交错式平面电感装置及其制造和使用方法

交错式平面电感装置及其制造和使用方法
【专利摘要】本发明公开交错式平面电感装置及其制造和使用方法。所述电感装置包括：包括多个端子的管座装置；至少一个芯；以及以交错形式布置的两个或更多个扁平线圈绕组，所述两个或更多个扁平线圈绕组与所述至少一个芯邻近地设置并且与所述多个端子中的相应端子电耦合。提供一种在电子电路中使用的低成本高性能电子装置及方法。在一个示例性实施方式中，所述装置包括交错式扁平线圈布置，所述交错式扁平线圈布置在相比现有技术的装置使用较少数量的扁平线圈绕组的同时确保低漏电感。所述扁平线圈绕组进一步包括多个部件，所述多个部件被构造成与显著简化制造工艺的管座装置端子销匹配。还公开制造所述装置的方法。
【专利说明】交错式平面电感装置及其制造和使用方法
[0001] 优先权
[0002] 本申请要求具有相同名称并于2014年4月2日提交的共有且联合待审的美国专 利申请序列No. 14/243, 786的优先权益，此美国专利申请要求具有相同名称并于2013年4 月10日提交的共有美国临时专利申请序列No. 61/810, 654的优先权益，在此将前述每一申 请的全部内容以参考的方式并入本文。
[0003] 版权
[0004] 本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。版权所有者不反对由 专利文件或专利公开内容的任何人进行拓制，因为它出现在专利和商标局专利文件或记录 中，但无论怎样保留所有版权权利。

【技术领域】
[0005] 本发明总体涉及电路元件，更具体地，在一个示范性方面涉及例如在电源变压器 (power transformer)或其它应用中使用的电感装置（inductive device)及其使用和制造 方法。

【背景技术】
[0006] 电感电子装置的大量不同构造在现有技术中是已知的。诸如变压器之类的很多传 统电感组件使用由彼此绝缘的导体制成的初级和次级绕组。施加给初级绕组的电压根据在 初级和次级绕组之间的电线匝数比来决定（dictate)在次级绕组中产生的电压。
[0007] 但是，由于对于减少组件尺寸和制造成本的日益增长的需求等原因，利用印刷电 路板（PCB)技术的所谓的平面电感装置已成为用于形成诸如变压器之类的电感装置的普遍 设计实施形式。
[0008] 现有技术的扁平线圈平面变压器（flat coil planar transformer)的一个这种 例子在图1A和1B中示出。图1A和1B的扁平线圈平面变压器100典型地在需要电流隔 离的电源应用或其它电路中使用。图1A和1B的扁平线圈平面变压器包括直接设置在平 面芯（planar core)内部的多个缠绕扁平线圈106,其中平面芯由下芯元件（lower core element) 104和上芯元件（upper core element) 102形成。扁平线圈绕组以形成交替初 级-次级线圈布置的同轴(例如垂直)对准方式依次叠置。扁平线圈也被构造成包含多个端 子孔（terminal aperture)，这些端子孔被形成为与管座装置（header assembly) 108上驻 留的相应柱销（post pin)匹配。芯元件由诸如铁氧体（ferrite)之类的磁性可渗透材料形 成，并且扁平线圈绕组夹在芯元件之间。
[0009] 尽管图1A和1B中的装置已在业内被认为足以执行其相应的机械和电功能，但是 至少部分地由于为了减少装置的漏电感而充分交错所需的扁平线圈绕组的数量(例如六 (6)个)，图1A和1B中的装置对于制造而言相对昂贵。如公知的，漏电感是电变压器的属 性，在电变压器中，绕组看起来具有某种与相互耦合的变压器绕组串联的电感。这部分地由 于变压器内的绕组的不良耦合。
[0010] 图1A和1B中所示的叠置布置还表现出在绕组之间的不利的高电容耦合。在线圈 之间的这种电容耦合在耦合处理期间会引起相移和幅度误差。
[0011] 为了解决变压器的漏电感等问题，在现有技术的电感装置的设计中需要六（6)个 或更多个扁平线圈，这将导致增加的材料和制造工艺。除了所导致的增加的材料和人力成 本之外，额外材料和制造工艺的使用会导致装置的增加的尺寸和制造复杂度。
[0012] 因此，对于以较少成本且更易于制造、具有较低漏电感及较低电容耦合的电感装 置仍然存在显著的需求，其中使得这种新装置能够解决与如现有技术中已知的扁平线圈绕 组的叠置相关的难题等。


【发明内容】

[0013] 在第一个方面，公开一种电感装置。在一个实施方式中，所述装置包括：管座装置， 所述管座装置包括多个端子；至少一个芯；以及交错式扁平线圈绕组布置，所述交错式扁 平线圈绕组布置包括两个或更多个扁平线圈绕组，所述两个或更多个扁平线圈绕组与所述 至少一个芯邻近地设置并且与所述多个端子中的相应端子电耦合。
[0014] 在另一个实施方式中，所述电感装置包括在空间上紧凑的"深交错式（de印ly interleaved)"电感装置(例如变压器、限流电抗器（inductive reactor)等)。
[0015] 在第二个方面，公开一种管座（header)。在一个实施方式中，所述管座包括与前述 电感装置一起使用的减少数量的端子销（terminal pin)。
[0016] 在第三个方面，公开一种在前述电感装置中使用的交错式扁平线圈布置绕组。
[0017] 在第四个方面，公开一种制造电感装置的方法。在一个实施方式中，通过在第二扁 平线圈绕组内顺时针旋转第一扁平线圈绕组以形成双线绕组（bifilar winding)，然后在所 述双线绕组内旋转第三扁平线圈绕组以形成三线布置（trifilar arrangement )，形成前述 交错式扁平线圈布置。
[0018] 在又一个实施方式中，通过绕着芯棒（mandrel)同时一起缠绕两根或更多根扁平 电线，形成所述深交错式扁平线圈布置。
[0019] 在另一个方面，公开一种运行电感装置的方法。在一个实施方式中，所述方法包括 以减少的电容耦合和漏电感，在电感装置的第一(例如初级）绕组中感生电流，所感生的电 流使得在该装置的第二(例如次级）绕组内感生第二电流。
[0020] 在又一个方面，公开一种包括至少一个电感装置的电子组件。在一个实施方式中， 所述组件包括至少一个衬底以及本文所公开类型的至少一个"扁平"线圈电感装置。
[0021] 在又一个方面，公开一种与扁平线圈电感装置一起使用的管座装置，包括：包括上 表面和下表面的管座主体；以及多个端子，每个所述端子具有从所述上表面突出的第一部 分和从所述下表面突出的第二部分。
[0022] 在又一个方面，公开一种制造电感装置的方法，包括：提供包括多个端子的管座装 置；提供一个或多个芯元件；提供多个扁平线圈绕组；使所述多个扁平线圈绕组彼此深交 错；将深交错式扁平线圈绕组和所述一个或多个芯元件组装在所述管座装置内；以及将所 述深交错式扁平线圈绕组接合到所述多个端子中的相应端子，以形成所述电感装置。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 通过结合附图列出的下文详细描述，本发明的特征、目的和优点将变得更加明显， 其中：
[0024] 图1A和1B是现有技术的平面扁平线圈变压器的透视图和分解透视图。
[0025] 图2是根据本发明一个实施方式的电感装置的分解透视图。
[0026] 图3是根据本发明一个实施方式的图2中所示的管座装置的透视图。
[0027] 图4是组装的图2中所示的电感装置的透视图。
[0028] 图5是示出根据本发明一个实施方式的示例性制造方法的流程图。
[0029] 图6是示出根据本发明原理的深交错式扁平线圈绕组布置的制造方法的一个实 施方式的第一示例性工艺流程图。
[0030] 图7是示出根据本发明原理的深交错式扁平线圈绕组布置的制造方法的另一个 实施方式的第二示例性工艺流程图。
[0031] 本文公开的所有附图都是€)版权2013(Copyright2013)，脉冲电子股份有限公司。 保留所有权利。

【具体实施方式】
[0032] 现在参照附图进行描述，其中在整个附图中使用相似的标号指代相似的部分。
[0033] 如本文中使用的，术语"线轴（bobbin)"、"形式"（或"模子（former)"）以及"绕组 柱（winding post)"不受限制地使用，以指代设置在电感装置上或内或作为电感装置一部 分的位于绕组自身外部的任何结构或组件，所述任何结构或组件有助于形成或保持该装置 的一个或多个绕组。
[0034] 如本文中使用的，术语"深交错式"或"深交错"不受限制地使用，以指明两（2)个 或更多个单独线圈绕组，所述两（2)个或更多个单独线圈绕组具有对于一（1)匝或多匝而 交错的相应绕组的至少一部分。
[0035] 如本文中使用的，术语"电组件"和"电子组件"可交换地使用，以指代适用于提供 某些电和/或信号调整功能（conditioning function)的组件，包括但不限于限流电抗器 ("扼流圈")、变压器、滤波器、晶体管、有隙芯磁环（gapped core toroid)、(耦合等)电感器、 电容器、电阻器、运算放大器和二极管(不管是离散组件还是集成电路，不管单独还是相结 合)。
[0036] 如本文中使用的，术语"电感装置"指代使用或实施感生的任何装置，包括但不限 于电感器、变压器和限流电抗器(或"扼流圈")。
[0037] 如本文中使用的，术语"信号调整"或"调整"应被理解为包括但不限于信号电压 变换、滤波和噪声减轻、信号分离、阻抗控制和校正、电流限制、电容控制和时间延迟。
[0038] 如本文中使用的，术语"顶"、"底"、"侧"、"上"、"下"等仅意味着一个组件与另一组 件的相对位置或几何关系，决不是指参考或任何所需方位的绝对巾贞（absolute frame)。例 如，当一个组件安装到另一装置(例如安装到PCB的下侧）时，该组件的"顶"部分可实际上 位于"底"部分下方。
[0039] 概览
[0040] 本发明提供一种改进的低成本电感装置及其制造和使用方法等。本文描述的改 进的电感装置的实施方式适用于例如通过提供消除了现有技术中存在的叠置垂直布置的 "深"交错式扁平线圈绕组布置，克服现有技术的不足。具体地，本发明的实施方式在通过需 要较少数量的扁平线圈绕组和端子销等减少了制造成本(达20%)的同时，使用具有减少电 感装置漏电感的交错的缠绕扁平线圈。有利地，示例性的深交错式布置相比现有技术的电 感装置，还提供了线圈之间的减少的耦合电容以及减少的总高度。
[0041 ] 该装置的示例性实施方式还适用于易于被诸如抓放设备（pick-and-place equipment)之类的自动封装设备和其它类似自动制造装置使用。
[0042] 本发明的实施方式通过限制在该装置的制造期间的误差或其它缺陷的机会，还有 利地提供高水平的性能一致性和可靠性。
[0043] 本发明的电感装置还适用于在DC-DC正向/半桥和全桥拓扑等中使用。
[0044] 示例性实施方式的详细描述
[0045] 现在提供对本发明的装置和方法的各种实施方式和变型的详细描述。尽管主要在 例如电源变压器应用中使用的电感装置的环境下进行了讨论，但是本文讨论的各种装置和 方法并不受此限制。实际上，本文描述的很多装置和方法在可受益于本文描述的简明制造 方法的任何数量的电子或信号调整组件中都是有用的。
[0046] 此外，应进一步意识到，针对【具体实施方式】讨论的特定特征在很多情形下能够容 易地被改型为在本文描述的一个或多个其它构思实施方式中使用。本领域的普通技术人员 将很容易地意识到，通过给出本发明的公开内容，本文描述的很多特征在这些特征所描述 的具体例子和实施方式以及组合之外拥有更宽范围的使用性。
[0047] 电感装置
[0048] 现在参照图2,示出并详细描述根据本发明原理的电感装置200的第一个示例性 实施方式。图示的电感装置包括上芯元件202和下芯元件204、深交错式扁平线圈布置206 以及管座装置208。深交错式扁平线圈布置206优选地在容置在下芯元件204的中心柱 (center post) 210上之前形成，尽管这种"围绕"柱的形成也在本文中考虑。
[0049] 将意识到，如本文中使用的，术语"扁平"包括具有基本为平面的至少一侧的绕组 和其它组件，此术语决不指任何特定的厚度或高度。
[0050] 图示的下芯元件204包括平坦的底表面，而相对的内表面包括两个冒口元件 (riser element)212以及从下芯元件的几何中心突出的圆柱形中心柱元件210。在本实施 方式中的冒口元件位于下芯元件的相对边缘处，并且经历下芯元件的整个宽度。中心柱元 件被构造成具有与冒口元件相同的高度；但是，也可以设想在某些实施方式中，可能期望包 括具有减小高度的中心柱，由此产生允许调整电感/电子领域中已知的电感装置的电感特 性的间隙。在图示的实施方式中，下芯元件还包括多个对准部件（alignment feature)214， 其中对准部件214被构造成与存在于管座装置上的相应支架元件（standoff element)308 匹配。在图示的实施方式中，上芯元件202被构造有平坦的外表面。上芯元件的长度和宽 度尺寸被调节为大致与下芯元件的相应尺寸匹配。
[0051] 尽管图2中示出了一个具体的示例性芯构造，但应当意识到本文描述的本发明 并不受此限制。例如，上和下芯元件构造可以交换，使得下芯元件成为现在的上芯（即， 远离主装置（host device)或该装置将要安装到的衬底)，而上芯元件变成下芯。此外， 尽管示例性图示了圆柱形中心柱元件210,但应当意识到此中心柱元件可被成形为适应 (accommodate)任何数量的不同构造。例如，中心柱可包括例如在2012年5月22日提交的 名称为"Substrate-Based Inductive Devices and Methods of Using and Manufacturing the Same"的共有美国临时专利申请序列No. 61/650, 395中描述的延长圆柱形柱(在此通过 参考的方式将此美国临时专利申请的全部内容并入本文)，也能够在可选实施方式中容易 地替换。如果需要，也可使用椭圆形、方形、多边形或其它形状。此外，进一步的芯构造，例如 在2009年 10月 1 日提交的名称为"Stacked Inductive Device Assemblies and Methods" 的共有美国专利No. 7, 944, 891中描述的芯构造(在此通过参考的方式将此美国专利的全 部内容并入本文)，也能够在可选实施方式中容易地替换。
[0052] 本文前面讨论的电感装置200进一步包括深交错式扁平线圈布置206,其中深交 错式扁平线圈布置206包括三（3)个扁平线圈绕组206a、206b和206c。尽管示例性使用 了三（3)个扁平线圈绕组，但应当意识到更多或更少的扁平线圈绕组也能够在可选构造中 容易地替换。图示的三（3)个扁平线圈绕组的使用仅是用来说明在类似于结合图1A和1B 示出的现有技术的装置中存在的扁平线圈绕组上使用深交错式布置的功效。在本图示实 施方式中的扁平线圈绕组由缠绕到芯棒上、随后涂覆有非导电材料(例如聚合物）以在被形 成为线圈时提供相邻层之间的电隔离的金属扁平线材（metallic flat wire stock)形成。 为扁平线圈绕组提供电隔离的一种这样的示例性方法是使用聚对二甲苯涂覆，例如在2003 年 11 月 4 日发布的名称为 "Advanced Electronic Microminiature Coil and Method of Manufacturing"的共有美国专利No. 6, 642, 827中所公开的，在此通过参考的方式将此美 国专利的全部内容并入本文。当缠绕到芯棒上时，扁平线圈绕组被形成为压缩螺旋环，其中 环的数量与电感装置的匝数相关联。扁平线圈绕组的环直径也是可变的，尽管在图示的实 施方式中被选择为具有足够的尺寸以便适应（accommodate)下芯元件的中心柱。
[0053] 图2的电感装置200包括在深交错式扁平线圈布置206内的具有一（1)个初级绕 组和两（2)个次级绕组的三（3)个扁平线圈绕组。在图2中示出的实施方式中，初级扁平线 圈绕组由五（5)匝构成，而相关联的次级绕组每个仅具有两（2)匝，因而提供5T:2T:2T的 匝数比（T/R)。尽管示例性示出了扁平线圈绕组的具体匝数，但应当意识到相关联的绕组和 匝数比能够根据本发明的原理容易地改变。除了改变扁平线圈绕组的数量以及给定绕组内 的匝数之外，绕组的尺寸也能够改变。例如，初级绕组可具有与此初级绕组相关联的给定宽 度（即，径向测量的从内到外边缘的距离）和厚度，而次级绕组可具有与初级绕组相同的厚 度但具有不同的宽度。通过改变在给定初级绕组和给定次级绕组之间的交叠量，这种构造 例如可改变基础电感装置（underlying inductive device)的电容特性。
[0054] 此外，初级和次级绕组的厚度在一些实施方式中可改变，而相应的宽度可以相同 或改变。通过改变扁平线圈绕组的厚度，给定绕组能够支持的电流量也将相应地改变。
[0055] 图2中示出的扁平线圈绕组的端部还包括多个端子孔216。端子孔216被构造成 接纳驻留在管座装置208内的端子销306。在扁平线圈绕组内的这些端子孔与驻留在管座 装置上的端子销的结合使用的目的在于：保持深交错式扁平线圈布置的定位。相应地，深交 错式扁平线圈布置206被构造成在被安装到电感装置200的管座装置208上时自对准，由 此避免了对于复杂的组装固定装置（assembly fixture)和组装工艺的需求。在此，本发明 的示例性实施方式的交错式扁平线圈布置还具有另一显著优点。即，随着对于给定现有技 术的设计所必需的扁平线圈绕组的数量的减少，电联接各种线圈绕组所必需的端子销的数 量也显著减少。例如，在图2中示出的实施方式中，需要总共五（5)个端子销来完成用于基 础电感装置的连接。但是，图1A和1B中示出的现有技术的电感装置需要包含九（9)个端 子销以便完成用于电感装置的连接。相应地，随着终接（termination)所必需的扁平线圈 绕组末端（termination)的数量的减少，在交错式扁平线圈布置与管座装置之间的接合工 艺（bonding process)也显著简化。这种数量的减少允许电感装置的成本减少，以及电感 装置的覆盖面积尺寸（footprint size)的减少。这些末端的每一个能够通过诸如通路回 流焊（via solder ref low)、浸焊、手动锡焊（hand soldering)、电阻焊接等之类的标准焊 接操作而接合到端子。
[0056] 与现有技术中已知的叠置布置不同，多个扁平线圈绕组206交错。在图示的实 施方式中，深交错式布置具有初级和次级扁平线圈绕组，其中初级和次级扁平线圈绕组被 布置成使得绕组之间的层在扁平线圈绕组的各匝之间交错。所述布置包括密（closely spaced)双线（或图2中所示的三线绕组)，因而具有初级和次级绕组之间的改善的耦合，从 而实现减少的漏电感。扁平线圈绕组的深交错允许使用比例如图1A和1B中所示的叠置线 圈布置中所必需的绕组数量少的扁平线圈绕组。例如并且如前所述的，与需要总共六（6)个 扁平线圈绕组的图1A和1B中的布置相对比，图2中示出的布置需要三(个)扁平线圈绕组。 这种布置实现了将漏电感从图1A和1B的现有技术的装置中表现出的大约0. 103 μ Η减少 到图2的实施方式中的大约0.057 μ Η，也即减少了大约百分之四十四（44%)。漏电感的这 种百分之四十四（44%)的减少主要通过扁平线圈布置的深交错性质实现。
[0057] 现在参照图3,示出并详细描述与图2的电感装置一起使用的管座装置300的示例 性实施方式。管座主体（header body)302优选地由注射模制（injection molded)的聚合 物形成。图示的实施方式中的管座主体包括被设计成容纳或适应（accommodate)下芯元件 的中心腔304。通过将中心腔的尺寸调节为略大于下芯元件，将下芯元件适当地定位在管座 装置内，以便有助于交错式扁平线圈布置与端子销306的自对准。
[0058] 在一个示例性实施方式中，端子销306由基于铜的合金材料构建，其中基于铜的 合金材料对于与限制有害物质指令（RoHS)相兼容的焊接工艺是有用的。在一个示例性实 施方式中，端子销被插入模制到管座主体中。尽管示例了插入模制端子，如果需要，也可容 易地使用后插入工艺（即在模制工艺之后)。端子销的尺寸还被调节为与存在于交错式扁平 线圈布置206上的相应端子孔216匹配。在一个示例性实施方式中，端子还包括有助于将 扁平线圈绕组插入到端子上的锥形端部。垂直端子销的底也以接近90度的角度形成以产 生表面安装端子310,尽管如果需要，用于端子销的其它界面(例如通孔端子)也能够容易地 替换。尽管图示为包括鸥翼（gull-wing)表面安装端子，但应当意识到也可包含替代的布 置。例如，端子可包括卷轴头（spool head)表面安装端子，其中卷轴头表面安装端子被构 造用于在不增加电感装置的总覆盖面积的条件下将电感装置表面安装到印刷电路板。此 夕卜，将意识到，管座装置可包括在1993年5月18日发布的名称为"Self leaded surface mounted coplanar header"的与 Gutierrez 共有的美国专利 No. 5, 212, 345 或者 1994 年 5 月3日发布的名称为"Self leaded surface mount coil lead form"的与Lint共有的美 国专利No. 5, 309, 130中描述的类型的自引导（self-leaded)布置(未示出），在此通过参考 的方式将上述两个美国专利的全部内容并入本文。通过给出的本发明公开内容，这些和其 它实施方式对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。
[0059] 现在参照图4,以组装的形式显示了图2中示出的电感装置200。如前面讨论的， 交错式扁平线圈布置206安装在下芯元件的中心柱上并且对准，使得端子孔216与管座装 置208的相应端子销306匹配。随后，利用锡焊或其它接合方法(例如电阻焊接等）将扁平 线圈绕组与端子销接合。此外，还如图4中示出的实施方式中显而易见的，多于一个的端子 连接可存在于给定的端子销410上，以便有助于包含中心抽头。此外，端子连接可存在于端 子销的不同水平面（varying level)处。由于相邻端子连接之间的距离被最大化以防止装 置对于高电压电位的抵抗(这种抵抗会导致相邻端子销之间的电弧放电/短路等)，这种构 造是有利的。
[0060] 示例性电感装置应用
[0061] 本文描述的示例性电感装置可以在任何数量的不同操作应用中使用。除了具有 单个初级绕组和一个或多个次级绕组的电源变压器之外，本文描述的电感装置的其它可能 电应用包括但不限于在电源应用中使用的隔离变压器、电感器、共模扼流圈以及开关模式 电源变压器等。此外，本文描述的示例性电感装置适用于在直流（DC) -DC正向/半桥以及 DC-DC全桥拓扑中使用。通过给出的本发明公开内容，这些和其它的电感装置应用对于本领 域的普通技术人员而言将是显而易见的。
[0062] 制造方法
[0063] 现在参照图5,现在详细描述制造例如图2-4的电感装置的方法500的示例性实施 方式。将意识到，尽管根据图2-4的电感装置200给出了下文描述，但是本方法通常可以以 适当的改型应用于本文公开的装置的各种其它构造和实施方式；当提供了本发明的公开内 容时，这种改型对于本领域的普通技术人员而言将很容易实现。
[0064] 在步骤502,提供管座装置。管座装置例如可通过从外部实体购买来获得，或者它 们可由装配工本土制造，或者前述的组合。示例性的管座装置如前讨论的利用聚合物领域 中熟知的类型的标准注射模制工艺制造，尽管也可以使用其它构造和工艺。此外，管座装置 将包含柱销端子，其中销端子的底优选地被形成为提供表面安装连接，尽管也可使用其它 类型的表面安装或其它安装方式(例如通孔端子等)。
[0065] 在步骤504,提供一个或多个芯元件。本文描述的上芯元件例如可通过从外部实体 购买来获得，或者可选地厂内（in-house)制造。下芯元件也通过从外部实体购买来获得或 者制造。在一个示例性实施方式中，上述示例性电感装置的芯组件利用任何数量的熟知制 造工艺（比如压制或烧结）由磁性可渗透材料(例如所谓的"软"铁、层压硅钢、羰基铁、铁粉 和/或铁氧体陶瓷）形成。本文描述的芯元件的示例性实施方式被生产为具有各种取决于 材料的磁通量属性、横截面形状、冒口尺寸（riser dimension)、间隙等。
[0066] 在步骤506,提供扁平线圈绕组。在一个实施方式中，扁平线圈绕组被形成在芯棒 上，随后利用诸如聚对二甲苯涂覆气相沉积之类的公知工艺被绝缘。扁平线圈可以单独地 形成，或者可选地同时形成有多个扁平线圈。扁平线圈优选地由基于铜的合金扁平电线形 成；尽管也可容易地替换其它类型的导电材料比如镍铁合金(例如合金42)。在形成之后， 用以与管座装置上的相应柱销匹配的端子孔以及可选的缺口（notch)被压印到扁平线圈绕 组中。可选地，端子孔和缺口在被设置和形成到芯棒上之前被压印到扁平线圈绕组中。 [0067] 在步骤508,利用本文描述的方法将扁平线圈布置到期望的深交错式扁平线圈布 置中。在一个实施方式中，深交错式扁平线圈布置被放置到下芯元件上，并使得下芯元件的 中心芯元件被容置在扁平线圈绕组的中心开口内。然后将上芯元件设置到下芯元件上并与 下芯元件匹配。然后通过环氧粘结剂或者通过诸如外部夹之类的机械装置将上芯元件和下 芯元件彼此紧固。
[0068] 在步骤510,将组装的芯和深交错式扁平线圈组件放置到管座装置上。在一个实施 方式中，交错式扁平线圈组件被放置在管座装置的内部腔内，并使得该组件位于如图3所 示的管座装置的内部支架部件（standoff feature) 312上。然后，芯组件通过使用粘结剂 被可选地紧固到管座装置，或者通过诸如按压装配（press fit)或按扣部件（snap feature) 之类的机械装配紧固。在安装期间，扁平线圈绕组的端子孔被布置为，使得它们与管座装置 的相应端子销匹配。
[0069] 在可选的布置中，首先，例如使用环氧粘结剂将下芯紧固到管座装置。然后，交错 式扁平线圈组件被放置到底芯上，并被布置为使得端子孔被容置到端子上。随后，使用环氧 粘结剂将上芯元件接合到下芯元件。然后，使用一个或多个面对面接合或桥接合（bridge bond)将上芯元件和下芯元件彼此紧固。
[0070] 在步骤512,将管座装置端子销和子组件的交错式扁平线圈布置接合。在一个实施 方式中，利用标准共晶焊接（eutectic solder)来执行接合。在可选的实施方式中，可在扁 平线圈绕组的端子孔处使用导电环氧树脂（conductive epoxy),由此形成与管座装置的端 子销的机械和电连接。在另一个可选实施方式中，该布置通过焊接技术(例如电阻焊接）被 紧固到端子销。
[0071] 在步骤514和516,例如通过使用超声波清洗机来可选地清洗管座(例如在去离子 水或异丙醇或其它溶剂中清洗2-5分钟)，以便去除例如能导致基础电感装置退化的化学物 和污染物。然后，电感装置被作上标记(包括产品号和制造码)，如果需要的话被测试，并且 如果必要的话随后被返工，以校正任何可能存在的制造缺陷。随后，优选地以有助于自动化 处理(例如带（tape)和卷轴载体（reel carrier)等）的封装方式将电感装置封装，以用于 装运。
[0072] 现在参照图6,示出了工艺流程图，该工艺流程图示出了深交错式扁平线圈布置的 构造的一个实施方式。在图6的实施方式中，请注意，扁平线圈绕组652、654、656在被布置 在它们的深交错式布置中之前形成。在步骤602,提供两个扁平线圈绕组，并且通过以逆时 针旋转方式旋转扁平线圈绕组652来缠绕这两个扁平线圈绕组。如在步骤604示出的，两 个绕组652和654现在处于深交错式布置中，由此形成双线绕组10。形成双线绕组所需的 顺时针旋转的次数可以改变，并且例如可包含在每个绕组652和654中存在的匝数。例如， 图示的实施方式示出了四（4)次顺时针旋转。在步骤606,在先前形成的双线绕组的匝内旋 转第三绕组656,以便形成三线绕组。最终的深交错式布置被形成为，使得初级和次级扁平 线圈绕组的端子被分别设置在正好相对的端部上。
[0073] 图7示出并详细描述形成交错式扁平线圈布置700的第二示例性方法。在步骤 702,提供两片扁平绕组材料（winding stock)。
[0074] 在步骤704,绕着绕组芯棒(未示出）同时缠绕两片扁平绕组材料。
[0075] 在步骤706,继续缠绕两片扁平绕组材料，以便将附加的匝添加到交错式扁平线圈 绕组。扁平绕组材料的端部被定位成，使得初级绕组和次级绕组被设置在正好相对的端部 上。
[0076] 在步骤708,在两个交错式扁平线圈绕组的端部内压印端子孔。可选地，尽管端子 孔被描述为在被缠绕到它们的最终交错式线圈绕组形式中之后被压印，但是端子孔也可在 步骤704被缠绕之前，被压印到扁平绕组材料中。
[0077] 尽管结合两个扁平线圈绕组描述了前述方法，但应当意识到，可将三个或更多个 绕组缠绕到交错式扁平线圈布置中。
[0078] 将意识到，尽管根据具体的方法步骤顺序描述了本发明的某些方面，这些描述仅 是本发明更宽范围的方法的示例，可以根据具体应用的需要被改型。在某些情况下，某些步 骤可表现为不必要或者为可选的。此外，可将某些步骤或功能添加到公开的实施方式中，或 者两个或更多个步骤的执行顺序可改变。所有这些变化都被视为涵盖在本文公开和要求保 护的本发明的范围内。
[0079] 尽管上述详细描述已经显示、说明和指出了如应用于各种实施方式的本发明的新 的特征，将理解的是，在不脱离本发明的范围的条件下，本领域的普通技术人员可以对例示 的装置或工艺的形式和细节作出各种省略、替换和改变。前述描述是当前构思用以实施本 发明的最佳模式。本说明书决不是限制性的，而应当被视为对本发明总的原理的例示。本 发明的范围应当参考权利要求书来确定。
【权利要求】
1. 一种电感装置，包括： 包括多个端子的管座装置； 至少一个芯；以及 以交错形式布置的两个或更多个扁平线圈绕组，所述两个或更多个扁平线圈绕组与所 述至少一个芯邻近地设置并且与所述多个端子中的相应端子电耦合。
2. 如权利要求1所述的电感装置，其中所述两个或更多个扁平线圈绕组以深交错形式 布置，以相比具有未以深交错形式布置的两个或更多个扁平线圈绕组的类似电感装置，至 少减少所述电感装置的漏电感。
3. 如权利要求2所述的电感装置，其中所述深交错形式还减少在所述两个或更多个扁 平线圈绕组之间的耦合电容。
4. 如权利要求1所述的电感装置，其中所述至少一个芯包括上芯元件和下芯元件。
5. 如权利要求4所述的电感装置，其中以所述交错形式布置的所述两个或更多个扁平 线圈绕组在被容置在所述下芯元件上之前形成。
6. 如权利要求4所述的电感装置，其中所述下芯元件还包括： 平坦的底表面；以及 包括多个冒口兀件和一中心柱兀件的相对内表面。
7. 如权利要求6所述的电感装置，其中所述下芯元件还包括一个或多个对准部件，所 述对准部件被构造成与位于所述管座装置上的一个或多个相应部件匹配。
8. 如权利要求1所述的电感装置，其中所述两个或更多个扁平线圈绕组包括三个扁平 线圈绕组，所述三个扁平线圈绕组包括一初级扁平线圈绕组和两个次级扁平线圈绕组。
9. 如权利要求8所述的电感装置，其中所述初级扁平线圈绕组包含五（5)匝，所述两个 次级扁平线圈绕组的每一个包含两（2)匝，以提供5T:2T:2T的匝数比。
10. 如权利要求1所述的电感装置，其中所述两个或更多个扁平线圈绕组的每一个包 括多个端子孔，所述端子孔被构造成由所述多个端子中的相应端子容置。
11. 如权利要求10所述的电感装置，其中至少两个所述端子孔被构造成由所述多个端 子中的单个端子容置。
12. 如权利要求4所述的电感装置，其中所述管座装置包括中心腔，所述中心腔被构造 成容置所述下芯元件。
13. 如权利要求12所述的电感装置，其中所述多个端子的至少一部分均包括锥形端 部，并且所述两个或更多个扁平线圈绕组的至少一部分还包括一个或多个端子孔，所述锥 形端部被构造成容置在所述一个或多个端子孔内。
14. 一种与扁平线圈电感装置一起使用的管座装置，包括： 包括上表面和下表面的管座主体；以及 多个端子，每个所述端子具有从所述上表面突出的第一部分和从所述下表面突出的第 二部分。
15. 如权利要求14所述的管座装置，其中所述管座主体还包括中心腔，所述中心腔被 构造成在所述管座主体的中心腔内容纳芯元件。
16. 如权利要求15所述的管座装置，还包括设置在所述中心腔内的一个或多个支架部 件，所述一个或多个支架部件被构造成与设置在所述中心腔内的芯元件对准。
17. 如权利要求15所述的管座装置，其中所述端子的第一部分还包括锥形端部，所述 锥形端部有助于将扁平线圈绕组插入到所述端子上。
18. 如权利要求17所述的管座装置，其中所述端子的第二部分还包括表面安装末端。
19. 一种制造电感装置的方法，包括： 提供包括多个端子的管座装置； 提供一个或多个芯元件； 提供多个扁平线圈绕组； 使所述多个扁平线圈绕组彼此深交错； 将深交错式扁平线圈绕组和所述一个或多个芯元件组装在所述管座装置内；以及 将所述深交错式扁平线圈绕组接合到所述多个端子中的相应端子，以形成所述电感装 置。
20. 如权利要求19所述的方法，其中接合所述深交错式扁平线圈绕组的步骤还包括将 所述多个扁平线圈绕组中的两个或更多个接合到所述多个端子中的单个端子。
【文档编号】H01F17/04GK104103399SQ201410143583
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】王贤峰, 马宏钟 申请人:脉冲电子股份有限公司