CN104766694A - 线圈组件和其上安装有线圈组件的板 - Google Patents
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Abstract
提供了一种线圈组件和其上安装有线圈组件的板，所述线圈组件包括：磁体，包括绝缘基板；以及设置在磁体的一个表面上的第一外电极和第二外电极以及设置在磁体的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极和第四外电极，其中，磁体包括设置在绝缘基板上和下的第一线圈部件至第四线圈部件，构造为双线圈的第一线圈部件和第二线圈部件在同一平面上沿相同方向彼此平行地缠绕，构造为双线圈的第三线圈部件和第四线圈部件在同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕。
Description
本申请要求于2014年1月7日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0001734号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种线圈组件和一种其上安装有线圈组件的板，更具体地讲，涉及一种包括磁通量彼此反向耦合（negatively couple）同时具有大的耦合系数值的两个线圈的线圈组件和一种其上安装有线圈组件的板。
背景技术
高频带数据发送和接收功能已经广泛地用于诸如数字电视（TV）、智能手机和笔记本型计算机等的电子产品中，今后，期待这样的信息技术（IT）电子产品将通过通用串行总线（USB）端口或其他端口来彼此连接，并且被用作独立操作的装置，以实现多功能化和技术复杂性，从而将延伸这种IT电子产品的使用和应用。
随着智能手机的开发，对能够处理高水平的电流的小、薄、高效能和功能化的功率电感器的需求已经增加。
因此，当前，正在使用厚度为1mm的2016尺寸的产品来取代过去通常使用的厚度为1mm的2520尺寸的产品，期待的是，产品将小型化为1608尺寸的产品，其厚度减小至0.8mm。
同时，对具有减小安装面积的优势的阵列的需求已经不断增加。
最近，鉴于效率、减少的电磁发射和瞬态响应，对交叉直流（DC）-DC转换器的兴趣不断增加，从而改善DC-DC转换器性能。
在这种交叉DC-DC转换器中，具有相同频率的DC-DC转换器端子的切换点在单个周期内移相。
因此，交叉DC-DC转换器具有并行驱动两个相位相反的转换器的优势，从而降低电流噪声，同时保留高密度和高输出。
然而，在将单个电感器应用于这样的交叉DC-DC转换器以构成系统的情况下，系统成本会上升，并且会难于整合这样的系统。
因此，在使交叉DC-DC转换器和耦合的电感器结合的情况下，在转换器的性能、成本和尺寸方面具有优势。
在这种情况下，反向耦合电感器与正向耦合电感器相比具有诸如较低的电感脉动电流和低DC通量水平的优势。
另一方面，正向耦合电感器具有诸如较低的输入脉动电流和低AC通量水平的优势。
然而，考虑到芯饱和问题以及磁性材料体积和重量减小具有优势的反向耦合电感器在高输出应用方面是有利的。
因此，已经制造了功率电感器阵列产品。然而，在这种情况下，电子组件的效率可能因线圈之间的磁通量的差异以及耦合系数的降低而降低。
[相关技术文献]
（专利文献1）第2005-0011090号韩国专利特许公开
发明内容
本公开的一方面可以提供一种线圈组件和其上安装有该线圈组件的板，所述线圈组件包括磁通量彼此反向耦合同时具有大的耦合系数值的两个线圈。
根据本公开的一个方面，线圈组件可以包括：磁体，包括绝缘基板；以及设置在磁体的一个表面上的第一外电极和第二外电极以及设置在磁体的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极和第四外电极，其中，磁体包括设置在绝缘基板上和下并且被绝缘膜包围的第一线圈部件至第四线圈部件，构造为双线圈的第一线圈部件和第二线圈部件在作为绝缘基板的顶面的同一平面上沿相同方向彼此平行地缠绕，构造为双线圈的第三线圈部件和第四线圈部件在作为绝缘基板的底面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，以及第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端以及第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端连接到第一外电极至第四外电极。
第一线圈部件和第二线圈部件可以基于磁体的中心彼此对称，第三线圈部件和第四线圈部件可以基于磁体的中心彼此对称。
第一线圈部件和第三线圈部件可以通过通孔彼此连接。
第二线圈部件和第四线圈部件可以通过通孔彼此连接。
第一外电极和第二外电极可以是输入端子，第三外电极和第四外电极可以是输出端子。
第一线圈部件至第四线圈部件可以具有相同的长度。
第一线圈部件至第四线圈部件可以包含从由金、银、铂、铜、镍、钯和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
绝缘基板可以是磁性基板。
绝缘膜可以包含光敏聚合物绝缘材料。
根据本公开的另一方面，其上安装有线圈组件的板可以包括：印刷电路板，具有设置在其上的多个电极焊盘；以及线圈组件，安装在印刷电路板上，其中，线圈组件包括具有绝缘基板的磁体以及设置在磁体的一个表面上的第一外电极和第二外电极以及设置在磁体的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极和第四外电极，其中，磁体包括设置在绝缘基板上和下并且被绝缘膜包围的第一线圈部件至第四线圈部件，构造为双线圈的第一线圈部件和第二线圈部件在作为绝缘基板的顶面的同一平面上沿相同方向彼此平行地缠绕，构造为双线圈的第三线圈部件和第四线圈部件在作为绝缘基板的底面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端以及第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端连接到第一外电极至第四外电极。
第一线圈部件和第二线圈部件可以基于磁体的中心彼此对称，第三线圈部件和第四线圈部件可以基于磁体的中心彼此对称。
第一线圈部件和第三线圈部件可以通过通孔彼此连接。
第二线圈部件和第四线圈部件可以通过通孔彼此连接。
第一外电极和第二外电极可以是输入端子，第三外电极和第四外电极可以是输出端子。
第一线圈部件至第四线圈部件可以具有相同的长度。
第一线圈部件至第四线圈部件可以包含从由金、银、铂、铜、镍、钯和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
绝缘基板可以是磁性基板。
绝缘膜可以包含光敏聚合物绝缘材料。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和其他优点将更清楚地理解，在附图中：
图1是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的透视图；
图2是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的线圈组件的内部的透视图；
图3是图1的平面图；
图4是图1的分解透视图；
图5是沿图1的线X-X`截取的剖视图；以及
图6是示出图1的线圈组件安装在印刷电路板上的透视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述本公开的示例性实施例。
然而，本公开可以以许多不同形式来举例说明，并且不应被解释为限制于这里阐述的具体的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完全的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。
在附图中，为清晰起见，可能夸大元件的形状和尺寸，相同的附图标记将始终用来表示相同或相似的元件。
线圈组件
图1是根据本公开的示例性实施例的线圈组件的透视图。
图2是示意性地示出根据本公开的示例性实施例的线圈组件的内部的透视图。
图3是图1的平面图。
图4是图1的分解透视图。
图5是沿图1的线X-X`截取的剖视图。
参照图1至图5，根据本公开的示例性实施例的线圈组件可以包括：磁体10，包括绝缘基板11；设置在磁体10的一个表面上的第一外电极31和第二外电极32，设置在磁体10的与其所述一个表面相对的另一表面上的第三外电极33和第四外电极34，其中，磁体10包括设置在绝缘基板11上和下并被绝缘膜包围的第一线圈部件21至第四线圈部件24，第一线圈部件21和第二线圈部件22被构造为在同一平面（同一平面为绝缘基板11的顶面）上沿相同方向彼此平行地缠绕的双线圈第三线圈部件23和第四线圈部件24被构造成在同一平面（同一平面为绝缘基板11的底面）上沿相同的方向彼此平行地缠绕的双线圈，第一线圈部件21的一端和第二线圈部件22的一端分别被暴露于磁体10的一个表面和另一表面，第三线圈部件23的一端和第四线圈部件24的一端分别被暴露于磁体10的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件21的一端和第二线圈部件22的一端以及第三线圈部件23的一端和第四线圈部件24的一端分别连接到第一外电极31至第四外电极34。
在这个示例性实施例中，术语“第一至第四”是为了使对象彼此区分开，而不是限制顺序。
磁体10可以是六面体。这里，“L方向”指的是“长度方向”，“W方向”指的是“宽度方向”，“T方向”指的是“厚度方向”。
磁体10可以包括绝缘基板11和设置在绝缘基板11的上部和下部上并且被绝缘膜包围的第一线圈部件21至第四线圈部件24。
此外，根据本公开的示例性实施例的线圈组件可以包括设置在磁体10的一个表面上的第一外电极31和第二外电极32以及设置在磁体10的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极33和第四外电极34。
在下文中，将参照图1至图5来描述第一线圈部件21至第四线圈部件24和第一外电极31至第四外电极34。
第一线圈部件21和第二线圈部件22可以被构造成双线圈，使得它们在作为绝缘基板11的顶面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，第三和第四线圈部件可以被构造成双线圈，使得它们在作为绝缘基板11的底面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕。
即，第一线圈部件21和第二线圈部件22可以具有耦合线圈的形式，使得它们在作为绝缘基板11的顶面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕。
此外，第三线圈部件23和第四线圈部件24可以具有耦合线圈的形式，使得它们在作为绝缘基板11的底面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕。
第一线圈部件21和第二线圈部件22可以基于磁体的中心彼此对称，第三线圈部件23和第四线圈部件24可以基于磁体的中心彼此对称。
磁体的中心在第一至第四线圈部件缠绕的状态下可以是内部磁体的中心，并且称为芯。在下文中，该术语将用作相同的概念。
根据本公开的示例性实施例，由于第一线圈部件21和第二线圈部件22可以基于磁体的中心彼此对称，第三线圈部件23和第四线圈部件24可以基于磁体的中心彼此对称，因此第一线圈部件21和第二线圈部件22以及第三线圈部件23和第四线圈部件24可以分别具有彼此相同的电感值。
此外，第一线圈部件21的一端和第二线圈部件22的一端可以分别被暴露于磁体10的一个表面和另一表面，第三线圈部件23的一端和第四线圈部件24的一端可以分别被暴露于磁体10的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件21的一端和第二线圈部件22的一端以及第三线圈部件23的一端和第四线圈部件24的一端可以分别连接到第一外电极31至第四外电极34。
即，在第一线圈部件21的一端暴露于磁体10的第一表面S2的情况下，在同一平面上沿相同方向与第一线圈部件21平行缠绕的第二线圈部件22的一端可以暴露于磁体10的与第一表面S2相对的第二表面S5。
另外，第一线圈部件21和第二线圈部件22可以基于磁体的中心彼此对称。
由于上述特征，使得第一线圈部件21和第二线圈部件22可以具有相同的长度。
同样的，在第三线圈部件23的一端在与第二线圈部件22的暴露端的位置分隔开的位置中暴露于磁体10的第二表面S5的情况下，在同一平面上沿相同方向与第三线圈部件23平行缠绕的第四线圈部件24的一端可以在与第一线圈部件21的暴露端的位置分隔开的位置中暴露于磁体10的与第二表面S5相对的第一表面S2。
另外，第三线圈部件23和第四线圈部件24可以基于磁体10的中心彼此对称。
由于上述特征，使得第三线圈部件23和第四线圈部件24可以具有相同的长度。
如上所述，第一线圈部件21至第四线圈部件24在彼此分隔开的同时暴露于磁体10的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件21至第四线圈部件24可以分别连接到第一外电极31和第四外电极34。
更具体地讲，第一线圈部件21可以暴露于磁体10的第一表面S2，从而连接到第一外电极31。
此外，第二线圈部件22可以暴露于磁体10的第二表面S5，从而连接到第四外电极34。
另外，第三线圈部件23可以暴露于磁体10的第二表面S5，从而连接到第三外电极33。
第四线圈部件24可以暴露于磁体10的第一表面S2，从而连接到第二外电极32。
第一外电极31和第二外电极32可以是输入端子，第三外电极33和第四外电极34可以是输出端子，但是本公开不限于此。
同时，第一线圈部件21和第二线圈部件22可以设置在作为绝缘基板11的顶面的同一平面上，第三线圈部件23和第四线圈部件24可以设置在作为绝缘基板的底面的同一平面上，第一线圈部件21和第三线圈部件23可以通过通孔41彼此连接。
同样地，第二线圈部件22和第四线圈部件24可以通过通孔41彼此连接。
因此，电流可以通过第一线圈部件21和第三线圈部件23从输入端子流动到输出端子。电流可以从第一外电极31（输入端子）流动，穿过第一线圈部件21、通孔41和第三线圈部件23，并且流动到第三外电极33（输出端子）。
同样地，电流可以通过第二线圈部件22和第四线圈部件24从输入端子流动到输出端子。电流可以从第二外电极32（输入端子）流动，穿过第四线圈部件24、通孔41和第二线圈部件22，并且流动到第四外电极34（输出端子）。
如上所述，由于磁通量的方向根据通过第一线圈部件21和第三线圈部件23的电流的流动以及通过第二线圈部件22和第四线圈部件24的电流的流动变得彼此相反，因此可以提供反向耦合型线圈组件。
由于线圈组件具有第一线圈部件21和第二线圈部件22基于磁体的中心彼此对称并且第三线圈部件23和第四线圈部件24基于磁体的中心彼此对称的结构，因此彼此相反的磁通量可以彼此反向耦合。
即，在电流通过第一线圈部件21和第三线圈部件23流动的情况下和在电流通过第二线圈部件22和第四线圈部件24流动的情况下，可以产生彼此相反的磁通量，具有相同的尺寸和间隔的线圈之间产生的磁通量可以彼此反向耦合。
此外，由于第一线圈部件21和第二线圈部件22形成双线圈，使得它们在作为绝缘基板11的顶面的同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，第三和第四线圈部件形成双线圈，使得它们在作为绝缘基板11的底面的同一平面上彼此平行地缠绕，因此线圈组件可以具有相当大的耦合系数值。
即，两个线圈可以彼此相邻同时共用芯，因此线圈组件可以具有相当大的耦合系数值。
如上所述，根据本公开的示例性实施例的线圈组件具有相当大的耦合系数，并且被设置为反向耦合型线圈组件，因此可以降低损耗并且可以使效率最佳。
第一线圈部件21至第四线圈部件24可以包含从由金、银、铂、铜、镍、钯以及它们的合金组成的组中选择的至少一种。
第一线圈部件21至第四线圈部件24可以由任何材料设置，只要该材料可以使线圈导电即可，并且线圈部件的材料不限于上述金属。
另外，第一线圈部件21至第四线圈部件24可以具有多边形形状、圆形形状、椭圆形形状或不规则形状，并且其形状没有具体限制。
第一线圈部件21至第四线圈部件24可以分别通过引线端子（未示出）连接到第一外电极31至第四外电极34。
外电极可以包括第一外电极31至第四外电极34。
第一外电极31至第四外电极34可以沿磁体10的厚度（T）方向延伸。
第一外电极31至第四外电极34可以彼此分隔开从而彼此电分离。
第一外电极31至第四外电极34可以延伸到磁体10的上表面S1的一部分和下表面S4的一部分。
由于第一外电极31至第四外电极34与磁体10之间的结合部分形成直角，因此可以改善第一外电极31至第四外电极34与磁体10之间的粘合力，可以改善对外部环境的耐受性等。
形成第一外电极31至第四外电极34的金属没有具体限制，只要金属可以使第一外电极31至第四外电极34具有电导性即可。
更具体地讲，第一外电极31至第四外电极34可以包含从由金、银、铂、铜、镍、钯以及它们的合金组成的组中选择的至少一种。
金、银、铂和钯是昂贵的，但是具有的优势是它们是稳定的。铜和镍是廉价的，但是具有的缺点是，它们在烧结工艺期间可能被氧化，从而导致电导性降低。
在根据本公开的示例性实施例的线圈组件中的磁体的厚度可以为1.2mm或更小，但是不限于此。磁体可以形成为具有各种厚度。
参照图5，绝缘基板11可以是磁性基板，磁性材料可以包含镍-锌-铜铁素体。
绝缘膜可以包含光敏聚合物绝缘材料。此外，光敏绝缘材料可以设置在相邻的线圈层之间，相邻的线圈层可以通过通孔41彼此连接。
第一线圈部件至第四线圈部件可以设置在绝缘基板11的一个表面和另一表面上。
上线圈层和下线圈层可以设置为通过通孔41彼此连接。
下面的表1指出了作为根据本公开的示例性实施例的线圈组件的反向耦合电感器的电感值、耦合系数值和直流电阻（Rdc）值。
[表1]
| 类型 | 反向耦合电感器 |
| 电感[μH] | 0.432 |
| 耦合系数k | -0.96 |
| Rdc | 40.35 |
参照表1，可以看出，在根据本公开的示例性实施例的具有两个线圈彼此对称的结构的反向耦合电感器的情况下，两个线圈具有相同的电感值，它们彼此相邻同时共用芯，使得电感器具有相当大的耦合系数值。
在耦合系数k较接近于1的情况下耦合系数k大，（-）符号表示反向耦合。
其上安装有线圈组件的板
图6是示出图1的线圈组件安装在印刷电路板上的透视图。
参照图6，根据这个示例性实施例的其上安装有线圈组件的板200可以包括其上水平地安装有线圈组件的印刷电路板210和在印刷电路板210上彼此分隔开的多个电极焊盘220。
在这种情况下，在第一外电极31至第四外电极34被定位成分别接触电极焊盘220的状态下，线圈组件可以通过焊料230电连接到印刷电路板210。
将省略对与根据本公开的实施例的上述线圈组件的特征相同的特征的描述。
如上面所阐述的，在根据本公开的示例性实施例的线圈组件中，两个线圈因对称的结构而具有相同的电感，由于线圈组件是反向耦合型线圈组件，因此两个线圈的磁通量彼此反向耦合。此外，两个线圈彼此相邻同时共用芯，从而线圈组件可以具有相当大的耦合系数值并且获得减少的损失和优异的效率。
尽管上面已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将清楚的是，在不脱离权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下可以做出修改和变形。
Claims (18)
1.一种线圈组件，所述线圈组件包括：
磁体，包括绝缘基板；以及
设置在磁体的一个表面上的第一外电极和第二外电极以及设置在磁体的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极和第四外电极，
其中，磁体包括设置在绝缘基板上和下并且被绝缘膜包围的第一线圈部件至第四线圈部件，
构造为双线圈的第一线圈部件和第二线圈部件在同一平面上沿相同方向彼此平行地缠绕，所述同一平面为绝缘基板的顶面，
构造为双线圈的第三线圈部件和第四线圈部件在同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，所述同一平面为绝缘基板的底面，以及
第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端以及第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端连接到第一外电极至第四外电极。
2.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一线圈部件和第二线圈部件基于磁体的中心彼此对称，并且
第三线圈部件和第四线圈部件基于磁体的中心彼此对称。
3.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一线圈部件和第三线圈部件通过通孔彼此连接。
4.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第二线圈部件和第四线圈部件通过通孔彼此连接。
5.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一外电极和第二外电极是输入端子，并且
第三外电极和第四外电极是输出端子。
6.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一线圈部件至第四线圈部件具有相同的长度。
7.如权利要求1所述的线圈组件，其中，第一线圈部件至第四线圈部件包含从由金、银、铂、铜、镍、钯和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
8.如权利要求1所述的线圈组件，其中，绝缘基板是磁性基板。
9.如权利要求1所述的线圈组件，其中，绝缘膜包含光敏聚合物绝缘材料。
10.一种其上安装有线圈组件的板，所述板包括：
印刷电路板，印刷电路板上设置有多个电极焊盘；以及
线圈组件，安装在印刷电路板上，
其中，线圈组件包括：
磁体，包括绝缘基板；以及
设置在磁体的一个表面上的第一外电极和第二外电极以及设置在磁体的与其一个表面相对的另一表面上的第三外电极和第四外电极，
其中，磁体包括设置在绝缘基板上和下并且被绝缘膜包围的第一线圈部件至第四线圈部件，
构造为双线圈的第一线圈部件和第二线圈部件在同一平面上沿相同方向彼此平行地缠绕，所述同一平面为绝缘基板的顶面，
构造为双线圈的第三线圈部件和第四线圈部件在为同一平面上沿相同的方向彼此平行地缠绕，所述同一平面为绝缘基板的底面，以及
第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端分别被暴露于磁体的一个表面和另一表面，使得第一线圈部件的一端和第二线圈部件的一端以及第三线圈部件的一端和第四线圈部件的一端连接到第一外电极至第四外电极。
11.如权利要求10所述的板，其中，第一线圈部件和第二线圈部件基于磁体的中心彼此对称，并且
第三线圈部件和第四线圈部件基于磁体的中心彼此对称。
12.如权利要求10所述的板，其中，第一线圈部件和第三线圈部件通过通孔彼此连接。
13.如权利要求10所述的板，其中，第二线圈部件和第四线圈部件通过通孔彼此连接。
14.如权利要求10所述的板，其中，第一外电极和第二外电极是输入端子，并且
第三外电极和第四外电极是输出端子。
15.如权利要求10所述的板，其中，第一线圈部件至第四线圈部件具有相同的长度。
16.如权利要求10所述的板，其中，第一线圈部件至第四线圈部件包含从由金、银、铂、铜、镍、钯和它们的合金组成的组中选择的至少一种。
17.如权利要求10所述的板，其中，绝缘基板是磁性基板。
18.如权利要求10所述的板，其中，绝缘膜包含光敏聚合物绝缘材料。
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