CN218482079U - 一种多层纳米晶电感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多层纳米晶电感器，包括多层纳米晶线路板和多组导电柱；多层所述纳米晶线路板通过多组所述导电柱依次层叠设置；所述纳米晶线路板包括磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料；通过由磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料组合成纳米晶线路板，并利用纳米晶线路板上的导电柱将不同层的纳米晶线路板依次层叠设构成多层纳米晶电感器，将具备高磁导率的磁性复合基板制备成多层电感器，相对于传统的电感器可以减少线圈的匝数，从而降低电感器的直流电阻，以及降低电流负载下电感器的温升，并且由于纳米晶材料具备较高屏蔽效应，还能够降低材料的散磁通并减少电路噪声，达到提高电感器性能的效果。

Description

一种多层纳米晶电感器

技术领域

本实用新型涉及电感线圈技术领域，特别是涉及一种多层纳米晶电感器。

背景技术

电感器是用于把电能转化为磁能而存储起来的元件。其中，功率型电感器的发展趋势为小型化、薄型化、高频、低DCR(Directive Current Resistance，直流电阻)、大电流以及低EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)。

目前，电感器多采用Fe-Si合金以及纯铁粉制成。而Fe-Si合金以及纯铁粉等材料由于受到材料自身具有的特性，如磁导率、电阻率等的限制。使得在封装成小尺寸的电感器时，为了满足必要的电感值要求，电感器往往存在高DCR、低饱和电流等缺点，导致DC-DC(直流-直流)转化效率低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：一种多层纳米晶电感器，降低电感器的直流电阻以及提升低温升特性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种多层纳米晶电感器，包括多层纳米晶线路板和多组导电柱；

多层所述纳米晶线路板通过多组所述导电柱依次层叠设置；

所述纳米晶线路板包括磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料；

所述线圈图案设置于所述磁性复合基板一侧的表面；

所述磁性浆料设置于所述磁性复合基板与所述线圈图案形成的空隙中。

进一步地，所述磁性复合基板包括至少一层的纳米晶磁性层和至少一层的衬底胶层；

所述纳米晶磁性层包括多组纳米晶磁性碎片；

所述衬底胶层设置于多组所述纳米晶磁性碎片之间；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层层叠设置。

进一步地，所述磁性复合基板包括两层所述纳米晶磁性层；

所述衬底胶层还设置于两层的所述纳米晶磁性层之间。

进一步地，所述纳米晶磁性层的厚度范围为15um-30um；

所述衬底胶层的厚度范围为2um-8um。

进一步地，所述纳米晶磁性层的相对磁导率范围为100-500；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层的相对磁导率不同。

进一步地，不同层的所述纳米晶线路板上的所述导电柱的位置彼此错位分布，且所有所述导电柱在底层的所述纳米晶线路板上的投影不重合。

进一步地，所述线圈图案的厚度范围为20um-40um；

所述线圈图案的宽厚比范围为5:1-20:1。

进一步地，所述磁性浆料的厚度与线圈图案的厚度的比值范围为1.1-1.5。

进一步地，所述磁性浆料的相对磁导率范围为20-40。

本实用新型的有益效果在于：通过由磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料组合成纳米晶线路板，并利用纳米晶线路板上的导电柱将不同层的纳米晶线路板依次层叠设构成多层纳米晶电感器，将具备高磁导率的磁性复合基板制备成多层电感器，相对于传统的电感器可以减少线圈的匝数，从而降低电感器的直流电阻，以及降低电流负载下电感器的温升，并且由于纳米晶材料具备较高屏蔽效应，还能够降低材料的散磁通并减少电路噪声，达到提高电感器性能的效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的一种多层纳米晶电感器的结构透视图；

图2本实用新型实施例中的一种多层纳米晶电感器的纳米晶线路板结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的一种多层纳米晶电感器的磁性复合基板结构示意图；

标号说明：

1、纳米晶线路板；11、磁性复合基板；111、纳米晶磁性层；112、衬底胶层；12、线圈图案；13、磁性浆料；2、导电柱。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种多层纳米晶电感器，包括多层纳米晶线路板和多组导电柱；

多层所述纳米晶线路板通过多组所述导电柱依次层叠设置；

所述纳米晶线路板包括磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料；

所述线圈图案设置于所述磁性复合基板一侧的表面；

所述磁性浆料设置于所述磁性复合基板与所述线圈图案形成的空隙中。

由上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过由磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料组合成纳米晶线路板，并利用纳米晶线路板上的导电柱将不同层的纳米晶线路板依次层叠设构成多层纳米晶电感器，将具备高磁导率的磁性复合基板制备成多层电感器，相对于传统的电感器可以减少线圈的匝数，从而降低电感器的直流电阻，以及降低电流负载下电感器的温升，并且由于纳米晶材料具备较高屏蔽效应，还能够降低材料的散磁通并减少电路噪声，达到提高电感器性能的效果。

进一步地，所述磁性复合基板包括至少一层的纳米晶磁性层和至少一层的衬底胶层；

所述纳米晶磁性层包括多组纳米晶磁性碎片；

所述衬底胶层设置于多组所述纳米晶磁性碎片之间；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层层叠设置。

由上述描述可知，通过由至少一层的纳米晶磁性层和衬底胶层组成磁性复合基板，而纳米晶磁性层包括多组纳米晶磁性碎片，并通过在纳米晶磁性碎片之间填充衬底胶层形成磁性复合基板，从而能够通过调节纳米晶磁性碎片的大小，对磁性复合基板的相对磁导率进行调节，满足不同场景下对磁导率的需求。

进一步地，所述磁性复合基板包括两层所述纳米晶磁性层；

所述衬底胶层还设置于两层的所述纳米晶磁性层之间。

由上述描述可知，通过由双层纳米晶磁性层构成磁性复合基板，并在两层的纳米晶磁性层之间填充衬底胶层，使得两层的纳米晶磁性层稳固连接。

进一步地，所述纳米晶磁性层的厚度范围为15um-30um；

所述衬底胶层的厚度范围为2um-8um。

由上述描述可知，通过采用厚度范围为15um-30um的纳米晶磁性层，以及厚度范围为2um-8um的衬底胶层，从而能够根据不同的应用场景选择不同厚度的纳米晶磁性层，并根据纳米晶磁性层的厚度调整设置不同的衬底胶层厚度，使得磁性复合基板结构稳定。

进一步地，所述纳米晶磁性层的相对磁导率范围为100-500；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层的相对磁导率不同。

由上述描述可知，通过将不同层的纳米晶磁性层的相对磁导率设置为不同，从而减小了由于纳米晶磁性层与磁性浆料之间存在磁导率相差较大而导致的耦合问题。

进一步地，不同层的所述纳米晶线路板上的所述导电柱的位置彼此错位分布，且所有所述导电柱在底层的所述纳米晶线路板上的投影不重合。

由上述描述可知，通过将不同层的纳米晶线路板上的导电过孔的位置彼此呈位错分布，从而通过交错分布的导电过孔将不同层的纳米晶线路板依次连接成连续的线圈。

进一步地，所述线圈图案的厚度范围为20um-40um；

所述线圈图案的宽厚比范围为5:1-20:1。

由上述描述可知，通过设置厚度范围为20um-40um的线圈图案，且线圈图案的宽厚比范围为5:1-20:1，从而使得形成的电感具备较大的横截面积和较低的直流电阻，提升电感器的性能。

进一步地，所述磁性浆料的厚度与线圈图案的厚度的比值范围为1.1-1.5。

由上述描述可知，通过将磁性浆料的厚度与线圈图案的厚度的比值范围为1.1-1.5，从而通过磁性浆料将不同层的磁性复合基板以及线圈图案间隔设置，避免接触造成短路等问题。

进一步地，所述磁性浆料的相对磁导率范围为20-40。

由上述描述可知，通过采用相对磁导率范围为20-40的磁性浆料，从而能够根据不同的使用场景调整所使用的磁性浆料的相对磁导率，满足不同场景下磁性浆料的使用。

本实施例上述一种多层纳米晶电感器可以适用于电子仪器设备中的大功率中高频变压器、高精度电流互感器等场景，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1，一种多层纳米晶电感器，包括多层纳米晶线路板1和多组导电柱2；

多层所述纳米晶线路板1通过多组所述导电柱2依次层叠设置；不同层的所述纳米晶线路板1上的所述导电柱2的位置彼此错位分布，且所有所述导电柱2在底层的所述纳米晶线路板1上的投影不重合；所述纳米晶线路板1上设置有导电过孔，即每一层的所述磁性复合基板11以及所述线圈图案12形成非闭环的图形；且不同层的所述纳米晶线路板1上的导电过孔在底层的所述纳米晶线路板1上的投影不重合；

请参照图2，所述纳米晶线路板1包括磁性复合基板11、线圈图案12和磁性浆料13；所述线圈图案12设置于所述磁性复合基板11一侧的表面；所述磁性浆料13设置于所述磁性复合基板11与所述线圈图案12形成的空隙中；即所述磁性浆料13沿所述线圈图案12的外侧以及内侧渗透至所述磁性复合基板11和所述线圈图案12的空隙中；所述磁性浆料13的相对磁导率范围为20-40；所述磁性浆料13的厚度与所述线圈图案12的厚度的比值范围为1.1-1.5；所述线圈图案12的厚度范围为20um-40um；所述线圈图案12的宽厚比范围为5:1-20:1，其中所述线圈图案12的宽度为所述线圈图案12外圈至内圈的距离，所述线圈图案12的厚度为所述线圈图案12的上侧至下侧的距离，通过设置较高的宽厚比，使得所述线圈图案12沿电流传输方向上的截面面积增大，从而降低了线圈图案12的电阻，实现降低直流电阻的效果；

请参照图3，所述磁性复合基板11包括至少一层的纳米晶磁性层111和至少一层的衬底胶层112；所述纳米晶磁性层111包括多组纳米晶磁性碎片；所述衬底胶层112设置于多组所述纳米晶磁性碎片之间；不同层的所述磁性复合基板11中的所述纳米晶磁性层111层叠设置；在一可选的实施方式中，所述磁性复合基板11包括两层所述纳米晶磁性层111；所述衬底胶层112还设置于两层的所述纳米晶磁性层111之间；所述纳米晶磁性层111的厚度范围为15um-30um；所述衬底胶层112的厚度范围为2um-8um；将所述衬底胶层112设置于多组所述纳米晶磁性碎片之间时，需要对所述衬底胶层112进行软化处理，再通过挤压等方式将软化后所述衬底胶层112填充至所述的纳米晶磁性碎片之间，即所述衬底胶层112的厚度为其在软化前的厚度；所述纳米晶磁性层111的相对磁导率范围为100-500；即所述纳米晶线路板1包括一层所述磁性复合基板11，而一层所述磁性复合基板11包括至少一层的所述纳米晶磁性层111；

在一可选的实施方式中，不同层的所述磁性复合基板11中的所述纳米晶磁性层111的相对磁导率不同；由于所述磁性复合基板11中的所述纳米晶磁性层111的相对磁导率与所述磁性浆料13的相对磁导率相差较大，为减少由于相对磁导率差异过大带来的耦合问题，需要在有所述磁性浆料13的所述纳米晶磁性层111采用相对较低的磁导率，而在电感器的顶部和底部不包含所述磁性浆料13的所述纳米晶磁性层111采用相对较高的磁导率；其中，相对较低的磁导率是指磁导率在100-300之间，相对较高的磁导率指磁导率在300-500之间；

在一种具体的实现方式中，以所述磁性浆料13的磁导率为20，所述磁性复合基板11的层数为5层，表面含有所述线圈图案12的所述磁性复合基板11磁导率为200，不含所述所述线圈图案12的所述磁性复合基板11磁导率为400；制备尺寸为2.0mm*1.6mm*0.65mm的电感器，测得电感器的感值Ls、直流电阻DCR、温升40℃下的加载电流I_temp性能，如下：

本实施例：电感器的感值＝1.0，直流电阻＝26，加载电流＝4.5；

现有技术：电感器的感值＝1.0，直流电阻＝42，加载电流＝3.6；

通过本实用新型实施例的实验结果与现有技术对比，本实用新型制备的电感器在感值相同的情况下，具备更低的直流电阻，以及更高的温升电流。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种多层纳米晶电感器，其特征在于，包括多层纳米晶线路板和多组导电柱；

多层所述纳米晶线路板通过多组所述导电柱依次层叠设置；

所述纳米晶线路板包括磁性复合基板、线圈图案和磁性浆料；

所述线圈图案设置于所述磁性复合基板一侧的表面；

所述磁性浆料设置于所述磁性复合基板与所述线圈图案形成的空隙中。

2.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述磁性复合基板包括至少一层的纳米晶磁性层和至少一层的衬底胶层；

所述纳米晶磁性层包括多组纳米晶磁性碎片；

所述衬底胶层设置于多组所述纳米晶磁性碎片之间；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层层叠设置。

3.根据权利要求2所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述磁性复合基板包括两层所述纳米晶磁性层；

所述衬底胶层还设置于两层的所述纳米晶磁性层之间。

4.根据权利要求2或3所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述纳米晶磁性层的厚度范围为15um-30um；

所述衬底胶层的厚度范围为2um-8um。

5.根据权利要求2所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述纳米晶磁性层的相对磁导率范围为100-500；

不同层的所述磁性复合基板中的所述纳米晶磁性层的相对磁导率不同。

6.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，不同层的所述纳米晶线路板上的所述导电柱的位置彼此错位分布，且所有所述导电柱在底层的所述纳米晶线路板上的投影不重合。

7.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述线圈图案的厚度范围为20um-40um；

所述线圈图案的宽厚比范围为5:1-20:1。

8.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述磁性浆料的厚度与线圈图案的厚度的比值范围为1.1-1.5。

9.根据权利要求1所述的一种多层纳米晶电感器，其特征在于，所述磁性浆料的相对磁导率范围为20-40。

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