CN112400210A - 一种层叠型屏蔽电感 - Google Patents
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Abstract
一种层叠型屏蔽电感，包括层叠体、内部线圈、第一外部电极、第二外部电极、第三外部电极和屏蔽罩，层叠体包括层叠设置的多个绝缘体层，所述多个绝缘体层上开设有位于内部线圈外围的屏蔽导体通槽，每个所述屏蔽导体通槽内设置有屏蔽导体且相互电连接，共同形成围在所述内部线圈的外侧的屏蔽导体层叠层，在所述内部线圈的上方和下方分别设置有屏蔽导体上层和屏蔽导体下层，所述屏蔽导体层叠层、所述屏蔽导体上层和屏蔽导体下层闭合形成将所述内部线圈包围在内的屏蔽罩，屏蔽罩与设置在所述层叠体的表面上的第三外部电极连接，由此，本发明能够实现层叠型贴片电感的高屏蔽效果，有效地减少层叠型贴片电感的对外辐射，从而提高电路系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及层叠型电子器件，特别是涉及一种层叠型屏蔽电感。
背景技术
随着WiFi6、5G等通信技术的发展，应用频率越来越高，信道越来越窄，电感器件作为一个辐射源，应用过程中需要考虑EMI，电感器件的对外辐射容易引起对电路系统尤其是其中的敏感电路的干扰，影响电路系统工作的可靠性。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种层叠型屏蔽电感，以有效地防止或减少层叠型贴片电感的对外辐射，从而提高电路系统的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种层叠型屏蔽电感，包括层叠体、内部线圈、第一外部电极、第二外部电极、第三外部电极和屏蔽罩，所述层叠体包括层叠设置的多个绝缘体层，所述层叠体具有层叠设置于所述多个绝缘体层之间的多层线圈导体，所述多个绝缘体层上设置有导电通孔，不同层的所述线圈导体之间通过所述导电通孔电连接而构成内部线圈，所述多个绝缘体层上开设有位于所述内部线圈外围的屏蔽导体通槽，每个所述屏蔽导体通槽内设置有屏蔽导体，多个所述屏蔽导体通槽内的所述屏蔽导体电连接，共同形成围在所述内部线圈的外侧的屏蔽导体层叠层，在所述内部线圈的上方和下方分别设置有屏蔽导体上层和屏蔽导体下层，所述屏蔽导体层叠层、所述屏蔽导体上层和屏蔽导体下层闭合形成将所述内部线圈包围在内的所述屏蔽罩，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极设置在所述层叠体的表面上，所述第一外部电极和所述第二外部电极分别电连接所述内部线圈的两端，所述第三外部电极电连接所述屏蔽罩。
进一步地，所述屏蔽导体上层和所述屏蔽导体下层位于所述层叠体内部，所述屏蔽导体上层和所述屏蔽导体下层的外侧分别设有所述绝缘体层，所述绝缘体层上设置有导电通孔以将所述屏蔽导体上层或所述屏蔽导体下层电连接所述第三外部电极。
进一步地，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极各自的至少一部分位于所述层叠体的同一面上，所述绝缘体层上设置有第一至第三导电通孔，所述屏蔽罩上设置有第四至第五导电通孔，所述第一导电通孔与所述第四导电通孔电连接，所述第二导电通孔与所述第五导电通孔电连接，所述第一外部电极通过所述第一导电通孔与所述第四导电通孔电连接所述内部线圈的一端，所述第二外部电极通过所述第二导电通孔与所述第五导电通孔电连接所述内部线圈的另一端，所述第三外部电极通过所述第三导电通孔电连接所述屏蔽罩。
进一步地，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极各自的至少一部分位于所述层叠体的同一面上，所述同一面为与所述层叠体的层叠方向即所述内部线圈的轴向相垂直的面。
进一步地，所述层叠体为长方体结构，具有分别相对的两个端面、两个侧面和上下表面，所述同一面为所述层叠体的下表面。
进一步地，所述屏蔽导体层叠层成长方形筒式结构。
进一步地，所述层叠体的下表面为所述层叠型屏蔽电感的安装面。
进一步地，与所述第一外部电极和所述第二外部电极相连的导电通孔形成垂直于所述第一外部电极和所述第二外部电极所在的安装面和平行于所述内部线圈的轴向的第一连接导体和第二连接导体。
进一步地，所述内部线圈与所述屏蔽罩之间的绝缘距离大于30μm；所述第一连接导体和第二连接导体与所述屏蔽罩之间的绝缘距离大于30μm；所述屏蔽罩到所述层叠屏蔽电感外部之间的距离大于15μm。
进一步地，所述第一连接导体和所述第二连接导体分别穿过所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层上的通孔与所述第一外部电极和所述第二外部电极电连接，所述第一连接导体和所述第二连接导体与所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层之间由陶瓷材料绝缘。
本发明具有如下有益效果：
本发明的层叠型屏蔽电感的层叠体包括层叠设置的多个绝缘体层，所述多个绝缘体层上开设有位于内部线圈外围的屏蔽导体通槽，每个所述屏蔽导体通槽内设置有屏蔽导体且相互电连接，共同形成围在所述内部线圈的外侧的屏蔽导体层叠层，在所述内部线圈的上方和下方分别设置有屏蔽导体上层和屏蔽导体下层，所述屏蔽导体层叠层、所述屏蔽导体上层和屏蔽导体下层闭合形成将所述内部线圈包围在内的屏蔽罩，屏蔽罩与设置在所述层叠体的表面上的第三外部电极连接，由此，本发明的层叠型屏蔽电感通过内部完整的导电屏蔽罩(如金属屏蔽罩)将带正电的线圈导体包围起来，在屏蔽罩的内侧将感应出与带电线圈导体等量的负电荷，在屏蔽罩的外侧出现与带电线圈导体等量的正电荷，将屏蔽罩通过第三外部电极接地时，则外侧的正电荷将流入大地，外侧将不会有电场存在，即带正电的线圈导体的电场被屏蔽在屏蔽罩内。屏蔽电感在电路中工作时，确保屏蔽层接地良好，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。
本发明能够对层叠型贴片电感实现高屏蔽效果，实现高Q值的层叠型线圈元件。本发明能有效地减少层叠型贴片电感的对外辐射，从而提高电路系统的可靠性。
附图说明
图1A为本发明一种实施例的层叠型屏蔽电感的立体透视图。
图1B为图1A所示的层叠型屏蔽电感的侧视透视图。
图1C为图1A所示的层叠型屏蔽电感的仰视透视图。
图2A为图1A所示的层叠型屏蔽电感的侧视图。
图2B为图1A所示的层叠型屏蔽电感的端面视图。
图2C为图1A所示的层叠型屏蔽电感的仰视图。
图3为图1A所示的层叠型屏蔽电感的层叠体的一个示例的爆炸图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1A至图3，本发明实施例提供一种层叠型屏蔽电感，包括层叠体1、内部线圈6、第一外部电极21、第二外部电极22、第三外部电极23和屏蔽罩3，所述层叠体1包括层叠设置的多个绝缘体层，所述层叠体1具有层叠设置于所述多个绝缘体层之间的多层线圈导体60，所述多个绝缘体层上设置有导电通孔61，不同层的所述线圈导体60之间通过所述导电通孔61电连接而构成内部线圈6，所述多个绝缘体层上开设有位于所述内部线圈6外围的屏蔽导体通槽32，每个所述屏蔽导体通槽32内设置有屏蔽导体31，多个所述屏蔽导体通槽32内的所述屏蔽导体31电连接，共同形成围在所述内部线圈6的外侧的屏蔽导体层叠层，在所述内部线圈6的上方和下方分别设置有屏蔽导体上层31b和屏蔽导体下层31a，所述屏蔽导体层叠层、所述屏蔽导体上层31b和屏蔽导体下层31a闭合形成将所述内部线圈6包围在内的所述屏蔽罩3，所述第一外部电极21、所述第二外部电极22和所述第三外部电极23设置在所述层叠体1的表面上，所述第一外部电极21和所述第二外部电极22分别电连接所述内部线圈6的两端，所述第三外部电极23电连接所述屏蔽罩3。
在优选的实施例中，所述屏蔽导体上层31b和所述屏蔽导体下层31a位于所述层叠体1内部，所述屏蔽导体上层31b和所述屏蔽导体下层31a的外侧分别设有所述绝缘体层。所述绝缘体层上设置有导电通孔65a、66a以将所述屏蔽导体上层31b或所述屏蔽导体下层31a电连接所述第三外部电极23。
在优选的实施例中，所述第一外部电极21、所述第二外部电极22和所述第三外部电极23各自的至少一部分位于所述层叠体1的同一面(如第一主面13)上，所述绝缘体层上设置有第一导电通孔61a、第二导电通孔62a、一个或多个第三导电通孔65a、66a，所述屏蔽罩3上设置有第四导电通孔61b、第五导电通孔62b，所述第一导电通孔61a与所述第四导电通孔61b电连接，所述第二导电通孔62a与所述第五导电通孔62b电连接，所述第一外部电极21通过所述第一导电通孔61a与所述第四导电通孔61b电连接所述内部线圈6的一端，所述第二外部电极22通过所述第二导电通孔62a与所述第五导电通孔62b电连接所述内部线圈6的另一端，所述第三外部电极23通过所述第三导电通孔65a、66a电连接所述屏蔽罩3。
在优选的实施例中，所述第一外部电极21、所述第二外部电极22和所述第三外部电极23各自的至少一部分位于所述层叠体1的同一面上，所述同一面为与所述层叠体1的层叠方向即所述内部线圈6的轴向相垂直的面。
在优选的实施例中，所述层叠体1为长方体结构，具有分别相对的两个端面、两个侧面和上下表面，所述同一面为所述层叠体1的下表面。
在优选的实施例中，所述屏蔽导体层叠层成长方形筒式结构。
在优选的实施例中，所述层叠体1的下表面为所述层叠型屏蔽电感的安装面。
在优选的实施例中，与所述第一外部电极21和所述第二外部电极22相连的导电通孔形成垂直于所述第一外部电极21和所述第二外部电极22所在的安装面和平行于所述内部线圈6的轴向的第一连接导体51和第二连接导体52。
在优选的实施例中，所述内部线圈6与所述屏蔽罩3之间的绝缘距离大于30μm；所述第一连接导体51和第二连接导体52与所述屏蔽罩3之间的绝缘距离大于30μm；所述屏蔽罩3到所述层叠屏蔽电感外部之间的距离大于15μm。
在优选的实施例中，所述第一连接导体51和所述第二连接导体52分别穿过所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层上的通孔与所述第一外部电极21和所述第二外部电极22电连接，所述第一连接导体51和所述第二连接导体52与所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层之间由陶瓷材料绝缘。
以下结合附图进一步描述本发明具体实施例。
如图1A至图3所示，层叠型屏蔽电感具备层叠体1，第一外部电极21、第二外部电极22、第三外部电极23。层叠体1是具有6个面的长方体形状。层叠体1由多层绝缘体、屏蔽层和内部线圈6层叠而成，第一外部电极21和第二外部电极22分别与内部线圈6的端子相连，第三外部电极23与屏蔽层3相连。
对于实施例的长方体形状层叠屏蔽电感，将宽度方向、长度方向、高度方向分别定义为X方向、Y方向、Z方向，X方向与Y和Z方向彼此两两正交。
如图1A至图3所示，层叠型屏蔽电感具有：在长度方向(Y方向)上相对的第一端面11和第二端面12；在长度方向上正交的高度方向(Z方向)上的第一主面13和第二主面14；以及在长度和高度方向上正交的宽度方向(X方向)上相对的第一侧面15和第二侧面16。
如图1A至图3所示，层叠型屏蔽电感具有位于第一主面13上的第一外部电极21、第二外部电极22、第三外部电极23，其中第一外部电极21部分覆盖第一端面11，第二外部电极22部分覆盖第二端面12。
叠层型屏蔽电感的尺寸为1.0*0.5*0.5mm的情况下，位于第一主面13的第一外部电极21、第二外部电极22和第三外部电极23之间间隔距离不小于0.15mm，且在X方向上不延伸至第一侧面15和第二侧面16，与第一侧面15和第二侧面16间距不小于0.03mm。
图3示出了一个具体实施例的立体结构细节。
制作例
以下制作为电感值6.0nH。
准备具有规定组成的陶瓷原材料。
在上述预烧粉末加入粘合剂(50％-55％)、有机溶剂(20％-30％)、光引发剂(5％-15％)一起放入轧磨机，制得印刷陶瓷浆料。
准备含有Ag粉末和有机载体的内部导体用的导电性浆料，银含量60％～80％。
将上述印刷陶瓷浆料使用刮刀方式涂布在载板上制得基板，在基板上印刷导电性浆料，通过曝光和显影制得导电线圈和屏蔽层，在导电线圈上印刷一层印刷陶瓷浆料，通过曝光和显影制得通孔，如图3所示，往复制作到规定层数后，用切割器切断并单片化，并由此得到层叠型屏蔽电感的形体。
将层叠形体放入烧制炉，在大气环境下，以465℃温度进行脱粘合剂处理，以900℃进行烧结，由此得到具有电气特性的层叠型屏蔽电感。使用千分尺测出所得到的叠层型屏蔽电感50个尺寸并求出平均值，为L＝1.0mm，W＝0.50mm，T＝0.50mm。
通过电镀，在基底电极上依次形成Ni镀层和Sn镀层，得到最终的外部电极。
测试
将本发明实施例的叠层型屏蔽电感与相同尺寸、相同电感值的普通电感进行测试对比，在相同的距离上测得两个产品的辐射电压结果如表1-1所示，可看出通过上述方法制得的层叠型屏蔽电感在不同屏蔽下的屏蔽效能均＞20dB。
表1-1
| 频率点 | 实例场强(V/m) | 比较例场强(V/m) | 屏蔽效能/dB |
| 915MHz | 11.6 | 1013.4 | 38.8 |
| 1800MHz | 9.5 | 1108.8 | 41 |
| 2400MHz | 21.3 | 1183 | 34 |
| 3000MHz | 51.4 | 1137.1 | 26 |
| 3400MHz | 77.44 | 1156.43 | 23 |
| 3900MHz | 102.99 | 1147.17 | 21 |
本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (10)
1.一种层叠型屏蔽电感，其特征在于，包括层叠体、内部线圈、第一外部电极、第二外部电极、第三外部电极和屏蔽罩，所述层叠体包括层叠设置的多个绝缘体层，所述层叠体具有层叠设置于所述多个绝缘体层之间的多层线圈导体，所述多个绝缘体层上设置有导电通孔，不同层的所述线圈导体之间通过所述导电通孔电连接而构成内部线圈，所述多个绝缘体层上开设有位于所述内部线圈外围的屏蔽导体通槽，每个所述屏蔽导体通槽内设置有屏蔽导体，多个所述屏蔽导体通槽内的所述屏蔽导体电连接，共同形成围在所述内部线圈的外侧的屏蔽导体层叠层，在所述内部线圈的上方和下方分别设置有屏蔽导体上层和屏蔽导体下层，所述屏蔽导体层叠层、所述屏蔽导体上层和屏蔽导体下层闭合形成将所述内部线圈包围在内的所述屏蔽罩，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极设置在所述层叠体的表面上，所述第一外部电极和所述第二外部电极分别电连接所述内部线圈的两端，所述第三外部电极电连接所述屏蔽罩。
2.如权利要求1所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述屏蔽导体上层和所述屏蔽导体下层位于所述层叠体内部，所述屏蔽导体上层和所述屏蔽导体下层的外侧分别设有所述绝缘体层，所述绝缘体层上设置有导电通孔以将所述屏蔽导体上层或所述屏蔽导体下层电连接所述第三外部电极。
3.如权利要求2所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极各自的至少一部分位于所述层叠体的同一面上，所述绝缘体层上设置有第一至第三导电通孔，所述屏蔽罩上设置有第四至第五导电通孔，所述第一导电通孔与所述第四导电通孔电连接，所述第二导电通孔与所述第五导电通孔电连接，所述第一外部电极通过所述第一导电通孔与所述第四导电通孔电连接所述内部线圈的一端，所述第二外部电极通过所述第二导电通孔与所述第五导电通孔电连接所述内部线圈的另一端，所述第三外部电极通过所述第三导电通孔电连接所述屏蔽罩。
4.如权利要求1至3任一项所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述第一外部电极、所述第二外部电极和所述第三外部电极各自的至少一部分位于所述层叠体的同一面上，所述同一面为与所述层叠体的层叠方向即所述内部线圈的轴向相垂直的面。
5.如权利要求4所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述层叠体为长方体结构，具有分别相对的两个端面、两个侧面和上下表面，所述同一面为所述层叠体的下表面。
6.如权利要求5所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述屏蔽导体层叠层成长方形筒式结构。
7.如权利要求5所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述层叠体的下表面为所述层叠型屏蔽电感的安装面。
8.如权利要求1至7任一项所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，与所述第一外部电极和所述第二外部电极相连的导电通孔形成垂直于所述第一外部电极和所述第二外部电极所在的安装面和平行于所述内部线圈的轴向的第一连接导体和第二连接导体。
9.如权利要求8所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述内部线圈与所述屏蔽罩之间的绝缘距离大于30μm；所述第一连接导体和第二连接导体与所述屏蔽罩之间的绝缘距离大于30μm；所述屏蔽罩到所述层叠屏蔽电感外部之间的距离大于15μm。
10.如权利要求8所述的层叠型屏蔽电感，其特征在于，所述第一连接导体和所述第二连接导体分别穿过所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层上的通孔与所述第一外部电极和所述第二外部电极电连接，所述第一连接导体和所述第二连接导体与所述屏蔽导体下层或所述屏蔽导体上层之间由陶瓷材料绝缘。
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