CN1317863A - 表面安装型开关电源装置及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

把一开关电源电路的变压器放置和安装在一电路板的近似中间区域。变压器为低型面型，其上表面起到吸嘴的吸取表面的作用。在把表面安装型开关电源装置安装在一母板上时，首先，由吸嘴固定变压器的上表面，并把表面安装型开关电源装置转移到母板上的目标安装区域，把表面安装型开关电源装置表面安装在母板中。由于这不需要提供吸嘴专用的吸嘴吸取表面，所以不需要进行模压，相应地，可有助于低型面低成本的表面安装型开关电源装置。

Description

表面安装型开关电源装置及其安装方法
本发明涉及设有具有变压器的隔离型开关电源电路的表面安装型开关电源装置及其安装方法。
以这样的方法把表面安装型开关电源装置设计成模块，从而例如通过在电路板上形成多个电路部件、布线图案等来构成由AC-DC转换器、DC-DC转换器、逆变器等构成的开关电源电路。把这样的开关电源装置例如表面安装在母板上。当把以上的开关电源装置表面安装在母板上时，例如，首先，由吸嘴固定以上开关电源装置，然后通过吸嘴把此开关电源装置转移到母板，然后，通过回流焊接(welding)等把此开关电源装置表面安装在母板上。
在吸嘴转移开关电源装置时，为了防止诸如开关电源装置从吸嘴上掉落等问题，开关电源装置需要被以上吸嘴所吸的大而平坦的表面。例如，在已有技术中，整个开关电源装置由一壳体所覆盖且如图5所示进行模压(transfer molding)。即，模压整个开关电源装置，且在开关电源装置的上半部分保证了用于吸嘴的大而平坦的表面。
然而，在进行这样的模压时，由于在覆盖开关电源装置上侧的开关电源电路的所有部件的外壳中，在外壳和所有部件之间有一间隔，所以产生了使开关电源装置增高的问题，相应地，不能完全采取措施来产生低型面(profile)的产品。此外，模压需要高的成本，因此，也产生了使开关电源装置的成本增加的问题。
相应地，本发明的一个目的是有助于低型面和低成本的表面安装型开关电源装置并提供其安装方法。
为了达到以上目的，在本发明中使用以下结构。依据本发明的第一方面，一种表面安装型开关电源装置包括电路板，在电路板上设有包括变压器的开关电源电路。作为安装在电路板上的变压器的上半部分，设置了由用于转移表面安装型开关电源装置的吸嘴所固定的基本上平坦的吸嘴吸取表面。
在本发明中，变压器的吸嘴吸取表面与电路板的板面几乎平行。
在本发明中，在变压器中形成的端子是突出的，在电路板中形成用于放置变压器的通孔部分，在通孔部分的外围形成连接焊接区(pad)，变压器置于通孔部分中，这些端子连到连接焊接区，变压器放置并安装在电路板中。
在本发明中，变压器可包括在电路板及铁芯材料(core material)中形成的线圈图案部分，在电路板中形成线圈图案部分的区域中形成芯棒(core pin)插入通孔，通过插入芯棒插入通孔内的铁芯材料的腿部把铁芯材料安装在电路板的线圈图案中。
在本发明中，铁芯材料的上半部分构成平坦的吸嘴吸取表面。
在本发明中，在表面安装型开关电源装置的重心处设置变压器。
在本发明中，暴露构成开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
在本发明的第二方面，一种用于表面安装型开关电源装置(其中，变压器的上表面构成平坦的吸嘴吸取表面)的安装方法包括以下步骤，由吸嘴把吸力加到表面安装性开关电源装置的变压器的平坦上表面，由吸嘴把表面安装型开关电源装置转移到母板的目标安装区，然后把表面安装型开关电源装置表面安装在母板中。
依据如上所述构成的本发明，使变压器的上半部分变平，变压器的平坦上表面构成吸嘴的吸取表面。因此，当把表面安装性开关电源装置表面安装在母板上时，首先，由吸嘴固定表面安装型开关电源装置的变压器的平坦上表面，由吸嘴把表面安装性开关电源装置转移到母板的目标安装区。然后，把表面安装型开关电源装置表面安装在母板中。
这样，由于如此构成表面安装性开关电源装置的变压器的上表面，从而该上表面起到吸嘴吸取表面的作用，所以不需要通过对常规的表面安装型开关电源装置进行模压来形成吸嘴吸取表面。因此，可防止模压所产生的问题，即太厚和成本高的问题。这样，可有助于形成低型面和低成本的表面安装型开关电源装置。
从以下对本发明的描述并参考附图将使本发明的其它特征和优点变得明显起来。
图1是示出依据本发明第一实施例的表面安装型开关电源装置的示意透视图；
图2A和2B是示出使变压器的上半部分成为平坦表面的方法例子的示意图；
图3A、3B和3C是示出表面安装型开关电源装置的安装过程的一个例子的示意图；
图4是示出第二实施例的表面安装型开关电源装置的示意透视图；以及
图5是已有技术的模压表面安装型开关电源装置的一个例子的示意图。
以下，参考附图来描述依据本发明的实施例。
图1是示出依据本发明第一实施例的表面安装型开关电源装置的示意透视图。在第一实施例的表面安装型开关电源装置1中，在电路板2上形成隔离型开关电源电路3。以上的开关电源电路3由多个电路部件构成，包括变压器4和在电路板2上形成的布线图案(未示出)。在此第一实施例中，开关电源电路3具有相应于AC-DC转换器、DC-DC转换器、逆变器等的规格的适当电路结构，如果开关电源电路3是具有变压器的隔离型，则其电路结构可以是任何类型，这里省略其描述。
此外，在上述的电路部件5中，除了变压器4以外，包括作为半导体元件的例如IC芯片、电容器元件、开关元件和整流器元件等。这里，图1中的标号8表示用于把表面安装型开关电源装置1连到母板的连接引脚。
第一实施例的特征在于，提供了这样的特定结构，从而可有助于形成薄(低型面)的低成本表面安装型开关电源装置1。
然后，发明人注意到，如果构成开关电源电路3的部件的上表面起到转移吸嘴的吸取表面的作用，则不需要对表面安装型开关电源装置1进行模压，相应地，可有助于形成大大变薄的表面安装型开关电源装置1。
发明人已实现了把变压器4用作给吸嘴所吸的部件。在构成开关电源电路3的多个电路部件5中，变压器4是最大的一个。当变压器4的厚度减小时，需要增加变压器4的上表面的面积以保持所需的特性，满足较薄产品需要的上述变压器的上表面4a的面积大到完全起到了转移吸嘴的吸取表面的作用。
如上所述，在第一实施例中，由于把变压器4的上表面4a用作吸嘴的吸取表面，所以不需要如常规例子中所述对表面安装型开关电源装置1进行模压来形成吸嘴吸取表面。因此，在第一实施例中，以上表面安装型开关电源装置1具有多个电路部件5，包括构成图1所示暴露的上述开关电源电路3的变压器4。
在第一实施例中，以上变压器4由绕在一线圈架上的线圈构成，且如图1所示，变压器较薄且在变薄时变得平坦。如图1所示，在变压器4中，形成的多个端子是突出的。此外，在电路板2中，在几乎中间形成通孔7，在通孔7的开口的外围形成用于连接上述端子6的焊接区(连接焊接区)9。以上变压器4置于以上通孔7中，且每个上述端子6分别连到相应的焊接区9。即，如此把上述变压器4放置并安装在电路板2中。因此，使表面安装型开关电源装置1变得薄得多。
此外，在第一实施例中，把上述变压器4设置在表面安装型开关电源装置1的接近重心处。即，如此设计不包括变压器4在内的多个电路部件5的位置排列，从而变压器4的位置几乎在或位于开关电源装置1的重心处。
如上所述，在第一实施例中，上述变压器4的上表面4a起到吸嘴吸取表面的作用，且几乎平行于电路板2的表面。变压器4的上表面4a的面积大到起到由转移表面安装型开关电源装置用的吸嘴所固定的吸嘴吸取表面的作用。即，起到吸嘴吸取表面作用的变压器4的上表面4a的面积大到覆盖上述吸嘴的尖端的整个开口面积，而不留下任何暴露的吸嘴尖端区域。
此外，如此形成变压器4的上表面4a，从而不留下任何不平坦的表面区域，形成的上表面具有平坦的表面，从而吸嘴的整个吸取面积可适用于吸嘴所固定的变压器4，从而可防止变压器4掉落。
有各种使变压器4的上表面4a变得光滑的方法。例如，在4-125429号日本未审查实用新型申请公开中示出图2所示的表面安装变压器。依据本发明，如图所示，可通过在变压器主体11的顶部放上具有平坦表面的盖子12而使表面安装变压器的上表面成为平坦表面。此外，在图2A中示出线圈架13、线圈14、铁芯和端子。
此外，在5-21416号日本未审查实用新型申请公开中示出类似于图2B的变压器。依据本发明，可以与如上所述相同的方式，通过在表面安装变压器18上放置其上具有平坦表面的盖子19而使图2B所示的这种表面安装变压器18的上表面成为平坦表面。
这样，提出了使变压器的上表面变平的各种方法，这里，在本发明中，可通过这些方法或装置中的任一个来弄平变压器的上表面，而不限于这些弄平方法或装置中的任一个。
如上所述，在第一实施例中，使用采取措施弄平上表面的变压器4。
如上所述构成第一实施例中所示的表面安装型开关电源装置1。当把这样的表面安装型开关电源装置1安装在例如母板上时，首先，如图3A所示，通过吸嘴20把吸力加到容纳在部件容纳盘21等中的表面安装型开关电源装置1的变压器4的上表面4a。然后，如图3B所示，由吸嘴20把上述表面安装型开关电源装置1转移到如图3B中的虚线所示的母板22的目标安装区Z。如上所述，在第一实施例中，把变压器4设置在表面安装型开关电源装置1的中间区域，即，几乎位于表面安装型开关电源装置1的重心处，由于吸嘴把吸力加到变压器4的上表面4a，所以可在其重量被适当平衡而不允许过剩的条件下转移表面安装型开关电源装置1。
然后，如图3C所示，把表面安装型开关电源装置1置于母板22中所设定的安装位置，通过回流焊接等对表面安装型开关电源装置1进行表面安装。
依据第一实施例，由于构成的变压器4的上表面4a起到吸嘴吸取表面的作用，所以不需要吸嘴专用的平坦表面，相应地，不需要对表面安装型开关电源装置1进行模压，即，不需要对表面安装型开关电源装置1的表面上的模压树脂。因此，可容易地有助于薄(低型面)的表面安装型开关电源装置1。
此外，如上所述，不需要模压，且可消除模压的成本，结果，可提供便宜的表面安装型开关电源装置1。
此外，在第一实施例中，由于使变压器4的上表面4a变平，所以吸嘴可安全地固定上述变压器4的上表面。此外，在第一实施例中，由于把变压器设置在电路板2的中间区域(重心的位置)，所以当吸嘴加到变压器4的上表面4a的吸力转移表面安装型开关电源装置1时，可在其重量被适当平衡的条件下转移该表面安装型开关电源装置1。因此，可防止诸如掉落等问题，并能可靠地把表面安装型开关电源装置1转移到母板。
以下，描述第二实施例。在此第二实施例中，不安装使用线圈绕组的变压器，而是安装具有图4所示特定形状的变压器。除此之外，该结构与第一实施例近似相同，在第二实施例中，对与第一实施例中相同的部分提供相同的标号，不需要对共同的部分进行两次描述。
在第二实施例中，变压器4包括在电路板2中形成的线圈图案部分24和一对铁芯材料25。电路板2是其中层叠了多块板的层叠体，例如，上述线圈图案部分24包括在构成上述电路板2的多块板中的每一块上形成的线圈图案26。即，在构成上述电路板2的板上形成起到初级线圈作用的线圈图案和起到次级线圈作用的线圈图案，上述线圈图案部分24包括如此排列的多个线圈图案，从而每个线圈图案的中心位于沿层叠方向的一公共轴上。
如图4所示，在电路板2上形成上述线圈图案部分24的区域中形成芯棒插入通孔27(27a、27b和27c)。上述铁芯材料25的芯棒(腿部)插入上述芯棒插入通孔27，这对铁芯材料25结合在一起，把它们安装在线圈图案部分24中。如图4所示，这样把这对铁芯材料25附着到上述线圈图案部分24，从而上述线圈图案部分24的部分夹在电路板2的表面和背面之间。
在第二实施例中，通过置于一铁芯装配部件28中来组合上述这对铁芯材料25。铁芯装配部件28的上表面形成变压器4的上表面4a，铁芯装配部件28的上表面几乎平行于电路板2的板面，而且是平坦的表面。由于铁芯材料25的表面是粗糙的，所所以铁芯材料25的表面难于起到吸嘴的吸取表面的作用，但通过铁芯装配部件28覆盖上述铁芯材料25的上表面并由铁芯装配部件28构成变压器的上表面，可获得光滑的吸嘴吸取表面，相应地，可使铁芯材料25的上表面起到吸嘴吸取表面的作用。
依据第二实施例，以与第一实施例相同的方式，由于构成的变压器4的上表面4a起到吸嘴的吸取表面的作用，所以与常规不同，不需要对表面安装型开关电源装置1进行模压，相应，可容易地实现低型面和低成本的表面安装型开关电源装置1，达到不需要模压的程度。
此外，由于把变压器4的上表面4a弄平，所以可由吸嘴安全地固定变压器4的上表面4a。此外，由于最好把变压器设置在表面安装型开关电源装置1的基本上中间区域(重心的位置)，所以可用吸嘴在其重量被适当平衡的条件下来转移表面安装型开关电源装置1，并可防止其转移期间的掉落等问题。
此外，本发明不限于上述实施例，可采用各种实施例。例如，在每个上述实施例中，可利用盖子12和19以及铁芯装配部件28的平坦上表面而使变压器4的上表面4a成为平坦的表面，但，例如通过绕上把铁芯固定在变压器4上的带子，可使变压器4的上表面变得平坦。
此外，在每个上述实施例中，通过使连接引脚8与母板22接触来表面安装表面安装型开关电源装置1，但例如在电路板2的背面上不形成部件和绕组图案的表面安装型开关电源装置中，可通过焊接等把电路板2的背面直接连到母板22来把表面安装型开关电源装置1表面安装在母板22上。这样，可以各种方式把表面安装型开关电源装置1表面安装在母板22上，这里，可使用这些方法中的任一种，不特别限定表面安装方法。
此外，在上述第二实施例中，使用铁芯装配部件28来装配一对铁芯材料，但例如可利用粘合剂等来结合这对铁芯材料25，而不使用铁芯装配部件28。这样，在不利用铁芯装配部件时，在铁芯材料25的上表面上设置一带子，可通过带子使变压器4的上表面4a形成平坦的吸嘴表面。
依据本发明的表面安装型开关电源装置，由于使变压器的上半部分做成平坦的吸嘴吸取表面，所以不需要如常规的情况，在表面安装型开关电源装置的表面上进行模压树脂或对表面安装型开关电源装置进行模压来形成吸嘴吸取表面。即，在暴露构成开关电源电路的部件的同时，可由吸嘴来转移表面安装型开关电源装置。
这样，由于不对表面安装型开关电源装置进行模压，所以可实现低型面的表面安装型开关电源装置。此外，如上所述，由于不对表面安装型开关电源装置进行模压，所以可减少成本，并可提供便宜的表面安装型开关电源装置。
在变压器的吸嘴吸取表面平行于电路板的板面的情况下，在由吸嘴固定上述变压器的吸嘴吸取表面并转移此表面安装型开关电源装置时，可在由吸嘴可靠地固定表面安装型开关电源装置的条件下把上述表面安装型开关电源装置转移到固定的安装区。
在电路板中放置和安装变压器的结构中，可控制变压器的高度，相应地，可实现低型面的表面安装型开关电源装置。
在变压器由电路板中形成的线圈图案部分和铁芯材料构成且变压器的铁芯材料的上半部分形成平坦的吸嘴吸取表面的结构中，变压器非常薄，由于简化的制造工艺而使变压器成为便宜的部件，所以可实现低型面低成本的表面安装型开关电源装置，达到先进得多的水平。
在变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心的结构中，在用吸嘴转移开关电源装置时，可在其重量被适当平衡而不需要额外动作的条件下转移表面安装型开关电源装置。因此，可在转移表面安装型开关电源装置时控制其掉落等问题。
此外，在本发明中由吸嘴来固定变压器的平坦表面的安装方法中，由吸嘴把表面安装型开关电源装置转移到母板上的其目标安装区，并把此表面安装型开关电源装置表面安装在母板上，如上所述，由于通过吸嘴固定表面安装型开关电源装置的变压器的上表面来转移表面安装型开关电源装置，所以不需要形成吸嘴专用的吸嘴吸取表面，且如上所述，与常规的情况不同，不需要进行模压，相应地，容易形成低型面低成本的表面安装型开关电源装置。
虽然已参考较佳实施例具体地示出和描述了本发明，但本领域内的技术人员可理解，可进行形式和细节上的上述和其它变化，而不背离本发明的精神和范围。
虽然已相对于特定实施例描述了本发明，但许多其它变化和修改及其它用途将对本领域内的技术人员变得明显起来。因此，本发明不限于这里的具体揭示，而只限于权利要求书。

Claims (21)

1．一种表面安装型开关电源装置，包括：
电路板；以及
开关电源电路，包括设在电路板上的变压器，
其中设有由转移表面安装型开关电源装置用的吸嘴所固定的基本上平的吸嘴吸取表面作为安装在电路板上的变压器的上部。
2．如权利要求1所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器的吸嘴吸取表面几乎平行于电路板的板面。
3．如权利要求1所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于在变压器中形成突出的端子，在电路板中设有用于放置变压器的通孔部分，在通孔部分的外围形成连接焊接区，变压器置于通孔部分中，这些端子连到连接焊接区，从而变压器安装到电路板。
4．如权利要求2所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于在变压器中形成突出的端子，在电路板中设有用于放置变压器的通孔部分，在通孔部分的外围形成连接焊接区，变压器置于通孔部分中，这些端子连到连接焊接区，从而变压器安装到电路板。
5．如权利要求1所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器包括在电路板中或电路板上形成的线圈图案部分和铁芯材料，在电路板中或电路板上形成线圈图案部分的区域中形成芯棒插入通孔，通过插入芯棒插入通孔的铁芯材料的腿部把铁芯材料安装在电路板的线圈图案附近。
6．如权利要求2所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器包括在电路板中或电路板上形成的线圈图案部分和铁芯材料，在电路板中或电路板上形成线圈图案部分的区域中形成芯棒插入通孔，通过插入芯棒插入通孔的铁芯材料的腿部把铁芯材料安装在电路板的线圈图案附近。
7．如权利要求5所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于铁芯材料的上部包括平坦的吸嘴吸取表面。
8．如权利要求6所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于铁芯材料的上部包括平坦的吸嘴吸取表面。
9．如权利要求1所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心处。
10．如权利要求2所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心处。
11．如权利要求3所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心处。
12．如权利要求5所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心处。
13．如权利要求7所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于变压器设置在表面安装型开关电源装置的接近重心处。
14．如权利要求1所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
15．如权利要求2所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
16．如权利要求3所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
17．如权利要求5所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
18．如权利要求7所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
19．如权利要求9所述的表面安装型开关电源装置，其特征在于暴露包括开关电源电路的部件，而不对表面安装型开关电源装置的表面上模压树脂。
20．一种表面安装型开关电源装置的安装方法，在所述表面安装型开关电源装置中，一变压器的上表面包括基本上平坦的吸嘴吸取表面，所述方法包括以下步骤：
用吸嘴把吸力加到表面安装型开关电源装置的变压器的上表面；
由吸嘴把表面安装型开关电源装置转移到母板的目标安装区；以及
把表面安装型开关电源装置表面安装到母板。
21．如权利要求20所述的方法，其特征在于包括把变压器如此安装在表面安装型开关电源装置的电路板上的一个位置处，从而变压器处于表面安装型开关电源装置的接近重心处。
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