TWI796453B - 整合式多相非耦合電源電感器及製造方法 - Google Patents

Abstract

一種多相整合式電源電感器組件總成包括一整合式磁性芯結構上之複數個導電繞組，該磁性芯結構以相對於彼此隔開、非耦合的一配置接受該複數個導電繞組之各者。該整合式磁性芯結構包括一系列磁隙，其等各自分別在該複數個導電繞組中的一者上置中。該等繞組包括表面安裝終端以用於連接至一電路板。

Description

整合式多相非耦合電源電感器及製造方法

本發明所屬之技術領域大致上係關於電磁電感器組件，且更具體地係關於用於包括非磁耦合的複數個繞組之電路板應用的一電源電感器組件。

電源電感器係用於電源供應管理應用以及電路板上的電源管理電路系統，以用於供電給電子裝置（包括但不一定受限於手持式電子裝置）的一主機。電源電感器係經設計以經由流過一或多個導電繞組的電流而感應磁場，並經由在與繞組相關聯的磁性芯中產生磁場而儲存能量。電源電感器亦藉由感應通過繞組的電流流動來將所儲存的能量返回至相關聯的電路。例如，電源電感器可提供來自一電子裝置中之快速切換電源供應器的穩壓電源。電源電感器亦可用於電子電源轉換器電路系統。

已知電源電感器包括整合在一共用芯結構中的多個繞組。然而，此類型的現有電源電感器在一些態樣中係有問題的，且改進係所欲的。

無

已知電磁電源電感器包括例如整合在一共用芯結構中的複數個繞組。相對於包括用於電源之各各別相的分開磁性芯及繞組之離散式電感器組件，此類電感器組件一般有益於以降低的成本提供多相電源調控。作為一實例，一三相電源系統可使用在相同磁性芯中包括三個繞組的一整合式電源電感器組件來進行調控。各繞組係連接至一電路板上的電路系統之三個相中的一者。相對於針對各相提供一個包括自己的磁性芯之離散式電感器組件，一單芯結構上的整合式繞組一般節省電路板上的寶貴空間。此類空間節省可有助於減少電路板還有包括電路板之電子裝置的大小。

然而，已知的整合式多相電源電感器組件構造在某些態樣中係受限的，且因此在某些類型的電源系統中的應用係非所欲的。因此，現有的電源電感器構造尚未充分滿足市場在某些態樣中的需求。

同樣地，已知的整合式多相電源電感器組件的製造及組裝傾向於涉及多個芯片及製造步驟以構成磁性芯，包括但不限於與接合多個芯片相關聯的步驟，該等步驟增加製造成本及用於組件的組裝。

飽和電流(I_sat )的性能在已知的整合式多相電源電感器組件中傾向於受到磁性芯構造的限制。針對用於較高電源電子裝置之目前最佳技術的電源系統的改善係所欲的。

已知的整合式多相電源電感器組件之包括「底面積(footprint)」（所屬技術領域中的從業者當理解此係指組件在電路板的一平面上所佔據的面積）及輪廓（所屬技術領域中的從業者當理解此係指垂直於電路板平面所測得的總體組件高度）的形狀因數可有效地限制組件在較高電流、較高電源系統應用中的執行能力。平衡較高電源電路系統的電源需求以及針對甚至更小之組件的欲求是一項挑戰。

最後，在已知的組件構造中，由使用中的整合式多相電源電感器組件之邊緣效應所導致的的交流電阻(alternating current resistance, ACR)可係非所欲地高。

下文描述用於一電路板上的電源供應電路系統（即，電源電感器）的整合式電磁多相電源電感器組件總成的例示性實施例，其克服至少上文所述的缺點。例示性電感器組件總成經由組裝在包括用於改善磁性能之磁隙之一共用磁性芯結構上的複數個導電繞組至少部分地達成此目標。分散間隙材料可用以界定磁隙，該等磁隙減少（若未最小化）芯結構中的邊緣通量，且相應地減少由邊緣效應所導致的ACR。較高電源能力具備由平面導電材料及磁性芯結構形成的三維導電繞組，該結構具有與一小型輪廓結合之一相對小的底面積以適應較高電源、較高電流的應用。

圖1至圖5繪示表面安裝之電源電感器組件總成100之一第一例示性實施例的各種視圖。具體地，圖1係表面安裝之電源電感器組件總成100之一第一例示性實施例的分解圖。圖2係經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成100的俯視透視圖。圖3係表面安裝之電源電感器組件總成100的仰視圖。圖4係表面安裝之電源電感器組件總成100的側視圖。圖5係100表面安裝之電源電感器組件總成100的一部分的側視組裝圖。

電源電感器組件總成100如圖1至圖5所示大致上包括整合式磁性芯片102，其接納複數個導電繞組104；分散間隙磁性材料106，其在磁性芯片102上覆蓋各繞組104；及電路板110（圖2）。

電路板110經組態為具有多相電源供應電路系統（有時稱為線路側電路系統112），其包括以一已知方式在電路板110的平面上提供的導電跡線114。在所示的實例中，線路側電路系統114提供七相電源，且因此在所考慮的實施例中，導電跡線114之各者對應於多相線路側電源供應電路系統112之七個相的各別一者。逐一地，電源電感器組件總成100中之繞組104之各者係連接至電路板110上之導電跡線114中的一者以及至由線路側電路系統112供應之七個電源相中之相關聯的一者。

第二組導電跡線116亦在電路板110上提供，其中電源電感器組件總成100中的繞組104完成導電跡線114中的一者與導電跡線116中的一者之間的一電氣連接。導電跡線116界定電路板110上的負載電路系統118。因此，線路側電路系統112及導電跡線114提供一電流輸入給電源電感器組件總成100，而電源電感器組件總成100提供一電流輸出給導電跡線116及負載側電路系統118。負載側電路系統118可因此供電給例如一七相電動馬達，其中電源電感器組件總成100在各相中提供穩壓電源輸出給負載側電路系統118。依需要或者依所欲，線路側電路系統112或負載側電路系統118可依所欲包括電源轉換器電路系統以滿足電負載需求以及在板110上提供適當的電源穩壓器電路系統及/或一電源轉換器電路系統應用。由於此類電源穩壓器及轉換器電路通常係已知的並在所屬技術領域的範圍內，咸信電路系統的進一步描述係非必要的。

雖然以一七相電源系統作代表且電感器組件100係經組態為具有七個繞組104的一七相整合式電源電感器，可在多相電源供應電路系統112中替代地提供較多或較少數目的相，且對應於另一多相電源系統中所提供的相的繞組數目可包括在電源電感器的另一實施例中。例如，電源電感器組件100可替代地經組態以用於二相電源應用，且因此包括兩個繞組104；用於三相電源應用，且因此包括三個繞組104；或者用於包括對應數目的繞組104之電源系統的四或更多個繞組。整合式電源電感器組件的設計通常可擴充以包括n 個數目的繞組以用於具有n 個數目的繞組之一電源系統中的應用。

在一例示性實施例中，磁性芯片102係使用已知的磁性材料及技術製造為一單片式一體形成的磁性芯。將磁性芯片102製造為單片式避免必須如常見於一些已知類型的電源電感器所需般組裝用於各繞組104之分開且離散之芯片的程序步驟。相對於安裝在電路板110上的離散式電感器組件，容納多個繞組104的整合式磁性芯102在電路板110上提供空間節省。

在所考慮的實施例中，磁性芯片102可利用已知技術（諸如模製粒狀磁性粒子）由軟磁性粒子材料形成，以生產如所示並包括下文進一步描述之特徵的所欲形狀。用以製造芯片102之軟磁性粉末粒子可包括鐵氧體粒子、鐵(Fe)粒子、鋁矽鐵粉(Fe-Si-Al)粒子、MPP(Ni-Mo-Fe)粒子、HighFlux(Ni-Fe)粒子、Megaflux（Fe-Si合金）粒子、鐵基非結晶粉末粒子、鈷基非結晶粉末粒子、及其他所屬技術領域中已知的合適材料。如為所欲，亦可使用此類磁性粉末粒子材料的組合。磁性粉末粒子可使用已知方法及技術製得，且亦使用已知技術模製成所欲形狀。

在所示實例中，磁性芯片102係形成為具有相對的第一縱向側壁120及第二縱向側壁122、使第一縱向側壁120及第二縱向側壁122互連之相對的第一側向側壁124及第二側向側壁126、以及使各別的第一縱向側壁120及第二縱向側壁122及各別的第一側向側壁124及第二側向側壁126互連之相對的頂部側壁128及底部側壁130。在圖1的上下文中，「底部(bottom)」壁130係經定位為相鄰電路板110，且「頂部(top)」壁128係經定位在距電路板110某一距離處。

包括大致正交的側壁120、122、124、126、128、及130之磁性芯片102授予芯片102一總體矩形或盒狀的形狀。在所繪示的實例中，芯片102的盒狀形狀具有總體長度L（圖5），其係在側壁124、126之間並沿著一第一維度軸（諸如笛卡兒坐標系統的x 軸（圖2））測量。芯片102亦具有總體寬度W（圖3）及高度H（圖4），該總體寬度係在側壁120與122之間沿著垂直於第一維度軸之第二維度軸（諸如笛卡兒坐標系統的y 軸（圖2））測量，該高度係在頂部側壁128與底部側壁130之間沿著垂直於第一維度軸及第二維度軸延伸之第三維度軸（諸如笛卡兒坐標系統的z 軸（圖2））測量。在所示的實例中，高度H及寬度W在尺寸上大約相等，而L則顯著大於高度H及寬度W。組件100的高度H係相對小巧以提供一低輪廓組件，而考慮到所提供之繞組104的數目，寬度W及長度L係相應地小巧。

縱向側壁120及122各各別包括一系列隔開的凹部或狹槽132、134，其等界定縱向側壁120及122之各者上的一系列各別的繞組通道。大致上垂直於底部側壁130延伸的凹部或狹槽132、134且各別係以沿著芯片102的軸向長度L彼此均勻隔開之相對的對配置。凹部或狹槽132、134在底部側壁130與在頂部側壁128與底部側壁130之間延伸的架體136之間延伸，如在圖5最清楚看見者。架體136作為一共平面表面延伸，其所具有的高度H₁ （圖5）係芯片102在底部側壁130與頂部側壁128之間的其餘部分之高度H（圖4）的約½。

頂部凹部或狹槽138在架體136的各部分上方延伸，使得一系列隔開的狹槽138在頂部側壁128（圖1及圖5）中被看見以促成繞組104的組裝。狹槽138係形成在頂部側壁128中以橫向地延伸至芯片的縱向側壁120、122，並沿著磁性芯片102的軸向長度L彼此均勻地隔開。各狹槽138大致上垂直於縱向側壁120、122中之狹槽132、134中的一者延伸，且頂部側壁128中之狹槽138及各對凹部或狹槽132、134的位置在芯結構中界定一倒U形孔穴以用於繞組104的組裝。

由於所示實例中包括七個繞組104，磁性芯片102包括縱向側壁120中的七個狹槽132，縱向側壁122中的七個狹槽134，以及頂部側壁128中的七個狹槽138，其等各別接納各繞組104的不同部分，如下文進一步所述者。芯片102的製造相對簡單，並可因此以相對低於習知且相對複雜之芯形狀的成本提供。

如最清楚顯示於圖1者，導電繞組104之各者係形成為以同一方式成形及製造的導電元件。各繞組104係由一薄導電材料帶製成，該材料帶經彎折或以其他方式成形或形成為所示的幾何。在所繪示的實例中，各繞組104包括筆直或線性延伸的平面狀主繞組區段140及第一平面狀支腳142及第二平面狀支腳144，該等支腳各自垂直於平面狀繞組區段140延伸並在平面狀主繞組區段140的末端上彼此相對。因此，且在所繪示的實例中，繞組104係大致上呈倒U形的構件，其中區段140係U的底部，且支腳142、144從區段140向下延伸以經由狹槽132、134、及138組裝至芯片102。

在所示的實例中，支腳142、144不成比例地短於各繞組104的平面狀主繞組區段140。也就是，支腳142、144具有短得多的一第一軸向長度，且在所示的實例中係主繞組區段140之軸向長度的約½。相較於繞組支腳142、144更長時可以其他方式造成者，繞組支腳142、144的比例促成電路板110上之完整電感器組件100之縮減的輪廓（即，降低的高度H）。各繞組104中的主繞組區段140在x, y 平面中相對大以能夠處理較高電流、較高電源的應用，該等應用超出具有不同地類似大小之習知電磁組件構造的限制。

U形繞組104係以相當簡單的方式成形，並可由具有所欲厚度的一導電材料片體以低成本製造成如所示的三維形狀。繞組104可提前製造為分開元件，以用於與芯片102組裝在一起。也就是，繞組104可預成形為如所示之U形構形，以用於稍後與芯片102組裝在一起。

如圖式中所見，各U形繞組104係經由頂部通道138從頂部側壁128插入至芯片102中。當以此方式插入時，各繞組104中之第一支腳142及第二支腳144之各者在縱向側壁120、122中的狹槽132、134的各別一者中延伸。用以製作繞組104之材料的寬度填充磁性芯片102中的狹槽132、134，且用以製作繞組之材料的厚度係約等於狹槽132、134的深度，使得繞組支腳142、144實質上與縱向側壁120、124的外表面齊平，如圖2及圖3中所見。換言之，各繞組支腳142、144的外表面通常與各縱向側壁120、122的外表面共平面，以便最小化組件100在電路板110上的底面積。各繞組支腳142、144係在各別的縱向側壁120、122上暴露。

當各繞組104經組裝至磁性芯片時，各繞組104的主繞組區段140係以與頂部側壁128隔開的關係安座在磁性芯片102中的架體136（圖4）上。倒U形繞組104的各者容易組裝在芯片102中界定的倒U形孔穴的一者中，但由於頂部狹槽138遠深於縱向側壁120、124中的狹槽132、134，當繞組104完全組裝至磁性芯片102時，各繞組104的主繞組區段140僅佔據架體136上方之頂部狹槽138的一小部分。主繞組120一旦經組裝至芯片102便以彼此共平面的方式延伸，並在縱向維度（圖1所示之笛卡兒坐標系統中的x 維度）中彼此軸向隔開及分開一足夠距離，以避免主繞組區段140彼此磁耦合。因此，各繞組104可獨立於組件中的其他者進行操作，本文稱為電源電感器組件100中的非耦合繞組，其中沒有一個繞組104在芯片102上受到繞組104之另一者所產生之磁場的影響。因此，電源電感器組件100與具有磁耦合繞組的習知電感器組件有所區別，該等磁耦合繞組在替代應用中可係所欲，但在上述的多相電源電感器應用中則非所欲。

如在圖1、圖2、圖4、及圖5中所見，分散間隙材料106填充各繞組104之主繞組區段140上方的頂部狹槽138，使得平面狀主繞組區段140在頂部側上由分散間隙材料106覆蓋。不像迄今所述之經製造的芯片102，分散間隙磁性材料106係由以一絕緣材料塗佈的磁性粉末粒子製成，使得材料106具備所屬技術領域之從業者熟悉並以已知方式製成之所謂的分散間隙性質。因此，在所考慮的實施例中，芯片102不具備分散間隙性質，而材料106具備。因此，分散間隙磁性材料106展現不同於磁性芯片102的磁性性質，並在芯結構中界定一磁隙，以用於在組件100的使用過程中之能量儲存。

在所考慮的實施例中，可在將繞組104組裝至芯片102之前或之後將分散間隙材料106施加在頂部狹槽中。

例如，在一實施例中，芯片102可使用不包括分散間隙特性的磁性材料在一第一模製階段中形成，且在一所考慮的實施例中，可在形成芯片102的其餘部分之後，於一第二模製階段中提供分散間隙材料106。因此，可將包括分散間隙材料106的芯片102提供用於與繞組104組裝在一起。

或者，分散間隙材料106可首先以圖式中所見的所欲形狀形成，其中芯片102圍繞材料106包覆模製。接著可將包括分散間隙材料106的芯片102提供用於與磁性芯片102上的繞組104組裝在一起。

作為另一替代，繞組104可以在圖式中所見及進一步於下文描述的所欲形狀使用分散間隙材料106預成形及包覆模製，且芯片102隨後圍繞繞組104及分散間隙材料106包覆模製。

在所示的實例中，分散間隙材料106完全填充各主繞組區段140上方之頂部狹槽138的各者，使得分散間隙材料106實質上與頂部側壁128的外表面且亦與縱向側壁120、122齊平，如圖式所示。在各主繞組區段140上方延伸的分散間隙材料106提供一系列隔開的有效磁隙，以用於在一多相電源電感器應用之相中的一者上進行操作之各繞組104中的能量儲存。

由分散間隙材料106提供的磁隙係在主繞組區段140上置中並與該等主繞組區段之各者對準。因此，狹槽138中之分散間隙材料140係在x, y 平面中與主繞組區段140之各各別者水平地對準。水平平面中之各主繞組區段140的一軸向中心線（垂直於縱向側壁120、122測量係與覆蓋各主繞組區段140之分散間隙材料106的一軸向中心線對準。分散間隙材料106在主繞組104之各者的上方延伸為一水平材料列，其具有與各主繞組區段140相同的長度（在圖2的x 方向上）及相同的寬度（在圖2的y 方向上）。

在各別狹槽138中的分散間隙材料106亦延伸至頂部側壁128及縱向側壁120、122之各者並於該等側壁之上暴露，如圖2、圖4、及圖5所見。分散間隙材料106係進一步與各繞組104之主繞組區段140直接表面接觸。沒有一個分散間隙材料106在磁性芯片102上之繞組104之相鄰者中的主繞組區段140之間延伸，且沒有一個分散間隙材料106在例示性組件100中之繞組支腳142、144之間延伸。

組件總成100可藉由下列來完成：在底部側壁130上向內轉動繞組支腳142、144的末端以界定表面安裝端接墊146、148（圖3），以用於連接至電路板110（圖2）及導電跡線114、116。表面安裝墊146、148可從磁性芯片102的底部側壁130突出，使得當端接墊146、148經連接至電路板110時，在底部側壁130與電路板110之間創建一空間。可將額外的組件安裝在所創建的空間中，以進一步改善安裝在板上之組件的密度。

例示性電感器組件總成100在至少下列的態樣中係有益的。磁性芯102及繞組104以相當簡單的方式成形並促成組件的簡化組裝，且因此降低製造成本。組件總成100可在連接至各繞組之電源的不同相之間使用經平衡的電感進行操作，同時仍在較高電源、較高電流的應用中可靠地進行操作。分散間隙材料106減少（若未最小化）芯結構中的邊緣通量，且在總成100的操作過程中相應地減少由邊緣效應所導致的ACR。較高電源、較高電流能力具備由平面導電材料形成的三維導電繞組104以及具有一相對小的組件輪廓之相對簡單的芯結構。增強飽和電流(I_sat )性能。組件總成100可以相對低的成本製造，但仍提供許多習知的電源電感器無法實現的性能。

圖6至圖9係表面安裝之電源電感器組件總成200之一第二例示性實施例的各種視圖，其可用來代替如上文所述之電路板100上的電源電感器組件總成100。具體地，圖6係表面安裝之電源電感器組件總成200的分解圖。圖7係經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成200的俯視透視圖。圖8係圖7所示之表面安裝之電源電感器組件總成200的側視圖。圖9係表面安裝之電源電感器組件總成200的仰視圖。

如同電源電感器組件100，電源電感器組件200包括磁性芯片102，其形成為具有縱向側壁122、120中的狹槽134、132及頂部側壁128中的頂部狹槽138。電源電感器200亦包括繞組104，其形成為具有主繞組區段140及繞組支腳142、144。繞組104係組裝至芯片102，其中主繞組區段140經安座在架體136上，該架體在磁性芯片102的頂部側壁128下方延伸。繞組104係如上文所述以非耦合方式配置在芯片102上，使得各繞組104僅針對如上文所述之多相電源供應電路系統112之相中的一者進行操作。

然而，在組件200中，頂部通道138係淺的，且其深度約與各繞組中之主繞組區段140的厚度相同，使得當繞組104經組裝至磁性芯片102時，主繞組區段140實質上填充頂部狹槽138之各者。因此，當繞組經組裝時，主繞組區段140實質上與頂部側壁128齊平。換言之，主繞組區段的一頂部側表面以與芯片102的頂部表面共平面的關係延伸。

電源電感器組件200進一步包括磁性芯片202，其在繞組104的主繞組區段140上方經組裝至磁性芯片102。芯片202包括磁體204及呈分散間隙材料206的形式之一系列隔開的磁隙。各分散間隙材料206在各繞組104的主繞組區段140上對準及置中。相對於組件100，分散間隙材料106在x 軸方向上薄得多，且僅在各繞組104的主繞組區段140的一部分上方延伸。分散間隙材料106的軸向中心線在水平平面中保持與分散間隙材料106的軸向中心線對準。如圖8中所見，分散間隙材料106的一垂直中心線將各繞組104的主繞組區段140還有繞組104之各者的繞組支腳142、144對分成兩個相等的部分。

磁性芯片202包括縱向側壁208及210、側向側壁212及214、以及相對的頂部側壁218及底部側壁220。所示實例中的分散間隙材料206延伸至頂部側壁216及底部側壁218以及縱向側208及210之各者。底部側壁218係平坦的平面狀，並可接合至芯片102之平坦的平面狀頂部側壁128，且芯片202的縱向側壁208及210以及側向側壁212及214與組件200中之芯片102之對應的縱向側壁及橫向側壁對準。

包括分散間隙材料206的芯體204可預製並提供用於在繞組104經組裝之後與磁性芯片102組裝在一起。磁體204可包括填以分散間隙材料206的實體間隙，或者主體204可在適當位置與分散間隙材料206模製在一起。在一替代性實施例中，磁體204可包括呈氣隙形式的磁隙，其中由邊緣效應所導致的ACR並非主要關注點。

如同組件100，組件總成200可藉由在芯片102的底部側壁130上將繞組支腳142、144的末端向內轉動來完成，如圖9所示。

僅在繞組104的主繞組區段140上方延伸之呈分散間隙材料206之形式的磁隙提供增強的磁性能，同時繞組104在組件200的磁性芯結構中仍是非磁耦合的。與非由一分散間隙材料製成的磁體204組合之分散間隙材料206提供上文在組件100的一替代構造中所述之類似的有效磁隙及性能增強。由於可預製包括磁隙的芯片202，組件200的製造及組裝相對於組件100可進一步簡化。

圖10至圖12係表面安裝之電源電感器組件總成300之一第三例示性實施例的各種視圖。具體地，圖10係表面安裝之電源電感器組件總成300之一第三例示性實施例的俯視透視圖。圖11係經組裝之表面安裝之電源電感器組件總成300的側視圖。圖12係經組裝之表面安裝之電源電感器組件總成300的仰視圖。

在組件300中，繞組104係組裝在單片式磁性芯302上，該磁性芯包括縱向側壁304及306、側向側壁308及310、以及頂部側壁312及底部側壁314。繞組在磁性芯結構中彼此分開以避免使用中之相鄰繞組104的任何耦合，且取而代之地，繞組104僅針對如上文所述之一多相電源供應的一個相進行操作。

如圖10及圖11所示，第一組隔開的實體間隙316係形成在頂部側壁312中，且間隙316之各者延伸至縱向側壁304及306之各者。第一組實體間隙316以類似於組件200中之磁隙的方式在繞組104的主繞組區段140之各者上對準及置中。此外，各實體間隙316僅延伸從頂部側壁312至各繞組104的主繞組區段140之垂直距離的部分，如圖10及圖11所示。因此，各實體間隙316在各繞組104的各主繞組區段140上方延伸，但與該主繞組區段隔開。換言之，各實體間隙316對單片式磁性芯302的頂部側壁312開放，但具有一深度，該深度僅係頂部側壁302與各繞組的主繞組區段140間之垂直距離的約½。實體間隙316的寬度及深度在其他實施例中可不同於圖10及圖11中所示的實例。

如圖12所示，第二組隔開的實體間隙318係形成在底部側壁314中，且間隙318之各者延伸為在繞組104的主繞組區段140之各者上對準及置中。各實體間隙318在主繞組區段140下方以及繞組支腳142、144之間延伸。各間隙318可以類似於在各主繞組區段140之相對側上的間隙316的方式與主繞組區段隔開。

在所示實例中，實體間隙316、318之各者均係氣隙，且因此組件300不包括分散間隙材料。由於組件300中之主繞組區段140的兩側上存在間隙，組件300仍可在較高電流、較高電源電路系統中良好地運行。在一進一步的實施例中，實體間隙316、318可填以一磁性或非磁性材料以提供更進一步的性能變化。

組件總成300可藉由在芯片302的底部側壁314上將繞組支腳142、144的末端向內轉動來完成，如圖12所示。

相對於組件100及200，單片式芯302以及無分散間隙材料106進一步促成以較低成本組裝，雖然繞組104可不再從頂部側組裝至芯片，且取而代之的是必須通過縱向側插入並在其後形成為倒U形，使得繞組104的安裝稍微複雜一些。

電感器組件100、200、300的任一者亦可經組態為擺盪型電感器組件，其中芯結構在某些電流負載下可在幾乎磁飽和下進行操作，其中電感針對一預定範圍的相對小電流處於一最大位準，而電感針對另一範圍之相對較高的電流則是改變或擺盪至一較低值。藉由改變芯結構中的磁隙特性，電感器組件100、200、300可操作以在輕負載下達成一較高的OCL（open circuit inductance，開路電感）值以及在全負載下達成一較低的OCL以改善操作效率，同時在使用中維持一實質上恆定的漣波電流。

此類擺盪型電感器組件有時係用在一電源供應的一濾波電路中，其將一電源供應輸入處的交流(alternating current, AC)轉換成一電源供應輸出處的直流(direct current, DC)。此類轉換器電路系統通常可與所有種類的電子裝置併用或與該等電子裝置組合在一起提供。在其他應用中，擺盪型電感器組件可用在例如所有種類的現代電子裝置之經調控的切換式電源供應電路系統中。

咸信現已就所揭示之例示性實施例充分地說明本發明的優點及益處。

已揭示一電感器組件總成的一實施例，其包括複數個導電繞組，該複數個導電繞組各自包含一平面狀主繞組區段及垂直地延伸自該平面狀主繞組區段之相對的繞組支腳，以及一整合式磁性芯結構，該磁性芯結構以一彼此隔開之非磁耦合的配置接納該複數個導電繞組之各者。該整合式磁性芯結構包括一系列磁隙，其等之各者分別在該等平面狀主繞組區段中的一者上置中，且該等相對的繞組支腳的末端在該整合式磁性芯結構的一底部側壁上經向內轉動，以界定用於連接至一電路板的表面安裝終端。

可選地，該整合式磁性芯結構可包括一磁性芯片，其包括一頂部側壁及一架體，該架體在該頂部側壁下方延伸以與該頂部側壁隔開的關係接納該複數個導電繞組之各各別一者，且該磁隙可包括一分散間隙材料，該分散間隙材料從各平面狀主繞組區段延伸至該頂部側壁。該磁性芯片可進一步包括縱向側壁，其中該分散間隙材料延伸至該等縱向側壁之各者。

同樣可選地，該磁性芯結構包含一第一磁性芯片及一第二磁性芯片，該第一磁性芯片可經組態以接受該複數個導電繞組，並可提供該第二磁性芯片，其包括該系列的磁隙，該等磁隙各各別在該等平面狀主繞組區段中的一者上置中。該複數個導電繞組之各者的該主繞組區段實質上可與該第一磁性芯片之一頂部側壁齊平，且該第二磁性芯片可上覆於該第一磁性芯片的該頂部側壁。

作為另一選項，該磁性芯結構可係一單芯片，其包括該系列的磁隙，該等磁隙各各別在該等平面狀主繞組區段中的一者上置中。該系列的磁隙可包括一第一系列磁隙及一第二系列磁隙，該第一系列磁隙在各繞組的該主繞組區段上方於該單磁性芯片的一頂部側壁上延伸，該第二系列磁隙在各繞組的該主繞組區段下方於該單磁性芯片的一底部側壁上延伸。該系列的磁隙可包括氣隙。

該磁性芯結構可包括相對的縱向側壁及該等縱向側壁之各者中的一系列狹槽，該系列狹槽之各者接納該複數個導電繞組中之各別一者之該等繞組支腳的各別一者。該複數個導電繞組中的該等繞組支腳之各者可在該等縱向側壁中的一者上暴露。

該複數個導電繞組可包括七個導電繞組。該系列的磁隙可包括氣隙或經填充的實體間隙。該等經填充的實體間隙可包括填充該等實體間隙的一分散間隙材料。

該系列的磁隙可與該磁性芯結構中的該主繞組區段分別隔開。該等表面安裝終端可從該底部側壁突出。該系列的磁隙可包括在各導電繞組之該主繞組區段的下方延伸的磁隙。

該磁性結構可包括一頂部側壁，且該複數個導電繞組之各者中的該等平面狀主繞組區段可以與該頂部側壁隔開的一關係彼此共平面延伸。該磁性芯結構可界定用於該等主繞組區段之各者的一各別狹槽，並可在各狹槽中接納該主繞組區段之一整體。該等繞組支腳的一軸向長度小於該複數個繞組之各者中之該主繞組區段的一軸向長度，且該電感器組件可界定一電源電感器。

本書面說明使用實例來揭示本發明（包括最佳模式），且亦使所屬技術領域中具有通常知識者能夠實行本發明（包括製作及使用任何裝置或系統以及執行任何結合的方法）。本發明之可取得專利權的範圍係由專利申請範圍定義，並可包括所屬技術領域中具有通常知識者所發想的其他實例。若此類其他實例具有與申請專利範圍之字面用語無任何不同的結構元件，或者若此類其他實例包括與申請專利範圍之字面用語具有非實質差異的同等結構元件，則此類其他實例係意欲從屬於申請專利範圍的範疇內。

100‧‧‧表面安裝之電源電感器組件總成102‧‧‧整合式磁性芯片104‧‧‧導電繞組106‧‧‧分散間隙磁性材料110‧‧‧電路板112‧‧‧線路側電路系統114‧‧‧導電跡線116‧‧‧導電跡線118‧‧‧負載側電路系統120‧‧‧第一縱向側壁122‧‧‧第二縱向側壁124‧‧‧第一側向側壁126‧‧‧第二側向側壁128‧‧‧頂部側壁130‧‧‧底部側壁132‧‧‧凹部或狹槽134‧‧‧凹部或狹槽136‧‧‧架體138‧‧‧頂部凹部或狹槽140‧‧‧平面狀主繞組區段142‧‧‧第一平面狀支腳144‧‧‧第二平面狀支腳146‧‧‧表面安裝端接墊/ 表面安裝墊148‧‧‧表面安裝端接墊/ 表面安裝墊200‧‧‧表面安裝之電源電感器組件總成/ 電源電感器/ 組件/ 組件總成202‧‧‧磁性芯片/ 芯片204‧‧‧磁體206‧‧‧分散間隙材料208‧‧‧縱向側壁210‧‧‧縱向側壁212‧‧‧側向側壁214‧‧‧側向側壁216‧‧‧頂部側壁218‧‧‧底部側壁300‧‧‧表面安裝之電源電感器組件總成302‧‧‧單片式磁性芯304‧‧‧縱向側壁306‧‧‧縱向側壁308‧‧‧側向側壁310‧‧‧側向側壁312‧‧‧頂部側壁314‧‧‧底部側壁316‧‧‧第一組隔開的實體間隙318‧‧‧第二組隔開的實體間隙L‧‧‧長度H‧‧‧高度H₁‧‧‧高度W‧‧‧寬度

除非以其他方式詳細指明，非限制性及非窮舉的實施例係參照下列圖式描述，其中相似的元件符號係指不同圖式各處之相似的部件。 圖1係一表面安裝之電源電感器組件總成之一第一例示性實施例的分解圖。 圖2係圖1所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的俯視透視圖。 圖3係圖2所示之表面安裝之電源電感器組件總成的仰視圖。 圖4係圖2所示之表面安裝之電源電感器組件總成的側視圖。 圖5係圖1所示之表面安裝之電源電感器組件總成的一部分的側視組裝圖。 圖6係一表面安裝之電源電感器組件總成之一第二例示性實施例的分解圖。 圖7係圖6所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的俯視透視圖。 圖8係圖7所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的側視圖。 圖9係圖7所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的仰視圖。 圖10係一表面安裝之電源電感器組件總成之一第三例示性實施例的俯視透視圖。 圖11係圖10所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的側視圖。 圖12係圖10所示之經組裝的表面安裝之電源電感器組件總成的仰視圖。

100‧‧‧表面安裝之電源電感器組件總成

102‧‧‧整合式磁性芯片

104‧‧‧導電繞組

106‧‧‧分散間隙磁性材料

120‧‧‧第一縱向側壁

122‧‧‧第二縱向側壁

124‧‧‧第一側向側壁

126‧‧‧第二側向側壁

128‧‧‧頂部側壁

130‧‧‧底部側壁

132‧‧‧凹部或狹槽

134‧‧‧凹部或狹槽

138‧‧‧頂部凹部或狹槽

140‧‧‧平面狀主繞組區段

142‧‧‧第一平面狀支腳

144‧‧‧第二平面狀支腳

Claims (20)

1. 一種電感器組件總成，其包含：複數個導電繞組(winding)，其等各自包含一平面狀主繞組區段及相對的繞組支腳，該等繞組支腳垂直地延伸自該平面狀主繞組區段；一整合式磁性芯結構，其以相對於彼此隔開、非磁耦合的一配置接受該複數個導電繞組之各者；其中該整合式磁性芯結構包括一系列磁隙，該等系列磁隙中之各間隙各別在該等平面狀主繞組區段中的一者上置中且改變該等平面狀主繞組區段之相對側上之該整合式磁性芯結構之各別磁隙特性，且該系列磁隙中之至少一個間隙僅延伸該至少一導電繞組及該整合式磁性芯結構之一外壁之間之距離之部分；其中相對的該等繞組支腳之該等末端係在該整合式磁性芯結構的一底部側壁上向內轉動，以界定用於連接至一電路板的表面安裝終端；且其中該電感器組件總成可操作為一擺盪型(swing)電感器組件，其中該整合式磁性芯結構在一第一範圍之低電流條件中以一高電感位準操作，並在一第二範圍之高電流條件中以一低電感位準操作。
2. 如請求項1之電感器組件總成，其中該整合式磁性芯結構包括一磁性芯片，其包括一頂部側壁及一架體，該架體在該頂部側壁下方延伸以與該頂部側壁隔開的關係接納該複數個導電繞組之各各別一者，且該磁隙包含一分散間隙材料，該分散間隙材料從各平面狀主繞組區段延伸至該頂部側壁。
3. 如請求項2之電感器組件總成，其中該磁性芯片進一步包括縱向側壁，且其中該分散間隙材料延伸至該等縱向側壁之各者。
4. 如請求項1之電感器組件總成，其中該磁性芯結構包含一第一磁性芯片及一第二磁性芯片，該第一磁性芯片經組態以接受該複數個導電繞組，該第二磁性芯片包括該系列磁隙，該系列磁隙各各別在該等平面狀主繞組區段中的一者上置中。
5. 如請求項4之電感器組件總成，其中該複數個導電繞組之各者的該主繞組區段實質上係與該第一磁性芯片之一頂部側壁齊平，且其中該第二磁性芯片上覆於該第一磁性芯片的該頂部側壁。
6. 如請求項1之電感器組件總成，其中該整合式磁性芯結構係包括該系列磁隙之一單磁性芯片。
7. 如請求項6之電感器組件總成，其中該系列磁隙包括一第一系列磁隙及一第二系列磁隙，該第一系列磁隙在該複數個導電繞組之各者的該主繞組區段上方於該單磁性芯片的一頂部側壁上延伸，該第二系列磁隙在該複數個導電繞組之各者的該主繞組區段下方於該單磁性芯的一底部側壁上延伸。
8. 如請求項6之電感器組件總成，其中該第一系列磁隙或該第二系列磁隙包括氣隙。
9. 如請求項1之電感器組件總成，其中該整合式磁性芯結構包括相對的縱向側壁及該等縱向側壁之各者中的一系列狹槽，該系列狹槽之各者接納該複數個導電繞組中之各別一者之該等繞組支腳的各別一者。
10. 如請求項9之電感器組件總成，其中該複數個導電繞組中的該等繞組支腳之各者係在該等縱向側壁中的一者上暴露。
11. 如請求項1之電感器組件總成，其中該複數個導電繞組包括七個導電繞組。
12. 如請求項1之電感器組件總成，其中該系列磁隙包括氣隙或經填充的實體間隙。
13. 如請求項12之電感器組件總成，其中經填充的該等實體間隙包含填充該等實體間隙的一分散間隙材料。
14. 如請求項1之電感器組件總成，其中該系列磁隙係分別與該整合式磁性芯結構中該複數個導電繞組之各者的該主繞組區段隔開。
15. 如請求項1之電感器組件總成，其中該等表面安裝終端從該底部側壁突出。
16. 如請求項1之電感器組件總成，其中該系列磁隙包括在該複數個導電繞組之各者之該主繞組區段的下方延伸的磁隙。
17. 如請求項1之電感器組件總成，其中該整合式磁性芯結構包括一頂部側壁，且該複數個導電繞組之各者中的該等平面狀主繞組區段係以與該頂部側壁隔開的一關係彼此共平面延伸。
18. 如請求項17之電感器組件總成，其中該整合式磁性芯結構界定用於該複數個導電繞組之該等主繞組區段之各者的一各別狹槽，並在各狹槽中接納該主繞組區段之一整體。
19. 如請求項17之電感器組件總成，其中該等繞組支腳的一軸向長度小於該複數個導電繞組之各者中之該主繞組區段的一軸向長度。
20. 如請求項1之電感器組件總成，其中該電感器組件總成界定一電源電感器。

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