TWI624843B - Inductive component assembly structure - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種電感元件組裝結構，其係於感磁元件為具有磁芯，並於磁芯外部設置有複數跳接導體，且各跳接導體之基部二側處皆設有第一引腳及第二引腳，便可將第一引腳與第二引腳以自動化插件方式分別嵌入磁芯上之定位部使其夾持於磁芯外部；或者是穿設於磁芯上之穿置部中呈一定位，再設置於電路載體上後，以SMT焊接方式分別電性連接於線路陣列上對應之第一接點及第二接點形成磁感效應之線圈迴路，而感磁元件外部亦可罩覆有絕緣框架，並於絕緣框架內部設有可供跳接導體嵌入於其內之對接部，此種磁芯之定位部、穿置部或搭配絕緣框架可精準的控制跳接導體設置的方向及密度，並確保電感元件具有相同之電氣特性而適用於自動化快速量產。

Description

電感元件組裝結構

本發明係提供一種電感元件組裝結構，尤指複數跳接導體可利用自動化插件方式分別設置於感磁元件外部，並與電路載體上之線路陣列以SMT焊接，可精準的控制跳接導體設置的方向及密度，確保電感元件具有相同電氣特性而適用於自動化快速量產。

按，隨著電子技術快速成長，以及電子產品要求輕、薄、短、小的發展趨勢，使得許多電子產品已紛紛朝向小型化，並於電子產品內部之電路板上皆會使用到主動元件與被動元件，其中主動元件(如微處理器或晶片等)係可單獨執行運算、處理的功能，而被動元件相對於主動元件則是在進行電流或電壓改變時，使電阻或阻抗不會隨之改變的元件，且該電阻、電容與電感合稱為三大被動元件，並在使用時亦必須考慮各元件之間的電路特性，以相互搭配應用於資訊、通訊、消費電子或其他工業產品領域達成電子迴路控制之功能。

再者，電感元件(Inductor)會因為電路中通過電流的改變產生電動勢，從而抵抗電流的改變，電感元件有許多種型式，並依據外觀與功用的不同會有不同的名稱，其中常作為電磁鐵使用和在變壓器中使用的電感依外觀稱為線圈(Coil)，用以對高頻提供較大的 電阻，通過直流或低頻的依功用常稱為扼流圈(Choke)或抗流圈，又常配合鐵磁性材料安裝在變壓器、電動機和發電機中使用的較大電感，也稱繞組(Winging)，而電感元件的電磁感應可分為自感應和互感應，其中自身磁場在線圈內產生磁通量的變化所導致的電磁感應現象稱為自感應現象，外部磁場在線圈內磁通量的變化所產生的電磁感應現象稱為互感應現象，當纏繞導體(如磁芯或鐵磁性材料)的導線匝數增多時，導體的電感也將會變大，不僅是匝數、每匝(環路)的面積等，連纏繞的導線材料都會影響到電感大小。

然而，一般電感元件之芯材為由鐵磁性之磁芯或比空氣磁導率高的芯材料所製成，並於芯材外部纏繞有一環形線圈，便可藉由芯材配合線圈通過電流時改變產生磁通量之變化形成磁場現象，並利用變動的磁場感應誘發出一電流，惟上述之習用電感元件於實際應用時，仍存在有諸多缺失，其中：

(1)當習用電感元件之芯材外部纏繞線圈時，由於人工纏繞手法及方向的不同，造成繞線分佈上的差異會產生疏密不均的情況，並使習用電感元件上的雜散電容將難以控制，導致相同規格的線圈之間雜訊抑制能力的差異增大，所以必須準確的控制線圈繞線之間相鄰的間距，且因芯材體積較小，此種線圈採用人工繞線方式，整體工序不僅相當的耗時與費工，亦無法因應生產線自動化與製程需求大量生產，使製造上所需之成本也相對提高。

(2)習用電感元件為求得較大的電感量，往往需要將線圈的繞線重疊，因此在人工繞線的過程中很容易刮傷到漆包線的絕緣層， 而芯材外部纏繞線圈後亦會造成芯材的體積變大，並將佔用電路板上較大的空間而影響到整體電路佈局，且習用電感元件組裝在電路板的過程中，也很容易與其他電子元件碰觸，導致線圈產生刮傷的現象，進而影響電感元件電氣特性和充電與放電之功能。

是以，習用電感元件纏繞線圈的方式，無論是在整體結構及製程上所衍生之問題都必須予以改善，並因應生產線自動化與製程需求大量生產，使生產效率提高而降低成本，便為從事此行業者所亟欲研究改善之關鍵所在。

故，發明人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始有此種電感元件組裝結構發明專利誕生。

本發明之主要目的乃在於複數跳接導體之第一引腳與第二引腳可利用自動化插件的方式分別嵌入感磁元件於磁芯上之定位部使其夾持於磁芯外部；或者是穿設於磁芯上之穿置部中形成並排、環狀或陣列狀間隔排列，再將感磁元件與複數跳接導體設置於電路載體上後，使其第一引腳與第二引腳以SMT焊接的方式分別電性連接於線路陣列上對應之第一接點及第二接點形成磁感效應之線圈迴路，而感磁元件與複數跳接導體外部亦可罩覆有一絕緣框架，並於絕緣框架內部設有可供跳接導體嵌入於其內之對接部，此種磁芯之定位部、穿置部或搭配絕緣框架可精準的控制跳接導體設置的方向及密度，使電感元件具有相同之電氣特性，並確保製造的品質與良率而適用於自動化快速的量產。

本發明之次要目的乃在於複數跳接導體為利用機台以自動化插件的方式組裝於感磁元件之磁芯上，並由第一引腳與第二引腳至少一支引腳分別向下嵌入定位部上對應之卡槽中以夾持於磁芯外部呈一定位，或者是可穿設於穿置部上對應之穿孔中、插槽內，此種感磁元件可供複數跳接導體組裝定位形成並排、環狀或陣列狀間隔排列結構設計，可精準控制複數跳接導體相鄰之間距，以消除跳接導體相鄰間距之差異影響產品的電氣特性，不需進行多次繞線工序，即可實現自動化插件組裝，以取代人工繞線的方式在繞製上所耗費之工時與成本。

本發明之另一目的乃在於感磁元件之磁芯為一矩形環狀，並於磁芯內部形成有至少一個通孔，且該定位部在磁芯二側處分別具有各組雙排成對的設置於通孔內壁面處及磁芯外周邊上之複數卡槽，當複數跳接導體組裝於磁芯上時，可將第一引腳與第二引腳分別向下嵌入定位部上對應之卡槽中，並使第一引腳分別設置於通孔內側處，且各第二引腳分別設置於磁芯外側處。

本發明之再一目的乃在於感磁元件之磁芯可為一矩形環狀或一矩形，並於穿置部包含至少二組水平方向間隔排列之複數穿孔，且各組單排的穿孔分別垂直貫通磁芯上下二側表面處，當複數跳接導體組裝於磁芯上時，可將第一引腳分別向下穿入穿置部上對應之穿孔中，且各第二引腳分別設置於磁芯外側處，使複數跳接導體跨置於磁芯外部形成並排、環狀或陣列狀間隔排列；又穿置部在通孔二側處亦可包含至少二組水平方向間隔排列之複數插槽，且各組單排的插槽二側處分別設有垂直貫通之第一槽孔及第二槽孔，當複數跳接導體組裝於磁芯上時，可將第一引腳與第 二引腳分別向下穿入插槽二側處之第一槽孔與第二槽孔中，並使基部嵌入於插槽內形成並排、環狀或陣列狀間隔排列。

本發明之又一目的乃在於絕緣框架內部為形成有罩覆於感磁元件外部之容置空間，並於容置空間內部所設之對接部包含至少二組水平方向間隔排列之複數定位槽，當複數跳接導體與感磁元件組裝完成後，可將絕緣框架罩覆於感磁元件外部，並使複數跳接導體之第一引腳與第二引腳分別嵌入定位槽中；亦可將複數跳接導體先利用自動化插件的方式組裝於絕緣框架內部，並由絕緣框架方便將複數跳接導體一次組裝定位於磁芯上形成並排、環狀或陣列狀間隔排列，再與電路載體之線路陣列焊固，也可透過絕緣框架具有屏蔽之效果，使電感元件整體在電流通過時產生之電感磁場不易干擾到其他電子裝置，以確保電子裝置正常的運作及訊號傳輸的穩定性。

1‧‧‧感磁元件

11‧‧‧磁芯

111‧‧‧通孔

12‧‧‧定位部

121‧‧‧卡槽

13‧‧‧穿置部

131‧‧‧穿孔

132‧‧‧插槽

1321‧‧‧第一槽孔

1322‧‧‧第二槽孔

2‧‧‧跳接導體

20‧‧‧跳接空間

21‧‧‧基部

22‧‧‧第一引腳

23‧‧‧第二引腳

3‧‧‧電路載體

31‧‧‧基板

311‧‧‧線路層

3111‧‧‧輸入側

3112‧‧‧輸出側

32‧‧‧線路陣列

320‧‧‧感應區

321‧‧‧第一接點

322‧‧‧第二接點

4‧‧‧絕緣框架

40‧‧‧容置空間

41‧‧‧對接部

411‧‧‧嵌柱

412‧‧‧容置槽道

413‧‧‧定位槽

第一圖 係為本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之立體分解圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之俯視圖。

第四圖 係為本發明另一較佳實施例之立體外觀圖。

第五圖 係為本發明另一較佳實施例之側視剖面圖。

第六圖 係為本發明再一較佳實施例之立體外觀圖。

第七圖 係為本發明再一較佳實施例之側視剖面圖。

第八圖 係為本發明又一較佳實施例之立體分解圖。

第九圖 係為本發明又一較佳實施例另一視角之立體分解圖。

第十圖 係為本發明又一較佳實施例之側視剖面圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三圖所示，係分別為本發明較佳實施例之立體外觀圖、立體分解圖及俯視圖，由圖中可清楚看出，本發明之電感元件組裝結構為包括有感磁元件1、複數跳接導體2及電路載體3，故就本案之主要構件及特徵詳述如下，其中：

該感磁元件1為具有至少一個呈一矩形環狀或其他中空環狀之磁芯11，並於磁芯11內部形成有至少一個通孔111，且該感磁元件1可為包含鐵、鈷、鎳或其合金材質所製成，而感磁元件1之磁芯11上則設有定位部12，並於定位部12包含至少二組水平方向間隔排列之複數卡槽121，且各組雙排的卡槽121為分別成對的垂直設置於通孔111內壁面處及磁芯11外周邊上彼此相隔有一間距，再於磁芯11表面上以塗佈的方式形成有可為絕緣漆之絕緣層。

在本實施例中，感磁元件1之磁芯11為呈一矩形環狀，其磁芯11中空內部形成有一個通孔111，並於定位部12在磁芯11二側處分別具有各組雙排成對的設置於通孔111內壁面處及磁芯11外周邊上之複數卡槽121，但於實際應用時，亦可進一步在磁芯11各側邊處分別具有各組雙排成對的設置於通孔111內壁面處及磁芯11外周 邊上之複數卡槽121，或者是僅在通孔111內壁面處或磁芯11外周邊上分別設置有各組單排之複數卡槽121。

該跳接導體2為概呈一ㄇ形狀並具有朝同一平面直線或斜向延伸之基部21，其基部21二側處皆設有向下延伸之第一引腳22及第二引腳23，且跳接導體2之基部21、第一引腳22與第二引腳23之間形成有一跳接空間20，而跳接導體2則可為包含金、銀、銅、錫或其合金材質所製成，並於跳接導體2表面上以塗佈或披覆的方式形成有可為絕緣漆或披覆絕緣膠之絕緣層，以構成一絕緣導體，但於實際應用時，跳接導體2亦可為漆包線段，且該跳接導體2的截面形狀可為矩形、圓形或橢圓形等。

該電路載體3為具有可為單層或多層之印刷電路板、軟性電路板或其他基板31，其基板31一側或二側表面上設有具電路佈局之線路層311，並於基板31上表面設有具至少二組第一接點321及第二接點322之線路陣列32，且起始與終點位置之第一接點321與第二接點322為分別電性連接於線路層311所具之輸入側3111及輸出側3112。

當本發明於組裝時，係先將複數跳接導體2利用機台以自動化插件的方式組裝於感磁元件1之磁芯11上，其第一引腳22與第二引腳23便會分別向下嵌入定位部12上對應之卡槽121中，並使基部21擋止於磁芯11上後，便可將複數跳接導體2之第一引腳22分別設置於磁芯11之通孔111內側處，並使第二引腳23分別設置於磁芯11外側處，且各第一引腳22與第二引腳23端部亦可進一步穿出磁芯1 1底面處，此種感磁元件1可供跳接導體2定位，使複數跳接導體2跨置於磁芯11外部形成並排、環狀或陣列狀間隔排列之結構設計，不需進行多次繞線工序，即可實現自動化插件組裝，以取代人工繞線的方式在繞製上所耗費之工時與成本，並由跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23至少一支引腳分別向下嵌入定位部12上對應之卡槽121中，使第一引腳22與第二引腳23夾持於磁芯11外部呈一定位，以精準的控制複數跳接導體2相鄰間隔排列之間距，且因複數跳接導體2設置的方向及密度能夠依實際的需求加以控制，故可消除跳接導體2相鄰間距之差異影響產品的電氣特性，使電感元件可具有相同或接近之電氣特性，並確保製造的品質與良率而適用於自動化的快速量產。

續將感磁元件1與複數跳接導體2設置於電路載體3上，並使跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23端部分別抵貼於線路陣列32上對應之第一接點321及第二接點322，或者是第一接點321與第二接點322處之焊料(如錫膏、錫球、導電膠等)上後，再利用表面黏著技術(SMT)焊接的方式焊固形成電性連接，且該線路陣列32之間可通過複數跳接導體2電性導通形成連續捲繞式磁感效應線圈迴路之感應區320，此種複數跳接導體2與電路載體3集成化設計，在不增加感磁元件1整體高度的情況下，可有效縮減電感元件的體積尺寸而不會佔電路載體3較大的空間，以及影響整體電路佈局，進而達到自動化組裝、體積小與良率高及成本更為低廉之效用。

當本發明於使用時，可使電路載體3之線路層311導通電流並由輸入側3111進入，以及線路陣列32起始位置之第一接點3 21通過跳接導體2進入第二接點322，且通過感應區320進入線路陣列32之另一第一接點321後，可使電流依序通過線路陣列32及複數跳接導體2，再由線路陣列32終點位置之第二接點322通過輸出側3112向外傳輸，使感應區320通過線路陣列32與複數跳接導體2電性導通配合感磁元件1形成連續捲繞式磁感效應之線圈迴路，以提供電感元件具有穩定的電感效應與整流特性。

本發明因為電路載體3之線路層311及線路陣列32成型製作的方式，並由線路陣列32與複數跳接導體2以SMT焊固形成電性連接係為現有技術之範疇，其主要僅有線路陣列32之至少二組第一接點321與第二接點322可搭配複數跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23電路佈局設計不同而已，所以在以下說明書內容之電路載體3皆可搭配複數跳接導體2一起進行說明，合予陳明。

請搭配參閱第四、五、六、七圖所示，係分別為本發明另一較佳實施例之立體外觀圖、側視剖面圖、再一較佳實施例之立體外觀圖及側視剖面圖，由圖中可清楚看出，其與第二圖之感磁元件1差異之處在於第二圖之磁芯11為一矩形環狀之空心體，並於磁芯11中空內部形成有一個通孔111，反觀在本實施例中之磁芯11則為一矩形之實心體，並於磁芯11上設有穿置部13包含至少二組水平方向間隔排列之複數穿孔131，且各組單排的穿孔131為分別垂直貫通而連通至磁芯11上下二側表面處，當複數跳接導體2利用機台以自動化插件的方式組裝於感磁元件1上時，可將第一引腳22分別向下穿入穿置部13上對應之穿孔131中，並使基部21擋止於磁芯11上，且各第二引腳23分別設置 於磁芯11外側處，以供複數跳接導體2跨置於磁芯11外部形成並排、環狀或陣列狀間隔排列。

請參閱如第六、七圖所示，其進一步比上述第一、二、三圖所示實施例在感磁元件1之磁芯11中空內部形成有二個通孔111，並與第四、五圖之磁芯11差異之處在於第六、七圖之磁芯11上的穿置部13在通孔111二側或各側邊處包含至少二組水平方向間隔排列之複數插槽132，且各組單排的插槽132二側處分別設有垂直貫通至磁芯11底面處之第一槽孔1321及第二槽孔1322，當複數跳接導體2以自動化插件的方式組裝於穿置部13上時，可將第一引腳22與第二引腳23分別向下穿入插槽132二側處之第一槽孔1321與第二槽孔1322中，並使基部21嵌入於插槽132內後，便可將複數跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23穿設於磁芯11內部形成並排、環狀或陣列狀間隔排列，再與電路載體3之線路陣列32(如第一、二、三圖所示)利用SMT焊接的方式形成電性連接。

請同時參閱第八、九、十圖所示，係分別為本發明又一較佳實施例之立體分解圖、另一視角之立體分解圖及側視剖面圖，由圖中可清楚看出，在本實施例中，感磁元件1之磁芯11與第一、二、三圖之磁芯11差異之處在於磁芯11內部形成有二個通孔111，並於定位部12包含至少二組水平方向間隔排列之複數卡槽121，且各組單排的卡槽121為成對的垂直設置於通孔111內壁面處，而本發明之電感元件組裝結構更包括一絕緣框架4，該絕緣框架4內部形成有罩覆於感磁元件1與複數跳接導體2外部之容置空間40，並於容置空間40內部中央處朝 下方開口方向設有對接部41之至少一個嵌柱411，且嵌柱411與絕緣框架4內壁面處之間形成有環狀之容置槽道412，再於對接部41上包含至少二組水平方向間隔排列之定位槽413，且各組雙排的定位槽413為分別成對的垂直設置於容置槽道412二側處。

當複數跳接導體2與感磁元件1利用上述自動化插件的方式組裝完成後，可將絕緣框架4之對接部41以嵌柱411對準於磁芯11之通孔111處，並下壓絕緣框架4使其嵌柱411嵌入磁芯11上對應之通孔111中，而絕緣框架4下壓的過程中，可使磁芯11嵌入對接部41之容置槽道412內，以及複數跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23分別嵌入定位槽413中，便可將絕緣框架4罩覆於感磁元件1與複數跳接導體2外部，再與電路載體3之線路陣列32(如第一、二、三圖所示)利用SMT焊接的方式形成電性連接，但於實際應用時，並不以此為限，亦可將複數跳接導體2先利用自動化插件的方式組裝於絕緣框架4內部，並由絕緣框架4方便將複數跳接導體2一次組裝定位於磁芯11上形成並排、環狀或陣列狀間隔排列，再與電路載體3之線路陣列32焊固形成電性連接，也可透過絕緣框架4具有屏蔽之效果，使電感元件整體在電流通過時產生之電感磁場不易干擾到其他電子裝置，以確保電子裝置正常的運作及訊號傳輸的穩定性。

是以，本發明主要針對複數跳接導體2之第一引腳22與第二引腳23可利用自動化插件的方式分別嵌入感磁元件1於磁芯11上之定位部12，並夾持於磁芯11外部；或者是穿設於磁芯11上之穿置部13中形成並排、環狀或陣列狀間隔排列，再將感磁元件1與複數跳接 導體2設置於電路載體3上，使其第一引腳22與第二引腳23以SMT焊接方式分別電性連接於線路陣列32上對應之第一接點321及第二接點322形成磁感效應之線圈迴路，而感磁元件1與複數跳接導體2外部亦可罩覆有絕緣框架4，並於絕緣框架4內部之容置空間40設有可供跳接導體2嵌入於其內之對接部41，此種感磁元件1或搭配絕緣框架4可精準控制跳接導體2設置的方向及密度，使電感元件具有相同電氣特性，並確保製造的品質與良率而適用於自動化快速的量產。

上述詳細說明為針對本發明一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，凡其他未脫離本發明所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本發明所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本發明上述之電感元件組裝結構於使用時為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，實符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦發明，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (1)

1. 一種電感元件組裝結構，係包括有感磁元件、複數跳接導體及電路載體，其中：該感磁元件之磁芯為一矩形環狀，其磁芯中空內部形成有至少一個通孔，而穿置部在通孔二側或各側邊處包含至少二組水平方向間隔排列之複數插槽，且各組單排的插槽二側處分別設有垂直貫通磁芯底面處之第一槽孔及第二槽孔；該跳接導體為分別設置於磁芯外部並具有一基部，其基部二側處皆設有至少一支引腳，且基部係嵌入插槽內，並由第一引腳與第二引腳分別向下穿入第一槽孔與第二槽孔中；該電路載體為具有基板，其基板上設有具至少二組第一接點及第二接點之線路陣列，該感磁元件之磁芯與複數跳接導體係設置於基板上，並由第一引腳與第二引腳以SMT焊接方式分別電性連接於第一接點與第二接點上形成磁感效應之線圈迴路。