３２も、台壁１１４の互いに対向するコーナーに配置される。第五及び第六の陥没面１３４、１３６は、コアピース１１０の残りのコーナーにおいて第三及び第四の陥没面１３０、１３２と対向する。図示されている実施形態において、第五及び第六の陥没面１３４、１３６は、概して相互に同平面上に拡がり、また、概して第三及び第四の陥没面１３０、１３２と同平面上に延びる。したがって、台壁１１４は３つの高さ位置を有する表面を持つ階段状のものであり、第一の高さ位置は非陥没面１２４の高さ位置であり、第二の高さ位置は、第一の高さ位置から第一の量だけ離間された陥没面１２６、１２８の高さ位置であり、第三の高さ位置は第一の高さ位置及び第二の高さ位置の各々から離間された陥没面１３０、１３２、１３４、１３６の高さ位置である。陥没面１２６、１３２、１３４は、非陥没面１２４によって陥没面１２８、１３０、１３６から離間しかつ分離される。陥没面１３０、１３６は、陥没面１２８によって離間されかつ分離され、陥没面１３２、１３４は、陥没面１２６によって離間されかつ分離される。

図１に示す例示的端子クリップ１０６、１０８は、実質的に同じ構成であるが、第一コアピース１１０に取り付けられるときに１８０°逆転し、ひいては相互の鏡像として拡がる。部品１００の端子クリップ１０６、１０８は各々、取付け部１４０と、概して平坦かつ平面的な底部１４２と、取付け部１４０と反対側の底部１４２の端に延びるコイル部１４４とを含む。直立した位置決めタブ部１４５は概ね、各クリップ１０６、１０８内で底部１４２に垂直に延びる。位置決めタブ部は、第一コアピース１１０の側壁１１６、１１８の陥没面１２３、１２５に受け取れられるように形成されかつ寸法設定される。

図示する実施形態において、取付け部１４０は、概ねコイル部１４４と同一平面上に拡がり、底部１４２の平面からオフセットされるまたは離間される。クリップ１０６、１０８は、底部１４２を陥没面１２６、１２８に当接させ、コイル部１４４を陥没面１３０、１３２に当接させ、取付け部１４０を陥没面１３４、１３６に当接させて、コアピース１１０に取り付けられる。また、図１及び２に示すように、コイル端１５０、１５２は、端子クリップ１０６、１０８のコイル部１４４の貫通穴１４６を通過して延びる。ここにコイル端は、はんだ付けされ、溶接されまたはその他の方法で取り付けられて、コイル端１５０、１５２とコイル１０４との間の電気接続を確実にすることができる。しかし、コイル端１５０、１５２はコアピース１１０の台壁１１４の陥没面に位置するので、コアピース１１０の外面全体から突出せず、部品１００を取り扱うときに好ましくない分離を生じにくい。

導電材料からクリップ１０６、１０８を切断、曲げまたはその他の方法で造形することによって、端子クリップ１０６、１０８及び上述のその全ての部分を、比較的容易に製造することができる。１つの例示的実施形態においては、端子を銅のめっきしたシートから打ち抜いて、これを最終形状に折り曲げるが、他の材料及び形成技術を代わりに利用できる。クリップ１０６、１０８を予備形成して、その後の生産段階においてコアピース１１０にこれらクリップを組み付けることができる。

コアピース１１０がコイル１０４の周りで圧迫されるという理由から、コイル端１５０、１５２と端子クリップ１０６、１０８との間の電気接続は、コア構造体の外部に位置する。図３に示すように、部品１００が回路基板１８０に実装されると、第一コアピース１１０の台壁１１４は基板表面１８４に面しかつこれと当接し、各端子クリップ１０６、１０８の平坦かつ平面的な底部１４２は、はんだ付け技術または技術上既知のその他の技術により、基板１８０上の導電トレース１８２に電気的に接続される。各クリップ１０６、１０８のコイル部１４４は各々回路基板１８０に面しており、コイル端１５０、１５２とクリップのコイル部１４４との間の電気接続は実質的に、コア構造体の下で保護される。クリップ１０６、１０８は、比較的簡素で、能率的で、かつコスト効率のよい生産工程においてコイル端１５０、１５２の確実で信頼できる電気接続を容易にする。

図５〜８は、本発明の例示的実施形態による別の表面実装磁性部品２００の様々な図である。図５は部品２００の部分分解図である。図６は部品２００の頂面概略斜視図であり、図７は部品２００の頂面組立斜視図である。図８は磁性部品２００の底面組立斜視図である。

部品２００は、部品１００と同様であるが、分離コアピース１１０、１１２を含み、第二コアピース１１２は、コイル１０４が分離コアピース同士の間に位置決めされて、第一コアピースに組み立てられる。コアピース１１０、１１２は、強磁性材料及びフェリ磁性材料と、上述のその他の材料と、既知の技術による技術的に既知の材料とを含むがこれらに限定されない、当業者には既知の適切な磁性材料から製造できる。

図９は、端子製造層３８０を利用する成端技術を部分的に示す。端子製造層３８０を、既知の技術により技術上既知の導電材料（例えば、銅）または導電性合金から製造できる。対向する対の端子クリップ３８４を有するリードフレーム３８２を含むように製造層を形成することができ、端子クリップはリードフレーム３８２の縁に接続される。図には２対の端子クリップ３８４が示されているが、代わりに、これよりも多いまたは少ない数の端子クリップを設置できる。各対の端子クリップ３８４の各々の間に間隙または空間が形成される。以下に説明するように、この間隙または空間に磁性体を形成できる。

図１０に示すように、上述の端子クリップ１０６、１０８と同様に、各端子クリップ３８４は中央部３８６を含み、中央部３８６の平面から離間された平面に延びるオフセットタブまたは平縁３８８、３９０が中央部の側面に位置する。タブまたは平縁３８８、３９０は、図１０の斜視図では中央部３８６から隆起しているように見えるが、クリップをひっくり返すと、上述のクリップ１０６、１０８と同様に中央部３８６に対して陥没することになる。したがって、上述のクリップ１０６、１０８において、中央部３８６を底部１４２と考え、平縁またはタブ３８８、３９０を部分１４０、１４４（取付け部及びコイル部）と考えることができる。

例示的実施形態において、各端子クリップ３８４の隆起平縁の一方３８８はコアポスト３９２を含み、他方の隆起平縁３９０は端子スロット３９４を含む。それぞれのコアポスト３９２は、クリップ３８４を磁性体に固定するのを補助し、端子スロット３９４は、コイルリードの接続点として役立つ。１つの実施形態においては端子スロット３９４が設置される一方で、別の実施形態においては、コイルリードを受け取るために代わりに貫通穴を設置できる。図９及び１０に示すように、それぞれの対の端子クリップ３８４は、１つの例において相互に鏡像として形成されるが、少なくともいくつかの実施形態においては鏡像である必要はない。

図１１は、端子製造層３８０を用いて小型磁性部品を製造する製造工程を示す。図１１Ａに示すように、端子製造層３８０をモールド４００に挿入し、コイル４０２を各対の端子クリップ３８４（図９及び１０）同士の間に設置できる。図１１Ａに示すように、各端子クリップ３８４の端子スロット３９４はコイル端４０３のうちの１つを受け取る。上述の材料のうちのいずれでもよい磁性材料をコイルの周りに取り付けて圧迫して、図１１Ｂに示すように各コイル４０２の周りに磁性体４０４を形成することができる。端子クリップ３８４のコアポスト３９２（図１０）は磁性体が成形されるときに磁性体４０４内に埋め込まれる。その後、磁性体４０４及びクリップ３８４を含む取付け済みリードフレームを、モールド４００から取り外すことができる。図１１Ｃは結果として得られた組立体の頂面図であり、図１１Ｄは結果として得られた組立体の底面図である。

図１１Ｄ及び１１Ｅに示すように、磁性体４０４の側縁から事前決定された距離に位置する切断線３８４でリードフレーム３８２を切り取りまたは切り離しでき、図１１Ｆに示すように、各端子クリップ３８４の一部を、磁性体の側縁の周りで折り曲げることができる。クリップ３８４のこの部分は、ほぼ９０°の角度に折り曲げられて、磁性体の側壁に沿って延びる。磁性体４０４からの切断線３８４の事前決定された距離は比較的短いので、クリップ３８４の折り曲げ部は、磁性体４０４の側面の途中までしか延びない。すなわち、クリップ３８４の折り曲げ部の高さは、磁性体４０４の側壁の高さより低い。

図１１Ｆに示すクリップ３８４の折り曲げ部は、端子クリップ１０６、１０８について上述した位置決め部１４５に実質的に合致する。上述の実施形態において記載した陥没面１２３、１２５と同様の陥没部を磁性体の側壁に成形して、磁性部品のフットプリントに負の影響を及ぼすことなく、端子クリップ３８４の折り曲げ部を収容できる。コイル端４０３は、はんだ付け工程、溶接工程またはその他当業者によく知られている技術によって図１１Ｇに示すようにクリップ３８４に電気的に接続できる。比較的大きいワイヤゲージを用いてコイルを製造する場合にははんだ付けが好ましく、比較的小さいワイヤゲージを用いてコイルを製造する場合には溶接が好ましい場合がある。

図１１Ｈは、端子クリップ３８４を含めた完成した磁性部品を示す。磁性部品４２０が完成すると、上述のようにクリップ３８４の中央部３８６を介して回路基板に磁性部品を表面実装することができる。

図１２は、上述の方法と同様に製造されることのできる磁性部品４５０の別の実施形態を示す。部品４５０の製造において、切断線４１０（図１１Ｄ）は、リードフレーム３８２が切り取られるときに、磁性体４０４からさらに離間する。したがって、クリップ３８６が磁性体４０４の周りで折り曲げられたときには、クリップの切り取られた部分は、磁性体４０４の側壁の全高に延びるのに充分な長さであり、さらに約９０°に折り曲げられて、磁性体の頂面壁の一部に沿って延びる。上面壁は、部品の輪郭に負の影響を及ぼすことなく折り曲げられたクリップを収容する陥没部を含んでもよい。図１２の実施形態と同様に、切断線を磁性体からさらに離間させることによって、成形作用または磁性体４０４を形成するときのその他の製造ステップから生じる汚染の問題及び負の影響のリスクが少なくなる。

上述の基本的方法には多様な変形が可能である。例えば、リードフレームを切り取る前に、もしくはクリップ３８６を磁性体の側面の周りに折り曲げる前に、又はこれら両方の前に、コイルをコイル端４０３にはんだ付けでき、溶接できまたはその他のやり方で電気的に接続できる。すなわち、上述のステップの順番は必ずしも要求されない。

さらに、リード製造層において同様の効果及び利点を持つ他の形状の端子クリップを形成できる。すなわち、別の実施形態において、クリップは、図示される及び説明される通りの形状を持つ必要がある。

同様に、一定の実施形態において、成形工程において組み立てるためにコイルを端子製造層３８０と別個に設置する必要がない。それどころか、一定の実施形態においては、コイルを製造層にあらかじめ取り付けでき、あるいはコイルを端子製造層と一体的に形成できる。

さらに、クリップへのコイル端をはんだ付けし、溶接しまたはその他のやり方で電気的に接続することは、様々なやり方で実施できる。例えば、クリップのスロット（図１０）を任意選択のものであるとみなし、代わりに貫通穴またはコイルリードの係合を容易にするその他の機械的特徴を使用できる。別の例として、いくつかの実施形態において、クリップの貫通穴及びスロットを任意選択のものとみなし、機械的な係合機構を利用せずに、例えばコイルリード４０３をクリップ表面に溶接できる。さらに、参照することにより本明細書に組み込まれる２００９年４月２４日出願の米国特許出願公開第１２／４２９８５６号明細書に記載されているように、端子クリップをコアピース内部の位置でリードの端部に溶接またははんだ付けできる。また、コイルリードを、クリップの内向き面（すなわち、完成した部品において磁性体に対面する表面）と、クリップの外向き面（すなわち、完成した部品において磁性体と反対の表面）とにはんだ付けまたは溶接できる。

図１３は、例示的実施形態により形成された磁性部品用のコアピース４５０の斜視図である。

図示する例示的実施形態において、コアピース４５０は、上述のような既知の材料及び既知の技術から前もって製造され、その後の製造段階において他の部品と一緒に組み立てるために提供される。図１３に示すコアピース４５０は、概ね平面的であり矩形の土台部４５２と、土台部４５２の平面から上向きに概ね垂直に延びる円筒または管状部４５４とを含む。図示する例示的実施形態において、土台部４５２は円筒部４５４の直径に比べて実質的に長くかつ幅広であり、円筒部４５４は、矩形の土台部４５２上のほぼ中央に配置される。したがって、土台部４５２及び円筒部４５４は、コイル４０２（図１１Ａ及び１１Ｂ）または本明細書において記載された他のコイルなどのコイルの受け取るエリアを画定する。

より明確にいうと、図１４に示すように、コアピース４５０の円筒部４５４は、実質的にコイル４０２の開放中央エリアを塞ぐように、コイル４０２の開放中央エリアを通過して延びる。上述の成端機構を持つ端子製造層３８０も図１４に示され、組立体はモールド内に配置される。このように組み立てられると、各コアピース４５０の円筒部４５４は各コイルの中央開口を通過して延びて、概してこの開口を塞ぐ。端子製造層３８０を固定する取付け具によってコアピース４５０を所定の位置に保持し、その後の製造工程のためにインダクタコイル４０２を所定の位置に取り付けることができる。

したがって、（図１５に示され、図１３においても点線で示される）磁性体４５８をコイル４０３と磁気コアピース４５０と端子製造層３８０の複数の部分との周りに形成できる。１つの例において、組み立てたコイル４０２と端子製造層３８０の端子クリップとコアピース４５０との上でインダクタ体を圧縮成形できる。別個に提供されたコアピース４５０の円筒部４５４は、磁性体４５８を形成するために利用される材料が成形工程の際にコアの中央エリアに入るのを防止する。特にコアピース４５０及び磁性体４５８が互いに異なる磁気特性を有する互いに異なる材料から製造される場合、単純化された製造工程で相当な性能上の利点が得られる。コア構造体の様々な部分の磁気特性を変えることにより、コアピース４５０及び磁性体４５８から一体的なまたはモノリシック（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）なコア構造体を得ながら、従来の磁性部品構成に伴う別個のコアピースのための間隔を取りかつ接合するステップを排除できる。

図１１Ｄ〜１１Ｈに関連して上述したのと同様のやり方で、成形工程が完了した後の、図１５に示されている組立体を完成することができる。

ＩＩＩ．開示した例示的実施形態
上述の様々な特徴を様々な組合せで混合し適合させることができることが明白である。特定の用途のニーズに応えるために、様々な磁気特性、様々な数及びタイプのコイル並びに様々な性能特性を有する多様な磁性部品組立体を提供できると有利である。

また、記載した機構のいくつかを、物理的に相互に間隙を持たせ離間した離散コアピースを有する構造に利用できると有利である。

上述の開示の範囲に含まれる様々な可能性の中で、少なくとも下記の実施形態は、従来のインダクタ部品に比べて有利であると思われる。

巻線部と巻線部から延びる対向した第一及び第二の遠位端とを有する導電コイルと、巻線部の周りに形成されこれを囲繞する磁気コアであって、台壁と台壁から延びかつそれと直交する側壁とを有し、第一及び第二遠位端が磁気コアの台壁を通過して延びる、磁気コアと、それぞれ第一及び第二遠位端に接続される第一及び第二端子クリップであって、磁気コアの対向する側壁に隣接して台壁上に位置する第一及び第二端子クリップとを含む、表面実装磁性部品組立体が開示されている。

任意選択に、第一及び第二端子クリップは、磁気コアの外部に全体的に延びる。第一及び第二端子クリップは、第一及び第二遠位端の一方を受け取るように構成された開口及びスロットのうちの一方を含むことができる。第一及び第二遠位端は、磁気コアの台壁上の離間した陥没面を通過して延びることができる。遠位端は陥没面において第一及び第二端子クリップに接続される。第一及び第二端子クリップのうちの少なくとも１つは、コアに埋め込まれたポストを含むことができる。第一及び第二端子クリップを端子製造層上に設置できる。

さらに、磁性部品組立体は、磁気コア内部に別個に製造されたコアピースを含むことができる。巻線部は開放中央エリアを含むことができ、別個に製造されたコアピースの一部が開放中央エリアを塞ぐ。別個に製造されたコアピースの一部を円筒形とすることができる。別個に提供されたコアピースは、矩形の土台部と土台部から延びる円筒部とを含むことができる。別個に提供されたコアピースを、磁気コアとは異なる磁性材料から製造できる。

磁性部品組立体は、さらに、回路基板を含むことができ、回路基板上に台壁が載る。磁性体及びコイルがインダクタを形成することができる。

１対の端子クリップの露出した表面と、１対の端子クリップと結合された少なくとも１つのコイルとの上で磁性体を形成するステップを含む、磁性部品の製造方法が開示される。この方法により、コイルの巻線部は磁性体に完全に埋め込まれ、コイルの対向する遠位端は形成された磁性体の共通壁上で端子クリップに取り付けられる。

任意選択に、方法は、さらに、別個に提供されたコアピースをコイルと組み立てるステップと、別個に提供されたコアピースとコイルとの組立体の上で磁性体を形成するステップとを含むことができる。提供されたコアピースをコイルと組み立てるステップは、別個に提供されたコアピースの一部をコイルの開放中央エリアを通過するように延ばすステップを含むことができる。端子クリップは、少なくとも１つのポストを含むことができ、方法はさらに、磁性体を形成するときに磁性体内にポストを埋め込むステップを含む。対の端子クリップをリードフレームに取り付けることができ、方法はさらに、リードフレームからクリップを切り離すようにリードフレームを切り取るステップを含む。

また、方法は、クリップの一部を磁性体の側壁の周りで折り曲げるステップと、端子クリップをコイル端に電気的に接続するステップとを含むことができる。端子クリップを電気的に接続するステップは、コイル端をクリップに溶接しまたははんだ付けするステップを含むことができる。また、端子クリップを電気的に接続するステップは、貫通穴または端子スロットのうちの１つにコイル端を受け取るステップと、磁性体の底面上で露出したコイル端をクリップに取り付けるステップを含むこともできる。

磁性体を形成するステップは、少なくとも１つのクリップの上で磁性体を成形するステップを含む。対の端子クリップの間に間隙を置いてリードフレームによって対の端子クリップを接合でき、磁性体は対の端子クリップ同士の間の間隙に形成される。

各端子クリップは、中央部と中央部の両側の第一及び第二陥没部とを含むことができ、方法はさらに、コイルを陥没部のうちの１つに接続するステップを含むことができる。また、方法は、対の端子クリップを相互に鏡像として延びるように配置するステップを含むことができる。

ＩＶ．結論
本発明の利点はこの時点で、上記の例及び実施形態から明らかであると思われる。多数の実施形態及び例について特に述べてきたものの、他の例及び実施形態も、開示された例示的デバイス、組立体及び方法の範囲及び思想の範囲内で実現可能である。

上記の記載は、ベストモードを含む本発明を開示し、かつ任意のデバイスまたはシステムを製造しかつ使用すると共に任意に組み込まれた複数の方法を実施することを含む本発明を当業者が実施できるようにする例を用いている。本発明の特許を受けられる範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者が思いつく他の例を含んでもよい。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合または特許請求の範囲の文言とわずかな差を持つ同等の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれるものとする。

Claims (28)

1. 表面実装磁性部品組立体であって、
   巻線部と、前記巻線部から延びる対向した第一及び第二遠位端とを有する導電コイルと、
   前記巻線部の周りに形成されこれを囲繞する磁気コアであり、台壁と前記台壁から延びかつそれと直交する側壁とを有し、前記第一及び第二遠位端が前記磁気コアの前記台壁を通過して延びる、磁気コアと、
   それぞれの前記第一及び第二遠位端に接続される第一及び第二端子クリップであり、前記磁気コアの対向する側壁に隣接して前記台壁上に位置する第一及び第二端子クリップと、
   を備える、
   表面実装磁性部品組立体。
2. 前記第一及び第二端子クリップが前記磁気コアの外部に全体的に延びることを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
3. 前記第一及び第二端子クリップが、前記第一及び第二遠位端の一方を受け取るように構成された開口及びスロットのうちの一方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
4. 前記第一及び第二遠位端が前記磁気コアの前記台壁上の離間した陥没面を通過して延びることを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
5. 前記遠位端が前記陥没面において前記第一及び第二端子クリップに接続されることを特徴とする、請求項４に記載の磁性部品組立体。
6. 前記第一及び第二端子クリップの少なくとも１つが前記コアに埋め込まれたポストを含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
7. 前記第一及び第二端子クリップが端子製造層上に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
8. さらに前記磁気コア内部に別個に製造されたコアピースを備えることを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
9. 前記巻線部が開放中央エリアを含み、前記別個に製造されたコアピースの一部が前記開放中央エリアを塞ぐことを特徴とする、請求項８に記載の磁性部品組立体。
10. 前記別個に製造されたコアピースの前記一部が円筒形であることを特徴とする、請求項９に記載の磁性部品組立体。
11. 前記別個に提供されたコアピースが矩形の土台部と前記土台部から延びる円筒部とを備えることを特徴とする、請求項８に記載の磁性部品組立体。
12. 前記別個に提供されたコアピースが前記磁気コアとは異なる磁性材料から製造されることを特徴とする、請求項８に記載の磁性部品組立体。
13. さらに、回路基板を備え、前記回路基板の上に前記台壁が載る、請求項１に記載の磁性部品組立体。
14. 前記磁性体及びコイルがインダクタを形成することを特徴とする、請求項１に記載の磁性部品組立体。
15. 磁性部品を製造する方法であり、
    １対の端子クリップの露出した表面と、前記１対の端子クリップと結合された少なくとも１つのコイルとの上で磁性体を形成するステップを含み、
    それにより、前記コイルの巻線部が前記磁性体に完全に埋め込まれ、前記コイルの対向する遠位端が前記形成された磁性体の共通壁上で前記端子クリップに取り付けられることを特徴とする、
    方法。
16. さらに、
    別個に提供されたコアピースを前記コイルと組み立てるステップと、
    前記別個に提供されたコアピースと前記コイルとの前記組立体の上で磁性体を形成するステップと、
    を含む、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記提供されたコアピースを前記コイルと組み立てるステップが、前記別個に提供されたコアピースの一部を前記コイルの開放中央エリアを通過するように延ばすステップを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
18. 前記端子クリップが少なくとも１つのポストを含み、前記方法がさらに、前記磁性体を形成するときに前記磁性体内に前記ポストを埋め込むステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
19. 前記対の端子クリップがリードフレームに取り付けられ、前記方法がさらに、前記リードフレームから前記クリップを切り離すように前記リードフレームを切り取るステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
20. さらに、前記磁性体の側壁の周りで前記クリップの一部を折り曲げるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
21. さらに、前記端子クリップを前記コイル端に電気的に接続するステップを含む、請求項１５に記載の方法。
22. 前記端子クリップを電気的に接続するステップが、前記コイル端を前記クリップに溶接しまたははんだ付けするステップを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
23. 前記端子クリップを電気的に接続するステップが、貫通穴または端子スロットのうちの１つに前記コイル端を受け取るステップを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
24. 前記端子クリップを電気的に接続するステップが、前記磁性体の前記底面上で露出したコイル端を前記クリップに取り付けるステップを含むことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。
25. 前記磁性体を形成するステップが、前記少なくとも１つのクリップの上で前記磁性体を成形するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
26. 前記対の端子クリップが前記対のクリップの間に間隙を置いてリードフレームによって接合され、前記磁性体が前記対の端子クリップ同士の間の前記間隙に形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
27. 各端子クリップが、中央部と前記中央部の両側の第一及び第二陥没部とを含み、前記方法がさらに、前記コイルを前記陥没部のうちの１つに接続するステップを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
28. さらに、前記対の端子クリップを相互に鏡像として延びるように配置するステップを含む、請求項１５に記載の方法。

Images