CN1137496C - 线圈元件 - Google Patents
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Abstract
一线圈元件包括形成于第一磁性基片上的复合部分，在其间有一粘结层的复合部分上形成有第二磁性基片。复合部分包括线圈图形和绝缘层。粘结层是由具有相对磁导率大于1.0的材料构成的。另外，除去围绕线圈图形重叠部分之外的绝缘层是由具有相对磁导率大于1.0的材料构成的。且在绝缘层上由线圈图形围绕的绝缘层的中心区域设置孔，且该孔由粘结层的材料所充填。
Description
技术领域
本发明涉及一种线圈元件，例如，变压器和共模扼流圈。
背景技术
图4是显示了作为线圈元件的共模扼流圈的一个例子的透视图，图5是图4所示的共模扼流圈的装配图。在日本专利公开号No.8-203737中揭示了一种共模扼流图，如图4中所示，它包括，在第一磁性基片3上形成的复合部分7，在复合部分7上形成第二磁性基片10，其间并具有一粘结层8，且外部的电极11形成于第一磁性基片3，复合部分7，粘结层8，和第二磁性基片10的外表面上。
如图5中所示，复合部分7包括通过薄膜制造技术如溅射沉积的许多层，其中由如聚酰亚胺树脂和环氧树脂的非磁性绝缘材料构成的绝缘层6a沉积于第一磁性基片3，引线电极12a和12b形成于绝缘层6a上，绝缘层6b，形成于引线电极12a和12b上，线圈图形4和从线圈图形4中拉出的引线电极12c形成于绝缘层6b之上，绝缘层6c形成于线圈图形4和引线电极12c之上，线圈图形5和从线圈图形5中拉出的引线电极12d形成于绝缘层6c之上。
线圈图形4的一端通过设置在绝缘层6b上的通孔13a和引线电极12a电连接，且引线电极12a和外部电极11a电连接。线圈图形4的另一端通过引线电极12c和外部电极11c电连接。
线圈图形5的一端通过设置在绝缘层6c的通孔13c和设置在绝缘层6b上的通孔13b和引线电极12b电连接，且引线电极12d和外部电极11b相连接。线圈图形5的另一端通过引线电极12d与外部的电极11d电连接。
当共模扼流圈1装入电路时，通过单独的外部电极11和电路的预置的连接器的电连接，线圈图形4和线圈图形5装入电路。
由于可通过薄膜制作技术制作共模扼流圈1，例如，溅射和蒸发，它易于小型化且可获得高产量。
提高线圈元件中的线圈图形如共模扼流圈或变压器之间的电磁耦合的程度是很重要的，随着线圈图形之间的电磁耦合的程度的增加，电性能得到改善。例如，可以配置上述提到的共模扼流圈以对共模噪声具有较高的阻抗，且因此，可以提高减少共模噪声的能力。而且，可以配置变压器以降低能量损失并提高频带宽度。
在图4和图5所示的共模扼流圈1中，由于可通过如上所描述的薄膜制作技术制作绝缘层6，可以减少绝缘层6的厚度。也就是说，线圈图形4和线圈图形5之间的间隙可被减少。当线圈图形4和5之间的间隙变得窄时，线圈图形4和5之间的电磁耦合程度提高，且因此，可以提高共模扼流圈1的阻抗。然而，为了保证线圈图形4和线圈图形5之间的绝缘质量，不能无限制地减少绝缘层6的厚度。因此，在通过减少绝缘层6的厚度提高共模扼流圈1的电磁耦合程度和阻抗方法中，电磁耦合的程度和阻抗的提高受到限制，且可以获得令人满意的共模噪音的减少。因此，需要具有较高阻抗的共模扼流圈。
发明内容
本发明克服了如上描述的难题。本发明的目的在于通过提高线圈图形之间的电磁耦合的程度而提供一种具有极好电性能的线圈元件。为了达到上述目的，本发明使用以下结构作为装置以解决难题。按照本发明的第一方面，线圈元件包括形成于第一磁性基片上的复合部分，所说的复合部分包含交替地沉积的线圈图形和绝缘层；且
一所说的其间具有粘结层的复合部分上形成的第二磁性基片；所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形4的一端与电极14c连接，另一端与电极12a连接；所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形5的一端与电极14d连接，另一端与电极12b连接；所述线圈图形4和5之间具有电磁耦合；其中所说的粘结层包含具有相对磁导率大于1.0的材料。
按照本发明的第二方面，线圈元件包括形成于第一磁性基片上的一复合部分。复合部分包括交替沉积的线圈图形和绝缘层。第二磁性基片形成于复合部分之上且其间具有一粘结层。所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形4的一端与电极14c连接，另一端与电极12a连接；所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形5的一端与电极14d连接，另一端与电极12b连接；所述线圈图形4和5之间具有电磁耦合；粘结层是由具有相对磁导率大于1.0的材料组成，且除去围绕着线圈图形的重叠区域的部分的绝缘层是由具有大于1.0的相对磁导率的材料构成的。
按照本发明的第三方面，线圈元件包括形成于第一磁性基片上的一复合部分。复合部分包括交替沉积的线圈图形和绝缘层。在其间具有的一粘结层的复合部分上形成一第二磁性基片，所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形4的一端与电极14c连接，另一端与电极12a连接；所述的由薄膜形成技术制成的线圈图形5的一端与电极14d连接，另一端与电极12b连接；所述线圈图形4和5之间具有电磁耦合；粘结层是由具有相对磁导率大于1.0的材料组成，且绝缘层上设有围绕着线圈图形的中心区域形成的孔。孔填充进粘结层的材料。
按照本发明的第四方面，一种线圈元件具有按本发明的第一、第二、第三方面的结构，其中的材料具有大于1.0的相对磁导率相当于含有磁性粒子的绝缘材料。
根据本发明的第五方面，按照本发明的第四方面的磁性粒子是由铁氧体组成的。
根据本发明的第六方面，按照本发明第五方面的铁氧体磁性粒子相当于镍-锌-或锰-锌-基铁氧体磁性粒子。
根据具有如上描述的结构的本发明，至少粘结层是由具有相对磁导率大于1.0的材料组成。由线圈图形产生的磁力线形成一闭合磁路。例如，从第一磁性基片开始，通过复合部分的绝缘层和线圈图形围绕的中心区域的粘结层以到达第二磁性基片，穿过第二磁性基片，穿过线圈图形的外部的复合部分的粘结层和绝缘层，并返回第一磁性基片。当磁力线通过的粘结层等的材料的相对磁导率增加时，从闭合磁性回路中漏泄的磁力线减少，在线圈元件中的线圈图形之间的电磁耦合程度可以提高。
通常，粘结层只是由非磁性绝缘材料组成，粘结层只是由具有相对磁导率为1.0或更少的非磁性绝缘材料组成。相反，按照本发明，至少粘结层是由具有大于1.0的相对磁导率的材料组成，且因此，粘结层比有关技术具有更高的相对磁导率。因此，可以进一步阻止磁力线的漏泄，且可以提高线圈元件中线圈图形之间的电磁耦合程度。例如，在共模扼流圈中，可以提高减少共模噪声的能力。
附图说明
图1是作为本发明的实施例的线圈元件的结构图；
图2A是当磁性材料夹入线圈图形4和线圈图形5之间的绝缘层6时的剖面说明图；
图2B是沿着图1所示的线圈元件的X-X线方向的剖视图；
图3是如图1所示的线圈元件的线圈图形的结构图；
图4是常规线圈元件实施例的立体图；
图5是图4所示的线圈元件的装配图。
具体实施方式
将参照附图，描述本发明的实施例。在以下实施例的描述中，在与如上所述的常规实施例中的部件具有相同名称的部件标上同一参考号，且将省略普通部件的描述。
图1是作为实施例的线圈元件的共模扼流圈的装置图，图2是沿着图1所示的共模扼流圈的沿x-x线方向的剖视图，且图3是共模扼流圈1的顶视平面图，显示了线圈图形4和5的图形形状。值得注意的是，在这个实施例中，通过用具有相对磁导率大于1.0的材料形成粘结层8，在普通扼流圈1中的电磁耦合程度和阻抗提高了，因此，可以获得减少共模噪声的极好性能。
如图1所示，绝缘层6a形成于第一磁性基片3上(例如，通过粉末成型制造镍一锌一基铁氧体基片)。采用一薄膜制造技术，如溅射，在绝缘层6a上形成的一导电图形层15a，它包括引线电极12a和12b，一电极14a和引线电极12a电连接，且电极14b和引线电极12b电连接。
一绝缘层6b在导电图形层15a上成形，且通过薄膜制作技术在绝缘层6b上成形的一导电图形层15b，它包括一线圈图4，一从线圈圈形4拉出的引线电极12c，及一与引线电极12c电连接的电极14c。线圈图形4的内端与引线电极12a电连接。
绝缘层6c在导电图形层15b上成形，及一导电图形层15c通过薄膜制作技术或其它适当工艺在绝缘层6c上沉积，导电图形层15c包括一线圈圈形5，一从线圈图形5拉出的引线电极12d，及一与引线电极12d电连接的电极14d。线圈图形5的内端和引线电极12b电连接。
如上所描述的，复合部分7是通过薄膜制作技术交替地沉积绝缘层6和导电图形层15而形成的。由金属组成的导电图形包括线圈图形4和5，引线电极12a至12d，及外部的电极14a至14d，例如，银、钯、铜、镍、钛、铬和铝或至少包括两种金属的合金组成的。另外，绝缘层6a、6b和6c是由一种非磁性绝缘材料组成，例如：如一种聚酰亚胺树脂，一种环氧树脂，一种丙烯酸树脂，一种环烯树脂，及一种苯并环丁烯树脂的树脂，玻璃及玻璃一陶瓷。
通过使用薄膜制作技术，可将绝缘层6和导电图形层15制作得很薄，且在本实施例中，绝缘层6具有约1至10微米的厚度，导电图形层具有约1至10微米的厚度。
另外，在本实施例中，如图3所示，线圈图形4和线圈图形5的绝大部分相互重叠。
在本实施例中，如上面所描述的，由于绝缘层6制作得非常薄，且线圈图形4和线圈图形5相互重叠，线圈图形4和线圈图形5之间的空间非常窄，因此，线圈图形4和线圈图形5之间的电磁耦合程度得以提高。当然，绝缘层6确保线圈图形4和线圈图形5绝缘，且具有不会发生短路或类似现象的厚度。
另外，在这个实施例中，如图1中所示，在由线圈图形4和5围绕的中心区域，复合部分7绝缘层6a、6b和6c分别具有孔16a、16b和16c，且在周边上作出切口18。
在这个实施例中，复合部分7如上所描述的构成，且第二磁性基片10(如，由粉末成型制造的镍-锌-基铁氧体基片)通过粘结层8附着于复合部分7。粘结层8是由具有相对磁导率大于1.0的材料(磁性材料)组成，且在这个实施例中，由于通过将镍-锌-基铁氧体磁性粒子混入如聚酰亚胺的绝缘粘合剂，可以获得具有相对磁导率大于1.0的材料，粘结层8是由含有镍-锌-基铁氧体磁性粒子的绝缘粘合剂组成，粘结层8具有约6-60微米的厚度。
最好是，用于粘结层8的材料具有较高的相对磁导率，且通过提高粘合剂中的镍-锌-基铁氧体磁性粒子的含量，可以提高粘结层8的相对磁导率。但是过量的磁性粒子造成了粘合剂材料的附着强度的降低，且第二磁性基片10容易剥离。因此，为了防止第二磁性基片10的剥离，粘结层8由含有适量磁性粒子的粘结材料组成，且粘结层8的相对磁导率达到1.5或更多。
当第二磁性基片10通过其间的粘结层8粘结于复合部分7上，粘结层8的材料是在一种熔化的状态，且因此，粘结层8的材料流入绝缘层6上制作的孔16和切口18，且如图2所示，它们被完全充填。换句话说，第一磁性基片3和第二磁性基片10之间的区域是由具有相对磁导率大于1.0的材料构成，包括沉积线圈图形4和5的区域S。
如上所描述的，第一磁性基片3，复合部分7，粘结层8，第二磁性基片10整体地制成一块，分别和电极14a至14d电连接的外部电极(在图中未显示)成形于块的外表面。通过其间的外部电极，线圈图形4和5组装成一电路。
在本实施例中，如上面所描述的，粘结层8是由具有相对磁导率大于1.0的材料构成，且绝缘层6的孔16和切口18充填有粘结层8的材料，也就是，第一磁性基片3和第二磁性基片10之间的区域，除了沉积线圈图形的区域S和没有提供的粘结层8之外，最好是由具有相对磁导率大于约1.0(磁性材料)的材料组成的。因此，由线圈图形4和5产生的大多数磁力线形成一如图2实线箭头所示的封闭的磁性回路，且只通过由具有相对磁导率大于约1.0的材料组成的部分。因此，在磁性渗透通路中的材料具有高的相对磁导率，且磁力线的漏泄明显降低，造成电磁耦合程度和共模扼流圈1的阻抗的提高。
相反，如图5所示，当第一磁性基片3和第二磁性基片10之间的区域，除了导电部分外，是由具有相对磁导率大于1.0的非磁性材料构成的，由线圈图形4和线圈图形5产生的磁力线必然通过发生磁力线漏泄的非磁性材料部分，造成了电磁耦合程度和共模扼流圈1的阻抗的降低。
在本实施例中，如上面所描述的，由于大多数磁力线只通过由具有相对磁导率大于1.0的材料组成的部分，磁力线的漏泄明显降低。由于磁力线漏泄的降低，可以阻止共模扼流圈的电磁耦合程度和阻抗的降低，可以获得较高程度的电磁耦合和高的阻抗。因此，可以获得能较大地消除共模噪声的共模扼流圈1。
当向线圈图形4和线圈图形5之间的绝缘层6中含有磁性材料时，绝缘层6的相对磁导率提高，且由线圈图形4和5产生的磁力线围绕线圈图形4和5的线形成如图2A中虚线箭头所示的封闭的磁性电路，因此，电磁耦合的程度明显降低且共模扼流圈1将具有差的电性能。
相反，在本实施例中，在线圈图形4和5沉积的区域S，绝缘层6是由不含有磁性材料的非磁性材料构成，且在第一磁性基片3与第二磁性基片10之间的区域，除了区域S，是由粘结层8的材料构成的，也就是，具有相对磁导率大于1.0的磁性材料。因此，由线圈图形4和5产生的磁力线围绕着线圈图形的沉积区域S和没有提供的粘结层形成封闭的磁性电路，如图2B中实线箭头所示，而不是围绕着线圈图形4和5的线的封闭磁性电路。因此，线圈图形4和线圈图形5之间的电磁耦合程度提高了，且可以避免电性能的降低。
应该了解到本发明并不限于如上描述的实施例，且发明打算覆盖各种修饰及等效的设置。例如，尽管粘结层8是由包含有镍-锌-基铁氧体磁性粒子的绝缘粘合剂的材料构成的，包括有一绝缘粘合剂的材料，它含有锰-锌-基铁氧体磁性粒子，或除镍-锌-基或锰-锌-基之外的铁氧体磁性粒子或其它磁性材料，例如可用磁性粒子而不是铁氧体。当然，通过将磁性材料混入绝缘粘合剂，产生的材料将具有大于1.0的相对磁导率，因此，当将包含含有磁性材料而不是镍-锌-基铁氧体磁性粒子的绝缘粘合剂的材料用于粘结层8时，可以获得和如上所描述的实施例的相同的优点。
而且，尽管在如上描述的实施例中，在绝缘层6上制作孔16和切口18，且将粘结层8的材料用于充填孔16和切口18。另一种具有相对磁导率大于1.0的材料替代了粘结层8的材料可以用于充填孔16和切口18。另外，尽管在本实施例中，沉积两个线圈图形4和5，可以沉积其间具有绝缘层的三个或更多个线圈图形。另外，线圈图形4和5开始的数目不限于特定的数目，只要它是1或更多，且可以根据说明书设立。
另外，尽管引线电极12a和12b和电极14a和14b在绝缘层6a上形成，且线圈图形4在其间的绝缘层6b上形成，在如上描述的本实施例中，引线电极12a和电极14a可以在绝缘层6b上形成，或线电极12b和电极14b可以成形于绝缘层6c上。假如所有引线电极12a和12b和电极14a和14b在除去绝缘层6a的绝缘层6中的任何一个上形成，由于在绝缘层6a和绝缘层6b之间没有导电的材料，可以省略绝缘层6a。
尽管已参考共模扼流圈详细描述了本实施例，本发明还适用于其它的线圈元件替代共模扼流圈，例如，变压器。在变压器的情形下，通过提高线圈图形之间的电磁耦合程度，可以减少能量损失且提高频带宽度。
按照本发明，由于粘结层是由通过将如镍-锌-基和锰-锌-基铁氧体磁性粒子的磁性材料混入绝缘粘合剂形成的具有增加的相对磁导率大于1.0的粘合剂材料构成的，在线圈元件中的电磁耦合程度可以提高。尤其是，按照线圈元件，其中除了粘结层由相对磁导率大于1.0的材料构成之外，还有，绝缘层的部分，包括线圈图形的重叠区域是由具有相对磁导率大于1.0的材料构成的，或者根据线圈元件，其中由线圈图形围绕的中心区域的绝缘层上设有通孔，且通孔充有粘结层材料，大多数由线圈图形产生的磁力线包含由具有相对磁导率大于1.0的材料构成的部分，且由于高的相对磁导率，磁力线的漏泄明显降低。
由于如上所描述的可基本上阻止磁力线的漏泄，线圈元件中电磁耦合的程度提高，且产生的线圈元件将具有极好的电性能。
Claims (8)
1.一种线圈元件，它包含：
一个第一磁性基片；
形成于第一磁性基片上的复合部分，所说的复合部分包含交替布置的第一和第二线圈图形(4，5)和绝缘层(6)；
且一个沉积于复合部分和第二磁性基片之间的粘结层，
其特征在于所述的第一线圈图形(4)的一端通过第三引线电极与第一电极(14c)连接，所述第一线圈图形(4)的另一端通过第一引线电极与第二电极(14a)连接；
所述的第二线圈图形(5)的一端通过第四引线电极与第三电极(14d)连接，所述线圈图形的另一端通过第二引线电极与第四电极(14b)连接；
所述第一线圈图形(4)和所述第二线圈图形(5)之间具有电磁耦合；
粘结层包含具有相对磁导率大于1.0的材料。
2.按权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，除了围绕线圈图形的重叠区域的部分的所说的绝缘层，包含具有相对磁导率大于1.0的材料。
3.按权利要求1所述的线圈元件，其特征在于所说的绝缘层包含形成于由所说的线圈图形围绕的所说的绝缘层的中心区域形成的孔，且所说的孔充填有所说的粘结层的材料。
4.按照权利要求1所说的线圈元件，其特征在于，所说的具有相对磁导率大于1.0的材料含有包含磁性粒子的绝缘材料。
5.按权利要求4所述的线圈元件，其特征在于，所说的磁性粒子包含有铁氧体。
6.按照权利要求5所述的线圈元件，其特征在于，所说的铁氧体磁性粒子包含镍-锌-或锰-锌-基铁氧体磁性粒子。
7.按照权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，其中第一磁性基片、复合部分、第二磁性基片和粘结层被布置以形成一个变压器。
8.按照权利要求1所述的线圈元件，其特征在于，其中的粘结层包含一种具有相对磁导率为1.5的材料。
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