CN1290947A - 衬底安装的共模扼流圈及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
共模扼流圈具有第一和第二螺旋导电层部件,在一个基座彼此电绝缘。该基座由磁性材料或电介质材料制成。第一个及第二螺旋导电层部件的至少之一与一个基座的表面形成紧密接触。该共模扼流圈具有在基座的两个螺旋导体层。因此可以容易和经济地提供具有高Q特性和很少谐振频率波动及电感不稳定性的共模扼流圈。
Description
本发明涉及用以抑制电磁噪声的静噪滤波器，尤其涉及一种衬底安装的共模扼流圈及其制造方法。
随着电设备的尺寸降低和处理频率的增加，已经增加了抵制EMI(电磁干扰)措施的重要性。作为抵制EMI措施的阻抗特性，阻抗元件通常屏蔽频率噪声。
绕组类和叠层型的共模扼流圈作为电磁静噪滤波器使用。
通过缩小线径而小型化绕线型的扼流圈，增加了由此而生的缺陷。另外，间距变化等因素引起谐振频率和电感中的误差，并且难于调整。也不容易制造。
而且，叠层型情况下的方案是预定的，从而使产生由厚度不均匀等原因引发的电感误差。而且，由于叠层结构的原因，使得制造困难。
本发明的一个目的是容易且经济地提供共模扼流圈，具有在一个基座上的两个互相电绝缘的螺旋导体，该共模扼流圈具有高Q特性和很小的谐振频率及电感的不稳定性。
本发明的另一个目的是容易且经济地提供共模扼流圈，具有在一个基座上的两个互相电绝缘的螺旋导体，该共模扼流圈具有高共模阻抗和很小的谐振频率及电感的不稳定性。
本发明的又一个目的是提供制造上述共模扼流圈的方法。
根据本发明的一个方面，提供的共模扼流圈具有在一个基座彼此电绝缘的第一和第二螺旋导电层部件。该基座由磁性的或电介质材料制成。该第一个及第二螺旋导电层部件的至少之一与该基座的表面形成紧密接触。
根据本发明的另一方面，提供一种制造上述共模扼流圈的方法。本方法被其特征在于，在基座的表面上形成至少一个传导层之后，通过至少一个激光切刻、喷沙和喷水过程而形成两个螺旋导体，同时去除该传导性的层以便形式纹槽。
而且，根据本发明的另一方面，提供一种获得上述共模扼流圈的制造方法。该方法其特征在于，在通过丝网印刷形成两个螺旋导电层和一个绝缘层之后，去除粘合剂并执行烘焙，从而形成该线圈。
根据本发明的另一方面，提供一种获得上述的任何一种共模扼流圈的制造方法。该法其特征在于，与该基座紧密接触形成的螺旋导电层部分的输入和输出终端是通过利用一种抗蚀剂进行蚀刻、直到构成本螺旋导电层部分被暴露为止而形成。
图1是解释根据本发明第一实例的一个共模扼流圈的正视图；
图2是解释图1的共模扼流圈的最后成品的示意图；
图3A是根据本发明第二实例的一个共模扼流圈基座的正视图；
图3B是图3A的基座的侧视图；
图4A是根据本发明第三实例的一个共模扼流圈的基座的正视图；
图4B是图4A的基座的侧视图；
图5用于解释本发明第六实例的双层螺旋共模扼流圈；
图6用于解释图5的双层螺旋传导部分的剖面；
图7是解释图5的共模扼流圈的最后成品的示意图；
图8是解释根据本发明第九实例的一个共模扼流圈的透视图；
图9用于解释图8的共模扼流圈的螺旋传导部分的剖面；及
图10用于解释图8的共模扼流圈的最后成品。
实例1
参照图1及图2，根据相关的制作过程解释根据本发明第一个实例的一种共模扼流圈的结构。
导电材料涂覆在由电介质或磁性材料制成的棱形基座10的表面上。使用的该导电材料可以通过镀层、喷涂或沉积铜、铝、银等材料提供。
该导电材料也可以通过在涂敷一种由导电粉末和粘合剂制成的导电胶之后，去掉该粘合剂然后烘焙该导电胶而提供。
基座10、终端部分11和12的形状可以是棱形的，螺旋传导部分17可以是多角形柱、圆柱体等等，如随后参照图3A、3B、4A及4B解释的第二实例及第三实例那样。
在棱形形状的情况下，边缘可有倒圆半径R。如图1中由粗黑线示出，通过激光切刻、喷沙或喷水，螺旋纹槽14a、14b以两级形成在基座10上，从而形成在基座10表面上交替的两个螺旋导电层部件15和16。该螺旋导电层部件之一称为第一螺旋导电层部件15，并且由图1中的阴影部分表示。该螺旋导电层部件另一个称为第二螺旋导电层部件16，并且由图1中的非阴影部分表示。
通过提供纹槽13，把在两端上的终端部分11和12分成四个终端20、21、22及23。
参考图2，在终端部分11和12之间，绝缘树脂24涂覆在螺旋导电部分17的整个表面之上。随后，对四个终端20、21、22及23执行焊接镀层，并且在终端部分的两个端部18和19从图1中的两个端切掉。结果是，提供的共模扼流圈1具有互相绝缘的两个螺旋导电层，即互相交替的第一和第二螺旋导电层部件15和16。
随后，进一步详细解释根据本发明实例1的共模扼流圈的制造。
在由具有μ’=30的磁性材料制成的一个1．6x 1．0x 1．0mm的棱柱基座10上通过镀铜形成15微米的导电层。在这覆以金属膜的基座10上通过激光切刻形成螺旋形式的纹槽14a、14b。首先，基座10在垂直于激光的方向上移动，从而在朝基座的角部的基座端部11、并且在基座的纵向形成纹槽13。随后，随着基座10移动，也垂直于移动方向地旋转。从而在基座10中形成第一螺旋导电层部件15。旋转随后停止在对面端部分12，以便切割导电层。切割之后，基座10旋转90°或180°，从而通过如上所述的激光切刻形成第二螺旋导电层部件16。在端部分11和12之间的螺旋导电部分17的整个表面上涂覆绝缘树脂24，如图2中所示。四个终端20、21、22及23敷以焊接层，并且在终端部分的两个端部18和19从两个端线切掉。从而形成的共模扼流圈具有彼此绝缘的、交替的第一和第二螺旋导电层部件15和16。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
实例2
参考图3A和3B，除了基座具有不同形状之外，实例2的共模扼流圈具有与实例1的共模扼流圈相同的结构。即便基座30的螺旋导电部分17’是如实例2图的所示的多角形柱，也可以形成如实例1及2中的线圈。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是290Ω。
实例3
图4A和4B示出实例3的共模扼流圈，除了基座具有不同形状之外，具有与实例1的共模扼流圈相同的结构。即便基座30’的螺旋导电部分17”是如实例3图的所示的圆柱状，也可以形成如实例1中的线圈。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是250Ω。
实例4
实例1中的螺旋导电部分是通过激光器切刻形成的，但是实例4中的该部分是通过喷沙形成的。获得的共模扼流圈与实例1中的相同。
实例5
实例1中的共模扼流圈的螺旋导电部分是通过激光器切刻形成的，但是实例5中的该部分是通过喷水形成的。获得的共模扼流圈与实例1中的相同。
实例5和6中使用与实例1中相同的基座。但是，当一个基座的螺旋导电部分是可选实例的图3A、3B或4A、4B中的多角形柱或圆柱时，螺旋纹槽可以通过喷沙或喷水形成。很清楚，能够获得相同的效果。
实例6
除了应用不同的绝缘体之外，本发明实例6的共模扼流圈具有与图1及2示出的实例1的共模扼流圈相同的结构。因此，此实例的共模扼流圈将通过参考图1和2解释。
参考图1和2，在由电介质或磁性材料制成的基座10，与该基座10紧密接触地形成互相绝缘的螺旋电极。使用的导电材料可以通过镀层、喷涂或沉积铜、铝、银等材料提供。该导电材料也可以通过在涂敷一种由导电粉末和粘合剂制成的导电胶之后，去掉该粘合剂然后烘焙该导电胶而提供。
对于图1示出的螺旋导电部分17，在两个交替形成的双螺旋状电极15和16之上形成由电介质或磁性材料制成的绝缘层。
螺旋导电部分17可以通过激光切刻、喷沙、喷水等形成。
参考图2，通过在基座的螺旋导电部分17的表面上涂敷混合树脂然后烘干而形成树脂24，其中附加了软磁性材料，然后通过其与一种溶剂之类的物质溶解而与具有较低粘滞性的绝缘树脂混合。把软磁性材料和有机粘合剂混合，用刮刀法、丝网印刷法、碾平法等形成一个薄层。如果在该薄层的制造强度中没有发现问题，则涂敷绝缘树脂也能够被用于该薄层。
绝缘树脂涂覆在薄层上，该薄层卷绕该螺旋导电部分17的表面，从而形成树脂24。通过这些方法形成共模扼流圈，包括有在一种绝缘树脂中的软磁性材料。
随后，详细地解释根据本发明实例6的共模扼流圈的制造。
在由具有μ’=10的Ni-Zn铁氧体制成的一个1．6x 1．0x 1．0mm棱柱基座上，通过15微米的镀铜而形成一个导电层。在这覆以金属膜的基座10上通过激光切刻形成六个20微米宽的螺旋形式的纹槽14a。同样地，通过激光切刻形成第二螺旋导电层部件15。
通过把树脂溶解于一种溶剂而制备环氧树脂。通过混合该环氧树脂制备一种浆体，使得包括Ni-Zn铁氧体粉末，占整个浆体的50％，具有μ’=10。浆体涂覆在螺旋导体部分17上，在户外干燥，作为图2中的绝缘树脂24。在四个终端20、21、22及23上执行焊接层涂敷，并且的终端部分的两个端部18和19从两个端线切掉。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是580Ω。
作为参考，以上述相同的方法，不把磁性材料混合到绝缘树脂中而形成与第一实例相同的线圈。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
实例7
参考图5和6说明本发明实例7的多层螺旋共模扼流圈。
在由电介质或磁性材料制成的基座10，与该基座10紧密接触地形成互相绝缘的螺旋电极。使用的导电材料可以通过镀层、喷涂或沉积铜、铝、银等材料提供。该导电材料也可以通过在涂敷一种由导电粉末和粘合剂制成的导电胶之后，去掉该粘合剂然后烘焙该导电胶而提供。
螺旋导电部分28具有图6示出的螺旋传导部分28的结构，其中通过在它们之间的电介质或磁体26，把第二导电层部件27附加在第一导体25上。
螺旋导电部分28’可以通过激光切刻、喷沙、喷水等形成。
参考图5，通过在基座的螺旋导电部分28’的表面上涂敷混合树脂然后烘干而形成树脂35，其中附加了软磁性材料，然后通过其与一种溶剂之类的物质溶解而与具有较低粘滞性的绝缘树脂混合。把软磁性材料和有机粘合剂混合，用刮刀法、丝网印刷法、碾平法等形成一个薄层。如果在该薄层的制造强度中没有发现问题，则涂敷绝缘树脂也能够被用于该薄层。
绝缘树脂涂覆在薄层上，该薄层卷绕该螺旋导电部分28’的表面，从而形成树脂35。通过这些方法形成共模扼流圈，包括有在一种绝缘树脂中的软磁性材料。
除了该螺旋导电部分具有双层结构之外，实例7中形成共模扼流圈与实例6中的相同。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是630Ω。
以相同的方法，可不将磁性材料混合到绝缘树脂中而制造一种共模扼流圈。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是320Ω。
实例8
除绝缘层材料不同之外，根据实例8的共模扼流圈与实例1的共模扼流圈结构相同。因此，此实例的共模扼流圈将通过参考图1解释。
以相对于该粉末5％的重量把PVB加到NI-ZN铁氧体粉末，然后附加乙基溶纤剂和丁基甲醇的混合溶剂，随后由行星齿轮混合器揉拌。此浆状涂胶由刮刀法形成10微米的一个薄层。此薄层被分割成适当的尺寸，并且在表面涂敷环氧树脂之后围绕螺旋导电部分17缠绕。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是580Ω。
以相同的方法，可不将磁性材料混合到绝缘树脂中而制造一种共模扼流圈。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
虽然上述实例6到实例8中的基座两端和中心是圆柱状，但是可以使用图3示出的多角形柱基座和图4示出的圆柱状基座。在多角形或圆筒基座的螺旋导电部分的情况下，可以清楚地获得相同的效果。而且，即使利用不同软磁性材料或绝缘树脂，也可以获得相同的效果。
实例9
参考图8和9，第一导电层部件41被涂覆在由电介质或磁性材料制成的一个棱形基座上。使用的导电材料可以通过镀层、喷涂或沉积铜、铝、银等材料提供。该导体也可以通过在涂敷一种由导电粉末和粘合剂制成的导电胶之后，去掉该粘合剂然后烘焙该导电胶而提供。
通过一个绝缘层42，第二导电层部件43涂覆在第一导电层部件41的表面上。绝缘层42及第二导电层部件43可以像第一导电层部件41那样形成。在基座中，形成螺旋纹槽44，如图8中的黑粗线所示。以激光切刻、或喷沙、或喷水形成此纹槽44。随后，电极46和46的一部分被蚀刻降低到第一导电层41，从而形成由阴影部分示出的终端48和49。对于基座40的形状，终端部分45和46可以是棱形，螺旋导电部分47可以是多角形柱、圆筒等等。在棱形形状的情况下，边缘可做有倒圆R。如图10所示，绝缘树脂24涂覆在终端部分之间的导电层的整个表面上，并且四个电极51、52、53和54被覆以焊料。因此，形成的共模扼流圈具有彼此绝缘的第一和第二螺旋导电层部件41和43。关于基座40的形状，终端部分45和46可以是棱形，螺旋导电部分47可以是多角形柱、圆筒等等。
而且，作为另一方法，上述粉末导电的涂胶和粘合剂通过丝网印刷而印在基座上，使得形成两个螺旋导电层部件41和43及绝缘层42。去除该粘合剂，并且烘焙该涂胶，从而形成共模扼流圈。
随后，进一步详细解释本发明实例6的共模扼流圈的制造。
如图8所示，在由具有μ’=30的磁体制成的一个1．6x 1．0x 1．0mm棱柱基座40上覆以15微米的铜金属膜。而且，如图9所示，在覆以金属膜的基座40上覆以15微米的氧化铝金属膜，并且随后覆以15微米的铜金属膜。通过激光切刻在此基座40中形成纹槽44。通过在基座40的旋转方向的垂直方向上移动该基座40、同时转动该基座40、而形成螺旋形式的纹槽44。随后，电极46和46的一部分被蚀刻降低到第一导电层41，从而形成终端48和49。在端部分45和46之间的螺旋导电层的整个表面上涂覆绝缘树脂55，如图10中所示。四个终端51、52、53和54被覆以焊料。终端53和54在图10中由阴影所示。因此形成共模扼流圈3，具有两个互相绝缘的螺旋导电层41和43。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
实例10
参考图3a和3b，除了基座的螺旋导电部分是一个多角形柱之外，实例10的共模扼流圈具有与第九实例的共模扼流圈相同的结构。阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
因此，获得与实例10相同的结果。
实例11
除了基座的螺旋导电部分是圆柱状之外，图4A和4B示出实例11的共模扼流圈具有与实例9的共模扼流圈相同的结构。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是290Ω。
因此实例11获得与实例9相同的结果。
实例12
在实例9示出的共模扼流圈中，利用激光切刻形成纹槽44，以便做出螺旋导电部分47’。但是在实例12中，共模扼流圈是通过喷沙实现的。实例12也获得与实例9相同的结果。
实例13
在实例9示出的共模扼流圈中，螺旋导电部分通过激光切刻形成。但是在实例13中，共模扼流圈是通过喷水实现的。实例13也获得与实例9相同的结果。
而且，作为实例13的一个可选实例，当该基座的螺旋导电部分是一个多角形柱或一个圆柱时，螺旋纹槽可以通过喷沙或喷水形成。很清楚，能够获得类似的结果。
实例14
一种导电性胶是通过使用乙基溶纤剂和丁基甲醇、铜粉末和PVB的混合溶剂制备的。在此情况中，铜粉末对PVD的比例是95∶5。如图1所示，通过使用不锈钢丝网印刷把此涂胶印在1．6x 1．0x 1．0mm的、由具有μ’=30的磁体制成的棱形基座上，如此印刷15微米的第一螺旋导体，并且随后被干燥。接着通过使用一种单独制备的氧化铝涂胶，把氧化铝层印在该第一导体的表面上并且随后干燥，如此印刷并且烘干第二导体。该氧化铝涂胶具有与铜涂胶相同的构成。在第二导体被干燥之后，去除粘合剂并且烘焙该涂胶。如图10所示，通过涂敷绝缘树脂55并且把终端部分敷以焊料而形成一个共模扼流圈。
阻抗分析器测量的此共模扼流圈的共模阻抗在500MHz是300Ω。
即使当基座的螺旋导电部分是多角形或圆筒形作为实例14的可选实例时，可以清楚地获得相同的结果。
如上所解释的那样，在本发明的实例中，由磁性的或电介体制成的基座具有两个互相电绝缘的螺旋导体，并且通过激光等手段切刻该导电层。从而可以容易和经济地提供具有高Q特性和很少谐振频率及电感不稳定性的共模扼流圈。
而且，根据本发明的实例，通过把一种磁性材料混合到绝缘树脂而增加粘结性，以使能够容易和经济地提供具有高频范围中的共模高阻抗的共模扼流圈。
而且，根据本发明的实例，由磁性或电介质材料制成的基座具有两个互相电绝缘叠层的螺旋导体。通过利用切刻等手段或丝网印刷形成该传导性的层，以使能够容易和经济地提供具有高Q特性和很少的谐振频率及电感的不稳定性的共模扼流圈。
Claims (21)
1．一种共模扼流圈，包括在一个基座的彼此电绝缘的第一和第二螺旋导电层部件，所说的基座由磁性材料或电介质材料组成，其中该第一及第二螺旋导电层部件的至少之一是与该基座的一个表面接触地形成的。
2．根据权利要求1的共模扼流圈，其中所说的基座具有一个螺旋导电层部分，包括在所说的螺旋导电层部分纵向交替缠绕的第一和第二螺旋导电层部件，并且具有大致相同的电长度，该第一及第二螺旋导电层部件都是与该基座表面接触地形成的。
3．根据权利要求1的共模扼流圈，其中第一和第二导电层部件是通过缠绕和叠层两个具有大致相同的电长度的螺旋导电层部件形成的，通过一个绝缘层把该第一和第二螺旋导电层部件之一被附加到另一螺旋导电层部件。
4．根据权利要求1的共模扼流圈，其中该螺旋导电层部件由在表面的一种绝缘层所覆盖，该绝缘层是包括一种软磁粉的绝缘树脂所形成的。
5．根据权利要求1的共模扼流圈，其中所述的第一和第二螺旋导电层部件中的至少一个在其表面由一绝缘层覆盖，该绝缘层由一绝缘树脂形成。
6．根据权利要求3的共模扼流圈，其中通过缠绕一个绝缘树脂薄层在该第一和第二螺旋导电单元之间形成该绝缘层，所说的树脂薄层包括一种有机粘合剂和一种软磁粉。
7．根据权利要求1的共模扼流圈，其中第一和第二螺旋导电层部件的每一个具有分别在两端的一个输入端和一个输出端。
8．根据权利要求1的共模扼流圈，其中所说的第一和第二螺旋传导性的层部分的至少之一是通过镀层、喷涂或沉积提供的。
9．根据权利要求1的共模扼流圈，其中所说的第一和第二螺旋导电层部件的至少之一是通过涂敷包括导电粉末和粘合剂的导电涂胶、随后去掉该粘合剂、然后烘焙该涂胶而形成的。
10．根据权利要求1的共模扼流圈，其中该基座具有旋转对称的柱形状。
11．根据权利要求9的共模扼流圈，其中该基座具有棱形的形状。
12．根据权利要求1的共模扼流圈，其中该基座具有在两端的棱形终端部分，及在两端之间的一个螺旋导电层部分，所说的螺旋导电层部分旋转对称的多角形柱或圆柱的形状。
13．权利要求1的共模扼流圈，其中电极被形成用作在基座两端的终端。
14．根据权利要求13的共模扼流圈，所说的电极被分割以便形成四个终端。
15．根据权利要求3的共模扼流圈，其中该绝缘层具有108Ω或更大的内阻。
16．根据权利要求3的共模扼流圈，其中在两个导体之间的绝缘层具有108Ω或更大的内阻。
17．根据权利要求3的共模扼流圈，其中是通过涂敷包括绝缘粉末及粘合剂的一个绝缘涂胶、随后去掉该粘合剂然后烘焙该涂胶，而在该第一和第二螺旋导电层部件之间提供该绝缘层。
18．根据权利要求1的共模扼流圈，其中所说的第一和第二螺旋导电层部件至少之一具有通过利用抗蚀剂蚀刻形成的一个终端。
19．一种制造共模扼流圈的方法，该共模扼流圈包括在一个基座的彼此电绝缘的第一和第二螺旋导电层部件，所说的基座由磁性材料或电介质材料组成，其中该第一及第二螺旋导电层部件的至少之一是与该基座的一个表面接触地形成的，该方法包括步骤：
形成在基座表面上的至少一个传导层；和
通过激光切刻、喷水和喷沙的至少一种工艺形成两个螺旋导体，同时通过去掉所说的导电层形成纹槽。
20．制造一个共模扼流圈的方法，该共模扼流圈包括在由磁性材料或电介质材料制成的基座的彼此电绝缘的第一和第二螺旋导电层部件，该第一和第二螺旋导电层部件至少之一是与该基座的表面接触地形成的，其中第一及第二螺旋导电层部件和一个绝缘层是通过去除粘合剂、然后在丝网印刷的印制之后进行烘焙而形成的。
21．制造一个共模扼流圈的方法，该共模扼流圈包括在由磁性材料或电介质材料制成的基座上彼此电绝缘的第一和第二螺旋导电层部件，该第一和第二螺旋导电层部件至少之一是与该基座的表面接触地形成的，其中第一及第二螺旋导电层部件至少之一具有在两端的输入和输出终端，该终端是通过利用一个抗蚀剂进行蚀刻，直到构成该螺旋导电层的导电层被暴露为止而形成的。
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