磁性部件组件的制作方法

专利名称：磁性部件组件的制作方法
磁性部件组件
背景技术：
本发明领域总地涉及磁性部件及其制造，并且更确切地涉及诸如电感器和变压器之类的磁性表面安装电子部件。随着电子封装的进步，制造更小但具更大功率的电子装置已变得可行。为了减小这些电子装置的总体尺寸，用于制造这些电子装置的电子部件已变得日益小型化。制造电子部件来满足这些需求存在许多困难，因此使得制造工艺更加昂贵，并且不理想地增大电子部件的成本。类似于其它部件那样，用于诸如电感器和变压器之类的磁性部件的制造工艺已被仔细审查，以减小高度竞争的电子制造业的成本。当被制造的电子部件是低成本的并且是高容量的部件时，对于制造成本的降低是尤为理想的。在这些电子部件、以及使用这些电子部件的电子装置的高容量大规模生产工艺中，制造成本的任何降低当然是显著的。

发明内容
本文披露了磁性部件组件以及制造这些磁性部件组件的方法的示范性实施例，且这些示范性实施例有利地用于实现以下益处中的一个或多个部件结构更顺应以小型化水平进行生产；部件结构更易于在小型化水平下进行组装；部件结构允许免除已知的磁性构造常用的制造步骤；通过更有效的制造技术，部件结构具有提高的可靠性；与现有的磁性部件相比，在封装尺寸类似或减小情况下，部件结构具有改进的性能；与传统的小型化磁性部件相比，部件结构具有增大的功率容量；以及与已知的磁性部件构造相比，部件结构具有独特的芯部和线圈构造，以提供显著的性能优点。示例的部件组件应被认为尤其有利于构造例如电感器和变压器。能以较小的封装尺寸来可靠地提供这些组件，且这些组件可包括表面安装特征，以易于安装于电路板。


参照以下附图来描述非限制和非穷举的实施例，其中除非另有说明，类似的附图标记指代所有各个附图中的类似部件。图1是根据本发明一示例性实施例所形成的第一示例磁性部件组件的分解视图。图2是用于图1所示磁性部件组件的第一示例线圈的立体图。图3是图2所示线圈的导线的剖视图。图4是用于图1所示磁性部件组件的第二示例线圈的立体图。图5是图4所示线圈的导线的剖视图。图6是根据本发明一示例性实施例所形成的第二示例磁性部件组件的立体图。图7是根据本发明一示例性实施例所形成的第三示例磁性部件组件的立体图。图8是图7中所示部件的组装图。图9是根据本发明一示例性实施例所形成的第四示例磁性部件组件的立体图。图10是图9所示部件组件的底侧立体图。
图11是根据本发明一示例性实施例所形成的第五示例磁性部件组件的立体图。图12是图11所示部件组件的俯视立体图。图13是根据本发明一示例性实施例所形成的第六示例磁性部件组件的分解视图。图14是根据本发明一示例性实施例所形成的第七示例磁性部件组件的分解视图。图15A、15B、15C和15D示出根据本发明一示例实施例的磁性部件组件的相应制造阶段。图16是图15中所示磁性部件的端部视图。图17是根据本发明一示例性实施例所形成的第九示例磁性部件组件的局部分解视图。图18示出根据本发明一示例性实施例的线圈组件。图19示出处于第二制造阶段的图18所示线圈组件。图20示出图19所示组件的另一制造阶段。
具体实施例方式本文描述了独创的电子部件设计的示例实施例，这些电子部件克服了本领域的各种难题。为了最完整地理解本发明，以下披露具有不同部段或部分，其中部分I讨论具体问题和难题，而部分II描述用于克服这些问题的示例部件构造和组件。I.对于本发明的引言诸如电感器之类的用于电路板应用的传统磁性部件通常包括磁性芯部和位于磁性芯部内的导电绕组(有时被称为线圈)。芯部可由离散的芯部件制成，这些芯部件由磁性材料制成，同时将绕组放置在芯部件之间。各种形状和类型的芯部件以及组件对于那些本领域技术人员是已知的，包括但并不必要局限于U芯部和I芯部组件、ER芯部和I芯部组件、ER芯部和ER芯部组件、壶形芯部和T芯部组件以及其它匹配的形状。这些离散芯部件可利用粘合剂粘结在一起，并且通常在物理上彼此隔开或间隔开。例如，在一些已知的部件中，线圈由导电金属丝制成，该导电金属丝卷绕于芯部或端子线夹。也就是说，在芯部件已完全形成之后，金属丝可围绕于芯部件，该芯部件有时称为滚筒芯部或线轴芯部。线圈的每个自由端可称作引线，并且可用于经由直接附连于电路板或者经由通过端子线夹的间接连接、而将电感器联接于电路。尤其是对于较小的芯部件来说，以成本有效并且可靠的方式来卷绕线圈是富有挑战性的。手绕部件在它们的性能方面趋于不稳定。芯部件的形状致使它们相当脆弱，并且在卷绕线圈时、芯部易于破裂，且芯部件之间的间隙变化会使部件性能产生不理想的变化。又一难题在于DC阻抗(“DCR”) 会由于在卷绕工艺过程中、不均勻地卷绕和张力而不理想地变化。在其它的已知部件中，已知表面安装磁性部件的线圈通常与芯部件分开制成，并且之后与芯部件组装起来。也就是说，这些线圈有时被认为是被预成形或预卷绕的，以避免手绕线圈所产生的问题，并且简化磁性部件的组装。这些预成形线圈对于较小的部件尺寸来说尤其有利。为了当将磁性部件表面安装于电路板上时、进行与线圈的电连接，通常提供导电端子或线夹。线夹组装在成形芯部件上，并且电连接于线圈的相应端部。端子线夹通常包括大体平坦且平面的区域，这些区域可使用例如已知的软钎焊(soldering)技术电连接于电路板上的导电迹线和焊盘。当如此连接时并且当电路板通电时，电流可从电路板流至其中一个端子线夹、通过线圈流至另一个端子线夹并返回至电路板。在电感器的情形中，流过线圈的电流会在磁性芯部中感应产生磁场和磁能。可提供一个以上的线圈。在变压器的情形中，设置有初级线圈和次级线圈，其中流过初级线圈的电流在次级线圈中感应产生电流。变压器部件的制造具有与电感器部件类似的问题。对于日益小型化的部件来说，提供在物理上间隔开的芯部是具有挑战性的。难于以成本有效的方式来可靠地实现建立并维持恒定间隙尺寸。关于在小型化的表面安装磁性部件中、在线圈和端子线夹之间进行电连接方面也存在多个实际问题。线圈和端子线夹之间的相当易损连接通常在芯部外部进行，且因此在分开时易损坏。在一些情形中，已知将线圈的端部围绕于线夹的一部分缠绕，以确保线圈和线夹之间的可靠机械和电连接。然而，从制造角度，这已被证明是繁琐的，且更容易且更快速的端接方案会是理想的。此外，线圈端部的缠绕对于某些类型的线圈并不适用，例如具有带有平坦表面的矩形横截面的线圈，此种线圈并不具有如薄且圆的导线构造那样的挠性。随着电子装置持续变得日益大功率化的近期趋势，还需要诸如电感器之类的磁性部件来传导增大的电流量。于是，通常增大用于制造线圈的线规。由于用于制造线圈的导线的尺寸增大，当圆形导线用于制造线圈时，端部通常压扁至合适的厚度和宽度，以令人满意地适用例如软钎焊、熔焊或导电粘合剂之类与端子线夹进行机械和电连接。然而，线规越大，则越难于将线圈的端部压扁，以适当地将这些端部连接于端子线夹。这些难题已在线圈和端子线夹之间引致不稳定的连接，而这会在使用中使磁性部件产生不理想的性能问题和变化。减小此种变化已被证明非常困难且成本。对于某些应用来说，由扁平的而非圆形导电体制造线圈可缓解这些问题，但扁平的导电体首先趋于更刚性并且更难于成形为线圈，因此引起其它的制造问题。与圆形导电体相反，使用扁平的导电体还会有时不理想地在使用中改变部件的性能。此外，在一些已知构造中，尤其是那些包括由扁平导电体制成的线圈的构造中，诸如钩或其它结构特征之类的端接特征可形成到线圈的端部中，以便于与端子线夹的连接。然而，将这些特征形成到线圈的端部中会在制造工艺中引起进一步的费用。对于减少电子装置的尺寸、但又要增大它们的功率和容量的新趋势仍存在更多的挑战。随着电子装置的尺寸减小，用于这些电子装置中的电子部件的尺寸须相应地减小，因此已试图经济地制造功率电感器和变压器，而这些功率电感器和变压器具有相对较小、有时是微型化的结构，但又承载增大电流量来为电子装置供电。磁性芯部结构理想地相对于电路板具有低得多的轮廓(型面高度低)，以获得细长且有时非常薄的电子装置轮廓。满足这些需求还存在更多的困难。对于连接于多相电力系统的部件来说还存在其它一些难题， 其中在小型化装置中容纳电源的不同相位是困难的。试图使磁性部件的基底面和轮廓优化、对于期望满足现代电子装置的尺寸需求的部件制造商来说具有更大的意义。电路板上的每个部件可通常由在平行于电路板的平面中所测得的垂直的宽度和深度尺寸所限定，该宽度和深度的乘积确定由部件在电路板上所占据的表面积，该表面积有时被称为部件的“基底面(覆盖面积)”。另一方面，在沿正交于或垂直于电路板的方向所测得的部件总高有时被称为部件的“轮廓”。部件的基底面部分地确定有多少部件可安装在电路板上，而轮廓部分地确定在电子装置中、平行的电路板之间所允许的空间。较小的电子装置通常需要存在更多的部件安装于每个电路板上，减小相邻电路板之间的间隙，或者同时需要上述两者。然而，用于磁性部件的许多已知端子线夹倾向于在表面安装于电路板时、增大部件的基底面和/或轮廓。也就是说，线夹倾向于在安装于电路板时、延长部件的深度、宽度和/或高度并且不理想地增大部件的基底面和/或轮廓。尤其是对于装配在位于芯部的顶部、底部或侧部处的磁性芯部件的外表面上的线夹来说，完成部件的基底面和/或轮廓会由于端子线夹延长。即使部件轮廓或高度的延长相对较小，但随着在任何给定的电子装置中、部件和电路板的数量增大，后果会是严重的。II.示例的创造性磁性部件组件及其制造方法现在将描述可解决本领域传统磁性部件的其中一些问题的磁性部件组件的示例实施例。为了描述目的，相关于解决本领域特定问题的共有的设计特征来总体地讨论部件组件和制造方法的示例实施例，但应理解的是，所描述的示例实施例并不必局限于上文所述的范围。与所描述装置相关联的制造步骤部分显而易见而部分在下文进行确切地描述。类似的，与所描述方法步骤相关联的装置部分显而易见而部分在下文进行确切地描述。也就是说，本发明的装置和方法将没有必要在下文的描述中进行分别地描述，而被相信适当地在本领域技术人员的认识范围内，而无需进一步解释。下文描述的磁性部件的各种实施例包括磁性体构造和线圈构造，并且提供优于现有磁芯部件的制造和组装优点。从下文中应理解的是，能够提供这些优点，至少部分地是由于所使用的磁性材料可模制在线圈之上，由此消除对离散的、间隔开的芯部和线圈进行组装的步骤。此外，磁性材料具有分布式间隙特性，这避免了对于将磁性材料的不同部件的物理隔开或者分开的任何需求。这样，有利地避免了与建立并维持一致的物理间隙尺寸相关联的困难和费用。还有其它优点部分地是显而易见的，而部分地在下文中指出。如图1所示，以层叠构造来制造磁性部件组件100，其中在分批生产过程中，多个层堆叠并且组装在一起。所示出的组件100包括多层，这些层包括外部磁性层102和104、内部磁性层106 和108以及线圈层110。内部磁性层106和108定位在线圈层110的相对两侧上，并且将线圈层110夹在它们之间。外部磁性层102和104定位在内部磁性层106和108的与线圈层 110相对的表面上。在一示例实施例中，磁性层102、104、106以及108中的每一个由可模制磁性材料所制成，该可模制磁性材料可例如是具有分布式间隙特性的磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂的混合物，正如在本领域中无疑可以理解的那样。因此，磁性层102、104、106以及108可围绕线圈层110压制并且彼此压紧，以在线圈层110上方、下方和周围形成一体的或单体的磁性体112。尽管示出四个磁性层和一个线圈层，但应理解到在其它和/或替代的实施例中可使用更多或更少的数量的磁性层以及超过一个的线圈层110。如图1所示，线圈层110包括有时也被称作绕组的多个线圈。在线圈层110中可使用任何数量的线圈。线圈层110中的线圈能以任何方式、包括但不局限于在上文所参照的同样由本申请人所有的相关专利申请中所描述的那些方式由导电材料所制成。例如，不同实施例中的线圈层110可各自通过绕轴线而卷绕多圈平导线导电体、绕轴线而卷绕多圈圆导线导电体所形成，或者通过印刷技术之类形成在刚性或柔性基质材料上。线圈层110中的每个线圈可包括任何数量的匝圈或线环，包括小于一个完整匝圈的局部的或部分的线匝，以实现所希望的磁性效果，例如磁性部件的电感值。匝圈或线环可包括在它们的端部处连结的多个直线导电通路、弧形导电通路、螺旋导电通路、蛇形导电通路或者又一些其它的已知形状和构造。线圈层110中的线圈可形成为大体扁平的元件，或者可替代地形成为三维的独立式线圈元件。在后者使用独立式线圈元件的情形中，独立式元件可为了便于制造而联接于引线框。在各种实施例中，用于形成这些磁性层102、104、106和108的磁性粉末颗粒可以是铁氧体颗粒、铁颗粒、铁硅铝(Sendust)颗粒、镍钼铁(MPP)颗粒、镍铁(HighFlux)颗粒、 铁硅合金(Megaflux)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒或者本领域已知的其它等同材料。当这些磁性粉末颗粒与聚合物粘结剂材料混合时，所合成的磁性材料呈现分布式间隙特性，而这种特性避免了对于物理间隙或者分开的不同磁性材料件的任何需要。这样，有利地避免了与建立并维持一致的物理间隙尺寸相关联的困难和费用。对于高电流的应用来说，与聚合物粘结剂组合的、预退火的磁性无定形金属粉末被认为是有利的。在不同的实施例中，磁性层102、104、106和108可由相同类型的磁性颗粒或者不同类型的磁性颗粒所制成。也就是说，在一实施例中，所有的磁性层102、104、106和108可由一种或相同类型的磁性颗粒所制成，使得这些磁性层102、104、106和108具有即使不相同也是基本类似的磁性。然而，在另一实施例中，磁性层102、104、106和108中的一层或多层可由与其它磁性层不同类型的磁性粉末颗粒所制成。例如，内部磁性层106和108可包括与外部磁性层102和104不同类型的磁性颗粒，使得内部磁性层106和108具有与外部磁性层102和104不同的磁性。因此，所完成部件的性能特征可根据所使用的磁性层数量和用于形成每个磁性层的磁性材料的类型而改变。如图1所示，磁性层102、104、106和108可设置成相对较薄的板，这些板可在层压过程中或者经由本领域中已知的其它技术与线圈层Iio进行堆叠并彼此连结。磁性层102、 104、106以及108可在单独的制造阶段预先制成，以简化后续组装阶段中磁性部件的形成。此外，磁性材料有益地可例如通过压缩模制技术或其它技术而模制成所希望的形状，以将磁性层联接于线圈并且将磁性体限定成所希望的形状。能够对磁性材料进行模制是有利的，这是由于磁性体可围绕线圈层110形成为包括线圈的一体或单体结构，并避免了将线圈组装至磁性结构的单独制造步骤。在各种实施例中可提供各种形状的磁性体。一旦部件组件100固定在一起，该组件100可切分、切割、单分(singulated)或者以其它方式分成离散的单独部件。每个部件可根据所希望的最终使用或应用而包括单个线圈或多个线圈。可在部件被单分之前或之后、为组件100提供诸如在相关申请或上文所述中所描述的任何一种端接结构之类的表面安装端接结构。这些部件可使用已知的软钎焊技术之类安装于电路板的表面，以在电路板上的电路和磁性部件中的线圈之间建立电连接。这些部件可特定地适于在直流(DC)电源应用、单相电压变换器电源应用、二相电压变换器电源应用、三相电压变换器电源应用以及多相电源应用中用作变压器或电感器。 在各种实施例中，线圈可在它们自身的部件中或者经由其上安装有这些线圈的电路板中的电路而串联或并联地电连接，以实现不同的目的。当两个或多个独立线圈设在一个磁性部件中时，线圈可设置成使得在这些线圈之间存在磁通共享。也就是说，这些线圈利用通过单个磁性体各部分的共同磁通通路。虽然在图1中示出分批制造工艺，但应理解的是，如果需要的话，可使用其它制造工艺来制造单独的离散磁性部件。也就是说，可模制磁性材料可例如仅仅压制在单个装置的所希望数量的线圈的周围。作为一个示例，对于多相电源应用来说，可模制磁性材料可压制在两个或多个单独的线圈周围，提供一体的磁性体和线圈结构，而该一体的磁性体和线圈结构可通过添加任何必需的端接结构而完成。图2是第一示例导线线圈120的立体图，该导线线圈可用于构造例如上文所述那些磁性部件。如图2所示，导线线圈120包括有时被称为引线的相对端部122和124，而绕组部件1 在端部120和122之间延伸。用于制造线圈120的线导体可由铜或者本领域已知的另一导电金属或合金所制成。导线能以已知方式柔性地卷绕于轴线1 周围，以提供具有多个匝圈的绕组部分 126，从而实现所希望的效果，例如用于部件的所选定最终使用或应用的所希望电感值。本领域那些技术人员应理解的是，绕组部分126的电感值主要取决于导线的匝数、用于制造线圈的导线的特定材料以及用于制造线圈的导线的横截面积。于是，通过改变线圈匝数、 线匝构造以及线圈线匝的横截面积，磁性部件的电感额定值对于不同应用来说可显著地改变。为制造目的，许多线圈120可预先制造并且连接于引线框，以形成线圈层110(图1。图3是线圈端部124的剖视图，示出用于制造线圈120的导线的又一特征(图2)。 虽然仅仅示出一个线圈端部124，但应理解的是，整个线圈设有类似的特征。在其它实施例中，可在线圈的一些部分中而非所有部分中设有图3所示的特征。作为一个示例，可在绕组部分126(图2)而非端部122、124中设有图3所示的特征。其它变形同样也是可能的。在横截面的中心处可观察到线导体130。在图3所示的示例中，线导体130在横截面上大体是圆形的，由此线导体有时被称作圆导线。高温绝缘体132可设在线导体130 之上，以在制造部件组件时、在与模制过程相关联的温度升高过程中保护线导体。如文中所用，“高温”大体被认为是260°C及以上的温度。能以已知的方式、包括但不局限于涂敷技术或浸渍技术来设置足以实现该目的的任何绝缘材料。此外如图3所示，还提供粘合剂134，而在部件组件的制造过程中，该粘合剂在不同的实施例中可被热激化或者化学激化。该粘合剂有益地提供线圈和磁性体之间附加的结构强度和整体性以及改进粘结。能以任何已知的方式、包括但不局限于涂敷技术或浸渍技术来设置适用于该目的的粘合剂。虽然绝缘体132和粘合剂134是有利的，但可设想在不同的实施例中，它们可以被认为是可选的，即单独地和共同地选择这两者。也就是说，绝缘体132和/或粘合剂134无需存在于所有的实施例中。图4是第二示例导线线圈140的立体图，该导线线圈可代替线圈120(图2)而用于磁性部件组件(图1)。如图4所示，导线线圈140包括有时被称为引线的相对端部142 和144，而绕组部件146在端部142和144之间延伸。用于制造线圈140的线导体可由铜或者本领域已知的另一导电金属或合金所制成。导线能以已知方式柔性地卷绕于轴线148周围，以提供具有多个匝圈的绕组部分146，从而实现所希望的效果，例如达到用于部件的所选定最终使用应用的所希望电感值。如图5所示，在横截面的中心处可观察到线导体150。在图5所示的示例中，线导体150在横截面上大体是细长的和矩形的，并且具有相对的且大体平坦和平面的侧部。因此，线导体150有时称作平导线。能如上所述可选地设有高温绝缘体132和/或粘合剂134 并且具有类似的优点。又一些其它形状的线导体可用于制造线圈120或140。也就是说，如果需要的话， 导线无需是圆形或平坦的，而可具有其它形状。图6示出另一磁性部件组件160，该组件大体包括限定磁性体162的可模制磁性材料以及连接于该磁性体的多个多匝圈的导线线圈164。类似于前述的实施例，磁性体162能以相对简单的制造过程压制于线圈164周围。线圈164在磁性体中彼此隔开并且在磁性体 162中可独立地操作。如图6所示，虽然提供三个导线线圈164，但在其它实施例中可提供更多或更少数量的导线线圈164。此外，虽然图6所示的线圈164由圆的线导体所制成，但可替代地使用其它类型的线圈，包括但不局限于本文所描述的那些线圈或者在上文所指出的相关申请中的任何线圈。线圈164能可选地设有上文所述的高温绝缘体和/或粘合剂。限定磁性体162的可模制磁性材料可以是上述材料中的任何一种或者本领域已知的其它合适材料。虽然混合有粘合剂的磁性粉末材料被认为是有利的，但对于使磁性材料形成磁性体162来说，粉末颗粒或者非磁性粘合剂都不是必需的。此外，可模制磁性材料无需设置成上述板或层，而是可使用压缩模制技术或本领域已知的其它技术直接联接于线圈164。虽然图6中所示的本体162通常是细长的和矩形的，但其它形状的磁性体164也是可以的。线圈164可设在磁性体162中，使得在它们之间存在磁通共享。也就是说，相邻线圈164可共享通过磁性体各部分的共同磁通通路。图7和8示出另一磁性部件组件170，该组件大体包括限定磁性体172的粉末状磁性材料以及与该磁性体连接的线圈120。磁性体172由线圈120的一侧的可模制磁性层 174、176、178以及线圈120的相对侧的可模制磁性层180、182、184所制成。尽管示出六层磁性材料，但应理解到在其它和/或替代的实施例中可设置更多或者更少的磁性层数。在一示例实施例中，磁性层174、176、178、180、182、184可包括诸如上文所述的粉末状材料或本领域已知的粉末状磁性材料中任一种的粉末状磁性材料。尽管在图7中示出多层磁性材料，但这种粉末状的磁性材料能可选地以粉末形式压制或者以其它方式连接于线圈，而无需预制步骤来形成如上所述的各层。所有层174、176、178、180、182、184可在一个实施例中由相同的磁性材料制成，使得这些层174、176、178、180、182、184具有即便不是完全相同也是相似的磁性特性。在另一实施例中，层174、176、178、180、182、184中的一层或多层可由与磁性本体172中其它层不同的磁性材料制成。例如，层176、180和184可由具有第一磁性特性的第一可模制材料制成，而层174、178和182可由具有与第一磁性特性不同的第二磁性特性的第二可模制材料制成。不同于前述的实施例，磁性部件组件170包括通过线圈120插入的成形芯部元件 186。在示例性实施例中，成形芯部元件186可由与磁性体172不同的磁性材料制成。成形芯部元件186可由本领域中已知的任何材料制成，包括但不限于已述的那些。如图7和8中所示，成形芯部元件186可成形成与线圈120的中心开口 188的形状互补的大体圆柱形形状，但也可设想，非圆柱形的形状可类似地用于具有非圆柱形开口的线圈。在又一些其它实施例中，成形芯部元件186和线圈开口不必具有互补形状。成形芯部元件186可延伸穿过线圈120内的开口 188，而然后可模制磁性材料模制到线圈120和成形芯部元件418周围，以完成磁性体172。当为成形芯部元件186选择的材料具有比用于形成磁性本体172的可模制磁性材料更好的特性时，成形芯部元件186和磁性本体172的不同磁性特性可以是特别有利的。因此，穿过芯部元件186的磁通通路可提供比磁性体以其它方式将提供的性能更好的性能。与如果整个磁性体由成形芯部元件186 的材料制成相比，可模制磁性材料的制造优点在于可实现更低的部件成本。虽然图7和8中示出了一个线圈120和芯部元件186，但也可设想多于一个线圈和芯部元件可类似地设置在磁性体172中。此外，包括但不限于上述那些类型或者在上面所指出的相关申请中的那些类型的其它类型的线圈可以根据需要而代替线圈120使用。图9和10示出类似于图6所示组件的另一磁性部件组件200，但示出每个线圈164 的相对线圈端部202和204突出通过磁性体的表面206。在一个实施例中，每个线圈的线圈端部202、204可以是安装于电路板的通孔。在另一实施例中，线圈端部202、204能电连接于之后可安装于电路板的其它端子结构，包括但不局限于上文所述的以及在本文所指出的相关申请中所描述的端子结构。图11和12示出另一种磁性部件组件220，该磁性部件组件220包括多个线圈140 和压制在该线圈140周围的磁性体222。磁性体222可由上文所述的可模制磁性材料中的任一种所制成。每个线圈140的远端224、2沈成形为卷绕在磁性体的侧缘2观、230周围， 并且延伸至该磁性体222的底面232，在此它们可表面安装于电路板。远端224、2沈的卷绕部分可一体地设在芯部构造中，或者单独地提供并且附连于线圈140，用以实现端接目的。图13示出磁性部件组件MO，该磁性部件组件240包括使用柔性电路板技术所制造的线圈M2。诸如上文所述那些材料之类的可模制磁性材料的布置可压制在线圈M2、 244周围并且联接于这些线圈M2J44，以限定容纳线圈M2J44的磁性体。虽然在组件13中示出两个线圈，但应理解的是，在其它实施例中可提供更多或更少数量的线圈。此外，虽然在附图13中示出大体正方形的线圈M2J44，但其它形状的线圈也是可以的并且可被使用。柔性印刷电路线圈242、244能以磁通共享关系定位在磁性体内。在一个示例中，柔性电路线圈242、244可经由磁性体侧部中的端接焊盘250和金属化开口 252进行电连接，但在其它实施例中可替代地使用其它端接结构。图14示出另一磁性部件组件沈0，该磁性部件组件包括柔性印刷电路线圈261以及可模制磁性材料层262、264和266。磁性材料是可模制的，并且可由上文所述材料中的任一种构成。磁性材料层可压制在柔性印刷电路线圈261周围，并且固定于该柔性印刷电路线圈。不同于图13中所示的组件M0，该组件260如图14所示包括形成在磁性层沈2、 264中的开口沈8、270。这些开口接纳成形芯部元件272、274，这些成形芯部元件可由与磁性层沈2、264和266不同的磁性材料制成。芯部元件274可包括延伸通过线圈中开口 278的中心凸台276。可在磁性体形成有磁性层之前或之后提供芯部元件272和274。
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应认识到，在其它实施例中，可提供比图14所示实施例更多或更少数量的磁性层。此外，可提供一个以上的线圈沈1，并且这些线圈261可位于双侧。可使用各种形状的线圈。虽然图13和14中所示的实施例由磁性层所制成，但它们替代地可由磁性粉末材料所制成，该磁性粉末材料直接压制在柔性印刷电路线圈周围，而无需首先成形为上文所述的磁性层。图15A、15B、15C和15D分别代表将端子结构应用于磁性部件组件300的制造阶段，而该磁性部件组件300具有如上所述形成在线圈周围的磁性体302。在磁性体302如图 15A所示形成之后，线圈的相对端部或引线304、306从磁性体302的相对边缘或表面308、 310突出并且延伸超出相对边缘或表面308、310。因此，线圈端部304和306暴露于磁性体 302的外部，用以实现端接目的。虽然线圈端部304、306示作圆的线导体，但在采用其它类型线圈的情形下，其它形状的线圈端部也是可能的并且可被替代地使用。此外，在一替代实施例中，线圈及其线圈端部304、306可由设有屏蔽涂层的铜导体所制成，但如果需要的话可使用其它导电材料。如图15B所示，线圈端部304、306是弯曲的或者折叠的，以大体平行于磁性体302 的侧缘308、310延伸并且基本上与这些侧缘308、310齐平。如图15C所示，磁性体302的侧缘308、310是金属化的，在侧缘308、310上形成较薄的导电材料层312。该导电材料层312覆盖所折叠线圈端部304、306(图15B)并且建立与这些线圈端部的电连接。可通过在一个示例中将边缘浸渍在金属溶池中或者通过本领域已知的其它技术来形成导电材料层312。如图15D所示，然后电镀的卷绕端接件314、316可形成在如图15C所示的金属化表面上。端接件314、316可包括镍/锡(Ni/Sn)电镀构造，用以优化与电路板的连接性。一旦形成端接件314、316，部件300就可表面安装于电路板。在另一实施例中并且如图16所示，线圈引线320的远端可设有交界材料322，以便于与线圈引线320的电连接。在示例实施例中，交界材料322是与用于制造线圈导体324 的导电材料不同的导电材料。交界材料322可仅仅如图所示设在线圈引线320的端面上， 或者可施加于端面以及线圈引线320与端面相邻的侧面中的一个或多个侧面。在不同的实施例中，交界材料322是液态导电材料。在另一实施例中，交界材料322是电沉积金属。又一些其它已知的交界材料是可能的并可被使用。交界材料技术可在线圈的相对端部或引线中的一个或两个上、应用于所描述线圈中的任一个，以改进与线圈的电连接。虽然在图16中示出平导体，但其它形状的导体也是可以的。一旦提供交界材料322，则线圈端部可附连于端接结构，用以使用本文所描述的端接结构或者技术中的任一种、在上文所指出的相关申请中所描述端接结构或技术中的任一种或者经由其它已知的端接结构或技术来进行与电路板的表面安装连接。图17示出磁性部件组件330的另一实施例，该磁性部件组件具有磁性体332和其中的线圈，且该线圈具有暴露在磁性体332的外表面上的线圈端部334。在所示的示例中， 磁性体332和线圈端部类似于图15b中所示的磁性体和线圈端部，其中线圈端部弯曲或折叠回到磁性体332的相应表面上，但这并非是必要的，且根据需要线圈端部可以是暴露的和/或以其它方式来定位。如图17所示，导电端子线夹336设置在暴露的线圈端部334上，以建立与该线圈端部的电连接。在图17所示的实施例中，端子线夹336是成形为大体C形或者管道构造的冲压金属结构，且该冲压金属结构可装配在磁性体332的其中暴露有线圈端部334的侧缘上。端子线夹336的内表面可例如使用回流焊技术或者本领域已知的其它技术来电连接于线圈端部。诸如上文所述材料的交界材料能可选地用于帮助进行电连接。虽然在图17中示出特定的端子线夹336，但其它形状的端子线夹也是可以的并且可被使用，包括但不局限于在本文所指出的相关申请中所描述的端子线夹。在一替代实施例中，通孔可设在端子线夹336中，且线圈端部334的一部分可延伸通过该通孔并且使用软钎焊或者熔焊技术之类固定于该线夹，以建立与线夹的电连接。在上文所指出的相关申请中描述了包括通孔的端子线夹的示例实施例，并且可使用这些端子线夹中的任一种。图18示出包括多个多匝圈的导线线圈352的线圈制造层350，且这些导线线圈使它们的端部或引线附连于引线框354。在所示的示例中，线圈352可单独地制造并且焊接至引线框354，用于组装至磁性体。虽然示出有五个线圈352连接于引线框354，但可替代地的设置和使用更多或更少数量的线圈(包括一个线圈)。此外，虽然在图18中示出圆形导线线圈，但可替代地提供具有任何匝数、包括小于一个完整匝圈的局部匝圈的平导线线圈或其它非圆导线线圈。图19示出与磁性材料层356、358组装在一起的线圈层350。磁性材料层356、358 可由上述材料中的任一种所制成，并且可压制在线圈制造层350周围，以形成磁性体。引线框3M在尺寸上大于磁性层356、358，从而在模制过程中，引线框邪4外伸出磁性层的侧部。 一旦形成磁性体，连接于引线框邪4的线圈就由磁性体所围绕，而引线框邪4的一部分从侧缘突出。然后，图19所示的组件可单分成具有所希望的线圈数量的离散装置，而在各种实施例中，所希望的线圈数量可以是一个、两个、三个或更多的线圈。一旦模制和单分过程已完成，可将引线框3M外伸出磁性体侧部的超出部分切去或者削除，以与磁性体的侧部齐平。然后，可使用上文所描述的技术、上文中所指出的相关技术中所描述的技术或者本领域已知的技术中的任一种来进行端子连接。图20示出磁性部件组件370的一示例，该磁性部件组件包括在磁性体侧部中暴露的但大体齐平的终端372。终端372可以是上文所述的线圈远端或者引线框。齐平终端 372可便于如上所述连接于端子结构。诸如上文所述材料的交界材料能可选地设在齐平终端372上，以便于与该终端的电连接。III.公开的示例性实施例现在显而易见的是，所描述的各种特征能以各种组合来结合和匹配。例如，虽然描述了圆线圈，但可替代地使用印刷电路线圈。作为另一示例，在描述了圆形导线线圈的情形下，可替代地使用扁平导线线圈。在描述用于磁性体的层状构造之处，可替代地使用非层状的磁性构造。所描述端接结构中的任一种可用于磁性部件组件中的任一种。可以有利地设置具有不同磁性特性、不同数目和类型的线圈和具有不同性能特征的许多种磁性部件组件来满足特定应用场合的需要。此外，能有利地在具有离散芯部件的结构中使用所描述的其中某些特征，而这些离散芯部件彼此在物理上间隔开和分开。对于一些所述的端接特征和线圈联接特征来说尤其如此。
在上文所阐述的内容范围内的各种可能性之中，至少以下实施例应被认为相对于传统的电感部件是有利的。已披露一种磁性部件组件的一实施例，该磁性部件组件包括至少一个线圈，该线圈由导电材料所制成，且该线圈包括粘合剂外层，而该粘合剂外层是热激化和化学激化中的一种；以及磁性体，该磁性体形成在线圈周围，其中粘合剂将线圈联接于磁性体。可选的是，导电材料还可设有高温绝缘材料。至少一个线圈可以是多匝圈的导线线圈。导电材料可以是扁平线导体和圆形线导体中的一种。磁性体可包括至少一层压制在线圈周围以形成磁性体的可模制磁性材料，且可模制材料包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂。至少一个线圈可包括设置在磁性体中的两个或多个单独的线圈，而可模制磁性材料可压制在两个或多个单独的线圈周围。两个或多个单独的线圈可设置在磁性体中，使得在这些线圈之间存在磁通共享。磁性体由粉末状磁性材料所形成。磁性体可由可模制材料形成。磁性体可由至少第一和第二层的可模制磁性材料形成，该可模制磁性材料包括磁性粉末状颗粒和聚合物粘结剂，其中磁性材料压制在至少一个线圈周围，并且第一和第二层的可模制磁性材料具有彼此不同的磁性特性。用于第一和第二层的磁性材料可选自铁氧体颗粒、铁颗粒、铁硅铝 (Sendust) (Fe-Si-Al)颗粒、镍钼铁(MPP) (Ni-Mo-Fe)颗粒、镍铁(HighFlux) (Hi-Fe)颗粒、 铁硅合金(Megaflux) (Fe-Si合金)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒的组群。成形芯部件可联接于导线线圈，且可模制材料可绕至少一个导线线圈和成形芯部而延伸。至少一个线圈可以是柔性印刷电路线圈。磁性体可包括联接于至少一个柔性印刷电路线圈的多层磁性材料层，且磁性可模制材料包括磁性粉末颗粒以及聚合物粘结剂，并且磁性材料被压制在至少一个柔性印刷电路线圈周围。至少一个柔性印刷电路线圈可包括多个柔性印刷电路线圈，而磁性材料被压制在多个柔性印刷电路线圈周围，其中，多层磁性材料层中的至少两层由不同的磁性材料形成。成形芯部件可与印刷电路线圈相关联，磁性体由压制在柔性电路线圈和成形芯部件周围的可模制材料所形成。芯部还可包括第一和第二远端，且第一和第二远端中的至少一个可涂敷有导电液态材料。第一和第二远端中的至少一个可涂敷由电沉积金属。表面安装端接件可设在磁性体上，并且电连接于相应的第一和第二远端。端接件可电镀在磁性体的表面上。电镀的端接件可包括镍/锡(Ni/Sn)镀层。线圈的第一和第二远端可各自从磁性体的相应表面突出，且远端可折叠抵靠于相应表面并且分别联接于导电线夹，由此提供用于该组件的表面安装端接件。远端可通过熔焊或软钎焊中的一种而焊至相应的导电线夹。每个导电线夹可包括通孔，且远端可经由通孔固定于每个线夹。至少一个线圈可包括设有屏蔽涂层的铜制导体。该组件可限定电感器和变压器中的一种。引线框可连接于磁性体内的至少一个线圈，并且可将引线框切割成与磁性体齐平。至少一个线圈可包括相对的远端，且线圈的远端可在磁性体内部的位置处连接于端子线夹。磁性体可由结合有聚合物粘结剂的预退火磁性无定形金属粉末形成。至少一个线圈可包括以磁通共享关系而设置的第一和第二单独的线圈。
IV.结论现在可认为，本发明的益处通过前述示例和实施例是显而易见的。虽然已特定地描述各种实施例和示例，但只要在所披露的示例装置、组件以及方法的范围和精神内，则其它的示例和实施例也是可以的。此书面描述使用示例来披露包括最佳模式的本发明，并且还用于使本领域任何技术人员能实践本发明，包括制造并使用任何设备或系统以及实施任何所包含的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求所限定，并且可包括由本领域技术人员所想到的其它示例。如果一些其它示例具有并不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者这些示例包括不与权利要求的字面语言具有本质差别的等同结构元件，则这些示例仍可被认为落在这些权利要求的范围内。
权利要求
1.一种磁性部件组件，包括至少一个线圈，所述至少一个线圈由导电材料所制成，且所述线圈包括粘合剂的外层， 而所述粘合剂的外层是热激化和化学激化中的一种；以及磁性体，所述磁性体形成在所述线圈周围，其中所述粘合剂将所述线圈联接于所述磁性体。
2.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述导电材料还设有高温绝缘材料。
3.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括多匝圈的导线线圈。
4.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述导电材料包括扁平线导体和圆形线导体中的一种。
5.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体包括至少一层压制在所述线圈周围以形成磁性体的可模制磁性材料，且所述可模制材料包括磁性粉末颗粒和聚合物粘结剂。
6.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括设置在所述磁性体中的两个或多个单独的线圈，而所述可模制磁性材料压制在所述两个或多个单独的线圈周围。
7.如权利要求6所述的磁性部件组件，其特征在于，所述两个或多个单独的线圈设置在所述磁性体中，使得在所述线圈之间存在磁通共享。
8.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体由粉末状磁性材料形成。
9.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体由可模制材料形成。
10.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体由第一和第二层的可模制磁性材料形成，所述可模制磁性材料包括磁性粉末状颗粒和聚合物粘结剂，其中所述磁性材料压制在所述至少一个线圈周围，并且所述第一和第二层的磁性材料具有彼此不同的磁性特性。
11.如权利要求10所述的磁性部件组件，其特征在于，用于所述第一和第二层的磁性材料选自铁氧体颗粒、铁颗粒、铁硅铝(Fe-Si-Al)颗粒、镍钼铁(Ni-M0-Fe)颗粒、镍铁 (Ni-Fe)颗粒、铁硅合金(Fe-Si合金)颗粒、铁基无定形粉末颗粒、钴基无定形粉末颗粒的组群。
12.如权利要求10所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括成形芯部件，所述成形芯部件联接于所述导线线圈，且所述可模制材料绕所述至少一个导线线圈和所述成形芯部而延伸。
13.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括柔性印刷电路线圈。
14.如权利要求13所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体包括联接于所述至少一个柔性印刷电路线圈的多层磁性材料层，且所述磁性可模制材料包括磁性粉末颗粒以及聚合物粘结剂，并且所述磁性材料被压制在所述至少一个柔性印刷电路线圈周围。
15.如权利要求14所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个柔性印刷电路线圈包括多个柔性印刷电路线圈，而所述磁性材料被压制在所述多个柔性印刷电路线圈周围，其中，所述多层磁性材料层中的至少两层由不同的磁性材料形成。
16.如权利要求13所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括成形芯部件，所述成形芯部件与所述印刷电路线圈相关联，并且所述磁性体由压制在所述柔性电路线圈和所述成形芯部件周围的可模制材料所形成。
17.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述芯部包括第一和第二远端， 且所述第一和第二远端中的至少一个涂敷有导电液态材料。
18.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述芯部包括第一和第二远端， 且所述第一和第二远端中的至少一个涂敷有电沉积金属。
19.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述芯部包括第一和第二远端， 且所述组件还包括表面安装端接件，所述表面安装端接件设在所述磁性体上并且电连接于相应的第一和第二远端，并且所述端接件被电镀在所述磁性体的表面上。
20.如权利要求19所述的磁性部件组件，其特征在于，所述电镀端接件包括镍/锡镀层。
21.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述线圈包括第一和第二远端， 所述第一和第二远端各自从所述磁性体的相应表面突出，且所述远端折叠抵靠于相应表面并且所述远端分别联接于导电线夹，由此提供用于所述组件的表面安装端接件。
22.如权利要求21所述的磁性部件组件，其特征在于，所述远端通过熔焊或软钎焊中的一种而焊至相应的导电线夹。
23.如权利要求21所述的磁性部件组件，其特征在于，每个导电线夹包括通孔，且所述远端经由所述通孔固定于每个线夹。
24.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括设有屏蔽涂层的铜制导体。
25.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述组件限定电感器和变压器中的一种。
26.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，还包括引线框，所述引线框连接于所述磁性体内的至少一个线圈，并且将所述引线框切割成与所述磁性体齐平。
27.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括相对的远端，且所述线圈的远端在所述磁性体内部的位置处连接于端子线夹。
28.如权利要求1所述的磁性部件组件，其特征在于，所述磁性体由结合有聚合物粘结剂的预退火磁性无定形金属粉末形成。
29.如权利要求观所述的磁性部件组件，其特征在于，所述至少一个线圈包括以磁通共享关系而设置的第一和第二单独的线圈。
全文摘要
披露包括形成到磁性体中的可模制磁性材料、至少一个导电线圈以及端接件特征的磁性部件组件，并且有利地使用这些磁性部件组件，以提供诸如电感器和变压器之类的表面安装磁性部件。
文档编号H01F17/04GK102460614SQ201080028165
公开日2012年5月16日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年5月4日
发明者R·J·博格特, 颜毅鹏 申请人:库柏技术公司