微表面安装线圈单元.pdf

提供一种微表面安装线圈单元，其中在软焊该线圈单元时避免发生位移和软焊不良，且不减小线圈架线圈绕组部分的宽度，并能提高线圈单元的冲击强度。线圈单元10有一个鼓形磁芯11和一个引线框架12，在鼓形磁芯11上被线圈导线缠绕的线圈架部分设在凸缘部分13和14之间；而引线框架12则连接固定到下凸缘部分14上。引线框架12具有连接到下凸缘部分14的左引线框架部分12A和右引线框架部分12B，引线框架部分12A和12B各底面18的外表面被槽口17分隔形成外部连接端子15的第一区和没有形成外部连接端子15的第二区。

1.  一种微表面安装线圈单元，包括：
线圈单元主体，该线圈单元主体有一个鼓形磁芯，该鼓形磁芯有一个周围缠绕线圈导线的线圈架部分，并且在所述线圈架部分两端设有凸缘部分；和
引线框架，该引线框架有一个凸缘部分安装板和一个导电连接端子，前者用于在其内表面上安装所述鼓形磁芯的一个所述凸缘部分，后者则被连接到电路板的导电部分，并被所述一个凸缘部分固定，其中
所述凸缘部分安装板由平板部件构成；其中所述凸缘部分安装板的外表面由第一区和第二区组成，其中所述第一区连接到所述导电部分上，并起到所述导电连接端子的作用，而所述第二区不与所述导电部分连接，因而不起所述导电连接端子的作用；具有槽口、通孔和凹槽中的任一个的防止熔焊料扩展部分设在所述两个区之间的至少一部分边界部分处。

2.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述一个凸缘部分固定到所述凸缘部分安装板的内表面上，以便与其所述内表面紧密接触。

3.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述引线框架由右引线框架部分和左引线框架部分组成，两者彼此分离，并且所述右引线框架部分和左引线框架部分各设有所述第一区、所述第二区和所述防止熔焊料扩展部分。

4.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述第一区设置在这样的位置，从而使得被固定在所述第二区之间，所述防止熔焊料扩展部分设在所述第一区两边处所述第二区的边界部分上。

5.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述引线框架设有竖立部分，用于从外面固定所述凸缘部分的外周壁。

6.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述引线框架由铜、磷青铜和铝中的任一材料制成。

7.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述鼓形磁芯的轴向长度设定为不小于0.5mm且不大于1.0mm。

8.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，构成所述鼓形磁芯的磁性材料为铁氧体、坡莫合金、铝硅铁粉和羰基铁中的任一种。

9.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述线圈架部分具有柱形或棱柱形。

10.  根据权利要求1所述的微表面安装线圈单元，其中，所述线圈单元平装在电路板上，所述电路板安装在蜂窝式电话、数码相机、笔记本式个人计算机和移动计算装置中的任一种上。

微表面安装线圈单元
相关申请
本申请要求享有2003年7月23日提出的日本专利申请第2003-278246号的优先权，该申请作为参考包括在本文内。
技术领域
本发明涉及一种微表面安装线圈单元，该线圈单元适用于电子设备，尤其是要求小而薄的设备，如蜂窝式电话、数码相机、笔记本式个人计算机以及移动计算装置，包括电子笔记本。
背景技术
近年来，随着电子设备等尤其要求是微型电子设备，如蜂窝式电话的广泛使用，用在电子设备内的线圈单元在尺寸上要求非常小。
由于线圈单元能够大大小型化，例如，一种安装到电路板的表面安装线圈单元，如图6A和6B所示，已为人们所知。
图6A和6B中所示的线圈单元210有一个鼓形磁芯211和一个引线框架212，在所述鼓形磁芯中，凸缘部分213(上凸缘部分)和214(下凸缘部分)延伸设在线圈架部分(图6A和6B中未示出)的两端，在线圈架部分上缠绕线圈导线，而所述引线框架被连接到一个凸缘部分214的轴向外表面。
引线框架212由金属片制成，包括左引线框架部分212A和右引线框架部分212B，两者成对连接到鼓形磁芯211的下凸缘部分214，如图6B所示。引线框架部分212A和212B各有一对线圈导线连接端子216，线圈导线的端部连接到该端子上，还有一个外部连接端子215，该端子则软焊到该线圈单元210所装的电路板的布线图形(电极接合区上)。
通常，上述线圈单元210的磁芯211由一种易碎的烧结材料，如铁氧体构成，通过连接固定引线框架212到电路板一侧的凸缘部分并覆盖该凸缘部分的大部分外表面，使得冲击强度得到提高。然而，在该结构中，引线框架212底面的宽度几乎等于或大于下凸缘部分214的宽度，从而显著大于电路板图形的宽度。结果，当引线框架212的底面软焊到使用焊糊的电路板图形时，该引线框架在受热熔化的焊料(软熔焊料)上滑动，致使线圈单元相对于电路板图形横向旋转或移位，因而担心线圈单元所装的位置与设计位置不同。
另外，熔焊料也在引线框架的外表面流动并扩展，以至对于连接图形实际起作用的焊料数量减少，这会导致软焊不良。
于是，就需要增加电路板图形(接合区尺寸)的宽度，这样带来的问题是，根据减小的装配部件的尺寸很难安装具有高密度的线圈单元。
所以，在图6A和6B所示的现有技术中，左引线框架部分212A和右引线框架部分212B(具有与电路板图形几乎相同的宽度)各自的一部分底面向图形连接一侧突出，形成端子部分215，使得该端子部分215软焊到电路板图形上。因此，被软焊的两个元件宽度几乎相同，从而可以避免上面所述的线圈单元的位移和软焊不良，并且电路板的封装密度可以得到提高。此外，线圈单元的冲击强度也能得到提高。
例如，在日本待审专利出版物第11(1999)-283840号中也描述了与上述结构相似的结构。
在这样的线圈单元中，降低线圈导线的直流电阻(DCR)值对于改善直流叠加特性很重要。
然而，如上所述，用于电子设备，尤其是要求小而薄的电子设备的线圈单元必须很短，并且鼓形磁芯的轴向长度需要很小，例如，大约为0.5mm至1.0mm。
因此，在这样短而小的线圈单元中，需要保证线圈架的线圈绕组部分的空间尽可能最大，由此就可增加线圈的线径，以减小DCR值。
在上述现有技术中，考虑到这样的情况，端子部分215向图形连接一侧突出，因此线圈架的线圈绕组部分的空间相应变短，以至反而形成不能改善直流叠加特性(DCR值减小)的状况。
端子部分215的突出量要小到例如大约0.1mm。然而，如果线圈架的绕组宽度例如大约为0.3mm，与端子部分215没有突出的情况相比，线圈线径为其3/4倍，以至DCR值非所要求地变为16/9倍。
发明内容
本发明考虑到上面的情况而提出，因此，本发明的一个目的是提供一种微表面安装线圈单元，该线圈单元能够避免在软焊该线圈单元时发生移位和软焊不良，且不减小线圈架线圈绕组部分的宽度，并能提高电路板的封装密度，也能提高线圈单元的冲击强度。
本发明提供一种微表面安装线圈单元，包括：
线圈单元主体，该线圈单元主体有一个鼓形磁芯，该鼓形磁芯有一个周围缠绕线圈导线的线圈架部分，并且在该线圈架部分两端设有凸缘部分；和
引线框架，该引线框架有一个凸缘部分安装板和一个导电连接端子，前者用于在其内表面上安装鼓形磁芯的一个凸缘部分，后者则被连接到电路板的导电部分，并被一个凸缘部分固定，其中
所述凸缘部分安装板由平板部件构成；其中凸缘部分安装板的外表面由第一区和第二区组成，其中第一区连接到导电部分，并起到导电连接端子的作用，而第二区不与导电部分连接，因而不起导电连接端子的作用；而具有任一槽口、通孔、和凹槽的防止熔焊料扩展部分设在两个区之间至少一部分边界部分处。
在这里，上述“防止熔焊料扩展部分”仅具有减缓焊料从第一区扩展到第二区域的功能，并不意味着它可以完全起到抑制扩展的作用。
一个凸缘部分最好固定到凸缘部分安装板地内表面上，以便与其内表面紧密接触。
引线框架可以构造成，该引线框架由右引线框架部分和左引线框架部分组成，两者彼此分离，并且右引线框架部分和左引线框架部分各设有第一区、第二区和防止熔焊料扩展部分。
最好把第一区设置在这样的位置，使得被固定在第二区之间，并将防止熔焊料扩展部分设在第一区两边处第二区的边界部分上。
另外，引线框架最好还设有竖立部分，以便从外面固定一个凸缘部分的外周壁。
而且，按照本发明的微表面安装线圈单元尤其适用于鼓形磁芯的轴向长度设定为不小于0.5mm且不大于1.0mm的情况。
图1是按照本发明第一实施例的微表面安装线圈单元从底面一侧所视的透视图；
图2是按照本发明第一实施例的微表面安装线圈单元的分解透视图；
图3A和图3B是按照本发明第二实施例的微表面安装线圈单元的透视图，图3A是从上面一侧来看，图3B是从底面一侧来看；
图4是按照本发明第二实施例的微表面安装线圈单元的分解透视图；
图5A和图5B是示意图，用于将第二实施例的线圈架长度与现有技术进行比较，图5A表示第二实施例，图5B表示现有技术；和
图6A和图6B是按照现有技术的微表面安装线圈单元的透视图，图6A是从上面一侧来看，图6B是从底面一侧来看。
现在参考附图说明按照本发明实施例的微表面安装线圈单元。
<第一实施例>
图1是按照本发明第一实施例的微表面安装线圈单元从底面一侧所视的透视图，图2是该微表面安装线圈单元的分解透视图。
该微表面安装线圈单元10平装在电子设备电路板上，这种电子设备特别要求小而薄，如蜂窝式电话、数码相机、笔记本式个人计算机以及移动计算装置，包括电子笔记本。该线圈单元10设有鼓形磁芯11，其中柱状线圈架部分(图1和2中未示出；参见图5(A)中的线圈架部分131)，和延伸设在该线圈架部分两端的盘状凸缘部分13和14由铁氧体形成整体。
线圈21缠绕在鼓形磁芯11的线圈架部分上，使得被固定在上凸缘部分13和下凸缘部分14之间(下凸缘部分14的直径小于上凸缘部分13)  。
另外，引线框架12被连接固定到下凸缘部分14上。
引线框架12由金属片制成，包括左引线框架部分12A和右引线框架部分12B(一个用于输入，另一个用于输出)，两者成对连接到鼓形磁芯11的下凸缘部分14，如图1和2所示。引线框架部分12A和12B各有一个底面18、一个外周竖立部分19、一对线圈导线连接端子16和一个外部连接端子15。其中底面18与下凸缘部分14的轴向外表面接触，外周竖立部分19用于接触固定下凸缘部分14的外周壁，以便覆盖其外周壁；而线圈导线的端部则连接到一对线圈导线连接端子16上(图1表示最终状态，其中一个外部元件已被焊接到该连接端子上，连接端子在线圈导线连接之前具有与图3A和3B所示连接端子116相同的形状)；而外部连接端子15软焊到该线圈单元10所装的电路板的布线图形(电极接合区)上。
这样，下凸缘部分14大部分易于与电路板等接触的外表面被引线框架12所覆盖，而且引线框架12则被固定到下凸缘部分14的外表面上，使得与其外表面紧密接触，从而使设有易碎鼓形磁芯11的线圈单元10的冲击强度可以得到提高。
作为构成引线框架12的金属，最好采用具有优良导电性和可加工性的金属；例如，优选为铜或磷青铜。特别是，如果注重于重量轻，可以采用铝。但是，所用金属并不限于上述几种。
在该实施例的微表面安装线圈单元中，引线框架部分12A和12B各自底面18的外表面均被槽口17分隔为第一区和第二区，其中第一区形成外部连接端子15，第二区没有形成外部连接端子15。具体地说，在形成外部连接端子15的第一区两边，设有槽口17，这些槽口通过从对应于下凸缘部分14的中心部分和外周部分各边开槽而成，以用作防止熔焊料扩展部分，使得甚至当线圈单元10软焊到电路板图形上时，在第一区表面上熔焊料流动并扩展到第二区的速度可以大大降低。
如果熔焊料流动和扩展的速度可以显著降低，那么流动和扩展到第二区的焊料量可以基本忽略不计，因为熔焊料在第一区保持期间内就已凝固。
如上所述，在现有技术中，当引线框架的底面软焊到使用焊糊的电路板图形上时，该引线框架在受热熔化的焊糊上滑动(通常焊糊也用于引线框架的底面)，致使线圈单元相对于电路板图形横向旋转或移位，因而担心线圈单元所装的位置与设计位置不同。然而，在该实施例中没有这样的担心。
另外，在现有技术中，熔化焊糊在引线框架的外表面流动并扩展，使得对于连接图形实际起作用的焊料数量减少，这会引起焊接不良的担心。然而，在该实施例中没有这样的担心。
在该实施例中，第一区可以制成所需的小尺寸，相应电路板图形的宽度(接合区尺寸)可以制成几乎与第一区的尺寸相同。因此，可以根据减小的部件尺寸使电路板的部件封装密度得到提高。
该实施例特别重要的特征在于：由于槽口17把形成外部连接端子15的第一区与没有形成外部连接端子15的第二区分开，因而起到防止熔焊料扩展的作用，所以没有必要从第二区的水平面把第一区的一部分突出到图形连接一侧，以起到防止熔焊料扩展的作用，使得在单元高度方向不会产生因外部连接端子部分的突出而产生的死区。本发明的详细特征将在后面说明。
在该实施例中，在引线框架部分12A和12B各自的底面18上，用作防止熔焊料扩展部分的槽口17通过从对应于下凸缘部分14的中心部分和外周部分各边开槽而成，引线框架部分12A和12B的槽口17数量各为四个。但是，槽口17可以通过从对应于下凸缘部分14的中心部分和外周部分两者之一的一侧开槽形成。在这种情况下，引线框架部分12A和12B的槽口17数量各为二个。
另外，槽口17的形状不限于图1和2中所示的形状。例如，它的形状可以使槽口朝向槽口17的顶端切入外部连接端子15一侧，以提高由槽口17形成的第一区和第二区之间的分隔率(在后面说明的第二实施例中同样如此)。
在上述第一实施例中，鼓形磁芯11构造成使上凸缘部分13的直径大于下凸缘部分14。但是，上凸缘部分13的直径可以小于或等于下凸缘部分14的直径。
<第二实施例>
图3A和图3B是按照第二实施例的微表面安装线圈单元的透视图，图3A是从上面一侧来看，图3B是从底面一侧来看；图4是该微表面安装线圈单元的分解透视图。
该微表面安装线圈单元110具有与第一实施例微表面安装线圈单元10几乎相同的结构，只是鼓形磁芯111的上凸缘部分113和下凸缘部分114大体为矩形，矩形的四个角被倒角。因此，在图3A、3B和4中，通过将图1和2中的所用附图标记增加100取得的附图标记用于与图1和2中所示第一实施例微表面安装线圈单元10的元件相对应的元件上，只是描述了示意结构，省略了详细说明。
该微表面安装线圈单元110设置有鼓形磁芯111，其中柱状线圈架部分(图3A、3B和4中未示出，参见图5A中的线圈架部分131)上缠绕线圈导线121，而大体为矩形的板形凸缘部分113和114延伸设在线圈架部分的两端，且由铁氧体形成整体。引线框架112连接固定到下凸缘部分114。该引线框架112包括左引线框架部分112A和右引线框架部分112B(一个用于输入，另一个用于输出)，两者成对连接到鼓形磁芯111的下凸缘部分114。引线框架部分112A和112B各有底面118、外周竖立部分119、线圈导线连接端子116和外部连接端子115。其中底面118与下凸缘部分114的轴向外表面接触，外周竖立部分119用于接触固定下凸缘部分114的外周壁，以便覆盖其外周壁；线圈导线的端部连接到线圈导线连接端子116上；外部连接端子115软焊到该线圈单元110所装的电路板的布线图形上。
引线框架部分112A和112B各底面118均被槽口117分隔为第一区和第二区，其中第一区形成外部连接端子115，第二区没有形成外部连接端子115。因此，当外部连接端子115软焊到电路板的布线图形时，基本上可防止第一区表面上的熔焊料流动和扩展到第二区。
在该实施例的微表面安装线圈单元110中，在每个引线框架部分112A和112B的底面118上，槽口117仅从对应于下凸缘部分114的外周部分一侧开槽而成，引线框架部分112A和112B的槽口117数量各为二个。
而且，在该实施例的微表面安装线圈单元110中，上凸缘部分113和下凸缘部分114的尺寸相同。
第二实施例的微表面安装线圈单元110也可以达到与第一实施例微表面安装线圈单元10相同的作用和效果。
<修改实施例>
尽管在上述实施例中，槽口17，117均用作防止熔焊料扩展部分，但至少在第一区和第二区之间一部分边界部分处设置一个通孔，以形成防止熔焊料扩展部分。该通孔的形状不受任何特别限制。例如，通孔为细长孔形，一直延伸到与边界部分等长。通孔的数量不限于每个引线框架部分12A、12B、112A、112B的第一区每边一个，沿着边界部分可以成排设置多于一个的通孔。
另外，作为防止熔焊料扩展部分，可以采用凹槽，该凹槽沿着每个引线框架部分12A、12B、112A、112B底面18、118的边界部分形成。
凹槽可以在边界部分的整个长度上形成，也可以在其一部分上形成。而且，凹槽的宽度和深度可设定形成一定容积，使得从第一区流动和扩展的熔焊料被该凹槽收集并在此期间内凝固。
当凹槽被用作防止熔焊料扩展部分时，最好提前将应用到引线框架的焊糊从该凹槽中清除。
此外，按照本发明的微表面安装线圈单元的形状不限于上述实施例所述的形状。鼓形磁芯的线圈架部分和凸缘部分的形状以及引线框架的形状可以有各种改变。例如，线圈架部分的形状不限于柱形，可以是棱柱形。
构成鼓形磁芯的磁性材料最好是铁氧体。但是，也可以采用坡莫合金、铝硅铁粉、羰基铁和其它磁性材料。
<实施例的特征>
如上所述，在上述实施例中，第一区和第二区形成在一个平面上，从而不会在单元高度方向上产生死区，这种死区在现有技术中由外部连接端子部分突出所形成。
参照图5A和5B，通过比较第二实施例的微表面安装线圈单元110(由第二实施例的微表面安装线圈单元110代表按照本发明的微表面安装线圈单元，因为第一实施例的微表面安装线圈单元10达到同样的作用和效果)的线圈架长度(图5A中所示T，图5B中所示t)与现有技术的微表面安装线圈单元210的线圈架长度来解释这种结构所取得的效果。
如图5B所示，在现有技术的微表面安装线圈单元210中，线圈单元210的下端部分不平直，而且外部连接端子215从其它部分(与连接端子214根部齐平的底面)向下突出达到距离h。另一方面，如图5A所示，在第二实施例的微表面安装线圈单元110中，外部连接端子115布置在与其它部分相同的平面上，以使线圈单元110的下端部分平直。
通常，在要求很短的线圈单元中，从与电路板的接触面到上凸缘部分顶面的距离规定得很短，例如为0.8mm。在这样的实例中，如果两个凸缘部分的垂直厚度各为0.2mm则是必需的，其余的为0.4mm。
但是，在图5B所示现有技术的线圈单元210中，外部连接端子215从其它部分向下突出达到距离h。因此，如果距离h例如为0.1mm，则固定在凸缘213和214之间且线圈导线221所缠绕的线圈架部分231的垂直长度最多为0.3mm。
另一方面，在图5A所示实施例的线圈单元110中，外部连接部分115没有突出，因此距离h为零。因此，固定在凸缘部分113和114之间且线圈导线所缠绕的线圈架部分131的垂直长度可为0.4mm。
也就是说，与现有技术中线圈架部分231的长度相比，该实施例的线圈单元110中线圈架部分131的长度可为其4/3倍。在绕组圈数相同的情况下，线圈导线的直径可为其4/3倍，使得直流电阻(DCR)值可以降低43％或更多，这会显著改善直流叠加特性。
<本发明的特征>
按照本发明的微表面安装线圈单元，其结构如上所述，用于安装鼓形磁芯一个凸缘部分的安装板的一部分外表面使第一区起到导电连接端子的作用，并被防止熔焊料扩展部分与不起导电连接端子作用的第二区分隔开。因此，防止了第一区的熔焊料流动并扩展到第二区，从而可以避免在线圈单元软焊时发生位移和软焊不良。
另外，由于安装板一部分外表面使第一区起到导电连接端子的作用，所以第一区的尺寸可以变小，因此，电路板图形(接合区尺寸)的宽度可以减小到与第一区几乎相同的尺寸。所以，在电路板中，可以按照减小的装配部件尺寸提高封装密度。
此外，防止熔焊料扩展部分包括至少在第一区和第二区之间一部分边界部分上形成的槽口、通孔和凹槽中任何一个，而且在两个区之间不必形成高度差，以防止熔焊料扩展，使得与前述现有技术不同，线圈架的线圈绕组部分宽度不会随着导电连接端子(对应于第一区)的突出而减小。因此，即使在要求小而短的线圈单元中，线圈导线的直径也不必减小，并且因为直流电阻值的升高得到抑制，故直流叠加特性可得到改善。
在必须保证直流电阻值相当于现有技术的情况下，可促使线圈单元进一步缩短。