在电子和电子元器件等密集制造业高度竞争的世界中，价格侵蚀是每位制 造商面对竞争对手必须有效保持竞争力的一个现实。为了保持竞争力，人们必 须在不牺牲质量或者任何重要性能属性的情况下，能够生产出比竞争对手成本 低的所需元器件。这对于电子电路元件，特别是感应器件尤其重要。
现有技术中有许多不同结构的电子电路元件和感应器件。例如，于1969 年6月10日公布并授予给Mitsuo等的专利号为3,449,704的美国专利公开了 一种具有单邻近类型(a single close-in type)通孔的阻抗变压器，其上具有至 少两匝原边线圈和单匝副边线圈。两种线圈都与铁心孔的内壁保持紧密接触， 并且在孔内侧的区域两种线圈彼此紧密接触。在所述孔外侧区域中的原边线圈 的各匝彼此分隔开。
于1974年5月21日公布并授予给Muckelroy的专利号3,812,442题为 “ceramic conductor”的美国专利公开了一种包括浸入(immerse)在磁性难熔 材料的矩形块中和沉积金属膜螺旋状传导路径的单块微小感应器。该感应器在 其各块的端部具有作为端子的金属盖帽。可以将这些端子焊接为位于衬底上的 敷有金属的焊盘。同时还公开了一种制造该感应器的方法，其中在薄的未烧结 的磁性陶瓷片上沉积传导金属环路，所述陶瓷片具有用于在其内互连的孔，并 且其中将所述孔对准以及将所述片层叠，使得在烧结所述金属时形成浸入在连 续陶瓷块中的螺旋状传导路径。
于1978年10月10日公布并授予给Duncan的专利号为4,119,914、题目 为“Double balanced mixer using single ferrite core”的美国专利公开了一种使用 单铁氧体铁心的双平衡混合器。铁心包括两个孔和一个通过各孔缠绕的变压 器。两变压器以公知的方式通过二极管连接以提供混合器。
于1994年7月4日公布并授予给Sasaki的专利号为4,845,452、题目为 “Composite bead element”的美国专利公开了一种复合珠状(bead)元件，该 元件包括类似芯片的磁体，其形成为接近矩形的平行管形成并且其中设置有凹 陷，在该磁体内形成至少一个通孔并且将电子元器件插入所述凹陷内。通过设 置在通孔中的导体形成珠状感应器，并且所述电子元器件和所述导体通过磁体 表面上的预定导体连接。
于1994年9月27日公布并且授予给Wai等的专利号为5,351,167、题目 为“Self-leaded surface mounted rod inductor”的美国专利公开了一种适于在PC 主板上进行表面安装的电子元器件，其具有由介电材料形成的延长线轴。在线 轴的线圈支撑表面缠绕有线圈。该线圈具有缠绕在从线轴的相同侧延伸出的一 对T型焊接端子支撑件周围的一对焊接端子。当线轴放置在PC主板上部时， 支撑件将缠绕的焊接端子置于焊盘的稍上方。
于1997年12月16日公布并且授予给Kanoh等的专利号为5,669,025、题 目为“Thin film chip-type filter with an external electrode formed on an adhension layer”的美国专利公开了一种贴片电路元器件，其包括通过彼此粘结第一和第 二衬底形成的贴片主体。在彼此相对的第一和第二衬底之间设有聚酰亚胺粘附 层并且在第一和第二衬底的一对主表面的至少之一上形成薄膜电路图案，而在 芯片主体的端部表面上形成外部电极以于薄膜电路图案电连接。
于1998年9月8日公布并且授予给Fleming等的专利号为5,802,702、题 目为“Method of making a device including a metallized magnetic substrate”的美 国专利公开了一种制造用于包括磁性元器件的器件的敷有金属的磁性衬底的 方法，该方法包括提供未烧结的陶瓷主体。在一示例性实施方式中，该方法进 一步包括产生贯穿陶瓷主体的一个或者多个通路、用传导材料涂布通路侧壁、 形成穿过陶瓷主体的孔，使得孔的端部与通路相交叉，并且使未烧结的陶瓷主 体金属化，从而形成在通路中包括传导材料的传导路径。最后，按照传统的方 式使未烧结的陶瓷主体金属化，并且优选地再沉积附加的导体材料。
于1999年7月13日公布并且授予给Sat等的专利号为5,923,237、题目为 “Wirewound-chip balun transformer”的美国专利公开了一种用于平面封装的 线绕的不平衡变压器，其包括具有在两端部的端部凸缘、至少一个中间凸缘和 两个或者多个绕线凹陷的凸缘铁心，与凸缘铁心平行的扁平铁心，并且在绕线 凹陷周围缠绕线圈，其特征在于，中间凸缘的一个侧面不与连接面对端部凸缘 相同侧上的一个侧面的平面平齐而是形成在该平面后面，凸缘铁心的各端部凸 缘具有形成在两侧面上相对的一对电极，并且中间凸缘具有形成在相对侧面上 的单电极。
于1999年12月21日公布并且授予给Abramov的专利号为6,005,467、题 目为“Trimmable inductor”的美国专利公开了一种平衡感应器，其包括具有分 隔开的焊接端子的支撑基底、由设置在基底上的导电元件以多匝连续通路的方 式限定的线圈，该线圈围绕轴线缠绕并且在焊接端子之间延伸，以及延伸并且 电连接在一匝或者多匝与线圈端子之间的导电短路件，以选择性包括和去除线 圈的匝数之一的至少一部分。
于2000年6月13日公布并且授予给Levin的专利号为6,073,339、题目为 “Method of making low profile pin-less planar magnetic devices”的美国专利公 开了一种制造平面磁性器件的方法。该磁性器件具有在多个基底支撑的通常为 螺旋型的平面线圈。多个基底层叠以使在沿着垂直于平面线圈的方向看时，其 各自的外围连接到与其它线圈的端接焊盘横向分隔开的端接焊盘。可以通过镀 有金属的通路使线圈中的至少两个的内终点互连以构成在多个平面上的单个 线圈。端接焊盘的暴露部分留在磁性器件的垂直边缘旁边并且电连接到形成磁 性器件的无引脚端接的垂直镀金属层。该磁性器件可以包括用于电路中器件取 向的斜面部分。
于2000年7月11日公布并且授予给Abramov的专利号为6,087,920、题 目为“Monolithic indutor”的美国专利公开了一种单块感应器(Monolithic indutor)，其包括具有相对远端的伸长基底，其中各端部具有从相对端部延伸 的端部盖帽以与PC主板相对分开的关系支撑基底，并且各端部盖帽形成为具 有非安装区域和偏斜区域以防止基底停留在非安装区域，位于非安装区域的端 部盖帽基底侧上的基本上陡峭的侧壁，在与非安装区域基本相对的基底侧上延 伸到端部盖帽的倾斜斜坡，沿着各端部盖帽部分延伸的导电焊接带，其中各焊 接带在非安装区域具有间隙以减少该带中的寄生传导，以及以延伸在相对端部 之间的螺旋路径形成在衬底上并且在斜坡处与传导焊接带电连接的导电层。还 可以参见专利号为6,223,419的美国专利。
于2000年7月11日公布并且授予给Morrison的专利号为6,087,921、题 目为“Placement insensitive monolithic inductor and method of manufacturing same”的美国专利公开了一种单块感应器，其包括具有相对远端的伸长衬底， 其中各端部具有从各自端部放射状延伸的端部盖帽以与PC主板相对分开的关 系支撑衬底，并且各端部盖帽具有限定拐角的多个交叉的平面表面，在衬底上 形成线圈并且在相对端部之间延伸的导电层以提供线圈，以及在与传导层电接 触的衬底各端部处的所述端部盖帽的至少一些拐角周围部分延伸的导电焊接 焊盘，其中各焊接焊盘在各交叉平面表面上提供端子。
于2000年10月3日公布并且授予给Haller等的专利号为6,127,911、题 目为“Transformer”的美国专利公开了一种变压器，其包括原边线圈和至少一 个副边线圈，其在一层或者多层的扁平载体上设置为导体，以及具有腔室系统 的线圈形成器，该腔室系统具有向层提供线圈的腔室。至少在区域中的至少一 个腔室封闭，从而获得用于漏电通路的长距离。该腔室系统可以由相互匹配的 两个或者三个塑料部件形成。具有导体迹线的层在腔室系统之外横向布置以与 端子接触。在腔室系统的壁上设置有具有敷金属的狭槽的网(web)，以与导体 路径接触。该由狭槽提供的电接触可以额外地由后续焊接的焊料支撑。该横向 接触意味着在载带层的情况下消除了覆有金属的通孔。
于2001年2月13日公布并且授予给Chang等的专利号为6,188,305、题 目为“Transformer formed in conjunction with printed circuit board”的美国专利 公开了一种变压器，其包括其上印刷有延长导体的印刷电路板，底部安装在印 刷电路板上的铁氧体铁心以及柔性电路。该柔性电路包括介电片以及印刷在该 片两侧面上的延长导体。该柔性电路位于铁心的顶部和侧面周围。柔性电路的 导体在表面粘结到印刷电路板的各自导体以在铁心周围形成一系列原边线圈 和一系列副边线圈。由于不需要处理离散的导体部分，通过柔性电路设置线圈 的上部很经济。
于2001年6月26日公布并且授予给Wolf的专利号为6,252,486、题目为 “Planar winding structure and low profile magnetic compound having reduced size and improved thermal properties”的美国专利公开了诸如感应器或者变压器 的轮廓小的磁性元器件，其包括铁心和平面磁性线圈体以及粘结/填充材料， 其中平面磁性线圈体具有由通过绝缘层分隔开的层叠的单独线圈图案组成的 密集的刚性结构。单独线圈图案的输入和输出终点在线圈体与被覆金属部互连 的侧表面暴露出。该结构可以安装在PC主板上并且在例如照明工业的电子镇 流器中很有用。
于2001年7月17日公布并且授予给Roessler等的专利号为6,262,649、 题目为“Power magnetic device employing a leadless connection to a printed circuit board and method of manufacture thereof”的美国专利公开了一种表面安 装磁性器件，其包括：(1)包括按层设置在其中的多个线圈的多层电路，该 多层电路具有与此连接的第一和第二横向凹槽，第一和第二横向凹槽贯穿多层 电路中的层；(2)设置在第一和第二横向凹槽内并且电连接多个线圈中选出 的线圈的导电物质，以及(3)安装在多个线圈附近的磁芯，该磁芯用于向多 个线圈施加期望的磁性。该器件大致位于基本上为平面的衬底附近以允许第一 和第二横向凹陷用作多个线圈和基本上为平面的衬底上的电导体之间的导体， 多个线圈和磁芯基本上免于(free of)周围的模材料以使该磁性器件具有更小 的整个器件容积。
于2002年2月5日公布并且授予给Murata等的专利号为6,344,784、题 目为“Coil compound”的美国专利公开了一种线圈组件，其包括设置在具有 凸缘的铁心表面上的导体膜。在一个凸缘上设置有第一和第二隔离凹槽以及连 接凹槽，从而限定第一和第二端子。在另一凸缘上设置有第三和第五隔离凹槽 以及连接凹槽，从而限定第三和第四端子。环绕凹槽的第一和第二线圈连接到 各自的隔离凹槽并且彼此基本平行设置。还提供有连接到第一和第三端子的线 圈以及连接到第二和第四端子的线圈。
于2002年2月19日公布并且授予给Kimura等的专利号为6,348,850、题 目为“Common mode choke coil”的美国专利公开了一种用于整体尺寸最小化 (尤其是重量)并且具有改善粘结系数的表面安装设备的共模扼流圈。该共模 扼流圈包括铁氧体铁心、一对外电极、多个线圈以及铁氧体镀层，其中铁氧体 铁心由线圈铁心和两个其中形成有凹陷的正方形平面凸缘，该正方形平面凸缘 在线圈铁心的各端部一体形成，其中一对外电极设置在正方形平面凸缘上，多 个线圈缠绕在铁氧体铁心的线圈铁心周围并且通过热粘结连接到设置在各凸 缘的左、右侧的凹陷处的外部电极，并且其中铁氧体镀层粘附地粘结到线圈的 最外面以连接位于铁氧体磁性两端的两个凸缘，而不粘附地粘结到凸缘本身。 这样，可以获得具有高粘结系数的立方组件的闭合磁性电路结构。
于2002年4月9日公布并且授予给Gouo等的专利号为6,369,985、题目 为“Head suspension，head assembly，and disk apparatus having a head IC mounted on a head suspension，and method for fitting a head IC to a head suspension”的美 国专利公开了一种磁头滑块以及安装在磁头悬浮体上的磁头IC，该磁头IC安 装在磁头IC安装表面上。在磁头悬浮体的磁头IC安装表面上设置有一个或者 多个通孔并且通过通孔在安装表面和磁头IC之间注入粘结材料安装该磁头 IC。将粘结材料均匀分布在磁头IC的下方，以使得磁头悬浮体平衡。
于2002年4月16日公布并且授予给Sato等的专利号为6,373,366、题目 为“Common mode filter”的美国专利公开了一种共模滤波器，其包括具有线 圈的鼓型铁心以及固定到凸缘的盘状铁心以形成闭合磁路。在两铁心的至少一 个面对部分中形成凹入部分以在鼓型铁心和盘型铁心的凸缘之间提供间隙。在 各凸缘的上表面、端部表面以及下表面的上方连续的多个电极设置在与各凸缘 相对应的部分处。多个线圈缠绕在线圈铁心周围，使得各多个线圈的两端通过 导电固定材料电连接并且加固到在各凸缘上表面上的电极部分。通过粘附剂将 鼓型铁心和盘型铁心彼此固定。
于2002年4月30日公布并且授予给Holcombe等的专利号为6,378,757、 题目为“Method for edge mounting flex media to a rigid PC board”的美国专利公 开了一种可以通过不同方法获得向刚性PC板边缘安装柔性介质的结构。在所 采用的任一方法中，期望在刚性PC板上产生可软焊的焊盘。按照本发明，通 过边缘镀覆PC板或者通过切割通路方法产生可软焊的焊盘。为了端接柔性电 路介质，设置柔性焊盘，使得以与刚性PC板上的边缘焊盘相匹配的结构蚀刻 该焊盘。对柔性电路上的焊盘进行焊接后处理。该刚性PC板以直角固定到柔 性电路并且经过回流炉。
于2002年10月15日公布并且授予给Jitaru的专利号为6,466,454、题目 为“Component transformer”的美国专利公开了一种封装技术，其感应出高频 电流回路，该回路产生辐射电磁场或者在其余的电路中感应出高频电流。为了 减小辐射场，通过将高频开关元器件相互接近并且很接近磁性元件设置而最小 化该回路。通过将高频开关电子元器件与其余的元器件分开并且将其置于包括 磁性元件的相同多层PCB上，可以获得期望的结果。
于2002年12月3日公布并且授予给Baarman等的专利号为6,489,878、 题目为“Method of manufacturing a magnetic power component and a magnetic power component”的美国专利公开了一种磁性大功率元件及其制造方法。该 元件包括设置在多层中由几个线圈组成的多层线圈、电连接到选择的线圈的第 一和第二电导体以及设置将磁力指向线圈的第一和第二铁心部分。多层线圈的 第一侧设置有洞孔并且第一铁心部分部分地安装在该洞孔中。
于2001年10月4日公布的Paris等人的专利号为20010015410、题目为 “Method for making gapped closed-shape inductors”的美国专利公开了一种方 法，其包括将底层、顶层以及其间的至少一中间层连接，其中底侧和顶层包括 非磁性材料，并且至少一中间层包括非磁性材料。该方法还包括将连接在一起 的层分为多个闭合型铁心，其中每一个具有至少一个由非磁性材料提供设置在 其中的磁通间隙。例如，该闭合型铁心可以为环形。该方法还包括在各闭合型 铁心上缠绕至少一个导体以形成感应器。在一些实施方式中，可以将连接的层 分为多个条带。该方法还包括为各条带打孔以形成多个闭合型铁心，以及其中 具有由非磁性材料提供的至少一个磁通间隙的环形铁心。
于2002年7月4日公开并且申请人为Kummel的专利公开号为 20020084881、题目为“Inductive component and manufacturing process for such a component”的美国专利公开了一种要安装在印刷电路上的感应组件，该组件 包括至少一个线圈、主体和磁芯。线圈由缠绕的导电导线形成以形成其端部连 接到连接端子的内部端的扁平线圈。该主体由一组在线圈和端子的内部端上过 模(over-molded)的绝缘材料形成，该主体包括沿着线圈的轴线贯穿主体的中 间开口。优选地，该主体或者由热硬化性的环氧树脂或者由热塑性的聚合体形 成。该磁芯由环绕在包括线圈轴线的中间平面内的主体的铁氧体层形成。中间 元件贯穿主体中的开口。
于2002年12月5日公开并且申请人为Toi等的专利公开号为 20020180574、题目为“Coil device and method for manufacturing the same”的 美国专利公开了一种线圈装置，其包括端子电极，其中各电极包括设置在凸缘 底平面上的底平面电极，设置在凸缘侧面上的侧面电极，以及设置在端部平面 下部处的凸缘的端部表面上的端部表面电极。该端部表面电极设置在凸缘的端 部表面上，使得端部表面电极的上边缘设置在基本上与侧表面电极的上边缘第 一级相同的第一级处，其中设置在凸缘的端部表面和各侧表面之间的边界附 近，并且设置在凸缘的端部表面的大约中间部分处比第一级低的第二级处。
于2001年10月21日公开并且申请人为Labatake的专利公开号为 WO-99/53508的WIPO申请公开了一种用于电子器件的陶瓷支撑，其包括至少 两个彼此电绝缘的接触表面。该接触表面设置在支撑的公共平面上。本发明的 特征在于其它敷有金属的表面位于与接触表面的公共平面不平行的支撑上。各 敷有金属的表面以导电方式连接到接触面之一。本发明还涉及用于导电元件的 支撑的使用以及制造该元件的方法。
尽管上述有不同的现有技术感应器结构，但是，明显缺少在提供与更加昂 贵的器件相似的电特性和性能的同时，对于元器件和合同制造商能够降低成本 的简化的、低成本、高性能的感应器结构。具体地说，现有技术的器件通常强 调两点：(1)保持所需的电特性值；以及(2)以有效和低成本的方式提供制 造辅助产品的机械平台。在现有技术的方式下，这两种需求经常分别强调，采 用不同的器件和/或材料强度该两种独立的需求。应该意识到，这种不同元件 和/或材料的使用从成本和制造/劳动力等角度考虑并不是最佳的。
因此，需要一种提供电性能的改善的感应器件，其通过设计同时强调电 和机械特性，因此基本上减少了器件材料和制造成本。该改善的器件理想中采 用最小数目的分立器件(以减少材料成本和其它相关的管理费用)、具有最小 的外部尺寸(以允许更高的板级别和封装密度)，同时允许简化整个结构处理 (从而减少与装配相关的人工成本)。还可以使该器件的消费者或者用户在制 造期间更有效地存储(存货)和分配该器件。

本发明通过提供改善的感应器件和相关的方法满足上述的需求。
在本发明的第一方面，公开了一种简化的表面安装电子器件。在一个实施 方式中，该器件包括具有形成于其中的多个孔、形成于其中的多个沟槽、至少 设置在接近沟槽的多个镀有金属的区域、至少部分设置于孔内并端接在各镀有 金属的区域其中之一的多个线圈的铁心元件。在一个变形中，该多个孔包括两 个孔，并且镀有金属的区域中相应之一形成在至少由线圈到所述电子器件安装 于其上的外部器件的电子路径。在另一变形中，多个线圈和铁氧体材料适用于 在5MHz到1GHz的频率范围内工作。在再一个变形中，多个沟槽以基本平行的 方向沿至少铁心元件底表面设置，并且在铁心元件内以基本平行的方向设置多 个孔，沟槽和孔也基本上彼此平行。
在本发明的第二方面，公开了一种用于制造小型电子器件的方法。在一个 实施方式中，该方法包括：设置铁心元件，该铁心元件具有形成于其中的多个 孔和多个沟槽；至少在部分铁心元件上进行镀金属，所述镀层设置在靠近至少 所述多个沟槽的部分并产生多个镀有金属的表面；至少设置一个导电线圈；至 少在所述铁心元件的部分周围设置所述至少一线圈并穿过至少所述多个孔其 中之一；所述至少一线圈的一部分引出到至少接近于所述镀有金属的表面；以 及粘结所述至少一线圈的部分以与各镀层表面其中之一电连接。
在本发明的第三方面，公开了一种表面安装射频变压器。在一个实施方式 中，该变压器包括：具有形成于其中的多个沟槽的双孔铁心，其中至少多个沟 槽其中之一具有多个镀层表面；以及至少两个线圈，各所述至少两个线圈具有 至少两个与之连接的自由端，各所述至少两个自由端粘结到一个或多个所述镀 层表面上。
在本发明的第四方面，公开了一种符合标准的电子器件载带组件。在一个 实施方式中，该装置包括：其中具有多个凹槽的塑料载带；适于安装在多个凹 槽内的多个表面安装电子器件，所述多个表面安装电子器件，包括：铁心元件， 具有：多个形成于其中孔；多个形成于其中的沟槽；至少设置于接近于沟槽的 多个镀有金属的区域；以及至少部分设置于孔内并端接到镀有金属的区域中相 应之一的多个线圈。在一个变形中，塑料载具具有大约12mm的宽度和大于8mm 的间距。该载具还包括13英寸的卷轴并能容纳3000个这样的器件，并符合 ANSI/EIA标准481。
在本发明的第五方面，公开了一种简化外形的表面安装电子器件。在一个 实施方式中，该器件包括：导磁铁心元件，具有多个基本形成在所述铁心元件 配合表面的沟槽；多个形成在铁心元件上的孔；至少设置在最接近沟槽的多个 镀有金属的区域；以及至少部分设置在所述孔内并端接到所述镀有金属的区域 中相应之一的多个线圈；所述沟槽和镀有金属的区域合作以在不应用任何端接 底座的情况下提供用于将器件端接到基板上的端接基座。在一个变形中，所述 基板的接触焊盘至少部分地容纳在所述沟槽内以减少在安装基板时器件的垂 直剖面。
附图说明
所包括的用于提供对本发明进一步解释并引入构成本申请一部分的附图 说明了本发明的实施方式，并与说明书一起用于说明本发明的原理。在附图中：
图1示出了本发明的改进的器件的一个示例性实施方式的底面透视图；
图1a示出了图1的器件的铁心的顶视图；
图1b示出了图1的器件的铁心的侧视图；
图1c示出了与未镀有金属的端接沟槽一起示出的、图1的器件的铁心的 底面正视图；
图1d示出了图1的器件的铁心的底面正视图，其示出未镀有金属的端接 沟槽；
图1e示出了图1的器件的铁心的底面正视图，其示了镀有金属的端接沟 槽和安装和端接后的线圈；
图1f示出了图1的器件的侧视图；
图1g示出了具有另一个线圈结构的图1的器件的侧视图；
图2a示出了现有技术典型的双孔铁心结构的侧视图；
图2b示出了现有技术另一典型的器件的多角度正视图；
图3示出了组装后的本发明的改进的器件的第二示例性实施方式的底面 透视图；
图3a至图3d示出了根据本发明的器件铁心的各种替代实施方式的侧视 图；
图4示出了设计为针形端接方案的器件的另一实施方式的底面正视图；
图5示出了设计为L形端接焊盘的器件的又一实施方式的底面正视图；
图6示出了设计为镀有金属的L形区域器件的再一实施方式的底面正视 图；
图7示出了本发明器件的制造方法的示例性实施方式的逻辑流程图；
图7a示出了图1的示例性器件的焊点结构的各种选择的合成图；
图7b示出了图1的示例性器件的各种制造步骤的合成图；以及
图8a示出了EIA标准载带/电子器件组装的示例性实施方式的正视图。

在整个说明书中，在附图中的参考标号指示相似的部件。
如同这里所用的，术语“导磁(magnetically permeable)”指通常用于 形成感应铁心(inductive core)或相似部件的任意材料，其包括不限于由铁 氧体或铁氧体化合物形成的各种形式。
如同这里所用的，术语“线圈“指与形状、截面或缠绕次数无关的适用于 承载电流的任意类型的导体。
综述
本发明提供了尤其是一种改进的“双孔铁心”感应装置，以及制造和使用 其的方法。
现有技术的双孔铁心利用结合到一个底座或其它端接结构(termination structure)的铁氧体或类似的双孔铁心(参见以下对图2的解释)。这种端接 设置不仅增加了器件的制造成本(包括人力成本和附加的元件成本)，而且使 得其器件的剖面和底面积大于其所应该具有的剖面和底面积。增加地已知空间 和性能的应用要求更小的剖面同时具有高的电性能和低成本。以传统的自动 “贴片(pick and place)或其它制造设备的方式使用该器件的能力也是急需 的。
本发明适用于通过一个简化和低成本的铁心结构来克服现有技术的不利 条件，其中该铁心结构消除了对单独的端部底座或元件的需要。优点在于，基 础铁心“坯”能够以不同的方法设计以适用于不同类型的使用(例如，导体， 变压器，混合器等)和表面安装应用。铁心的几何尺寸可以随需要改变以实现 性能/成本/设计空间大小中的一个具体的点。该器件还有利于适用于利用贴 片、卷装带、或其它类似的自动制造设备。
示例性实施方式
现在参照图1到图1g，详细描述本发明的第一示例性实施方式。可以认 识到，下面的讨论主要集中在具有两个铁心孔“双孔”铁心方面，本发明也 适用包括三个(三目)或更多孔的其它类型的铁心。
此外，应该理解，本发明的各种方面可以应用于包括但不限于电感线圈、 电感电抗器(扼流线圈)、变压器(包括如同在1969年6月10号授权公布并 且在此合其全部并作为参考的美国专利No.3,449,704中所描述阻抗变压器)、 信号混合器(参见，在1978年10月10号授权公布并且在此合其全部并作为 参考的美国专利No.4,119,914)的任何数量的不同器件。因此本发明也可以 有许多不同的应用和结构。
现在参照图1到图1g描述器件100的第一实施方式。如图所示。器件100 包括铁心元件(core element)102(虽然如果需要也可以采用其它结构和/ 或材料，但是在此为一个整个的铁氧体或相似的结构)，和多个线圈104。在 铁心中也还形成有孔112，虽然不是必须但是该孔112的轴设置为与铁心的底 部107的平面基本上平行。如图1和图1g所示，线圈104以许多结构通过孔 112并且围绕在铁心102的外周来设置。
铁心元件102还包括在其基座107中(器件100由图1中的普通正常取向 被倒置)形成的多个沟槽(channel)106。各沟槽包含如下所述适于端接的一 个或多个敷有金属或镀有金属的区域110。线圈114的自由端端接到镀有金属 的区域110中的每一个，例如，通过低熔点焊料(eutectic solder)、导电 胶、焊接、铜焊接(brazing)或其它类似方法。低熔点焊料通常优选地为代 低成本并且易操作的材料。实现一个预定的器件所必需的各种线圈和端接图案 是普通技术人员所公知的，因此这里不需进一步描述。
沟槽106可以具有所需的任意截面形状(并且根据功能，其宽度或长度甚 至是不一致的)。在附图中的实施方式中，沟槽106的截面基本上呈半圆状并 且其长度一致，并且因此为半圆柱状。选择该形状是由于发明人发现根据粘接 和镀层厚度的均匀性，该形状可以提供为向沟槽的表面涂覆镀(覆)层一个有 利的环境。也可以采用其它形状(以下将会描述)。
铁心中上述“半圆柱状”的深度也可以根据需要改变，从而如果需要使得 沟槽106的内(镀有金属)表面可以覆盖从一个很小角度到大于180度(π弧 度)的范围内的弧的变化。在附图中的实施方式使用了一种大约180度的弧。
相似地，镀有金属的区域110所对着的弧也可以在同样的范围内变化，并 且不需要与沟槽弧一致(即，镀层对着的弧可以是一个与沟槽的弧不同的值)。 为了优化器件100的性能(和成本)也可以根据需要改变镀层的厚度。具体地 说，厚度可以以一致的方式改变(即，该镀层的厚度基本为高于整个弧的常数)， 或者可选择地，厚度也可以随弧的一个函数改变。此外，镀层的厚度或几何尺 寸可以随(多个)沟槽中的纵向位置的函数而改变；虽然可以利用更多的梯度 变化，但是图1d中示出了离散或步进形式的变化。
如图1以及下列等等所示，示例性器件100使用根据现有镀处理(plating processes)118整个镀上诸如银和锡的镀层材料以形成位于镀有金属区域110 和线圈终端之间的电(或机械)接合点。这种焊料在器件铁心102的底面的水 平面突然停下来，以在器件100的底面提供一个基本上均匀的平面。然而，如 同下面参照图7b所述，焊料的平面可以在从非常凹或者与沟槽106的内表面 一样的形状到甚至是凸的或者从器件的底平面115向外突起(例如，球状、尖 状等)的任意范围。
在本发明的一实施方式中，镀处理包括银/镍/锡工艺。具体地说，首先镀 银，接着是镍，然后是锡。银的厚度在约6微米(6E-06m)，而镍层和锡层的 厚度约为4微米(4E-06m)。可以理解上述的结构仅为示例性，也可以采用其 他的厚度或材料。由于普通技术人员可以理解，现在的趋势(诸如，所谓的 “ROHS”指示)是取消加铅(Pb-based)元件。可是，仍然可以理解也可以采 用其它厚度和材料(例如，含铅焊料)。在利用传统普通技术人员公知的电镀 技术电镀其它材料的同时，如果需要可以喷涂银。虽然根据需要对各种成分材 料也可以改变应用方法。
在另一实施方式中，低共熔物在可以实现足够的机械性能和电性能时(即， 低共熔物与铁心元件材料适当地结合，并且通过低共熔物提供足够的导电性)， 其自身也可以代替镀层。
上述的端接方案具有几个明显的优点，包括(i)由于可以避免与例如图 2所示单独的底座组件200有关的成本和人工而具有低成本；(ii)由于铁心 102的底面区域107中的基本上“浪费”的空间都用于端接而具有小的垂直剖 面；以及(iii)由于没有端接底座和其它的相关端子而具有小的底面积(PCB 或元器件(parent device)所消耗的面积)；如图1所示接触端子都是“隐 藏”在铁心102下方。
如图所示，在附图的实施方式中，示例性的铁心102是直接形成的(即， 在本领域公知类型的一个模具或形状中)，或者由一个块经过机械加工以具有 所需的特征和孔112的数目，例如两个、三个、四个等。因此，使用后面的方 法，可以采用一个公用块作为多个不同设计的基础，并且不需要专用(昂贵) 附加工具。例如，当一个器件指定为具有两个孔112时，可以采用可以最多容 纳四个铁心102，同时铁心其它部分的“空白”在安装以前被简单地机械加工 去除。为了提高所需的电性能，铁心102的高度、截面面积以及轮廓能够根据 需要调节(下面将详细说明)；因引，示出的矩形形状仅用于说明。
可以理解，本发明铁心易于制造为具有包括偶数个数和奇数个数的许多个 孔，并且以许多方面进行混合，所述方面包括改变孔l12的尺寸或轮廓、改变 沟槽的使用，改变线圈104厚度的使用、不对称几何图形等的组合。
另外，铁心元件102的尺寸和图形可以根据所需的电性和磁性改变。例如， 当铁心中的磁流为在中心元件114增大(additive)时，可以采用截面积更大 的元件。另外，当该磁流减小(destructive)或“最低级”时，可以采用更 小的元件。同时，除环形(并且也可以还具有简单或复杂的锥形轮廓)之外， 孔112可以具有其它截面形状，例如椭圆形、六边形、矩形、三角形等，并且 也可以尺寸不同。如果需要，铁心的外部边缘也可以为圆的，例如在图3d中 示出的变形。
虽然在适当的情况下也可以采用基它类型的导体，但是在附图的实施例中 线圈104为在电子学领域中公知的磁线圈。例如，为了适应在铁心102中的形 成的各个沟槽106，预定长度和厚度的薄合金或铜基的导线可以变形(参见图 5)。虽然在设计中也考虑到了其它性能属性，但是选择线圈的材料、宽度、 厚度和其它特性，以提供一个最小的电阻以及产生的热。因此，可以理解，当 采用两个或更多个线圈时，线圈104在诸如感应系数、厚度/尺寸(例如AWG)、 材料等方面可以不同。为了制造具有所需质量的器件，这些不同参数可以有各 种不同的变化。
其它可能的材料包括但不限于银、金或钯或他们的合金；然而，这些材料 会大大增加器件的成本。
如果需要，通过在本领域内有效的多种公知屏蔽技术(例如，镀锡或使用 环绕的法拉第屏蔽)中任意之一也可以对器件100进行外部屏蔽。
图1中的器件100(以及这里的其它描述)与现有技术的更大且更贵的器 件相比有利地提供极佳的电性能(例如，直到在附图实施方式中的2.5GHz的 频率)。因此，端接底座的取消、铁心的再造形以及附加的敷有金属的区域在 电性能和磁性能方面没有负面影响。
可以理解，本发明的更加紧凑的空间排列在减少绕线长度方面也有利，从 而减小即降低成本也减少辐射的电磁噪声。在某些应用中，减小后的绕线长度 也可以转化成提高的电性能，例如，减小传输线损耗和相邻导体之间耦合的控 制。
在该器件的另一实施方式中(图3)中，在铁心302中形成的沟槽306包 括具有基本上平坦的内表面311的角度逐渐减小(或者纵切)的多个沟槽。
在器件的另一个变形(图3a到3d)中，通过增加多个沟槽306之间的空 间并且相对于器件300的基底307降低孔312(即进入通过增加沟槽空间产生 的扩展区域中)铁心302可以具有小的垂直剖面。
图4示出了采用多个针式端子422的器件400的另一个实施例。在该实施 方式中，端子422嵌入到在铁心402的沟槽406中形成的焊料或其它端接材料 418中。例如，在焊接时，利用外部机械(或可脱离或可拆离的焊接框)，保 持端子422直到将其设置在焊料中。也可以采用其它方法。同时，端子422 不是必须包括针，但是可以包括其它形状，例如，球状、圆柱状、L-状引线、 “欧翼”型DIP端子等。
图6示出了器件另一实施方式的底部正视图，其示出了为镀有金属的L- 状区域的结构。L-状敷有金属的“焊盘”620涂覆或镀在铁心602的表面上， 例如，在铁心中形成的浅沟槽606中。导电端接620也可以很容易的喷在铁心 元件602的表面上，最好是作为导电材料薄层。
也可以采用在铁心的一个或更多表面上提供导电迹线(trace)的许多其 它方法来构成本发明，由本发明公开提供了熟悉该技术的人员能够容易的实现 的各种变型。
如上所述，器件100基本上是自焊接的。在该文中，术语“自焊接 (self-leaded)”指不需要单独的端子将线圈104电连接到PCB上相应的焊 盘或母器件(parent device)这一事实。自焊接线圈的一个优点是使最小化 元件的数目和器件100的复杂性，同时增加其可靠性和空间紧凑性/底面积。
当安装后的器件100设置在母器件(例如，PCB)时，端接的接触部分位 于靠近PCB的接触焊盘，从而利于他们的直接结合(例如，通过焊接工艺)。 这个特征不仅可以避免器件100中的结构，而且可以回避在向PCB安装的过程 中的附加步骤。
制造方法
现在参照图7至图7b，将详细描述本发明的制造方法700的示例性实施 方式。
应当意识到，当按照图1的器件100进行下面的描述时，该方法通过适当 的修改通常可以适用于在此公开的器件的其他不同的结构和实施方式，本公开 提供的这种修改电器是制造领域中的普通技术人员可以实现的。
在方法700的第一步骤702中，提供了一个或多个铁心元件102。铁心可 以通过从外部企业购买来获得或可以涉及直接制造铁心。上述示例性器件100 的铁心元件102优选地通过利用例如施压或烧结的多个公知工序由导磁材料 (例如，混有其他材料的锰锌或镍锌)形成。制造铁心，以具有前述的特定的 依赖于材料的磁通量属性、截面形状和孔维数(aperture dimension)。
如上所述，具有选择的数目(例如，3)的沟槽106的铁心元件102也可 以从铁氧体块上切割下来或其它机械加工。因此，如需要可以使用普通铁心坯 料并按需要切割。
同样包括在步骤702的是任何所需的沟槽表面的准备，从而为前述的镀金 属或敷金属提供期望的环境。例如，在一个实施方式中，沟槽表面的相应部分 被微磨光(micro-polish)从而提供给定的表面质地或粗糙程度。
然后，在步骤704中，铁心的相关部分(例如，沟槽106)被镀金属或敷 金属。这是通过使用本领域公知类型的标准涂敷和/或镀工序来完成的；参见 上面提到的示例性工序的讨论。例如，基于各种材料及其属性，可能使用传统 的喷射涂敷或电化学工序，或者甚至是汽相沉积工序。本领域普通技术人员将 会理解下面讨论的应用涂敷和低共熔物的多种不同的方式。
然后，提供一个或多个线圈(步骤706)。虽然可以使用其他类型的导体， 但是线圈优选地是上述的铜基合金磁导线(参见图1)。
按照步骤708，线圈随后以期望的结构被缠绕到铁心上(例如，图1中的 结构或图1g中的结构)。铁心102可以手工缠绕，或者由在本领域公知类型 的线圈机缠绕。还应注意到在一些实施方式中，对线圈的需要不一定是必须的。 在简单的结构中，铁心元件可以适于在铁心本身上直接镀线圈(即，在步骤 704或另外相似的工序/步骤)，并因此镀出的线圈不需要额外线圈而与相关 的端子电连接。
然后，按照步骤710，各缠绕过的铁心放置在，例如本领域公知类型的组 件和焊接固定装置上，并且线圈的自由端端接在铁心上它们各自的敷有金属或 镀有金属的区域。在本实施方式中的端接包括(i)将自由端引入到沟槽106 并在某位置压住它们或将它们限制在某位置(步骤712)，(ii)修整沟槽内 任何多余的导线(步骤714)，以及(iii)使用例如，水溶或树脂基焊料和 低熔点焊料焊料将它们粘结在一起(步骤716)。在步骤700的一种变型中， 尽管可以使用另外的方法、焊料类型以及焊料外形，铁心102在大约395摄氏 度(+/-10C)的温度和2-4秒的保持时间的条件下被浸入焊料中直到在接近镀 金属/敷金属区域平面的位置。
甚至可以使用非焊接材料或技术，例如使用导电粘合剂，或铜焊 (brazing)，或焊接(weld)。例如，当考虑到前述指出的例如ROHS(无Pb) 的设计特征时，焊接是一种尤其具有吸引力的方法。
图7a示出了根据所需的应用、可以与器件100相匹配的元件的类型、有 效的工序等可以与本发明一起使用的多种不同焊料(或其他粘结材料)的截面。
最后，按照步骤718和720，线圈可以使用超声波清洗机可选择地被清洗 (例如，在去离子水或异丙醇或其他溶剂中清洗2-5分钟)，并随后如果需要 可以进行测试，从而完成器件制造工序700。图7b图形化地示出了前述方法 700的装配部分。
商业相关的方法及装置
现在参照图8a，示出了根据本发明用于降低客户生产及存货成本的改进 的装置的实例性实施方式。具体地说，图8a示出了具有安装在其凹陷处 (pocket)内的改进的电子器件(例如图1-图1g所示的)符合EIA-481标准 的载带卷(tape and reel carrier)。
如前所述，与现有技术器件相比，本发明的电子器件为器件制造商提供了 许多优点，包括由于消除了与单独的端接底座组件(先前参照图2已讨论)相 关的成本和人工而具有低成本。此外，因为不需要单独的端接底座，器件由于 没有任何端接底座和相关导线，具有比相似的现有技术器件更小的垂直剖面以 及较小的底面积。然而，当对于器件制造商具有讨论过的许多优点时，本器件 也为顾客提供了一些优点(例如，合同制造商)。
具体地说，由于器件底面积小且高度矮，其能够以比相似的根据现有技术 器件显著高的数量来包装。如图8a所示，用工业标准13英寸(例如， ANSI/EIA-481-B标准及相关标准，在此将其全部结合进来以作参考)载带卷 包装的器件可以在单个的卷上装载3000个部件。现有技术器件仅能够以每卷 2000个部件或更少的数量进行包装(参见例如，图2b的现有技术器件，其以 1000部件/卷包装)。在相同包装体积中部件数量能够最终增加50％或更多是 非常重要的，并且这种增加为终端客户和销售者节省成本提供了一些机会。例 如，在燃料成本上涨及其导致的货运成本增加的时代中，与产品的大规模用户 相关的运输产品的成本节省是相当大的。
另外，因为更多的部件可以放置在标准尺寸的卷中(例如，13或22英寸 卷)，客户在其表面贴片装置中可以相对低频地更换卷，从而也可以节约成本。。 较低频率的换卷意味着在其它的自动组装工序中需要较少的人工。
对于利用本发明的电子器件的客户或终端用户的另一本质的优点是：由于 每卷可以包装更多的部件(并因此每箱有更多的部件)，在客户或销售者的仓 库中需要更少的存货空间以存放产品，这可以导致较低的间接成本。如前所述， 在例如电子行业的高度竞争行业中，价格侵蚀是一个现实并且每个制造商必须 有效地管理其成本及间接成本以保持竞争力。本发明在器件制造商层面和板级 组装层面上有利地控制成本，从而产生比现有技术器件和方法更显著有效的成 本方案。
应当理解，当按照特定次序的方法步骤描述本发明的特定方面时，这些描 述仅是本发明的较宽范围方法的示例，并且可以按需要通过特定的应用而被修 改。在一定情况下，特定的步骤可以是不必要的或是额外的。另外，特定的步 骤或功能性可以加入到公开的实施方式中，或者两个或更多的步骤的顺序可以 改变。所有这种变型被认为是包含在公开的本发明和权利要求中。
当上述详细的描述已经示出、描述并指出应用于不同实施方式的本发明的 新颖性特征时，应当理解在没有脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以对 解释的器件或工序做出形式上和细节中的多种省略、替换和改变。例如，当已 经按照通信及网络应用的元件公开本发明时，本发明的感应器件结构可以用于 例如专业电源变压器的其他应用中。上述描述是实现本发明的最佳模式。该描 述绝不意味着限制、而应当是解释本发明的一般原理。本发明的范围应当参照 权利要求而被确定。
本申请要求享有2004年9月21日在美国递交的申请号为60/611,915 的美国专利申请的优先权，在此引用其全部内容作为参考。