一種貼片空芯線圈電感的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種貼片空芯線圈電感，涉及電子元器件領(lǐng)域，旨在提供一種焊接時無正反向區(qū)別、易定位、易分離且易編帶包裝的新型貼片空芯線圈電感。本發(fā)明設(shè)計的貼片空芯線圈電感是這樣的，線圈軸截面的高度小于寬度；線圈兩端的出腳與線圈的繞制方向一致且與相鄰的繞線緊貼，同時所述線圈的兩端出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端分別與其所在邊的拐點齊平；線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2。
【專利說明】一種貼片空芯線圈電感
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子元器件領(lǐng)域，尤其是一種貼片空芯線圈電容。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子元器件中，電感的種類很多，可分為I)插件軸向電感、2)插件磁芯電感、3)貼片疊層電感、4)貼片繞線電感、5)空芯線圈電感等類別，不同的電感可適用于不同的場
八
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[0003]其中，插件軸向電感主要指插件色環(huán)電感，單只成本低，但性能差，只能用于技術(shù)要求不高的場合；插件磁芯電感，性能較高，但基本靠人工繞制，生產(chǎn)成本高，人力需求大，市場價格從0.1元到幾元不等；貼片疊層電感，采用粉狀材料燒制而成，體積小，自動化批量生產(chǎn)，性能一致性好，成本低，0402封裝的單只約0.02元左右，性能中等；貼片繞線電感，一般在鐵氧體或陶瓷介質(zhì)上繞漆包線制成，性能優(yōu)于普通貼片疊層電感，成本較高，單價0.2元左右；空芯線圈電感，使用漆包銅線沿螺旋方向繞制成型制作的低成本高Q值電感，中心以空氣為介質(zhì)。由于空芯線圈電感的低成本、高性能和可后期調(diào)整等特性，在要求較高的射頻領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
[0004]目前，空芯線圈有如圖1所述的插件安裝和如圖2A?2D所示的貼片安裝兩種形式。
[0005]其中，插件空芯線圈電感一般為垂直出腳，在出腳處剪腳鍍錫。插件空芯線圈常用塑料袋包裝。插件空芯線圈使用自動機器繞制，成型容易，價格便宜，單價約為0.02元/只，因繞制或用料不同價格有所不同。在后續(xù)裝配過程中需要用人工將空芯線圈電感插入電路板再進行手工、波峰或回流焊接；另外，工人們在將線圈從塑料袋取出時由于此類電感出腳外伸，容易纏繞，分離困難。因此，生產(chǎn)過程需要大量人工，對操作人員要求高，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高，且極大的限制了單班生產(chǎn)產(chǎn)能，提升產(chǎn)能只能靠增加班組數(shù)量、增加線體設(shè)備投入，增加能源耗費、增加場地占用實現(xiàn)。
[0006]為解決插件空芯線圈電感裝配需要大量年輕熟練人工的問題，人們開發(fā)出了貼片空芯線圈電感，繼續(xù)參見圖2A?2D。與插件空芯線圈電感的垂直出腳不同，貼片空芯線圈電感被設(shè)計為水平出腳，分為外出腳(圖2A、圖2B)、內(nèi)出腳(圖2C)、和垂直外出腳(如圖2D)等幾種出腳方向。一般此類線圈電感使用盤狀編帶包裝，其生產(chǎn)工藝包括繞制工序及包裝工序，其中在繞制工序中，使用自動線圈繞制機，按張力拉直導(dǎo)線、剝離出腳部分的漆膜、出腳鍍錫、繞制線圈、出腳成型、剪腳落料等工序進行加工，如圖3所示。之后按如下工序進行包裝:A、人工將空芯線圈解纏繞，分料；B、使用振盤及手工調(diào)整，將空芯線圈按照一定的方向置入導(dǎo)槽，接入編帶機；C、使用編帶機進行編帶包裝，成盤料，如圖4A?4B。
[0007]現(xiàn)有貼片空芯線圈電感雖然解決了焊接時人工插件的人力成本，但是卻將人力成本轉(zhuǎn)移到編帶包裝過程中了?，F(xiàn)有貼片空芯線圈電感鍍錫繞制完成后，由于其焊接面為固定一面，需人工進行定向，編帶包裝成貼片盤料形式，提供給用戶使用。由于現(xiàn)有貼片空芯線圈電感的出腳與相鄰繞線具有一定的間隔，如圖2A?2D，在繞制工序的最后一步剪腳落料時，容易導(dǎo)致電感的出腳穿插到其他電感中，那么在工藝A中需要人工分料，在分離過程中很可能導(dǎo)致線圈變形或者出腳彎折，如圖5，現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感的出腳被彎折后，要使其貼裝焊接在PCB板時，其彎折的出腳會形成反彈力，不能穩(wěn)定放置在PCB板上，最后導(dǎo)致焊接效果不佳。且在編帶包裝過程中使用振盤進行定向送料時，由于現(xiàn)有貼片空芯線圈的形狀不規(guī)則性，極易產(chǎn)生纏繞重疊導(dǎo)致送料時卡料，需要不停進行人工干預(yù)，效率極低，所以現(xiàn)有貼片空芯線圈實際編帶包裝時，基本都放棄了振盤定向送料，而采用人工定向送料。
[0008]綜上可以看出，現(xiàn)有貼片空芯線圈電感后續(xù)的定向、編帶包裝成本相當于單純線圈價格的3倍以上。目前市面上插件線圈電感采購單價0.02元/只，加上插件人工成本0.02元/只，即使用插件空芯線圈人工成本合計為0.04元/只。而包裝成盤料的現(xiàn)有貼片空芯線圈單價卻高達0.08元/只，加上貼片成本為0.01元/只，合計使用貼片空芯線圈電感的成本為0.09元/只，相當于原使用插件空芯線圈電感的2.25倍?？梢娔壳暗馁N片空芯線圈電感低成本的設(shè)計目的完全沒有達到，極大地限制了貼片空芯線圈的廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種焊接時無正反向區(qū)別、易定位、易分離且易編帶包裝的新型貼片空芯線圈電感。
[0010]本發(fā)明設(shè)計的貼片空芯線圈電感是這樣的，線圈軸截面的高度小于寬度；線圈兩端的出腳與線圈的繞制方向一致且與相鄰的繞線緊貼，同時所述線圈的兩端出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端分別與其所在邊的拐點齊平；線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2 ;所述貼片空芯線圈電感的焊錫面為線圈頂面或線圈底面。
[0011]優(yōu)選地，所述軸截面為長方形或橢圓形或橢圓與長方形結(jié)合的扁平形狀。
[0012]優(yōu)選地，在線圈任意一端出腳上，錫層的起點為出腳末端，所述錫層的終點位于繞線上，以軸截面中心點為極點、以極點與錫層的起點連線為極軸建立極坐標，錫層的終點坐標的極角為 Θ，270。( I Θ I < 360°。
[0013]優(yōu)選地，270。<I Θ I < 340。。
[0014]優(yōu)選地，在線圈任意一端出腳上，錫層長度基本等于線圈一個單位螺旋周長的3/4。
[0015]本發(fā)明還提供了另一種貼片空芯線圈電感，是這樣的:線圈軸截面的長徑與短徑垂直；線圈兩端的出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，位于線圈頂面的出腳的方向與過線圈軸截面上半段弧的短徑端點的切線方向一致，位于線圈底面的出腳的方向與過線圈軸截面下半段弧的短徑端點的切線方向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端由垂直于長徑一個平面截斷繞線的兩個自由端而得，所述平面包含軸截面長徑的一個端點；線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2 ;所述貼片空芯線圈電感的焊錫面為線圈頂面或線圈底面。
[0016]進一步，所述線圈軸截面的長徑與短徑垂直且相互平分。
[0017]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明中的線圈電感，頂面與底面均可作為焊接面，且不管是頂面焊接或是底面焊接，接入電路的電感部分的電感值都是相同的，在編帶包裝時無需人工區(qū)分正反面；本發(fā)明中線圈軸截面為扁平結(jié)構(gòu)，外形規(guī)則，在編帶包裝時能順利通過振盤對電感進行抖動調(diào)整，自動定向，自動送料，進一步減少了人工調(diào)整干預(yù)，降低人工成本。
[0018]本發(fā)明中線圈電感出腳順著螺旋繞制方向與相鄰的繞線緊貼，電感之間不會相互穿插，無需人工分離，避免了分離時的牽扯力導(dǎo)致電感的變形，影響其電氣參數(shù)；另外，這樣的設(shè)計使線圈電感成為一個結(jié)構(gòu)緊湊的整體，不易被外力牽扯或擠壓變形影響電感參數(shù)，在貼片安裝在PCB印制板上時線圈本體可以有效接觸PCB印制板，加大了線圈與PCB印制板的接觸面積，使線圈貼片安裝時放置穩(wěn)定，不易翻轉(zhuǎn)。
[0019]綜上，本發(fā)明中的貼片空芯線圈電感相比于以前的電感可以完全實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、盤料包裝及焊接，大大降低了人工成本，提高了生成效率，具有巨大的進步意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
圖1為現(xiàn)有的插件空芯線圈電感結(jié)構(gòu)不意圖。
[0021]圖2A 2D為現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感結(jié)構(gòu)不意圖。
[0022]圖3為現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感生產(chǎn)流水線示意圖。
[0023]圖4A為現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感編帶包裝后的盤料形式。
[0024]圖4B為現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感在一段編帶包裝中的布局。
[0025]圖5為現(xiàn)有的貼片空芯線圈電感反彈力不意圖。
[0026]圖6A 6B為本發(fā)明貼片空芯線圈電感結(jié)構(gòu)左斜右目視圖及右斜左目視圖。
[0027]圖7A?7D為本發(fā)明不同實施例中的貼片空芯線圈電感軸截面示意圖。
[0028]圖8A?8E為本發(fā)明不同實施例中的貼片空芯電感出腳錫層長度示意圖。
[0029]圖9為本發(fā)明貼片空芯線圈電感焊接效果圖。
[0030]圖10為本發(fā)明其他實施中出腳形成示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0032]本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0033]如圖6A、圖6B，展示了本發(fā)明第一實施例的兩幅示圖。本實施例中，貼片空芯線圈電感相較于現(xiàn)有技術(shù)，有如下特點:其軸截面(本發(fā)明中軸截面是指與線圈纏繞軸垂直的平面)為長方形，寬度大于高，與寬度測量方向平行的邊所在的線圈側(cè)面為頂面或底面。從圖6A、6B中不難看出，線圈兩端的出腳與線圈的繞制方向一致且與相鄰的繞線緊貼，同時所述線圈的兩端出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，這里所述的出腳朝向一致是指出腳的末端都朝向線圈的同一個側(cè)面，進一步所述線圈的兩端出腳末端分別與其所在邊的拐點齊平，這里所說的拐點不同于數(shù)學中拐點的定義，而是指軸截面某一邊上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折的點，本實施例中的拐點即為長方形長邊上的某一頂點。線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2，錫層的起點為出腳的末端，錫層的終點位于繞線上，這樣的設(shè)計使得從線圈兩端繞制截面看，錫層呈“C”或反“c”狀，保證錫層終點不超過錫層起點，兩點間保持有一定距離，錫層不會形成一個閉合的導(dǎo)電回路使線圈電感失效，同時保證在電感將作為焊接面的頂面或底面都有鍍錫。
[0034]接下來結(jié)合圖8A，進一步說明出腳鍍錫的范圍，為了便于描述，設(shè)定出腳上錫層的起點為出腳末端，所述錫層的終點位于繞線上，以軸截面中心點為極點、以極點與錫層的起點連線為極軸建立極坐標，錫層的終點坐標的極角為Θ，一般來說Θ的取值范圍為270° ( I Θ I < 360°，考慮到在貼片焊接時PCB板焊盤上涂覆有焊錫，為了防止出腳上的錫層終點距離PCB板太近使其與PCB板上的焊錫融合形成閉合的焊錫環(huán)，可將Θ的取值范圍適當縮小為270° < I Θ I < 340°，以加大錫層終點與PCB板的距離。
[0035]作為本實施的一種優(yōu)選實施方式，出腳的錫層覆蓋范圍可以為線圈一個單位螺旋周長的3/4，如圖SB。
[0036]與現(xiàn)有貼片空芯線圈電感只能在底面(BOTTOM面)與PCB印制板進行焊接不同，本發(fā)明所提出的新型貼片空芯線圈電感，在線圈頂面(TOP面)和底面(BOTTOM面)都能與PCB印制板進行焊接，即元件無論正向放置在PCB印制板上，還是上下顛倒放置在PCB印制板上都能可靠焊接，沒有上下的方向選擇性。如圖9所示，無論電感正向或倒向貼裝，在計算電感參數(shù)時都應(yīng)比繞制匝數(shù)少計算1/2圈，即電感參數(shù)不變。
[0037]根據(jù)上述實施例的教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員不難想到本發(fā)明的電感軸截面還可以為其他扁平幾何形狀，如圖7A的長方形、圖7B的頂角為圓弧過渡的長方形、圖7C的橢圓形、圖7D的長方形與橢圓形結(jié)合的形狀，其上下邊平直，上下邊的連接處通過橢圓弧過渡。圖8B^8E分別示出了軸截面為圖7A~7D的電感的出腳端錫層分布情況。
[0038] 當然本發(fā)明電感的軸截面并不局限于上述實施方式，還可以是其他上下對稱或不對稱，左右對稱或不對稱的扁平狀圖形。具有以下特征的貼片空芯線圈電感，也可以作為本發(fā)明的一種實施例:線圈軸截面的長徑與短徑垂直，長徑與短徑可以相互平分也可以不相互平分，長徑是指連接軸截面輪廓線上任意兩點線段中的最長線段，短徑則是指連接軸截面輪廓線上任意兩點線段中的最短線段。線圈兩端的出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，這里的頂面或底面是指與長徑方向平行的邊所在的線圈側(cè)面，這里所說的出腳朝向一致，同前述實施例，即出腳均朝向線圈同一個非頂面也非底面的側(cè)面。位于線圈頂面的出腳的方向與過線圈軸截面上半段弧的短徑端點的切線方向一致，位于線圈底面的出腳的方向與過線圈軸截面下半段弧的短徑端點的切線方向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端由垂直于長徑的一個平面截斷繞線的兩個自由端而得，所述平面包含軸截面長徑的一個端點；如圖10 ;所述繞線自由端為在繞制線圈時未繞成線圈的那部分繞線。
[0039]本實施例中，線圈兩端出腳上的錫層分布與前述實施例基本一樣，但是考慮到本實施例包含了軸截面不是對稱結(jié)構(gòu)的情形，因此，在進一步說明出腳鍍錫的范圍時，極坐標的極點定義有所變化，即設(shè)定出腳上錫層的起點為出腳末端，所述錫層的終點位于繞線上，以軸截面長徑與短徑的垂點為極點、以極點與錫層的起點連線為極軸建立極坐標，錫層的終點坐標的極角為θ，Θ的取值范圍及選取理由與前述實施例一樣，在此不再贅述。根據(jù)本實施例的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員不難理解，當線圈軸截面為對稱結(jié)構(gòu)時，所述極點為軸截面長徑與短徑的垂點等同于極點為軸截面的中心點。
[0040]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的 新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【權(quán)利要求】
1.一種貼片空芯線圈電感，其特征在于， 線圈軸截面的高度小于寬度； 線圈兩端的出腳與線圈的螺旋繞制方向一致且與相鄰的繞線緊貼，同時所述線圈的兩端出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端分別與其所在邊的拐點齊平； 線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2 ； 所述貼片空芯線圈電感的貼片焊接面為線圈頂面或線圈底面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，所述軸截面為長方形或頂角為圓弧過渡的長方形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，在線圈任意一端出腳上，錫層的起點為出腳末端，所述錫層的終點位于繞線上，以軸截面中心點為極點、以極點與錫層的起點連線為極軸建立極坐標，錫層的終點坐標的極角為θ，270° ( I Θ<360。。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，270° < I Θ<340。。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，在線圈任意一端出腳上，錫層長度基本等于線圈一個單位螺旋周長的3/4。
6.一種貼片空芯線圈電感，其特征在于， 線圈軸截面的長徑與短徑垂直； 線圈兩端的出腳分別位于線圈的頂面與底面且出腳朝向一致，位于線圈頂面的出腳的方向與過線圈軸截面上半段弧的短徑端點的切線方向一致，位于線圈底面的出腳的方向與過線圈軸截面下半段弧的短徑端點的切線方向一致，進一步所述線圈的兩端出腳末端由垂直于長徑一個平面截斷繞線的兩個自由端而得，所述平面包含軸截面長徑的一個端點；線圈出腳上鍍有錫層，錫層長度小于線圈一個單位螺旋的周長且大于線圈一個單位螺旋周長的1/2 ； 所述貼片空芯線圈電感的貼片焊接面為線圈頂面或線圈底面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，所述線圈軸截面的長徑與短徑垂直且相互平分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，所述軸截面為橢圓形或橢圓與長方形結(jié)合的扁平形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，在線圈任意一端出腳上，錫層的起點為出腳末端，所述錫層的終點位于繞線上，以軸截面長徑與短徑的垂點為極點、以極點與錫層的起點連線為極軸建立極坐標，錫層的終點坐標的極角為Θ，270。( I Θ I < 360。。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種貼片空芯線圈電感，其特征在于，270° < I Θ<340。。
【文檔編號】H01F27/29GK104008849SQ201410226400
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】鄭彥智 申請人:四川福潤得數(shù)碼科技有限責任公司, 鄭彥智