TW493186B - Inductor coil structure and method for making same - Google Patents

Description

493186 A7 _ — _ B7 _ —_ 五、發明說明（/ ) 本發明之背景 本發明係關於一種電感器線圏結構及其製造方法。本 發明之線圏結構較佳者係使用於一薄型大電流(Mgh CUITent low profile)電感器，其通常以ffiLP的名稱稱之。然而，此 特殊的線圏結構可被使用於其它種類的電感器中。 習用之電感器線圈係由各種形狀之材質形成各種的螺 旋形狀所構成。然而，一種改良的電感器線圈結構乃爲有 其需要，其容易製造且提供了一種有效率且可靠的電感器 之線圈。 因此，本發明之一主要目的在於提供一種改良的電感 器線圈結構及其製造方法。 本發明之/一更進一步的目的在於提供一種電感器線圏 結構，其可被使用於一薄型大電流電感器中，該電感器內 部不具氣隙且包含完全包覆該線圏之一磁性材質。 本發明之一更進一步的目的在於提供一種電感器線圏 結構，其包含具有自我屏蔽的能力的一封閉磁性系統。 本發明之一更進一步的目的在於提供一種電感器線圏 結構，其對一給定的電感效能而言，所需空間的使用率爲 最大化，使得該電感器具有一最小的尺寸。 本發明之一更進一步的目的在於提供一種改良的電感 器線圈結構，其體積較小、對製造而言較不昂貴，且能夠 接受比過去的電感器線圏結構較大的電流而不會飽合。 本發明之一更進一步的目的在於提供一種電感器線圏 結構，其降低了電感器的串聯電阻。 --—________ ί- ----—.— 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ ^ I ϋ n n n n n I n I I n n n ϋ ϋ n II I I n , 493186 A7 _______B7 ______ 五、發明說明（2 ) 本發明之槪要 前述的目的可由一薄型大電流電感器來達成，其包含 具有第一與第二線圏端的一導體線圏。一種磁性材質包覆 該導體線圏以形成一電感器本體。該電感器線圏包含複數 個線圏匝，其在一縱向線圏軸的周圍以一近乎螺旋狀且沿 著線圈軸而軸向前進的路徑延伸。該線圈匝係由具有第一 與第二相對平面之一平板所組成，該線圏匝的每個平面上 至少有一部份係面向就該線圏軸而言之一軸向方向。 用以製造該電感器的方法係包含利用一長型導體板， 其具有一第一端、第二端、相對的側緣、相對的平面以及 一縱向的平板軸。在導體板之每個相對的側緣切割出複數 個溝槽，俾以使得導體板形成就平板軸而言呈橫向延伸之 複數個交叉片段以及就平板軸而言呈近乎軸向延伸之複數 個連接片段。該連接片段將交叉片段一起連接成以一正弦 形狀路徑延伸之一連續導體。如此間所使用的名詞“正弦形 狀”係指大體上遵循正弦曲線的任何形狀，但是其不限於一 連續曲線且可包含頂點、成直角的轉角或是其它各種形狀 Ο 在將導體板之相對側緣上切割出溝槽後，連接片段係 沿著一個或是更多個就平板軸而言呈橫向延伸之彎曲軸加 以彎曲，俾以將該導體板形成複數個手風琴摺層，每個摺 層包含交叉片段之一與連接片段之一的一部份。在所形成 之結構中，交叉片段與連接片段形成具有第一與第二相對 端之近乎螺旋形狀的一連續導體線圏。 ________ Δ _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 0 -trOJ. .•線- 493186 A7 B7 五、發明說明㈠） 附圖之簡略說明 圖一爲根據本發明所組成之電感器之立體圖，且其已 安裝在一電路板上。 圖二爲電感器之線圏在模製製程前之圖式。 圖三爲本發明之電感器在模製製程完成後，但在引線 形成前之圖式。 圖四爲沿著圖二之線段4-4所取之端視圖。 圖五爲沿著圖四之線段5-5所取之正視圖。 圖六爲電感器線圏從其形成之長型空白導體之一立體 圖。 圖七顯示爲在圖六中自其相對側緣向內延伸之溝槽形 成後的空白部份。 圖八爲與圖七相似，其顯示形成本發明之電感器線圈 之第一折疊步驟。 圖九爲一側視圖，其顯示如圖八所示之相同的折疊步 驟。 圖十爲與圖八相似，且其顯示用於製造本發明之電感 器線圈製程之一第二折疊步驟。 圖十一爲在被壓縮後但在引線形成前之電感器之一倒 轉圖示。 圖十二爲與圖十一相似，其顯示部份形成引線的電感 器。 圖十三爲與圖十一與圖十二相似，其顯示在最後形成 引線後的電感器。 _ s_____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： -線· 493186 A7 _B7 五、發明說明（f ) [元件符號說明] 10 本發明之電感器 12 電路板 14 電感器本體 16 第一引線 18 第二引線 20 電感器線圏 26 L形線圈片段 28 水平接腳 30 垂直接腳 32 連接片段 34 螺旋線圏之開放線圈中心 36 縱向線圈軸 50 導體板 52 第一端 54 第二端 56 相對平面 58、60 相對側緣 62、64 溝槽 63、65 彎曲部 66 交叉片段 67 連接片段 較佳實施例詳細說明 參照圖式中，標號10者通常標示安裝於一電路板12 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨 ^ ϋ ϋ n n n n n ·1 n I n ϋ n n n n ϋ ϋ n n n - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 493186 A7 _____B7___ 五、發明說明（f ) 上之本發明之一電感器。電感器10包含一電感器本體14 ，其具有自本體14延伸且之在本體14相對側邊折疊之一 第一引線16與一第二引線18。引線16、18係以焊接或其 它方法電連接於電路板12上。 參見圖二，本發明之電感器線圏通常是以圖號20來標 示。引線16、18形成線圈22的兩端。在引線16、18之間 係爲複數個L形線圏片段26，每個線圏片段包含一水平接 腳28與一垂直接腳30。垂直接腳30終止於一連接片段32 ，其以近乎180度折疊起來，俾以對於電感器線圏20產生 一種類似手風琴外形。該L形線圈片段係連接在一起以形 成一螺旋線圏，其具有沿著一縱向線圈軸36延伸之一開放 線圈中心34。 圖六至圖十顯示線圏20的製程。剛開始時如圖六所示 ，由銅或其它導電材質所組成之一空白平面導體板50包含 :第一與第二端52、54、一對相對的平面56、與一對相對 的側緣58、60。 圖七顯示形成線圈20的第一步驟。在這個步驟中，在 空白平板50之相對邊緣58、60分別切割出複數個溝槽62 、64。各種的切割方法可被使用，如衝鍛或以雷射或其它 已知技術之切割工具做實際的切割。 在切割作業完成時，空白板50變形成一長型正弦形狀 本體，其由向導板50之縱軸橫向延伸之複數個交叉片段 66與就導板50之縱軸向而言呈軸向延伸之複數個連接片 段67所組成。片段66、67形成一連續正弦形狀的外形， 一 —______2_ —-—-— _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

n I n n n H ϋ n ϋ I n 1· ϋ n n n n n n n n n n n n ϋ n ϋ n n n n I 493186 A7 ____ __ B7 _ 五、發明說明（t ) 如圖七所示。 圖八顯示形成線圏20的下一步驟。端點52在第一連 接片段67以180度角折疊以形成180度角的彎曲63 °圖十 顯示一第二彎曲65，其在下一個連接片段67上。彎曲63 、65係位於相對的方向，且一直重複出現直到類似圖五所 示之一種類似手風琴的結構形成爲止。 在圖五中，線圏20包含相對的兩端16、18，其由空 白片50之相對端52、54所組成。空白片50的交叉片段66 形成線圈20的第一水平接腳28，且空白片50的連接片段 67形成第二垂直接腳28與線圈20的連接片段32。 線圈20之一較佳材質之一範例係爲由純度99.95%的 OFHC銅102所組成之平面銅板。 主體14的磁性模製材質係由一鐵粉、一過濾器、一樹 脂與一潤滑劑所組成。較佳之粉狀材質係由位於新澤西州 Parsippany市櫻桃山路100號的BASF公司所製造，其商品 名稱爲Grade SQ羰基鐵。 一種環氧樹脂亦被加入混合物中，且用於此用途之較 佳樹脂係由位於賓州Reading市郵政信箱15240的Morton 國際所製造，其商品名稱爲Con/el Black，編號10-7086。 此外，一潤滑劑亦被加入混合物中，該潤滑劑係爲一 硬脂酸鋅，其由位於德州休士頓市郵政信箱45296的Witco 公司所製造，其產品名稱爲Lubrazmc W。 上述原料之各種組合可被混合在一起，但較佳之混合 係爲如下： ______s_____—---—- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ I n n ϋ I n I n I ! n n 493186 A7 __B7____ 五、發明說明（9 ) 1000公克的鐵粉 3.3%重量比例之樹脂 0.3%重量比例之潤滑劑 上述的材質(除了潤滑劑外）係混合在一起且接著丙酮 被加入以將該材質潤濕成具有似泥巴的黏度。接著該材質 可被弄乾且以顆粒大小爲-50的網篩選。潤滑劑接著被加入 以完成該材質82的製造。該材質82接著預備好進行壓力 模製。 製程的下一個步驟牽涉到在線圏20周圍完全地壓縮該 材質，使其具有經由曝露於每平方英吋15至25噸的壓力 下所產生的一密度。這個將使得粉狀的材質82被壓縮且被 緊密地製成而完全包覆線圈，俾以形成如圖一與圖十一至 十三所示的電感器本體14。 在這個製造的階段，所模製的組件其形狀如圖十一所 不。在烘烤後，引線16、18係如圖十二與圖十三一般形成 或彎曲。所模製的組件係在華式325度下烘烤一個小時又 四十五分鐘以固定樹脂。 當與其它電感器元件比較時，本發明之IHLP電感器 具有數個獨特的特質。導體線圏、引線框、磁心材質與保 護封裝結構係被模製成一單一整體薄型之單位本體’其具 有適合用於表面安裝之終端引線。其構造使得磁性效能之 可用空間得到最大的利用率且具有磁性自我屏蔽的功能。 其單一構造可避免如習用之E型磁心或其它形狀的磁 心的例子一般需要兩個半磁心，且亦免除了相關的組裝勞 ——--------Q___---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

一-eJ· n n an 1ϋ n n n I n n i n n ϋ n n n n I n I— n ϋ n n ϋ n n I n I 493186 A7 __________2Z____^一 五、發明說明（》） 力。 本發明之獨特電感器繞線在電感器的可及範圍內使得 磁性參數爲最佳化。 本發明之製程提供一種低成本、高效能的封裝，而不 需依靠昂貴、公差小的磁心材質與特殊的繞線技術。 該磁心材質具有高的總電阻(超過3ΜΩ)。該磁性材質 亦可使得有效率運作的範圍達到1MHz。電感器的封裝效 能產生每微亨利兩毫歐姆之一低直流電阻對電感的比例。 比例爲5或是更低者經已被認爲是非常優良的。 線圈20之獨特外型係減少其製造的成本。線圈20可 被使用於除了 IHLP電感器以外之各種的電感器外形。 在圖式與說明書中，已經描述本發明之一較佳實施例 ，且縱使使用特殊的名詞’這些名詞僅以一種通用且說明 的字意來使用，而非用以限制本發明。零件的形狀與比例 的變化連同等效物的置換係爲可因狀況所暗示或提供權宜 作法而被預期，而不脫如後附申請專利範圍中所更進一步 定義之本發明精神與範圍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線！ F— — — — — — — — — —— — —

Claims (1)

1. 6 8 1Χ 3 9 A8B8C8D8 A、申請專利範圍 1. 一種薄型大電流電感器，其係包含：具有第一與第 二線圈端的一電感器線圏；該電感器線圈係包含複數個線 围匝，其由一縱向線圈軸的周圍以一近乎螺旋狀且沿著該 線圏軸而軸向前進的路徑延伸；該等線圈匝係由具有第一 興第二相對平面之一平板所形成’該等線圏匝的每個平面 上至少有一部份係面向與就該線圏軸而言之一軸向方向。 2. 如申請專利範圍第1項所述之薄型大電流電感器， 其中每個該線圏匝包含一線圈片段與一連接片段，每個線 _片段的平面係面向該軸向方向。 3. 如申請專利範圍第2項所述之薄型大電流電感器， 其中每個該連接片段係與鄰近之該線圈片段對互相連接。 4. 如申請專利範圍第1項所述之薄型大電流電感器， 其中每個該線圏片段爲近乎L形的形狀。 5. 如申請專利範圍第4項所述之薄型大電流電感器， 其中每個該連接片段包含一塊以180度角彎曲之平板片段 〇 6. 如申請專利範圍第1項所述之薄型大電流電感器， 其更包含一電感器本體，其係包含包覆該線圏之磁性材質 〇 7. 如申請專利範圍第6項所述之薄型大電流電感器， 其中該磁性材質係包含均勻混合在一起之一第一鐵粉與一 第二鐵粉且被壓縮以與該線圏接觸。 8. 如申請專利範圍第7項所述之薄型大電流電感器， 其中該磁性材質具有經由曝露於每平方英吋15至25噸的 ____ 1_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、\έ 線一 493186 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 壓縮力所形成之一密度。 9. 一種電感器，其係包含：具有第一與第二線圈端之 一導體線圈；該導體線圈係由單一長型導體平板被彎曲成 複數個手風琴摺層所形成’每個該潜層係包含一線圏片段 與一*連接片段，該連接片段與鄰近之該線圏片段對互相連 接，以形成一·近乎螺旋形狀的線圈。 10. 如申請專利範圍第9項所述之電感器’其中每個該 連接片段係形成一近乎180度的彎曲。 11. 如申請專利範圍第9項所述之電感器’其中每個該 線圏片段係爲L形。 12. 一種製造一薄型大電流電感器的方法’其係包含: 利用一長型導體板，其具有一第一端、第二端、相對的側 緣、相對的平面以及一縱向的平板軸；在該導體板之每個 該相對的側緣切割出複數個溝槽’俾以使得該導體板形成 就該平板軸而言呈橫向延伸之複數個交叉片段以及就該平 板軸而言呈近乎軸向延伸之複數個連接片段’該等連接片 段將該等交叉片段一起連接成以一正弦形狀路徑延伸之一 連續導體；沿著就該平板軸而言呈橫向延伸之一彎曲軸彎 曲該連接片段，俾以使得該導體板形成複數個手風琴摺層 ，每個摺層包含該等交叉片段之一與該等連接片段之一的 一部份，藉此該等交叉片段與該等連接片段形成一連續導 體線圈，其形狀爲近乎螺旋形狀且具有第一與第二相對端 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -# 、\έ 線一 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐)