CN112151246A - 一种薄膜型功率电感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种薄膜型功率电感器。该薄膜型功率电感器包括：磁体、第一端口电极和第二端口电极；当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，磁体包括至少一个第一子结构，第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层、第一上线圈、第一上胶层、第一绝缘层、第一下胶层、第一下线圈和第一下功能层；第一上线圈和第一下线圈分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈的第一端部和第一下线圈的第一端部暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极电连接；第一上线圈的第二端部和第一下线圈的第二端部暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极电连接。本发明提供的薄膜型功率电感器具有结构简单、电感量大、直流电阻小、便于小型化等优点。

Description

一种薄膜型功率电感器
技术领域
本发明实施例涉及电子设备领域，尤其涉及一种薄膜型功率电感器。
背景技术
电感器(又称扼流器、电抗器、动态电抗器)是一种能够把电能转化为磁能存储起来的元件。功率电感器通常用在电源电路或者智能电子设备中，功率电感器可以分为叠层型功率电感器、薄膜型功率电感器和绕线型功率电感器三类。
按照智能设备高频化、小型化以及大电流的发展趋势，功率电感器的尺寸要求越来越小，额定电流要求越来越高。叠层型功率电感器抗饱和性能差、绕线型功率电感器的厚度难以减小，因此，具有较低的直流电阻、自谐频率高、可以承受大电流、便于小型化薄片化的薄膜型功率电感器成为当前功率电感器的发展趋势。
现有的薄膜型功率电感器的线圈之间需要打孔连接或者错位设置，导致薄膜型功率电感器的结构复杂，不易制作。
发明内容
本发明提供一种薄膜型功率电感器，具有结构简单、电感量大、直流电阻小、便于小型化等优点。
第一方面，本发明实施例提供了一种薄膜型功率电感器，包括：磁体、第一端口电极和第二端口电极，第一端口电极和第二端口电极分别设置在磁体的外表面上；
当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，磁体包括至少一个第一子结构，第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层、第一上线圈、第一上胶层、第一绝缘层、第一下胶层、第一下线圈和第一下功能层；
第一上线圈和第一下线圈分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈的第一端部和第一下线圈的第一端部暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极电连接；第一上线圈的第二端部和第一下线圈的第二端部暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极电连接。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量为2n时，磁体包括n个层叠设置的第一子结构，n为正整数。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量为2n+1时，磁体包括层叠设置的一个第二子结构和n个第一子结构，n为正整数；
第二子结构包括依次层叠设置的第二功能层、第二线圈、第二胶层和第二绝缘层；
第二线圈具有第一端部和第二端部；第二线圈的第一端部和第一上线圈的第一端部、第一下线圈的第一端部暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极电连接；第二线圈的第二端部和第一上线圈的第二端部、第一下线圈的第二端部暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极电连接。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量为1时，磁体包括一个第三子结构；
第三子结构包括依次层叠设置的第三上功能层、第三线圈、第三胶层、第三绝缘层和第三下功能层；
第三线圈具有第一端部和第二端部；第三线圈的第一端部暴露到磁体的表面、且与第一端口电极电连接；第三线圈的第二端部暴露到磁体的表面、且与第二端口电极电连接。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，线圈两两之间互相耦合、且形状一致。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，薄膜型功率电感器为共模功率电感器或者差模功率电感器。
可选的，当薄膜型功率电感器为共模功率电感器时，线圈两两之间采用同向设计；
当薄膜型功率电感器为差模功率电感器时，线圈两两之间采用反向设计。
可选的，薄膜型功率电感器的功能层采用磁性材料制作。
可选的，磁性材料为软磁合金。
可选的，薄膜型功率电感器的线圈采用金属或者金属合金制作。
本发明提供一种薄膜型功率电感器，包括：磁体、第一端口电极和第二端口电极，第一端口电极和第二端口电极分别设置在磁体的外表面上；当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，磁体包括至少一个第一子结构，第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层、第一上线圈、第一上胶层、第一绝缘层、第一下胶层、第一下线圈和第一下功能层；第一上线圈和第一下线圈分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈的第一端部和第一下线圈的第一端部暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极电连接；第一上线圈的第二端部和第一下线圈的第二端部暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极电连接。由于薄膜型功率电感器的线圈的两个端部直接暴露到磁体表面、并分别与第一端口电极和第二端口电极电连接，实现了电极的快速引出；另外，线圈之间不需要打孔连接，没有通孔层，方便进一步小型化。与现有的薄膜型功率电感器相比，本发明提供的的薄膜型功率电感器充分利用了三维多层空间，显著减小了元件所需体积，具有结构简单、电感量大、直流电阻小、便于小型化等优点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种薄膜型功率电感器的立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种第一子结构的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种第二子结构的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种第三子结构的剖面结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种线圈数为2的磁体的立体结构透视图；
图6是本发明实施例提供的一种线圈数为2的薄膜型功率电感器的立体结构透视图；
图7是本发明实施例提供的一种线圈数为4的磁体的剖面结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种线圈数为3的磁体的剖面结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种线圈数为3的薄膜型功率电感器的立体结构透视图；
图10是本发明实施例提供的一种线圈数为5的磁体的剖面结构示意图
图11是本发明实施例提供的一种线圈数为1的薄膜型功率电感器的立体结构透视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
同时，附图和实施例的描述是说明性的而不是限制性的。贯穿说明书的同样的附图标记表示同样的元件。另外，出于理解和易于描述，附图中可能夸大了一些结构、区域等的大小。另外，除非明确地描述为相反，否则词语“包括”和诸如“包含”或“具有”的变形将被理解为暗示包含该元件，但不排除任意其它元件。
本发明实施例中用“第一”、“第二”等来描述各种组件，但是这些组件不应该受这些术语限制。这些术语仅用来将一个组件与另一组件区分开。并且，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一个”、“一种”和“该()”也意图包括复数形式。
当可以不同地实施某个实施例时，具体的工艺顺序可以与所描述的顺序不同地执行。例如，两个连续描述的工艺可以基本上在同一时间执行或者按与所描述顺序相反的顺序来执行。
下面，对薄膜型功率电感器及其技术效果进行详细描述。
图1示出了本发明实施例提供的一种薄膜型功率电感器的立体结构示意图。如图1所示，薄膜型功率电感器包括：磁体10、第一端口电极20和第二端口电极30，第一端口电极20和第二端口电极30分别设置在磁体10的外表面上。
在一实施例中，第一端口电极20为薄膜型功率电感器的输入电极IN，第二端口电极30为薄膜型功率电感器的输出电极OUT；或者，第一端口电极20为薄膜型功率电感器的输出电极OUT，第二端口电极30为薄膜型功率电感器的输入电极IN。
第一端口电极20和第二端口电极30可以通过在磁体10的指定端口位置处涂抹银浆，低温固化之后电镀形成。
磁体10中包括的线圈(又称电感线圈)数量可以根据薄膜型功率电感器的电感大小进行设计。具体的，线圈数量可以为任意正整数。
为了详细描述不同线圈数量时磁体10的结构，此处先分别介绍第一子结构、第二子结构和第三子结构。
图2示出了本发明实施例提供的一种第一子结构的剖面结构示意图。如图2所示，第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层A1、第一上线圈A2、第一上胶层A3、第一绝缘层A4、第一下胶层A5、第一下线圈A6和第一下功能层A7。
图3示出了本发明实施例提供的一种第二子结构的剖面结构示意图。如图3所示，第二子结构包括依次层叠设置的第二功能层B1，第二线圈B2、第二胶层B3和第二绝缘层B4。
图4示出了本发明实施例提供的一种第三子结构的剖面结构示意图。如图4所示，第三子结构包括依次层叠设置的第三上功能层C1、第三线圈C2、第三胶层C3、第三绝缘层C4和第三下功能层C5。
结合上述图2-图4可知，功能层可以为：第一上功能层A1、第一下功能层A7、第二功能层B1、第三上功能层C1和第三下功能层C5。功能层可以采用同一种材料、同一种制作工艺制作，此处仅为了用来区分功能层的不同位置。同理，线圈可以为：第一上线圈A2、第一下线圈A6、第二线圈B2和第三线圈C2；胶层可以为：第一上胶层A3、第一下胶层A5、第二胶层B3和第三胶层C3；绝缘层可以为：第一绝缘层A4、第二绝缘层B4和第三绝缘层C4。
功能层用来覆盖线圈，提升薄膜型功率电感器的电感量。线圈自感产生电感量。胶层将位于胶层两侧的膜层粘结在一起。绝缘层用于保证线圈之间绝缘。
在第一种可能的实现方式中，当薄膜型功率电感器的线圈数量为2n(n为正整数)时，磁体10包括n个层叠设置的第一子结构。
示例性的，当n＝1(即薄膜型功率电感器的线圈数量为2)时，图5示出了本发明实施例提供的一种线圈数为2的磁体的立体结构透视图；图6示出了本发明实施例提供的一种线圈数为2的薄膜型功率电感器的立体结构透视图。如图5和图6所示，第一上线圈A2和第一下线圈A6分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈A2的第一端部111和第一下线圈A6的第一端部121暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极20电连接；第一上线圈A2的第二端部112和第一下线圈A6的第二端部122暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极30电连接。
又示例性的，当n＝2(即薄膜型功率电感器的线圈数量为4)时，图7示出了本发明实施例提供的一种线圈数为4的磁体的剖面结构示意图。如图7所示，2个第一子结构层叠设置。在一实施例中，相邻的第一上功能层A1和第一下功能层A7可以为一个膜层，在同一工艺中形成。
在第二种可能的实现方式中，当薄膜型功率电感器的线圈数量为2n+1(n为正整数)时，磁体10包括层叠设置的一个第二子结构和n个第一子结构。
示例性的，当n＝1(即薄膜型功率电感器的线圈数量为3)时，图8示出了本发明实施例提供的一种线圈数为3的磁体的剖面结构示意图；图9示出了本发明实施例提供的一种线圈数为3的薄膜型功率电感器的立体结构透视图。如图8和图9所示，磁体包括层叠设置的一个第二子结构和一个第一子结构
第一上线圈A2、第一下线圈A6和第二线圈B2分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈A2的第一端部111、第一下线圈A6的第一端部121和第二线圈B2的第一端部131暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极20电连接；第一上线圈A2的第二端部112、第一下线圈A6的第二端部122和第二线圈B2的第二端部132暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极30电连接。
又示例性的，当n＝2(即薄膜型功率电感器的线圈数量为5)时，图10示出了本发明实施例提供的一种线圈数为5的磁体的剖面结构示意图。如图10所示，1个第二子结构和2个第一子结构层叠设置。在一实施例中，相邻的第一上功能层A1和第一下功能层A7可以为一个膜层，在同一工艺中形成。
在第三种可能的实现方式中，当薄膜型功率电感器的线圈数量为1时，磁体10包括一个第三子结构。图11示出了本发明实施例提供的一种线圈数为1的薄膜型功率电感器的立体结构透视图。如图11所示，第三线圈C2具有第一端部111和第二端部121；第三线圈C2的第一端部111暴露到磁体的表面、且与第一端口电极20电连接；第三线圈C2的第二端部121暴露到磁体的表面、且与第二端口电极30电连接。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，线圈两两之间互相耦合、且形状一致。如此，可以提升薄膜型功率电感器的电感量。
可选的，当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，薄膜型功率电感器为共模功率电感器或者差模功率电感器。
可选的，当薄膜型功率电感器为共模功率电感器时，线圈两两之间采用同向设计，如此直流电阻减小，电感量增加；
当薄膜型功率电感器为差模功率电感器时，线圈两两之间采用反向设计，如此直流电阻增大，电感量减小。
可选的，薄膜型功率电感器的功能层采用磁性材料制作。制作功能层的磁性材料可以经过绝缘处理。
可选的，磁性材料为软磁合金。软磁合金(soft magnetic material)是具有高饱和磁通密度、低矫顽力和高磁导率的磁性材料。
可选的，薄膜型功率电感器的线圈采用金属或者金属合金制作。具体的，可以是电阻率小的金属或者金属合金制作。
可选的，本发明实施例提供的薄膜型功率电感器的尺寸可以根据实际需求设定，例如，薄膜型功率电感器的尺寸可以为1.2mm×1.0mm×0.3mm，线宽为100μm，线厚为30μm。
本发明提供一种薄膜型功率电感器，包括：磁体、第一端口电极和第二端口电极，第一端口电极和第二端口电极分别设置在磁体的外表面上；当薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，磁体包括至少一个第一子结构，第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层、第一上线圈、第一上胶层、第一绝缘层、第一下胶层、第一下线圈和第一下功能层；第一上线圈和第一下线圈分别具有第一端部和第二端部；第一上线圈的第一端部和第一下线圈的第一端部暴露到磁体的同一表面、且与第一端口电极电连接；第一上线圈的第二端部和第一下线圈的第二端部暴露到磁体的同一表面、且与第二端口电极电连接。由于薄膜型功率电感器的线圈的两个端部直接暴露到磁体表面、并分别与第一端口电极和第二端口电极电连接，实现了电极的快速引出；另外，线圈之间不需要打孔连接，没有通孔层，不通过任何的电气连接，方便进一步小型化。与现有的薄膜型功率电感器相比，本发明提供的的薄膜型功率电感器充分利用了三维多层空间，显著减小了元件所需体积，具有结构简单、电感量大、直流电阻小、便于小型化等优点。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种薄膜型功率电感器，其特征在于，包括：磁体、第一端口电极和第二端口电极，所述第一端口电极和所述第二端口电极分别设置在所述磁体的外表面上；
当所述薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，所述磁体包括至少一个第一子结构，所述第一子结构包括依次层叠设置的第一上功能层、第一上线圈、第一上胶层、第一绝缘层、第一下胶层、第一下线圈和第一下功能层；
所述第一上线圈和所述第一下线圈分别具有第一端部和第二端部；所述第一上线圈的第一端部和所述第一下线圈的第一端部暴露到所述磁体的同一表面、且与所述第一端口电极电连接；所述第一上线圈的第二端部和所述第一下线圈的第二端部暴露到所述磁体的同一表面、且与所述第二端口电极电连接。
2.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，当所述薄膜型功率电感器的线圈数量为2n时，所述磁体包括n个层叠设置的所述第一子结构，n为正整数。
3.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，当所述薄膜型功率电感器的线圈数量为2n+1时，所述磁体包括层叠设置的一个第二子结构和n个所述第一子结构，n为正整数；
所述第二子结构包括依次层叠设置的第二功能层、第二线圈、第二胶层和第二绝缘层；
所述第二线圈具有第一端部和第二端部；所述第二线圈的第一端部和所述第一上线圈的第一端部、所述第一下线圈的第一端部暴露到所述磁体的同一表面、且与所述第一端口电极电连接；所述第二线圈的第二端部和所述第一上线圈的第二端部、所述第一下线圈的第二端部暴露到所述磁体的同一表面、且与所述第二端口电极电连接。
4.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，当所述薄膜型功率电感器的线圈数量为1时，所述磁体包括一个第三子结构；
所述第三子结构包括依次层叠设置的第三上功能层、第三线圈、第三胶层、第三绝缘层和第三下功能层；
所述第三线圈具有第一端部和第二端部；所述第三线圈的第一端部暴露到所述磁体的表面、且与所述第一端口电极电连接；所述第三线圈的第二端部暴露到所述磁体的表面、且与所述第二端口电极电连接。
5.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，当所述薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，所述线圈两两之间互相耦合、且形状一致。
6.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，当所述薄膜型功率电感器的线圈数量不小于2时，所述薄膜型功率电感器为共模功率电感器或者差模功率电感器。
7.根据权利要求6所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，
当所述薄膜型功率电感器为共模功率电感器时，所述线圈两两之间采用同向设计；
当所述薄膜型功率电感器为差模功率电感器时，所述线圈两两之间采用反向设计。
8.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，所述薄膜型功率电感器的功能层采用磁性材料制作。
9.根据权利要求8所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，所述磁性材料为软磁合金。
10.根据权利要求1所述的薄膜型功率电感器，其特征在于，所述薄膜型功率电感器的线圈采用金属或者金属合金制作。
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