CN104505229A - 引线框架、基于引线框架的变压器骨架的制造方法及变压器骨架 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能良好解决变压器绕组端子绑线及浸锡连锡、共面度不良，并实现全自动绕线的新型ER扁平式变压器骨架的引线构架。一种引线框架，由若干与金属边框连接的引线单元构成，所述引线单元由细长方形的贴片引脚段、连接臂和第一绑线引脚段构成，贴片引脚段与金属边框连接，贴片引脚段的另一端与连接臂垂直连接，连接臂的另一端与第一绑线引脚段垂直连接，第一绑线引脚段的另一端悬空且指向与贴片引脚段相反，形成贴片引脚段与第一绑线引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的引线单元结构。

Description

引线框架、基于引线框架的变压器骨架的制造方法及变压器骨架

技术领域

本发明涉及变压器，特别涉及用于制成高功率密度DC/DC电源变换器的可实现全自动绕线的扁平式变压器骨架的引线框架、基于该引线框架的变压器骨架的制造方法及变压器骨架。

背景技术

随着开关电源技术的不断发展，模块电源体积尺寸的越来越小，但是相应的功率密度却越来越高，变压器等功率器件的小型化势在必行。目前的DC-DC中、大功率模块电源通常会使用综合成本较高的平面变压器；而小、微功率模块电源还是比较倾向于成本低廉的传统骨架变压器。对于低压输入低压输出的DC/DC小功率模块电源工作电流较大、工作频率较高，更要兼顾到功率密度和小型化，一般采用了选用ER、EFD等扁平SMD变压器，这种变压器初次级绕组的通常使用多股小线径漆包线来满足电流密度及集肤效应的要求。常用ER型的SMD扁平表贴式的骨架如图1所示，一种变压器骨架，包括带磁芯装配孔3的绕线柱2、沿绕线柱2两端向外延伸而成的上挡片5和下挡片15，下挡片15的两侧对称设置一对端子台20，端子台20的侧面伸出有引脚50，端子台的侧面对应引脚间隙的位置处开设有引线槽11。由于其引脚50由绑线部和贴片部一体构成，绑线部的可绕空间较小，相邻引脚之间的间距紧凑，对每个引脚可绕的线径和线股数就有很大的限制。若漆包线线股数太多，绑到端子上后在绑线位置形成很大的截面，浸锡后会导致相邻端子之间连锡，并且会影响变压器整体的引脚共面度。在实际生产中正因为存在着绑线的工艺及质量问题，这种变压器大多数情况下只能依靠手工作业，对变压器绕制后的端子绑线、浸锡进行特别的管控，严重降低了生产效率，增加额外的工时成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能良好解决变压器绕组端子绑线及浸锡连锡、共面度不良，并实现全自动绕线的新型ER扁平式变压器骨架的引线构架。

本发明另一个要解决的技术问题是，提供一种能良好解决变压器绕组端子绑线及浸锡连锡、共面度不良，并实现全自动绕线的基于该引线构架的变压器骨架的制造方法。

本发明再一个要解决的技术问题是，提供一种能良好解决变压器绕组端子绑线及浸锡连锡、共面度不良，并实现全自动绕线的基于该引线构架的变压器骨架。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下所述：

一种引线框架，由若干与金属边框连接的引线单元构成，所述引线单元由细长方形的贴片引脚段、连接臂和第一绑线引脚段构成，贴片引脚段与金属边框连接，贴片引脚段的另一端与连接臂垂直连接，连接臂的另一端与第一绑线引脚段垂直连接，第一绑线引脚段的另一端悬空且指向与贴片引脚段相反，形成贴片引脚段与第一绑线引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的引线单元结构。

优选的，所述引线单元的贴片引脚自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段。

就方法主题而言，一种基于前述引线框架的变压器骨架的制造方法,包括以下步骤:冲压成形阶段，将第一绑线引脚段自连接臂处弯折90度；将与第一绑线引脚平行且错开分布的贴片引脚段在连接臂以下处沿对向第一绑线引脚段的方向弯折90度，形成第一绑线引脚段与贴片引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的空间结构；塑封阶段，将冲压成形后的引线框架与塑料体进行注塑成型；塑封成型后，再将注塑成型的塑封件进行切脚。

优选的，所述引线单元的贴片引脚自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段，在冲压成形阶段，还将第二绑线引脚在连接臂以上处弯折90度形成第二绑线引脚。

优选的，所述变压器骨架的制造方法，还包括整形阶段，注塑成型后，再将贴片引脚向上冲压弯折成“L”形。

优选的，所述变压器骨架的制造方法，还包括整形阶段，注塑成型后，再将贴片引脚冲压成海鸥脚形状。

就另一个产品主题而言，一种变压器骨架，是由权利要求1所述的引线框架与塑料体一次性注塑成型的贴片型骨架，包括带磁芯装配孔的绕线柱、沿绕线柱两端向外延伸而成的上挡片和下挡片，下挡片的两侧对称设置一对端子台，端子台的侧面开设有引线槽，端子台的侧面还伸出有在水平方向和垂直方向相互错开的两层引脚，其中，上层为第一绑线引脚，下层为贴片引脚。

优选的，所述引线框架的贴片引脚自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段，所述端子台的侧面在平行于贴片引脚的上方伸出有第二绑线引脚。所述引线槽开设在端子台的侧面对应第二绑线引脚的位置处。

优选的，所述引线槽开设在端子台的侧面对应第一绑线引脚的位置处。

优选的，所述贴片引脚朝第二绑线引脚弯折成“L”形。

优选的，所述贴片引脚冲压成海鸥脚形状。

优选的，所述绑线引脚为直引脚结构。

优选的，所述端子台靠近第一引脚处的一个端面上设置有第一引脚标识点。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)可挂更多股数的漆包线；

(2)将挂在一个引脚上的多股漆包线分到两个引脚上，每一个引脚挂的漆包线股数少，所有绕组线圈都能通过多轴绕线机自动化绕线，提高生产效率；

(3)将普通引脚引脚在结构和功能上一分为二，绑线引脚和贴片引脚功能上相互独立

(4)绑线和浸锡工艺不会影响贴片引脚的平整度，保证了变压器所有贴片引脚的共面度。

附图说明

图1为现有表贴式ER型变压器骨架的立体图；

图2-1为本发明第一实施例的变压器骨架的立体图；

图2-2为本发明第一实施例的变压器骨架的主视图；

图2-3为本发明第一实施例的变压器骨架的俯视图；

图2-4为本发明第一实施例的变压器骨架的侧视图；

图3为本发明第一实施例的引线框架的立体图，示出绑线引脚和贴片引脚在金属引线框架冲压成型前的立体结构；

图4为本发明第一实施例的引线框架的立体图，示出绑线引脚和贴片引脚在冲压成型后的立体结构；

图5-1为本发明第二实施例的变压器骨架的立体图；

图5-2为本发明第二实施例的变压器骨架的主视图；

图5-3为本发明第二实施例的变压器骨架的俯视图；

图5-4为本发明第二实施例的变压器骨架的侧视图；

图6-1为本发明第二实施例的引线框架的立体图，示出绑线引脚和贴片引脚在金属引线框架冲压成型前的立体结构；

图6-2为本发明第二实施例的引线框架的立体图，示出绑线引脚和贴片引脚在金属引线框架冲压成型后的立体结构；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1—线圈骨架；2—绕线柱；3—磁芯装配孔；4—绕线包限位槽；5—变压器绕线包上挡片；6—磁芯装配限位条；7—脚位标识点；8—绑线引脚；8a、8b—绑线引脚；9—贴片引脚；10—连接臂；11—引线槽；15—变压器绕线包下挡片；20—端子台。

具体实施方式

为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进，在对本发明的两种具体实施方式进行详细说明之前，先对背景技术部分所提到的现有技术结合附图加以说明。

图1示出了现有常用ER型的SMD扁平表贴式的骨架，一种变压器骨架，包括带磁芯装配孔3的绕线柱2、沿绕线柱2两端向外延伸而成的上挡片5和下挡片15，下挡片15的两侧对称设置一对端子台20，端子台20的侧面伸出有引脚50，端子台的侧面对应引脚间隙的位置处开设有引线槽11。

遵循上述初始技术方案的结构，由于其引脚由绑线部和贴片部一体构成，绑线部的可绕空间较小，相邻端子脚之间的间距紧凑，对每个引脚可绕的线径和线股数就有很大的限制。若漆包线线股数太多，绑到引脚上后在绑线位置形成很大的截面，浸锡后会导致相邻端子之间连锡，并且会严重影响到变压器整体的引脚共面度。

对于这种变换器骨架，一味的增加可绕空间，会导致骨架体积的增大。若不增大骨架体积，则需紧缩引脚之间的间距，易造成引脚间距不够的问题。加之一引脚上的多股绕线工艺，由自动化绕线来实现非常有难度。也就是说，不突破现有变压器骨架的引脚结构，就难以适应DC/DC小功率模块电源的大电流、多绕线的设计发展趋势。

本发明的两种具体实施方式，就是针对现有技术中的DC/DC小功率模块电源所常用的ER型的SMD(中文译文为表面贴装器件)的骨架所作出的改进。本发明的基本改进思路是，从引脚本身的结构入手优化引脚结构，并优化带引脚的变压器骨架的制造工艺，更重要的是让变压器骨架的绕线工艺易于自动化生产的实现。

据此思路，本发明首先改变金属引脚的结构，设计一种变压器骨架的引脚的引线框架，由若干与金属边框连接的引线单元构成，引线单元由细长方形的贴片引脚段、连接臂和第一绑线引脚段构成，贴片引脚段与金属边框连接，贴片引脚段的另一端与连接臂垂直连接，连接臂的另一端与第一绑线引脚段垂直连接，第一绑线引脚段的另一端悬空且指向与贴片引脚段相反，形成贴片引脚段与第一绑线引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的引线单元结构。

再基于该引线框架，改进基于该引线框架的变压器骨架的制造方法,包括以下步骤:

冲压成形阶段，将第一绑线引脚段自连接臂处弯折90度；将与第一绑线引脚平行且错开分布的贴片引脚段在连接臂以下处沿对向第一绑线引脚段的方向弯折90度，形成第一绑线引脚段与贴片引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的空间结构；

塑封阶段，将冲压成形后的引线框架与塑料体进行注塑成型；

塑封成型后，再将注塑成型的塑封件进行切脚。

由此制造方法亦可获得一种新的变压器骨架，包括带磁芯装配孔的绕线柱、沿绕线柱两端向外延伸而成的上挡片和下挡片，下挡片的两侧对称设置一对端子台，端子台的侧面开设有引线槽，端子台的侧面还伸出有在水平方向和垂直方向相互错开的两层引脚，其中，上层为第一绑线引脚，下层为贴片引脚。

创新设计的引线框架的贴片引脚还可自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段。在变压器骨架的制造过程中，只需在冲压成形阶段，将第二绑线引脚在连接臂以上处弯折90度，亦可在塑封阶段直接形成端子台的侧面在平行于贴片引脚的上方伸出有第二绑线引脚。

本发明通过对引脚结构进行功能拆解，并综合考虑到引脚结构在变压器骨架的制造时和用变压器骨架进行绕线时的问题，巧妙地依拆解功能设计出具体的引脚结构，即让同一引脚物理结构可呈现平面错开结构与空间错开结构两种使用形态，再由引脚结构的改进，促成变压器骨架制造方法的改进，最终由简化的变压器骨架制成工序，重现变压器骨架的产品结构。此发明不仅能保障变压器骨架在使用中，多股绕线在绑线、贴装后，变压器所有贴片引脚在浸锡后仍具有良好的共面度，更简化了变压器骨架的制造工艺，还优化了使用变压器骨架的绕线工序，降低了加工工艺难度，从而易于自动化绕线的实现。

以下结合附图对发明的原理和实施方式进行详细说明，在实施方式的所有说明中，对相同的构件标以相同的标号。

第一实施例

图2-1至图2-4为本发明第一实施例变压器骨架的结构图，图2-1为本发明第一实施例的变压器骨架的立体图，图2-2为本发明第一实施例变压器骨架的主视图，图2-3为本发明第一实施例变压器骨架的俯视图，图2-4为本发明第一实施例变压器骨架的侧视图。其中包括线圈骨架1、绕线柱2、磁芯装配孔3、绕线包限位槽4、变压器绕线包挡片5、磁芯装配限位条6、脚位标识点7、绑线引脚8、贴片引脚9、连接臂10、引线槽11。

绕线柱2位于线圈骨架1上，绕线柱2内部设有磁芯装配孔3，此磁芯装配孔3为通孔结构，上下表面连通。绕线柱2上方有变压器绕线包挡片5，变压器绕线包挡片5与线圈骨架1构成变压器的绕线包限位槽4，变压器的初级侧绕组和次级侧绕组绕制在绕线包限位槽4内。变压器绕线包挡片5上表面有两条磁芯装配限位条6，两条磁芯装配限位条6分别位于线圈骨架1有引脚的两侧，并与线圈骨架1的两排引脚为水平方向。磁芯装配孔3位于两条磁芯装配限位条6中间。线圈骨架1有一脚位标识点7，脚位标识点7位于线圈骨架1没有引脚的一侧并且靠近线圈骨架1的第1引脚处，脚位标识点7起到方便辨别脚位的作用。

线圈骨架1的两侧分别有10个绑线引脚8与5个贴片引脚9，绑线引脚8分两层分布，分别为绑线引脚8a和绑线引脚8b。线圈骨架1的两个侧面分别有5个贴片引脚9，贴片引脚9位于线圈骨架1的底部和侧面下端。位于线圈骨架1的一个侧面的10个绑线引脚8与5个贴片引脚9分为5组，每一组包含一个绑线引脚8a、一个绑线引脚8b和一个贴片引脚9，每一组的绑线引脚8a、绑线引脚8b和贴片引脚9在线圈骨架1内部为直接相连，电气性能上为短路关系。图3为本发明第一实施例的绑线引脚和贴片引脚所在金属引线框架冲压成型前立体图，由图可以知道绑线引脚8和贴片引脚9为同一片金属引线框架，电气上为直接短路连接关系。将同一平面的金属引线框架通过冲压成型的方式将绑线引脚8和贴片引脚9成型，并位于不同的水平面上，贴片引脚9与绑线引脚8a和绑线引脚8b通过连接臂10连接，连接臂10与绑线引脚8和贴片引脚9在冲压成型前为同一片金属引线框架。将冲压成型后的金属引线框架和变压器骨架的塑料体进行注塑成型，形成变压器骨架，后再将贴片引脚9往上弯折到线圈骨架1的侧面形成“L”型结构，图4为本发明第一实施例的绑线引脚和贴片引脚成型后在变压器骨架内的整体立体图。

上述的绑线引脚8的绑线引脚8a、绑线引脚8b和贴片引脚9作为一组引脚，变压器的绕组线包绑线时分别绑在绑线引脚8a、绑线引脚8b上，引脚引脚浸锡后绑在绑线引脚8a、绑线引脚8b上的绕组线圈为并联的关系，绕组线圈首尾的两个绑线头之间为直接短路关系，此引脚结构可实现挂更多股数的漆包线绕组。贴片引脚9与绑线引脚8a、绑线引脚8b同为直接连接关系，贴片引脚9只作为贴片功能。贴片引脚9与绑线引脚8在功能上相互独立、结构上分开、电气上相连，绑线引脚8上的漆包线线头浸锡去掉漆包线漆膜工艺后不会影响贴片引脚9的平整度，保证了变压器贴片引脚的良好共面度。上述绑线引脚8a和绑线引脚8b只做绑线功能，结构上优选为直引脚形式，方便自动化绕线。贴片引脚9为“L”型结构，位于线圈骨架1底部的部分与PCB板上的焊盘接触并通过焊锡连接，位于线圈骨架1侧面竖直部分可增强变压器贴片引脚与PCB板焊盘的连接可靠性。变压器焊接到PCB板上后，贴片引脚9的“L”型引脚结构可方便电烙铁或热风枪给贴片引脚加热，有利于变压器的拆卸和维修。

线圈骨架在绑线引脚8a、绑线引脚8b每个引脚对应位置都设有引线槽11，绑线引脚8a对应的引线槽11为浅槽，绑线引脚8b对应的引线槽11为深槽。变压器绕组从绑线引脚8a到绕线包限位槽4之间的这段漆包线固定在对应的浅的引线槽11内，变压器绕组从绑线引脚8b到绕线包限位槽4之间的这段漆包线固定在对应的深的引线槽11内。相邻两个引线槽11之间设有挡墙隔离，可防止不同组别的绑线引脚8上的漆包线绕组间发生短路。

第二实施例

图5-1至图5-4为本发明第二实施例变压器骨架的结构图，图5-1为本发明第二实施例的变压器骨架的立体图，图5-2为本发明第二实施例的变压器骨架的主视图，图5-3为本发明第二实施例的变压器骨架的俯视图，图5-4为本发明第二实施例的变压器骨架的侧视图。与本发明第一实施例的区别在于绑线引脚8和贴片引脚9的结构以及数量，还有引线槽11的数量不一样，其它结构与第一实施例相同。

第一实施例中绑线引脚8的每一组引脚中有两个直的绑线引脚，这里只有一个直的绑线引脚。另外，贴片引脚9改为海鸥脚形状，此海鸥脚形状的贴片引脚9既作为绑线引脚也作为贴片引脚，即一脚两用，实际上每一组引脚仍包含两个绑线引脚。

贴片引脚9与绑线引脚8在线圈骨架1内部同为直接连接的关系，贴片引脚9与绑线引脚8在变压器骨架冲压成型前为同一片金属引线框架，图6-1为本发明第二实施例的绑线引脚和贴片引脚所在金属引线框架冲压成型前立体图，图6-2为本发明第二实施例的绑线引脚和贴片引脚所在金属引线框架冲压成型后立体图，冲压成型后绑线引脚8与贴片引脚9在水平方向和垂直方向相互错开，绑线引脚8与贴片引脚9通过连接臂10连接。金属引线框架与变压器骨架一体成型后再对下端的贴片引脚9进行切脚和冲压成型，形成海鸥脚形状，效果见图5-1。

此变压器骨架结构将贴片引脚9功能复用，即绑线与贴片共享一个引脚，使贴片引脚9亦作为贴片引脚使用，也作为绑线引脚使用，但绑线部分与贴片部分各占具独立的位置，不相互重合，这样即可以实现多股漆包线并联，还可以减小线圈骨架1底部的塑料体平台高度，使得整个变压器的高度减小。

如图5-3所示，变压器骨架有10个引线槽11，当绑线引脚8和贴片引脚9都有绑线时，变压器绕组线包从绕线包限位槽4到同一组引脚的绑线引脚8和贴片引脚9上的引线固定在同一引线槽11，如变压器绕组线包从绕线包限位槽4到绑线引脚81和贴片引脚91的引线固定在同一个引线槽11内。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。比如，变压器骨架的脚位标识点由凸点形式改为倒圆角或斜角的形式，或是改变引线槽的形状和数量。其它情况这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种引线框架，其特征在于：由若干与金属边框连接的引线单元构成，所述引线单元由细长方形的贴片引脚段、连接臂和第一绑线引脚段构成，贴片引脚段与金属边框连接，贴片引脚段的另一端与连接臂垂直连接，连接臂的另一端与第一绑线引脚段垂直连接，第一绑线引脚段的另一端悬空且指向与贴片引脚段相反，形成贴片引脚段与第一绑线引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的引线单元结构。

2.根据权利要求1所述的引线框架，其特征在于：所述引线单元的贴片引脚自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段。

3.一种基于权利要求1所述引线框架的变压器骨架的制造方法,包括以下步骤:

冲压成形阶段，将第一绑线引脚段自连接臂处弯折90度；将与第一绑线引脚平行且错开分布的贴片引脚段在连接臂以下处沿对向第一绑线引脚段的方向弯折90度，形成第一绑线引脚段与贴片引脚段在水平方向和垂直方向相互错开的空间结构；

塑封阶段，将冲压成形后的引线框架与塑料体进行注塑成型；

塑封成型后，再将注塑成型的塑封件进行切脚。

4.根据权利要求3所述的变压器骨架的制造方法，其特征在于：所述引线单元的贴片引脚自连接臂的连接处沿第一绑线引脚段的方向延伸形成细长方形的第二绑线引脚段，在冲压成形阶段，还将第二绑线引脚在连接臂以上处弯折90度形成第二绑线引脚。

5.根据权利要求3或4所述的变压器骨架的制造方法，其特征在于：所述变压器骨架的制造方法，还包括整形阶段，注塑成型后，再将贴片引脚向上冲压弯折成“L”形。

6.根据权利要求3或4所述的变压器骨架的制造方法，其特征在于：所述变压器骨架的制造方法，还包括整形阶段，注塑成型后，再将贴片引脚冲压成海鸥脚形状。

7.一种变压器骨架，是由权利要求1所述的引线框架与塑料体注塑成型的贴片型骨架，包括带磁芯装配孔的绕线柱、沿绕线柱两端向外延伸而成的上挡片和下挡片，下挡片的两侧对称设置一对端子台，端子台的侧面开设有引线槽，其特征在于：端子台的侧面伸出有在水平方向和垂直方向相互错开的两层引脚，其中，上层为第一绑线引脚，下层为贴片引脚。

8.根据权利要求7所述的变压器骨架，其特征在于：所述引线槽开设在端子台的侧面对应第二绑线引脚的位置处。

9.根据权利要求7或8所述的变压器骨架，其特征在于：所述引线槽开设在端子台的侧面对应第一绑线引脚的位置处。

10.根据权利要求7或8所述的变压器骨架，其特征在于：所述贴片引脚朝第二绑线引脚弯折成“L”形。

11.根据权利要求7或8所述的变压器骨架，其特征在于：所述贴片引脚冲压成海鸥脚形状。

12.根据权利要求7或8所述的变压器骨架，其特征在于：所述绑线引脚为直引脚结构。

13.根据权利要求7或8所述的变压器骨架，其特征在于：所述端子台靠近第一引脚处的一个端面上设置有第一引脚标识点。