WO2002095776A1 - Induktives miniaturbauelement für smd-montage, sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to an inductive miniature component for SMD assembly with a coil carrier made of plastic or ferrite material, in or on which at least one coil winding is arranged, whereby on one outside of the coil carrier and in one piece with this projecting connection pins are arranged, around each of which a End of the winding wire of a coil winding is wound around in several turns, and a method for producing such a component.
- Such an inductive miniature component with a coil carrier made of ferrite material is described, for example, in German Utility Model No. 298 24 118.8.
- the invention has for its object to form an inductive miniature component for SMD assembly with the features specified at the beginning and in the preamble of claim 1 such that even when using winding wires with a very thin diameter, the risk of the end of the winding wire tearing off even in the event of shock - Vibration exposure is significantly reduced.
- the basic idea of the invention is not to wind the respective end of the winding wire directly onto the connecting pin, but to first encircle the connecting pin with a wire in several turns. The end of the winding wire is then wound around in several turns on the resulting metallizing wire winding surrounding the connecting pin.
- the previous wrapping of the connecting pin with an electrically conductive wire of larger diameter creates wide metallized areas that are similar to metal connections. It has been shown that connections can be achieved in this way that are mechanically much more stable than connections in which the end of the winding wire is wound directly onto the connecting pin.
- the diameter of the wire of the metallizing wire winding should be so large that its tensile strength is sufficient to meet the demands placed on the component with regard to impact and shaking stress. It has turned out that it is favorable if the wire of the metallizing wire winding has a diameter which is at least twice as large as the diameter of the winding wire.
- the wire of the metallizing wire winding can be a CuAg wire, but also a tinned Cu wire can be used or a wire made of an alloy with higher tensile strength, such as bronze.
- connection technology according to the invention can be used both for coil carriers made of plastic material and for coil carriers made of ferrite material and ceramic plates.
- the arrangement of the connecting pins is arbitrary and can be adapted to the respective needs. Exemplary embodiments of an inductive miniature component according to the invention are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings
- FIG. 1 shows a miniature inductive component, which is designed as a transponder coil, in a top view
- Fig. 2 shows the component of Figure 1 in section along the line 11-11 in Fig. 1.
- FIG. 3 shows a view of the component according to FIG. 1 from the bottom side
- FIG. 4 shows a partial view of the component according to FIG. 1 in the region of a connecting pin, in an enlarged representation compared to FIG. 1;
- FIG. 5 shows a top view of the coil carrier of a miniature component, which is designed as a hood, without a coil winding;
- FIG. 6 shows a section through the coil carrier according to FIG. 5 along the line A-B;
- FIG. 7 shows a partially sectioned view of the coil former according to FIG. 5 from the direction VII in FIG. 5;
- FIG. 8 is a top view of a coil carrier designed as a ceramic plate for double-hole core transformers
- FIG. 9 is a top view of a coil carrier designed as a ferrite winding body for an inductive component.
- a transponder coil is shown with a coil carrier 1 designed as a hood, into which a coil winding 2 is inserted.
- the coil carrier 1 has an octagonal plan and is made of plastic material.
- connecting pins 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4 are arranged, which are integrally connected to the coil carrier.
- the connecting pins 1.1 to 1.4 are arranged in the transverse direction to the coil axis.
- the ends 2.1 to 2.4 of the coil winding 2 are wound in several turns around the connecting pins 1.1 to 1.4.
- connection technology using the example of the connecting pin 1.1. It can be seen that between the surface of the connecting pin 1.1 and the turns 2.1 of the winding wire end wound around it there is a metallizing wire winding 3.1, which consists of an electrically conductive wire whose diameter is larger than that
- FIGS. 5 to 7. This in turn is a bobbin 4 designed as a hood, which has a rectangular plan, and the connecting pins 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 are each arranged on two opposite side walls of the bobbin 4.
- the connection of the ends of the winding wire, not shown, of the coil winding, also not shown, is carried out in the same way as described with reference to FIG. 4.
- FIG. 8 Another example is the coil carrier 5 shown in FIG. 8, which is designed as a ceramic plate for a double-hole core transformer and has connecting pins 5.1, 5.2, 5.3 or 5.4 and 5.5 on the opposite side faces.
- the coil carrier 6 is designed here as a ferrite winding body with two connecting pins 6.1 and 6.2 on the opposite sides of the winding body.
- One end 7.1 of the winding 7, which is otherwise only indicated, is wound in several turns around the connecting pin 6.1 after a metallizing wire winding 8.1 has also been applied to it in several turns from a wire whose diameter is larger than the diameter of the winding wire.
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Abstract
Ein induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit einem Spulenträger (1) aus Kunststoff-oder Ferritmaterial in oder auf dem mindestens eine Spulenwicklung angeordnet ist, wobei an einer Aussenseite des Spulenträgers und einstückig mit diesem nach aussen ragende Anschlusszapfen (1.1) angeordnet sind, um welche jeweils ein Ende (2.1) des Wicklungsdrahtes einer Spulenwicklung in mehreren Windungen herumgewickelt ist. Zwischen dem Anschlusszapfen (1.1) und dem um ihn herumgewickelten Ende (2.1) des Wicklungsdrahtes ist eine metallisierende Drahtwicklung (3.1) aus einem elektrisch leitenden Draht angeordnet, dessen Durchmesser grösser ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlusszapfen (1.1) aufgewickelt ist.
Description
Induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage, sowie Verfahren zu seiner
Herstellung
Die Erfindung betrifft ein induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit einem Spulenträger aus Kunststoff- oder Ferritmaterial, in oder auf dem mindestens eine Spulenwicklung angeordnet ist, wobei an einer Außenseite des Spulenträgers und einstückig mit diesem nach außen ragende Anschlusszapfen angeordnet sind, um welche jeweils ein Ende des Wicklungsdrahtes einer Spulenwicklung in mehreren Windungen herumgewickelt ist, sowie ein Ver- fahren zur Herstellung eines solchen Bauelements.
Ein derartiges induktives Miniatur-Bauelement mit einem aus Ferritmaterial bestehenden Spulenträger ist beispielsweise in dem deutschen Gebrauchsmuster Nr. 298 24 118.8 beschrieben.
Bei derartigen Bauelementen tritt das Problem auf, dass bei Wicklungsdrähten mit sehr kleinem Durchmesser, beispielsweise unter 0,08 mm die Anschlusstechnik, bei welcher das Ende des Wicklungsdrahtes in mehreren Windungen um den Anschlusszapfen im Hinblick auf die Festigkeit beim Falltest und beim Vibrationstest kritisch wird. Es besteht die Gefahr, dass die Enden der dünnen Wicklungsdrähte bei Beanspruchung abreißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit den eingangs und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen so auszubilden, dass auch bei der Verwendung von Wicklungsdrähten mit sehr dünnem Durchmesser die Gefahr eines Abreißens des Ende des Wicklungsdrahtes auch bei Schock- Vibrationsbelastung erheblich herabgesetzt ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt im Hinblick auf das Bauelement gemäß den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch, dass jeweils zwischen dem Anschlusszapfen und dem um ihn herumgewickelten Ende des Wicklungsdrahtes eine metallisierende Drahtwicklung aus einem elektrisch leitenden Draht angeordnet ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlusszapfen aufgewickelt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen sowie weiter unten anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelementes ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlusszapfen; b) Umwickeln der Anschlusszapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes;
c) Einsetzen einer Spulenwicklung in den Spulenträger; d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und ggf. Vorverzinnen der Enden; e) Umwickeln der mit der metallisierten Drahtwicklung versehenen Anschlusszapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen; f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlusszapfen durch
Tauchlöten.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauelements ist durch die folgenden Verfahrensschritte gekennzeichnet:
a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlusszapfen; b) Umwickeln der Anschlusszapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes; c) Aufbringen mindestens einer Spulenwicklung auf den Spulenträger; d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und ggf. Vorverzinnen der Enden; e) Umwickeln der mit der metallisierenden Drahtwicklung versehenen Anschlusszapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen; f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlusszapfen durch Tauchlöten.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das jeweilige Ende des Wicklungsdrahtes nicht direkt auf den Anschlusszapfen aufzuwickeln, sondern den Anschlusszapfen zunächst mit einem Draht in mehreren Windungen zu um-
Auf die so entstehende, den Anschlußzapfen umgebende metallisierende Drahtwicklung wird dann das Ende des Wicklungsdrahtes in mehreren Win- düngen herumgewickelt. Durch das vorherige Umwickeln des Anschlußzapfens mit einem elektrisch leitenden Draht größeren Durchmessers entstehen breite metallisierte Flächen, die Metallanschlüssen ähnlich sind. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise Anschlüsse erreicht werden, die mechanisch wesentlich stabiler sind als Anschlüsse, bei denen das Ende des Wicklungsdrahtes direkt auf den Anschlußzapfen aufgewickelt wird.
Der Durchmesser des Drahtes der metallisierenden Drahtwicklung soll so groß sein, daß seine Zugfestigkeit ausreicht, den an das Bauelement gestellten Ansprüchen bezüglich Stoß- und Schüttelbelastung zu genügen. Es hat sich her- ausgestellt, daß es günstig ist, wenn der Draht der metallisierenden Drahtwicklung einen Durchmesser aufweist, der mindestens doppelt so groß ist wie der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.
Der Draht der metallisierenden Drahtwicklung kann ein CuAg-Draht sein, es kann aber auch ein verzinnter Cu-Draht verwendet werden oder ein Draht aus einer Legierung mit höherer Reißfestigkeit, wie beispielsweise Bronze.
Die erfϊndungsgemäße Anschlußtechnik ist sowohl bei Spulenträgern aus Kunststoffmaterial als auch bei Spulenträgern aus Ferritmaterial und Keramik- platten anwendbar. Die Anordnung der Anschlußzapfen ist beliebig und kann an die jeweiligen Bedarfszwecke angepaßt werden.
Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen Ausführungsbeispiele für ein induktives Miniaturbauelement nach der Erfindung näher erläu- trat
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein induktives Miniaturbauelement, das als Transponderspule ausge- bildet ist, in einer Aufsicht;
Fig. 2 das Bauelement nach Fig. 1 im Schnitt nach der Linie 11-11 in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht des Bauelementes nach Fig. 1 von der Bodenseite her;
Fig. 4 in gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung eine Teilaufsicht auf das Bauelement gemäß Fig. 1 im Bereich eines Anschlußzapfens;
Fig. 5 in einer Aufsicht den als Haube ausgebildeten Spulenträger eines Mi- niaturbauelementes ohne Spulenwicklung;
Fig. 6 einen Schnitt durch den Spulenträger nach Fig. 5 gemäß der Linie A-B;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht des Spulenträgers nach Fig. 5 aus der Richtung VII in Fig. 5;
Fig. 8 in Aufsicht einen als Keramikplatte ausgebildeten Spulenträger für Doppellochkernübertrager;
Fig. 9 in Aufsicht einen als Ferritwickelkörper ausgebildeten Spulenträger für ein induktives Bauelement.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Transponderspule dargestellt mit einem als Haube ausgebildeten Spulenträger 1, in den eine Spulenwicklung 2 eingesetzt ist. Der Spulenträger 1 besitzt einen achteckigen Grundriß und besteht aus Kunststoffmaterial. An jeder zweiten Seitenfläche des Spulenträgers 1 sind Anschlußzapfen 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 angeordnet, die mit dem Spulenträger einstückig verbunden sind. Die Anschlußzapfen 1.1 bis 1.4 sind in Querrichtung zur Spulenachse angeordnet. Die Enden 2.1 bis 2.4 der Spulenwicklung 2 sind jeweils in mehreren Windungen um die Anschlußzapfen 1.1 bis 1.4 herumgewickelt. Fig. 4 zeigt Einzelheiten dieser Anschlußtechnik am Beispiel des Anschlußzapfens 1.1. Es ist zu erkennen, daß sich zwischen der Oberfläche des Anschlußzapfens 1.1 und den Windungen 2.1 des um ihn herumgewickelten Wicklungsdrahtendes eine metallisierende Drahtwicklung 3.1 befindet, die aus einem elektrisch leitenden Draht besteht, dessen Durchmesser größer ist als der
Durchmesser des Wicklungsdrahtes 2.1 und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlußzapfen 1.1 aufgewickelt ist.
Diese Anschlußtechnik kann auch bei Spulenträgern anderer Form eingesetzt werden. Ein Beispiel hierfür ist in den Fig. 5 bis 7 gezeigt. Es handelt sich hier wiederum um einen als Haube ausgebildeten Spulenträger 4, der einen rechtek- kigen Grundriß aufweist und die Anschlußzapfen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 sind jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Spulenträgers 4 angeordnet. Der Anschluß der nicht dargestellten Enden des Wick- lungsdralites, der ebenfalls nicht dargestellten Spulenwicklung, erfolgt in der gleichen Weise wie anhand von Fig. 4 geschildert.
Ein weiteres Beispiel ist der in Fig. 8 dargestellte Spulenträger 5, der als keramische Platte für einen Doppellochkernübertrager ausgebildet ist und an den einander gegenüberliegenden Seitenflächen Anschlußzapfen 5.1, 5.2, 5.3 bzw. 5.4 und 5.5 aufweist. Auch hier erfolgt der Anschluß der Enden der nicht dargestellten Wicklung in der gleichen Weise wie anhand von Fig. 4 geschildert.
Fig. 9 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Spulenträgers. Der Spulenträger 6 ist hier als Ferrit- Wickelkörper ausgebildet mit zwei Anschluß- zapfen 6.1 und 6.2 an den gegenüberliegenden Seiten des Wickelkörpers. Ein Ende 7.1 der im übrigen nur angedeuteten Wicklung 7 ist in mehreren Windungen um den Anschlußzapfen 6.1 herumgewickelt, nachdem auf diesen ebenfalls in mehreren Windungen eine metallisierende Drahtwicklung 8.1 aufgebracht wurde aus einem Draht, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.
Claims
1. Induktives Miniaturbauelement für SMD-Montage mit einem Spulenträger (1, 4) aus Kunststoff- oder Ferritmaterial, in oder auf dem mindestens eine
Spulenwicklung (2) angeordnet ist, wobei an einer Außenseite des Spulenträgers und einstückig mit diesem nach außen ragende Anschlußzapfen (1.1 bis 1.4, 4.1 bis 4.6) angeordnet sind, um welche jeweils ein Ende (2.1 bis 2.4) des Wicklungsdrahtes einer Spulenwicklung in mehreren Windungen herumgewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen dem
Anschlußzapfen (1.1) und dem um ihn herumgewickelten Ende (2.1) des Wicklungsdrahtes eine metallisierende Drahtwicklung (3.1) aus einem elektrisch leitenden Draht angeordnet ist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes und der in mehreren Windungen direkt auf den Anschlußzapfen (1.1) aufgewickelt ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Drahtes der metallisierenden Drahtwicklung (3.1) mindestens zweimal so groß ist wie der Durchmesser des Wicklungsdrahtes.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht der metallisierenden Drahtwicklung (3.1) ein CuAg-Draht ist.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger als Haube (1, 4) ausgebildet ist, in welche die Spulenwicklung (2) eingesetzt ist und die Anschlußzapfen (1.1 bis 1.4, 4.1 bis 4.6) an den Seitenwänden der Haube in Querrichtung zur Spulenachse angeordnet sind.
5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (4) einen im wesentlichen rechteckigen Grundriß aufweist und die Anschlußzapfen (4.1 bis 4.6) jeweils an zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden angeordnet sind.
6. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (1) einen im wesentlichen achteckigen Grundriß aufweist und die Anschluß- zapfen (1.1 bis 1.4) jeweils an jeder zweiten Seitenfläche angeordnet sind.
7. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube einen runden Grundriß aufweist.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenträger (5) als Keramikplatte ausgebildet ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlußzapfen; b) Umwickeln der Anschlußzapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Drahtdurchmesser des Drahtes größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes; c) Einsetzen einer Spulenwicklung in den Spulenträger; d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und gegebenenfalls Vorverzinnen der Enden; e) Umwickeln der mit der metallisierten Drahtwicklung versehenen An- schlußzapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen; f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlußzapfen durch Tauchlöten.
10. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
a) Bereitstellen eines Spulenträgers mit nach außen ragenden Anschlußzapfen; b) Umwickeln der Anschlußzapfen mit einer metallisierenden Drahtwicklung in mehreren Windungen, wobei der Durchmesser des Drahtes grö- ßer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes; c) Aufbringen mindestens einer Spulenwicklung auf den Spulenträger; d) Entfernen der Lackisolierung an den Enden des Wicklungsdrahtes und gegebenenfalls Vorverzinnen der Enden; e) Umwickeln der mit der metallisierenden Drahtwicklung versehenen Anschlußzapfen mit den Enden des Wicklungsdrahtes der Spulenwicklung in mehreren Windungen; f) Kontaktierung der Spulenenden mit den Anschlußzapfen durch Tauchlöten.
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