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Title:
SMD COIL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1997/013262
Kind Code:
A1
Abstract:
Although previously known miniature inductances with correspondingly small cores were SMD-capable elements, their bar core length was insufficient to achieve adequate transmission power and their size prevented adequate miniaturisation for accommodation in a chip housing. By using a ferrite-filled plastic, a coil core (3) can be produced by injection moulding in any required shape according to the requirements and with good permeability and (magnetic) loss factor values. Such cores are used in the high-frequency range between 1 and 12 MHz.

Inventors:
Gottlieb, Alfred
Application Number:
PCT/DE1996/001732
Publication Date:
April 10, 1997
Filing Date:
September 13, 1996
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT GOTTLIEB, Alfred.
International Classes:
H01F3/08; H01F17/04; H01F27/29; (IPC1-7): H01F17/04; H01F27/29; H01F3/08
Foreign References:
EP0282646A11988-09-21
CA2079056A11994-03-25
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 017, no. 115 (E - 1330) 10 March 1993 (1993-03-10)
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Claims:
Patentansprüche
1. SMDSpule, bestehend aus einem langgestreckten, mit Kup¬ ferlackdraht (1) bewickelten Spulenkern (3) mit jeweils einem an dessen Enden angeordneten Bolzen (2) zur Aufnahme der An bzw. Abwicklung des Kupferlackdrahtes (1) , wobei der Kern (3) aus einem mit Ferrit gefüllten Kunststoff besteht.
2. SMDSpule nach Anspruch 1, worin der Kern (3) aus einem Kunststoff besteht, der mit ca. 10 Gew.% Ferrit gefüllt ist.
3. SMDSpule nach Anspruch 1 oder 2, worin der Kern (3) einschließlich der Bolzen (2) ein einstückiges Spritzgießteil ist.
Description:
Beschreibung

SMD-Spule

Die Erfindung betrifft eine Induktivität in einem elektri¬ schen Schwingkreis mit einem Spulenkern. Die Induktivität soll insbesondere zur Energieübertragung dienen.

Für einen elektrischen Schwingkreis sind ein bestimmter Wert der Induktivität und ein bestimmter Wert der Frequenz notwen¬ dig. Die Induktivität wird in der Regel durch eine Spule dargestellt. Spulen können verschiedene Ausgestaltungen aufweisen, wie beispielsweise einen Spulenkern, der langge¬ streckt sein kann und beispielsweise aus einem Ferrit be- steht. Dabei spielt nicht nur die Auswahl des Materiales für den Spulenkern, sondern auch dessen Länge eine wesentliche Rolle.

Soll beispielsweise mittels der Spule kontaktlos Energie übertragen werden, so dient die Spule als Antenne. Für kleine Induktivitätswerte, die im Bereich von μH (Mikrohenry) oder mH (Millihenry) liegen, sind Spulenkerne, insbesondere stabformige Kerne, notwendig, die mit einem Kupferlackdraht bewickelt sind. Dieser kann einlagig oder mehrlagig gewickelt sein. Der Kupferlackdraht hat isolierende Eigenschaften und weist beispielsweise einen Durchmesser von 30 bis 40 μm auf. Für die in dieser Anmeldung beschriebenen Anwendungen wird jedoch kein sog. Backlack verwendet. Damit derartige Stabspu¬ lenkerne kostengünstig weiterverarbeitet werden können, sollte ihre Ausführungsform eine SMD-Ausführung (Surface

Mounted Device) sein. In diesem Zusammenhang kann das Bauele¬ ment (die Spule) sowohl in Klebe- als auch in Löttechnik bestückt werden. Üblicherweise wird ein Ferritstabkern einge¬ setzt, der beispielsweise aus Eisen, Nickel, Zink, Mangan,... besteht. Bei der Herstellung, die durch Pressen oder Spritzen erfolgt, können in der Regel nur zylindrische oder hohlzylin- drische Formen kostengünstig hergestellt werden.

Es ist bekannt, einen Ferrithohlstabkern mit LCP (Liquid Crystal Polymere, flüssig-kristalline Polymere) und Glasfa¬ sern zu verstärken. Dies geschieht in einfacher Weise durch Aufspritzen. Dabei werden zusätzlich an den Endkappen des Spulenkernes Bolzen mit angespritzt. Diese Bolzen dienen zur Aufnahme der An- und Abwicklung der Kupferlackwicklung. Falls die Kontaktierung durch ein Lδtverfahren geschieht, werden die bewickelten Bolzen verzinnt und können somit montiert werden. Soll bei der Bestückung ein Klebeverfahren einge¬ setzt werden, so sind die An- und Abwicklungen der Kupfer¬ lackwicklung an den Bolzen vor der Bestückung jeweils ab¬ zuisolieren. Durch die starke Temperaturbelastung beim Ver¬ zinnen und Verlöten erweichen die Bolzen in der Regel und werden dadurch stark verformt.

Weiterhin ist bekannt, Miniaturinduktivitäten (Drosseln) mit einem sehr kleinen Kern herzustellen, so daß ein SMD-Bauele- ment mit den entsprechenden Anforderungen vorliegt. Diese Induktivitäten erfüllen jedoch nicht die Anforderungen hin¬ sichtlich der Stabkernlänge für eine ausreichende Übertra¬ gungsleistung und hinsichtlich der Baugrδße für eine Integra¬ tion in einem Chipgehäuse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine SMD-fähige

Spule bereitzustellen, deren Baugrδße ausreichend klein ist, um in einem Gehäuse zu integriert werden und die eine ausrei¬ chende Übertragungsleistung gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht durch die Merkmale des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen entnommen werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß unter Ver¬ wendung von Softferriten, unter denen mit Ferrit gefüllte

Kunststoffe verstanden werden, sich jede beliebige Form und Dimension von Spulenkernen kostengünstig, in gewünschter Geometrie und mit entsprechender Dimension herstellen läßt. Diese Bauteile sind SMD-fähig und in einfacher Weise zu bestücken. In der Regel werden Spritzverfahren, insbesondere Spritzgießverfahren zu deren Herstellung eingesetzt. Eine Stabkernspule kann komplett, einschließlich der An- und Abwickelbolzen aus dem gleichen Material und in einem Prozeß hergestellt werden. Alle wickeltechnischen Prozesse können beibehalten werden, der Kunststoff-Ferrit erreicht bezüglich der Permeabilität und des Verlustfaktors (magnetisch) in dem eingesetzten Hochfrequenzbereich (1-12 MHz) ausreichend gute Werte. Der Verlustfaktor liegt beispielsweise in einem ähnli¬ chen Bereich wie bei der Verwendung eines Vollferrites.

Anhand der begleitenden schematischen Figur wird ein Ausfüh¬ rungsbeispiel beschrieben.

Die Figur zeigt im linken Teil eine Frontansicht einer SMD- Spule und im rechten Teil eine Seitenansicht mit Blick auf die Stirnseite des Spulenkorpers.

Das gesamte Bauteil besteht aus dem Spulenkern 3, der als Stabspulenkern, d.h. zylinderförmig, ausgebildet ist. Die Bewicklung erfolgt mit einem Kupferdraht 1, der lackisoliert ist. Die Bewicklung ist im linken und rechten Teil der Front¬ ansicht dargestellt, geht jedoch über die gesamte Länge. Der Spulenkern 3 weist an seinen Enden jeweils zwei im Durchmes¬ ser größere Endkappen auf. an diesen Endkappen sind sog. Bolzen angesetzt, die zum An- bzw. Abwickeln der Enden des Kupferdrahtes 1 dienen.

In der Seitenansicht im rechten Teil der Figur ist eine An¬ oder Abwicklung auf dem Bolzen 2 dargestellt. Zur Herstellung einer Lötverbindung wird der Kupferdraht im Bereich dieses Bolzens 2 belotet. Die Belotung erfolgt mit einem üblichen Zinn-Blei-Lot.

Ungefähre Dimensionsangaben sind wie folgt: Der zentrale Durchmesser des Spulenkernes 3 beträgt 1,6 mm. Die Länge des Spulenkernes 3 über alles beträgt 10 mm. Die Länge eines Bolzens 2 beträgt 1,6 mm. Der Durchmesser des Kupferlackdrah- tes 1 beträgt 0,03 bis 0,2 mm.

Durch die Verwendung eines aus mit Ferrit gefülltem Kunst¬ stoff hergestellten Spulenkernes läßt sich eine SMD-Spule in einfacher Weise und in jeder beliebigen Form herstellen, so daß neben der SMD-Fähigkeit auch die entsprechende Miniaturi¬ sierung und die entsprechende Übertragungsleistung gewährlei¬ stet werden.




 
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