CN112599319B - 线圈部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及将由螺旋状的平面导体构成的线圈的特性最优化的线圈部件。本说明书中公开的线圈部件具备：从分割图案(A1)分支的分割图案(A11、A12)、以及从分割图案(B2)分支的分割图案(B13、B14)，位于外周侧的分割图案(A11)连接于位于内周侧的分割图案(B14)，位于内周侧的分割图案(A12)连接于位于外周侧的分割图案(B13)。这样，由于分割图案(A1、B2)在中途分支，因此能够在内周侧降低涡电流的影响，并且能够在外周侧抑制由狭缝引起的图案宽度的减小。由于内外周差互相抵消，因此电流密度的偏差也降低。

Description

线圈部件

技术领域

本发明涉及一种线圈部件，特别是涉及一种具有形成于基板上的螺旋状的线圈图案的线圈部件。

背景技术

作为在各种电子设备中使用的线圈部件，除了将绕线(包覆导线)卷绕于磁芯的类型的线圈部件之外，还已知有将螺旋状的线圈图案遍及多匝而形成于基板的表面的类型的线圈部件。例如，在专利文献1中公开了一种在绝缘基板的表面形成螺旋状的线圈图案，并且通过螺旋状的狭缝在径向上将该线圈图案分割成3部分的结构。这样，当通过螺旋状的狭缝在径向上分割线圈图案时，由于电流密度的偏差降低，因此能够降低直流电阻或交流电阻。然而，在专利文献1中，由于位于内周侧的线与位于外周侧的线的电气长度产生较大的差，因此，由此存在交流电阻增大这样的问题。

相对于此，在专利文献2所记载的线圈部件中，在基板的两面形成螺旋状的线圈图案，并且通过螺旋状的缝隙在径向上将各匝分割成2部分，并且将在一个线圈图案中位于内周侧的线连接于在另一个线圈图案中位于外周侧的线，将在一个线圈图案中位于外周侧的线连接于在另一个线圈图案中位于内周侧的线。由此，由于内外周差互相抵消，因此能够降低交流电阻。但是，由于在线圈图案的内周侧与外周侧最优的图案形状不同，因此，如专利文献2那样，如果构成各匝的线数为一定，则难以获得最优的特性。

另一方面，在专利文献3中公开了一种结构，其将螺旋状的平面导体部分地分割成多条线(参照图6)。由此，由一根线构成的匝(图6的符号202)与分割成两条线的匝(图6的符号212)在一个线圈图案中混合存在。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-203739号公报

专利文献2：日本特开2019-003993号公报

专利文献3：美国专利第8866259号说明书

然而，此外，在专利文献3中，分割成2根线的匝的一方(图6的符号212a)在内周端连接于导体插头(图6的符号206a)，并且共同地连接于构成另一个线圈图案的两根线(图7的符号211a、211b)。因此，存在从导体插头流出的电流偏向2根线中位于内侧的线(图7的符号211b)这样的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于，在具有通过螺旋状的狭缝将螺旋状的平面导体分割成多根线的结构的线圈部件中，通过降低电流密度的偏差，并且在内周侧与外周侧使线圈图案的图案形状不同，来确保更进一步良好的线圈特性。

本发明的线圈部件，其特征在于，具备：基板；第一线圈图案，其形成于基板的一个表面，遍及多匝而螺旋状地卷绕；以及第二线圈图案，其形成于基板的另一个表面，遍及多匝而螺旋状地卷绕，第一线圈图案包含第一线、以及位于比第一线更靠近内周侧的位置且从第一线分支的第二和第三线，第二线圈图案包含第四线、以及位于比第四线更靠近内周侧的位置且从第四线分支的第五和第六线，第三线位于比第二线更靠近内周侧的位置，第六线位于比第五线更靠近内周侧的位置，第二线的内周端经由贯通基板而设置的第一连接部而连接于第六线的内周端，第三线的内周端经由贯通基板而设置的第二连接部而连接于第五线的内周端。

根据本发明，由于第一和第二线圈图案在中途分支，因此能够选择性地增加内周侧的线数。由此，可以在内周侧降低涡电流的影响，并且能够在外周侧抑制由狭缝引起的图案宽度的减小。而且，由于将位于外周侧的第二线连接于位于内周侧的第六线，并且将位于内周侧的第三线连接于位于外周侧的第五线，因此内外周差也互相抵消，能够降低电流密度的偏差。

在本发明中，也可以是第二、第三、第五和第六线的图案宽度比第一和第四线的图案宽度小。由此，可以进一步降低内周侧的涡电流的影响，并且能够充分地确保外周侧的图案宽度。

在本发明中，也可以是第二、第三、第五和第六线的图案厚度比第一和第四线的图案厚度小。由此，可以更进一步降低内周侧的涡电流的影响，并且能够充分地确保外周侧的图案宽度。

在本发明中，也可以是第一线圈图案的最外周匝通过螺旋状的狭缝而在径向上被分割成包含第一线的多根线，第二线圈图案的最外周匝通过螺旋状的狭缝而在径向上被分割成包含第四线的多根线。由此，能够降低外周侧的涡电流的影响。

在本发明中，也可以是第一线随着接近分支成第二和第三线的部分，图案宽度连续地扩大，第四线随着接近分支成第五和第六线的部分，图案宽度连续地扩大。由此，能够维持邻接于分支的部分的线的图案形状的平滑度。

这样，根据本发明，可以降低电流密度的偏差，并且能够在内周侧降低涡电流的影响，在外周侧抑制由狭缝引起的图案宽度的减小。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的线圈部件的结构的大致截面图。

图2是用于说明第一线圈图案100的图案形状的俯视图。

图3是第一线圈图案100的等效电路图。

图4是用于说明第二线圈图案200的图案形状的俯视图。

图5是第二线圈图案200的等效电路图。

图6是本发明的一个实施方式的线圈部件的等效电路图。

图7是用于说明分割前后的图案形状的第一示例的模式图。

图8是用于说明分割前后的图案形状的第二示例的模式图。

图9是用于说明分割前后的图案形状的第三示例的模式图。

图10是用于说明分割前后的图案形状的第四示例的模式图。

图11是用于说明分割前后的图案形状的第五示例的模式图。

图12是用于说明分割前后的图案形状的第六示例的模式图。

符号的说明

10 基板

11 基板的一个表面

12 基板的另一个表面

100 第一线圈图案

200 第二线圈图案

101～104、201～204 内周端

105、205 外周端

110～150、210～250 匝

111、112、121、122、131、132、141～144、151～154、211、212、221、222、231、232、241～244、251～254、410～412、420～422、430～433、440～443、450～456、460～462、471、472 线

301～304 连接部

A1、A2、A11、A12、A13、A14、B1、B2、B11、B12、B13、B14 分割图案

C1、C2 中心点

L1、L2 假想线

SL1、SL2 狭缝

W10～W12、W20～W22 图案宽度

W13、W23 合计宽度。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对本发明的优选实施方式进行详细的说明。

图1是示出本发明的一个实施方式的线圈部件的结构的大致截面图。

如图1所示，本实施方式的线圈部件具备：基板10；形成于基板10的一个表面11的第一线圈图案100；以及形成于基板10的另一个表面12的第二线圈图案200。对细节在后面描述，但第一线圈图案100的内周端与第二线圈图案200的内周端经由贯通基板10而设置的多个连接部301～304(未出现在图1所示的截面)而互相连接。

对基板10的材料没有特别限定，可以使用PET树脂等的透明或半透明的柔性绝缘材料。另外，基板10也可以是在玻璃布浸渍有环氧树脂的柔性基板。

图2是用于说明第一线圈图案100的图案形状的俯视图，并且示出从基板10的一个表面11侧观察的状态。

如图2所示，第一线圈图案100是由匝110～匝150构成的5匝结构，匝110位于最外周，匝150位于最内周。在匝110～150中，位于外周侧的匝110～130通过螺旋状的1根狭缝而在径向上被分割成2部分。即，匝110被两分割成线111、112，匝120被两分割成线121、122，匝130被两分割成线131、132。在此，线111、121、131位于比线112、122、132更靠近外周侧的位置。相对于此，位于内周侧的匝140、150通过螺旋状的3根狭缝而在径向上被分割成4部分。即，匝140被四分割成线141～144，匝150被四分割成线151～154。在此，线141、151在该匝中位于最外周侧，线142、152在该匝中位于第二外周侧，线143、153在该匝中位于第二内周侧，线144、154在该匝中位于最内周侧。

分割数在匝130和匝140的边界部分上变化。具体地，构成匝130的线131在边界部分上两分支成线141、142，构成匝130的线132在边界部分上两分支成线143、144。

第一线圈图案100的外周端105在径向上被引出。另外，存在4个第一线圈图案100的内周端。即，存在作为线151的端部的内周端101、作为线152的端部的内周端102、作为线153的端部的内周端103、以及作为线154的端部的内周端104。这些内周端101～104分别连接于连接部301～304。

由此，如图3所示，由线111、121、131构成的分割图案A1分支成由线141、151构成的分割图案A11和由线142、152构成的分割图案A12，由线112、122、132构成的分割图案A2分支成由线143、153构成的分割图案A13和由线144、154构成的分割图案A14。这样，第一线圈图案100，从外周端105朝向内周端101～104，通过分支来增加分割图案数。即，在外周端105是单一的图案，相对于此，在匝110～130分支成两个分割图案A1、A2，并且在匝140、150中分支成4个分割图案A11～A14。从外周端向内周端一旦分支后的多个分割图案优选在面内不再合流，而是在分支的状态下朝向内周端。这是因为，当一旦分支后的多个分割图案在面内再次合流时，在合流部分电流集中，电流密度产生偏差。

如图2所示，在引出从第一线圈图案100的中心点C1放射状地延伸的假想线L1的情况下，连接部301与连接部304配置于以假想线L1为基准互相对称的位置，并且连接部302与连接部303配置于以假想线L1为基准互相对称的位置。

图4是用于说明第二线圈图案200的图案形状的俯视图，并且示出从基板10的另一个表面12侧观察的状态。

如图4所示，第二线圈图案200的图案形状与第一线圈图案100的图案形状相同。因此，能够使用相同的掩模来制作第一线圈图案100和第二线圈图案200，由此能够大幅地削减制造成本。

第二线圈图案200是由匝210～匝250构成的5匝结构，匝210位于最外周，匝250位于最内周。在匝210～250中，位于外周侧的匝210～230通过螺旋状的1根狭缝而在径向上被分割成2部分。即，匝210被两分割成线211、212，匝220被两分割成线221、222，匝230被两分割成线231、232。在此，线211、221、231位于比线212、222、232更靠近外周侧的位置。相对于此，位于内周侧的匝240、250通过螺旋状的3根狭缝而在径向上被分割成4部分。即，匝240被四分割成线241～244，匝250被四分割成线251～254。在此，线241、251在该匝中位于最外周侧，线242、252在该匝中位于第二外周侧，线243、253在该匝中位于第二内周侧，线244、254在该匝中位于最内周侧。

分割数在匝230和匝240的边界部分上变化。具体地，构成匝230的线231在边界部分上两分支成线241、242，构成匝230的线232在边界部分上两分支成线243、244。

第二线圈图案200的外周端205在径向上被引出。另外，存在4个第二线圈图案200的内周端。即，存在作为线251的端部的内周端201、作为线252的端部的内周端202、作为线253的端部的内周端203、以及作为线254的端部的内周端204。这些内周端201～204分别连接于连接部304、303、302、301。

由此，如图5所示，由线211、221、231构成的分割图案B1分支成由线241、251构成的分割图案B11和由线242、252构成的分割图案B12，由线212、222、232构成的分割图案B2分支成由线243、253构成的分割图案B13和由线244、254构成的分割图案B14。这样，第二线圈图案200，从外周端205朝向内周端201～204，通过分支来增加分割图案数。即，在外周端205是单一的图案，相对于此，在匝210～230分支成两个分割图案B1、B2，并且在匝240、250中分支成4个分割图案B11～B14。

如图4所示，在引出从第二线圈图案200的中心点C2放射状地延伸的假想线L2的情况下，连接部301与连接部304配置于以假想线L2为基准互相对称的位置，并且连接部302与连接部303配置于以假想线L2为基准互相对称的位置。

具有这样的结构的第一线圈图案100和第二线圈图案200以中心点C1与C2重叠，并且假想线L1与L2重叠的方式，形成于基板10的表背。由此，如图6所示，第一线圈图案100与第二线圈图案200经由连接部301～304而串联连接，并且构成总共10匝的螺旋线圈。此处，分割图案A11、A12、A13、A14分别连接于分割图案B14、B13、B12、B11。即，位于最外周侧的分割图案A11连接于位于最内周侧的分割图案B14，位于第二外周侧的分割图案A12连接于位于第二内周侧的分割图案B13，位于第二内周侧的分割图案A13连接于位于第二外周侧的分割图案B12，位于最内侧的分割图案A14连接于位于最外侧的分割图案B11。由此，由于内外周差互相抵消，因而能够减小直流电阻和交流电阻。

另外，在本实施方式中，相较于位于外周侧并且被两分割的匝110～130、210～230的各线111、112、121、122、131、132、211、212、221、222、231、232的图案宽度，位于内周侧并且被四分割的匝140、150、240、250的各线141～144、151～154、241～244、251～254的图案宽度更窄。这样，在本实施方式中，由于增加内周侧的分割数，并且缩小各线的图案宽度，因此可以降低磁场强且由涡电流引起的发热大的内周侧的损耗。另一方面，由于在外周侧减少分割数，因此可以抑制由分割所需的狭缝引起的图案宽度的减小。在此，“图案宽度”是指平面导体的径向上的宽度。

在此，如图7所示，也可以是分割前的线410的图案宽度W10比被两分割的线411、412各自的图案宽度W11、W12大，并且与线411、412和狭缝SL1的合计宽度W13相同。由此，由于在分割前后该匝的径向上的占有宽度不发生变化，因此容易进行图案布置。

或者，如图8所示，也可以是分割前的线420的图案宽度W20比被两分割的线421、422各自的图案宽度W21、W22大，并且比线421、422和狭缝SL2的合计宽度W23小。在这种情况下，图案宽度W20也可以与图案宽度W21、W22的合计值相同。由此，由于在分割前后合计的图案宽度不发生极端变化，因此电流密度的均匀性提高。

此外，从一根线的分割数不限于两根，如图9所示，也可以将一根线430分割成3根线431～433。另外，如图10所示，也可以是通过将一根线440分割成两根线441、442，从而在分割前由两根线440、443构成一匝，在分割后由三根线441～443构成一匝。即，在某匝由多根线构成的情况下，并非必须分割所有的线，也可以存在不被分割的线(例如，线443)。此外，如图11所示，也可以是将一根线450分割成两根线451、452，进而，将线451分割成线453、454，将线452分割成线455、456。即，也可以将线圈图案在多个部位阶层性地分割。

另外，如图12所示，也可以是线460设为随着接近分支成线461、462的部分，图案宽度连续地扩大的形状。由此，能够将与邻接于线460、461的线471的空间、及与邻接于线460、462的线472之间的空间保持为大致一定，并且维持图案形状的平滑度。

此外，如图1所示，线圈图案100、200的图案厚度也可以是最内周匝比最外周匝薄。特别地，优选设为图案厚度从最外周匝朝向最内周匝逐渐或阶段性地变薄的结构。由此，在受涡电流的影响更大的内周侧，通过使图案宽度变窄而得到的损耗的降低效果变得显著。

如以上所说明的那样，本实施方式的线圈部件由于第一和第二线圈图案100、200的各匝通过螺旋状的狭缝而在径向上被分割，因此与未设置这样的狭缝的情况相比，降低了电流密度的偏差。其结果，本实施方式的线圈部件例如构成无线电力传输装置的受电线圈，因此，即使在电流量大的情况下，也可以降低直流电阻或交流电阻。而且，由于第一和第二线圈图案100、200的分割数在外周侧是两分割，在内周侧是四分割，因此可以降低磁场强且由涡电流引起的发热大的内周侧的损耗。另一方面，由于在外周侧减少分割数，因此可以抑制由狭缝引起的图案宽度的减小。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行各种变更，不用说它们也包含于本发明的范围内。

例如，在上述实施方式中，将位于外周侧的匝110～130、210～230分别分割成两根线，但是这一点在本发明中不是必须的，位于外周侧的匝也可以被分割成多根线。

Claims (16)

1.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

基板；

第一线圈图案，其形成于所述基板的一个表面，遍及多匝而螺旋状地卷绕；以及

第二线圈图案，其形成于所述基板的另一个表面，遍及多匝而螺旋状地卷绕，

所述第一线圈图案包含第一线、以及位于比所述第一线更靠近内周侧的位置且从所述第一线分支的第二和第三线，

所述第二线圈图案包含第四线、以及位于比所述第四线更靠近内周侧的位置且从所述第四线分支的第五和第六线，

所述第三线位于比所述第二线更靠近内周侧的位置，

所述第六线位于比所述第五线更靠近内周侧的位置，

所述第二线的内周端经由贯通所述基板而设置的第一连接部而连接于所述第六线的内周端，

所述第三线的内周端经由贯通所述基板而设置的第二连接部而连接于所述第五线的内周端，

所述第一线随着接近分支成所述第二和第三线的部分，图案宽度连续地扩大，

所述第四线随着接近分支成所述第五和第六线的部分，图案宽度连续地扩大。

2.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述第二、第三、第五和第六线的图案宽度比所述第一和第四线的图案宽度小。

3.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述第二、第三、第五和第六线的图案厚度比所述第一和第四线的图案厚度小。

4.根据权利要求1所述的线圈部件，其特征在于，

所述第一线圈图案的最外周匝通过螺旋状的狭缝而在径向上被分割成包含所述第一线的多根线，

所述第二线圈图案的最外周匝通过螺旋状的狭缝而在径向上被分割成包含所述第四线的多根线。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的线圈部件，其特征在于，

所述第二和第三线在分支的状态下不相互接触而分别连接于所述第一和第二连接部。

6.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

基板，其具有第一面；以及

第一线圈图案，其形成于所述基板的所述第一面，

所述第一线圈图案包含具有最内周匝和最外周匝的多匝，

所述最内周匝和最外周匝的各个在径向上被分割成多根线，

所述最内周匝的线数比所述最外周匝大，

所述多匝还具有位于所述最内周匝和所述最外周匝之间的规定匝，

所述规定匝具有所述多根线中的一根朝向所述最内周匝分支为至少2根线的分支部，

所述分支部的图案宽度朝向所述最内周匝连续地扩大。

7.根据权利要求6所述的线圈部件，其特征在于，

所述最内周匝的图案厚度比所述最外周匝小。

8.根据权利要求7所述的线圈部件，其特征在于，

构成所述第一线圈图案的所述多匝还具有位于所述最内周匝和所述最外周匝之间的第一匝，

所述第一匝在径向上被分割成多根线，

所述最内周匝的图案厚度比所述第一匝小，

所述最外周匝的图案厚度比所述第一匝大。

9.根据权利要求8所述的线圈部件，其特征在于，

构成所述第一匝的线数与所述最内周匝相同。

10.根据权利要求9所述的线圈部件，其特征在于，

构成所述第一线圈图案的所述多匝还具有位于所述第一匝和所述最外周匝之间的第二匝，

所述第二匝在径向上被分割成多根线，

所述第一匝的图案厚度比所述第二匝小，

所述最外周匝的图案厚度比所述第二匝大。

11.根据权利要求10所述的线圈部件，其特征在于，

构成所述第二匝的线数与所述最外周匝相同。

12.根据权利要求6所述的线圈部件，其特征在于，

还具备：第二线圈图案，其形成于所述基板的与所述第一面相反的第二面，

所述第二线圈图案包含具有最内周匝和最外周匝的多匝，

所述第二线圈图案的所述最内周匝和最外周匝的各个在径向上被分割成多根线，

所述第二线圈图案的所述最内周匝的线数比所述第二线圈图案的所述最外周匝大，

构成所述第一线圈图案的所述最内周匝的所述多根线包含第一线、以及位于比所述第一线更靠近内周侧的位置的第二线，

构成所述第二线圈图案的所述最内周匝的所述多根线包含第三线、以及位于比所述第三线更靠近内周侧的位置的第四线，

所述第一线连接于所述第四线，

所述第二线连接于所述第三线。

13.一种线圈部件，其特征在于，

具备：

基板；以及

第一线圈图案，其形成于所述基板，

所述第一线圈图案包含具有第一匝、位于比所述第一匝更靠近内周侧的位置的第二匝、以及位于比所述第二匝更靠近内周侧的位置的第三匝的多匝，

所述第一匝在径向上被分割成包含第一线和第二线的多根线，

所述第二匝在径向上被分割成包含连接于所述第一线的第三线和连接于所述第二线的第四线的多根线，

所述第三匝在径向上被分割成包含共同地连接于所述第三线的第五线和第六线、以及共同地连接于所述第四线的第七线和第八线的多根线，

位于所述第三线与所述第五线及所述第六线之间的第一分支部的图案宽度朝向所述第五线及所述第六线连续地扩大，

位于所述第四线与所述第七线及所述第八线之间的第二分支部的图案宽度朝向所述第七线及所述第八线连续地扩大。

14.根据权利要求13所述的线圈部件，其特征在于，

所述第三匝的图案厚度比所述第一匝小。

15.根据权利要求13所述的线圈部件，其特征在于，

构成所述第一线圈图案的所述多匝还具有位于比所述第三匝更靠近内周侧的位置的第四匝，

所述第四匝在径向上被分割成包含分别连接于所述第五线、所述第六线、所述第七线和所述第八线的第九线、第十线、第十一线和第十二线的多根线。

16.根据权利要求15所述的线圈部件，其特征在于，

所述第四匝的图案厚度比所述第三匝小。

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