CN201562542U - 堆叠式线圈 - Google Patents

Abstract

一种堆叠式线圈，其中，该堆叠式线圈由多片铺设导线图案的基板堆叠而成，该堆叠式线圈包括至少一内层基板、一上层基板以及一下层基板，其中，该内层基板分别在第一表面以及第二表面铺设电性连接的第一导线图案与第二导线图案，且不同内层基板之间电性连接。该上层基板与下层基板分别设有一第三导线图案与一第四导线图案，并且该上、下层基板分别覆盖于该内层基板的外缘，该第三、第四导线图案与该内层基板电性连接，借此可相互电性连接而等效形成导通的线圈，该第三、第四导线图案再各自设有一与其它元件连接的外部连接端点。借此，可克服已知线圈未有效利用基板的表面积以及线圈图案不同而导致体积较大或制造成本较高的缺陷。

Description

堆叠式线圈

技术领域

本实用新型涉及一种堆叠式线圈，特别涉及一种利用至少一片状基板铺设线路而形成的线圈。

背景技术

各种电气用品中大量的使用各类的线圈，缠绕的线圈可应用于电感器、滤波器、变压器等等利用电磁感应原理的元件。而已知的电感如中国台湾专利公告第460027号“具多空气隙之电感”，该案所揭示的电感由一线架、一铁芯组以及绕线于该线架上的线圈所构成，该先前专利为常见的已知电感，故其原理就不再赘述。但由于铁芯组与线架需占用一定的体积，不便使用于薄型、小型化的产品。

为了适用于小型化产品，另一型态的电感亦不断发展，如中国台湾专利证书第M312757号“大电流电感结构改良”，通过一多边形磁棒缠绕一螺旋线圈，两者由一中空的磁框覆盖后由一接着剂将该多边形磁棒固定于该磁框中。此种类型的电感结构可大幅缩小电感的体积与高度，因此可设置于小型化产品中。为了要进一步降低电感的高度，后来更将线圈改为扁平状，如中国台湾专利证书第M277093号的“扁平式线圈的电感器”，其中该电感器是由一导磁座以及一线圈组所构成，其中线圈组是由扁平圈绕式导电线材形成，在该先前创作的图中可见该创作利用扁平圈绕式导电线材可令整体的高度更低，更适于薄型化的产品。

然而为了更进一步达到薄型化的效果，更从扁平式线圈发展为利用电路板上铺导电铜箔视为绕线组的技术，如中国台湾专利公告第436822号“平面电路板式电感、变压器及其制造方法”，该前案揭示了电感或变压器是由多层印刷电路板所构成，该印刷电路板于至少一表面上形成有铜线路可视为绕线，各层印刷电路板相互压合，并使铜线路电性连接，构成一次绕组与二次绕组。在其图标中可见，每一印刷电路板只在一表面上铺设铜线路，为了使上下相对压合的铜线路得以电性连接，因此每一印刷电路板上的铜线路形态都略有些微的差异，一个电感或变压器就必须使用多种不同铜线路图案的印刷电路板堆叠而成，造成设计时间与制造成本的浪费，且不便于随意变更电感或变压器的绕圈数。

虽利用印刷电路板堆叠形成线圈已为公开的技术，但已知堆叠式线圈的多个印刷电路板铺设多个不同铜线路造成成本上升。再者，由于印刷电路板的铜线路图样是预先设计用于搭配对应的铜线路，因此不利于变更绕圈数，因此仍有待改善。

实用新型内容

有鉴于前述已知技术，本案的目的在于提供一种线圈结构，以求达到有效利用印刷电路板的面积且降低大量生产的时间与成本，再更进一步具有便于改变绕圈数的优点。

本案为一种堆叠式线圈，其中该堆叠式线圈是由多片铺设导线图案的基板堆叠而成，该堆叠式线圈包括至少一内层基板、一上层基板以及一下层基板，其中该内层基板分别在第一表面以及第二表面铺设相互电性连接的第一导线图案与第二导线图案，该第一导线图案与第二导线图案设有至少一电接点，且不同内层基板之间电性连接。该上层基板与下层基板分别设一第三导线图案与一第四导线图案，并且该上、下层基板分别覆盖于该内层基板的外缘。其中，该第三导线图案铺设在上层基板的下表面，并且设有与相邻内层基板上的第一导线图案的电接点电性连接的至少一电接点；而该第四导线图案铺设在下层基板的上表面，并且设有与相邻内层基板上的第二导线图案的电接点电性连接的至少一电接点。该第三、第四导线图案与该内层基板电性连接，借此可相互电性连接而等效形成导通的线圈，该第三、第四导线图案再各自设有一外部连接端点与其它元件连接。藉此该堆叠式线圈可有效利用印刷电路板的面积，并且由于多片内层基板的两表面均铺设相同的第一导线图案或第二导线图案，使得制备该内层基板的成本降低、速度加快，并且可以依据需求而增减内层基板堆叠的数量而改变绕圈数。

优选地，第一导线图案与第二导线图案还设置有第二端点，其中，第一导线图案的第二端点与第二导线图案的第二端点电性连接。

优选地，当多片内层基板堆叠时，相邻内层基板的电接点电性连接，且其中最上层与最下层内层基板的电接点分别与第三导线图案、第四导线图案的电接点电性连接。

优选地，内层基板设有一贯孔，且贯孔中具有电性连接第一、第二导线图案的第二端点的导电填充物。

优选地，上述导电填充物为一金属端子。

优选地，多片内层基板由一治具固定，其中，该治具设有多个夹槽，每一夹槽内具有一夹住一片内层基板的导电夹片，且导电夹片电性连接第一、第二导线图案的第二端点。

优选地，两内层基板之间具有一绝缘层，而绝缘层具有一缺口，缺口内设有电性连接两内层基板的电接点的导电层(51)。

优选地，所述导电层为经过热处理而填充于绝缘层缺口的锡珠。

优选地，第三导线图案与第四导线图案相同。

优选地，第三导线图案与第四导线图案相异。

优选地，上层基板、内层基板以及下层基板各设有一预留给一铁芯穿过的开口。

综上所述，本案至少具有以下优点：

1.有效利用内层基板的两表面铺设铜线，在相同绕圈数下可减小厚度、减少印刷电路板的成本；

2.多片基板的同侧采用相同的导线图案，利于大量生产并提高了生产速度；

3.可依据需求而增减内层基板堆叠的数量而改变绕圈数。

附图说明

图1为本案第一实施例的分解图(一)；

图2为本案第一实施例的分解图(二)；

图3-1为两内层基板连接的示意图(一)；

图3-2为两内层基板连接的示意图(二)；

图4为本案另一实施例的电性连接示意图；

图5为本案另一实施例的剖面示意图；

图6为多个基板组堆叠的示意图。

具体实施方式

本案为一种堆叠式线圈，本案的第一个实施例请先参阅图1与图2，图1与图2所示为第一个实施例于不同视角的分解图。该堆叠式线圈包含至少一内层基板2，以及分别覆盖于该内层基板2上、下外缘的一上层基板1与一下层基板3。该内层基板2具有相对的一第一表面以及一第二表面，而每一内层基板2的第一表面上铺设相同的第一导线图案22，第二表面铺设相同的第二导线图案23，该第一导线图案22与第二导线图案23分别具有一电接点222、232以及一第二端点221、231，其中第一导线图案22与第二导线图案23的第二端点221、231电性连接，当该堆叠式线圈只包含一片内层基板2时，该片内层基板2的电接点222、232与该上层基板1、下层基板3电性连接，其中该内层基板2与该上、下层基板1、3电性连接的方式稍后再详述。当该堆叠式线圈包含多片内层基板2时，该电接点222、232则电性连接相邻的内层基板2或上、下层基板1、3(最外层的内层基板2各有一面与该上、下层基板1、3相邻)。

同样请参阅图1与图2，同一内层基板2上第一、第二导线图案22、23电性连接的方式可见于图1、图2，该内层基板2设一贯孔24，将一导电填充物25装设于该贯孔24中以电性连接该第一、第二导线图案22、23的第二端点221、231，且如图1、2中所示，该导电填充物25可为一金属端子。而相邻内层基板2之间的连接关系请参阅图3-1与图3-2，其中为确保该内层基板2表面的第一、第二导线图案22、23不会与另一导线图案接触而短路，在该内层基板2表面上涂布一绝缘层4，使两内层基板2之间由该绝缘层4区隔，而该绝缘层4具有一与该电接点222对应的缺口，该缺口中先行放置一锡珠50，当另一内层基板2叠上并一起送进回焊炉后，该锡珠50则熔融填满该缺口而形成一导电层51并使该第一导线图案22的电接点222与另一内层基板2的电接点232电性连接，使相邻内层基板2的第一、第二导线图案22、23等效形成一串联的绕线。在堆叠多个内层基板2后，多个内层基板2的上端设置该上层基板1，该上层基板1的下表面铺设一第三导线图案12，多个内层基板2的下端设置该下层基板3，该下层基板3具有一铺设一第四导线图案32的上表面，该第三导线图案12以及该第四导线图案32皆具有一电接点122、322，该第三导线图案12的电接点122与相邻内层基板2的第一导线图案22的电接点222电性连接；该第四导线图案32的电接点322与相邻内层基板2的第二导线图案23的电接点232电性连接，使该第三、第四导线图案12、32与该第一、第二导线图案22、23等效形成一串联的线圈。至此，上述的上层基板1、内层基板2、下层基板3层叠形成一线圈组，该上、下层基板1、3的第三、第四导电图案12、32可为相同或不相同，该上层基板1与下层基板3各具有一外部连接端点121、321作为该线圈组输入或输出的端点，该外部连接端点121、321可依客户需求而延伸出一金属接脚，或者该外部连接端点121、321可延伸其接触面至侧缘或外缘，形成一表面黏贴式(SMD)态样。再者，该上层基板1、内层基板2、下层基板3可各开设一开口11、21、31预留给一铁芯穿过。

该堆叠式线圈的另一实施例请参阅图4与图5，该实施例揭示内层基板2的第一导线图案22与第二导线图案23可通过与一导电夹片60接触而导通，如图4所示，该导电夹片60具有两接点601，且弯折而适于夹持该内层基板2，夹持该内层基板2的两接点601分别接触两第二端点221、231，进而形成导通路径。而实际形成多个内层基板2的堆叠可借助一治具6，请参阅图5，图5中可见一治具6设有多个夹槽，每一夹槽内容置一导电夹片60(如图4所示的导电夹片60)，当内层基板2插入该导电夹片60两臂之间后，该内层基板2可受导电夹片60固定，且该内层基板2的第一导线图案22、第二导线图案23借由该导电夹片60而电性连接，并借该治具6使相邻的内层基板2具有区隔的空间。

上述结构除了内层基板2在上下两表面分别设置第一、第二导线图案22、23而提高面积使用率以外，每一内层基板2相同的第一导线图案22或第二导线图案23还可简化生产内层基板2的程序以及降低生产成本。本案揭示的结构可通过以下的制造步骤来形成：(a)制备一个以上的基板组，其中该基板组包含至少一片内层基板2；(b)依选定的绕圈数而决定所需堆叠的基板组数量，并由一基板组重复堆叠且电性连接另一基板组直到符合决定的基板组数量；(c)在前一步骤得到的多个基板组外缘分别连接一上层基板1以及一下层基板3，并且该上层基板1与下层基板3电性连接该多个基板组。其中制备该内层基板2是在一印刷电路板的一个表面布线设置多个间隔的第一导线图案22，在另一个表面的对应位置布线设置多个间隔的第二导线图案23，其中设置该第一导线图案22与第二导线图案23时，各在该第一导线图案22与第二导线图案23上设至少一电接点222、232与一第二端点221、231。并依导线图案为单位切割为具有一第一导线图案22与第二导线图案23的多片内层基板2，并使多片内层基板2电性连接形成该基板组。而该上、下层基板1、3亦是以相似的工艺产生，与内层基板2的差别在于该上、下层基板1、3仅在一个表面上铺设该第三导电图案12与第四导电图案32，而非内层基板2的双面布线。上述的过程中，设置导线图案之前或之后皆可预先在多片成形的内层基板2与上、下层基板1、3上设一开口21、11、31，以预留铁芯穿过的空间。由上述生产该堆叠式线圈的步骤可看出来，本案已借由结构上的改变而简化了生产步骤，进一步达到降低生产成本、加快生产速度的效果。

请再参阅图6，上述的堆叠式线圈可由不同的方式构成，在制备多片内层基板2后，设定三片内层基板2相互电性连接而形成一基板组20(此处为一举例，该基板组20可包含一片，或者多片内层基板2)，假设客户订制的线圈绕圈数经估算后使用两基板组20堆叠并配合上、下层基板1、3即足够。而两基板组20与上、下层基板1、3可视焊接器材或热度而决定是否要一起送入回焊炉内；或者可分次进行，先将相邻的两基板组20送入回焊炉中焊接，再重复焊接其它基板组20或上、下层基板1、3。在图6中的基板组20与上、下层基板1、3一次或多次焊接后即形成整体的堆叠式线圈，该堆叠式线圈可再依客户需求而延伸出接脚或装设铁芯。因此该堆叠式线圈可依据客户需求的绕圈数而分为将一组一组的基板堆叠形成，亦同样具有便于制造的优点。

综上所述，上述的堆叠式线圈至少具有以下优点：

1.内层基板2的两个表面上都铺设了导电线路，不仅有效利用了该内层基板2的面积，在同样的绕圈数下该堆叠式线圈的厚度较薄，在相同的厚度下可提供近两倍的绕圈数；

2.由于多个内层基板2的同一侧都印刷相同的导电线路，因此可如前述制造步骤所述，以较少的成本大量且快速的生产该内层基板2；

3.再如前述制造步骤，基板组20的数量可随客户需求而不断堆叠内层基板2且一次或分为多次的焊接成形，由于导电图案是被设计为可以不断堆叠且电性连接的，故内层基板2可随时增加或减少。

虽然本实用新型以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，而所作的些许更动与润饰，皆应涵盖于本实用新型中，因此本实用新型的保护范围当视所附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种堆叠式线圈，由多片铺设导线图案的基板堆叠而成，其特征在于，所述堆叠式线圈包括：

至少一内层基板(2)，所述内层基板(2)分别在第一表面以及第二表面设置相互电性连接的第一导线图案(22)与第二导线图案(23)，且所述第一导线图案(22)与第二导线图案(23)设有至少一电接点(222、232)；

一设置于所述内层基板(2)上的上层基板(1)，所述上层基板具有一铺设第三导线图案(12)的下表面，所述第三导线图案(12)设有与相邻内层基板(2)上的第一导线图案(22)的电接点(222)电性连接的至少一电接点(122)，且所述第三导线图案(12)具有至少一外部连接端点(121)；

一设置于所述内层基板(2)下的下层基板(3)，所述下层基板具有一铺设第四导线图案(32)的上表面，所述第四导线图案(32)设有与相邻内层基板(2)上的第二导线图案(23)的电接点(232)电性连接的至少一电接点(322)，且所述第四导线图案(32)具有至少一外部连接端点(321)。

2.根据权利要求1所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述第一导线图案(22)与第二导线图案(23)还设置有第二端点(221、231)，其中，所述第一导线图案(22)的第二端点(221)与所述第二导线图案(23)的第二端点(231)电性连接。

3.根据权利要求1所述的堆叠式线圈，其特征在于，当多片内层基板(2)堆叠时，所述内层基板(2)的电接点(222、232)与相邻内层基板(2)的电接点(232、222)电性连接，且其中最上层与最下层内层基板(2)的电接点(222、232)分别与所述第三导线图案(12)、第四导线图案(32)的电接点(122、322)电性连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述内层基板(2)设有一贯孔(24)，且所述贯孔(24)中具有电性连接所述第一、第二导线图案(22、23)的第二端点(221、231)的导电填充物(25)。

5.根据权利要求4所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述导电填充物(25)为一金属端子。

6.根据权利要求3所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述多片内层基板(2)由一治具(6)固定，其中，所述治具(6)设有多个夹槽，每一夹槽内具有一夹住一片内层基板(2)的导电夹片(60)，且所述导电夹片(60)电性连接所述第一、第二导线图案(22、23)的第二端点(221、231)。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的堆叠式线圈，其特征在于，两内层基板(2)之间具有一绝缘层(4)，而所述绝缘层(4)具有一缺口，所述缺口内设有电性连接两内层基板(2)的电接点(222、232)的导电层(51)。

8.根据权利要求7所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述导电层(51)为经过热处理而填充于所述绝缘层(4)缺口的锡珠(50)。

9.根据权利要求1所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述第三导线图案(12)与所述第四导线图案(32)相同。

10.根据权利要求1所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述第三导线图案(12)与所述第四导线图案(32)相异。

11.根据权利要求1所述的堆叠式线圈，其特征在于，所述上层基板(1)、内层基板(2)以及下层基板(3)各设有一预留给一铁芯穿过的开口(11、21、31)。

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