專利名稱：表面安裝型線圈零件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于安裝在直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器等混合式集成電路上的超薄型的表面安裝式線圈零件。
近年來，隨著攜帶信息終端等電子機器的趨于輕、薄和短小，將構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器等統(tǒng)一的模塊回路的電容、晶體管、變壓器、集成電路等電子零件，集成在一塊輔助基板上，利用表面進(jìn)行安裝的所謂混合式集成電路安裝在主基板上的安裝方法得到廣泛使用。
對于上述混合式集成電路的單個電子零件，當(dāng)然要求做到小型、尺寸薄(高度小)，特別是對于高度尺寸大的線圈零件(變壓器、扼流線圈等)，更是要求減小高度。
例如，作為典型的表面安裝型線圈零件的表面安裝型變壓器的結(jié)構(gòu)，一般為將一次線圈和二次線圈分別繞在樹脂制的線圈骨架上，在線圈骨架的側(cè)面或底面上，裝上框架引線端子，再利用錫焊等方法，將一次線圈和二次線圈的兩個端部與前述框架引線端子固定，使其導(dǎo)電，然后把磁芯嵌入線圈骨架中。然而，從使用線圈骨架這點來看，要減小高度是有限度的，最小的高度尺寸也在3mm左右。
作為小型和高度小的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)有如圖6的縱截面圖所示那樣的表面安裝型的變壓器10的產(chǎn)品。它是將有絕緣外皮的導(dǎo)線，直接卷繞在由省去了線圈骨架的卷芯部分1和與該卷芯部分一體地，設(shè)在該巷芯部分1的長度方向兩端的凸緣2,3構(gòu)成的垂直鼓輪型鐵氧體磁芯4本身上，形成線圈5，然后將該線圈端部與細(xì)小的平板形引線端子6錫焊在一起形成的。該端子6是將裝在一個凸緣3上的金屬板沖壓成形制成的。
另外，如圖7的縱截面圖所示為一個表面安裝型的變壓器20。它不用上述的引線端子6，而是直接將導(dǎo)電的膠印刷在垂直鼓輪型鐵氧體磁芯4’的一個凸緣3的底面及其周邊表面上，再配置一個固著的電極層8，將前述線圈5的端部，通過圖中沒有示出的導(dǎo)出槽，與前述電極層8固定，使其導(dǎo)電。
又如圖8的立體圖所示為表面安裝型變壓器30的產(chǎn)品。它是利用印刷的方法，將直接安裝在磁芯上的電極層21設(shè)置在水平的鐵氧體磁芯15的凸緣12,13的端面16,17和底面18,19上，然后，將卷繞在卷芯部分11上的線圈22的端部，通過錫焊焊接，固定在前述各個電極層21的端面15,17上，使其導(dǎo)電。該水平鐵氧體磁芯15是將矩形的凸緣12,13與卷芯部分11整體地設(shè)在用虛線表示的直方體形的巷芯部分11的左右兩端而形成的。
目前，使用圖7所示的大概高度H=1.6mm的前述垂直鼓輪型的鐵氧體磁芯4’的表面安裝型變壓器20，為高度降低后的高度尺寸最小的表面安裝型線圈零件。
但是，使用前述圖7所示的垂直鼓輪型鐵氧體磁芯4’的表面安裝型變壓器20的結(jié)構(gòu)已達(dá)到降低高度的極限，而在使用前述圖8的水平鐵氧體磁芯15的表面安裝型變壓器30中，線圈22的端部向電極層21的引出特別困難，并且，線圈引出部分或錫焊焊接造成的隆起的導(dǎo)電固定部分，使產(chǎn)品的外形尺寸增大，因此要做到小型和高度尺寸小有一些問題。
另外，當(dāng)使用通過錫焊焊接方法，固定線圈端部并使其導(dǎo)電的方法時，電極層21的導(dǎo)電固定部分的凸緣12,13部分比較寬，焊接時的加熱可傳遞至卷芯部分11，因此容易受到降低線圈22的絕緣性等影響。
又，在混合式集成電路中，當(dāng)將使用上述水平鐵氧體磁芯15的表面安裝型變壓器30安裝在輔助基板上時，泄漏磁通作用在與輔助基板安裝面相對的表面的配線圖形上，存在著使電感值大幅度降低的問題。此外，還特別要求確實保證電極層21和主基板的配線圖形的絕緣。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，它使用了以往沒有的水平的偏平芯子，同時對線圈與電極層的導(dǎo)電固定部分進(jìn)行了改進(jìn)，實現(xiàn)了表面安裝型線圈零件高度更小的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明(1)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，該零件具有一個磁芯、2～4個電極層和線圈。該磁芯具有厚度尺寸t與寬度尺寸w之比(t/w)在1/3以下的扁平的卷芯部分，和與該卷芯部分整體地設(shè)置在該卷芯部分長度方向的兩端的凸緣。該2～4個電極層配置在含有前述磁芯的凸緣的至少是高度方向的側(cè)面的周邊表面上，并且彼此隔開。該線圈卷繞在前述磁芯的卷芯部分上，同時，其兩個端部，通過熱壓接方法與分別從前述凸緣的側(cè)面上傾斜地引出的該側(cè)面的電極層固定，并使其導(dǎo)電。
(2)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，前述線圈的至少是卷繞結(jié)束一側(cè)的端部，與前述磁芯的凸緣側(cè)面的電極層的前述巷芯部分厚度尺寸的延長部分固定，并導(dǎo)電。
(3)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，前述磁芯的凸緣高度尺寸H在1.6mm以下，前述線圈的直徑在30μm～150μm之間。
(4)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，與前述線圈的端部的固定部分連接的電極層的厚度，在前述線圈的直徑以下。
(5)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，在靠近設(shè)有前述電極層的前述磁芯的凸緣的周邊表面的卷芯部分的地方，設(shè)有沒有形成前述電極層的間隙區(qū)域。
(6)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，前述電極層的線圈固定部分具有一個為線圈直徑1.5～4.0倍的寬度擴大部分。
(7)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，電極層設(shè)在前述磁芯的凸緣側(cè)面上的凹槽內(nèi)，同時，與線圈端部的前述電極層固定的部分，放置在前述凹槽內(nèi)。
(8)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了表面安裝型線圈零件，其中，在巷繞在巷芯部分上的線圈的安裝基板面的表面上，平坦地配置加入一層磁性粉的樹脂層。
本發(fā)明的表面安裝型線圈零件，由于是上述這樣構(gòu)成的，它具有下述的效果。
(1)可以實現(xiàn)高度減小為1.6mm以下，并適合于安裝在混合式集成電路上。
(2)可以抑制由熱壓接引起的線圈松弛而向外的突出。
(3)可以得到利用熱壓接，使線圈與電極層導(dǎo)電固定時的線圈直徑的適當(dāng)范圍。
(4)線圈的端部可以可靠地與磁芯凸緣的側(cè)面上的電極層熱壓接。
(5)利用間隙區(qū)域，可以保持卷繞在卷芯部分上的線圈與電極層的距離，因此可以保持良好的絕緣性。
(6)由于線圈的固定部分有一個為線圈直線1.5～4.0倍的寬度擴大部分，因此，可以確實保證與電極層的熱壓接區(qū)域足夠大，提高導(dǎo)電固定部分的連接可靠性。
(7)由于導(dǎo)電固定部分放置在磁芯凸緣側(cè)面的凹槽內(nèi)，導(dǎo)電固定部分不會向外突出，因此，可以保持外形尺寸不變。
(8)主基板和混合式集成電路的輔助基板的絕緣性提高，進(jìn)而，其安全性提高。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。


圖1為表示本發(fā)明的表面安裝型變壓器的外觀的立體圖；圖2為本發(fā)明的表面安裝型變壓器的橫軸方向的縱截面圖；圖3為表示本發(fā)明的表面安裝型變壓器的扁平的鐵氧體磁芯的側(cè)端面的導(dǎo)電固定部分的放大立體圖；圖4(a)和圖4(b)分別為表示鐵氧體磁芯凸緣側(cè)面的線圈導(dǎo)電固定部分的放大的側(cè)視圖和放大的平面圖；圖5為將本發(fā)明的表面安裝型變壓器安裝在輔助基板上的混合式集成電路，在主基板上安裝的狀態(tài)的縱截面圖；圖6為表示現(xiàn)有的表面安裝型變壓器結(jié)構(gòu)的縱截面圖；圖7為表示現(xiàn)有的表面安裝型變壓器結(jié)構(gòu)的縱截面圖；圖8為表示現(xiàn)有的表面安裝型變壓器結(jié)構(gòu)的立體圖。
現(xiàn)在根據(jù)圖1～圖5來詳細(xì)說明本發(fā)明的表面安裝型線圈零件的實施例。雖然，作為表面安裝型的線圈零件，包括變壓器、扼流線圈、濾波器等各種零件，但由于除了作為外部連接端子的電極層數(shù)目和線圈數(shù)目不同以外，都是同樣的結(jié)構(gòu)，因此，在實施例中，作為典型，將只說明表面安裝型的變壓器。
首先，圖1～圖5所示的表面安裝型變壓器50具有圖4(a)和圖4(b)那樣的厚度t與寬度w之比(t/w)在1/3以下的扁平的卷芯部分31，鐵氧體磁芯35，四個電極層38和線圈39。該鐵氧體磁芯35具有與卷芯部分整體地設(shè)置在圖2所示的該巷芯部分31的長度方向兩端的凸緣32,33。該四個電極層38配置在含有至少是圖1所示的前述鐵氧體磁芯35的凸緣32,33的高度方向的側(cè)面36的周邊表面上，彼此隔開一定距離。該線圈39卷繞在前述鐵氧體磁芯35的卷芯部分31上，同時，其兩個端部，如圖3所示那樣，利用熱壓接方法，與分別從前述凸緣側(cè)面36上傾斜地導(dǎo)出的該側(cè)面36的電極層部分38’固定，并使其導(dǎo)電。圖1所示為整個寬度w為3.6mm，卷軸長度尺寸L為5.5mm，高度H為1.2mm的超小型且極為扁平的表面安裝型變壓器。
如上所述，由于本發(fā)明是以使表面安裝型的線圈零件小型化和減小其高度作為第一個目的，為實現(xiàn)這個目的，在力圖使作為前述現(xiàn)有實施例的，使用水平的鐵氧體磁芯15的表面安裝型變壓器30做成扁平狀的同時，還應(yīng)采取一些解決它的問題的措施。這里，所謂本發(fā)明的扁平的磁芯定義為滿足如上所述的表面安裝型變壓器50的鐵氧體磁芯35的卷芯部分31的厚度t和其寬度w之比(t/w)為1/3以下的條件的磁芯。換言之，滿足上述扁平條件的扁平磁芯是以往所沒有的，它是減小表面安裝型線圈零件的高度的關(guān)鍵。
上述結(jié)構(gòu)，與使用圖7所示的現(xiàn)有的垂直鼓輪型鐵氧體磁芯4的表面安裝型變壓器20比較，結(jié)構(gòu)上能適應(yīng)減小高度的要求，并且由于與該扁平的鐵氧體磁芯35的凸緣32,33的高度方向的側(cè)面36的電極層部分38’為用熱壓接方法導(dǎo)電連接，因此，線圈39的引出部分或?qū)щ姽潭ú糠植粫黾赢a(chǎn)品的高度尺寸，可以如上所述，使高度極小，實現(xiàn)將高度尺寸H抑制在1.2mm左右(將來還可能將高度尺寸作成0.8mm左右)。
另外，由于線圈39的端部是利用壓接方法，與離卷繞著線圈39的卷芯部分31最遠(yuǎn)的凸緣32,33的高度方向的側(cè)面36的電極層部分38’固定，并使其導(dǎo)電的，因此，傳至卷芯部分31的熱量少，可以保護(hù)線圈39。
在上述表面安裝型的變壓器50中，應(yīng)該注意，如圖4(a)所示那樣，其特征為，線圈39的巷繞結(jié)束處的端部的電極層38的導(dǎo)電固定部分位于該凸緣33的側(cè)面36的電極層38的前述卷芯部分31的厚度尺寸的延長部分上。特別是，通過將導(dǎo)電固定部分放在凸緣33的側(cè)面36的上述范圍內(nèi)，即使由于熱壓接，使卷繞在磁芯扁平的卷芯部分上的線圈的巷繞結(jié)束處的引出部分上有線圈伸出和松弛，亦可以使超出高度尺寸以外的線圈突出部分受到抑制，因此，難以影響線圈零件的高度尺寸，這是其優(yōu)點。
另外，在上述表面安裝型變壓器60中，根據(jù)本發(fā)明者的研究，當(dāng)高度尺寸H在1.6mm以下時，線圈39的直徑最好在30μm～150μm范圍內(nèi)。使用超過上述范圍的粗的線圈，在熱壓接時所需要的熱量過大，對線圈的絕緣可靠性有不利影響，如果線圈細(xì)，則在熱壓接的導(dǎo)電固定部分上很難得到高的抗拉強度。
另外，還希望在上述表面安裝型變壓器50中，與線圈39的端部導(dǎo)電固定部分41連接的電極層38’的厚度，在前述線圈39的直徑以下。因為，當(dāng)采用熱壓接作為導(dǎo)電固定方法時，在壓接時，線圈39的端部多少會陷入電極層38’中，即使在這種情況下，在線圈端部仍有較大的壓緊力作用，因此，可保持與電極層38’可靠的導(dǎo)電固定。
其次，在上述表面安裝型變壓器50中，因為使用水平的鐵氧體磁芯35，更必須考慮外部電路圖形與線圈39的絕緣性和泄漏磁通的影響。
另外，在圖1的表面安裝型變壓器50中，在靠近印刷固定著電極層38的前述鐵氧體磁芯35的凸緣32的周邊表面的卷芯部分31的地方，設(shè)有沒有印刷著前述電極層38的間隙區(qū)域D。由于這個間隙區(qū)域D的存在，當(dāng)線圈39的圈數(shù)多，達(dá)到凸緣32,33的周邊表面的邊緣時，仍可保持與電極層38有一定距離，因此可以保持良好的絕緣性。
又如圖3的放大立體圖所示，因為電極層38的線圈39的導(dǎo)電固定部分41具有為該線圈直徑的1.5～4.0倍的寬度擴大部分(寬度d)，因此利用熱壓接方法(例如點焊)，可得到很高的連接強度。從這點看，當(dāng)高度尺寸H=1.2mm時，線圈39的端部傾斜地進(jìn)入狹小的側(cè)端面36上(即，與側(cè)端面36的邊緣36a形成θ=20°～60°的銳角)，因此，利用點焊方法與電極層38導(dǎo)電固定的固定面積可以較大。
另外，在圖1和圖3的表面安裝型變壓器50中，電板層38’通過印刷的方法，固定在設(shè)在該扁平的鐵氧體磁芯35的凸緣32,33的側(cè)面36上的凹槽42內(nèi)，同時，與線圈39端部的前述電極層38’連接的導(dǎo)電固定部分41也放置在前述凹槽42內(nèi)。這樣，導(dǎo)電固定部分41完全放置在凹槽42內(nèi)，不會從側(cè)面的外端尺寸露出，可以正確地決定外形尺寸，也可以避免與其它電子元件接觸。此外，導(dǎo)電固定部分41的周圍，最好利用供絕緣保護(hù)用的樹脂等覆蓋和固定。
這里，如圖5的縱截面圖所示，安裝在混合式集成電路的輔助基板44上的前述表面安裝型變壓器50的電感值降低的危險性很大，這是由于在該輔助基板44的相反一側(cè)表面上的配線圖形P1和泄漏磁通的影響造成的。
因此，在圖5中，作為解決上述問題的對策，在混合式集成電路的輔助基板44和安裝了表面安裝型變壓器50的線圈39的表面之間，夾了一層加入磁性粉的樹脂層46(在線圈39的表面上涂敷的樹脂涂層或樹脂平板)。這樣，可以防止泄漏磁通的不利影響，同時可以保護(hù)線圈39。另外，通過將平坦的上述樹脂層46設(shè)置在主基板45的線圈的表面上，可以在主基板的電子元件和配線圖形P2之間形成絕緣保護(hù)等，同時，還可以提高用自動裝配機安裝吸附時的吸附性作用。
下面來說明在上述表面安裝型變壓器50中所使用的各種構(gòu)件。
首先，本發(fā)明中所使用的磁芯材料沒有特別的限制，實際上，如上述實施例中的鐵氧體磁芯35的材料可以使用鎳鋅系鐵氧體，鎳鋅銅系鐵氧體等高電阻率的材料。其外形尺寸，在考慮鐵氧體的物理強度時，可以取，寬度w=3.6mm，高度(凸緣32,33的高度)H=0.5～1.6mm，卷芯部分31的高度(厚度)為0.3～0.8mm。這里，寬度w對巷芯部分31的厚度t的比應(yīng)在3以上，在5以上更好。另外，長度尺寸L應(yīng)當(dāng)適當(dāng)設(shè)計，在圖1的表面安裝型變壓器50中，大概為5.5mm。
電極層38當(dāng)然可以簡單地將含有銀粉末和玻璃料的導(dǎo)電膠印刷、燒結(jié)，左右一體地固定在凸緣32,33的周邊表面和端面上后，再用噴砂等整理方法進(jìn)行分割；但也可以用別的方法印刷固定，也可以采用通過復(fù)制的印刷方法。另外，根據(jù)需要，前述電極層38的表面上也可以進(jìn)行鍍焊錫或鍍銅等電鍍處理。在圖5中，為了與主基板45的配線圖形絕緣，最好不設(shè)置靠近主基板45的與主基板相對的凸緣32,33的周邊表面的電極層部分38b。
從在上面所述的本發(fā)明的表面安裝型變壓器50開始的表面安裝型線圈零件中，可以將其高度減小，做到其高度H在1.6mm以下(現(xiàn)在為1.2mm左右，將來可達(dá)到0.8mm左右)。如圖5所示，將把表面安裝型變壓器50安裝在主基板45上的狀態(tài)下的混合式集成電路的厚度h作成1.8mm以下是可能的。
另外，由于本發(fā)明的表面安裝型變壓器50的高度與薄型的集成電路高度相同，因此，在直接安裝在主基板45上的情況下，也同樣可以降低主基板的高度。
權(quán)利要求
1．一種表面安裝型線圈零件，其特征為，它具有一個磁芯，2～4個電極層和線圈；該磁芯具有厚度t與寬度w之比(t/w)在1/3以下的扁平的卷芯部分和與該卷芯部分一體地設(shè)在該卷芯部分長度方向的兩端的凸緣；該2～4個電極層設(shè)置在含有至少是前述磁芯凸緣高度方向的側(cè)面的周邊表面上，且彼此隔開一定距離；該線圈卷繞在前述磁芯的卷芯部分上，同時，其兩端利用熱壓接方法，與分別在前述凸緣側(cè)面上傾斜導(dǎo)出的該側(cè)面的電極層固定，并使其導(dǎo)電。
2．如權(quán)利要求1所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，前述線圈的至少是其卷繞結(jié)束處的端部，與前述磁芯凸緣側(cè)面的電極層上的前述卷芯部分的厚度的延長部分固定，并使其導(dǎo)電。
3．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，前述磁芯凸緣的高度在1.6mm以下，前述線圈的直徑在30μm～150μm之間。
4．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，與前述線圈端部的固定部分連接的電極層的厚度在前述線圈直徑以下。
5．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，在靠近設(shè)有前述電極層的前述磁芯凸緣的周邊表面的卷芯部分的地方，設(shè)有不形成前述電極層的間隙區(qū)域。
6．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，前述電極層的線圈固定部分具有為線圈直徑1.5～4.0倍的寬度擴大部分。
7．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，電極層形成在設(shè)于前述磁芯凸緣的側(cè)面上的凹槽內(nèi)，同時，與線圈端部的前述電極層的固定部分也放置在前述凹槽內(nèi)。
8．如權(quán)利要求1或2所述的表面安裝型線圈零件，其特征為，在巷繞在巷芯部分上的線圈的安裝基板面的表面上，平坦地配置一層加入了磁性粉的樹脂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種表面安裝型線圈零件,該零件具有一個磁芯、2－4個電極層和線圈。該磁芯具有厚度與寬度之比在1/3以下的扁平的卷芯部分和與卷芯部分一體地設(shè)在該卷芯部分的長度方向兩端的凸緣。該電極層設(shè)置在含有至少是前述磁芯的凸緣高度方向的側(cè)面的周邊表面上,并彼此隔開一定距離。該線圈卷繞在前述磁芯的卷芯部分上,同時,其兩端利用熱壓接方法,與分別在前述凸緣的側(cè)面上傾斜導(dǎo)出的該側(cè)面的電極層固定,并使其導(dǎo)電。
文檔編號H01F27/00GK1220472SQ9811170
公開日1999年6月23日 申請日期1998年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者常見昌義 申請人:太陽誘電株式會社