專利名稱：簡(jiǎn)化的表面安裝裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子電路元件，尤其涉及一種具有各種所需的電/機(jī)械特性的感應(yīng)器件(inductive device)及其工作方法和制造方法。
背景技術(shù)：
在電子和電子元器件等密集制造業(yè)高度競(jìng)爭(zhēng)的世界中，價(jià)格侵蝕是每位制造商面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手必須有效保持競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)現(xiàn)實(shí)。為了保持競(jìng)爭(zhēng)力，人們必須在不犧牲質(zhì)量或者任何重要性能屬性的情況下，能夠生產(chǎn)出比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手成本低的所需元器件。這對(duì)于電子電路元件，特別是感應(yīng)器件尤其重要。
現(xiàn)有技術(shù)中有許多不同結(jié)構(gòu)的電子電路元件和感應(yīng)器件。例如，于1969年6月10日公布并授予給Mitsuo等的專利號(hào)為3,449,704的美國(guó)專利公開了一種具有單鄰近類型(a single close-in type)通孔的阻抗變壓器，其上具有至少兩匝原邊線圈和單匝副邊線圈。兩種線圈都與鐵心孔的內(nèi)壁保持緊密接觸，并且在孔內(nèi)側(cè)的區(qū)域兩種線圈彼此緊密接觸。在所述孔外側(cè)區(qū)域中的原邊線圈的各匝彼此分隔開。
于1974年5月21日公布并授予給Muckelroy的專利號(hào)3,812,442題為“ceramic conductor”的美國(guó)專利公開了一種包括浸入(immerse)在磁性難熔材料的矩形塊中和沉積金屬膜螺旋狀傳導(dǎo)路徑的單塊微小感應(yīng)器。該感應(yīng)器在其各塊的端部具有作為端子的金屬蓋帽?？梢詫⑦@些端子焊接為位于襯底上的敷有金屬的焊盤。同時(shí)還公開了一種制造該感應(yīng)器的方法，其中在薄的未燒結(jié)的磁性陶瓷片上沉積傳導(dǎo)金屬環(huán)路，所述陶瓷片具有用于在其內(nèi)互連的孔，并且其中將所述孔對(duì)準(zhǔn)以及將所述片層疊，使得在燒結(jié)所述金屬時(shí)形成浸入在連續(xù)陶瓷塊中的螺旋狀傳導(dǎo)路徑。
于1978年10月10日公布并授予給Duncan的專利號(hào)為4,119,914、題目為“Double balanced mixer using single ferrite core”的美國(guó)專利公開了一種使用單鐵氧體鐵心的雙平衡混合器。鐵心包括兩個(gè)孔和一個(gè)通過各孔纏繞的變壓器。兩變壓器以公知的方式通過二極管連接以提供混合器。
于1994年7月4日公布并授予給Sasaki的專利號(hào)為4,845,452、題目為“Composite bead element”的美國(guó)專利公開了一種復(fù)合珠狀(bead)元件，該元件包括類似芯片的磁體，其形成為接近矩形的平行管形成并且其中設(shè)置有凹陷，在該磁體內(nèi)形成至少一個(gè)通孔并且將電子元器件插入所述凹陷內(nèi)。通過設(shè)置在通孔中的導(dǎo)體形成珠狀感應(yīng)器，并且所述電子元器件和所述導(dǎo)體通過磁體表面上的預(yù)定導(dǎo)體連接。
于1994年9月27日公布并且授予給Wai等的專利號(hào)為5,351,167、題目為“Self-leaded surface mounted rod inductor”的美國(guó)專利公開了一種適于在PC主板上進(jìn)行表面安裝的電子元器件，其具有由介電材料形成的延長(zhǎng)線軸。在線軸的線圈支撐表面纏繞有線圈。該線圈具有纏繞在從線軸的相同側(cè)延伸出的一對(duì)T型焊接端子支撐件周圍的一對(duì)焊接端子。當(dāng)線軸放置在PC主板上部時(shí)，支撐件將纏繞的焊接端子置于焊盤的稍上方。
于1997年12月16日公布并且授予給Kanoh等的專利號(hào)為5,669,025、題目為“Thin film chip-type filter with an external electrode formed on an adhensionlayer”的美國(guó)專利公開了一種貼片電路元器件，其包括通過彼此粘結(jié)第一和第二襯底形成的貼片主體。在彼此相對(duì)的第一和第二襯底之間設(shè)有聚酰亞胺粘附層并且在第一和第二襯底的一對(duì)主表面的至少之一上形成薄膜電路圖案，而在芯片主體的端部表面上形成外部電極以于薄膜電路圖案電連接。
于1998年9月8日公布并且授予給Fleming等的專利號(hào)為5,802,702、題目為“Method of making a device including a metallized magnetic substrate”的美國(guó)專利公開了一種制造用于包括磁性元器件的器件的敷有金屬的磁性襯底的方法，該方法包括提供未燒結(jié)的陶瓷主體。在一示例性實(shí)施方式中，該方法進(jìn)一步包括產(chǎn)生貫穿陶瓷主體的一個(gè)或者多個(gè)通路、用傳導(dǎo)材料涂布通路側(cè)壁、形成穿過陶瓷主體的孔，使得孔的端部與通路相交叉，并且使未燒結(jié)的陶瓷主體金屬化，從而形成在通路中包括傳導(dǎo)材料的傳導(dǎo)路徑。最后，按照傳統(tǒng)的方式使未燒結(jié)的陶瓷主體金屬化，并且優(yōu)選地再沉積附加的導(dǎo)體材料。
于1999年7月13日公布并且授予給Sat等的專利號(hào)為5,923,237、題目為“Wirewound-chip balun transformer”的美國(guó)專利公開了一種用于平面封裝的線繞的不平衡變壓器，其包括具有在兩端部的端部凸緣、至少一個(gè)中間凸緣和兩個(gè)或者多個(gè)繞線凹陷的凸緣鐵心，與凸緣鐵心平行的扁平鐵心，并且在繞線凹陷周圍纏繞線圈，其特征在于，中間凸緣的一個(gè)側(cè)面不與連接面對(duì)端部凸緣相同側(cè)上的一個(gè)側(cè)面的平面平齊而是形成在該平面后面，凸緣鐵心的各端部凸緣具有形成在兩側(cè)面上相對(duì)的一對(duì)電極，并且中間凸緣具有形成在相對(duì)側(cè)面上的單電極。
于1999年12月21日公布并且授予給Abramov的專利號(hào)為6,005,467、題目為“Trimmable inductor”的美國(guó)專利公開了一種平衡感應(yīng)器，其包括具有分隔開的焊接端子的支撐基底、由設(shè)置在基底上的導(dǎo)電元件以多匝連續(xù)通路的方式限定的線圈，該線圈圍繞軸線纏繞并且在焊接端子之間延伸，以及延伸并且電連接在一匝或者多匝與線圈端子之間的導(dǎo)電短路件，以選擇性包括和去除線圈的匝數(shù)之一的至少一部分。
于2000年6月13日公布并且授予給Levin的專利號(hào)為6,073,339、題目為“Method of making low profile pin-less planar magnetic devices”的美國(guó)專利公開了一種制造平面磁性器件的方法。該磁性器件具有在多個(gè)基底支撐的通常為螺旋型的平面線圈。多個(gè)基底層疊以使在沿著垂直于平面線圈的方向看時(shí)，其各自的外圍連接到與其它線圈的端接焊盤橫向分隔開的端接焊盤?？梢酝ㄟ^鍍有金屬的通路使線圈中的至少兩個(gè)的內(nèi)終點(diǎn)互連以構(gòu)成在多個(gè)平面上的單個(gè)線圈。端接焊盤的暴露部分留在磁性器件的垂直邊緣旁邊并且電連接到形成磁性器件的無(wú)引腳端接的垂直鍍金屬層。該磁性器件可以包括用于電路中器件取向的斜面部分。
于2000年7月11日公布并且授予給Abramov的專利號(hào)為6,087,920、題目為“Monolithic indutor”的美國(guó)專利公開了一種單塊感應(yīng)器(Monolithicindutor)，其包括具有相對(duì)遠(yuǎn)端的伸長(zhǎng)基底，其中各端部具有從相對(duì)端部延伸的端部蓋帽以與PC主板相對(duì)分開的關(guān)系支撐基底，并且各端部蓋帽形成為具有非安裝區(qū)域和偏斜區(qū)域以防止基底停留在非安裝區(qū)域，位于非安裝區(qū)域的端部蓋帽基底側(cè)上的基本上陡峭的側(cè)壁，在與非安裝區(qū)域基本相對(duì)的基底側(cè)上延伸到端部蓋帽的傾斜斜坡，沿著各端部蓋帽部分延伸的導(dǎo)電焊接帶，其中各焊接帶在非安裝區(qū)域具有間隙以減少該帶中的寄生傳導(dǎo)，以及以延伸在相對(duì)端部之間的螺旋路徑形成在襯底上并且在斜坡處與傳導(dǎo)焊接帶電連接的導(dǎo)電層。還可以參見專利號(hào)為6,223,419的美國(guó)專利。
于2000年7月11日公布并且授予給Morrison的專利號(hào)為6,087,921、題目為“Placement insensitive monolithic inductor and method of manufacturingsame”的美國(guó)專利公開了一種單塊感應(yīng)器，其包括具有相對(duì)遠(yuǎn)端的伸長(zhǎng)襯底，其中各端部具有從各自端部放射狀延伸的端部蓋帽以與PC主板相對(duì)分開的關(guān)系支撐襯底，并且各端部蓋帽具有限定拐角的多個(gè)交叉的平面表面，在襯底上形成線圈并且在相對(duì)端部之間延伸的導(dǎo)電層以提供線圈，以及在與傳導(dǎo)層電接觸的襯底各端部處的所述端部蓋帽的至少一些拐角周圍部分延伸的導(dǎo)電焊接焊盤，其中各焊接焊盤在各交叉平面表面上提供端子。
于2000年10月3日公布并且授予給Haller等的專利號(hào)為6,127,911、題目為“Transformer”的美國(guó)專利公開了一種變壓器，其包括原邊線圈和至少一個(gè)副邊線圈，其在一層或者多層的扁平載體上設(shè)置為導(dǎo)體，以及具有腔室系統(tǒng)的線圈形成器，該腔室系統(tǒng)具有向?qū)犹峁┚€圈的腔室。至少在區(qū)域中的至少一個(gè)腔室封閉，從而獲得用于漏電通路的長(zhǎng)距離。該腔室系統(tǒng)可以由相互匹配的兩個(gè)或者三個(gè)塑料部件形成。具有導(dǎo)體跡線的層在腔室系統(tǒng)之外橫向布置以與端子接觸。在腔室系統(tǒng)的壁上設(shè)置有具有敷金屬的狹槽的網(wǎng)(web)，以與導(dǎo)體路徑接觸。該由狹槽提供的電接觸可以額外地由后續(xù)焊接的焊料支撐。該橫向接觸意味著在載帶層的情況下消除了覆有金屬的通孔。
于2001年2月13日公布并且授予給Chang等的專利號(hào)為6,188,305、題目為“Transformer formed in conjunction with printed circuit board”的美國(guó)專利公開了一種變壓器，其包括其上印刷有延長(zhǎng)導(dǎo)體的印刷電路板，底部安裝在印刷電路板上的鐵氧體鐵心以及柔性電路。該柔性電路包括介電片以及印刷在該片兩側(cè)面上的延長(zhǎng)導(dǎo)體。該柔性電路位于鐵心的頂部和側(cè)面周圍。柔性電路的導(dǎo)體在表面粘結(jié)到印刷電路板的各自導(dǎo)體以在鐵心周圍形成一系列原邊線圈和一系列副邊線圈。由于不需要處理離散的導(dǎo)體部分，通過柔性電路設(shè)置線圈的上部很經(jīng)濟(jì)。
于2001年6月26日公布并且授予給Wolf的專利號(hào)為6,252,486、題目為“Planar winding structure and low profile magnetic compound having reducedsize and improved thermal properties”的美國(guó)專利公開了諸如感應(yīng)器或者變壓器的輪廓小的磁性元器件，其包括鐵心和平面磁性線圈體以及粘結(jié)/填充材料，其中平面磁性線圈體具有由通過絕緣層分隔開的層疊的單獨(dú)線圈圖案組成的密集的剛性結(jié)構(gòu)。單獨(dú)線圈圖案的輸入和輸出終點(diǎn)在線圈體與被覆金屬部互連的側(cè)表面暴露出。該結(jié)構(gòu)可以安裝在PC主板上并且在例如照明工業(yè)的電子鎮(zhèn)流器中很有用。
于2001年7月17日公布并且授予給Roessler等的專利號(hào)為6,262,649、題目為“Power magnetic device employing a leadless connection to a printedcircuit board and method of manufacture thereof”的美國(guó)專利公開了一種表面安裝磁性器件，其包括(1)包括按層設(shè)置在其中的多個(gè)線圈的多層電路，該多層電路具有與此連接的第一和第二橫向凹槽，第一和第二橫向凹槽貫穿多層電路中的層；(2)設(shè)置在第一和第二橫向凹槽內(nèi)并且電連接多個(gè)線圈中選出的線圈的導(dǎo)電物質(zhì)，以及(3)安裝在多個(gè)線圈附近的磁芯，該磁芯用于向多個(gè)線圈施加期望的磁性。該器件大致位于基本上為平面的襯底附近以允許第一和第二橫向凹陷用作多個(gè)線圈和基本上為平面的襯底上的電導(dǎo)體之間的導(dǎo)體，多個(gè)線圈和磁芯基本上免于(free of)周圍的模材料以使該磁性器件具有更小的整個(gè)器件容積。
于2002年2月5日公布并且授予給Murata等的專利號(hào)為6,344,784、題目為“Coil compound”的美國(guó)專利公開了一種線圈組件，其包括設(shè)置在具有凸緣的鐵心表面上的導(dǎo)體膜。在一個(gè)凸緣上設(shè)置有第一和第二隔離凹槽以及連接凹槽，從而限定第一和第二端子。在另一凸緣上設(shè)置有第三和第五隔離凹槽以及連接凹槽，從而限定第三和第四端子。環(huán)繞凹槽的第一和第二線圈連接到各自的隔離凹槽并且彼此基本平行設(shè)置。還提供有連接到第一和第三端子的線圈以及連接到第二和第四端子的線圈。
于2002年2月19日公布并且授予給Kimura等的專利號(hào)為6,348,850、題目為“Common mode choke coil”的美國(guó)專利公開了一種用于整體尺寸最小化(尤其是重量)并且具有改善粘結(jié)系數(shù)的表面安裝設(shè)備的共模扼流圈。該共模扼流圈包括鐵氧體鐵心、一對(duì)外電極、多個(gè)線圈以及鐵氧體鍍層，其中鐵氧體鐵心由線圈鐵心和兩個(gè)其中形成有凹陷的正方形平面凸緣，該正方形平面凸緣在線圈鐵心的各端部一體形成，其中一對(duì)外電極設(shè)置在正方形平面凸緣上，多個(gè)線圈纏繞在鐵氧體鐵心的線圈鐵心周圍并且通過熱粘結(jié)連接到設(shè)置在各凸緣的左、右側(cè)的凹陷處的外部電極，并且其中鐵氧體鍍層粘附地粘結(jié)到線圈的最外面以連接位于鐵氧體磁性兩端的兩個(gè)凸緣，而不粘附地粘結(jié)到凸緣本身。這樣，可以獲得具有高粘結(jié)系數(shù)的立方組件的閉合磁性電路結(jié)構(gòu)。
于2002年4月9日公布并且授予給Gouo等的專利號(hào)為6,369,985、題目為“Head suspension，head assembly，and disk apparatus having a head IC mountedon a head suspension，and method for fitting a head IC to a head suspension”的美國(guó)專利公開了一種磁頭滑塊以及安裝在磁頭懸浮體上的磁頭IC，該磁頭IC安裝在磁頭IC安裝表面上。在磁頭懸浮體的磁頭IC安裝表面上設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)通孔并且通過通孔在安裝表面和磁頭IC之間注入粘結(jié)材料安裝該磁頭IC。將粘結(jié)材料均勻分布在磁頭IC的下方，以使得磁頭懸浮體平衡。
于2002年4月16日公布并且授予給Sato等的專利號(hào)為6,373,366、題目為“Common mode filter”的美國(guó)專利公開了一種共模濾波器，其包括具有線圈的鼓型鐵心以及固定到凸緣的盤狀鐵心以形成閉合磁路。在兩鐵心的至少一個(gè)面對(duì)部分中形成凹入部分以在鼓型鐵心和盤型鐵心的凸緣之間提供間隙。在各凸緣的上表面、端部表面以及下表面的上方連續(xù)的多個(gè)電極設(shè)置在與各凸緣相對(duì)應(yīng)的部分處。多個(gè)線圈纏繞在線圈鐵心周圍，使得各多個(gè)線圈的兩端通過導(dǎo)電固定材料電連接并且加固到在各凸緣上表面上的電極部分。通過粘附劑將鼓型鐵心和盤型鐵心彼此固定。
于2002年4月30日公布并且授予給Holcombe等的專利號(hào)為6,378,757、題目為“Method for edge mounting flex media to a rigid PC board”的美國(guó)專利公開了一種可以通過不同方法獲得向剛性PC板邊緣安裝柔性介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。在所采用的任一方法中，期望在剛性PC板上產(chǎn)生可軟焊的焊盤。按照本發(fā)明，通過邊緣鍍覆PC板或者通過切割通路方法產(chǎn)生可軟焊的焊盤。為了端接柔性電路介質(zhì)，設(shè)置柔性焊盤，使得以與剛性PC板上的邊緣焊盤相匹配的結(jié)構(gòu)蝕刻該焊盤。對(duì)柔性電路上的焊盤進(jìn)行焊接后處理。該剛性PC板以直角固定到柔性電路并且經(jīng)過回流爐。
于2002年10月15日公布并且授予給Jitaru的專利號(hào)為6,466,454、題目為“Component transformer”的美國(guó)專利公開了一種封裝技術(shù)，其感應(yīng)出高頻電流回路，該回路產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)或者在其余的電路中感應(yīng)出高頻電流。為了減小輻射場(chǎng)，通過將高頻開關(guān)元器件相互接近并且很接近磁性元件設(shè)置而最小化該回路。通過將高頻開關(guān)電子元器件與其余的元器件分開并且將其置于包括磁性元件的相同多層PCB上，可以獲得期望的結(jié)果。
于2002年12月3日公布并且授予給Baarman等的專利號(hào)為6,489,878、題目為“Method of manufacturing a magnetic power component and a magneticpower component”的美國(guó)專利公開了一種磁性大功率元件及其制造方法。該元件包括設(shè)置在多層中由幾個(gè)線圈組成的多層線圈、電連接到選擇的線圈的第一和第二電導(dǎo)體以及設(shè)置將磁力指向線圈的第一和第二鐵心部分。多層線圈的第一側(cè)設(shè)置有洞孔并且第一鐵心部分部分地安裝在該洞孔中。
于2001年10月4日公布的Paris等人的專利號(hào)為20010015410、題目為“Method for making gapped closed-shape inductors”的美國(guó)專利公開了一種方法，其包括將底層、頂層以及其間的至少一中間層連接，其中底側(cè)和頂層包括非磁性材料，并且至少一中間層包括非磁性材料。該方法還包括將連接在一起的層分為多個(gè)閉合型鐵心，其中每一個(gè)具有至少一個(gè)由非磁性材料提供設(shè)置在其中的磁通間隙。例如，該閉合型鐵心可以為環(huán)形。該方法還包括在各閉合型鐵心上纏繞至少一個(gè)導(dǎo)體以形成感應(yīng)器。在一些實(shí)施方式中，可以將連接的層分為多個(gè)條帶。該方法還包括為各條帶打孔以形成多個(gè)閉合型鐵心，以及其中具有由非磁性材料提供的至少一個(gè)磁通間隙的環(huán)形鐵心。
于2002年7月4日公開并且申請(qǐng)人為Kummel的專利公開號(hào)為20020084881、題目為“Inductive component and manufacturing process for such acomponent”的美國(guó)專利公開了一種要安裝在印刷電路上的感應(yīng)組件，該組件包括至少一個(gè)線圈、主體和磁芯。線圈由纏繞的導(dǎo)電導(dǎo)線形成以形成其端部連接到連接端子的內(nèi)部端的扁平線圈。該主體由一組在線圈和端子的內(nèi)部端上過模(over-molded)的絕緣材料形成，該主體包括沿著線圈的軸線貫穿主體的中間開口。優(yōu)選地，該主體或者由熱硬化性的環(huán)氧樹脂或者由熱塑性的聚合體形成。該磁芯由環(huán)繞在包括線圈軸線的中間平面內(nèi)的主體的鐵氧體層形成。中間元件貫穿主體中的開口。
于2002年12月5日公開并且申請(qǐng)人為Toi等的專利公開號(hào)為20020180574、題目為“Coil device and method for manufacturing the same”的美國(guó)專利公開了一種線圈裝置，其包括端子電極，其中各電極包括設(shè)置在凸緣底平面上的底平面電極，設(shè)置在凸緣側(cè)面上的側(cè)面電極，以及設(shè)置在端部平面下部處的凸緣的端部表面上的端部表面電極。該端部表面電極設(shè)置在凸緣的端部表面上，使得端部表面電極的上邊緣設(shè)置在基本上與側(cè)表面電極的上邊緣第一級(jí)相同的第一級(jí)處，其中設(shè)置在凸緣的端部表面和各側(cè)表面之間的邊界附近，并且設(shè)置在凸緣的端部表面的大約中間部分處比第一級(jí)低的第二級(jí)處。
于2001年10月21日公開并且申請(qǐng)人為L(zhǎng)abatake的專利公開號(hào)為WO-99/53508的WIPO申請(qǐng)公開了一種用于電子器件的陶瓷支撐，其包括至少兩個(gè)彼此電絕緣的接觸表面。該接觸表面設(shè)置在支撐的公共平面上。本發(fā)明的特征在于其它敷有金屬的表面位于與接觸表面的公共平面不平行的支撐上。各敷有金屬的表面以導(dǎo)電方式連接到接觸面之一。本發(fā)明還涉及用于導(dǎo)電元件的支撐的使用以及制造該元件的方法。
盡管上述有不同的現(xiàn)有技術(shù)感應(yīng)器結(jié)構(gòu)，但是，明顯缺少在提供與更加昂貴的器件相似的電特性和性能的同時(shí)，對(duì)于元器件和合同制造商能夠降低成本的簡(jiǎn)化的、低成本、高性能的感應(yīng)器結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的器件通常強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)(1)保持所需的電特性值；以及(2)以有效和低成本的方式提供制造輔助產(chǎn)品的機(jī)械平臺(tái)。在現(xiàn)有技術(shù)的方式下，這兩種需求經(jīng)常分別強(qiáng)調(diào)，采用不同的器件和/或材料強(qiáng)度該兩種獨(dú)立的需求。應(yīng)該意識(shí)到，這種不同元件和/或材料的使用從成本和制造/勞動(dòng)力等角度考慮并不是最佳的。
因此，需要一種提供電性能的改善的感應(yīng)器件，其通過設(shè)計(jì)同時(shí)強(qiáng)調(diào)電和機(jī)械特性，因此基本上減少了器件材料和制造成本。該改善的器件理想中采用最小數(shù)目的分立器件(以減少材料成本和其它相關(guān)的管理費(fèi)用)、具有最小的外部尺寸(以允許更高的板級(jí)別和封裝密度)，同時(shí)允許簡(jiǎn)化整個(gè)結(jié)構(gòu)處理(從而減少與裝配相關(guān)的人工成本)。還可以使該器件的消費(fèi)者或者用戶在制造期間更有效地存儲(chǔ)(存貨)和分配該器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過提供改善的感應(yīng)器件和相關(guān)的方法滿足上述的需求。
在本發(fā)明的第一方面，公開了一種簡(jiǎn)化的表面安裝電子器件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該器件包括具有形成于其中的多個(gè)孔、形成于其中的多個(gè)溝槽、至少設(shè)置在接近溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域、至少部分設(shè)置于孔內(nèi)并端接在各鍍有金屬的區(qū)域其中之一的多個(gè)線圈的鐵心元件。在一個(gè)變形中，該多個(gè)孔包括兩個(gè)孔，并且鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一形成在至少由線圈到所述電子器件安裝于其上的外部器件的電子路徑。在另一變形中，多個(gè)線圈和鐵氧體材料適用于在5MHz到1GHz的頻率范圍內(nèi)工作。在再一個(gè)變形中，多個(gè)溝槽以基本平行的方向沿至少鐵心元件底表面設(shè)置，并且在鐵心元件內(nèi)以基本平行的方向設(shè)置多個(gè)孔，溝槽和孔也基本上彼此平行。
在本發(fā)明的第二方面，公開了一種用于制造小型電子器件的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，該方法包括設(shè)置鐵心元件，該鐵心元件具有形成于其中的多個(gè)孔和多個(gè)溝槽；至少在部分鐵心元件上進(jìn)行鍍金屬，所述鍍層設(shè)置在靠近至少所述多個(gè)溝槽的部分并產(chǎn)生多個(gè)鍍有金屬的表面；至少設(shè)置一個(gè)導(dǎo)電線圈；至少在所述鐵心元件的部分周圍設(shè)置所述至少一線圈并穿過至少所述多個(gè)孔其中之一；所述至少一線圈的一部分引出到至少接近于所述鍍有金屬的表面；以及粘結(jié)所述至少一線圈的部分以與各鍍層表面其中之一電連接。
在本發(fā)明的第三方面，公開了一種表面安裝射頻變壓器。在一個(gè)實(shí)施方式中，該變壓器包括具有形成于其中的多個(gè)溝槽的雙孔鐵心，其中至少多個(gè)溝槽其中之一具有多個(gè)鍍層表面；以及至少兩個(gè)線圈，各所述至少兩個(gè)線圈具有至少兩個(gè)與之連接的自由端，各所述至少兩個(gè)自由端粘結(jié)到一個(gè)或多個(gè)所述鍍層表面上。
在本發(fā)明的第四方面，公開了一種符合標(biāo)準(zhǔn)的電子器件載帶組件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置包括其中具有多個(gè)凹槽的塑料載帶；適于安裝在多個(gè)凹槽內(nèi)的多個(gè)表面安裝電子器件，所述多個(gè)表面安裝電子器件，包括鐵心元件，具有多個(gè)形成于其中孔；多個(gè)形成于其中的溝槽；至少設(shè)置于接近于溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域；以及至少部分設(shè)置于孔內(nèi)并端接到鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一的多個(gè)線圈。在一個(gè)變形中，塑料載具具有大約12mm的寬度和大于8mm的間距。該載具還包括13英寸的卷軸并能容納3000個(gè)這樣的器件，并符合ANSI/EIA標(biāo)準(zhǔn)481。
在本發(fā)明的第五方面，公開了一種簡(jiǎn)化外形的表面安裝電子器件。在一個(gè)實(shí)施方式中，該器件包括導(dǎo)磁鐵心元件，具有多個(gè)基本形成在所述鐵心元件配合表面的溝槽；多個(gè)形成在鐵心元件上的孔；至少設(shè)置在最接近溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域；以及至少部分設(shè)置在所述孔內(nèi)并端接到所述鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一的多個(gè)線圈；所述溝槽和鍍有金屬的區(qū)域合作以在不應(yīng)用任何端接底座的情況下提供用于將器件端接到基板上的端接基座。在一個(gè)變形中，所述基板的接觸焊盤至少部分地容納在所述溝槽內(nèi)以減少在安裝基板時(shí)器件的垂直剖面。


所包括的用于提供對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步解釋并引入構(gòu)成本申請(qǐng)一部分的

了本發(fā)明的實(shí)施方式，并與說(shuō)明書一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中圖1示出了本發(fā)明的改進(jìn)的器件的一個(gè)示例性實(shí)施方式的底面透視圖；圖1a示出了圖1的器件的鐵心的頂視圖；圖1b示出了圖1的器件的鐵心的側(cè)視圖；圖1c示出了與未鍍有金屬的端接溝槽一起示出的、圖1的器件的鐵心的底面正視圖；圖1d示出了圖1的器件的鐵心的底面正視圖，其示出未鍍有金屬的端接溝槽；圖1e示出了圖1的器件的鐵心的底面正視圖，其示了鍍有金屬的端接溝槽和安裝和端接后的線圈；圖1f示出了圖1的器件的側(cè)視圖；圖1g示出了具有另一個(gè)線圈結(jié)構(gòu)的圖1的器件的側(cè)視圖；圖2a示出了現(xiàn)有技術(shù)典型的雙孔鐵心結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖；圖2b示出了現(xiàn)有技術(shù)另一典型的器件的多角度正視圖；圖3示出了組裝后的本發(fā)明的改進(jìn)的器件的第二示例性實(shí)施方式的底面透視圖；圖3a至圖3d示出了根據(jù)本發(fā)明的器件鐵心的各種替代實(shí)施方式的側(cè)視圖；圖4示出了設(shè)計(jì)為針形端接方案的器件的另一實(shí)施方式的底面正視圖；圖5示出了設(shè)計(jì)為L(zhǎng)形端接焊盤的器件的又一實(shí)施方式的底面正視圖；圖6示出了設(shè)計(jì)為鍍有金屬的L形區(qū)域器件的再一實(shí)施方式的底面正視圖；圖7示出了本發(fā)明器件的制造方法的示例性實(shí)施方式的邏輯流程圖；
圖7a示出了圖1的示例性器件的焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的各種選擇的合成圖；圖7b示出了圖1的示例性器件的各種制造步驟的合成圖；以及圖8a示出了EIA標(biāo)準(zhǔn)載帶/電子器件組裝的示例性實(shí)施方式的正視圖。
具體實(shí)施例方式
在整個(gè)說(shuō)明書中，在附圖中的參考標(biāo)號(hào)指示相似的部件。
如同這里所用的，術(shù)語(yǔ)“導(dǎo)磁(magnetically permeable)”指通常用于形成感應(yīng)鐵心(inductive core)或相似部件的任意材料，其包括不限于由鐵氧體或鐵氧體化合物形成的各種形式。
如同這里所用的，術(shù)語(yǔ)“線圈“指與形狀、截面或纏繞次數(shù)無(wú)關(guān)的適用于承載電流的任意類型的導(dǎo)體。
綜述本發(fā)明提供了尤其是一種改進(jìn)的“雙孔鐵心”感應(yīng)裝置，以及制造和使用其的方法。
現(xiàn)有技術(shù)的雙孔鐵心利用結(jié)合到一個(gè)底座或其它端接結(jié)構(gòu)(terminationstructure)的鐵氧體或類似的雙孔鐵心(參見以下對(duì)圖2的解釋)。這種端接設(shè)置不僅增加了器件的制造成本(包括人力成本和附加的元件成本)，而且使得其器件的剖面和底面積大于其所應(yīng)該具有的剖面和底面積。增加地已知空間和性能的應(yīng)用要求更小的剖面同時(shí)具有高的電性能和低成本。以傳統(tǒng)的自動(dòng)“貼片(pick and place)或其它制造設(shè)備的方式使用該器件的能力也是急需的。
本發(fā)明適用于通過一個(gè)簡(jiǎn)化和低成本的鐵心結(jié)構(gòu)來(lái)克服現(xiàn)有技術(shù)的不利條件，其中該鐵心結(jié)構(gòu)消除了對(duì)單獨(dú)的端部底座或元件的需要。優(yōu)點(diǎn)在于，基礎(chǔ)鐵心“坯”能夠以不同的方法設(shè)計(jì)以適用于不同類型的使用(例如，導(dǎo)體，變壓器，混合器等)和表面安裝應(yīng)用。鐵心的幾何尺寸可以隨需要改變以實(shí)現(xiàn)性能/成本/設(shè)計(jì)空間大小中的一個(gè)具體的點(diǎn)。該器件還有利于適用于利用貼片、卷裝帶、或其它類似的自動(dòng)制造設(shè)備。
示例性實(shí)施方式現(xiàn)在參照?qǐng)D1到圖1g，詳細(xì)描述本發(fā)明的第一示例性實(shí)施方式?？梢哉J(rèn)識(shí)到，下面的討論主要集中在具有兩個(gè)鐵心孔“雙孔”鐵心方面，本發(fā)明也適用包括三個(gè)(三目)或更多孔的其它類型的鐵心。
此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明的各種方面可以應(yīng)用于包括但不限于電感線圈、電感電抗器(扼流線圈)、變壓器(包括如同在1969年6月10號(hào)授權(quán)公布并且在此合其全部并作為參考的美國(guó)專利No.3,449,704中所描述阻抗變壓器)、信號(hào)混合器(參見，在1978年10月10號(hào)授權(quán)公布并且在此合其全部并作為參考的美國(guó)專利No.4,119,914)的任何數(shù)量的不同器件。因此本發(fā)明也可以有許多不同的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1到圖1g描述器件100的第一實(shí)施方式。如圖所示。器件100包括鐵心元件(core element)102(雖然如果需要也可以采用其它結(jié)構(gòu)和/或材料，但是在此為一個(gè)整個(gè)的鐵氧體或相似的結(jié)構(gòu))，和多個(gè)線圈104。在鐵心中也還形成有孔112，雖然不是必須但是該孔112的軸設(shè)置為與鐵心的底部107的平面基本上平行。如圖1和圖1g所示，線圈104以許多結(jié)構(gòu)通過孔112并且圍繞在鐵心102的外周來(lái)設(shè)置。
鐵心元件102還包括在其基座107中(器件100由圖1中的普通正常取向被倒置)形成的多個(gè)溝槽(channel)106。各溝槽包含如下所述適于端接的一個(gè)或多個(gè)敷有金屬或鍍有金屬的區(qū)域110。線圈114的自由端端接到鍍有金屬的區(qū)域110中的每一個(gè)，例如，通過低熔點(diǎn)焊料(eutectic solder)、導(dǎo)電膠、焊接、銅焊接(brazing)或其它類似方法。低熔點(diǎn)焊料通常優(yōu)選地為代低成本并且易操作的材料。實(shí)現(xiàn)一個(gè)預(yù)定的器件所必需的各種線圈和端接圖案是普通技術(shù)人員所公知的，因此這里不需進(jìn)一步描述。
溝槽106可以具有所需的任意截面形狀(并且根據(jù)功能，其寬度或長(zhǎng)度甚至是不一致的)。在附圖中的實(shí)施方式中，溝槽106的截面基本上呈半圓狀并且其長(zhǎng)度一致，并且因此為半圓柱狀。選擇該形狀是由于發(fā)明人發(fā)現(xiàn)根據(jù)粘接和鍍層厚度的均勻性，該形狀可以提供為向溝槽的表面涂覆鍍(覆)層一個(gè)有利的環(huán)境。也可以采用其它形狀(以下將會(huì)描述)。
鐵心中上述“半圓柱狀”的深度也可以根據(jù)需要改變，從而如果需要使得溝槽106的內(nèi)(鍍有金屬)表面可以覆蓋從一個(gè)很小角度到大于180度(π弧度)的范圍內(nèi)的弧的變化。在附圖中的實(shí)施方式使用了一種大約180度的弧。
相似地，鍍有金屬的區(qū)域110所對(duì)著的弧也可以在同樣的范圍內(nèi)變化，并且不需要與溝槽弧一致(即，鍍層對(duì)著的弧可以是一個(gè)與溝槽的弧不同的值)。為了優(yōu)化器件100的性能(和成本)也可以根據(jù)需要改變鍍層的厚度。具體地說(shuō)，厚度可以以一致的方式改變(即，該鍍層的厚度基本為高于整個(gè)弧的常數(shù))，或者可選擇地，厚度也可以隨弧的一個(gè)函數(shù)改變。此外，鍍層的厚度或幾何尺寸可以隨(多個(gè))溝槽中的縱向位置的函數(shù)而改變；雖然可以利用更多的梯度變化，但是圖1d中示出了離散或步進(jìn)形式的變化。
如圖1以及下列等等所示，示例性器件100使用根據(jù)現(xiàn)有鍍處理(platingprocesses)118整個(gè)鍍上諸如銀和錫的鍍層材料以形成位于鍍有金屬區(qū)域110和線圈終端之間的電(或機(jī)械)接合點(diǎn)。這種焊料在器件鐵心102的底面的水平面突然停下來(lái)，以在器件100的底面提供一個(gè)基本上均勻的平面。然而，如同下面參照?qǐng)D7b所述，焊料的平面可以在從非常凹或者與溝槽106的內(nèi)表面一樣的形狀到甚至是凸的或者從器件的底平面115向外突起(例如，球狀、尖狀等)的任意范圍。
在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，鍍處理包括銀/鎳/錫工藝。具體地說(shuō)，首先鍍銀，接著是鎳，然后是錫。銀的厚度在約6微米(6E-06m)，而鎳層和錫層的厚度約為4微米(4E-06m)?？梢岳斫馍鲜龅慕Y(jié)構(gòu)僅為示例性，也可以采用其他的厚度或材料。由于普通技術(shù)人員可以理解，現(xiàn)在的趨勢(shì)(諸如，所謂的“ROHS”指示)是取消加鉛(Pb-based)元件?？墒?，仍然可以理解也可以采用其它厚度和材料(例如，含鉛焊料)。在利用傳統(tǒng)普通技術(shù)人員公知的電鍍技術(shù)電鍍其它材料的同時(shí)，如果需要可以噴涂銀。雖然根據(jù)需要對(duì)各種成分材料也可以改變應(yīng)用方法。
在另一實(shí)施方式中，低共熔物在可以實(shí)現(xiàn)足夠的機(jī)械性能和電性能時(shí)(即，低共熔物與鐵心元件材料適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，并且通過低共熔物提供足夠的導(dǎo)電性)，其自身也可以代替鍍層。
上述的端接方案具有幾個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，包括(i)由于可以避免與例如圖2所示單獨(dú)的底座組件200有關(guān)的成本和人工而具有低成本；(ii)由于鐵心102的底面區(qū)域107中的基本上“浪費(fèi)”的空間都用于端接而具有小的垂直剖面；以及(iii)由于沒有端接底座和其它的相關(guān)端子而具有小的底面積(PCB或元器件(parent device)所消耗的面積)；如圖1所示接觸端子都是“隱藏”在鐵心102下方。
如圖所示，在附圖的實(shí)施方式中，示例性的鐵心102是直接形成的(即，在本領(lǐng)域公知類型的一個(gè)模具或形狀中)，或者由一個(gè)塊經(jīng)過機(jī)械加工以具有所需的特征和孔112的數(shù)目，例如兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)等。因此，使用后面的方法，可以采用一個(gè)公用塊作為多個(gè)不同設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，并且不需要專用(昂貴)附加工具。例如，當(dāng)一個(gè)器件指定為具有兩個(gè)孔112時(shí)，可以采用可以最多容納四個(gè)鐵心102，同時(shí)鐵心其它部分的“空白”在安裝以前被簡(jiǎn)單地機(jī)械加工去除。為了提高所需的電性能，鐵心102的高度、截面面積以及輪廓能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)(下面將詳細(xì)說(shuō)明)；因引，示出的矩形形狀僅用于說(shuō)明。
可以理解，本發(fā)明鐵心易于制造為具有包括偶數(shù)個(gè)數(shù)和奇數(shù)個(gè)數(shù)的許多個(gè)孔，并且以許多方面進(jìn)行混合，所述方面包括改變孔l12的尺寸或輪廓、改變溝槽的使用，改變線圈104厚度的使用、不對(duì)稱幾何圖形等的組合。
另外，鐵心元件102的尺寸和圖形可以根據(jù)所需的電性和磁性改變。例如，當(dāng)鐵心中的磁流為在中心元件114增大(additive)時(shí)，可以采用截面積更大的元件。另外，當(dāng)該磁流減小(destructive)或“最低級(jí)”時(shí)，可以采用更小的元件。同時(shí)，除環(huán)形(并且也可以還具有簡(jiǎn)單或復(fù)雜的錐形輪廓)之外，孔112可以具有其它截面形狀，例如橢圓形、六邊形、矩形、三角形等，并且也可以尺寸不同。如果需要，鐵心的外部邊緣也可以為圓的，例如在圖3d中示出的變形。
雖然在適當(dāng)?shù)那闆r下也可以采用基它類型的導(dǎo)體，但是在附圖的實(shí)施例中線圈104為在電子學(xué)領(lǐng)域中公知的磁線圈。例如，為了適應(yīng)在鐵心102中的形成的各個(gè)溝槽106，預(yù)定長(zhǎng)度和厚度的薄合金或銅基的導(dǎo)線可以變形(參見圖5)。雖然在設(shè)計(jì)中也考慮到了其它性能屬性，但是選擇線圈的材料、寬度、厚度和其它特性，以提供一個(gè)最小的電阻以及產(chǎn)生的熱。因此，可以理解，當(dāng)采用兩個(gè)或更多個(gè)線圈時(shí)，線圈104在諸如感應(yīng)系數(shù)、厚度/尺寸(例如AWG)、材料等方面可以不同。為了制造具有所需質(zhì)量的器件，這些不同參數(shù)可以有各種不同的變化。
其它可能的材料包括但不限于銀、金或鈀或他們的合金；然而，這些材料會(huì)大大增加器件的成本。
如果需要，通過在本領(lǐng)域內(nèi)有效的多種公知屏蔽技術(shù)(例如，鍍錫或使用環(huán)繞的法拉第屏蔽)中任意之一也可以對(duì)器件100進(jìn)行外部屏蔽。
圖1中的器件100(以及這里的其它描述)與現(xiàn)有技術(shù)的更大且更貴的器件相比有利地提供極佳的電性能(例如，直到在附圖實(shí)施方式中的2.5GHz的頻率)。因此，端接底座的取消、鐵心的再造形以及附加的敷有金屬的區(qū)域在電性能和磁性能方面沒有負(fù)面影響。
可以理解，本發(fā)明的更加緊湊的空間排列在減少繞線長(zhǎng)度方面也有利，從而減小即降低成本也減少輻射的電磁噪聲。在某些應(yīng)用中，減小后的繞線長(zhǎng)度也可以轉(zhuǎn)化成提高的電性能，例如，減小傳輸線損耗和相鄰導(dǎo)體之間耦合的控制。
在該器件的另一實(shí)施方式中(圖3)中，在鐵心302中形成的溝槽306包括具有基本上平坦的內(nèi)表面311的角度逐漸減小(或者縱切)的多個(gè)溝槽。
在器件的另一個(gè)變形(圖3a到3d)中，通過增加多個(gè)溝槽306之間的空間并且相對(duì)于器件300的基底307降低孔312(即進(jìn)入通過增加溝槽空間產(chǎn)生的擴(kuò)展區(qū)域中)鐵心302可以具有小的垂直剖面。
圖4示出了采用多個(gè)針式端子422的器件400的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施方式中，端子422嵌入到在鐵心402的溝槽406中形成的焊料或其它端接材料418中。例如，在焊接時(shí)，利用外部機(jī)械(或可脫離或可拆離的焊接框)，保持端子422直到將其設(shè)置在焊料中。也可以采用其它方法。同時(shí)，端子422不是必須包括針，但是可以包括其它形狀，例如，球狀、圓柱狀、L-狀引線、“歐翼”型DIP端子等。
圖6示出了器件另一實(shí)施方式的底部正視圖，其示出了為鍍有金屬的L-狀區(qū)域的結(jié)構(gòu)。L-狀敷有金屬的“焊盤”620涂覆或鍍?cè)阼F心602的表面上，例如，在鐵心中形成的淺溝槽606中。導(dǎo)電端接620也可以很容易的噴在鐵心元件602的表面上，最好是作為導(dǎo)電材料薄層。
也可以采用在鐵心的一個(gè)或更多表面上提供導(dǎo)電跡線(trace)的許多其它方法來(lái)構(gòu)成本發(fā)明，由本發(fā)明公開提供了熟悉該技術(shù)的人員能夠容易的實(shí)現(xiàn)的各種變型。
如上所述，器件100基本上是自焊接的。在該文中，術(shù)語(yǔ)“自焊接(self-leaded)”指不需要單獨(dú)的端子將線圈104電連接到PCB上相應(yīng)的焊盤或母器件(parent device)這一事實(shí)。自焊接線圈的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使最小化元件的數(shù)目和器件100的復(fù)雜性，同時(shí)增加其可靠性和空間緊湊性/底面積。
當(dāng)安裝后的器件100設(shè)置在母器件(例如，PCB)時(shí)，端接的接觸部分位于靠近PCB的接觸焊盤，從而利于他們的直接結(jié)合(例如，通過焊接工藝)。這個(gè)特征不僅可以避免器件100中的結(jié)構(gòu)，而且可以回避在向PCB安裝的過程中的附加步驟。
制造方法現(xiàn)在參照?qǐng)D7至圖7b，將詳細(xì)描述本發(fā)明的制造方法700的示例性實(shí)施方式。
應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，當(dāng)按照?qǐng)D1的器件100進(jìn)行下面的描述時(shí)，該方法通過適當(dāng)?shù)男薷耐ǔ？梢赃m用于在此公開的器件的其他不同的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式，本公開提供的這種修改電器是制造領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)的。
在方法700的第一步驟702中，提供了一個(gè)或多個(gè)鐵心元件102。鐵心可以通過從外部企業(yè)購(gòu)買來(lái)獲得或可以涉及直接制造鐵心。上述示例性器件100的鐵心元件102優(yōu)選地通過利用例如施壓或燒結(jié)的多個(gè)公知工序由導(dǎo)磁材料(例如，混有其他材料的錳鋅或鎳鋅)形成。制造鐵心，以具有前述的特定的依賴于材料的磁通量屬性、截面形狀和孔維數(shù)(aperture dimension)。
如上所述，具有選擇的數(shù)目(例如，3)的溝槽106的鐵心元件102也可以從鐵氧體塊上切割下來(lái)或其它機(jī)械加工。因此，如需要可以使用普通鐵心坯料并按需要切割。
同樣包括在步驟702的是任何所需的溝槽表面的準(zhǔn)備，從而為前述的鍍金屬或敷金屬提供期望的環(huán)境。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，溝槽表面的相應(yīng)部分被微磨光(micro-polish)從而提供給定的表面質(zhì)地或粗糙程度。
然后，在步驟704中，鐵心的相關(guān)部分(例如，溝槽106)被鍍金屬或敷金屬。這是通過使用本領(lǐng)域公知類型的標(biāo)準(zhǔn)涂敷和/或鍍工序來(lái)完成的；參見上面提到的示例性工序的討論。例如，基于各種材料及其屬性，可能使用傳統(tǒng)的噴射涂敷或電化學(xué)工序，或者甚至是汽相沉積工序。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)理解下面討論的應(yīng)用涂敷和低共熔物的多種不同的方式。
然后，提供一個(gè)或多個(gè)線圈(步驟706)。雖然可以使用其他類型的導(dǎo)體，但是線圈優(yōu)選地是上述的銅基合金磁導(dǎo)線(參見圖1)。
按照步驟708，線圈隨后以期望的結(jié)構(gòu)被纏繞到鐵心上(例如，圖1中的結(jié)構(gòu)或圖1g中的結(jié)構(gòu))。鐵心102可以手工纏繞，或者由在本領(lǐng)域公知類型的線圈機(jī)纏繞。還應(yīng)注意到在一些實(shí)施方式中，對(duì)線圈的需要不一定是必須的。在簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)中，鐵心元件可以適于在鐵心本身上直接鍍線圈(即，在步驟704或另外相似的工序/步驟)，并因此鍍出的線圈不需要額外線圈而與相關(guān)的端子電連接。
然后，按照步驟710，各纏繞過的鐵心放置在，例如本領(lǐng)域公知類型的組件和焊接固定裝置上，并且線圈的自由端端接在鐵心上它們各自的敷有金屬或鍍有金屬的區(qū)域。在本實(shí)施方式中的端接包括(i)將自由端引入到溝槽106并在某位置壓住它們或?qū)⑺鼈兿拗圃谀澄恢?步驟712)，(ii)修整溝槽內(nèi)任何多余的導(dǎo)線(步驟714)，以及(iii)使用例如，水溶或樹脂基焊料和低熔點(diǎn)焊料焊料將它們粘結(jié)在一起(步驟716)。在步驟700的一種變型中，盡管可以使用另外的方法、焊料類型以及焊料外形，鐵心102在大約395攝氏度(+/-10C)的溫度和2-4秒的保持時(shí)間的條件下被浸入焊料中直到在接近鍍金屬/敷金屬區(qū)域平面的位置。
甚至可以使用非焊接材料或技術(shù)，例如使用導(dǎo)電粘合劑，或銅焊(brazing)，或焊接(weld)。例如，當(dāng)考慮到前述指出的例如ROHS(無(wú)Pb)的設(shè)計(jì)特征時(shí)，焊接是一種尤其具有吸引力的方法。
圖7a示出了根據(jù)所需的應(yīng)用、可以與器件100相匹配的元件的類型、有效的工序等可以與本發(fā)明一起使用的多種不同焊料(或其他粘結(jié)材料)的截面。
最后，按照步驟718和720，線圈可以使用超聲波清洗機(jī)可選擇地被清洗(例如，在去離子水或異丙醇或其他溶劑中清洗2-5分鐘)，并隨后如果需要可以進(jìn)行測(cè)試，從而完成器件制造工序700。圖7b圖形化地示出了前述方法700的裝配部分。
商業(yè)相關(guān)的方法及裝置現(xiàn)在參照?qǐng)D8a，示出了根據(jù)本發(fā)明用于降低客戶生產(chǎn)及存貨成本的改進(jìn)的裝置的實(shí)例性實(shí)施方式。具體地說(shuō)，圖8a示出了具有安裝在其凹陷處(pocket)內(nèi)的改進(jìn)的電子器件(例如圖1-圖1g所示的)符合EIA-481標(biāo)準(zhǔn)的載帶卷(tape and reel carrier)。
如前所述，與現(xiàn)有技術(shù)器件相比，本發(fā)明的電子器件為器件制造商提供了許多優(yōu)點(diǎn)，包括由于消除了與單獨(dú)的端接底座組件(先前參照?qǐng)D2已討論)相關(guān)的成本和人工而具有低成本。此外，因?yàn)椴恍枰獑为?dú)的端接底座，器件由于沒有任何端接底座和相關(guān)導(dǎo)線，具有比相似的現(xiàn)有技術(shù)器件更小的垂直剖面以及較小的底面積。然而，當(dāng)對(duì)于器件制造商具有討論過的許多優(yōu)點(diǎn)時(shí)，本器件也為顧客提供了一些優(yōu)點(diǎn)(例如，合同制造商)。
具體地說(shuō)，由于器件底面積小且高度矮，其能夠以比相似的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)器件顯著高的數(shù)量來(lái)包裝。如圖8a所示，用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13英寸(例如，ANSI/EIA-481-B標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在此將其全部結(jié)合進(jìn)來(lái)以作參考)載帶卷包裝的器件可以在單個(gè)的卷上裝載3000個(gè)部件?，F(xiàn)有技術(shù)器件僅能夠以每卷2000個(gè)部件或更少的數(shù)量進(jìn)行包裝(參見例如，圖2b的現(xiàn)有技術(shù)器件，其以1000部件/卷包裝)。在相同包裝體積中部件數(shù)量能夠最終增加50％或更多是非常重要的，并且這種增加為終端客戶和銷售者節(jié)省成本提供了一些機(jī)會(huì)。例如，在燃料成本上漲及其導(dǎo)致的貨運(yùn)成本增加的時(shí)代中，與產(chǎn)品的大規(guī)模用戶相關(guān)的運(yùn)輸產(chǎn)品的成本節(jié)省是相當(dāng)大的。
另外，因?yàn)楦嗟牟考梢苑胖迷跇?biāo)準(zhǔn)尺寸的卷中(例如，13或22英寸卷)，客戶在其表面貼片裝置中可以相對(duì)低頻地更換卷，從而也可以節(jié)約成本。。較低頻率的換卷意味著在其它的自動(dòng)組裝工序中需要較少的人工。
對(duì)于利用本發(fā)明的電子器件的客戶或終端用戶的另一本質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)是由于每卷可以包裝更多的部件(并因此每箱有更多的部件)，在客戶或銷售者的倉(cāng)庫(kù)中需要更少的存貨空間以存放產(chǎn)品，這可以導(dǎo)致較低的間接成本。如前所述，在例如電子行業(yè)的高度競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)中，價(jià)格侵蝕是一個(gè)現(xiàn)實(shí)并且每個(gè)制造商必須有效地管理其成本及間接成本以保持競(jìng)爭(zhēng)力。本發(fā)明在器件制造商層面和板級(jí)組裝層面上有利地控制成本，從而產(chǎn)生比現(xiàn)有技術(shù)器件和方法更顯著有效的成本方案。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)按照特定次序的方法步驟描述本發(fā)明的特定方面時(shí)，這些描述僅是本發(fā)明的較寬范圍方法的示例，并且可以按需要通過特定的應(yīng)用而被修改。在一定情況下，特定的步驟可以是不必要的或是額外的。另外，特定的步驟或功能性可以加入到公開的實(shí)施方式中，或者兩個(gè)或更多的步驟的順序可以改變。所有這種變型被認(rèn)為是包含在公開的本發(fā)明和權(quán)利要求中。
當(dāng)上述詳細(xì)的描述已經(jīng)示出、描述并指出應(yīng)用于不同實(shí)施方式的本發(fā)明的新穎性特征時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解在沒有脫離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)解釋的器件或工序做出形式上和細(xì)節(jié)中的多種省略、替換和改變。例如，當(dāng)已經(jīng)按照通信及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的元件公開本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明的感應(yīng)器件結(jié)構(gòu)可以用于例如專業(yè)電源變壓器的其他應(yīng)用中。上述描述是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式。該描述絕不意味著限制、而應(yīng)當(dāng)是解釋本發(fā)明的一般原理。本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)參照權(quán)利要求而被確定。
權(quán)利要求
1.一種自焊接表面安裝電子器件，包括鐵心元件具有形成于其中的多個(gè)孔；形成于其中的多個(gè)槽；至少設(shè)置在接近所述溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域；以及至少部分設(shè)置于所述孔內(nèi)并端接在所述鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)一個(gè)上的多個(gè)線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)孔包括兩個(gè)孔，并且鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一形成在至少由線圈到所述電子器件安裝于其上的外部器件的電子路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)溝槽各自形成半圓，所述半圓取值為小于180度的弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述鐵心元件包括鐵氧體材料并且基本上呈矩形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)線圈和鐵氧體材料適用于在5MHz到約1GHz的頻率范圍內(nèi)工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域采用鍍銀/鎳/錫的工藝形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)溝槽以基本平行的方向沿至少所述鐵心元件的底表面設(shè)置，并且所述多個(gè)孔以基本平行的方向設(shè)置在所述鐵心元件內(nèi)，所述溝槽和孔也基本上彼此平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)溝槽的每個(gè)至少部分地填充有結(jié)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)線圈和鐵氧體材料適用于在5MHz到1GHz的頻率范圍內(nèi)工作。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域采用鍍銀/鎳/錫的工藝形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域基本在所述溝槽中延伸并至少部分填充有結(jié)合材料以形成與所述鐵心元件的底表面基本上齊平的表面。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的表面安裝電子器件，其特征在于，所述多個(gè)溝槽包括基本上呈矩形的截面，所述基本上呈矩形截面的一個(gè)邊要長(zhǎng)于另一個(gè)邊。
13.一種用于制造小型電子器件的方法，包括設(shè)置鐵心元件，所述鐵心元件具有形成于其中的多個(gè)孔和多個(gè)溝槽；至少在部分鐵心元件上進(jìn)行鍍金屬，所述鍍層設(shè)置在靠近至少所述多個(gè)溝槽的部分并產(chǎn)生多個(gè)鍍有金屬的表面；至少設(shè)置一個(gè)導(dǎo)電線圈；至少在所述鐵心元件的部分周圍設(shè)置所述至少一線圈并穿過至少所述多個(gè)孔其中之一；所述至少一線圈的一部分引出到至少接近于所述鍍有金屬的表面；以及粘結(jié)所述至少一線圈的部分以與各鍍層表面其中之一電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)步驟利用低共熔焊料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述鐵心元件還包括鐵氧體基材料，所述鐵氧體材料適于在各鍍層表面之間提供有效的電隔離。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一線圈包括絕緣的銅導(dǎo)線或者絕緣的銅合金導(dǎo)線，并且所述設(shè)置所述至少一線圈的步驟包括在粘結(jié)步驟前剝除絕緣線自由端的涂層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述設(shè)置至少一導(dǎo)電線圈以及設(shè)置所述至少一線圈圍繞所述至少一部分所述鐵心元件的步驟包括在至少所述鐵心元件部分上涂覆導(dǎo)電跡線。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述鍍金屬的步驟包括電化學(xué)鍍工序。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述鍍金屬的步驟包括鍍銀/鎳/錫的工序。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述鍍金屬的步驟包括至少汽相沉積或于另一類型工序結(jié)合的噴涂工序其中之一。
21.一種表面安裝射頻變壓器，包括具有形成于其中的多個(gè)溝槽的雙孔鐵心，其中至少多個(gè)溝槽其中之一具有多個(gè)鍍層表面；以及至少兩個(gè)線圈，各所述至少兩個(gè)線圈具有至少兩個(gè)與之連接的自由端，各所述至少兩個(gè)自由端粘結(jié)到一個(gè)或多個(gè)所述鍍層表面上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述雙孔鐵心包括鐵氧體基材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)鍍層表面各自包括銀/鎳/錫的化合物。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述鍍層表面包括六層，并且所述線圈包括兩個(gè)線圈。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)溝槽以基本平行的方向至少沿所述鐵心底表面設(shè)置，并且所述鐵心還包括多個(gè)位于所述鐵心內(nèi)以基本平行的方向設(shè)置多個(gè)孔，所述溝槽和孔也基本上彼此平行。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)鍍層表面基本在所述至少部分填充粘結(jié)材料的溝槽中延伸以形成基本與所述鐵心元件的底表面齊平的表面。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域基本在所述溝槽中延伸并至少部分填充粘結(jié)材料以形成至少部分適用于外部器件的終端焊盤形狀的表面，所述外部器件與電子器件匹配。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域基本在所述溝槽中延伸并至少部分填充粘結(jié)材料以形成基本延伸超出所述鐵心下表面平面的表面，從而形成具有凸出特征的陣列。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的表面安裝射頻變壓器，其特征在于，所述多個(gè)溝槽包括基本為直角的截面，所述基本為直角的截面的一側(cè)長(zhǎng)于另一側(cè)。
30一種符合標(biāo)準(zhǔn)的電子器件載具，包括其中具有多個(gè)凹槽的塑料載帶；適于安裝在多個(gè)凹槽內(nèi)的多個(gè)表面安裝電子器件，所述多個(gè)表面安裝電子器件，包括鐵心元件，具有多個(gè)形成于其中孔；多個(gè)形成于其中的溝槽；至少設(shè)置于接近于溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域；以及至少部分設(shè)置于孔內(nèi)并端接到鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一的多個(gè)線圈。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的載具，其特征在于，所述塑料載體具有大約12mm的寬度和大于8mm的間距，所述載具還包括13英寸的卷軸。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的載具，其特征在于，所述多個(gè)表面安裝電子器件包括3000個(gè)電子器件。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的載具，其特征在于，所述多個(gè)電子器件的所述鐵心元件每個(gè)適于貼片機(jī)獲取。
34.一種輪廓減小、自焊接的表面安裝電子器件，包括導(dǎo)磁鐵心元件，具有多個(gè)基本形成在所述鐵心元件配合表面的溝槽；多個(gè)形成在鐵心元件上的孔；至少設(shè)置在最接近溝槽的多個(gè)鍍有金屬的區(qū)域；以及至少部分設(shè)置在所述孔內(nèi)并端接到所述鍍有金屬的區(qū)域中相應(yīng)之一的多個(gè)線圈；所述溝槽和鍍有金屬的區(qū)域合作以在不應(yīng)用任何端接底座的情況下提供用于將器件端接到基板上的端接基座。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電子器件，其特征在于，所述基板的接觸焊盤至少部分地容納在所述溝槽內(nèi)以減少在安裝基板時(shí)器件的垂直剖面。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的電子器件，其特征在于，所述鐵心元件包括鐵氧體材料，并且所述線圈包括銅基導(dǎo)體，并且多個(gè)孔包括兩個(gè)孔，以及多個(gè)溝槽與所述配合表面基本平行地形成，并且所述多個(gè)孔具有與所述溝槽的縱軸基本平行的縱軸。
全文摘要
需要用于變壓器、感應(yīng)器或混頻器等電子電路的低造價(jià)、薄外形和高性能的電子器件。在示例性實(shí)施方式中，該器件包括包含多個(gè)鐵心孔和線圈的“雙孔”鐵氧體鐵心。該鐵心通過至少部分鍍有金屬(敷有金屬)的一個(gè)或多個(gè)溝槽成型以允許將該線圈端子直接粘結(jié)到鐵心上。該鍍有金屬的區(qū)域的設(shè)置提供了簡(jiǎn)化安裝的可能。該鍍有金屬的區(qū)域還消除了端接基座，從而簡(jiǎn)化器件制造并降低成本。同時(shí)本發(fā)明公開了制造器件的方法。
文檔編號(hào)H01F41/00GK1770332SQ20051010482
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者亨利·瓊, 哈姆雷特·阿貝德瑪莫爾, 彼得·J·古鐵雷斯三世, 戴維·塞安·番 申請(qǐng)人:美商·帕斯脈沖工程有限公司