CN204270777U - 一种叠层片式大功率电感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的目的在于提供一种叠层片式大功率电感器，包括由下至上设置的第一基体、中间层和第二基体，中间层包括2层由下至上设置的单层；单层包括介质层、填充层和线圈电极，介质层上设有沿上下方向的通孔；填充层设置在通孔处，且其上表面不低于介质层的上表面；线圈电极设置在介质层的上表面上且位于填充层的四周；第一基体、第二基体和介质层均采用镍锌铁氧体材料，填充层采用铁硅铝材料。本实用新型整体结构精简；填充层采用高饱和磁通密度材料中的铁硅铝，提高整个电感器的饱和磁感应强度，进而提高其直流偏置能力；采用镍锌铁氧体材料制成线圈外部介质层，使得电感器整体电感量下降很小，而不需要额外增加圈数来维持电感量。

Description

一种叠层片式大功率电感器

技术领域

本实用新型涉及层叠片式元件领域，特别地，涉及一种叠层片式大功率电感器。

背景技术

随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式的方向发展，电子元器件也在向片式化、多层化和微型化方向发展。近年来，普通层叠铁氧体电感器凭借自身高可靠性、屏蔽等优势，在手机、音/视频、计算机等领域应用广泛，然而其额定电流与直流电阻已经不能满足现有整机的需要。虽然消费类电子产品在变轻、薄、短、小，但电源的输出电压并没有大幅下降，内部的电子元器件在小型薄型化的同时，也必须满足更高的额定电流、更低的直流电阻。智能手机、平板电脑、笔记本电脑、车载导航仪、机顶盒、液晶电视等各种电子产品对电子元器件的要求越来越高。

现有技术中，层叠式电感器的种类繁多，如下：

申请号为200610163373.6的实用新型提供一种能够提高直流叠加特性，并且能够防止电感值的降低的层叠电感器。利用以阻碍通过线圈内侧的磁通的方式配置的磁通通过抑制层来抑制磁通密度的增加，因此，够抑制在外加了直流电流时的磁饱和而提高直流叠加特性。而且，通过使磁通通过抑制层的线圈中心部分的厚度比导体层近旁部分的厚度薄，能够降低磁通密度低的线圈中心部分的磁阻，防止电感值受该磁阻的影响而降低。

申请号为201310165514.8的专利申请公开了一种电感器，该电感器包括多个第一导体平面层和至少一个第二导体平面层，其中，每个第一导体平面层具有平面电感的螺旋结构，并且至少部分第一导体平面层具有地平面，并且第二导体平面层整体为参考地平面，多个第一导体平面层与第二导体平面层以层叠方式设置，并且，多个第一导体平面层连续层叠设置，相邻的第一导体平面层的螺旋结构之间具有间隔并通过连接结构进行电连接。

除此之外还有其他一些结构的电感器，但均存在额定电流低或/和高直流电阻的缺陷，因此，设计一种与现有电感器相比较能同时具有高额定电流以及低直流电阻的电感器具体非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种叠层片式大功率电感器，具体技术方案如下：

一种叠层片式大功率电感器，包括由下至上设置的第一基体、中间层以及第二基体，所述中间层包括至少2层由下至上设置的单层；

所述单层包括介质层、填充层以及线圈电极，所述介质层上设有沿上下方向的通孔；所述填充层设置在所述通孔处，且所述填充层的上表面不低于所述介质层的上表面；沿上下方向所述填充层的厚度为所述介质层的厚度的1.0-1.5倍；所述线圈电极设置在所述介质层的上表面上且位于所述填充层的四周，且所述线圈电极上设有导电引孔；第n+1层所述单层的介质层上设有与第n层所述单层的导电引孔相对应的点电极，n为大于等于1的自然数；

所述第一基体、第二基体以及介质层的材质均采用起始磁导率为300～600H/m的镍锌铁氧体材料；所述填充层的材质为铁硅铝材料。

以上技术方案中优选的，在所述介质层的上表面上所述通孔的形状为圆形、三角形、椭圆形或者四边形。

以上技术方案中优选的，所述通孔设置在所述介质层的中心部位。

以上技术方案中优选的，在所述介质层的上表面上，所述通孔的面积为所述介质层的面积的0.2-0.8倍。

以上技术方案中优选的，所述通孔的面积为所述介质层的面积的0.5倍。

以上技术方案中优选的，沿上下方向所述填充层的厚度为所述介质层的厚度的1.0-1.2倍。

以上技术方案中优选的，所述填充层的下表面与所述介质层的下表面位于同一平面上。

应用本实用新型的叠层片式大功率电感器，具有以下技术效果：

(1)本实用新型的叠层片式大功率电感器包括由下至上设置的第一基体、中间层以及第二基体，所述中间层包括至少2层由下至上层叠设置的单层，所述单层包括介质层、填充层以及线圈电极，整体结构精简；填充层的材质采用高饱和磁通密度材料中的铁硅铝，提高整个层叠电感器的饱和磁感应强度，进而提高其直流偏置能力；第一基体、第二基体以及介质层的材质均采用起始磁导率为300～600H/m的镍锌铁氧体材料，制成线圈外部介质层，从而使得层叠电感器整体电感量下降很小，而不需要额外增加圈数来维持电感量；现有技术通过调节电极线圈的圈数与大小来调整电感量，而在小尺寸方面线圈大小已至极限，只能调整圈数，满足不了所有规格电感量的需求，而本实用新型中通过调整通孔的形状以及通孔中材料的磁导率，满足了不同规格电感量的需求，实用性强。

(2)本实用新型中通孔的形状多种多样，既能满足美观效果，同时加工方便，实用性强。

(3)本实用新型中所述通孔设置在所述介质层的中心部位，便于加工；在与所述介质层的上表面平行的平面上，所述通孔的面积为所述介质层的面积的0.2-0.8倍，最好是0.5倍，整个层叠电感器的饱和磁感应强度不同，满足不同直流偏置能力的需求，实用性强。

(4)本实用新型中沿上下方向填充层的厚度为介质层的厚度的1.0-1.2倍；填充层的下表面与介质层的下表面位于同一平面上，加工方便。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例1叠层片式大功率电感器的分解图；

11-第一基体，12-中间层，121-介质层，122-填充层，123-线圈电极，13-第二基体，A-通孔，B-导电引孔，C-点电极。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

一种叠层片式大功率电感器，详见图1，具体包括由下至上设置的第一基体11、中间层12以及第二基体13，所述中间层12包括3层由下至上设置的单层，单层的数量还可以根据实际需求进行选择。

第1层所述单层包括介质层121、填充层122以及线圈电极123，所述介质层121上设有沿上下方向的通孔A(所述通孔A最好是位于所述介质层121的中心部位，且在所述介质层121的上表面上所述通孔A的面积为所述介质层121的上表面面积的0.2-0.8倍，最好是0.4倍)；所述填充层122设置在所述通孔A处，沿上下方向所述填充层122的厚度与所述介质层121的厚度相同(此处，所述填充层122的厚度可以略大于所述介质层121的厚度，只要不影响整个层叠电感器的性能即可，具体所述填充层122的厚度可以为所述介质层121的厚度的1.0-1.5倍，更优选为1.0-1.2倍)，且所述填充层122的上表面不低于所述介质层121的上表面；所述线圈电极123设置在所述介质层121的上表面上且位于所述填充层122的四周(此处的四周最好是线圈电极123与所述填充层122有接触部位)，且所述线圈电极123上设有导电引孔B。

在所述介质层121的上表面上所述通孔A的形状为长方形，或者是在与所述介质层121的上表面平行的平面上，所述通孔A的形状均为长方形。

第2层以及第3层所述单层中的介质层121上还设有分别与前1层所述单层中的介质层上的所述导电引孔B相对应的点电极C(第1层所述单层中的介质层121也可以根据实际需求设置与所述导电引孔B相对应的点电极C)。

本实用新型通过调整通孔的形状以及通孔中材料的磁导率，满足了不同规格电感量的需求，克服了现有技术中所存在的缺陷(具体为通过调节电极线圈的圈数与大小来调整电感量，而在小尺寸方面线圈大小已至极限，只能调整圈数，满足不了所有规格电感量的需求)。

其中，所述介质层121的材质为高导磁率材料中的铁氧体材料，填充层122采用高饱和磁感应强度的铁硅铝材料，提高整个层叠电感器的饱和磁感应强度，电感直流偏置能力。

所述第一基体11、第二基体13以及介质层121的材质均采用起始磁导率为300～600H/m的镍锌铁氧体材料，外部介质层采用高磁导率的铁氧体材料，层叠电感器电感量下降很小，而不需要额外增加圈数来维持电感量。

上述叠层片式大功率电感器的制备方法，包括以下步骤：

第一步：制备金属磁性浆料，具体为：将铁硅铝粉体6-8份、无铅玻璃粉1-2份、有机载体1-2份以及助剂1-2份按照配比进行混合，并且用三辊研磨机研磨后得到金属磁性浆料，其中，所述金属磁性浆料在温度25℃时粘度为80Pa·s；所述步骤一中三辊研磨机进行研磨的具体工艺为：采用慢辊转速32rpm/min、中辊转速89rpm/min以及快辊转速250rpm/min共研磨4～10小时；第二步：制作第一基体11，具体为：采用LTCC干法或干湿法成型工艺将镍锌铁氧体材料45-55份、有机溶剂(醋酸正丙酯：异丁醇＝4：1)45-55份、有机载体(聚乙烯醇缩丁醛：三甘醇二异辛酸酯：聚乙二醇辛基苯基醚＝42：12：1)5-15份，球磨20-40小时，转速30-75rpm/min条件下配置成镍锌铁氧体浆料，出料粘度为35-65秒(奈恩2#杯)，然后镍锌铁氧体浆料流延成30-100微米厚度的膜片，裁切成长度宽度均为125毫米的方型膜片，将方型膜片压合成100-600微米厚度，即得第一基体11；

第三步：制作中间层12，具体为：采用30-100微米厚度的膜片作为介质层121，在介质层121上按设定通孔A的形状对其进行打孔，然后在第一基体11上层叠第1层所述单层中先打好孔的介质层121，在通孔A处印刷步骤一中获得的所述金属磁性浆料形成填充层122，其中，沿上下方向所述填充层122的厚度为所述介质层121的厚度的1.15倍，即所述填充层122的下表面与所述介质层121的下表面位于同一平面上，其上表面略高于所述介质层121的上表面；然后印刷带有导电引孔B的线圈电极123，所述线圈电极123设置在所述介质层121的上表面上且位于所述填充层122的四周(线圈电极123与填充层122相接触)；

在第1层单层的介质层121上层叠第2层单层中先打好孔的介质层121，在通孔A处印刷步骤一中获得的所述金属磁性浆料形成填充层122，其中，沿上下方向所述填充层122的厚度为所述介质层121的厚度的1.15倍，即所述填充层122的下表面与所述介质层121的下表面位于同一平面上，其上表面略高于所述介质层121的上表面，所述填充层122是通过连续印刷步骤一中所述金属磁性浆料来实现的；然后在所述通孔A处印刷点电极C，所述点电极C与第1层单层中介质层上的所述导电引孔B相对应设置；最后印刷带有导电引孔B的线圈电极123，所述线圈电极123设置在第2层所述单层的介质层121的上表面上且位于所述填充层122的四周(线圈电极123与填充层122相接触)；

在第2层单层的介质层121上层叠第3层单层中先打好孔的介质层121，在通孔A处印刷步骤一中获得的所述金属磁性浆料形成填充层122，其中，沿上下方向所述填充层122的厚度与所述介质层121的厚度相同，即填充层122的上表面与所述介质层121的上表面位于同一平面上；然后在所述通孔A处印刷点电极C，所述点电极C与第2层单层中介质层上的所述导电引孔B相对应设置；最后印刷带有导电引孔B的线圈电极123，所述线圈电极123设置在第3层所述单层的介质层121的上表面上且位于所述填充层122的四周(线圈电极123与填充层122相接触)；

第四步：制作第二基体13，具体为：在步骤三所获得的中间层12上层叠膜片得到第二基体13，其中所述第二基体13的制备方法以及结构均与所述步骤二中所述第一基体11的制备方法以及结构相同；

第五步：成品，具体为：将步骤四获得的带有第一基体11、中间层12以及第二基体13的粗品经过烘烤切割、排胶烧结倒角、封端、表面处理、测试过程，得到叠层片式大功率电感器的成品。

应用本实用新型的制备方法，本实用新型采用LTCC干法或干湿法工艺，工艺步骤精简，整个生产过程稳定，效益高、成本低、非常适合大规模批量生产。

对本实施例1获得的叠层片式大功率电感器的成品进行检测，并对比现有的层叠电感器的电性能数据，详见表1：

表1 实施例1的2012规格的层叠电感器与现有技术中层叠电感器的性能比较表

从表1中可以看出：本实用新型实施例1所得层叠电感器在同等条件下，直流偏置是现有技术中层叠电感器的17倍。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：(1)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的形状为圆形；(2)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的面积为所述介质层121的上表面面积的0.5倍；(3)沿上下方向所述填充层122的厚度为所述介质层121的厚度的1.2倍。

对本实施例2获得的叠层片式大功率电感器的成品进行检测，并对比现有的层叠电感器的电性能数据，详见表2：

表2 实施例2的3216规格的层叠电感器与现有技术中层叠电感器的性能比较表

从表2中可以看出：本实用新型实施例2所得层叠电感器在同等条件下，直流偏置是现有技术中层叠电感器的20倍。

实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：(1)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的形状为三角形；(2)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的面积为所述介质层121的上表面面积的0.25倍；(3)沿上下方向所述填充层122的厚度为所述介质层121的厚度的1.02倍。

对本实施例3获得的叠层片式大功率电感器的成品进行检测，并对比现有的层叠电感器的电性能数据，详见表3：

表3 实施例3的1608规格的层叠电感器与现有技术中层叠电感器的性能比较表

从表3中可以看出：本实用新型实施例3所得层叠电感器在同等条件下，直流偏置是现有技术中层叠电感器的6.67倍。

实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：(1)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的形状为椭圆形；(2)在所述介质层121的上表面上所述通孔A的面积为所述介质层121的上表面面积的0.2倍；(3)沿上下方向所述填充层122的厚度为所述介质层121的厚度的1.005倍。

对本实施例4获得的叠层片式大功率电感器的成品进行检测，并对比现有的层叠电感器的电性能数据，详见表4：

表4 实施例4的1005规格的层叠电感器与现有技术中层叠电感器的性能比较表

从表4中可以看出：本实用新型实施例4所得层叠电感器在同等条件下，直流偏置是现有技术中层叠电感器的9.375倍。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种叠层片式大功率电感器，其特征在于：包括由下至上设置的第一基体(11)、中间层(12)以及第二基体(13)，所述中间层(12)包括至少2层由下至上设置的单层；

所述单层包括介质层(121)、填充层(122)以及线圈电极(123)，所述介质层(121)上设有沿上下方向的通孔(A)；所述填充层(122)设置在所述通孔(A)处，且所述填充层(122)的上表面不低于所述介质层(121)的上表面；沿上下方向所述填充层(122)的厚度为所述介质层(121)的厚度的1.0-1.5倍；所述线圈电极(123)设置在所述介质层(121)的上表面上且位于所述填充层(122)的四周，且所述线圈电极(123)上设有导电引孔(B)；第n+1层所述单层的介质层(121)上设有与第n层所述单层的导电引孔(B)相对应的点电极(C)，n为大于等于1的自然数；

所述第一基体(11)、第二基体(13)以及介质层(121)的材质均采用起始磁导率为300～600H/m的镍锌铁氧体材料；所述填充层(122)的材质为铁硅铝材料。

2.根据权利要求1所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：在所述介质层(121)的上表面上所述通孔(A)的形状为圆形、三角形、椭圆形或者四边形。

3.根据权利要求2所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：所述通孔(A)设置在所述介质层(121)的中心部位。

4.根据权利要求3所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：在所述介质层(121)的上表面上，所述通孔(A)的面积为所述介质层(121)的面积的0.2-0.8倍。

5.根据权利要求4所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：所述通孔(A)的面积为所述介质层(121)的面积的0.5倍。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：沿上下方向所述填充层(122)的厚度为所述介质层(121)的厚度的1.0-1.2倍。

7.根据权利要求6所述的叠层片式大功率电感器，其特征在于：所述填充层(122)的下表面与所述介质层(121)的下表面位于同一平面上。