CN207909876U - 薄型化扼流器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种薄型化扼流器，是能与一电路电连接，其包含一薄片、一磁性体，及至少一线圈。该薄片包括两相反设置的平面、一定义出一填置空间的内环面，与至少一自该两平面其中一者朝该两平面其中另一者凹陷并围绕该填置空间的螺旋状沟渠。该磁性体填置于该填置空间。该线圈填置于该螺旋状沟渠并与该电路电连接，其将线圈与磁性体整合在单一薄片内使扼流器薄型化以满足可携式行动电子装置的需求。在本实用新型中，该磁性体具有一第一高度(H1)，该线圈具有一第二高度(H2)，且H1>H2。
Description
技术领域
本实用新型是涉及一种扼流器(choke)，特别是涉及一种薄型化扼流器。
背景技术
扼流器是一种用来减弱电路里高频电流的低阻抗线圈。基于其具备有低阻抗与耐大电流等特性，因而常被应用在电子设备的电源供应器。
美国第2013/0106562A1早期公开号发明专利案(以下称前案)公开一种可被安装(mounted)在一电路板10上的磁芯电感器1及其制法。参阅图1，该磁芯电感器1包括一对彼此间隔设置的引脚(leads)11、一线圈12，及一电感体(inductor body)13。该线圈12具有一内端121、依序彼此衔接的多个弯曲段123，及一外端122。该线圈12的内端121与外端122是分别被焊接(weld)于该对引脚11，且所述弯曲段123的第一个弯曲段123与最后一个弯曲段123是分别衔接于该内端121与该外端122。该电感体13是封装该线圈12与部分该对引脚11，以令该对引脚11局部裸露出可供安装于该电路板10上的部位。
参阅图2，该磁芯电感器1的制法是先将一长条状空白导片(图未示)的一端焊接于一导线架110的两个悬臂部111的其中一者的一自由端112。后续，将该长条状空白导片卷绕(wind)成如图2所示的线圈12，以令焊接于该导线架110的该其中一悬臂部111的自由端112的该长条状空白导片的该端成为该线圈12的该内端121。接着，令该长条状空白导片的另一端焊接于该导线架110的该两悬臂部111的其中另一者的一自由端112，以使焊接于该导线架110的该其中另一悬臂部111的自由端112的该长条状空白导片的该另一端成为该线圈12的该外端122。进一步通过加热的手段使该线圈12的所述弯曲段123束缚在一起。于完成焊接、卷绕与束缚等步骤后，将焊接有该线圈12的导线架110放置于一压制机构(图未示)的一矩形模具(图未示)内，并于该矩形模具内填充一含有树脂(resin)、润滑剂(lubricant)、填充剂(filler)、铁(Fe)粉的粉末化磁性材料，以通过该压制机构对该粉末化磁性材料加压成型。在完成压制程序后，加热硬化该粉末化磁性材料内的树脂，以使经加热后的该粉末化磁性材料成为该磁芯电感器1的电感体13。最后，令该导线架110的该两悬臂部111的自由端112朝上弯折(bend)，并裁切经弯折后的该两自由端112以成为该磁芯电感器1的该对引脚11，从而制得如图1所示的磁芯电感器1。
该磁芯电感器(也就是，扼流器)1的制法只能在实施完一整套的制作流程后产制出单一颗磁芯电感器1，无法同时产出多颗磁芯电感器1。此外，所制得的电感器1尺寸仍达毫米(mm)等级，甚难轻薄短小化以符合智慧型手机等可携式电子装置的需求。
经上述说明可知，改善扼流器的制法以提升其产能，并缩减扼流器的尺寸以满足可携式电子装置的需求，是本实用新型所属技术领域的相关技术人员所待突破的课题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能满足可携式电子装置的需求的薄型化扼流器。
本实用新型薄型化扼流器，是能与电路电连接，其包含薄片、磁性体，及至少一线圈。该薄片包括两相反设置的平面、定义出填置空间的内环面，与至少一自该两平面其中一者朝该两平面其中另一者凹陷并围绕该填置空间的螺旋状沟渠。该磁性体填置于该填置空间。该线圈填置于该螺旋状沟渠并与该电路电连接。在本实用新型中，该磁性体具有第一高度(H1)，该线圈具有第二高度(H2)，且H1>H2。
本实用新型的薄型化扼流器，该薄片的内环面是贯穿该两平面。
本实用新型的薄型化扼流器，还包含绝缘层及导线层，该绝缘层是局部覆盖该线圈并裸露出该线圈的内端，该导线层是覆盖该绝缘层并连接该线圈的内端以能与该电路电连接。
本实用新型的薄型化扼流器，还包含导线层及内连接线，该薄片还包括贯穿该两平面并与该螺旋状沟渠的内端相通的内连通孔，该内连接线是填置于该内连通孔并连接该线圈的内端，该导线层是局部覆盖该两平面的该其中另一者以不与该线圈共平面，并连接该内连接线以能与该电路电连接。
本实用新型的薄型化扼流器，还包含内连接线，该线圈与该薄片的螺旋状沟渠的数量各为两个，各螺旋状沟渠是自各自所对应的平面凹陷，该薄片还包括贯穿该两平面并与各螺旋状沟渠的内端相通的内连通孔，该内连接线是填置于该内连通孔并连接各线圈的内端。
本实用新型的薄型化扼流器，还包含两磁性封装层，各磁性封装层是结合在该薄片的各平面上。
本实用新型的有益效果在于：将该线圈与该磁性体整合在单一个薄片内，令薄型化扼流器能满足可携式行动电子装置的需求。
附图说明
本实用新型的其他的特征及功效，将于参照图式的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一立体示意图，说明美国第2013/0106562A1早期公开号发明专利案所公开的一种安装在一电路板上的电感器；
图2是一立体示意图，说明图1的电感器自一导线架裁切前的态样；
图3是一俯视示意图，说明本实用新型薄型化扼流器的一第一实施例的量产方法的一步骤(a)；
图4是沿图1的直线IV-IV所取得的一截面图；
图5是一截面图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(b)；
图6是一截面图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(c)；
图7是一俯视示意图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(c11)；
图8是一沿图7的直线VIII-VIII所取得的截面图；
图9是一俯视示意图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(c12)；
图10是一沿图9的直线X-X所取得的截面图；
图11是一截面图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(d”)；
图12是一截面图，说明本实用新型该第一实施例的量产方法的一步骤(d)；
图13是一截面图，说明由本实用新型该第一实施例的量产方法所制得的薄型化扼流器；
图14是图13的一俯视示意图；
图15是一俯视示意图，说明本实用新型薄型化扼流器的一第二实施例的量产方法的一步骤(a)；
图16是沿图15的直线XVI-XVI所取得的一截面图；
图17是一截面图，说明本实用新型该第二实施例的量产方法的一步骤(b)；
图18是一截面图，说明本实用新型该第二实施例的量产方法的一步骤(c)；
图19是一俯视示意图，说明本实用新型该第二实施例的量产方法的一步骤(c21)；
图20是一截面图，说明由本实用新型该第二实施例的量产方法所制得的薄型化扼流器；
图21是图20的一俯视示意图；
图22是一仰视示意图，说明本实用新型薄型化扼流器的一第三实施例的量产方法的一步骤(a)；
图23是沿图22的直线XXIII-XXIII所取得的一截面图；
图24是一截面图，说明本实用新型该第三实施例的量产方法的一步骤(b)；
图25是一截面图，说明本实用新型该第三实施例的量产方法的一步骤(c)；
图26是一截面图，说明由本实用新型该第三实施例的量产方法所制得的薄型化扼流器；及
图27是图26的一俯视示意图。
具体实施方式
在本实用新型被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
本实用新型薄型化扼流器的一第一实施例的量产方法，是通过微机电系统(micro-electro-mechanical system；简称MEMS)制程来实施，其经量产的各薄型化扼流器是能与一电路(图未示)电连接。本实用新型该第一实施例的量产方法依序包含一步骤(a)、一步骤(b)、一步骤(c)、一步骤(d’)、一步骤(c11)、一步骤(c12)、一步骤(d”)，及一步骤(d)。
参阅图3与图4，该步骤(a)是于一基板200的两相反平面201的其中一者上覆盖一遮罩层9。该遮罩层9包括一图案91阵列，所述图案91彼此间隔设置，且各图案91具有一裸露出由该遮罩层9所覆盖的平面201的第一穿孔911，及一围绕各自所对应的第一穿孔911的螺旋状穿孔912。在本实用新型该第一实施例中，该基板200是由一以硅(Si)为主的材料所制成，如一厚度约250μm的石英(quartz)板；该遮罩层9是覆盖在位于该基板200上侧的平面201上，且是一经图案化(patterned)的光阻层(photoresist layer)。
参阅图5，该步骤(b)是自覆盖有该遮罩层9的该平面201移除裸露于该图案91阵列外的该基板200，以于该基板200形成一凹陷20阵列。各凹陷20包括一定义出一填置空间220的内环面22，及一围绕各自所对应的填置空间220的螺旋状沟渠23。在本实用新型该第一实施例中，该步骤(b)所形成的凹陷20阵列的各内环面22是贯穿该基板200的该两平面201，且该凹陷20阵列是通过氢氟酸(HF)实施湿蚀刻(wet etching)所完成。如图5所示，各螺旋状沟渠23的宽度是相对小于各容置空间220的宽度。
参阅图6，该步骤(c)是于各填置空间220与各螺旋状沟渠23内分别填置一磁性体3与一线圈4，各线圈4是能与各自所对应的该电路电连接。较佳地，该步骤(c)是先完成各磁性体3后，再完成各线圈4的制作。具体地来说，该步骤(c)是将一含有磁性陶瓷粉末、有机溶剂与粘结剂的组成混炼(compounding)成一膏状的陶瓷生坯(green)后，再通过挤压程序(extruding)于各填置空间220内填充该陶瓷生坯，并使陶瓷生坯中的有机溶剂挥发且令其粘结剂固化后以先行完成各磁性体3的制作后；再进一步地于各螺旋状沟渠23内形成一前驱物层或一晶种层，以通过化学镀法(electroless plating)或电镀法(electroplating)自各前驱物层或各晶种层沉积出各线圈4。在本实用新型该第一实施例中，磁性陶瓷粉末是由铁氧磁体(ferrite；Fe3O4)所制成，各线圈是由铜(Cu)所制成。该步骤(d’)是移除该基板200的平面201上的遮罩层9。
参阅图7与图8，该步骤(c11)是于各线圈4上覆盖一裸露出各线圈4的一内端41的绝缘层5。参阅图9与图10，该步骤(c12)是在各绝缘层5上覆盖一连接各线圈4的内端41的导线层61，以使各导线层61能与各自所对应的该电路电连接。
参阅图11，该步骤(d”)是于该基板200的各平面201上结合一磁性封装层体80。本实用新型该第一实施例的各磁性封装层体80是可通过冷压法(lamination)、涂布法(coating)或印刷法(printing)等技术结合至该基板200的各平面201上。在本实用新型该第一实施例中，各磁性封装层体80是通过冷压法结合至该基板200上，且各磁性封装层体80是一厚度约5μm～100μm间的铁氧磁体。
参阅图12、图13与图14，该步骤(d)是纵向切割该基板200以令经切割后的基板200定义出一薄片2阵列，以及令所述磁性封装层体80被切割成一磁性封装层8阵列，并横向分离填置有所述磁性体3与所述线圈4以及结合有所述磁性封装层8的所述薄片2，以使各线圈4的一外端42及各导线层61是分别裸露于各薄片2及位处于上方的各磁性封装层8外，从而量产出多个如图13及图14所示的薄型化扼流器C。如图13所示，在本实用新型该第一实施例的量产方法中，各磁性体3具有一第一高度(H1)，各线圈4具有一第二高度(H2)。
此处需补充说明的是，为使得各薄型化扼流器C具有足够的磁导率(permeability)，是需要借由该磁性体3的体积来贡献各薄型化扼流器C的磁导率。因此，H1>H2。此处值得一提的是，当各线圈4的一截面积≤100μm2时，各线圈4所占截面积不足，此将导致直流阻抗过大。相反地，当各线圈4的截面积≥15×104μm2时，各线圈4所占截面积过大，此将造成材料的浪费。因此，较佳地，各线圈4的截面积是介于100μm2至15×104μm2间。在本实用新型该第一实施例中，H1等于100μm，H2等于250μm，且各线圈4的截面积为5000μm2。
再参阅图13与图14，经本实用新型该第一实施例的量产方法所制得的各薄化型扼流器C是能与各自所对应的电路电连接，其包含该薄片2、该磁性体3、该线圈4、该绝缘层5、该导线层61，及该两磁性封装层8。
该薄片2包括两相反设置的平面21、贯穿该两平面21并定义出该填置空间220的该内环面22，与自该两平面21其中一者朝该两平面21其中另一者凹陷并围绕该填置空间220的螺旋状沟渠23。该磁性体3填置于该填置空间220。该线圈4填置于该螺旋状沟渠23并与该电路电连接。该绝缘层5是局部覆盖该线圈4并裸露出该线圈4的该内端41。该导线层61是覆盖该绝缘层5并连接该线圈4的内端41。各磁性封装层8是结合在该薄片2的各平面21上，以令所述磁性封装层8覆盖住该磁性体3，且令位处于上侧的磁性封装层8覆盖该线圈4与该导线层61。由图13与图14显示可知，该线圈4的外端42是裸露于该薄片2的一端面外，该导线层61则是裸露于该磁性封装层8的一端面外，以使该线圈4的外端42及该导线层61能与该电路电连接，令该电路的一电流能自该线圈4的外端42输入至线圈4并自该线圈4的内端41流经该导线层61输出。
根据上述第一实施例的详细说明可知，本实用新型通过MEMS制程将所述磁性体3与所述线圈4整合至厚度约250μm的基板200内部，可在执行完各步骤后同时制作出所述薄型化扼流器C，不只达到量产的目的，其所制得的薄型化扼流器C的厚度也趋近260～650μm，能满足轻薄短小化的可携式电子装置的需求。除此之外，本实用新型该第一实施例将各线圈4埋入各螺旋状沟渠23内，可令各线圈4于各自所对应的薄型化扼流器C内因具有充分的截面积而占有足够量的体积，以耐受较高的电流值，其于实际使用时所产生的直流阻抗较低，因而元件于实际使用状态下不易有过热的问题产生。
本实用新型薄型化扼流器的一第二实施例的量产方法大致上是相同于该第一实施例，其不同处是在于，该第二实施例未实施该步骤(c11)与该步骤(c12)，且该步骤(a)、该步骤(b)与该步骤(c)的细部做法略有别于该第一实施例。此外，在本发该第二实施例的量产方法中，该步骤(c)后还包含一步骤(c21)。
参阅图15与图16，在本实用新型该第二实施例的量产方法中，该步骤(a)的遮罩层9的各图案91还具有一第二穿孔913，各第二穿孔913是受各自所对应的螺旋状穿孔912所围绕并衔接于各自所对应的螺旋状穿孔912的一内端9121。
参阅图17，该步骤(b)的各凹陷20还包括一贯穿该基板200的该两平面201并与各自所对应的螺旋状沟渠23的一内端231相通的内连通孔24。各内连通孔24是自覆盖有该遮罩层9的平面201经移除裸露于各第二穿孔913外的该基板200后所形成。
参阅图18与图21，该步骤(c)还于各内连通孔24填置一连接各自所对应的线圈4的内端41的内连接线7。
参阅图19，该步骤(c21)是于该基板200的该两平面201的其中另一者上(也就是，位于该基板200的下侧处的平面201)覆盖一连接各自所对应的内连接线7的导线层62，以不与各自所对应的线圈4共平面，并使各导线层62能与各自所对应的该电路电连接。
参阅图20与图21，根据上述第二实施例的量产方法所制得的各薄型化扼流器C，还包含该导线层62及该内连接线7。在本实用新型该第二实施例中，各薄片2还包括贯穿该两平面21并与该螺旋状沟渠23的内端231相通的该内连通孔24，且各内连接线7是填置于各自所对应的内连通孔24并连接各自所对应的线圈4的内端41。各导线层62是局部覆盖该两平面21的该其中另一者(也就是，位于该薄片2的下侧处的平面21)以不与该线圈4共平面，并连接各自所对应的内连接线7以能与各自所对应的电路电连接。由图20与图21显示可知，该线圈4的外端42是裸露于该薄片2的端面外，该导线层62则是裸露于位在下方的该磁性封装层8的端面外，以使该线圈4的外端42及该导线层62能与该电路电连接，令该电路的电流能自该线圈4的外端42输入至线圈4，并依序流经该线圈4的内端41、该内连接线7与该导线层62，以自该导线层62输出。
本实用新型薄型化扼流器的一第三实施例的量产方法大致上是相同于该第二实施例，其不同处是在于，该第三实施例未实施该步骤(c21)，且该步骤(a)、该步骤(b)与该步骤(c)的细部做法也略有别于该第二实施例。
在本实用新型该第三实施例的量产方法中，该步骤(a)的遮罩层9的数量是两个，且各遮罩层9是对应覆盖该基板200的各平面201。详细地来说，位在该基板200上侧的该平面201上的该遮罩层9的图案91阵列，是如图15所示，而位在该基板200下侧的该平面201上的该遮罩层9的图案91阵列，则是如图22与图23所示。各遮罩层9的各图案91的第二穿孔913是受各自所对应的螺旋状穿孔912所围绕，并衔接于各自所对应的螺旋状穿孔912的内端9121。
参阅图24，该步骤(b)的各凹陷20的内连通孔24是贯穿该基板200的该两平面201，并与各自所对应的螺旋状沟渠23的内端231相通。具体地来说，各内连通孔24是自各平面201经移除裸露于各第二穿孔913外的该基板200后所形成。
参阅图25与图27，该步骤(c)于各内连通孔24所填置的各内连接线7是连接各自所对应的线圈4的内端41。
参阅图26与图27，根据上述第三实施例的量产方法所制得的各薄型化扼流器C，该线圈4与该薄片2的螺旋状沟渠23的数量各为两个。各螺旋状沟渠23是自各自所对应的平面21凹陷，各内连通孔24是贯穿该薄片2的该两平面21，并与各螺旋状沟渠23的内端231相通，且各内连接线7是填置于各内连通孔24并连接各线圈4的内端41。具体地来说，由图26与图27显示可知，各线圈4的外端42是裸露于该薄片2的端面外，以使各线圈4的外端42能与该电路电连接，令该电路的电流能自位处于上侧的线圈4的外端42输入，并依序流经位处于上侧的线圈4的内端41、内连接线7、位处于下侧的线圈4的内端41，以自位处于下侧的导线4的外端42输出。
根据上述各实施例的具体说明可知，本实用新型通过MEMS制程将所述磁性体3与所述线圈4整合至厚度只约250μm的基板200内部，可在执行完各步骤后同时制作出所述薄型化扼流器C，不只达到量产的目的以提升产能，其所制得的薄型化扼流器C的厚度也趋近260～650μm，能满足轻薄短小化的可携式电子装置的需求。除此之外，本实用新型所述实施例将各线圈4埋入各自所对应的螺旋状沟渠23内，可令各线圈4于各自所对应的薄型化扼流器C内因具有充分的截面积而占有足够量的体积，以耐受较高的电流值，且于实际使用时所产生的直流阻抗较低，因而元件于实际使用状态下不易有过热的问题产生。
综上所述，本实用新型薄型化扼流器使所述磁性体3与所述线圈4整合至单一个基板200内部，可在实施完一整套的步骤后同时产制所述薄型化扼流器C，且经量产制得的该薄型化扼流器C也能满足可携式电子装置的需求；再者，于各薄片2的螺旋状沟渠23内所埋入的线圈4能在各自所对应的薄型化扼流器C内因具有充分的截面积而占有足够量的体积，足以承受较高的电流值因而直流阻抗较低，不易导致元件过热，所以确实能达成本实用新型的目的。
以上所述者，只为本实用新型的实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，也就是凡依本实用新型权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型的范围。
Claims (6)
1.一种薄型化扼流器，是能与电路电连接，其特征在于：其包含：
薄片，包括两相反设置的平面、定义出填置空间的内环面，与至少一自该两平面其中一者朝该两平面其中另一者凹陷并围绕该填置空间的螺旋状沟渠；
磁性体，填置于该填置空间；及
至少一线圈，填置于该螺旋状沟渠并与该电路电连接；
其中，该磁性体具有第一高度(H1)，该线圈具有第二高度(H2)，且第一高度(H1)>第二高度(H2)。
2.根据权利要求1所述的薄型化扼流器，其特征在于：该薄片的内环面是贯穿该两平面。
3.根据权利要求2所述的薄型化扼流器，其特征在于：还包含绝缘层及导线层，该绝缘层是局部覆盖该线圈并裸露出该线圈的内端，该导线层是覆盖该绝缘层并连接该线圈的内端以能与该电路电连接。
4.根据权利要求2所述的薄型化扼流器，其特征在于：还包含导线层及内连接线，该薄片还包括一贯穿该两平面并与该螺旋状沟渠的内端相通的内连通孔，该内连接线是填置于该内连通孔并连接该线圈的内端，该导线层是局部覆盖该两平面的该其中另一者以不与该线圈共平面，并连接该内连接线以能与该电路电连接。
5.根据权利要求2所述的薄型化扼流器，其特征在于：还包含内连接线，该线圈与该薄片的螺旋状沟渠的数量各为两个，各螺旋状沟渠是自各自所对应的平面凹陷，该薄片还包括贯穿该两平面并与各螺旋状沟渠的内端相通的内连通孔，该内连接线是填置于该内连通孔并连接各线圈的内端。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的薄型化扼流器，其特征在于：还包含两磁性封装层，各磁性封装层是结合在该薄片的各平面上。
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