TWI410988B - 電子裝置及扼流器 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種具有較小高度與尺寸的扼流器(choke)。
扼流器的功用在於穩定電路中的電流並達到濾除雜訊的效果，作用與電容器類似，同樣是以儲存、釋放電路中的電能來調節電流的穩定性，而且相較於電容是以電場(電荷)的形式來儲存電能，扼流器則是以磁場的形式來達成。
扼流器早期通常都使用在直流變壓器(DC/DC Converters)或電池充電器(Battery Chargers)等電子裝置內，並應用於數據機(Modem)、非同步數位用戶專線(Asymmetric Digital Subscriber Line,ADSL)或局部區域網路(Local Area Network,LAN)等傳輸裝置中。然而，近幾年來，隨著電子科技的進步及需求，各種電子相關產品不斷地推陳出新且朝向輕、薄、短、小化發展，扼流器被更廣泛地應用於諸如筆記型電腦(Notebook)、手機、液晶螢幕(LCD Display)及數位相機(Digital Camera)等資訊產品中，此時扼流器則面臨到高度及尺寸大小的問題。
圖1為習知之一種扼流器的剖面圖。請參考圖1，習知的扼流器10具有一線圈12以及包覆線圈12的一磁性材料14，其中扼流器10的外型尺寸約在4釐米(mm)x 4釐米(mm)以上，且高度約在2.5釐米(mm)以上。扼流器10的製作方法如下所述。首先，利用導線來繞製線圈12，並將纏繞好的線圈12放置於模穴中。接著，填充磁性材料14於模穴內，並包覆線圈12，其中磁性材料14例如是具有顆粒的絕緣金屬粉末(insulated metallic power)。之後，進行加壓成形及燒結製程，以形成扼流器10。
由於在扼流器10的製程中，因為磁性材料14具有顆粒且線圈12為中空結構，因此在加壓成形時，磁性材料14的顆粒會因壓力而壓迫線圈12，使線圈12產生破裂或變形的情形。此外，若要降低扼流器10的高度至小於或等於2.5釐米(mm)時，可選用較細的導線(尤其是高感量)來纏繞成線圈12。然而，此較細的導線所纏繞成的線圈12強度差，無法進行加壓成形，進而造成扼流器10的外型尺寸無法下降。
圖2為習知之另一種扼流器的剖面圖。請參考圖2，美國專利第7,209,022號所揭露的扼流器20包括一鼓型磁芯30、一導線40、一外裝樹脂50以及一對外部電極60。鼓型磁芯30包含一中柱32、一頂板34以及一底板36，且中柱32、頂板34以及底板36形成一繞線空間S。導線40纏繞於中柱32上，且位於繞線空間S內。外裝樹脂50填充於繞線空間S內且覆蓋導線40，其中外裝樹脂50是利用間隔器(dispenser)進行塗佈，且外裝樹脂50由玻璃狀態轉移至橡膠狀態之玻璃轉移溫度為-20℃以下。這對外部電極60配置於底板36的下表面上。
由於扼流器20的外裝樹脂50具有可揮發溶劑，且是採用多種配方所組成的混合材料，所以當塗佈於繞線空間S後，必須靜置於室溫乾燥30分鐘將溶劑揮發後，才能進行加熱硬化的程序，因此扼流器20所需的製造時間較長。此外，由於外裝樹脂50是由多種具有溶劑的配方所組成，且玻璃轉移溫度為-20℃以下，因此外裝樹脂50的使用期限(pot-life)與加熱時間會受到配方比例的影響，進而縮短外裝樹脂50的使用期限，而使得部份配方無法大量生產。
本發明提供一種扼流器，其具有不需靜置即可直接加熱硬化之磁性材料，可縮短製程時間。
本發明提供一種電子裝置，其包括一磁芯、至少一導線以及一磁性粉末。磁芯包括一中柱、一頂板及一底板。中柱配置於頂板與底板之間，其中頂板的面積小於底板的面積，且頂板、底板與中柱之間形成一繞線空間。導線纏繞於中柱上，且位於繞線空間內。磁性材料填充於繞線空間且包覆導線。磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中磁性粉末的平均粒徑小於20微米。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末的平均粒徑小於或等於12微米。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末的平均粒徑小於或等於7微米。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末的平均粒徑小於或等於5微米。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末的形狀實質上為圓形。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末於磁性材料中的含量範圍為50～90重量百分比。
在本發明之一實施例中，上述之樹脂包括一熱固性樹脂。
本發明提供一種扼流器，其包括一鼓型磁芯、至少一導線以及一磁性材料。鼓型磁芯包括一中柱、一頂板及一底板。中柱配置於頂板與底板之間。頂板的面積小於底板的面積，且頂板、底板與中柱之間形成一繞線空間。導線纏繞於中柱上，且位於繞線空間內。磁性材料填充於繞線空間且包覆導線。磁性材料包括一熱固性樹脂與一金屬粉末，其中熱固性樹脂的黏性介於12000至30000厘泊之間(c.p.s.)，且金屬粉末於磁性材料中的含量範圍為60～80重量百分比。
在本發明之一實施例中，上述之鼓型磁芯的頂板與底板為皆為一方形板，且頂板具有一第一上表面與一第一下表面，底板具有一第二上表面與一第二下表面，中柱為一圓柱，且中柱的直徑小於頂板之一邊的長度。
在本發明之一實施例中，上述之第一上表面與第二下表面相距的高度為H，第一下表面與第二上表面相距的高度為h，則。
在本發明之一實施例中，上述之頂板之一邊的長度為L1，頂板的一側邊至鄰近中柱的一側邊相距的長度為L2，則。
在本發明之一實施例中，上述之導線的直徑長度為d，第一下表面與第二上表面相距的高度為h，則。
在本發明之一實施例中，上述之第一下表面與第二上表面相距的高度為h，頂板的一側邊至鄰近中柱的一側邊相距的長度為L2，則。
在本發明之一實施例中，上述之底板具有至少二圓弧形導槽以及兩分別連接這些圓弧形導槽的長形導槽。
在本發明之一實施例中，上述之這些圓弧形導槽位於底板的相對兩側邊。
在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一對電極及一焊料。這對電極分別配置於這些長形導槽上，其中對電極是以多層堆疊之金屬層所形成，導線的兩端配置於這對電極上，且焊料覆蓋於導線上。
在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一對電極。這對電極僅覆蓋這些長形導槽之中間區域。
在本發明之一實施例中，上述之扼流器更包括一對電極。這對電極僅覆蓋這些長形導槽之兩端。
在本發明之一實施例中，上述之鼓型磁芯是利用一鐵氧體粉末(ferrite powder)加壓成型而成。
在本發明之一實施例中，上述之鼓型磁芯的材料包括鎳鋅鐵氧體(Ni-Zn ferrite)或錳鋅鐵氧體(Mn-Zn ferrite)，金屬粉末包括鐵粉。
在本發明之一實施例中，上述之磁性材料的導磁率(permeability)介於4至6之間。
在本發明之一實施例中，上述之熱固性樹脂為一多分子聚合物之有機材料且不含可揮發溶劑。
在本發明之一實施例中，上述之熱固性樹脂包括聚甲基丙烯合成樹脂(Polymethylallyl(PMA)Synthesize resin)。
在本發明之一實施例中，上述之熱固性樹脂的線膨脹係數介於1×10-5
/℃至20×10-5
/℃之間。
在本發明之一實施例中，上述之熱固性樹脂的玻璃轉移溫度為130℃至170℃之間。
在本發明之一實施例中，上述之磁性材料的玻璃轉移溫度與熱固性樹脂的玻璃轉移溫度實質上相同。
本發明另提供一種扼流器，其包括一鼓型磁芯、至少一導線以及一磁性材料。鼓型磁芯包括一中柱及具有一繞線空間。導線纏繞於中柱上，且位於繞線空間內。磁性材料填充於繞線空間且包覆導線。磁性材料包括一熱固性樹脂與一金屬粉末，其中熱固性樹脂的黏性介於12000至30000厘泊之間(c.p.s.)，且金屬粉末於磁性材料中的含量範圍為60～80重量百分比。
本發明更提供一種扼流器，其包括一磁芯、至少一導線以及一磁性材料。磁芯包括一中柱並具有一繞線空間。導線纏繞於中柱上，且位於繞線空間內。磁性材料填充於繞線空間且包覆導線。磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中磁性粉末的平均粒徑小於20微米。
在本發明之一實施例中，上述之磁性粉末包括一鐵粉，且鐵粉於磁性材料中的含量範圍為50～90重量百分比。
基於上述，由於本發明之扼流器是採用由熱固性樹脂與鐵粉所組成的磁性材料，因此當磁性材料塗佈於繞線空間後，不需靜置於室溫中即可直接加熱硬化。相較於習知技術而言，除了可以縮短扼流器的製程時間，且加熱磁性材料後不會有龜裂或變形的情況產生外，此磁性材料亦適於大量生產。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本發明之實施例中，電子裝置可包括一磁芯、至少一導線以及一磁性粉末。電子裝置例如是一扼流器(choke)。磁芯例如是一鼓型磁芯，其包括一中柱、一頂板及一底板。中柱配置於頂板與底板之間，其中頂板的面積小於底板的面積，且頂板、底板與中柱之間形成一繞線空間。導線纏繞於中柱上，且位於繞線空間內。磁性材料填充於繞線空間且包覆導線。磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中磁性粉末的平均粒徑小於20微米。樹脂例如是一熱固性樹脂(thermosetting resin)。
此外，磁性粉末的平均粒徑小於或等於12微米。更具體來說，磁性粉末的平均粒徑小於或等於7微米。較佳地，磁性粉末的平均粒徑小於或等於5微米，且磁性粉末的平均粒徑包括高斯分佈之峰值(peak values of Gaussian Distribution)。磁性粉末的形狀實質上為圓形。在此必須說明的是，磁性粉末的粒徑越小，電子裝置的電氣特性越佳，其中電氣特性例如是較低的直流阻抗(DCR)、高飽和特性或磁損(core loss)小。以下實施例將以扼流器為例說明，但本技術領域具通常技藝者也能夠在不違反本發明精神的情況下，改變本發明之電子裝置的實施樣態。
圖3是本發明之一實施例之一種扼流器的立體示意圖，圖4為圖3之扼流器的仰視示意圖，圖5為圖3之扼流器的剖面示意圖，圖6為圖3之扼流器之鼓型磁芯的前視示意圖。請先同時參考圖3、圖4與圖5，在本實施例中，扼流器100包括一鼓型磁芯110、至少一導線120(圖5中僅示意地繪示一條)以及一磁性材料130。扼流器100可適用於小尺寸之應用，例如：外型尺寸約在4釐米(mm)X 4釐米(mm)以下，且高度約在2.5釐米(mm)以下之應用。
詳細而言，鼓型磁芯110包括一中柱112、一頂板114及一底板116，其中中柱112配置於頂板114與底板116之間，且頂板114、底板116與中柱112之間形成一繞線空間S’。中柱112、頂板114及底板116可以一體成型方式製作或先個別製作後再以黏著或卡合等方式結合成一體。特別是，在本實施例中，鼓型磁芯110是利用一鐵氧體粉末(ferrite powder)混合黏合劑，經過加壓成型並燒結(firing)而形成。也就是說，中柱112、頂板114及底板116為一體成型之結構。此外，鐵氧體粉末包括鎳鋅鐵氧體(Ni-Zn ferrite)或錳鋅鐵氧體(Mn-Zn ferrite)。較佳地，在本實施例中，鼓型磁芯110是以鎳鋅鐵氧體粉末所製成。黏合劑包括聚甲基丙烯合成樹脂(Polymethylallyl(PMA)Synthesize resin)，線膨脹係數約介於1×10-5
/℃至20×10-5
/℃之間，本實施例中，線膨脹係數約為13.8×10-5
/℃。
在本實施例之扼流器100的設計方式中，頂板114與底板116皆為一方形板，其中頂板114的面積小於底板116的面積，也就是說，頂板114的邊長大於底板116的邊長。具體而言，請參考圖6，頂板114具有一第一上表面114a與一第一下表面114b，底板116具有一第二上表面116a與一第二下表面116b，其中第一上表面114a與第二下表面116b相距的高度為H，第一下表面114b與第二上表面116a相距的高度為h，較佳地，則，但不限於此。此外，頂板114之一邊的長度為L1，頂板114的一側邊至鄰近中柱112的一側邊相距的長度為L2，較佳地，則，但不限於此。
請再同時參考圖5與圖6，扼流器100的導線120纏繞於中柱112上，且位於繞線空間S’內，其中導線120是由銅線外包覆漆包層所組成，漆包層為一絕緣層。導線120可為線狀或螺旋狀。在本實施例中，中柱112為一圓柱，且中柱112的兩端面連接第一下表面114b與第二上表面116a，其中中柱112的直徑小於頂板114之一邊的長度。由於中柱112為圓柱，因此當導線120纏繞於中柱112上時，除了可使導線120平貼於中柱112的外壁，以有效的纏繞導線120外，亦可在等導磁效果下獲得較低的直流阻抗(DCR)。
更進一步而言，導線120的直徑長度為d(包括銅線的直徑與漆包層厚度)，而中柱112的高度即為第一下表面114b與第二上表面116a相距的高度為h，較佳地，則，但不限於此。簡言之，在本實施例之設計方式中，是由上述關係式來定義出繞線空間S’的尺寸，而導線120的直徑長度d與繞線空間S’的關係式則可由來定義，但不限於此。
由於本實施例之扼流器100的製作，是先形成中柱112、頂板114與底板116，之後再將導線120纏繞於中柱112上，因此相較於習知先纏繞線圈12後，再與磁性材料14加壓成形扼流器10(請參考圖1)而言，本實施例可以避免習知磁性材料14的顆粒於加壓成形時壓迫線圈12，而使線圈12產生破裂或變形的情形。
此外，本實施例之扼流器100整體的高度及尺寸與鼓型磁芯110的高度及尺寸有關，而習知之扼流器10的高度及尺寸與線圈12的直徑及所填充磁性材料14的量有關，由於本實施例之扼流器100的製作是先形成鼓型磁芯110再纏繞導線120，相較於習知先纏繞導線以形成線圈12後，再填充磁性材料14並進行加壓而形成扼流器10的製作方法而言，本實施例可更精確的控制扼流器100整體的高度與尺寸。
請再參考圖3、圖4與圖5，在本實施例中，底板116更具有至少二圓弧形導槽116c以及兩分別連接這些圓弧形導槽116c的長形導槽116d。這些圓弧形導槽116c位於底板116的同一側邊(請參考圖4)或相對之兩側邊(請參考圖7與圖8)。這些圓弧形導槽116c連接第二上表面116a與第二下表面116b，而長形導槽116d配置於第二下表面116b上。特別是，在本實施例中，這些圓弧形導槽116c的縱截面與這些長形導槽116d的縱截面皆成階梯狀。
此外，在本實施例中，扼流器100更包括一對電極140。這對電極140配置於第二下表面116b上，其中這對電極140是以多層堆疊之金屬層所形成，金屬層例如以塗佈方式形成，多層金屬層包括一作為底材之銀膠142，一利用電鍍形成之鎳層144及一利用電鍍形成之錫層146。這對電極140可分別設置於這些長形導槽116d上及這些長形導槽116d兩側之第二下表面116b上，且電極140覆蓋整個之長形導槽116d(請參考圖4)、僅覆蓋長形導槽116d之中間區域(請參考圖7)或覆蓋長形導槽116d之兩端(請參考圖8)。導線120的兩端可分別沿著這些圓弧形導槽116c而彎曲至這些長形導槽116d上，並配置於這對電極140上且與這對電極140電性連接。之後，可利用焊料150焊接的方式將焊料150覆蓋於導線120上，而將導線120固定於這些長形導槽116d上，且扼流器100適於藉由底板116上之這對電極140，以表面黏著(SMT)的方式與外部電性連接。由於本發明之電極140是利用覆蓋多層金屬層於長形導槽116d而形成，相較於習知採用導線架作為電極，本發明因將電極140設置於導槽116d內故不會增加扼流器100之高度。而對於尺寸較小之扼流器，習知採用導線架之製法，會存在導線架與導線間不易焊接的問題，然本發明是以直接塗佈金屬層方式來形成電極，再於導線120上覆蓋焊料150使導線120與電極140電連接，故可解決導線架與導線間不易焊接的問題。
在本實施例中，由於底板116設計有長形導槽116d，除了可直接將這對電極140製作於長形導槽116d外，亦可將導線120固定在這些長形導槽116d上，因此可有效控制扼流器100整體的高度。另外，電極140之設置由長形導槽116d延伸至長形導槽116d兩側之第二下表面116b上，可有助於採用電鍍製程來形成鎳層144及錫層146，且可使焊料150凸出第二下表面116b，而有助於與外部電性連接。再者，長形導槽116d的縱截面為圓弧狀，可讓銀膠142完全塗佈於長形導槽116d內，而不會有長形導槽116d之角落處不易塗佈銀膠之問題發生。
請再參考圖3與圖5，在本實施例中，磁性材料130填充於繞線空間S’且包覆導線120，其中磁性材料130是利用塗佈的方式填充於繞線空間S’。磁性材料130由一熱固性樹脂與一金屬粉末組成，熱固性樹脂130為一有機材料且不含可揮發溶劑，其中熱固性樹脂的黏性介於12000厘泊(c.p.s.)至30000c.p.s.之間，且金屬粉末於磁性材料130中的含量範圍為50至90重量百分比(wt%)，較佳地，為60至80重量百分比(wt%)，熱固性樹脂130之含量低於40wt%，本實施例中，熱固性樹脂的黏性介於12000c.p.s.至18000c.p.s.之間，金屬粉末包括鐵粉。
詳細而言，磁性材料130選用熱固性樹脂與鐵粉所組成的原因在於：熱固性樹脂除了當加熱溫度超過玻璃轉移溫度後，還可耐超過350℃的高溫，以滿足使用者的解焊溫度的需求外，使用鐵粉還可以使磁性材料130的導磁性較易控制。此外，熱固性樹脂的黏性介於12000至30000厘泊(c.p.s.)，因此鐵粉容易與熱固性樹脂混合成磁性材料130，且混合比例範圍容許度較大，而且熱固性樹脂較易塗佈於繞線空間S’內。由於熱固性樹脂於磁性材料130中的含量低於40wt%且不含可揮發溶劑，故於加熱硬化的過程中，熱固性樹脂之膨漲收縮產生的熱應力可以降低且氣孔較少，可以避免鼓型磁芯110產生龜裂。另外，在本實施例中，磁性材料130的導磁率介於4～6之間，熱固性樹脂為多分子聚合物，例如：聚甲基丙烯合成樹脂(Polymethylallyl(PMA)Synthesize resin)，其線膨脹係數介於1×10-5
/℃至20×10-5
/℃之間，玻璃轉移溫度為130℃至170℃之間。
特別是，在本實施例中，磁性材料130的玻璃轉移溫度與熱固性樹脂的玻璃轉移溫度實質上相同，線膨脹係數約為13.8×10-5
/℃，玻璃轉移溫度為150℃。
由於本實施例之鼓型磁芯110的頂板114與底板116為皆為方形板，頂板114的面積小於底板116的面積，且磁性材料130之黏性介於12000厘泊(c.p.s.)至30000c.p.s.之間，熱固性樹脂130之含量低於40wt%，因此當磁性材料130以塗佈的方式填充於繞線空間S’後，磁性材料130不易發生溢膠(flash)現象。
值得一提的是，由於本實施例之磁性材料130無採用可揮發溶劑，所以塗佈後不需靜置於室溫中即可直接加熱硬化，且加熱硬化後亦不會有龜裂或變形的情況產生，因此相較於習知技術而言，除了可以縮短扼流器100的製程時間外，此磁性材料130的使用期限亦不受配方的比例影響，適於大量生產。
此外，本實施例之鼓型磁芯110，是以方形的形式來設計頂板114與底板116，除了可使得扼流器100產生較高的導磁效果外，亦可以降低直流阻抗(DCR)及增加飽和電流(IDC)。另外，由於本實施例將這對電極140設計在底板116的第二下表面116b上，且底板116為方形板，因此當扼流器100藉由底板116的這對電極140與外部電性連接時，沒有定位及選方向等問題，且亦不需透過導線架即可直接透過表面黏著(SMT)的方式與外部電性連接，此不但可使扼流器100具有較小的整體高度，還可增加鼓型磁芯110可設計的體積。
簡言之，在本實施例中，由於扼流器100是採用由熱固性樹脂與金屬粉末所組成的磁性材料130，因此當磁性材料130塗佈於繞線空間S’後，不需靜置於室溫中即可直接加熱硬化。相較於習知技術而言，除了可以縮短扼流器100的製程時間，且加熱磁性材料130後不會有龜裂或變形的情況產生外，此磁性材料130的使用期限亦不受配方的比例影響，適於大量生產。
在本發明中，由於扼流器100的電感值、直流阻抗(DCR)以及飽和電流(IDC)皆與導線120纏繞中柱112的圈數、導線120的直徑(銅線直徑加上漆包層厚度)及鼓型磁芯110的尺寸大小有關，因此以下將利用三組實測結果來比較導線120纏繞圈數及導線120直徑與電感值、直流阻抗(DCR)、飽和電流的關係。
在本實施例中，三組實測結果皆是比較鼓型磁芯30與鼓型磁芯110材料相同且體積相近的扼流器20與扼流器100，其中本實施例之扼流器100與圖2之扼流器20惟二者主要差異之處在於：扼流器100所使用的磁性材料130無採用可揮發溶劑，且是由熱固性樹脂與鐵粉所組成，而圖2之扼流器20所使用的磁性材料30具有可揮發溶劑，且是由多種配方調製而成。在此必須說明的是，以下三組實測皆是以加熱硬化中過程中，鼓型磁芯30與鼓型磁芯110均無龜裂的情況下所得之結果。
詳細而言，表一為尺寸為3mm×3mm×1mm之兩種扼流器20與扼流器100，分別搭配五種不同導線的直徑與繞線圈數所得之實驗與計算數據，其中數據包括電感值、直流阻抗及飽和電流。根據表一之數據，扼流器20與扼流器100在相同導線的直徑與繞線圈數下，扼流器100具有較佳的直流阻抗及飽和電流。也就是說，相較於扼流器20而言，扼流器100具有可降低直流阻抗及增加飽和電流等優勢。此外，在相同導線直徑與不同繞線圈數下，扼流器20與扼流器100的電感值及直流阻抗值皆與繞線圈數成正比，扼流器20與扼流器100的飽和電流值與繞線圈數成反比。
詳細而言，表二為尺寸為3mm×3mm×1.2mm兩種扼流器20與扼流器100，分別搭配五種不同導線的直徑與繞線圈數所得之實驗與計算數據，其中數據包括電感值、直流阻抗、飽和電流。根據表二之數據比較，扼流器20與扼流器100在相同導線的直徑與繞線圈數下，扼流器100具有較佳的直流阻抗及飽和電流。也就是說，相較於扼流器20而言，扼流器100具有可降低直流電流及增加飽和電流等優勢。另外，當升溫40℃時，扼流器100所增加的飽和電流的幅度相較於扼流器20所增加的飽和電流的幅度大，也就是說，扼流器100相對於扼流器20而言，具有較佳的飽和電流。此外，在相同導線直徑與不同繞線圈數下，扼流器20與扼流器100的電感值及直流阻抗值皆與繞線圈數成正比，扼流器20與扼流器100的飽和電流值與與繞線圈數成反比。
詳細而言，表三為尺寸為4mm×4mm×1.2mm之兩種扼流器20與扼流器100，分別搭配四種不同導線的直徑與繞線圈數所得之實驗與計算數據，其中數據包括電感值、直流阻抗、飽和電流。根據表三之數據，扼流器20與扼流器100在相同導線的直徑與繞線圈數下，扼流器100具有較佳的直流阻抗及飽和電流。也就是說，相較於扼流器20而言，扼流器100具有可降低直流阻抗及增加飽和電流等優勢。此外，在相同導線直徑與不同繞線圈數下，扼流器20與扼流器100的電感值及直流阻抗值皆與繞線圈數成正比，扼流器20、100的飽和電流值與與繞線圈數成反比。
簡言之，從實驗數據中可以得知扼流器20與扼流器100，在鼓型磁芯30與鼓型磁芯110材料相同、體積相近且導線的直徑與繞線圈數相同下，僅扼流器100所使用的磁性材料130無採用可揮發溶劑，且是由熱固性樹脂與鐵粉所組成，而圖2之扼流器20所使用的磁性材料30具有可揮發溶劑，且是由多種配方調製而成的情況下，扼流器100相較於扼流器20而言，具有較佳的直流阻抗(DCR)及飽和電流(IDC)。
綜上所述，由於本發明之扼流器的是採用由熱固性樹脂與金屬粉末所組成的磁性材料，因此本發明之扼流器至少具有下列優點：
1.當磁性材料塗佈於繞線空間後，不需靜置於室溫中即可直接加熱硬化，可以縮短扼流器的製程時間。
2.當加熱硬化磁性材料時，不會有龜裂或變形的情況產生。
3.磁性材料的使用期限(pot-life)不受配方比例的影響，適於大量生產。
4.熱固性樹脂於磁性材料中的含量低於40重量百分比(wt%)，於加熱硬化的過程中，熱固性樹脂之膨漲收縮產生的熱應力可以降低，可以避免鼓型磁芯產生龜裂。
5.扼流器的電感值、外觀尺寸、飽和電流及直流阻抗皆可滿足所需的規格。
6.扼流器可達到外型尺寸約在4釐米(mm)X4釐米(mm)以下，且高度約在1.5釐米(mm)以下之應用。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、20、100．．．扼流器
12．．．線圈
14、50、130．．．磁性材料
30、110．．．鼓型磁芯
32、112．．．中柱
34、114．．．頂板
36、116．．．底板
40、120．．．導線
60．．．外部電極
114a．．．第一上表面
114b．．．第一下表面
116a．．．第二上表面
116b．．．第二下表面
116c．．．圓弧形導槽
116d．．．長形導槽
140．．．電極
142．．．銀膠
144．．．鎳層
146．．．錫層
150．．．焊料
d．．．直徑長度
H、h．．．高度
L1、L2．．．長度
S、S’．．．繞線空間
圖1為習知之一種扼流器的剖面圖。
圖2為習知之另一種扼流器的剖面圖。
圖3是本發明之一實施例之一種扼流器的立體示意圖。
圖4為圖3之扼流器的仰視示意圖。
圖5為圖3之扼流器的剖面示意圖。
圖6為圖3之扼流器之鼓型磁芯的前視示意圖。
圖7為圖3之扼流器之鼓型磁芯的另一仰視示意圖。
圖8為圖3之扼流器之鼓型磁芯的又一仰視示意圖。
100．．．扼流器
110．．．鼓型磁芯
112．．．中柱
114．．．頂板
114a．．．第一上表面
114b．．．第一下表面
116．．．底板
116a．．．第二上表面
116b．．．第二下表面
116c．．．圓弧形導槽
120．．．導線
130．．．磁性材料
140．．．電極
142．．．銀膠
144．．．鎳層
146．．．錫層
150．．．焊料
d．．．直徑長度
S’．．．繞線空間
Claims (19)
- 一種電子裝置，包括：一磁芯，包括一中柱、一頂板及一底板，該中柱配置於該頂板與該底板之間，其中該頂板的面積小於該底板的面積，且該頂板、該底板與該中柱之間形成一繞線空間；至少一導線，纏繞於該中柱上，且位於該繞線空間內；以及一磁性材料，填充於該繞線空間且包覆該導線，該磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中該磁性粉末包括鐵粉且平均粒徑小於20微米；其中該磁性材料的導磁率介於4至6之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性粉末的平均粒徑小於或等於12微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性粉末的平均粒徑小於或等於7微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性粉末的平均粒徑小於或等於5微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性粉末的形狀實質上為圓形。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁芯的該頂板與該底板為皆為一方形板，且該頂板具有一第一上表面與一第一下表面，該底板具有一第二上表面與一第二下表面，該中柱為一圓柱，且該中柱的直徑小於該頂板之一邊的長度。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該第一上表面與該 第二下表面相距的高度為H，該第一下表面與該第二上表面相距的高度為h，則0.3h/H0.5。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該頂板之一邊的長度為L1，該頂板的一側邊至鄰近該中柱的一側邊相距的長度為L2，則0.2L2/L10.3。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中該第一下表面與該第二上表面相距的高度為h，該頂板的一側邊至鄰近該中柱的一側邊相距的長度為L2，則hL23h。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該底板具有至少二圓弧形導槽以及兩分別連接該些圓弧形導槽的長形導槽。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該樹脂包括聚甲基丙烯合成樹脂(Polymethylallyl(PMA)Synthesize resin)。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該樹脂包括一熱固性樹脂。
- 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該熱固性樹脂的線膨脹係數介於1×10-5 /℃至20×10-5 /℃之間。
- 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該熱固性樹脂的玻璃轉移溫度為130℃至170℃之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性粉末於該磁性材料中的含量範圍為50~90重量百分比。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該磁性材料的玻璃轉移溫度與該樹脂的玻璃轉移溫度實質上相同。
- 一種扼流器，包括：一磁芯，包括一中柱並具有一繞線空間；至少一導線，纏繞於該中柱上，且位於該繞線空間內；以及一磁性材料，填充於該繞線空間且包覆該導線，該磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中該磁性粉末包括鐵粉且平均粒徑小於20微米；其中該磁性材料的導磁率介於4至6之間。
- 如申請專利範圍第17項所述之扼流器，其中該磁性粉末包括一鐵粉，且該鐵粉於該磁性材料中的含量範圍為50~90重量百分比。
- 一種扼流器，包括：一磁芯，包括一中柱並具有一繞線空間；至少一導線，纏繞於該中柱上，且位於該繞線空間內；以及一磁性材料，填充於該繞線空間且包覆該導線，該磁性材料包括一樹脂與一磁性粉末，其中該磁性粉末包括鐵粉，且該鐵粉於該磁性材料中的含量範圍為50~90重量百分比。
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| TWI301989B (en) * | 2003-12-22 | 2008-10-11 | Taiyo Yuden Kk | Surface-mounting coil component and method of producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8212641B2 (en) | 2012-07-03 |
| TW201032244A (en) | 2010-09-01 |
| US20100219924A1 (en) | 2010-09-02 |
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