[发明专利]高电流功率电感器

说明书

本文公开了高电流功率电感器。一种表面贴装功率电感器，包括预制导电绕组夹和第一和第二成型芯件。在某些功率管理电路中该芯件可配置成减小功率电感器中经受的不平衡力。不平衡力的减小，减小了使用中功率电感器的振动，并依次减小了功率电感器运行时的噪声。

技术领域

本发明的领域涉及电子元件和制造这些元件的方法，以及更特别地涉及电感器、变压器和制造这些器件的方法。

背景技术

典型的电感器可包括环状芯和成型芯，其中包含屏蔽芯和鼓芯、U型芯和I型芯、E型芯和I型芯以及其它匹配形状。这些电感器的典型芯材料是铁氧体或标准的粉芯材料，其包括铁(Fe)、铝硅铁粉(Al-Si-Fe)、MPP(Mo-Ni-Fe)和“高磁通(HighFlux)”(Ni-Fe)。电感器典型地具有环绕芯的导电绕组，其可包括但不限于平面或圆形的磁体线圈、冲压铜箔、或夹子。绕组可直接缠绕在鼓芯或其它线筒芯上。绕组的每一个末端可被看作是引线并用于将电感器耦合到电路。根据应用的要求，绕组可以是预成型的、半预成型的、或不成型的。不连续的芯可通过粘接剂粘到一起。

随着功率电感器向更高电流的趋势发展，提供的电感器需要存在有更灵活的形状因数、更强大的配置、更高的功率和能量密度、更高的效率，和更严格的电感和直流电阻(“DCR”)容差。DC-DC变换器和电压调节模块(“VRM”)的应用经常要求电感器具有更严格的DCR容差，由于成品的制造工艺现在很难提供。在典型的电感器中提供更高的饱和电流和更严格的容差DCR，目前的解决方案已经变得非常困难和昂贵，并从这些典型的电感器不能提供最好的性能。因此，电流电感器需要这样的改善。

为了改善某些电感器的特性，近来环状芯已经使用非晶粉末材料作为芯材料来制造。环形芯要求线圈或绕组被直接缠绕在芯上。在这个绕制工艺期间，该芯可能很容易破碎，因此导致制造工艺困难和它使用在表面贴装中更昂贵的费用。此外，由于在环形芯中不均匀的线圈绕组和线圈张力变化，DCR不是很一致，而这在DC-DC变换器和VRM中是特别需要的。由于在压制过程期间涉及高的压力，不可能使用非晶粉末材料制造成型芯。

由于在电子封装中的进展，制造具有微型结构的功率电感器是趋势。因此，芯结构必须具有小而再小的外形，从而它它们可以适应现代电子器件，它它们中的一些可以是微小的或具有非常薄的外形。制造小外形的电感器已经使制造商遇到了许多困难，因此使得制造工艺变得昂贵。

例如，当组件变得越来越小的时候，由于组件手绕的性质，困难增加了。这些手绕的组件在自身的生产中产生了矛盾。另一个遇到的困难包括成型芯是非常脆的且整个制造工艺使芯倾向于破碎。另外的困难是由于装配期间两个分离的芯之间的间隙误差，电感是不一致的，两个分离的芯包括但不限于鼓芯和屏蔽芯，ER型芯和I型芯，以及U型芯和I型芯。进一步困难是由于绕制工艺期间不均匀的缠绕和张力，DCR是不一致的。当想要制造微小结构电感器时，这些困难仅仅代表了许多遇到的困难中的一些例子。

像其它组件，在竞争激烈的电子设备制造业中，检查电感器的制造工艺件已经作为减小花费的方法。当制造的组件是低费用、高容量的组件时，制造费用的减少是特别想要的。在高容量组件中，当然制造成本的任何减少是重要的。制造中使用的一种材料可能比另一种材料具有更高的花费是可能的。但是，使用更昂贵的材料，整个制造成本可能是较少的，因为制造工艺中产品的稳定性和一致性比用较少费用的材料制造的相同产品的稳定性和一致性更高。因此，大量实际制造的产品可以被销售，而不是被丢弃。此外，也可能的是，用于制造组件的一种材料可能比另一种材料具有更高的成本，但是人力成本的节约远远补偿了材料成本的增加。这些例子仅仅是许多减少制造成本中的一些。