Componentes magnéticos.

Un conjunto (100, 170) de componente magnético, que comprende una estructura estratificada que comprende:

al menos dos capas (106, 108, 178, 180) prefabricadas de material de lámina magnética, y

al menos una bobina (110, 120) prefabricada que define una porción (126) de arrollamiento que tiene una superficieexterna;

estando al menos dos de las capas (106, 108, 178, 180) prefabricadas en contacto superficial con la porción (126)de arrollamiento y estando comprimidas alrededor de la porción (126) de arrollamiento, formando con ello un cuerpo(172) magnético estratificado que contiene la bobina.

Componentes magnéticos

Antecedentes de la invención El campo de la invención se refiere en general a componentes magnéticos y a su fabricación, y más específicamente a componentes electrónicos magnéticos, de montaje superficial, tal como inductores y transformadores.

Con los avances en el empaquetamiento electrónico, la fabricación de dispositivos electrónicos más pequeños, pero más potentes, ha resultado posible. Para reducir el tamaño global de tales dispositivos, los componentes electrónicos utilizados para su fabricación han sido miniaturizados cada vez más. La fabricación de componentes electrónicos que cumplan tales requisitos, presenta dificultades, lo que hace que los procesos de fabricación sean más caros, y que incrementen indeseadamente el coste de los componentes electrónicos.

Algunos ejemplos de componentes magnéticos y de su fabricación son conocidos, por ejemplo, a partir de los documentos US 6392525, EP 1486991, US 2004/209120 y WO 2005/024862.

Los procesos de fabricación para componentes magnéticos tales como los inductores y transformadores, así como otros componentes, han sido analizados como una forma de reducir costes en la altamente competitiva industria de fabricación de componentes electrónicos. La reducción de los costes de fabricación es particularmente deseable cuando los componentes que van a ser fabricados son componentes en grandes producciones, de bajo coste. En los procesos de producción de grandes volúmenes, en serie, de tales componentes, y también de los dispositivos electrónicos que utilizan los componentes, cualquier reducción de los costes de fabricación es, por supuesto,

significativa.

Breve descripción de los dibujos Se describen realizaciones no limitativas y no exhaustivas con referencia a las figuras anexas, en las que los mismos números de referencia se refieren a partes iguales a través de los diversos dibujos, a menos que se especifique otra cosa.

La figura 1 es una vista despiezada de un primer ejemplo de un conjunto de componente magnético formado de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva de un primer ejemplo de bobina para el conjunto de componente magnético mostrado en la figura 1;

La figura 3 es una vista en sección transversal del cable de la bobina mostrada en la figura 2;

La figura 4 es una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de bobina para el conjunto de componente magnético mostrado en la figura 1;

La figura 5 es una vista en sección transversal del cable de la bobina mostrada en la figura 4;

La figura 6 es una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de conjunto de componente magnético formado de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención;

La figura 7 es una vista en perspectiva de un tercer ejemplo de conjunto de componente magnético formado de acuerdo con un ejemplo de realización de la invención, y

La figura 8 es una vista del conjunto de componente mostrado en la figura 7.

Descripción detallada de la invención 55 En la presente memoria se describen ejemplos de realización de diseños de componentes electrónicos que superan numerosas dificultades del estado de la técnica. Para entender la invención en su extensión más completa, la descripción que sigue se presenta en diferentes segmentos o partes, en donde la Parte I discute los problemas y dificultades particulares, y la Parte II describe ejemplos de construcciones y montajes de componentes para superar tales problemas.

I. Introducción a la invención Los componentes magnéticos convencionales, tal como los inductores para aplicaciones de circuito impreso,

incluyen típicamente un núcleo magnético y un arrollamiento conductor, mencionado a veces como bobina, en el interior del núcleo. El núcleo puede estar fabricado a partir de piezas de núcleo discretas fabricadas a partir de material magnético, con el arrollamiento situado entre las piezas del núcleo. Los expertos en la materia están familiarizados con diversas formas y tipos de piezas y montajes de núcleo incluyendo, aunque sin limitación, los conjuntos de núcleo en U y de núcleo en I, los conjuntos de núcleo en ER y de núcleo en I, los conjuntos de núcleo en ER y núcleo en ER, los conjuntos de núcleo de bote y núcleo en T, y otras formas de emparejamiento. Las piezas de núcleo discretas pueden estar unidas entre sí con un adhesivo y típicamente separadas o distanciadas unas de otras.

En algunos componentes conocidos, por ejemplo, las bobinas se fabrican a partir de un cable conductor que está arrollado alrededor del núcleo o de un clip de terminal. Es decir, el cable puede estar envuelto alrededor de una pieza de núcleo, a veces mencionada como núcleo de tambor u otro núcleo de bobina, después de que las piezas de núcleo han sido formadas por completo. Cada extremo libre de la bobina puede ser mencionado como un cable y puede ser usado para acoplar el inductor a un circuito eléctrico, ya sea mediante sujeción directa a una placa de circuito o ya sea mediante una conexión indirecta a través de un clip de terminal. Especialmente para piezas de núcleo pequeñas, la realización de un arrollamiento de la bobina a bajo coste y de manera fiable, constituye un reto.

Los componentes arrollados a mano tienden a ser inconsistentes en lo que a su rendimiento se refiere. La forma de las piezas de núcleo hace que las mismas puedan ser completamente frágiles y propensas a la fisuración del núcleo según se está arrollando la bobina, y la variación en los espacios de separación entre piezas del núcleo puede provocar variaciones en el rendimiento del componente. Una dificultad adicional consiste en que la resistencia a la DC (“DCR”) puede variar indeseadamente debido a un arrollamiento y una tensión irregulares durante el proceso de arrollamiento.

En otros componentes conocidos, las bobinas de los componentes magnéticos de montaje superficial conocidos se fabrican típicamente por separado a partir de piezas de núcleo, y después se ensamblan con las piezas de núcleo. Es decir, a veces se dice que las bobinas han sido pre-formadas o pre-bobinadas para evitar problemas atribuibles al arrollamiento manual de la bobina, y para simplificar el montaje de los componentes magnéticos. Tales bobinas pre-formadas son especialmente ventajosas para componentes de tamaños pequeños.

Con el fin de realizar la conexión eléctrica con las bobinas cuando los componentes magnéticos son de montaje superficial sobre una placa de circuito, se proporcionan típicamente terminales o clips conductores. Los clips se montan en las piezas de núcleo conformadas y se conectan eléctricamente a los extremos respetivos de la bobina. Los clips de terminales incluyen en general regiones planas y planares que pueden ser conectadas eléctricamente a las pistas y adaptadores conductores en una placa de circuito utilizando, por ejemplo, técnicas de soldadura conocidas. Cuando se conectan de ese modo, y cuando se alimenta eléctricamente la placa de circuito, puede circular corriente eléctrica desde la placa de circuito hasta uno de los clips terminales, a través de la bobina hasta los otros clips terminales, y de nuevo hasta la placa de circuito. En el caso de un inductor, el flujo de corriente que pasa a través de la bobina induce campos magnéticos y energía en el núcleo magnético. Se puede prever más de una bobina.

En el caso de un transformador, se proporciona una bobina de primario y una bobina de secundario, en donde el flujo de corriente a través de la bobina de primario induce flujo de corriente en la bobina de secundario. La fabricación de componentes de transformador presenta retos similares a los componentes inductores.

Para componentes cada vez más miniaturizados, el reto consiste en proporcionar núcleos físicamente espaciados. Establecer y mantener tamaños consistentes de espacios de separación, resulta difícil de llevar a cabo de una 45 manera fiable y a coste económico.

Un número de inconvenientes prácticos se presentan también con relación a la fabricación de la conexión eléctrica entre las bobinas y los clips terminales en componentes magnéticos miniaturizados, de montaje superficial. Una conexión bastante frágil entre la bobina y los clips terminales, se realiza típicamente por el exterior del núcleo y es por consiguiente vulnerable a la separación. En algunos casos, se conoce el hecho de arrollar los extremos de la bobina en torno a una porción de los clips para asegurar una conexión mecánica y eléctrica fiable entre la bobina y los clips. Esto ha demostrado ser, sin embargo, tedioso desde una perspectiva de fabricación, y serían deseables soluciones... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto (100, 170) de componente magnético, que comprende una estructura estratificada que comprende:

al menos dos capas (106, 108, 178, 180) prefabricadas de material de lámina magnética, y

al menos una bobina (110, 120) prefabricada que define una porción (126) de arrollamiento que tiene una superficie externa;

estando al menos dos de las capas (106, 108, 178, 180) prefabricadas en contacto superficial con la porción (126) de arrollamiento y estando comprimidas alrededor de la porción (126) de arrollamiento, formando con ello un cuerpo (172) magnético estratificado que contiene la bobina.

2. El conjunto de componente magnético de la reivindicación 1, en el que las capas (106, 108, 178, 180)

prefabricadas de material de lámina magnética incluyen una mezcla de partículas de polvo magnético y un ligante polimérico.

3. El conjunto (100, 170) de componente magnético de la reivindicación 2, en el que al menos una capa (106, 108, 170, 180) prefabricada de material de lámina magnética incluye al menos dos capas (102, 104, 106, 108, 174, 176, 178, 180, 182, 184) de materiales de lámina magnética, estando la al menos una bobina (120) prefabricada dispuesta en sándwich entre las al menos dos capas (102, 104, 106, 108, 174, 176, 178, 180, 182, 184) de materiales de lámina magnética.

4. El conjunto (100, 170) de componente magnético de la reivindicación 1, en el que al menos una capa (102, 104,

106, 108, 174, 176, 178, 180, 182, 184) prefabricada de material de lámina magnética incluye al menos dos capas (176, 180 y 184, y 174, 178 y 182) de materiales de lámina magnética, fabricadas cada una de ellas a partir de tipos diferentes de partículas de polvo magnético, con lo que las al menos dos de la pluralidad de capas (176, 180 y 184, y 174, 178 y 182) de materiales de lámina magnética presentan propiedades magnéticas diferentes entre sí.

5. El conjunto (100, 170) de componente magnético de la reivindicación 1, en el que al menos una capa (106, 108, 178, 180) prefabricada de material de lámina magnética tiene una permeabilidad magnética relativa mayor de aproximadamente 10.

6. El conjunto (100, 170) de componente magnético de la reivindicación 2, en el que el ligante polimérico 35 comprende una resina termoplástica.

7. El conjunto (170) de componente magnético de la reivindicación 1, en el que la estructura de núcleo estratificado comprende además un elemento (186) de núcleo magnético conformado, estando al menos una capa (178, 180) prefabricada en contacto superficial con el elemento (186) de núcleo conformado y estando comprimida alrededor de la porción (126) de arrollamiento y del elemento (186) de núcleo magnético conformado.

8. El conjunto (170) de componente magnético de la reivindicación 7, en el que el elemento (186) de núcleo magnético conformado se proporciona por separado a partir de al menos una capa (178, 180) prefabricada; en el que la bobina (120) define una abertura central, y en el que el elemento (186) de núcleo magnético conformado está

acoplado en el interior de la abertura central.

9. El conjunto (170) de componente magnético de la reivindicación 8, en el que al menos una capa prefabricada de material de lámina magnética incluye al menos dos capas (174, 176, 178, 180, 182, 184) de materiales de lámina magnética, estando la al menos una bobina (120) prefabricada dispuesta en sándwich entre las al menos dos capas (102, 104, 106, 108, 174, 176, 178, 180, 182, 184) de materiales de lámina magnética, y en el que el elemento (186) de núcleo magnético conformado está también dispuesto en sándwich entre las al menos dos capas (102, 104, 106, 108, 174, 176, 178, 180, 182, 184) de materiales de lámina magnética.

10. El componente (170) magnético de la reivindicación 7, en el que el elemento (186) de núcleo magnético 55 conformado es sustancialmente cilíndrico.

11. El componente (100, 170) magnético de la reivindicación 1, en el que la bobina (120) comprende un conductor alámbrico que está arrollado de manera flexible alrededor de un eje durante un número de espiras para definir una porción (126) de arrollamiento.

12. El componente (100, 170) magnético de la reivindicación 11, en el que el número de espiras incluye al menos una de entre trayectorias conductoras rectas unida a sus extremos, trayectorias conductoras curvas, trayectorias conductoras en espiral, y trayectorias conductoras en serpentín.

13. El componente (100, 170) magnético de la reivindicación 11, en el que la bobina (120) está formada a modo de elemento de bobina tridimensional, sin soporte.

14. El componente (100, 170) magnético de la reivindicación 1, en el que no se ha formado ningún espacio físico de separación en el cuerpo (172) magnético.

15. El conjunto (100, 170) de componente magnético de la reivindicación 1, en el que el conjunto define un inductor de potencia.