TW201423786A - 平面線圈、變壓器及平面線圈之製造方法 - Google Patents

平面線圈、變壓器及平面線圈之製造方法 Download PDF

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Abstract

平面線圈包括：有效線段，係構成為在至少一圈延伸且會有電流流通；虛線段，係構成為在至少一圈延伸而且電流不會流通。

Description

平面線圈、變壓器及平面線圈之製造方法
本發明係有關於平面線圈、變壓器及平面線圈之製造方法。
在專利文獻1，揭示一種線圈元件之製造方法，該線圈元件係具有：磁性體基板；樹脂層，其形成於該磁性體基板上；及平面線圈導體，其被埋入該樹脂層。該製程係具有：準備磁性體基板之步驟；樹脂層形成步驟，係將樹脂層形成於磁性體基板；槽形成步驟，係將具有線圈狀之凸部的模具壓在樹脂層，而形成線圈狀的槽；及導體形成步驟，係使導電性金屬填充於槽內，而形成平面線圈導體。
先行專利文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開2010-87030號公報
可是，在該平面線圈之製造方法，每次平面線圈導體之圈數改變就需要新的模具，而成本變貴。且模具製作費時，無法應付緊急之圈數變更。
本發明之目的在於提供圈數之設定自由度高之平面線圈、變壓器及平面線圈之製造方法。
用以達成該目的之平面線圈係包括：有效線段，係構成為在至少一圈延伸而且會有電流流通；虛線段，係構成為在至少一圈延伸而且電流不會流通。
10‧‧‧平面線圈
20‧‧‧繞線部
21、22、23、24‧‧‧有效線段
30‧‧‧虛線段
50‧‧‧金屬板
60‧‧‧端子部
61‧‧‧端子部
80、81‧‧‧連接部
90‧‧‧樹脂基板
91‧‧‧貫穿孔
第1圖(a)係第1實施形態之平面線圈的平面圖，第1圖(b)係平面線圈的正視圖。
第2圖(a)係第1圖(a)之Ⅱ部的放大圖，第2圖(b)係第2圖(a)中之2B-2B線的縱向剖面圖，第2圖(c)係第2圖(a)中之2C-2C線的縱向剖面圖。
第3圖(a)係平面線圈的平面圖，第3圖(b)係平面線圈的正視圖。
第4圖係第3圖(a)之Ⅳ部的放大圖。
第5圖(a)係平面線圈的平面圖，第5圖(b)係平面線圈的正視圖。
第6圖(a)係第5圖(a)之Ⅵ部的放大圖，第6圖(b)係第6圖(a)中之6B-6B線的縱向剖面圖，第6圖(c)係第6圖(a)之在6C-6C線的縱向剖面圖。
第7圖(a)係在第2實施形態之變壓器的平面圖，第7圖(b)係第7圖(a)中之7B-7B線的縱向剖面圖，第7圖(c)係第7圖(a)中之7C-7C線的縱向剖面圖。
第8圖(a)係變壓器的平面圖，第8圖(b)係第8圖(a)中之8B-8B線的縱向剖面圖，第8圖(c)係第8圖(a)中之8C-8C線的縱向剖面圖。
(第1實施形態)
以下，根據圖面，說明平面線圈之一實施形態。
如第1圖(a)所示，平面線圈10係藉由以沖壓機對金屬板例如銅板進行沖壓加工所形成，例如藉由黏著片黏著於基板90的上面。平面線圈10之圈數係「4」。平面線圈10係具有：繞線部20；寬幅的端子部60，係設置於繞線部20之一端；及寬幅的端子部61，係設置於繞線部20之另一端。繞線部20係捲繞成螺旋狀。
在該繞線部20，最外周之一圈份量的線段30是虛線段，電流不會流至虛線段30。比虛線段30更靠近內徑側之4圈份量的線段21、22、23、24是電流會流通的有效線段。上述所謂的「4圈」之平面線圈10的圈數係有效繞組21~24的圈數，即是平面線圈10的有效圈數。
詳言之，如第2圖(a)及第2圖(b)所示，從最外周算起的第2圈之線段的一部分被切斷，形成切斷部C4。在與該切斷部C4鄰接地位置，最外周之線段與從最外周算起的第2圈之線段係藉由連接部81連接。
具體而言，如第3圖(a)所示，以沖壓加工沖壓金屬板50而形成線圈形狀，即具有5圈份量之線段71、72、73、74、75的繞線部20時，如第4圖所示，於螺旋狀之繞線部20設置有在徑向延伸之連接部80。然後，在金屬板50黏著於樹脂基板90之狀態下，如第2圖(a)及第2圖(b)所示，藉由沖壓加工切斷從最外周算起的第2圈之線段的一部分，形成切斷部4C。又，切斷在徑向延伸之連接部80中的從最外周算起的第2圈之線段與從最外周算起的第3圈之線段之間的部分，形成切斷部C1。進而，切斷在徑向延伸之連接部80中的從最外周算起的第3圈之線段與從最外周算起的第4圈之線段之間的部分，形成切斷部C2。進而，切斷在徑向延伸之連接部80中從最外周算起的第4圈之線段與從最外周算起的第5圈之線段之間的部分，形成切斷部C3。
依此方式，有效線段21、22、23、24與虛線段30係在一部分(連接部81)上彼此連接，而且在其他的一部分(切斷部C1、C2、C3、C4)上彼此被切斷。因此，至少一圈是用有效線段形成，至少一圈是用虛線段形成。因此，圈數之設定自由度高。
平面線圈10(有效線段與虛線段)係黏著於作為絕緣基板之樹脂基板90的一面。
其次，說明平面線圈10的作用。
在製造時，如第3圖(a)及第4圖(a)所示，以沖壓模具對金屬板50沖壓，形成螺旋狀之繞線部20、與在徑向連接繞線部20之複數個圈部的連接部80。藉 連接部80可保持繞線部20之線段間的間隔。依此方式，於被沖壓之金屬板50的一部分上設置有連接部80。
然後，將所沖壓之金屬板50(平面線圈10)黏著於樹脂基板90之一側的面。於樹脂基板90形成貫穿孔91。貫穿孔91係形成在對應於切斷部C1、C2、C3、C4的區域。即，以與藉沖壓模具所沖壓之金屬板50的部位對應的方式形成貫穿孔91。
接著，將黏著於基板90之金屬板50與基板90一起設定於沖壓機，並以沖壓模具從金屬板50沖壓掉不要部分，而形成有效線段及虛線段。即，對黏著於樹脂基板90之金屬板50施以沖壓加工，而從金屬板50除去不要部分，切斷平面線圈之連接部80。即，使繞線部20之複數個圈部在徑向彼此絕緣。詳言之，從第3圖(a)所示的金屬板50，形成第1圖(a)及第2圖(a)所示之具有4圈之有效線段的繞線部20。具體而言，在從最外周算起的第2圈之線段形成切斷部C4，在徑向延伸之連接部80上形成切斷部C1、C2、C3。
或者，從具有5圈的線段之第3圖(a)所示的金屬板50，形成第5圖(a)及第6圖(a)所示之平面線圈11。該平面線圈11係包括具有3圈之有效線段的繞線部20。具體而言，在將第3圖(a)所示的金屬板50黏著於樹脂基板90之狀態，如第6圖所示，藉沖壓加工，在從最外周算起的第2圈之線段形成切斷部C12，在從最外周算起的第3圈之線段形成切斷部C13。又，切斷在徑向延伸之連接部80中從最外周算起的第3圈之線段與從 最外周算起的第4圈之線段之間的部分，形成切斷部C10，而且切斷從最外周算起的第4圈之線段與從最外周算起的第5圈之線段之間的部分，形成切斷部C11。藉此，在平面線圈11之繞線部20，最外周之一圈份量的線段40及從最外周算起的第2圈之線段41係虛線段，電流不會流至虛線段40、41。比虛線段41更靠近內徑側之3圈份量的線段31、32、33是電流會流通的有效線段。
依此方式，藉由只是改變連接部之切斷位置(絕緣位置)，可簡單地變更繞線部20之圈數(有效圈數)。
若依據該實施形態，可得到如以下所示之效果。
(1)在平面線圈10，至少一圈是由電流會流通的有效線段所形成，至少一圈是由電流不會流通的虛線段所形成。因此，圈數之設計自由度高。
在本實施形態，因為藉由只是如第2圖(a)及第6圖(a)所示改變連接部之切斷位置(絕緣位置)，就可簡單地變更圈數，所以耗費變成便宜。又，因為即使是緊急之圈數變更，亦只是製作切斷連接部的模具，所以可迅速應付。
(2)有效線段與虛線段係在一部分彼此連接，而且在其他的一部分自彼此切斷。換言之，虛線段係具有與有效線段連接的第1端、及從有效線段切斷的第2端。藉此，平面線圈10係包含至少一圈之有效線段、與至少一圈的虛線段。
(3)有效線段與虛線段係黏著於樹脂基板90的一面。即，藉由金屬板50包含虛線段，可將金屬板50堅固地黏著固定於基板90。
(4)平面線圈之製造方法係具有第1~第3步驟。在第1步驟，對金屬板50沖壓，而形成螺旋狀之繞線部20、與在徑向連接繞線部20之複數個圈部的連接部80。在第2步驟，將在第1步驟所沖壓之金屬板50黏著於基板90。在第3步驟，以模具對黏著於基板90之金屬板50的不要部分沖壓，形成在至少一圈延伸而且電流會流通的有效線段、與在至少一圈延伸而且電流不會流通的虛線段。因此，藉由一台設備(一台沖壓機)僅改變切斷部分，就可製造複數種平面線圈。
(第2實施形態)
其次，主要說明第2實施形態與第1實施形態之相異點。
本實施形態係包括一次繞組、二次繞組及鐵心的變壓器。
如第7圖(a)~第7圖(c)所示，將第1圖(a)所示之平面線圈10(有效線段及虛線段)黏著於絕緣基板140的上面。將作為導電線之第5圖(a)所示之平面線圈11黏著於絕緣基板140的下面。作為導電線之平面線圈11係相對平面線圈10以絕緣基板140為基準對稱地，即在隔著絕緣基板140相對向之狀態作配置。平面線圈10(有效線段)係構成變壓器之一次繞組，平面線圈11(導電線)係構成變壓器之二次繞組。即，藉絕緣基板140與 配置於絕緣基板140之兩側的2個平面線圈10、11，形成是平面線圈組立體之變壓器。
又，在平面線圈11，熱接合作為散熱構件的外殼120。
以下，作詳細說明。
如第7圖(a)~第8圖(c)所示，變壓器110係構成為使在變壓器110之繞線部所產生的熱散熱至外殼120。
作為鐵心130，使用E-I型鐵心，鐵心130係由E型鐵心131與I型鐵心132所構成。在第7圖(c)，以一點鏈線表示I型鐵心132。
在絕緣基板140的第1面的上面，黏著作為一次繞組的平面線圈10。在第1面相反側之絕緣基板140的第2面的下面，黏著作為二次繞組的平面線圈11。在第8圖(c)省略第7圖(c)之I型鐵心132及平面線圈10，而且以一點鏈線表示絕緣基板140。
凹部121形成於構成板狀之外殼120的上面120a。E型鐵心131嵌入外殼120的凹部121。E型鐵心131係由板狀之本體部131a、在本體部131a之上面的中央部突出的中央磁腳131b、及突設於本體部131a之上面之端部的兩側磁腳131c、131d所構成。中央磁腳131b係構成圓柱形。
如第8圖(a)及第8圖(c)所示，在外殼120的上面120a，隔著E型鐵心131之中央磁腳131b，配置有載置部122、123。載置部122之上面122a及載置部123之上面123a係平坦，且高度相同。
平面線圈11經由矽製片(省略圖示)被載置於外殼120之載置部122、123的上面122a、123a。在平面線圈10、11所產生之熱係散熱至外殼120之載置部122、123。
如第7圖(a)~第7圖(c)所示，在絕緣基板140之中央部，形成供E型鐵心131之中央磁腳131b通過的貫穿孔141。如第7圖(a)所示，平面線圈10之繞線部係以絕緣基板140之貫穿孔141為中心所捲繞的一條導體，並包含4圈有效線段與1圈虛線段。如第8圖(a)所示，平面線圈11之繞線部係以絕緣基板140之貫穿孔141為中心所捲繞的一條導體，並包含3圈有效線段與2圈虛線段。
平面線圈11以與外殼120之載置部122、123的上面122a、123a絕緣之狀態下黏著於上面122a、123a。因此，可抑制變壓器之繞線部的溫度上升。
若依據該實施形態，不僅該(1)~(4)之效果，而且可得到如以下所示之效果。
(5)平面線圈11形成於絕緣基板140之第2面(下面)，因為變壓器的厚度薄，所以實用上較佳。
(6)平面線圈11係捲繞的形狀，並相對平面線圈10以絕緣基板140為基準呈對稱地配置。即，隔著絕緣基板140與平面線圈10相對向配置。因此，在從絕緣基板140之上面側與下面側將平面線圈10及平面線圈11壓接於絕緣基板140時，平面線圈10及平面線圈11對絕緣基板1的黏著強度提高。
(7)平面線圈10之有效線段係作用為變壓器之一次繞組，平面線圈11係作用為變壓器之二次繞組。因此，可易於形成變壓器110。
(8)作為散熱構件之外殼120熱接合於平面線圈11。因此，形成包含虛線段之導熱路徑，使散熱效率提高。
實施形態係未受上述所限定，例如亦可如以下所示具體化。
在第2實施形態，將平面線圈10黏著於絕緣基板140之上面，將平面線圈11黏著於絕緣基板140之下面。但未限定如此，例如，亦可將平面線圈10黏著於絕緣基板140之下面，將平面線圈11黏著於絕緣基板140之上面。
又，配置於絕緣基板140之上面的平面線圈10亦可與散熱構件熱結合。平面線圈10及平面線圈11雙方亦可與散熱構件熱結合。
總之，當散熱構件與平面線圈10及平面線圈11中之至少一方熱接合時，會形成包含虛線段份量之導熱路徑，使散熱效率提高。
平面線圈10、11係亦可以鋁板所形成，總之，只要是導電性金屬即可。
若為至少一圈是以有效線段形成，至少一圈是以虛線段所形成者，則繞組之圈數不管是多少圈都可。
平面線圈係亦可藉黏著以外的方法和基板接合。
10‧‧‧平面線圈
20‧‧‧繞線部
21、22、23、24‧‧‧有效線段
30‧‧‧虛線段
60‧‧‧端子部
61‧‧‧端子部
90‧‧‧樹脂基板

Claims (10)

  1. 一種平面線圈，係包括：有效線段，係構成為在至少一圈延伸且電流會流通；虛線段，係構成為在至少一圈延伸而且電流不會流通。
  2. 如請求項1之平面線圈，其中該有效線段與該虛線段係在一部分彼此連接，而且在其他的一部分自彼此切斷。
  3. 如請求項1之平面線圈，其中該虛線段係具有與該有效線段連接之第1端、及從該有效線段所切斷之第2端。
  4. 如請求項1之平面線圈，其中該有效線段與該虛線段係構成為與絕緣基板之第1面接合。
  5. 如請求項4之平面線圈，其中導電線設置於該絕緣基板之第2面。
  6. 如請求項5之平面線圈，其中該導電線係具有捲繞的形狀，並隔著該絕緣基板對該有效線段與該虛線段相對向配置。
  7. 如請求項5之平面線圈，其中該導電線係具有捲繞的形狀，並以該絕緣基板為基準對該有效線段與該虛線段呈對稱地配置。
  8. 一種變壓器，係藉由如請求項6或7之平面線圈所形成的變壓器， 該有效線段係作用為一次繞組；該導電線係作用為二次繞組。
  9. 如請求項8之變壓器，其中散熱構件與該平面線圈及該導電線中至少一方熱接合。
  10. 一種平面線圈之製造方法，其具有：第1步驟，係藉由對金屬板沖壓，形成螺旋狀之繞線部、與在徑向連接該繞線部之複數個圈部的連接部；第2步驟，係將在該第1步驟所沖壓之金屬板黏著於基板；及第3步驟，係以模具對在該第2步驟黏著於該基板之金屬板的不要部分沖壓，形成構成為在至少一圈延伸而且電流會流通的有效線段、與構成為在至少一圈延伸而且電流不會流通的虛線段。
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