CN1188873C - 多层阻抗元件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多层阻抗元件,其在固定时不具有方向性,并可获得优良的电学特性。多层阻抗元件包含一个高磁导率线圈部分,至少包含第一缠绕部分和第三缠绕部分,其中的第一缠绕部分和第三缠绕部分是通过将多个由相对高磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;一个低磁导率线圈部分,所述的低磁导率线圈部分至少包含第二缠绕部分,该部分是通过将由相对低的磁导率材料制成的多个磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;三个缠绕部分顺序串联连接,形成螺旋线圈。螺旋线圈的各端从形成在高磁导率线圈中的线圈导线图形中引入到各个输入和输出外部电极。
Description
技术领域
本发明涉及一种多层阻抗元件,更具体的涉及一种被安装在各种的电路中用做噪声滤波器的多层阻抗元件。
背景技术
在日本未审查专利公开No.9-7835和日本未审查使用新型专利No.6-82822中揭示了此类的所公知的多层阻抗元件。每种的多层阻抗元件都具有由多层线圈相互叠加而形成的多层结构,其中的多层线圈具有不同的磁导率。另外,线圈的线圈导线图形彼此串联连接,以形成螺旋状的线圈。在多层阻抗元件中,维持从低频到高频的宽频带范围内的高阻抗,从而可拓宽消除噪音的频带。
然而,针对如下的情况,此类的多层阻抗元件存在一定的问题,即当将阻抗元件固定到印刷电路板上时,其电学特性会由于设置在固定面上的多层结构中的两个上下线圈的位置的不同而发生变化,其中的两个线圈具有不同的磁导率。
另外,经本发明的发明者的研究表明,在将脉冲信号输入到多层阻抗元件中的情况下,其电学特性会因连接到外部电极的输入输出端是高磁导率线圈的线圈导线图形还是低磁导率线圈的线圈导线图形而有所不同。
发明内容
相应的,本发明的一个目的是提供一种多层阻抗元件,其无固定的方向性,另外,本发明的另外一个目的是提供一种具有优良的电学特性的多层阻抗元件。
根据本发明的第一方面,提供一种多层阻抗元件,其包含一个高磁导率线圈部分和一个低磁导率线圈部分,其中的高磁导率线圈部分至少包含第一缠绕部分和第三缠绕部分,其中的第一缠绕部分和第三缠绕部分是通过将多个由相对高磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;上述的低磁导率线圈部分至少包含第二缠绕部分,该部分是通过将由相对低的磁导率材料制成的多个磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成。将高磁导率线圈部分和低磁导率线圈部分进行叠加,从而第一、第二和第三缠绕部分被顺序串联连接,形成线圈,所述高磁导率线圈部分的第一缠绕部分和第三缠绕部分与输入和输出的外部电极相连。
根据本发明的第二方面,提供一种多层阻抗元件,其包含一个第一高磁导率线圈部分和一个低磁导率线圈部分,其中的第一高磁导率线圈部分至少包含第一缠绕部分,其中的第一缠绕部分是通过将多个由相对高磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;上述的低磁导率线圈部分至少包含第二缠绕部分,该部分是通过将由相对低的磁导率材料制成的多个磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成。第二高磁导率线圈部分包含至少一个第三缠绕部分,该部分是通过将由相对高的磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成。低磁导率线圈部分设置在第一高磁导率线圈部分和第二高磁导率线圈部分之间,从而第一、第二和第三缠绕部分顺序串联连接而形成线圈,第一高磁导率线圈部分的第一缠绕部分和第二高磁导率线圈部分的第三缠绕部分与输入和输出外部电极相连。
通过上述的结构,当将脉冲波形信号输入到多层阻抗元件时,在高磁导率线圈的缠绕部分的信号波形变得相对逼真,而在低磁导率线圈的缠绕部分的信号波形变得相对失真。如果低磁导率线圈线圈导线图形与输入和输出外部电极相连,低磁导率线圈的信号波形变得相对失真,而此后高磁导率线圈中的信号波形变得相对逼真。
针对信号波形的失真程度而言,通常的,信号越接近脉冲波其越失真。相应的,带有自输入和输出外部电极输入的脉冲波信号从低磁导率线圈传递到高磁导率线圈的结构的多层阻抗元件的失真大。换句话说,带有高磁导率线圈的线圈导线图形与输入和输出外部电极相连的结构的多层阻抗元件具有更加优良的电学特性。
另外,当高磁导率线圈的第一和第三缠绕部分与输入和输出外部电极相连时,可消除电学特性的方向性受安装方向的影响。
另外,在高磁导率线圈部分和低磁导率线圈部分之间可设置由非磁性材料制成的中间层。此外,由非磁性材料制成的中间层可分别设置在第一和第二高磁导率线圈部分与低磁导率线圈部分之间。中间层结构的作用在于防止高低磁导率线圈中所产生的磁通量发生耦合。另外,上述结构还可防止高低磁导率材料之间的相互扩散,同时还可防止由于材料收缩率的差别而导致的包覆和断裂。
附图说明
图1为根据本发明的第一实施例的多层阻抗元件的分解透视图;
图2为图1中所示的多层阻抗元件的外部透视图;
图3为图2中所示的多层阻抗元件的截面示意图;
图4示出了输入到图2中所述的多层阻抗元件的脉冲波形信号的变化情况;
图5示出了图2中所示的多层阻抗元件的阻抗特性;
图6为根据本发明的第二实施例的多层阻抗元件的截面示意图;
图7为根据本发明的第三实施例的多层阻抗元件的截面示意图。
具体实施方式
下面将参考附图对根据本发明的多层阻抗元件的实施例进行详细描述。
第一实施例(图1-图5)
参考图1,多层阻抗元件1包含高磁导率磁片2到6,其上形成有线圈导线图形16-19和24-27;低磁导率磁片8到12,其具有形成在其上的线圈导线图形20-23,以及中间片7等。磁片2-6是由含有高磁导率铁酸盐粉末(诸如Ni-Cu-Zn铁酸盐或Mn-Zn铁酸盐)的绝缘糊制成。类似的,磁片8-12是由含有低磁导率铁酸盐粉末的绝缘糊形成。在本发明的第一实施例中,将高磁导率磁片2-6的相对磁导率μ设置在300或更高,而将低磁导率磁片2-6的相对磁导率μ设置在100或更低。中间片7是由非磁性材料制成的绝缘糊形成的,诸如玻璃或玻璃陶瓷。与其他的绝缘材料相比,玻璃更合适,因为其可防止相互扩散。
线圈导线图形16-27由Cu、Au、Ag、Ag-Pd、Ni等制成。图形16-27借助形成在磁片3-11中的通孔30a-30r串联连接,在阻抗元件1中形成大致为U-形的螺旋线圈L。更具体的,线圈导线图形16-19通过通孔30a-30c串联连接,形成高磁导率线圈25的第一缠绕部分L1。线圈导线图形20-23通过通孔30g-30I串联连接,形成低磁导率线圈36的第二缠绕部分L2。线圈导线图形24-27通过通孔30p-30r串联连接,形成高磁导率线圈35的第三缠绕部分L3。
第一缠绕部分L1和第二缠绕部分L2由阻抗元件1的上表面按顺时针方向进行缠绕。第三缠绕部分L3按逆时针方向进行缠绕。第一缠绕部分L1和第二缠绕部分L2通过通孔30d到30f串联连接。第二缠绕部分L2和第三缠绕部分L3通过通孔30j-30o串联连接。在磁片3的左边露出线圈导线图形16的导引端16a。在磁片3的右边露出线圈导线图形27的导引端27a。通过印刷或其他的方法在磁片3-6和9-12的表面上形成线圈导线图形16-27。
如图1中所示,磁片2-12顺序叠压。然后,对片进行整体煅烧,从而获得图2中所示的多层结构40。在多层结构40的左右端面上,设置一个输入外部电极41和一个输出外部电极42。输入外部电极41与线圈导线图形16的导引端16a相连,而输出外部电极42与线圈导线图形27的导引端27a相连。
如图3中所示,多层阻抗元件1包含一个通过对具有相对高的磁导率的磁片2-6进行叠加而形成的高磁导率线圈35,通过对具有相对低的磁导率的磁片8-12进行叠加而形成的低磁导率线圈36。
高磁导率线圈35的第一和第三缠绕部分L1和L3主要消除低频噪声,而低磁导率线圈36的第二缠绕部分L2主要消除高频噪声。
螺旋线圈L的各端从形成在高磁导率线圈部分35中的线圈导线图形16-27引入到各个输入外部电极41和输出外部电极42。相应的,各个部分如同等效电路一样对称。结果,该结构可消除受多层阻抗元件1的固定方向特别是安装表面限制的电学特性的方向性。因此,不再需要标记方向。在此情况下,由于高磁导率线圈35的第一缠绕部分L的缠绕方向与第三缠绕部分L3的缠绕方向相反,在第一缠绕部分L1中产生的磁通量不会与在第三缠绕部分L3中产生的磁通量相耦合。结果,从输入外部电极41输入的高频成分顺序通过第一、第二和第三缠绕部分L1到L3,然后从输出外部电极42输出。结果,通过第一和第三缠绕部分L1和L3之间的电磁耦合,可确保从输入外部电极41输入的高频成分不从输出外部电极42直接输出。
输入外部电极41与高磁导率线圈35的线圈导线图形16电连接。因此,当如图4中所示将脉冲波形信号输入到多层阻抗元件1时,信号波形首先在高磁导率线圈35的第一缠绕部分L1中逼真,然后在低磁导率线圈36的第二缠绕部分L2中相对失真。
现在,当考虑信号波形的失真程度时,通常的,信号越接近脉冲波形,其失真程度越大。因此,带有输入外部电极与低磁导率线圈的线圈导线图形相连的结构的多层阻抗元件的波形失真大。换句话说,象本发明的第一实施例的多层阻抗元件一样,在将信号顺序发送到输入外部电极41、高磁导率线圈35的第一缠绕部分L1、低磁导率线圈36的第二缠绕部分L2、高磁导率线圈35的第三缠绕部分L3和输出外部电极42的结构中,阻抗元件的电学特性更优。
另外,由于高磁导率线圈35的相对磁导率μ被设置为300或更高,可产生阻尼作用,从而可防止信号波形振铃的发生。结果,可提高信号波形质量。另外,由于低磁导率线圈36的相对磁导率μ被设置在100或更低,在高频区(100MMz或更高)可获得高阻抗。因此,同样可产生阻尼作用,由此即使在高频区也可保持优良的阻抗特性。
最好将高磁导率线圈35的第一和第三缠绕部分L1和L3的总阻抗设定在200欧姆或更低(100MHz),而低磁导率线圈36的第二缠绕部分L2的阻抗被设定在220欧姆或更低(100MHz)。这是因为当高磁导率线圈35具有很高的阻抗时,信号电平变低,信号波形变逼真。另一方面,当低磁导率线圈36具有很高的阻抗时,存在一个问题,即阻抗曲线的斜率变陡,从而Q因数变大,结果阻尼效应不起作用,无法对波形失真进行控制。
图5示出了多层阻抗元件1(实线47)的外部电极41和42之间的阻抗特性。在图5中,虚线45表示高磁导率线圈35的阻抗特性,而虚线46表示低磁导率线圈36的阻抗特性。
在多层阻抗元件1中,由非磁性材料制成的中间层37设置在高磁导率线圈35和低磁导率线圈36之间。此结构可防止在高磁导率线圈35的第一和第三缠绕部分L1和L3中产生的磁通量和在低磁导率线圈36中产生的磁通量相耦合。另外,中间层37的作用在于防止高磁导率线圈35的材料和低磁导率线圈36的材料之间的相互扩散,同时其还可防止由于材料的伸缩率的不同所导致的包覆和断裂。
第二实施例
如图6中所示,通过将上面的高磁导率线圈71和72与下面的低磁导率线圈73进行叠加而形成本发明的第二实施例的多层阻抗元件51。在高磁导率线圈71和72与低磁导率线圈73之间,设置由诸如玻璃或玻璃陶瓷等制成的中间层74和75。
通过叠加高磁导率磁片而形成高磁导率线圈71,其中磁片上形成有线圈导线图形52到55。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形52到55进行串联连接,由此形成高磁导率线圈71的第一缠绕部分L1。
通过对高磁导率磁片进行叠加而形成高磁导率线圈72,其中磁片上形成有线圈导线图形60到63。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形60到63进行串联连接,由此形成高磁导率线圈72的第一缠绕部分L3。
通过对低磁导率磁片进行叠加而形成低磁导率线圈73,其中磁片上形成有线圈导线图形56到59。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形56到59进行串联连接,由此形成低磁导率线圈73的第二缠绕部分L2。
通过形成在磁片中的通孔65和66将第一缠绕部分L1、第二缠绕部分L2和第三缠绕部分L3进行串联连接以形成螺旋线圈L。线圈导线图形52的引线端52a与输入外部电极77进行电连接,而线圈导线图形63的引线端63a与输出外部电极78进行电连接。
在具有上述结构的多层阻抗元件51中,螺旋线圈L的轴向与磁片叠加的方向平行,同时还平行于输入和输出外部电极77和78,以形成具有所谓的纵向缠绕结构的导线。多层阻抗元件51具有与第一实施例的阻抗元件1相同的优点。
第三实施例:图7
如图7中所示,通过在低磁导率线圈103的各侧面上设置高磁导率101和102而形成本发明第三实施例的多层阻抗元件81。在高磁导率线圈101和102与低磁导率线圈103之间,设置由诸如玻璃或玻璃陶瓷等制成的中间层104和105。
通过叠加高磁导率磁片而形成高磁导率线圈101,其中磁片上形成有线圈导线图形82到85。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形82到85进行串联连接,由此形成高磁导率线圈101的第一缠绕部分L1。
通过对高磁导率磁片进行叠加而形成高磁导率线圈102,其中磁片上形成有线圈导线图形90到93。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形90到93进行串联连接,由此形成高磁导率线圈102的第三缠绕部分L3。
通过对低磁导率磁片进行叠加而形成低磁导率线圈103,其中磁片上形成有线圈导线图形86到89。通过形成在磁片中的通孔(未示出)将线圈导线图形86到89进行串联连接,由此形成低磁导率线圈103的第二缠绕部分L2。
通过形成在磁片中的通孔95和96将第一缠绕部分L1、第二缠绕部分L2和第三缠绕部分L3进行串联连接以形成螺旋线圈L。通过形成在磁片中的引线通孔97将线圈导线图形82与输入外部电极107进行电连接,通过形成在磁片中的引线通孔98将线圈导线图形93与输出外部电极108进行电连接。
在具有上述结构的多层阻抗元件81中,螺旋线圈L的轴向与磁片叠加的方向平行,而与输入和输出外部电极107和108垂直,以形成具有所谓的水平缠绕结构的导线。多层阻抗元件81具有与第一实施例的阻抗元件1相同的优点。
[其他实施例]
本发明的多层阻抗元件并不限于上述的实施例,在本发明的范围内可做各种的变化。例如,线圈的圈数、线圈导线图形的结构等都可根据说明书进行变化。在上述的每个实施例中,通过将线圈导线图形相连而形成盘旋线圈。然而,在磁片上可形成具有一圈或多圈的盘旋导线图形。另外,还可通过通孔或印刷图形、直线图线圈导线图形等形成线圈。此外,可将螺旋、盘旋和直线线圈导线图形进行结合而形成线圈。
除了上述实施例的多层导线外,本发明的多层阻抗元件还包含多层共用模式扼止线圈、多层LC合成元件等。
另外,在上述的实施例中,高磁导率线圈的相对磁导率被设置在300或更高。然而,本发明并不限于此。高磁导率线圈的相对磁导率可被设置在100和300之间。在此情况下,除了线圈L的峰值阻抗外,高磁导率线圈的感抗与并行产生的游离电容产生共振,从而在低于上述阻抗峰值的频率上可形成另外一个阻抗峰值。结果,多层阻抗元件可获得陡阻抗特性。
另外,在上述的实施例中,虽然将上面具有线圈导线图形的磁片进行叠加,然后整体进行煅烧,本发明并不限于此。在本发明的使用的磁片也可提前进行煅烧。另外,也可通过下面的方法形成阻抗元件。在通过印刷等方法形成糊状磁性材料的磁片后,将糊状导电材料施加到磁片上,以形成线圈导线图形。接着,将糊状磁性材料施加到线圈导线图形上,以形成包含线圈导线图形的磁层。类似的,在将线圈导线图形彼此进行电连接时,顺序使用糊状磁性材料可形成具有多层结构的阻抗元件。
如上所述,在本发明中,由于输入和输出外部电极与高磁导率线圈的第一和第三缠绕部分相连,从输入和输出外部电极输入的信号波形略微失真。因此,多层阻抗元件可获得优良的电学特性。另外,由于线圈的各端从高磁导率线圈的第一和第三缠绕部分引入到输入和输出外部电极,该部分象等效电路一样对称。结果,该结构可消除电学特性受多层阻抗元件固定的方向性(固定时使用的表面)限制的方向性。
Claims (4)
1.一种多层阻抗元件,其包含:
一个高磁导率线圈部分,其中的高磁导率线圈部分至少包含第一缠绕部分和第三缠绕部分,其中的第一缠绕部分和第三缠绕部分是通过将多个由相对高磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;
一个低磁导率线圈部分,所述的低磁导率线圈部分至少包含第二缠绕部分,该部分是通过将由相对低的磁导率材料制成的多个磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;
其中将高磁导率线圈部分和低磁导率线圈部分进行叠加,从而第一、第二和第三缠绕部分被顺序串联连接,形成线圈,所述高磁导率线圈部分的第一缠绕部分和第三缠绕部分与输入和输出的外部电极相连。
2.根据权利要求1所述的多层阻抗元件,其特征在于其还包含一个由非磁性材料形成的中间层,所述中间层设置在高磁导率线圈部分和低磁导率线圈部分之间。
3.一种多层阻抗元件,其包含:
第一高磁导率线圈部分,其至少包含第一缠绕部分,其中的第一缠绕部分是通过将多个由相对高磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;
低磁导率线圈部分,其至少包含第二缠绕部分,该部分是通过将由相对低的磁导率材料制成的多个磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;
第二高磁导率线圈部分包含至少一个第三缠绕部分,该部分是通过将由相对高的磁导率材料制成的磁层与多个线圈导线图形进行叠加而形成;
其中低磁导率线圈部分设置在第一高磁导率线圈部分和第二高磁导率线圈部分之间,从而第一、第二和第三缠绕部分顺序串联连接而形成线圈,第一高磁导率线圈部分的第一缠绕部分和第二高磁导率线圈部分的第三缠绕部分与输入和输出外部电极相连。
4.根据权利要求3所述的多层阻抗元件,其特征在于其还包含由非磁性材料形成的中间层,所述中间层分别设置在第一和第二高磁导率线圈部分与低磁导率线圈部分之间。
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