(57)【要約】表面実装電子部品のためのコア組立体（１０）が提供される。コア組立体は、透磁性材料から製造されたコア（１２）と、前記コア内に埋め込まれた少なくとも１つの導電性コイル終端（２６、２８）とを備える。
2005505916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装電子部品のためのコア組立体であって、前記コア組立体が、
透磁性材料から製造されたコアと、
前記コア内に埋め込まれた少なくとも１つの導電性コイル終端とを備えるコア組立体。
【請求項２】
前記表面実装電子部品がインダクタである、請求項１に記載のコア組立体。
【請求項３】
前記インダクタがトロイドインダクタである、請求項２に記載のコア組立体。
【請求項４】
前記コアが、第１のコア片割れと、第２のコア片割れと、両者間のギャップとを備え、前記少なくとも１つの導電性終端が前記第１のコア片割れと前記第２のコア片割れとの一方に配置される、請求項３に記載のコア組立体。
【請求項５】
前記少なくとも１つの終端が、第１のリッジと、第２のリッジと、前記第１のリッジと前記第２のリッジとの間の陥没表面とを備える、請求項１に記載のコア組立体。
【請求項６】
前記コアが貫通する開口を備え、前記コア組立体がさらに、前記開口を通じて少なくとも部分的に延びるプラグを備え、前記プラグが、表面実装技術設備により収容する平坦な表面を備える、請求項１に記載のコア組立体。
【請求項７】
前記コアが貫通する内部開口を備えたトロイドコアであり、前記プラグが、前記内部開口を通じて延びる円筒形プラグを備える、請求項６に記載のコア組立体。
【請求項８】
前記プラグが曲げやすい材料から製造される、請求項７に記載のコア組立体。
【請求項９】
表面実装電気部品であって、
少なくとも１つの一体型導電性コイル終端を備える強磁性コアと、
前記コアの周囲に巻かれたコイルであって、前記コイルが少なくとも１つのリード線を備え、前記リード線が少なくとも１つの導電性終端に結合されるコイルとを備える表面実装電気部品。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの導電性コイル終端が、第１のリッジと、第２のリッジと、前記第１のリッジと前記第２のリッジとの間の陥没表面とを備え、前記コイルリード線が前記陥没表面に結合される、請求項９に記載の表面実装電気部品。
【請求項１１】
前記部品がインダクタであり、前記コアが、第１のコア片割れと、第２のコア片割れと、両者間のギャップとを備え、前記少なくとも１つの終端が前記第１のコア片割れと前記第２のコア片割れとの一方に予め成形される、請求項９に記載の表面実装電気部品。
【請求項１２】
前記コアがトロイドコアを備える、請求項１１に記載の表面実装電気部品。
【請求項１３】
さらに、前記コアに結合された曲げやすいプラグを備える、請求項９に記載の表面実装電気部品。
【請求項１４】
前記コアが、内部の開口を備え、前記プラグが前記開口を通じて延びる、請求項１３に記載の表面実装電気部品。
【請求項１５】
前記プラグが平坦な上部表面を備え、それによって表面実装技術設備のための係合表面を提供する、請求項１４に記載の表面実装電気部品。
【請求項１６】
表面実装電気部品であって、
内部の開口と前記コア内に予め成形された少なくとも１つの一体型導電性コイル終端とを備える強磁性コアと、
前記コアの周囲に巻かれたコイルであって、前記コイルが少なくとも１つのリード線を備え、前記少なくとも１つのリード線が前記少なくとも１つの導電性コイル終端に結合されるコイルと、
前記コアから延び表面実装技術設備のための係合表面を形成する平坦な上部表面を備える曲げやすいプラグとを備える表面実装電気部品。
【請求項１７】
前記コアがトロイドコアである、請求項１６に記載の表面実装電気部品。
【請求項１８】
前記トロイダルコアが第１のコア片割れと、第２のコア片割れと、前記第１のコア片割れと前記第２のコア片割れとの間のギャップとを備える、請求項１７に記載の表面実装電気部品。
【請求項１９】
コアとコアの周囲に巻かれたコイルとを含む表面実装電気部品を組立てる方法であって、前記方法が、
内部に予形成された少なくとも１つの一体型コイル終端を含むコアを提供するステップと、
コアの周囲にコイルを巻くステップと、
少なくとも１つのリード線を少なくとも１つのコイル終端に取り付けるステップとを含む方法。
【請求項２０】
コアを提供する前記ステップが、第１のコア片割れと第２のコア片割れとを含み、コアの第１の片割れと第２の片割れとの各々がコイル終端を備えるトロイドコアを提供するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
コアとコアの周囲に巻かれたコイルとを含む表面実装電気部品を実装する方法であって、前記方法が、
内部に予め成形された第１及び第２のコイル終端を含むコアを提供するステップと、
第１及び第２のリード線を含むコイルをコアの周囲に巻くステップと、
第１のコイルリード線を第１のコイル終端に取り付けるステップと、
第２のコイルリード線を第２のコイル終端に取り付けるステップと、
平坦な外部表面を備える曲げやすいプラグをコアに結合するステップと、
プラグの平坦な外部表面を使用し、導電性コイル終端をプリント回路基板の導電性部分に表面実装するため位置決めし、それによってコイルを通じた電気接続を確立するステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年９月２８日出願の米国仮特許出願第６０／３２５，６０３号の利益を主張する。
本発明は一般に、磁気コアを含む表面実装電子部品の製造に関し、特に表面実装インダクタの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気部品の製造工程は、きわめて競争の激しい電子機器製造事業においてコストを低減する方法として綿密に調べられてきた。製造費の低減は、製造する部品が低コストの大量生産部品である場合特に望ましい。もちろん、大量生産部品では、製造コストのあらゆる低減が重要である。製造コストとは、本出願で使用する場合、材料費及び人件費を指し、製造コストの低減は消費者と製造者とを問わず有益である。
【０００３】
変圧器及びインダクタといった多様な電気部品には、磁気コアの周囲に配置された少なくとも１つの巻線が含まれる。例えば、少なくとも１つの種類のインダクタには、トロイド型強磁性体コアの周囲に巻き付けられた導電性ワイヤコイルが含まれ、コイルの各端部にはインダクタを電子回路に結合するリード線が含まれる。部品のサイズが小さくなるにつれて、特に表面実装部品の場合、コイルのリード線は脆弱になり回路に接続することが困難なことがある。従って、例えば、ある種のインダクタでは、ヘッダ組立体をコアに接着し、コイルリード線をヘッダ組立体の端子の周囲に巻き付けて、外部回路へのコイルの接続を容易にしている。接着剤を塗布し硬化させる時間とコストのほかに、接着剤はコア内に応力を発生するが、これはコアの透磁性を低下させ、使用の際のコアの望ましい特性を劣化させる。コアの特性に対する影響を補償するコイルの巻線を追加することによってコアの透磁性の低下を緩和してもよいが、これは製造の見地から有効な解決法ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さらに、表面実装適用業務の場合のように、自動設備を使用して部品を設置する場合、自動設備による取り扱いの際、通常、追加外部部品を利用してコイルリード線と終端の組立体を保護している。こうした部品はさらに製造費を増大させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、表面実装電子部品のためのコア組立体が提供される。このコア組立体は、透磁性材料から製造されたコアと、前記コア内に埋め込まれた少なくとも１つの導電性コイル終端とを備える。
【０００６】
別の態様では、表面実装電気部品が提供される。この電気部品は、少なくとも１つの一体型導電性コイル終端を備える強磁性コアと、前記コアの周囲に巻かれたコイルとを備える。このコイルは少なくとも１つのリード線を備え、リード線は前記少なくとも１つの導電性終端に結合される。
【０００７】
別の態様では、表面実装電気部品が提供される。この部品は、内部の開口とコア内に予め成形された少なくとも１つの一体型導電性コイル終端とを備える強磁性コアと、前記コアの周囲に巻かれたコイルと、前記コアから延び表面実装技術設備のための係合表面を形成する平坦な上部表面を備える曲げやすいプラグとを備える。このコイルは、前記少なくとも１つの導電性コイル終端に結合された少なくとも１つのリード線を備える。
【０００８】
別の態様では、コアとコアの周囲に巻かれたコイルとを含む表面実装電気部品を組立てる方法が提供される。この方法は、内部に予め成形された少なくとも１つの一体型コイル終端を含むコアを提供するステップと、コアの周囲にコイルを巻くステップと、少なくとも１つのリード線を少なくとも１つのコイル終端に取り付けるステップとを含む。
【０００９】
また別の態様では、コアとコアの周囲に巻かれたコイルとを含む表面実装電気部品を実装する方法が提供される。この方法は、内部に予め成形された第１及び第２のコイル終端を含むコアを提供するステップと、第１及び第２のリード線を含むコイルをコアの周囲に巻くステップと、第１のコイルリード線を第１のコイル終端に取り付けるステップと、第２のコイルリード線を第２のコイル終端に取り付けるステップと、曲げやすいプラグをコアに結合するステップとを含む。このプラグは平坦な外部表面を備えており、このプラグの平坦な外部表面を使用して、導電性コイル集端をプリント回路基板の導電性部分と接触するように位置決めして電気部品を基板に表面実装し、それによってコイルを通じた電気接続を確立する。
【００１０】
本発明の例示実施形態では、トロイドコア／コイル組立体には、コアと一体的に形成されたコイル終端が含まれ、外部部品及びそれに関連する接着工程なしにコイルリード線の迅速かつ比較的単純な接続を容易にしている。終端は、コイルリード線を案内する輪郭を持った表面を含み、終端へのリード線の接続を容易にしている。従って、望ましい磁気特性を劣化させるコアに対する応力は、劣化した特性を補償するための関連した追加コイル巻線と共に回避されるので、製造費はさらに低下する。さらに、このコア／コイル組立体は、表面実装技術組立設備による真空ピックアップを容易にする平坦な表面を含む曲げやすいプラグを挿入することによって、自動設備が容易に対応できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明によるトロイドコア／コイル組立体１０の平面図である。１つの実施形態では、コア／コイル組立体は、多様な電子回路で広範に使用されるインダクタ部品を製造する際特に有利に使用されている。しかし、認識されるように、本発明の当該の利点は、例えば変圧器部品といった、この種のコア／コイル組立体を利用する他の種類の部品にも同様に適用可能である。すなわち、本発明の利益は一般にトロイドコア／コイル組立体を含む電気部品に生じるので、本出願に記載の説明は例示のみを目的としており、本発明の実施を何らかの特定の種類の電気部品または何らかの特定の最終用途に制限することを意図するものではない。
【００１２】
組立体１０にはコア１２とコイル１４とが含まれる。コア１２は、１つの実施形態ではフェライトのような、周知の透磁性材料から製造され、当業技術分野で周知の技術に従って小さなギャップ２０によって分離された２つのほぼ同様の片割れ１６、１８を含む。各コア片割れ１６、１８は当業者に周知のトロイダル形状に形成される。様々な実施形態では、コア１２は、個々の性能上の目的を満たす導電性及び非導電性強磁性体材料から製造される。さらに別の実施形態では、コア１２は、Ｅ型コア及び矩形コアを含むがこれらに制限されない、本発明の利点を達成する当業者に周知の他の形状でもよい。
【００１３】
１つの実施形態では、コイル１４は周知の導電性材料から製造され、コイル片割れ１６、１８の表面の上に延びるいくつかの巻線を含み、例えば、コイル／コア組立体１０の選択された最終用途にとって望ましいインダクタンス値といった、望ましい効果を達成する。例示実施形態では、コイル１４は周知の技術による導電性ワイヤから形成され、コイル１４の両側の端部の第１のリード線２２と第２のリード線２４とを含む。当業者が認識するように、インダクタ用コア／コイル組立体１０のインダクタンス値は、部分的に、ワイヤの種類と、コイル中のワイヤの巻線数と、ワイヤの直径とに依存する。従って、インダクタ１０のインダクタンス定格は、様々な用途に応じてかなり変化しうる。
【００１４】
周知の方法及び技術によれば、コイル１４を形成するために使用するワイヤは、コイル１４の構造及び機能的側面を改善するためエナメル塗料等によって被覆してもよい。
【００１５】
従来のコアとは異なって、コア１２には、それぞれコイル・リード線２２、２４の接続を容易にする各コア片割れ１６、１８中の一体型導電性終端２６、２８が含まれる。例示実施形態では、終端２６、２８は周知の導電性材料から製造され、コア片割れ１６、１８の製造の際コア１２の内部に埋め込まれて、コイル終端２６、２８を含む予め成形されたコア１２を提供する。別の実施形態では、終端２６、２８は製造工程の様々な段階でコア１２に貼付してもよい。例えば、終端２６、２８はコア製造の比較的早い段階で組み込んでもよく、また、終端２６、２８は、フェライトコア１２を仕上げた後の比較的遅い段階で、例えば、周知の印刷、シルクスクリーン、及びめっき技術によって貼付してもよい。
【００１６】
終端２６、２８は、従来の外部コイル終端部品の使用と、それに関連した周知のコア／コイル組立体における時間集約的な接着手順とを省くことによって、コイル１４のコア１２への接続を簡単にする。さらに、コイル終端部品をコアに接着することに起因するコア１２の透磁性の低下を補償する従来のコイル１４の追加巻線が避けられる。従って、コア／コイル組立体１０の材料費及び組立費は周知のトロイドコア／コイル組立体と比較して低下するので、全体の製造費が低下する。もちろん、こうした費用は、コア／コイル組立体１０を大量生産、表面実装適用業務で利用する場合特に重要である。
【００１７】
例示実施形態では、各終端２６、２８には、それぞれリッジ３４、３６のほぼ中央に位置する陥没表面３０、３２が含まれる。従って、コイルリード線２２、２４はリッジ３６、３４によって陥没表面２４内に案内され、リード線２２、２４はコイル終端２２、２４に取り付けられる。しかし、終端２６、２８は、他の実施形態では本発明の範囲から離れることなく異なった形状としてもよいと考えられる。さらに、例示される終端２６、２８は各コア片割れ１６、１８に対してほぼ中央の位置にあるが、終端は本発明の範囲から離れることなく希望に応じてコア片割れ１６、１８のどこに配置してもよい。
【００１８】
さらに別の実施形態では、希望に応じて、絶縁材料（図１では図示せず）を利用して終端２６、２８をコア片割れ１６、１８から絶縁してもよい。
【００１９】
特定の最終用途での希望または必要に応じて、コア／コイル組立体１０と共に保護シールドのような追加部品を利用してもよいと考えられる。例えば、こうしたシールド及び部品を利用して、コア／コイル組立体を使用する際の電磁界を閉じ込め、周囲環境に対する電磁界の影響を低減してもよい。こうした部品の詳細は当業者の認識するところであり一般に本発明の範囲を越えると考えられるので、こうした部品についてこれ以上議論することは省略する。
【００２０】
例示実施形態には１つの巻線１４と、コア１２と一体的に形成された２つのコイル終端２６、２８とが含まれるが、代替実施形態では、本発明の利益を達成しつつ１つより多い巻線と２つより多い終端とを利用してもよいと考えられる。例えば、１次巻線と２次巻線とのリード線の接続を容易にするため、１次巻線と２次巻線とをそれぞれ１対のコイル終端２６、２８と共に利用してもよい。こうした実施形態では、１次及び２次巻線の巻線数を適切に選択すれば、コア片割れ内に予め成形されたコイル終端のため、昇圧または降圧変圧器の製造費が低下する。個々の適用業務で許容される変圧器を提供するため、必要または希望に応じて本出願で説明または図示されていないさらに別の部品を利用してもよいことが理解される。こうした部品の詳細も当業者の認識するところであり一般に本発明の範囲を越えると考えられるので、こうした部品についてこれ以上議論することは省略する。
【００２１】
図２は、コア１２の周囲に巻き付けたコイル１４と、コイル終端２８に結合されたコイルリード線２４とを例示するトロイドコア／コイル組立体１０の側面図である。リード線２８は、リッジ３６の間の終端陥没表面３２内に配置され、はんだ付けの方法及び工程を含むがそれに制限されない周知の技術によって終端２８に結合されている。終端２６（図１に図示する）及び２８はコア１２内に予め成形されているので、外部終端部品をコア１２に接着する費用のかかる製造ステップは不要となる。それどころか、コイルリード線は単純かつ比較的容易に終端２６及び２８に取り付けられる。組立体１０はプリント回路基板（図示せず）に表面実装すればよく、その際終端２６及び２８はコイル１４を基板中の電気回路に接続する電気経路を形成する。また、他の接続リード線（図示せず）を終端２６、２８に結合して、終端２６、２８及びコイルリード線２２、２４と接続リード線との間の電気接続を完成し、組立体１０を通る電気回路を完成してもよい。
【００２２】
さらに、接着に関連するコア１２に対する外部応力と外部終端部品とが回避されるので、コアの磁気特性が保持され、少ないコイル巻線数で従来のコア／コイル組立体に匹敵する性能が可能になる。
【００２３】
コア１２の各側面（すなわち、図２のコア１２の左及び右側）上で終端２６、２８と同様の追加終端を利用し、コア１２の中心を通じて半径方向に延びる平面に沿った対称コア１２を形成してもよい。すなわち、コア１２の両側面に終端を配置することによって、終端が一方の側面だけに存在することによるコア片割れの特殊な操作（例えば、導体側を上または下に厳密に位置決めする）が回避される。
【００２４】
別の態様では、コア１２と一体的に形成されたコイル終端２６、２８によって、周知の表面実装技術（ＳＭＴ）組立設備（図示せず）による処理の際、コイルリード線２２、２４を保護する保護部品を終端の上に設置することなく組立体１０の表面実装を容易にする。従来、比較的小型のインダクタ及び変圧器をＳＭＴ設備の真空ピックアップと調和させることは困難であった。しかし、円筒形プラグ４０（図２に点線で図示する）をトロイド型コア１２の内部開口４２（図１に図示する）に挿入することによって、ＳＭＴ装着機の真空ピックアップによる収容が容易な平坦な表面４４が提供される。１つの実施形態では、プラグ３０は、コア１２またはコイル１４を損傷せずに開口４２から挿入及び取出しできる周知の、弾性で、柔軟で、曲げやすい材料から製造される。別の実施形態では、液体または粘性状態のプラグ３０を開口４２に貼付した後しかるべく硬化または固化し、平坦な表面４４を有するプラグ４０を形成する。認識されるように、この実施形態では、プラグ４０は開口４４から取出すことを意図しておらずこのプラグの平坦な表面４４は巻かれたコイルの表面とほぼ面一に延び、部品サイズの縮小というさらなる利益を有する。
【００２５】
すなわち、プラグの平坦な表面４４のおかげで、組立体１０を損なうことなく、多数の組立体１０をプリント回路基板上に迅速かつ正確に設置できる。
【００２６】
認識されるように、平坦な表面４４は、実装上の必要に応じて、組立体１０の何れかの側面で内部開口４２内に延びてもよく、一般に面一な配置を含めて組立体１０から外向きまたは内向きに延びてもよい。
【００２７】
上記の全ての理由から、コア／コイル組立体１０は、構造が簡単で製造費の安い十分なトロイドコア／コイルを提供する。
【００２８】
本発明は様々な特定の実施形態について説明されたが、当業者が認識するように、本発明は請求項の精神と範囲の中で修正を伴って実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明によるトロイドコア／コイル組立体の一部の平面図である。
【図２】図１に示すトロイドコイル／コア組立体の側面図である。
【国際公開パンフレット】
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2005505916.tif 000017
2005505916.tif 000018
【国際調査報告】
2005505916.tif 000019