(57)【要約】本発明によると、１つまたは複数の磁気デバイスを含む電子回路は、開口部（２２）および開口部（２２）の周りの周縁部に延びる導電性コイル（２１）を基板（２０）を供給する工程、および開口部（２２）を通して延ばして磁性体の２つの部品（２４、２８）を一体に接着する工程によって組み立てられる。２つの部品（２４、２８）は実質的に平面状の接合表面（２７、２９）を有し、部分（２５、２６Ａ、２６Ｂ）のうちの１つを基板（２０）に固定し、開口部（２２）内で露出したその接合表面の一部に接着剤（３０）を塗布し、第２の部品（２８）の接合表面（２９）を第１の部品（２４）の接合表面（２７）に押し当てて接触させることによって接着が為される。押し当て操作の間では、接合表面（２７、２９）が往復運動の様式で回されることで接着剤（３０）を薄く、高度に均一な膜へと広げる。この方法は、クランプせずに硬化操作の中で高品質の接着を形成することを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの磁気デバイスを含む回路アセンブリを作製するための方法であって、
ａ）磁性体の第１と第２の部品、および第１と第２の主表面を有する基板を供給する工程を含み、基板が、それを突き抜ける開口部および開口部の周りの周縁部に延びる導電性コイルを有し、
ｂ）磁性体の第１の部品を開口部に被せて第１の主表面に接着する工程、
ｃ）露出した第１の部品の一部に開口部を通して接着材料を塗布する工程、
ｄ）開口部を通して磁性体の第２の部品を第１の部品上の接着剤に押し当てて接触させ、圧力下で第２の部品を第１の部品に関して往復運動の様式で回すことで接着剤を薄く、均一な膜へと広げる工程、および
ｅ）クランプせずに接着剤を硬化させて第１と第２の部品を一体に接着する工程を含む方法。
【請求項２】
基板の第１の表面が複数のハンダ付けパッドを含み、かつ１つまたは複数の電子部品が工程ｃに先立って第１の表面にハンダ付けされる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の部品および１つまたは複数の電子部品がピック・アンド・プレイス表面実装によって第１の表面に付着される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
第２の表面が複数のハンダ付けパッドを含み、かつ１つまたは複数の電子部品が第２の表面にハンダ付けされる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
工程ｃの押し当て操作が１〜２０Ｎの範囲の圧力である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
回転が１〜５°の大きさであり、１〜５秒の持続時間で往復運動が１〜１０Ｈｚの周波数である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
共通する加熱工程の中で、第１の部品が基板に接着され、かつ回路部品が第１の表面にハンダ付けされる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
共通する加熱工程の中で、第２の部品が第１の部品に接着され、かつ回路部品が第２の表面にハンダ付けされる、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
磁性体の第１の部品が平坦コアのフェライト体を含み、磁性体の第２の部品がＥコアのフェライト体を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
磁性体の第１の部品がＥコアのフェライト体を含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気デバイスを含む電子回路、特にそのようなデバイスを含む回路の自動化インライン・アセンブリの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インダクタおよびトランスのような磁気デバイスを含む電子回路は広範囲の必須機能を供給する。そのような回路は、例えば電源としてはたらく。インダクタはエネルギー貯蔵のためのチョークコイルとして、かつノイズとＡＣリップルを最小化するために使用され、トランスは電圧レベルを変え、かつ隔離を供給するのに使用される。磁気デバイスは導電性のコイルを巻かれたフェライトのような磁気コアでしばしば作製される。
【０００３】
磁気デバイスは従来、小型化することが困難であった。磁気デバイスの外形高さはフェライトの使用を通じて低減されてきた。ここで参考資料で組み入れた１９９６年１１月１２日にＡ．Ｒｏｙらに発行された米国特許第５，５７４，４２０号および２０００年７月２５日にＡ．Ｒｏｙに発行された米国特許第６，０９４，１２３号を参照されたい。しかしながら、これらのデバイスでさえ、ハイブリッド回路に応用される前に基本的に完全ユニット（フェライトの周りに巻かれたコイル）として組み立てられる必要がある。
【０００４】
ＰＣボードのような基板上に磁気デバイスを組み立てるためにさらに最近になって開発された手法は、ボード上で開口部の周りに導電性コイルを印刷し、開口部を通って延びるフェライト体の２つの部品を一体に接着することである。
【特許文献１】
米国特許第５，５７４，４２０号
【特許文献２】
米国特許第６，０９４，１２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高品質のデバイスを作製するために、その接着は薄く、厚さが均一でかつ耐久性を有する必要がある。その結果、接着剤が硬化している間でフェライト部品を圧力下でクランプすることが必要であった。このクランプ工程は時間を消費し、かつ通常は手作業の介入を必要とし、それによって自動化インライン・アセンブリを不可能にする。したがって、磁気部品を含む回路のアセンブリについて完全に自動の処理工程の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、１つまたは複数の磁気デバイスを含む電子回路は、開口部と開口部の周りの周縁部に延びる導電性コイルを有する基板を供給する工程、および開口部を通って延びる磁性体の２つの部品を一体に接着する工程によって組み立てられる。２つの部品は実質的に平面の接合面を有し、これらの部品のうちの一方を基板に固定して開口部内で露出するその接合表面の一部に接着剤を塗布し、第２の部品の接合表面を押し当てて第１の部品の接合表面と接触させることによって接着が達成される。押し当てている間で接合表面が往復運動の様式で回されることで接着剤が薄く、高度に均一な膜に広げられる。この処理工程は硬化操作時にクランプすることなく高品質の接着を形成することを可能にする。したがって、それが手作業の介入をせずに高品質の磁気デバイスを作り出し、回路アセンブリの完全自動化処理工程の一部となる可能性がある。好ましい実施形態では、基板はＥコアの形状の部品から相当する突出部を受け容れ、コイル開口部を通してＥコアの表面を平坦コア形状の部品に接着される場所へ到達させるための予備の開口部を有する。
【０００７】
本発明の利点、性質および様々な追加的な特徴は、添付の図面と関連させてここで説明する具体例の実施形態を考慮するとさらに充分に明らかになるであろう。
【０００８】
これらの図面が本発明の概念を具体例で示す目的のものであり、グラフ例示以外は尺度通りではないことを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図を参照すると、図１は１つまたは複数の磁気デバイスを含む電子回路の製造に含まれる工程を描くフロー図である。図１のブロックＡに示される第１の工程は基板および一体に接着される磁性体の２つの部品を供給する工程である。
【００１０】
図２Ａと２Ｂはそれぞれ、印刷されたコイル２１および基板２０とコイル２１の中を突き抜ける開口部２２を有する基板２０を例示する断面図および透視図である。基板２０はまた、磁性体２４からの突き出し部を受け容れるために開口部２２の対向する両側で少なくとも２つの予備の開口部２３Ａ、２３Ｂを含むことが好都合である。磁性体２４（ここではＥコア）は開口部２２、２３Ａおよび２３Ｂをそれぞれ突き抜ける突き出し部２５、２６Ａおよび２６Ｂを有する。コイルが取り囲む開口２２を突き抜ける突き出し部２５は第２の磁性体部品２８（ここでは平坦コア）に接着される平面状の接合表面２７を有する。突き出し部２６Ａ、２６Ｂもやはり平面状の接合表面を有することが好ましい。第２の部品２８は磁性体２４の接合表面との接着のための平面状の接合表面２９を有する概して平坦な本体であることが好ましい。
【００１１】
ブロックＢに示した次の工程は磁性体の一方の部品を基板に固定する工程である。これは、例えば、基板に接着剤を塗布（例えば自動機械を使用して接着剤の「複数の点」を塗布）し、開口部２２と開口部２３Ａ、２３Ｂを覆って基板上に部品２８を配置することによって達成されることが可能である。配置は自動のピック・アンド・プレイス装置によるものであってもよい。その後、接着剤を硬化させる。図３Ａと３Ｂは接着剤によって基板２０に接着された部品２８を例示した断面図と透視図である。
【００１２】
第３の工程（ブロックＣ）は２つの部品２４、２８の接合表面の間に接着剤を塗布する工程である。これは、基板を反転し、露出した部品２８の表面に自動機械を使用して開口部を通して接着剤の点を塗布することによって達成されることが好ましい。図４Ａと４Ｂは反転された基板２０の断面図と上面図であり、開口部２２、２３Ａおよび２３Ｂの下にある部品２８の接合表面２９が示されている。接着剤の点３０が部品２８の接合表面２９に塗布されている。
【００１３】
ブロックＤに示した次の工程は、磁性体の他方の部品２４の接合表面を接着された部品２８の接合表面に押し当てて接触させ、圧力を加えながら往復運動の様式で接合表面を互いに関して回転させ、接着剤を薄く、高度に均一な膜へと広げる工程である。これは、圧力と所望の往復回転の両方を供給するようにプログラムされたプログラム可能なピック・アンド・プレイス機械によって達成されることが可能である。通常のパラメータは１〜２０Ｎの圧力、１〜５°の回転度、１〜１０Ｈｚの往復周波数および１〜５秒の持続時間である。
【００１４】
図５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、磁気部品２４、２８を一体に押し当て、部品の一方２４を他方（２８、基板２０に接着されている）に関して回転させる工程を例示する断面図、透視図および上面図である。押し当て工程と回転工程は自動ピック・アンド・プレイス機械のアーム３１によって為されることが可能である。
【００１５】
その後、クランプすることなく接着剤が硬化されることが可能である、すなわち硬化は重力以外のいかなる力も必要とせずに実施されることが可能である。硬化工程は図１のブロックＥに例示されている。
【００１６】
図１の方法の別の選択肢となる実施形態では、磁性体部品の両方がＥコアである。図６Ａは基板２０および２つの部品２４Ａと２４Ｂを例示している。図６Ｂは基板２０に接着された磁性体の第１の部品２４Ａを示している。図６Ｃは、反転された図６Ｂの構造および接着済みの部品２４Ａの接合表面上に配列された接着剤の点３０を例示している。図６Ｄは、部品２４Ａの接合表面に押し当てられ、かつ部品２４Ａに関して回される磁性体の第２の部品２４Ｂを示す透視図である。その後、クランプすることなくこの構造は硬化される。
本発明は、以下の具体例を考慮することによってよりよく理解できよう。
【実施例】
【００１７】
２５番手の脚付き分注ニードルを備えた正の螺旋錐タイプのディスペンサを使用してＰＷＢ基板の底部側にＬｏｃｔｉｔｅ３６１５接着剤の接着剤点を塗布した。各々の平坦コア用に直径０．０３０インチの４つの点を分注し、３〜４ミル（０．００３０インチ〜０．００４０インチ）の公称のフェライト−基板接着線を完成した。平坦フェライト・コアをそれらの点の上にピック・アンド・プレイスし、ＰＷＢ基板の開口部に被せた。キャパシタおよび集積回路といったその他の部品もまた底部側でハンダ・パッドの上にピック・アンド・プレイスし、同時に接着剤とハンダ・リフローの両方の硬化を達成するために標準的なリフロー・プロファイルを使用して基板を熱に晒した。図７はこの目的のための通常のリフロー・プロファイルのグラフによる例示である。
【００１８】
その後、ＰＷＢを反転して露出したフェライト表面上にＰＷＢの開口部を通してＺｙｍｅｔ  Ｔ５０５フェライト接着剤を分注した。分注液は２７番手の脚無しニードルを通された。分注圧力は１５ｐｓｉであった。分注時間は２００ｍｓであった。大きいコア用に５つの点、小さいトランス用に３つの点、小さいインダクタ用に２つの点を塗布した。
【００１９】
その後、接着剤の点を付けた平坦コアの上にＥコアのフェライト部品をピック・アンド・プレイスし、平坦コアに向けて押し当て、圧力下で平坦コアに向けて擦り付けた（往復回転）。擦り付けのパラメータは３Ｎの力、５Ｈｚの周波数、２°の大きさ、および３秒の擦り付け時間であった。回路のその他の部品を反転した表面の上のハンダ・パッド上にピック・アンド・プレイスした。
【００２０】
その後、７０〜２５０℃のリフロー／接着剤同時硬化工程で基板を熱に晒した。
実質的に実施例に述べたようにして作製したトランスとインダクタはインダクタンスおよびコア間の接着性に関して優れた性能を示した。２１．５μＨの公称インダクタンスを有するように設計したトランスについては、１．４６１μＨの標準偏差で平均インダクタンスが２１．７０μＨであった。図８は１５３デバイスの試料セットに関するインダクタンス分布を示すヒストグラムである。０．３６μＨの公称インダクタンスを有するように設計したインダクタについては、０．０１２６μＨの標準偏差で平均インダクタンスが０．３６μＨであった。図９は３０６デバイスの試料セットに関するインダクタンス分布を示すヒストグラムである。コア間の接着性は湿度試験（８５℃、８５％湿度で４８時間）の前後４８時間に測定された。その結果は、接着力がフェライト材料の強度よりも大きく、湿度試験に起因する劣化が実質的に無いことを示した。
【００２１】
以上に述べた実施形態が多くの可能な特定実施例のうちのほんの２、３の具体例であって本発明の応用例を表わすものであることは理解される。数多くの、かつ変更を加えた配列が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく当業者によって為される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】１つまたは複数の磁気デバイスを含む電子回路の製造に含まれる工程を示すフロー図である。
【図２Ａ】図１の工程Ａで供給される部品を具体例で示す図である。
【図２Ｂ】図１の工程Ａで供給される部品を具体例で示す図である。
【図３Ａ】基板に接着される磁性体の第１の部品を示す図である。
【図３Ｂ】基板に接着される磁性体の第１の部品を示す図である。
【図４Ａ】第１の部品の接合表面に塗布される接着剤を具体例で示す図である。
【図４Ｂ】第１の部品の接合表面に塗布される接着剤を具体例で示す図である。
【図５Ａ】第１の部品に押し当てて回される磁性体の第２の部品を示す図である。
【図５Ｂ】第１の部品に押し当てて回される磁性体の第２の部品を示す図である。
【図５Ｃ】第１の部品に押し当てて回される磁性体の第２の部品を示す図である。
【図６Ａ】図１の処理工程の代替となる実施形態を具体例で示す図である。
【図６Ｂ】図１の処理工程の代替となる実施形態を具体例で示す図である。
【図６Ｃ】図１の処理工程の代替となる実施形態を具体例で示す図である。
【図６Ｄ】図１の処理工程の代替となる実施形態を具体例で示す図である。
【図７】通常のリフロー・プロファイルを具体例で示すグラフである。
【図８】本発明に従って作製されたデバイスのセット内のインダクタンス分布を示すヒストグラムである。
【図９】本発明に従って作製されたデバイスのセット内のインダクタンス分布を示すヒストグラムである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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