TWI435438B - Structure and manufacturing method of inductance element - Google Patents

Description

電感元件之結構及製造方法

本發明係提供一種電感元件之結構及製造方法，尤指可透過金屬磁感線圈效應而縮小體積之電感元件，利用二基材於相對表面間的複數金屬導體、金屬內芯形成電感效應，解決電感元件使用金屬繞線半自動化之瓶頸。

按，隨著科技時代不斷突飛猛進，各種實用先進的電子、電氣產品陸續問世，也帶給人們在生活上、工作上的許多便利性，更具有省時、省工、高工作效率等優點，且因應電子、電氣產品的不斷創新、改良，各種電子、電氣產品內部最主要的控制系統、電路機板，也持續的改良、進步，為了節省控制系統、電路機板的體積，使電子、電氣產品具有輕、薄、短、小的外觀造型，而各式電子零件也都朝向微小化的體積設計，避免佔用控制系統、電路機板上太大的空間，供控制系統、電路機板有更充足的空間進行電路佈局，並可適度縮小電路機板的體積，符合電子、電氣產品呈現輕、薄、短、小外型之設計概念。

而電感元件(Inductor)或稱線圈(Choke)如第八圖所示，係電子零件中經常使用的元件，乃利用電路中電流的改變來儲存電能，進行適度的充電與放電，電感元件為屬於被動元件，係利用磁性體或非磁性的金屬材料為芯材A，予以纏繞線圈B而組成，透過線圈B的電流變化，以產生磁通量變化，形成磁場現象，即藉由交流的電流產生磁場，並利用變動的磁場感應出電流，如此的線性比例，即為電感；惟，目前所使用的電感元件，均是在芯材A外部纏繞線圈B所構成，在實際應用時，則存在諸多缺失、困擾，其中：

(1)電感元件之芯材A外部纏繞線圈B後，造成芯材A的體積尺寸增加，則應用於電路板時，會佔用較大的空間，影響電路板之電路佈局。

(2)電感元件之芯材A外部纏繞線圈B，必須注意線圈B間相鄰的間距，容易產生間距太大或過小的不當纏繞狀況，且線圈B會裸露於芯材A外部，並直立設置於電路板表面，容易在組裝時或移動時，與外部電子零件產生碰撞或抵觸，導致線圈B產生刮擦、斷裂現象，影響電感元件之充、放電功能。

(3)當芯材A體積過小而予以纏繞線圈B時，其自動化的製程困難，需要以人工來纏繞線圈B。

是以，如何解決目前電感元件纏繞線圈方式不佳、體積尺寸增加之問題，必須予以改善，即為本發明人及從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種可縮小體積、解決使用金屬繞線半自動化的瓶頸之電感元件之結構及製造方法的發明專利誕生者。

本發明之主要目的乃在於電感元件之二基材，透過PCB製程、鑽孔、影像轉移、電鍍、蝕刻加工、防焊或表面處理…等加工製程，成型預設線路佈局，且二基材的相對表面分別設有呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體，二相對表面呈錯位式之複數金屬導體二端，即分別設有相對應之連接點，並於複數金屬導體間透過黏著劑結合金屬內芯，則複數金屬導體二端之連接點，透過焊接加工予以電性連接，供複數金屬導體配合金屬內芯呈連續捲繞式金屬磁感線圈效應之電性導通，達到縮小電感元件體積、提升電感效應及整流功能之目的。

本發明之次要目的乃在於該二基板相對表面之複數金屬導體，係於二端之各連接點透過焊料(可為錫膏、錫球、或銀膠等)進行焊接加工(可為迴焊爐)，供二基板相對表面呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體形成連續繞式之電性導通，並配合金屬內芯形成感應區，且其中一側基板，係由感應區之複數金屬導體朝向另側之外側表面分別延伸輸入側、輸出側。

本發明之再一目的乃在於該二基板相對表面之銅箔層，係加工成型為預設線路佈局之感應區、呈放射線狀且錯位式之複數金屬導體，並於二基板之銅箔層外表面分別披覆絕緣之樹酯層，以保護成型之預設線路避免氧化、焊接短路之現象，通常先對二銅箔層外表面進行刷磨或微蝕等加工處理，使二銅箔層之銅面進行適當的粗化清潔處理，且透過網版印刷、簾塗或靜電噴塗等加工方法，將液態感光綠漆塗覆於二銅箔層外表面，即經過烘乾處理後待其冷卻，則送入紫外線曝光機中進行曝光處理，使綠漆在底片透光區域受紫外線照射，便產生聚合反應，而利用碳酸鈉水溶液將塗層上未受光照的區域顯影去除，再施以高溫烘烤使綠漆中的樹酯層完全硬化，則成型於二基板相對表面之銅箔層的外表面。

本發明之又一目的乃在於該金屬內芯，係可呈環形狀之非晶質金屬內芯，且非晶質金屬內芯係可為：鐵基非晶、鐵鎳基非晶、鈷基非晶或鐵基納米晶等，各式非晶質金屬材質；且非晶質金屬內芯則可呈圓形狀、環形狀、矩形狀、多邊形狀、中空框形狀或幾何形狀等，多種不同形狀之設計。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及其實施方式，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係為本發明之立體外觀圖、立體分解圖、另一方向之立體分解圖、側視剖面圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之電感元件係包括二基材1、金屬內芯2，其中：該二基材1係呈相對式設計，並於二基材1的相對表面11，分別設有呈放射狀、錯位式之複數金屬導體111，且複數金屬導體111的二端分別具有連接點112，則二相對表面11呈錯位式之複數金屬導體111，二端之連接點112為呈相對應設置，而二基材1的相對外側表面12，則分別設置預設之線路佈局，可透過各式電子零件121形成電性迴路。

該金屬內芯2係可呈環形狀之非晶質金屬內芯2，可為一個或一個以上之金屬內芯2。

上述各構件於組裝時，係藉二基材1相對表面11的複數金屬導體111之間，供金屬內芯2設置，且二基材1的複數金屬導體111與金屬內芯2二側表面之間，係利用黏著劑21予以黏著、結合(黏著劑可塗佈於二表面11之複數金屬導體111上，亦可塗佈於金屬內芯2二表面)，再將二基材1的相對表面11間，呈放射線狀且錯位式之複數金屬導體111二端、相對應之各連接點112，透過焊料113經加工方式形成電性連接之導通，且供金屬內芯2結合於二基材1間，即可利用二基材1呈放射線狀且錯位式之複數金屬導體111、複數連接點112，再配合金屬內芯2形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之電性導通，而由二基材1、金屬內芯2組構成本發明之電感元件。

且上述二基材1係可為一般之電路板(PCB)或軟性電路板，而二基材1相對表面11間之複數金屬導體111，係透過加工方式(可為化學藥劑之酸洗、銑床加工或研磨加工等，各式加工方式)，成型預設線路佈局之感應區13，則感應區13由一側基材1的複數金屬導體111，係分別由起始位置之二連接點112、最後位置之二連接點112，朝向另側之外側表面12分別延伸設有輸入側114、輸出側115；再者，二基材1的相對表面11間，係可透過蝕刻加工成型呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，則於二基材1的複數金屬導體111之間，形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之感應區13。

而金屬內芯2係可呈環形狀之非晶質金屬內芯2，則非晶質金屬內芯2係可為：鐵基非晶、鐵鎳基非晶、鈷基非晶或鐵基納米晶等，各式非晶質金屬材質；且非晶質金屬內芯2則係呈圓形狀、環形狀、矩形狀、多邊形狀、中空框形狀或幾何形狀等造設計。

請參閱第二、五、六、七圖所示，係為本發明之立體分解圖、流程圖、較佳實施例之立體外觀圖、再一實施例之立體外觀圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之電感元件係包括二基材1、金屬內芯2，且製造之方法之步驟為：

(100)二基材1相對表面11之銅箔層，透過PCB製程、鑽孔、影像轉移、電鍍、蝕刻加工、防焊或表面處理…等加工製程，而加工成型預設之線路佈局，且二銅箔層之預設線路佈局相對應之複數連接點112，而於二基材1的相對表面11，分別成型呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，並於二相對表面11形成感應區13。

(101)則二基材1相對表面11間，成型複數呈放射線狀、錯位式之金屬導體111，並於各金屬導體111二端成型相對應之連接點112。

(102)再於二基材1相對表面11的複數金屬導體111與金屬內芯2二表面之間，可利用黏著劑21供金屬內芯2黏著、結合於二基材1之複數金屬導體111間，並供金屬內芯2位於複數金屬導體111二端的各連接點112內側之間。

(103)而二基材1相對表面11的複數金屬導體111，於二端之各連接點112設置焊料113(可為錫膏、錫球、或銀膠等)，且透過加工方式(可為焊接加工或迴焊爐加工等)，供相對應之各連接點112分別形成電性連接之導通，並配合呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之電性導通狀態。

(104)即可透過二基材1間，藉由複數金屬導體111、複數連接點112、金屬內芯2，予以製作成型連續捲繞狀金屬磁感線圈效應之薄形電感元件。

上述二相對式基材1，分別於二相對表面11、二外側表面12，可透過網版印刷加工、蝕刻加工或電鍍加工等加工方式，在二基材1的相對表面11，加工成型有預設線路佈局且呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111及感應區13，且二基材1的二外側表面12則分別成型預設線路佈局，並可透過線路佈局電性連接複數預設之電子零件121，形成預設之線路佈局、電氣迴路，且二基材1間所形成之感應區13，係由一側基材1之複數金屬導體111，則分別由起始位置之二連接點112、最後位置之二連接點112，朝向另側之外側表面12分別延伸設有輸入側114、輸出側115。

而二基材1相對表面11呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111與金屬內芯2二側表面之間，供黏著、結合之黏著劑21(且黏著劑21可塗佈於二表面11之複數金屬導體111上，亦可塗佈於金屬內芯2二側表面，或分別於二相對表面11之複數金屬導體111、金屬內芯2二側表面均塗佈黏著劑21)，係可為黏膠、樹脂膠、強力膠或快乾膠等，各式具黏著、接合效用之黏著劑21；且金屬內芯2係可呈環形狀之非晶質金屬內芯2，則非晶質金屬內芯2係可為：鐵基非晶、鐵鎳基非晶、鈷基非晶或鐵基納米晶等，各式非晶質金屬材質；且非晶質金屬內芯2則係呈圓形狀、環形狀、矩形狀、多邊形狀、中空框形狀或幾何形狀等，各種不同造形設計。

且二基材1、金屬內芯2成型為薄形之電感元件，具有體積小、電感效應良好、整流功能佳等特性，實際應用時不會佔用太大空間，可以符合電子產品輕、薄、短、小之設計理念，供電子產品之預設電路板具有更充分空間進行電路佈局；且電感元件於實際應用時，當電流由一基材1的表面11之銅箔層感應區13於外側表面12所設的輸入側114進入後，經由各相對應之連接點112通過表面11的感應區13、呈放射線狀且錯位式之複數金屬導體111，並通過基材1的複數金屬導體111二端之連接點112後，傳輸至另一基材1的表面11，於銅箔層之複數金屬導體111的感應區13，而利用各感應區13呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，配合金屬內芯2，形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之電性導通，再將電流分別由二基材1相對表面11間，銅箔層所形成之感應區13，透過複數金屬導體111由連接點112傳輸至外側表面12所設之輸出側115，再向外輸出，達到產生良好金屬磁感線圈效應、整流功能之目的，供電感元件穩定的進行充、放電、整流、扼流等，且電感元件在電流通過時，產生之電感磁場也不易干擾周邊其它電子零件。

再者，二相對式基材1於二相對表面11、二外側表面12之銅箔層，於加工成型預設線路佈局後，再於二相對表面11、二外側表面12之銅箔層的外表面，分別披覆絕緣之樹酯層，並透過網版印刷、簾塗或靜電噴塗之加工作業方式，將液態感光綠漆，分別塗覆於銅箔層之外表面的樹酯層上，再對二基材1之銅箔層進行烘乾處理後冷卻，並將二基材1之銅箔層在底片的透光區域，經過紫外線曝光機中實施曝光作業，供綠漆在底片的透光區域受到紫外線照射後，產生聚合效應以成型塗膜，而利用碳酸鈉水溶液將塗膜上未受光照的區域顯影去除，即可利用高溫烘烤作業，供綠漆中所含之樹酯層硬化、並成型於二基材1之銅箔層外表面，藉由披覆絕緣的樹酯層，保護二基材1之二相對表面11、二外側表面12之銅箔層外表面成型之預設線路佈局，避免氧化及焊接短路的現象發生。

是以，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此侷限本發明之專利範圍，本發明之電感元件之結構及製造方法，係藉由二相對基材1之相對表面11，分別設有呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，並分別具有預設線路佈局所形成之感應區13，而各感應區13之複數金屬導體111與金屬內芯2二表面之間，係透過黏著劑21分別黏著、結合，可供二基材1的相對表面11之感應區13、呈放射線狀且錯位式之複數金屬導體111，配合金屬內芯2，形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之電性導通，俾可達到利用二相對式基材1間夾固金屬內芯2，組構成體積小、電感效應佳的電感元件之目的，且各感應區13之複數金屬導體111，係呈放射線狀、錯位式方式，分別平貼在二基材1的相對表面11上，也不易碰觸周邊電子零件，亦可降低與周邊電子零件間的磁波干擾現象，故舉凡可達成前述效果之結構、裝置皆應受本發明所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

上述本發明之電感元件之結構及製造方法，於實際實施、應用時，為可具有下列各項優點，如：

(一)電感元件之二相對式基材1間包覆、金屬內芯2，可以縮減電感元件的體積尺寸，符合電子產品輕、薄、短、小之設計理念，亦不會佔用太大空間，供預設電路板具有充分空間進行電路佈局。

(二)電感元件之二相對基材1的相對表面11，分別具有預設線路佈局所形成之平面型式感應區13，且複數呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體111，互相連結以形成連續捲繞式之金屬磁感線圈效應，藉由複數金屬導體111與二端之連接點112之間，呈連續捲繞式金屬磁感線圈之電性導通，進而解決電感元件使用金屬繞線半自動化的瓶頸。

(三)電感元件成型後體積小，且電流通過二相對式基材1之各感應區13之複數金屬導體111、複數連接點112時，所形成之磁場，較不易與周邊的電子零件產生干擾情況，可供預設電路板的電流或訊號傳輸較穩定、整流功能佳。

(四)體積小之電感元件，由電感元件之二基材1相對表面11，分別成型複數放射線狀之金屬導體111與預設之線路佈局，取代人工繞線，而可降低電感元件之製造成本。

故，本發明為主要針對電感元件之結構、製造方法的設計，為藉由二相對式基材相對表面間之感應區，透過複數呈放射線狀、錯位式之金屬導體供黏著金屬內芯，且配合複數連接點，供二基材之感應區形成連續捲繞式金屬磁感線圈之電性導通，以達到成型體積小、降低成本之電感元件為主要保護重點，並供電感元件在實際應用時，不佔用預設電路板的太大空間，乃僅使電感元件符合電子產品輕、薄、短、小的設計理念之功能，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾、替換及等效原理變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述電感元件之結構於實際應用、操作、實施時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼　審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發，倘若　鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

1．．．基材

11．．．表面

111．．．金屬導體

112．．．連接點

113．．．焊料

114．．．輸入側

115．．．輸出側

12．．．外側表面

121．．．電子零件

13．．．感應區

2．．．金屬內芯

21．．．黏著劑

A．．．芯材

B．．．線圈

第一圖　係為本發明之立體外觀圖。

第二圖　係為本發明之立體分解圖。

第三圖　係為本發明另一方向之立體分解圖。

第四圖　係為本發明之側視剖面圖。

第五圖　係為本發明之流程圖。

第六圖　係為本發明較佳實施例之立體外觀圖。

第七圖　係為本創作再一實施例之立體外觀圖。

第八圖　係為習用電感元件之立體外觀圖。

1．．．基材

11．．．表面

111．．．金屬導體

112．．．連接點

114．．．輸入側

115．．．輸出側

12．．．外側表面

121．．．電子零件

13．．．感應區

2．．．金屬內芯

21．．．黏著劑

Claims (5)

1. 一種電感元件之製造方法，其步驟係：(a)二基材相對表面之銅箔層，係透過加工製程成型預設之線路佈局，且二銅箔層之預設線路佈局相對複數對應之連接點，分別成型呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體，並形成感應區；(b)二基材相對表面之複數金屬導體二端成型複數連接點；(c)再於二基材相對表面的複數金屬導體間，透過黏著劑結合金屬內芯，供金屬內芯位於複數金屬導體二端的各連接點之間；(d)二基材相對表面的複數金屬導體，二端之連接點，分別透過加工方式形成電性連接之導通；(e)二基材間藉由複數金屬導體、金屬內芯，製成連續捲繞狀之薄型電感元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之製造方法，其中該二基材相對表面間呈放射線狀、錯位式之複數金屬導體，形成連續捲繞式金屬磁感線圈效應之感應區。
3. 如申請專利範圍第2項所述電感元件之結構，其中該一基材表面複數金屬導體形成之感應區，係朝向另側之外側表面分別延設有輸入側、輸出側。
4. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之結構，其中該金屬內 芯係呈環形狀之非晶質金屬內芯，則非晶質金屬內芯係為：鐵基非晶、鐵鎳基非晶、鈷基非晶或鐵基納米晶，各式非晶質金屬材質；且非晶質金屬內芯則係呈圓形狀、環形狀、矩形狀、多邊形狀、中空框形狀或幾何形狀。
5. 如申請專利範圍第1項所述電感元件之結構，其中該步驟(c)之黏著劑，係黏膠、樹脂膠、強力膠或快乾膠。