CN107799268A - 线圈部件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开线圈部件，该线圈部件包括在内部布置有线圈部的主体，其中，所述线圈部包括多个螺旋状的绕线线圈，所述多个绕线线圈分别配备成至少2层，并且各层的绕线线圈通过层间连接部而连接，配备于各层的所述多个绕线线圈具有相同的线圈轴，并在垂直于所述线圈轴的平面上彼此交替地布置。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈部件。
背景技术
功率电感(Power Inductor)是一种执行平滑电流、稳定电流、阻抗匹配等功能的核心无源元件，且可以根据制造方式而被分为薄膜型、绕线型、层叠型的功率电感。其中，绕线型功率电感在实现低的直流电阻(Rdc,Direct Current Resistance)特性方面具有优势，因此主要在要求高电流特性的显示器、车辆、电子装置等非IT(Non-IT)领域的应用中使用。
另外，为了实现高电流条件下的功率电感的稳定的工作，需要使表示相比初始电感下降30％的电流的饱和电流(Isat，Saturation Current)特性较高。这种Isat特性基本上与磁性体的饱和程度有关，因此用于得到高Isat特性的最容易的方法是增大主体的尺寸。但是，在主体的尺寸过大的情况下，由于初始电感上升，从而存在难以设计低容量机种的问题。
发明内容
本发明的多个目的之一为，提供一种具有低直流电阻特性和高饱和电流特性的低容量线圈部件。
通过本发明而提出的多个解决方案之一为，利用多个螺旋状的绕线线圈而构成线圈部，并使所述多个绕线线圈彼此交替地布置。
例如，根据本发明的一实施形态的线圈部件包括在内部布置有线圈部的主体，并且，所述线圈部包括多个螺旋状的绕线线圈，所述多个绕线线圈分别配备成至少2层，并且各层的绕线线圈通过层间连接部而连接，配备于各层的所述多个绕线线圈具有相同的线圈轴，并且可以在垂直于所述线圈轴的平面上彼此交替地布置。
本发明的多个效果之一为，根据本发明的线圈部件具有低直流电阻特性和高饱和电流特性，并具有低容量的优点。
本发明的多种有益的优点和效果不限于上述内容，并且可以在对本发明的具体实施形态进行说明的过程中，更加容易地理解。
附图说明
图1是根据本发明的一实施例的线圈部件的立体图。
图2是显示出图1的线圈部件的线圈部的立体图。
图3是图1的I-I’面剖切面图。
图4是图1的线圈部件的等价电路图。
图5是放大示出图1的线圈部件的线圈部的放大图。
图6是根据本发明的另一实施例的线圈部件的俯视图。
图7是比较本发明的示例和以往示例的直流电阻特性而示出的曲线图。
符号说明
10：线圈部
11：第一绕线线圈
11a：第一绕线线圈的层间连接部
12：第二绕线线圈
12a：第二绕线线圈的层间连接部
20：主体
30：电极部
31、32：第一外部电极和第二外部电极
100：线圈部件
具体实施方式
以下，参照附图而对本发明的多种实施例进行详细的说明。本实施例可以变形成其他形态或者多个实施例可以彼此组合，并且本发明的范围不限于以下说明的实施例。并且，提供本实施例的目的在于对在本技术领域中具有平均知识的人员更完整地说明本发明。例如，附图中的要素的形状及大小等可能为了更明确的说明而被夸大示出。
另外，本说明书中使用的“一实施例(one example)”的表述不意味着彼此相同的实施例，其为了强调说明各个彼此不同的固有特征而被提供。但是，在以下说明中提出的实施例不排除与其他实施例的特征结合而实现的情形。例如，即使在特定实施例中说明的事项没有在其他实施例中得到说明，在其他实施例中没有与该事项相反或矛盾的说明的情况下，也能够被理解成是关于其他实施例的说明。
以下，对根据本发明的一实施例的线圈部件进行说明，并且为了便利而对作为其中的一示例的功率电感(Power Inductor)进行说明，但是并不一定要局限于此，本发明的内容显然也可以应用于其他多种用途的线圈部件。其他多种用途的线圈部件的示例可以有高频电感(High Frequency Inductor)、共模滤波器(Common Mode Filter)、普通的磁珠(General Bead)及高频用磁珠(GHz Bead)等。
图1是根据本发明的一实施例的线圈部件的立体图，图2是显示出图1的线圈部件的线圈部的立体图。
参照图1和图2，根据本发明的一实施例的线圈部件100可以包括：线圈部10、在内部布置有线圈部10的主体20、以及布置于主体20的外部的外部电极30。
线圈部10起到通过从线圈部表现出的特性而在电子设备内执行多种功能的作用，例如，在线圈部件100为功率电感的情况下，线圈部10可以起到以磁场的形态存储电而维持输出电压，从而稳定电源的作用等。
线圈部10包括螺旋状的绕线线圈11、12。如上所述，本发明中，利用螺旋状的绕线线圈而构成线圈部10，因此相较于薄膜型、层叠型线圈部件，具有容易实现低直流电阻(Rdc，Direct Current Resistance)特性的优点。
螺旋状的线圈图案11、12配备有多个。在此情况下，相比于利用单个导线而制作的以往的线圈部件，可以减少横向磁性体区域的浪费而有利于得到高饱和电流(Isat)特性，并且从电学概念来看，由于导线的截面积变大，所以具有能够减少直流电阻(Rdc)特性的优点。
这种多个绕线线圈11、12具有相同的轴，并且在垂直于线圈轴的平面上彼此交替地布置。如上所述，通过使多个绕线线圈11、12在同一平面上彼此交替地布置，从而在每层的匝数较少的情况下也容易固定绕线形态，并且具有可通过此来提供低容量的线圈部件的优点。根据一示例，多个绕线线圈的每一个可以具有每层1匝或2匝(turn)的匝数。
图3是图1的I-I’面剖切面图。
参照图3，多个绕线线圈11、12分别配备至少2层，并且各层的绕线线圈通过层间连接部11a、12a而连接。在此情况下，当假设绕线线圈的数量为k个，且所述k个绕线线圈分别按每层n匝的方式配备了m层时，所述线圈部可以具有k(2nm+m-1)个的线圈截面。其中，2knm个的线圈截面是位于各层的螺旋状的绕线线圈的截面数量，(km-k)个的线圈截面是连接各层的绕线线圈的层间连接部的截面数量。如此，通过将多个绕线线圈11、12分别配备为2层以上，从而具有相对于相同贴装面积而言能够最大化主体的面积的优点。并且，可以使多个绕线线圈11、12各自的引出部11b、12b位于线圈部的外廓，据此，可以减少电流路径而具有能够最大化部件特性的优点。其中，层间连接部11a、12a和引出部11b、12b构成绕线线圈11、12的一部分，可以与位于各层的螺旋状的绕线线圈一体化而形成。
根据一示例，多个绕线线圈11、12各自的引出部11b、12b配备于线圈部10的最外廓，并且可以向与多个绕线线圈11、12的绕线方向相反的方向弯曲而向主体20的外部暴露。如上所述，通过将引出部11b、12b向与绕线线圈的绕线方向相反的方向弯曲形成，可以使多个绕线线圈的引出部都分别向主体20的外部暴露，不仅如此，还可以使各自的引出部和电极部的接触面积增大，从而具有能够减少接触电阻的优点。如果，引出部不同于此地在没有弯曲的情况下被倾斜地切割，则引出部不会全部暴露到外部二存在电断开的危险。
图4是图1的线圈部件的等价电路图。
参照图4，多个绕线线圈11、12在电路方面形成并联电路，据此具有能够减小总电阻和电感的优点。
图5是放大示出图1的线圈部件的线圈部10的放大图。
参照图5，多个绕线线圈11、12可以分别通过将具有矩形形状的截面的导线绕线而形成。
根据一示例，在相邻的多个绕线线圈11、12之间可以配备有绝缘层13。如此，通过在绕线线圈11、12之间配备绝缘层13，可以防止在线圈之间产生短路。另外，除了绕线线圈11、12之间，所述绝缘层还可以形成于各个绕线线圈的上表面和下表面而覆盖各个绕线线圈，并且可以据此确保各个绕线线圈和主体之间的绝缘性。
在此情况下，多个绕线线圈11、12可以熔接在配备于其绕线线圈11、12之间的绝缘层13。如此，多个绕线线圈11、12被配备成熔接于绝缘层，从而可以使绕线形态的固定变得容易。
根据一示例，假设多个绕线线圈各自的宽度为w，高度为t，则t/w可以是1.5以上。其中，t/w表示单个绕线线圈的纵横比(Aspect Ratio)。在t/w小于1.5的情况下，会导致相邻线圈之间的接触面积减少，从而层间熔接无法顺利实现，因此会使绕线形态的固定变得困难。另外，t/w越大，越容易实现绕线线圈的形态的固定及线圈部件的特性实现，虽然本发明中对于t/w的上限不进行特殊的限定，但是如果t/w过大，则线材的制造成本可能过度上升，考虑到这一点，可以将t/w的上限设定为2.0。
根据一示例，线圈部10包括第一绕线线圈11和第二绕线线圈12，并假设所述第一绕线线圈和第二绕线线圈各自的宽度分别为w1和w2，且所述第一绕线线圈和第二绕线线圈的高度为t，则t/(w1+w2)可以是1.0以下。参照图5，线圈部的宽度可以用(w1+w2+d)表示，且线圈部的厚度可以用t表示。但是，考虑到绝缘层的厚度d通常远小于绕线线圈的宽度w1、w2，所以可以视为(w1+w2+d)≒(w1+w2)，其结果，t/(w1+w2)可以表示线圈部的纵横比(Aspect Ratio)。
即，本发明的特征在于，使用多个具有较高的纵横比的绕线线圈(1.5以上的纵横比)而等价地实现具有低纵横比的线圈部(1.0以下的纵横比)，据此可以实现低直流电阻特性和高饱和电流特性，并且具有能够在匝数不变的情况下实现低容量的优点。
图6是根据本发明的另一实施例的线圈部件的俯视图。
参照图6，假设多个绕线线圈11、12各自的宽度为w1和w2，则w1和w2可以彼此不同。如上所述，可以通过将具有彼此不同的宽度(截面积)的绕线线圈组合而实现具有多种粗细的导线，据此具有能够提高设计和开发的自由度的优点。
主体20形成线圈部件100的外观。主体20可大致具有六面体形状，但是不限于此。
主体20可以包括磁性物质。对于磁性物质而言，只要是具有磁性的物质即可，不受特殊限制，例如可以是纯铁粉末；Fe-Si系合金粉末、Fe-Si-Al系合金粉末、Fe-Ni系合金粉末、Fe-Ni-Mo系合金粉末、Fe-Ni-Mo-Cu系合金粉末、Fe-Co系合金粉末、Fe-Ni-Co系合金粉末、Fe-Cr系合金粉末、Fe-Cr-Si系合金粉末、Fe-Ni-Cr系合金粉末、或Fe-Cr-Al系合金粉末等Fe合金类；Fe基非晶、Co基非晶等非晶合金类；Mg-Zn系铁氧体、Mn-Zn系铁氧体、Mn-Mg系铁氧体、Cu-Zn系铁氧体、Mg-Mn-Sr系铁氧体、Ni-Zn系铁氧体等尖晶石型铁氧体类；Ba-Zn系铁氧体、Ba-Mg系铁氧体、Ba-Ni系铁氧体、Ba-Co系铁氧体、Ba-Ni-Co系铁氧体等六方晶型铁氧体类；Y系铁氧体等石榴石型铁氧体类。
磁性物质可以是包括金属磁性体粉末及树脂混合物的物质。金属磁性体粉末可以包含作为主成分的铁(Fe)、铬(Cr)或硅(Si)，例如可以包括铁(Fe)-镍(Ni)、铁(Fe)、铁(Fe)-铬(Cr)-硅(Si)等，但不限于此。树脂可以将环氧(epoxy)、聚酰亚胺(polyimide)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polymer)等单独或混合而包含，但不限于此。
主体20可以以如下方式形成：包含金属磁性体粉末及树脂混合物的磁性体树脂复合体以片形态成型并在线圈部10的上部及下部被挤压及固化而形成，但不限于此。此时，磁性体树脂复合体的层叠方向可以与线圈部件的贴装面垂直。其中，垂直不仅包括完全垂直的90°，还包括大约90°的情形，即60°～120°左右。
电极部30在线圈部件100贴装到电路基板等时，起到将线圈部件100电连接到电路基板等的作用，并且电极部30可以包括分别连接到多个绕线线圈11、12的两端部的第一外部电极31和第二外部电极32。
电极部30可以包括导电性优秀的金属而形成，例如，可以由银(Ag)、钯(Pd)、铝(Al)、镍(Ni)、钛(Ti)、金(Au)、铜(Cu)、铂(Pt)、锡(Sn)单独形成或由它们的合金等形成。
表1是本发明的示例和以往示例的特性比较表，图7是比较本发明的示例和以往示例的直流电阻特性而示出的图形。
表1和图7中，以往示例是利用具有300μm的高度、180μm的宽度的一个绕线线圈而制作的功率电感的示例，发明示例对应于利用具有300μm的高度、160μm的宽度的两个绕线线圈而制作的功率电感的示例。在以往示例和发明示例中，绕线线圈的层数(2层)及每层匝数(4匝)相同，且以相同大小制造了主体(磁性体)的面积。
表1
参照表1和图7，可以确认发明示例具有低容量且电学特性得到了改善。
另外，本说明书中，第一、第二等术语为了区分一个构成要素和另一个构成要素而被使用，并且不限定相关构成要素的顺序和/或重要度等。根据情形，在不脱离权利范围的情况下，第一构成要素可以被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素可以被命名为第一构成要素。
本发明不限于上述实施例及附图，而应被权利要求书记载的范围限定。因此，在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内，在本技术领域中具有基本知识的人员能够进行多种形态的置换、变形及变更，并且这些应属于本发明的范围内。
Claims (14)
1.一种线圈部件，包括在内部布置有线圈部的主体，其中，
所述线圈部包括螺旋状的多个绕线线圈，
所述多个绕线线圈分别配备成至少两层，并且各层的绕线线圈通过层间连接部而连接，
配备于各层的所述多个绕线线圈具有相同的线圈轴，并在垂直于所述线圈轴的平面上彼此交替地布置。
2.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述多个绕线线圈的各自的引出部配备于线圈部的最外廓，并朝与所述多个绕线线圈的绕线方向相反的方向弯曲而暴露到所述主体的外部。
3.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
当所述绕线线圈的数量为k个，并且所述k个绕线线圈分别按每层n匝的方式配备了m层时，所述线圈部具有k(2nm+m-1)个的线圈截面。
4.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述多个绕线线圈分别具有每层1匝或2匝的匝数。
5.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述多个绕线线圈分别将具有矩形形状的截面的导线卷绕而构成。
6.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
当所述多个绕线线圈各自的宽度为w、高度为t时，t/w为1.5以上。
7.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述线圈部件包括第一绕线线圈和第二绕线线圈，
当所述第一绕线线圈和所述第二绕线线圈各自的宽度为w1和w2，且所述第一绕线线圈和第二绕线线圈的高度为t时，t/(w1+w2)为1.0以下。
8.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述线圈部件包括第一绕线线圈和第二绕线线圈，
当所述第一绕线线圈和所述第二绕线线圈各自的宽度分别为w1和w2时，w1和w2不同。
9.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
在相邻的所述多个绕线线圈之间配备有绝缘层。
10.如权利要求9所述的线圈部件，其中，
所述多个绕线线圈熔接到配备于所述多个绕线线圈之间的绝缘层。
11.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述主体包括磁性物质。
12.如权利要求1所述的线圈部件，其中，
所述主体以如下方式形成：包含金属磁性体粉末及树脂混合物的磁性体树脂复合体以片形态成型，被挤压及固化于所述线圈部的上部及下部，从而形成所述主体。
13.如权利要求1所述的线圈部件，还包括：
第一外部电极和第二外部电极，布置在所述主体的外部，并分别连接于所述多个绕线线圈的引出部。
14.如权利要求13所述的线圈部件，其中，
所述多个绕线线圈在电路方面形成并联电路。
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