CN109616279B - 电感元件及滤波器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电感元件及滤波器，电感元件包括基板，其上开设有环形容置槽，以将基板定义成位于环形容置槽内部的中心部以及位于环形容置槽外围的外围部，中心部和外围部上分别开设有贯穿基板的多个内部导通孔和多个外部导通孔；磁芯，收容在环形容置槽内；传输线层，基板相对的两侧各设置有至少一传输线层，每一传输线层包括沿环形容置槽的周向间隔排布的多条导线，每一导线跨接于对应的一个内部导通孔和一个外部导通孔之间；多个导电件，设置在内部导通孔和外部导通孔内，用于顺次连接所有传输线层上的导线以形成绕磁芯传输电流的线圈回路；传输线层上任意相邻两导线之间的距离为30～150微米，进而能减少漏磁以提升滤波效果。

Description

电感元件及滤波器

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种电感元件及滤波器。

背景技术

目前的电感元件常采用人工绕制的方式，将两个线圈绕在同一铁芯上。但人工绕制的误差较大，良品率低，且易产生漏磁而导致滤波效果不佳。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种电感元件及滤波器，以解决现有技术中电感元件易产生漏磁而导致滤波效果不佳，良品率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的第一个技术方案是提供一种电感元件，包括：基板，其上开设有环形容置槽，以将所述基板定义成位于所述环形容置槽内部的中心部以及位于所述环形容置槽外围的外围部，所述中心部上开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔，所述外围部上开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；磁芯，收容在所述环形容置槽内；传输线层，所述基板相对的两侧各设置有至少一所述传输线层，其中，每一所述传输线层包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多条导线，每一所述导线跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接所有所述传输线层上的所述导线，进而形成绕所述磁芯传输电流的线圈回路；其中，所述传输线层上的任意相邻两所述导线之间的距离为30微米～150微米。

为解决上述技术问题，本申请采用的第二个技术方案是提供一种滤波器，包括：至少一层基板，每一所述基板上均开设有多个环形容置槽；每一所述环形容置槽将所述基板划分为由所述环形容置槽围设的中心部以及围绕所述环形容置槽设置的外围部；每一所述中心部上均开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔，且每一所述外围部上均开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；多个磁芯，容置于对应的所述环形容置槽内；传输线层，每一所述基板相对的两侧分别设置有至少一所述传输线层；每一所述传输线层均包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多条导线，每一所述导线跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接每一所述基板上的两个所述传输线层上的所有所述导线，进而形成绕每一所述磁芯传输电流的线圈回路；其中，所述传输线层上的任意相邻两所述导线之间的距离为30微米～150微米；每一所述基板上的多个所述中心部、对应的所述外围部和多个所述磁芯、多个所述导电件，以及位于每一所述基板相对两侧的所述传输线层构成依预设排布规则排列的至少两个电感元件；同一所述基板上，所有所述电感元件相互独立。

本申请的有益效果为：区别于现有技术，本申请通过在基板的相对两侧形成多条导线，且在基板上开设导通孔，并在导通孔内设置导电件以顺次连接位于基板相对两侧的传输线层上的导线，从而可以形成绕磁芯传输电流的线圈回路。将任意相邻两导线之间的距离设置为30微米～150微米，能提高金属屏蔽作用，进而减少漏磁以提升滤波效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的电感元件一实施例的侧视结构示意图；

图2是图1电感元件的剖视结构示意图；

图3是图1中基板的立体结构示意图；

图4是本申请提供的电感元件另一实施例的剖视结构示意图；

图5是本申请提供的滤波器一实施方式的结构示意图；

图6是图5中基板的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前的电感元件常采用人工绕制的方式将两个线圈绕在同一铁芯上。但人工绕制的误差较大，良品率低，且易产生漏磁而导致滤波效果不佳。为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是通过在基板的相对两侧形成多条导线，且在基板上开设导通孔，并在导通孔内设置导电件以顺次连接位于基板相对两侧的传输线层上的导线以形成绕磁芯传输电流的线圈回路；且将任意相邻两导线之间的距离设置为30微米～150微米，能提高金属屏蔽作用，进而减少漏磁以提升滤波效果。需要说明的是，本申请中相邻两导线之间的距离指的是相邻两导线靠近对方外边缘之间的距离。以下，结合附图对本申请进行详细的说明。

请参阅图1～图3，图1是本申请提供的电感元件一实施例的侧视结构示意图，图2是图1电感元件的剖视结构示意图，图3是图1中基板的立体结构示意图。电感元件10包括基板101、磁芯105、位于基板101两侧的传输线层、多个导电件106。基板101上开设有环形容置槽108，通过环形容置槽108将基板101定义成位于环形容置槽108内部的中心部1011以及位于环形容置槽108外围的外围部1012。

在本实施例中，中心部1011与外围部1012可为一体结构，即通过在基板101的中心处开设环形容置槽108以将该基板101分成中心部1011和外围部1012。在其他实施例中，中心部1011与外围部1012可以为分体结构，例如在基板101中心处开设圆形容置槽后再将中心部1011通过例如粘结等方式固定于该圆形容置槽内，使该中心部1011与外围部1012之间形成该环形容置槽108，且中心部1011与外围部1012的两端面齐平。

中心部1011上开设有多个贯穿基板101的内部导通孔103。其中，多个内部导通孔103邻近该中心部1011的外侧壁设置，并沿该中心部1011的周向排布。对应地，在外围部1012上开设有多个贯穿基板101的外部导通孔104，且多个外部导通孔104邻近外围部1012的内侧壁设置，即：内部导通孔103在中心部1011的顶面环绕该磁芯105的顶部内周壁设置，外部导通孔104在外围部1012的顶面环绕该磁芯105的顶部外周壁设置。

进一步地，在内部导通孔103和外部导通孔104内均设置有导电件106，导电件106将位于基板101两侧的导线102电性连接。

在一个实施方式中，该导电件106可以为金属柱，且与每一内部导通孔103或每一外部导通孔104对应的金属柱的直径小于或等于其所在的内部导通孔103或外部导通孔104的直径。该金属柱的材料包括不限于铜、铝、铁、镍、金、银、铂族、铬、镁、钨、钼、铅、锡、铟、锌或其合金等。

在另一个实施方式中，该导电件106可以为金属膜，例如通过电镀、涂覆等方式在内部导通孔103和外部导通孔104的内壁上形成金属膜，由此通过金属膜将位于基板101相对两侧的导线102电性连接。该金属膜的材料与上一实施方式中金属柱的材料相同，此处不再赘述。

本实施例中，磁芯105容置在环形容置槽108内，该环形容置槽108的横截面形状与磁芯105的横截面形状大体相同。例如该环形容置槽108的横截面形状可以为圆环形、方环形、椭圆形等，对应地，该磁芯105的形状可以为圆环形、方环形、椭圆形等。

在本实施例中，环形磁芯105可以由若干环形薄片依次叠设而成，也可由窄长的金属材料卷绕而成，还可以为若干金属混合物烧结而成。环形磁芯105的形成方式可以有多种，根据其材料不同灵活选择，本申请对此不做具体限定。

磁芯105可以为铁芯，也可以由各种磁性金属茶氧化物组成，例如锰-锌铁氧体和镍-锌铁氧体等。其中，锰-锌铁氧体具有高磁导率和高磁通密度和较低损耗的特性，镍-锌铁氧体具有极高的阻抗率和低磁导率等特性。本实施例中的磁芯105选用锰-锌铁氧体为原料，利用高温烧结而成。

位于基板101相对两侧的导线102由金属材料制成。用于形成导线102的金属材料包括但不限于铜、铝、铁、镍、金、银、铂族、铬、镁、钨、钼、铅、锡、铟、锌或其任意合金等。

在一具体实施方式中，通过蚀刻的方式在基板101两侧形成导线102。具体地，先在基板101两侧分别形成连接层107，该连接层107可以为有机树脂；通过电镀或涂覆的方式在基板101两侧的连接层107上分别形成金属膜，并通过曝光、显影的方式在连接层107上的金属膜上形成保护膜，对保护膜进行图案化，使连接层107上的金属膜部分裸露、部分被保护膜覆盖；之后将金属膜与蚀刻液接触，使得蚀刻液将与之接触的未被保护膜覆盖的金属膜溶解。蚀刻完成之后，清洗基板101，将其表面的蚀刻液去除，而后去除保护膜，即得到位于基板101两侧连接层107上的多条导线102。其中连接层107用于固定导线102，且通过采用介电损耗小于0.02的连接层107能减小信号在导线102中传输时的信号损耗。

在本实施例中，导线102的金属材料以及内部导通孔103和外部导通孔104内的导电件106的材料可选用相同的材料。以选用铜为例，可以通过将基板101作为阴极，并将基板101放置在含有铜离子的盐类溶液中进行电镀，进而可在基板101两侧形成导线102，并同时在每一内部导通孔103和每一外部导通孔104的内壁上形成导电件106。

在另一实施例中，导线102的材料与内部导通孔103和外部导通孔104内的导电件106的材料还可选用不同的材料。

请继续参阅图1～图3，位于基板101每侧的连接层107上形成有多条导线102；其中，每条导线102跨接于对应的一个内部导通孔103和一个外部导通孔104之间；每一导线102的一端与内部导通孔103内的导电件106连接，另一端与外部导通孔104内的导电件106连接。因此，内部导通孔103内的导电件106和外部导通孔104内的导电件106顺次连接位于基板101两侧的导线102，从而形成能够绕磁芯105传输电流的线圈回路。

在本实施例中，线圈回路包括第一线圈和第二线圈。具体地，同一传输线层上的所有导线102包括第一导线1021和第二导线1022，且第一导线1021和第二导线1022沿着环形容置槽108的周向交替间隔的排布在基板101上。其中，内部导通孔103与对应的外部导通孔104内的导电件106顺次连接位于基板101两侧的第一导线1021形成绕磁芯105传输电流的第一线圈；内部导通孔103与外部导通孔104内的导电件106顺次连接位于基板101两侧的第二导线1022形成绕磁芯105传输电流的第二线圈。并且任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D为30微米～150微米，以使导线102尽量覆盖磁芯105正投影于基板101上的区域，从而提高金属屏蔽作用能减少漏磁，进而提升滤波效果。例如将任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D设置为31微米、35微米、40微米、47微米、49微米、51微米、53微米、60微米、89微米、143微米、150微米等。当设置相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D越小时，其对工艺加工要求相对越高，但当设置相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D过大时(大于150微米)，金属屏蔽作用弱，造成较多漏磁导致滤波效果不佳。

其中，相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D指的是相邻两第一导线1021和第二导线1022靠近对方外边缘之间的距离D。

优选地，设置任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D相等以进一步提高滤波效果。具体地，设置至少部分导线102的宽度沿其走线方向逐渐增大以使任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D相等。

优选地，设置任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D为50微米～80微米，例如设置任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离D为51微米、57微米、69微米、78微米，这样设置能在对工艺加工要求不高的情况下提升金属屏蔽作用，进而达到较好的滤波效果。

由上述可知，通过将任意相邻两第一导线1021和第二导线1022之间的距离设置为30微米～150微米能提升金属屏蔽作用，进而达到较好的滤波效果。

本实施例中，为了提高导线102的载流能力，导线102的厚度可以为40～100μm。可选地，导线102的厚度为65～80μm，这是因为当通过蚀刻的方式形成导线102时，若厚度过大(即大于80μm)，且因相邻两导线102之间的间距较小，可能会导致蚀刻不净，出现相邻两导线102相连而导致短路；若厚度过小(即小于40μm)，则会降低导线102的载流能力。

上述实施例中，在基板101的两侧分别设置有一层传输线层，即基板101一侧的所有导线102位于同一层，基板101另一侧的所有导线102位于同一层。在其他实施例中，基板一侧的所有导线可位于不同层。

具体请参阅图4，图4是本申请提供的电感元件另一实施例的剖视结构示意图。电感元件40的基板包括中心部4011和外围部4012，磁芯405容置于环形容置槽(图4中未示出)内，基板的一侧设有通过连接层407隔开的两层传输线层，两层传输线层分别包括多条第一导线4021和多条第二导线4022，沿着远离基板一侧的方向依次设置有多条第一导线4021、连接层407、多条第二导线4022，且任意相邻两不同层的传输线层上的第一导线4021和第二导线4022在基板上形成的正投影区域之间的距离为30微米～150微米，此处正投影区域之间的距离指的是相邻两正投影区域靠近对方外边缘之间的距离。

基板另一侧设有通过连接层407隔开的两层传输线层，两层传输线层分别包括多条第一导线4021和多条第二导线4022，沿着远离基板另一侧的方向依次设置有多条第二导线4022、连接层407、多条第一导线4021，且任意相邻两不同层的传输线层上的第一导线4021和第二导线4022在基板上形成的正投影区域之间的距离为30微米～150微米，以使第一导线4021和第二导线4022尽量覆盖磁芯405正投影于基板上的区域，从而提高金属屏蔽作用减少漏磁，进而提升滤波效果。其中，内部导通孔403和对应的外部导通孔404内的导电件406顺次连接位于基板两侧的第一导线4021形成绕磁芯405传输电流的第一线圈；内部导通孔403和外部导通孔404内的导电件406顺次连接位于基板两侧的第二导线4022形成绕磁芯405传输电流的第二线圈。

具体地，基板一侧的第一导线4021和第二导线4022在基板上形成的相邻两正投影区域之间的距离可设置为31微米、35微米、40微米、47微米、49微米、51微米、53微米、60微米、89微米、143微米、150微米等。

优选地，基板一侧的第一导线4021和第二导线4022在基板上形成的相邻两正投影区域之间的距离为50微米～80微米，例如设置为51微米、57微米、69微米、78微米，这样设置能在对工艺加工要求不高的情况下提升金属屏蔽作用，进而达到较好的滤波效果。

上述实施例中，通过采用介电损耗小于0.02的连接层407能减小信号在第一导线4021和第二导线4022中传输时的信号损耗。

上述实施例中，在基板两侧分别设置有两层传输线层，在其他实施方式中还可在基板一侧设置一层传输线层，另一侧设置两层传输线层，或者在基板一侧设置的传输线层的层数大于两层，本申请对此不做具体限定。

本申请通过在基板的相对两侧形成多条导线，且在基板上开设导通孔，并在导通孔内设置导电件以顺次连接位于基板相对两侧的传输线层上的导线，从而可以形成绕磁芯传输电流的线圈回路。将任意相邻两导线之间的距离设置为30微米～150微米，能提高金属屏蔽作用，进而减少漏磁以提升滤波效果。

基于同一发明构思，本申请还提供一种滤波器，请参阅图5～图6，图5是本申请提供的滤波器一实施方式的结构示意图，图6是图5中基板的立体结构示意图。

请参阅图1～图6，滤波器50包括至少一层基板501，该基板501同上述实施例中介绍的基板101(如图1～图3所示)，只是该基板501的尺寸比较大，可以容纳上述介绍的多个电感元件10。

在基板501上开设有多个与每一电感元件一一对应的环形容置槽508，每一环形容置槽508将基板501划分为由环形容置槽508围设的中心部5011以及围绕环形容置槽508设置的外围部5012。每一电感元件的结构同上述介绍的电感元件10(如图1～图3所示)，即包括中心部5011、外围部5012、嵌入环形容置槽508中的磁芯(图中未示出)、设置于内部导通孔503和外部导通孔504内的导电件(图中未示出)以及位于每一层基板501相对两侧的传输线层，每层传输线层包括多条依次间隔设置的多条导线502，这些元件均与之前的结构相同，此处不再详细介绍。因此，每层基板501上的多个中心部5011、对应的外围部5012和多个磁芯、多个导电件，以及位于每层基板501相对两侧的传输线层形成在同一基板501上依预设排布规则排列的至少两个电感元件。其中，同一基板501上的所有电感元件相互独立。

在一个实施例中，参阅图5，该滤波器50可以只包括一层基板501，且在该基板501上设置有4个电感元件。4个电感元件呈矩形阵列的形式排布在同一基板501上，且4个电感元件相互独立，彼此之间不进行连接。当然，在其他实施例中，多个电感元件还可以采用其他的形式排列在基板501上，例如，采取圆环的形式排列，或者采取放射状阵列的形式，此处不一一列举。

其中，位于基板501同一侧的传输线层上的任意相邻两导线502之间的距离为30微米～150微米，以使每一电感元件的所有导线502尽量覆盖其磁芯正投影于基板501上的区域，从而能提高金属屏蔽作用，进而减少漏磁以提升滤波效果，相邻两导线501之间的间距指的是相邻两导线501靠近对方的外边缘之间的距离。例如将任意相邻两导线502之间的距离设置为31微米、35微米、40微米、47微米、49微米、51微米、53微米、60微米、89微米、143微米、150微米等。当设置相邻两导线502之间的距离越小时，其对工艺加工要求相对越高，但当设置相邻两导线502之间的距离过大时(大于150微米)，金属屏蔽作用弱，造成较多漏磁导致滤波效果不佳。

优选地，将任意相邻两导线502之间的距离设置为50微米～80微米，且设置任意相邻两导线502之间的距离相等，例如设置任意相邻两导线502之间的距离为51微米、57微米、69微米、78微米，这样设置能在对工艺加工要求不高的情况下提升金属屏蔽作用，进而达到较好的滤波效果。

本实施例中，同一传输线层上的所有导线502包括第一导线5021和第二导线5022，且第一导线5021和第二导线5022沿着环形容置槽508的周向交替间隔的排布在基板501上。其中，内部导通孔503和对应的外部导通孔504顺次连接位于基板501两侧的第一导线5021形成绕磁芯传输电流的第一线圈；内部导通孔503和外部导通孔504顺次连接位于基板501两侧的第二导线5022形成绕磁芯传输电流的第二线圈。

本申请的有益效果为：区别于现有技术，本申请通过在基板的相对两侧形成多条导线，且在基板上开设导通孔，并在导通孔内设置导电件以顺次连接位于基板相对两侧的传输线层上的导线，从而可以形成绕磁芯传输电流的线圈回路。将任意相邻两导线之间的距离设置为30微米～150微米，能提高金属屏蔽作用，进而减少漏磁以提升滤波效果。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电感元件，其特征在于，包括：

基板，其上开设有环形容置槽，以将所述基板定义成位于所述环形容置槽内部的中心部以及位于所述环形容置槽外围的外围部，所述中心部上开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔，所述外围部上开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；

磁芯，收容在所述环形容置槽内；

传输线层，所述基板相对的两侧各设置有至少一所述传输线层，其中，每一所述传输线层包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多条导线，每一所述导线跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和

多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接所有所述传输线层上的所述导线，进而形成绕所述磁芯传输电流的线圈回路；

其中，至少部分所述导线的宽度沿其走线方向逐渐增大，以使所述传输线层上的任意相邻两所述导线靠近对方外边缘之间的距离相等，所述传输线层上的任意相邻两所述导线靠近对方外边缘之间的距离为30微米～150微米；

其中，任意相邻两不同层的所述传输线层之间设置有连接层，所述连接层的介电损耗小于0.02。

2.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述基板一侧设置的所述传输线层的层数大于或等于两层，任意相邻两不同层的所述传输线层上的所述导线在所述基板上形成的正投影区域之间的距离为30微米～150微米。

3.根据权利要求1所述的电感元件，其特征在于，所述线圈回路包括：第一线圈和第二线圈，用于形成所述第一线圈的所述导线为第一导线，用于形成所述第二线圈的所述导线为第二导线，任意相邻两条所述第一导线和所述第二导线之间的距离为30微米～150微米。

4.根据权利要求1～3任一项所述的电感元件，其特征在于，所述传输线层上的任意相邻两所述导线之间的距离为50微米～80微米。

5.一种滤波器，其特征在于，包括：

至少一层基板，每一所述基板上均开设有多个环形容置槽；每一所述环形容置槽将所述基板划分为由所述环形容置槽围设的中心部以及围绕所述环形容置槽设置的外围部；每一所述中心部上均开设有贯穿所述基板的多个内部导通孔，且每一所述外围部上均开设有贯穿所述基板的多个外部导通孔；

多个磁芯，容置于对应的所述环形容置槽内；

传输线层，每一所述基板相对的两侧分别设置有至少一所述传输线层；每一所述传输线层均包括沿所述环形容置槽的周向间隔排布的多条导线，每一所述导线跨接于对应的一个所述内部导通孔和一个所述外部导通孔之间；和

多个导电件，设置在所述内部导通孔和所述外部导通孔内，用于顺次连接每一所述基板上的两个所述传输线层上的所有所述导线，进而形成绕每一所述磁芯传输电流的线圈回路；

其中，至少部分所述导线的宽度沿其走线方向逐渐增大，以使所述传输线层上的任意相邻两所述导线靠近对方外边缘之间的距离相等，所述传输线层上的任意相邻两所述导线靠近对方外边缘之间的距离为30微米～150微米；

每一所述基板上的多个所述中心部、对应的所述外围部和多个所述磁芯、多个所述导电件，以及位于每一所述基板相对两侧的所述传输线层构成依预设排布规则排列的至少两个电感元件；同一所述基板上，所有所述电感元件相互独立；

其中，任意相邻两不同层的所述传输线层之间设置有连接层，所述连接层的介电损耗小于0.02。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，所述传输线层上的任意相邻两所述导线之间的距离为50微米～80微米。

Images