电子构件和用于制造电子构件的方法

技术领域

本发明涉及一种电子构件，该电子构件包括布置于由磁性材料制成的第一外壳内部的至少第一电子元件和布置于由磁性材料制成的第二外壳内部的至少第二电子元件。本发明进一步涉及一种用于制造电子构件的方法。

背景技术

在主板中，在Wi-Fi通信装置中，或在用于高电流的DC/DC转换器中，例如，在用于移动装置的电源中，常常使用例如存储扼流圈或电感的电子元件。为了获得具有高功率密度和高电流容量的紧凑设计，电子元件体现为具有由磁性材料制成的外壳的模制的电子元件。磁性材料减少电子元件的磁场的扩展，使得磁场不会容易地扩展到周围环境中。通常，上文中所提到的应用需要多于一个的单一的模制的电子构件，并且，在一些情况下，若干模制的电子构件安装于基部衬底上。基部衬底随后焊接于例如电源内部。

WO 2010/016367 A1公开了一种复合电子构件，其中，复合电子构件的上表面包括用于控制IC芯片、输入电容器以及输出电容器的连接端子。

发明内容

本发明的目标是提供一种电子构件，该电子构件具有带有高功率密度和高电流容量的紧凑设计并且适合于自动焊接。此外，本发明的目标是提供一种用于制造电子构件的方法。

本发明通过提供根据权利要求1的电子构件和根据权利要求13的方法来解决该问题。

电子构件包括布置于由磁性材料制成的第一外壳内部的至少第一电子元件和布置于由磁性材料制成的第二外壳内部的至少第二电子元件。第一外壳的至少第一外表面和第二外壳的至少第二外表面利用非磁性层并且利用至少一个连接支承件来彼此连接。连接支承件适应于抗张拉，并且适应且布置成使得连接支承件基本上完全防止在对非磁性层进行加热时第一外表面与第二外表面之间的距离增大。

第一电子元件可为无源电子构件，特别是电感器、高电流电感器、双电感器、共模扼流圈、节流圈、线圈、回扫变压器、电力变压器、信号变压器、电容器、电阻器、磁性装置或忆阻器。

第二电子元件可为无源电子构件，特别是电感器、高电流电感器、双电感器、共模扼流圈、节流圈、线圈、回扫变压器、电力变压器、信号变压器、电容器、电阻器、磁性装置或忆阻器。

用于第一外壳和用于第二外壳的磁性材料可为铁氧体材料或铁磁性材料。特别地，磁性材料至少部分地包括铁、镍、锌或镁。特别地，磁性材料包括镍和锌或镁和锌的合成物。

第一外壳或第二外壳可被描述为用于第一电子元件或用于第二电子元件的壳体。第一电子元件或第二电子元件可分别完全布置或嵌入或包封于第一外壳或第二外壳内部。

第一外表面可为第一外壳的前表面。

第二外表面可为第二外壳的前表面。第二外表面和第一外表面可面向彼此。第二外表面和第一外表面可彼此平行并且偏移。

非磁性层可为塑料或聚合物层。特别地，非磁性层可包括胶粘剂或粘合剂，或为胶粘剂或粘合剂。非磁性层可特别地通过材料结合来使第一外壳保持或附接或机械地连接到第二外壳。非磁性层可包括与空气帽类似的磁性质。非磁性层可为布置于第一外壳与第二外壳之间的磁绝缘件。特别地，非磁性层可使内部的第一电子元件和第二电子元件彼此磁隔离，使得来自第一电子元件或第二电子元件的磁通不影响第二电子元件或第一电子元件。作为优点，非磁性层确保在第一电子元件与第二电子元件之间不出现干扰。

连接支承件可机械地连接到第一外表面和第二外表面。连接支承件可包括第一端，其中，第一端嵌入于第一外壳中，并且其中，连接支承件穿透第一外表面。此外，连接支承件可包括第二端，其中，第二端嵌入于第二外壳中，并且其中，连接支承件穿透第二外表面。连接支承件可穿透或刺穿非磁性层。连接支承件可包括被非磁性层环绕的层区段。连接支承件可为杆，特别是圆形杆或正方形杆。

抗张拉可意味着连接支承件适应于承受张拉和/或适应于承受张力，特别是第一外表面与第二外表面之间的张力。连接支承件可承受张拉和/或张力，而没有变形或几乎没有变形，特别地，连接支承件的沿张力的方向的长度可增大5%、特别是3%、特别是2%、特别是1%。在电子构件的寿命期间，可出现张力或张拉。

对非磁性层进行加热可为对非磁性层进行的局部加热或完全加热。

电子构件可适应于连接到印刷电路板。电子构件与印刷电路板之间的连接可通过焊接(特别地，通过自动焊接，例如通过回流焊接)来产生。当电子构件焊接于印刷电路板上时，特别地，当电子构件连同印刷电路板一起放置于烘箱(在其中，电子构件连同印刷电路板一起被加热，以用于焊接)内部时，非磁性层的温度可升高。在不考虑连接支承件的情况下，非磁性层的热膨胀将造成第一外表面与第二外表面之间的距离的增大。然而，连接支承件可包括比非磁性层更低的热膨胀系数。因而，连接支承件可不会由于加热而以与非磁性层相同的方式膨胀，并且，第一外表面与第二外表面之间的距离的增大完全为零或与没有连接支承件的电子构件相比而更低。结果，连接支承件防止在对非磁性层进行加热时第一外表面与第二外表面之间的距离显著增大。显著增大被认为是大于5%、特别是大于3%、特别是大于2%、特别是大于1%的增大。

因此，电子构件适合于自动焊接，并且具有带有高功率密度和高电流容量的紧凑设计。

在实施例中，连接支承件适应于抗压缩，并且适应且布置成使得至少连接支承件基本上完全防止在使非磁性层冷却时第一外表面与第二外表面之间的距离减小。使非磁性层冷却可为对非磁性层进行的局部冷却或完全冷却。抗压缩可意味着连接支承件适应于承受挤压和/或适应于承受挤压力，特别是第一外表面与第二外表面之间的挤压力。连接支承件可承受挤压和/或挤压力，而没有变形或几乎没有变形，特别地，连接支承件的沿挤压力的方向的长度可减小3%，特别是1%。在电子构件的寿命期间，可出现挤压力或挤压。特别地，在产生电子构件与印刷电路板之间的连接期间，可出现冷却。

在实施例中，连接支承件适应于抗扭转，和/或第一外表面和第二外表面利用彼此相距一定距离的至少两个连接支承件来连接在一起。抗扭转可意味着连接支承件适应于承受特别是在第一外表面与第二外表面之间的转矩。连接支承件可承受转矩，而没有变形或几乎没有变形，特别地，连接支承件可通过转矩而扭转3°，特别是1°。在电子构件的寿命期间，特别地，在产生电子构件与印刷电路板之间的连接期间，可出现转矩。连接支承件的横截面可为矩形、三角形、圆形或甜甜圈(doughnut)形的。第一外表面和第二外表面可利用彼此相距一定距离(特别地，彼此相距相等的距离)的两个、三个、四个、五个或六个连接支承件来连接在一起。可使用等效的长连接支承件。特别地，连接支承件的长度可等于连接支承件之间的距离。代替彼此相距一定距离的两个或更多个连接支承件，可使用仅一个宽连接支承件。

在实施例中，连接支承件形成为由片状金属或塑料制成的材料带，其中，材料带具有大于其宽度的长度，并且其中，材料带利用材料带的第一纵向端来嵌入于第一外壳中，并且利用材料带的第二纵向端来嵌入于第二外壳中。与连接支承件的长度平行的方向可垂直于第一外表面和/或垂直于第二外表面。片状金属可包括铜，或可由铜制成。材料带可最初为引线框架的部分。

在实施例中，连接支承件是导电的，并且，连接支承件使第一电子元件电连接到第二电子元件。

在实施例中，第一外壳和/或第二外壳是棱柱形或圆柱形的，特别是具有三角形、正方形或圆形横截面。

在实施例中，第一外壳和/或第二外壳包括至少一个外表面上的至少电接触件。电接触件可布置于第一外壳的下侧上和/或布置于第二外壳的下侧处。此外，电接触件可至少布置于与第一外壳的下侧垂直的侧部处和/或至少布置于与第二外壳的下侧垂直的侧部处。

在实施例中，第一外壳和第二外壳并排地布置。非磁性层可覆盖第一外壳和/或第二外壳的全部外表面，除了第一外壳的下侧和/或第二外壳的下侧以外或除了第一外壳的电接触件和/或第二外壳的电接触件以外。除了第一外壳的下侧和/或第二外壳的下侧以外或除了第一外壳的电接触件和/或第二外壳的电接触件以外，第一外壳和/或第二外壳可利用非磁性层来模制或包覆模制。

在实施例中，第一外壳和第二外壳彼此上下地布置。有利地，电子构件包括紧凑的设计。

在实施例中，电子构件包括布置于由磁性材料制成的第三外壳内部的至少第三电子元件，其中，第一外壳和第二外壳并排地布置，并且，第三外壳布置于第一外壳上方和/或布置于第二外壳上方。电子构件可为三维阵列。

在实施例中，非磁性层具有至少0.1 mm的厚度。特别地，厚度可处于0.1-0.4 mm、特别是0.1-0.2 mm的范围中，特别地，厚度是0.1 mm。

在实施例中，非磁性层包括环氧树脂。

作为本发明的基础的问题还通过一种用于制造电子构件的方法来解决，该方法包括以下步骤：将连接支承件逐区段地嵌入到第一外壳、第二外壳和/或第三外壳中。连接支承件可被推动或移动到第一外壳、第二外壳和/或第三外壳中。

在实施例中，嵌入发生于生产第一外壳、第二外壳和/或第三外壳期间。第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的生产可通过热模制、冷模制、注射模制或烧结而进行。特别地，第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的材料可为磁性粉末或与粘合剂或胶粘剂混合的磁性粉末。特别地，磁性粉末可包括铁粉末或铁氧体粉末，或为铁粉末或铁氧体粉末。通过在加热下将粉末和粘合剂或胶粘剂按压在一起而执行生产。第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的生产可在一次、两次或三次模制过程中进行。特别地，至少一个连接支承件的嵌入可发生于第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的磁性粉末被按压之前。

在实施例中，至少一个连接支承件是用于提供电子构件的电接触件的引线框架的部分，并且其中，该方法包括以下步骤：将引线框架至少部分地嵌入于第一外壳、第二外壳和/或第三外壳中。特别地，可在第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的磁性粉末被按压之前将引线框架嵌入。

在实施例中，该方法包括以下步骤：使连接支承件和/或电接触件与引线框架分离。特别地，分离发生于第一外壳、第二外壳和/或第三外壳的磁性粉末已被按压之后。

附图说明

本发明的另外的特征和优点由权利要求书和与附图结合的本发明的优选实施方式的以下描述得出。在不超出本发明的范围的情况下，本发明的所呈现并且描述的实施方式的单独特征可以以任何方式组合。附图示出：

图1是从本发明的电子构件的顶部观察的斜视图，

图2是从图1的电子构件的底部观察的斜视图，

图3是没有第一外壳和第二外壳的来自图2的视图，

图4是从没有第一外壳、第二外壳以及电接触件的本发明的电子构件的另一实施例的底部观察的斜视图，

图5是从包括与第一外壳和第二外壳并排地布置的第三外壳的本发明的电子构件的另一实施例的顶部观察的斜视图，

图6是从包括布置于第一外壳上方并且布置于第二外壳上方的第三外壳的本发明的电子构件的另一实施例的顶部观察的斜视图，

图7是从没有第三外壳的图6的电子构件的顶部观察的斜视图，

图8是从没有第一外壳、第二外壳以及第三外壳的图6的电子构件的底部观察的斜视图，以及

图9是从另一角度观察的来自图2的斜视图。

具体实施方式

图1从顶部示出根据本发明的电子构件10。电子构件10包括第一外壳22和第二外壳32。各个外壳22、32由磁性材料组成或包括磁性材料，特别地，各个外壳22、32是铁粉末或铁氧体粉末的模制的外壳。铁粉末或铁氧体粉末可与粘合剂(例如，树脂和硬化剂)混合，或可被烧结。第一外壳22与第二外壳32并排地布置，其中，第一外壳22包括第一外表面24，并且，第二外壳32包括第二外表面34。两个外表面24、34面向彼此，并且布置成彼此平行。两个外表面24、44之间的距离60总计为0.1，并且有利地处于0.1 mm与0.4 mm之间的范围中。第一外壳22和第二外壳32呈长方体形状。

第一外壳22和第二外壳32借助于呈胶粘剂的形式的非磁性层40并且还借助于两个连接支承件50、52在第一外壳22和第二外壳32的外表面24、34处机械地连接在一起，连接支承件50、52在图1中不可见，并且将结合图3来解释。特别地，两个外壳22、32利用充当非磁性层40的环氧树脂来胶粘在一起。因而，距离60与非磁性层40的厚度相等。换而言之，非磁性层40具有0.1 mm的厚度。非磁性层40是磁绝缘的，使得来自第一外壳22或来自第二外壳42的磁通不可经过非磁性层44，或当磁通经过非磁性层44时，磁通至少显著地减少。

第一外壳22和第二外壳32包括电接触件80、86。电接触件80、86适应于连接到未在图1中示出的印刷电路板，特别地通过将电子构件10的电接触件80、86焊接到印刷电路板的对应的接触焊盘而连接到印刷电路板。

图2从下方示出图1的电子构件10。第一外壳22包括第一凹陷部81，并且，第二外壳42包括第二凹陷部87。第一凹陷部81和第二凹陷部87分别布置于第一外壳22和第二外壳32的下侧处。凹陷部81、87适应于接纳电接触件80、86的至少区段。第一凹陷部81中的各个适应于接纳两个电接触件80的区段，所述区段平行于第一外壳22的下侧，并且，第二凹陷部87中的各个适应于接纳一个单一的电接触件86的区段，所述区段平行于第二外壳32的下侧。在未示出的实施例中，凹陷部可适应于接纳多于两个的电接触件(特别地，三个、四个或五个电接触件)的区段。凹陷部81、87的深度选择成使得电接触件80、86的区段不会分别从第一外壳22和第二外壳32的下侧突出。此外，电接触件80、86包括布置成与第一外壳22和第二外壳32的外表面平行的区段。

图3示出没有第一外壳22和第二外壳32的图2的电子构件10。第一电子元件20布置于第一外壳22内部，并且，第二电子元件30布置于第二外壳32内部。第一电子元件20体现为三个同心线圈，其中，各个线圈电连接到两个电接触件80。第二电子元件30体现为单个线圈，其中，线圈电连接到两个电接触件86。电接触件80包括部分地布置于第一外壳22内部的区段，使得电接触件80与元件20的线圈之间的电连接件布置于第一外壳22内部。电接触件86部分地布置于第二外壳32内部，使得电接触件86与电子元件30之间的电连接件布置于外壳32内部。在第一电子元件20与第二电子元件30之间不存在电连接件。

非磁性层40使第一电子元件20的线圈与第二电子元件30的线圈彼此磁隔离，使得第一电子元件20不干扰第二电子元件30，并且反之亦然。

电子构件10包括两个连接支承件50、52，连接支承件50、52定位成彼此相距一定距离，并且穿透非磁性层40。各个连接支承件50、52形成为具有长度70和宽度72的例如由铜制成的片状金属的材料带。长度70大于宽度72。各个连接支承件50、52的第一纵向端74嵌入于第一外壳22内部，以用于机械地连接第一外表面24，并且，各个连接支承件50、52的第二纵向端76嵌入于第二外壳32内部，以用于机械地连接第二外表面34。因而，第一外表面24和第二外表面34借助于连接支承件50、52并且另外借助于非磁性层40来彼此机械地连接。各个连接支承件50、52包括布置于第一纵向端74与第二纵向端76之间的中间区段，其中，中间区段被非磁性层40环绕。因此，各个连接支承件50、52刺穿非磁性层40。

连接支承件50、52中的各个是抗张拉的。可为如下的情况：在第一外壳22与第二外壳32之间(特别地，在第一外表面24与第二外表面34之间)出现张力。张力的起源可为温度升高，这在将电子构件10焊接到印刷电路板时被观察到。详细而言，在焊接期间，非磁性层40的温度升高，然后，非磁性层40在加热时膨胀。由于非磁性层40包括与连接支承件50、52相比而更高的热膨胀系数，因而非磁性层40的热膨胀高于连接支承件50、52的热膨胀。非磁性层40和连接支承件50、52的热膨胀的差异导致施加于连接支承件50、52上的张力。由于连接支承件50、52是抗张拉的，因而连接支承件50、52承受张力，而没有任何变形，或具有小于5%、特别是3%、特别是2%、特别是1%的沿张力的方向的可忽略的延伸。因此，第一外壳22与第二外壳32之间的距离60不增大或仅以可忽略的方式增大，并且因而，电接触件80、86保持在其位置中，从而允许有电子构件10的减小的制造公差和紧凑的设计。尤其，焊接到印刷电路板是可能的，因为当电构件10在焊接期间变热时，电子构件10的电接触件80、86不改变其相对位置。

连接支承件50、52中的各个还是抗压缩的。可为如下的情况：在第一外壳22与第二外壳32之间(特别地，在第一外表面24与第二外表面34之间)出现挤压力。挤压力的起源可为温度降低，这在产生电子构件10与印刷电路板之间的电连接期间被观察到。当非磁性层40的温度降低时，非磁性层40收缩。由于非磁性层40包括与连接支承件50、52相比而更高的热膨胀系数，因而非磁性层40的热收缩高于连接支承件50、52的热收缩。非磁性层40和连接支承件50、52的热收缩的差异导致施加于连接支承件50、52上的挤压力。由于连接支承件50、52是抗压缩的，因而连接支承件50、52承受挤压力，而没有任何变形，或具有3%、特别是1%的沿挤压力的方向的可忽略的收缩。因此，第一外壳22与第二外壳32之间的距离60不减小或仅以可忽略的方式减小，并且因而，电接触件80、86保持在其位置中，从而允许有电子构件10的减小的制造公差和紧凑的设计。尤其，不存在如下的风险：当在焊接之后使电构件10冷却下来时，电构件10的接触件80、86与印刷电路板之间的焊接连接断开。

图4示出没有第一外壳、没有第二外壳并且没有电接触件的电子构件10的第二实施例。为了更好地理解相同的和在功能上等效的元件，使用相同的参考符号，并且，在这方面，参考图1至图3中所示出的实施例的上文的描述，使得仅讨论存在的差异。图4的电子构件10包括两个导电的连接支承件50、52。连接支承件50、52电连接到第一电子元件20，并且电连接到第二电子元件30。详细而言，第一电子元件20包括四个线圈，并且，第二电子元件30包括两个线圈。第一电子元件20的线圈的一端电连接到第一连接支承件50。第一电子元件20的同一线圈的另一端或另一线圈的一端电连接到第二连接支承件52。另外，第二电子元件30的线圈的一端电连接到第一连接支承件50，并且，电子元件30的同一线圈的另一端或另一线圈的一端电连接到第二连接支承件52。因而，第一电子元件20的两个线圈电连接到第二电子元件30的一个线圈。在任何情况下，连接支承件50、52中的至少一个都可用于第一电子元件20与第二电子元件30之间的电连接。

图5示出电子构件10的另外的实施例。电构件10包括第一外壳22、第二外壳32以及第三外壳92，其中，第一电子元件布置于第一外壳22内部，第二电子元件布置于第二外壳32内部，并且，第三电子元件布置于第三外壳92内部。所有外壳22、32、92都并排地布置，使得所有外壳22、32、92的下侧都彼此对准或彼此齐平，并且，所有外壳22、32、92都利用非磁性层40来彼此连接。第一外壳22的纵向长度等于利用非磁性层14来连接的第二外壳32和第三外壳92的长度。电子构件10呈长方体形状。非磁性层14是T形的。

根据图5的实施例的电子构件10、根据图1至图3的实施例的电子构件10以及根据图4的实施例的电子构件10通过一次模制过程来制造。外壳22、32、92由呈铁粉末的形式的磁性粉末与胶粘剂的混合物组成，其中，混合物被按压在一起并且同时被加热。在按压混合物之前，连接支承件50、52嵌入于外壳22、32、92的混合物内部。

图6示出电子构件10的另外的实施例。图6的实施例与图1至图3中的实施例的不同之处在于，第三外壳92布置于第一外壳22上方，并且布置于第二外壳32上方。

第三外壳92包括电接触件94。电接触件94适应于连接到未在图6中示出的印刷电路板，特别地通过将电子构件10焊接到印刷电路板而连接到印刷电路板。电接触件94的区段布置于第一外壳22的下侧的第一凹陷部81中。电接触件94的另外的区段布置于第一外壳22和第三外壳92的外表面处。

图7示出没有第三外壳并且没有布置于第三外壳内部的电子元件的图6的电子构件10。电子构件10包括：第一连接支承件54，其布置于第三外壳92与第一外壳22之间；以及第二连接支承件56，其布置于第三外壳92与第二外壳32之间。连接支承件54、56中的各个体现为抗张拉并且抗扭转的正方形杆。

图8从下方示出没有第一外壳22、没有第二外壳32并且没有第三外壳92的图7的电子构件10。连接支承件54、56刺穿或穿透非磁性层40。

图9从另一角度示出图8的电子构件10。

图6至图9中所示出的电子构件10通过两次模制过程或两步模制过程来制造。在第一步骤中，电子元件20、30电连接到提供电接触件80、86和连接支承件50、52的引线框架。在第二步骤中，电子元件20、30和连接支承件50、52、54、56利用外壳22、32的材料嵌入。外壳22、32的材料是呈铁粉末的形式的磁性粉末与粘合剂(尤其是胶粘剂)的混合物。在此状态下，外壳22、32的材料是柔性的，并且易于成型。作为第三步骤，例如通过对外壳22、32的材料进行按压、加热和/或固化而模制外壳22、32。作为第四步骤，连接支承件50、52和电接触件80、86与引线框架分离，并且，电接触件80、86弯曲，使得电接触件80、86的区段布置于其对应的凹陷部81、87内部。作为第五步骤，将布置于第三外壳92内部的电子元件电连接到另外的引线框架。在第六步骤中，电子元件利用第三外壳92的材料嵌入。作为第七步骤，模制外壳92。作为第八步骤，电接触件94与引线框架分离并且弯曲，使得电接触件94布置于其对应的凹陷部81内部。作为第九步骤，通过利用胶粘剂填充外壳22、32、92之间的空间来制造非磁性层40。

本发明使得有可能根据允许高灵活性的模块化原理而制作电子构件。例如，可取决于应用而单独地制造电子构件，其中，多个不同电子元件可集成于电子构件中。作为优点，代替将各个电子元件单独地焊接于印刷电路板上，电子构件在单次焊接过程中焊接于印刷电路板上，其中，在单次焊接步骤中焊接电子构件的所有电子元件。因此，本发明的电子构件适合于自动焊接。因而，在附图中示出并且在上文中解释的实施例阐明，本发明提供了一种电子构件，该电子构件具有带有较高的功率密度和高电流容量的紧凑设计并且适合于自动焊接，并且，本发明进一步提供了一种用于制造电子构件的方法。

10 电子构件

20 第一电子元件

22 第一外壳

24 第一外壳的第一外表面

30 第二电子元件

32 第二外壳

34 第二外壳的第二外表面

40 非磁性层

50、52、54、56 连接支承件

60 第一外表面与第二外表面之间的距离

70 材料带的长度

72 材料带的宽度

74 材料带的第一纵向端

76 材料带的第二纵向端

80 第一外壳的电接触件

81 第一凹陷部

82 第一外壳的包括电接触件的外表面

86 第二外壳的电接触件

87 第二凹陷部

88 第二外壳的包括电接触件的外表面

92 第三外壳

94 第三外壳的电接触件。