TWI453775B

TWI453775B - 基底電感裝置與方法

Info

Publication number: TWI453775B
Application number: TW098124104A
Authority: TW
Inventors: Christopher P Schaffer; Aurelio J Gutierrez; Alan Lindner
Original assignee: Pulse Electronics Inc
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2014-09-21
Also published as: US7982572B2; US8234778B2; US20100013589A1; EP2214182A2; EP2214182A3; TW201017695A; US20130033353A1; WO2010008349A1; US20120011709A1

Description

基底電感裝置與方法

【優先權和相關申請】

本申請要求在2009年7月15日申請的、具有相同名稱的共同所有和共同未決的美國專利申請序號12/503682的優先權，而該美國專利申請序號12/503682要求在2008年7月17日申請的、具有相同名稱的共同所有的美國臨時專利申請序號61/135243的優先權，這裡引用上述這些專利的每個的全部內容供參考。本申請還涉及在2007年11月13日申請的、名稱為“WIRE-LESS INDUCTIVE DEVICES AND METHODS(無線電感裝置和方法)”的共同未決和共同所有的美國專利申請序號11/985156，而該美國專利申請序號11/985156要求在2006年11月14日申請的、具有相同名稱的共同所有的美國專利臨時申請序號60/859120的優先權，這裡引用前面所述的每個專利申請供參考。

【版權】

本發明一般涉及電路元件，特別是在一個示例性態樣中涉及具有各種期望電氣和/或機械性質的電感器或電感裝置，以及利用和製造它的方法。

在現有技術中已知電感器和電感裝置的無數不同結構。製造高效電感器和電感裝置的一種常見手段是使用磁性穿透環形磁芯。環形磁芯在保持被限制在磁芯本身內的電感裝置的磁通量方面非常有效。通常，這些磁芯(環形的或非環形的)用一個或多個磁體導線繞組纏繞，由此形成電感器或電感裝置。

現有技術的電感器和電感裝置的範例具有許多種形狀和製造配置。例如，參見於1971年10月19日發佈的授予Shield等人的美國專利號3614554，其名稱為“Miniaturized Thin Film Inductors for use in Integrated Circuits(用於積體電路的小型薄膜電感器)”；於1981年3月3日發佈的授予Nouet的美國專利號4253231，其名稱為“Method of making an inductive circuit incorporated in a planar circuit support member(製造被整合到平面電路支撐元件中的電感電路的方法)”；於1985年10月22日發佈的授予Bokil等人的美國專利號4547961，其名稱為“Method of manufacture of miniaturized transformer(製造小型變壓器的方法)”；於1989年7月18日發佈的授予Meinel的美國專利號4847986，其名稱為“Method of making square toroid transformer for hybrid integrated circuit(製造用於混合積體電路的正方環形變壓器的方法)”；於1991年10月8日發佈的授予Altman等人的美國專利號5055816，其名稱為“Method for fabricating an electronic device(用於製造電子裝置的方法)”；於1992年6月30日發佈的授予Johnson的美國專利號5126714，其名稱為“Integrated circuit transformer(積體電路變壓器)”；於1993年10月26日發佈的授予Billings等人的美國專利號5257000，其名稱為“Circuit elements dependent on core inductance and fabrication thereof(依靠磁芯電感的電路元件及其製造)”；於1996年1月30日發佈的授予Walters的美國專利號5487214，其名稱為“Method of making a monolithic magnetic device with printed circuit interconnections(製造具有印刷電路互連的單片磁性裝置的方法)”；於1998年7月14日發佈的授予Krone等人的美國專利號5781091，其名稱為“Electronic inductive device and method for manufacturing(電子電感裝置及製造方法)”；於2002年8月27日發佈的授予Feygenson等人的美國專利號6440750，其名稱為“Method of making integrated circuit having a micromagnetic device(製造具有微磁裝置的積體電路的方法)”；於2002年9月3日發佈的授予Johnson的美國專利號6445271，其名稱為“Three-dimensional micro-coils in planar substrates(平面基板上的三維微磁芯)”；於2006年8月10日公佈的屬於Pleskach的美國專利公開號20060176139，其名稱為“Embedded toroidal inductor(嵌入式環形電感器)”；於2006年12月28日公佈的屬於Lee等人的美國專利公開號20060290457，其名稱為“Inductor embedded in substrate,manufacturing method thereof,micro device package,and manufacturing method of cap for micro device package(嵌入基板中的電感器及其製造方法，微裝置封裝，以及用於微裝置封裝的帽體的製造方法)”；於2007年1月4日公佈的屬於Waffenschmidt等人的美國專利公開號20070001796,其名稱為“Printed circuit board with integrated inductor(具有集成電感器的印刷電路板)”；以及於2007年9月20日公佈的屬於Jeong等人的美國專利公開號20070216510，其名稱為“Inductor and method of forming the same(電感器及其製造方法)”。

然而，儘管現有技術的電感器配置的種類多種多樣，但是在以下兩個方面都對電感裝置有突出要求：(1)製造成本低；和(2)提供優於現有技術裝置的改進的電性能。理想地，這樣的解決方案將不僅僅為電感器或電感裝置提供非常低的製造成本和改進的電性能，而且還提供在批量生產製造的裝置之間的更高的一致性，即，通過限制產生裝置誤差的可能性來提高性能的一致性和可靠性。

在本發明的第一態樣中，公開了一種改進的無線環形電感裝置。在一個實施例中，該電感裝置包括多個具有延伸端的通路，這些通路用作在磁性穿透磁芯周圍設置之繞組的一部分。然後印刷位於基板的導電層上的軌跡，從而完成繞組。在另一實施例中，無線環形電感裝置是自引線的。在另一實施例中，在前述電感裝置上提供用於電子部件的安裝位置。

在另一實施例中，該無線電感裝置包括：多個基板，所述基板具有一個或多個在其上形成的繞組；以及一磁性穿透磁芯，該磁芯至少部分被設置在多個可印刷的基板之間。

在本發明的第二態樣中，公開了上述電感裝置的製造方法。

在本發明的第三態樣中，公開了一種包括無線環形電感裝置的電子組件和電路。

在本發明的第四態樣中，公開了一種改進的無線非環形電感裝置。在一個實施例中，該非環形電感裝置包括多個具有延伸端的通路，這些通路用作在磁性穿透磁芯的周圍設置之繞組的一部分。然後印刷位於基板的導電層上的印刷繞組，從而完成該繞組。在另一實施例中，該電感裝置包括多個連接插件，它們用作在磁性穿透磁芯周圍設置的部分繞組。在又一實施例中，該無線非環形電感裝置是自引線的。在另一實施例中，在前述電感裝置上提供用於電子部件的安裝位置。

在本發明的第五態樣中，公開了一種製造前述非環形電感裝置的方法。在一個實施例中，該方法包括：將繞組材料設置到第一和第二基板磁頭上；將磁芯至少部分地設置在第一和第二磁頭之間；和將第一和第二磁頭結合，從而形成所述無線電感裝置。

在本發明的第六態樣中，公開了一種包括無線非環形電感器的電子組件和電路。

在本發明的第七態樣中，公開了一種部分佈線的環形電感裝置。在一個實施例中，該電感裝置包括多個具有延伸端的通路，這些通路與佈線磁芯中心協同作用，以形成在磁性穿透磁芯周圍設置的部分繞組。然後印刷位於基板的導電層上的軌跡，從而完成繞組。在另一實施例中，部分佈線的環形電感裝置是自引線的。在另一實施例中，在前述電感裝置上提供用於電子部件的安裝位置。

在另一實施例中，該部分佈線的電感裝置包括：多個基板，所述基板具有一個或多個在其上形成的繞組；以及一磁性穿透磁芯，該磁芯至少部分地設置在多個可印刷基板之間。

在本發明的第八態樣中，公開了一種製造前述部分佈線的電感裝置的方法。

在本發明的第九態樣中，公開了一種製造前述佈線磁芯中心的方法。

在本發明的第十態樣中，公開了一種包括部分佈線的環形電感裝置的電子組件和電路。

在本發明的第十一態樣中，公開了一種改進的部分佈線的非環形電感裝置。在一個實施例中，該非環形電感裝置包括多個具有延伸端的通路，這些通路用作在磁性穿透磁芯周圍設置的一部分繞組。然後印刷位於基板的導電層上的印刷繞組，從而完成該繞組。在另一實施例中，該電感裝置包括多個具有延伸端的通路，這些通路與佈線磁芯中心協同作用，形成在磁性穿透磁芯周圍設置的部分繞組。在另一實施例中，該部分佈線的非環形電感裝置是自引線的。在又一實施例中，在前述電感裝置上提供用於電子部件的安裝位置。

現參照圖式進行說明，其中近似的元件符號係代表全文中近似的部件。

正如這裡所用的，術語“積體電路”應該包括具有任何功能的任何類型的集成裝置，而不管是單晶片或多晶片，或者小規模或大規模集成，包括但不限於專用積體電路(ASIC)，現場可編程閘陣列(FPGA)，數位處理器(例如DSP、CISC微處理器、或RISC處理器)，以及所謂的“系統單晶片”(SoC)裝置。

如這裡使用的，術語“信號調節”或“調節”應被理解為包括但不限於信號電壓變換、濾波和雜訊減緩、信號分離、阻抗控制和校正、電流限制、電容控制以及時間延遲。

如這裡使用的，術語“電部件”和“電子部件”可以互換使用並表示適於提供某些電和/或信號調節功能的部件，包括但不限於電感電抗器(“扼流線圈”)、變壓器、濾波器、電晶體、有隙環形磁芯(gapped core toroids)、電感器(耦合的或其他)、電容器、電阻器、運算放大器、和二極體，而不管其是分立部件還是積體電路，也不管是單獨的還是組合的。

如這裡使用的，術語“磁性穿透”指的是常用於形成電感磁芯或類似部件的任何數量的材料，包括但不限於由鐵氧體製成的各種配方。

如這裡使用的，術語“頂”、“底”、“側”、“上”、“下”等僅僅意指一個部件相對於另一個部件的相對位置或幾何形狀，而無論如何都不是意指絕對參照系或任何要求的方位。例如，當一部件被安裝到另一裝置(例如，被安裝到PCB的下側)時，該部件的“頂”部可能實際上位於“底”部的下方。

概述

本發明尤其提供了一種改進的低成本電感裝置及其製造和利用的方法。

在電子工業中，如同眾多工業那般，與製造各種裝置相關的成本直接與材料的成本、在該裝置中使用的部件的數量、和/或組裝製程的複雜性相關。因此，在如電子工業的高度成本競爭環境中，具有使成本最少化(比如通過使上文著重提到的成本因素最小化)之設計的電子裝置的製造商，將保持優越於競爭製造商的明顯優勢。

一種這樣的裝置包括具有繞線磁性穿透磁芯的裝置。然而，這些現有技術的電感裝置由於尤其是以下因素而存在電氣變化的問題：(1)非均勻的纏繞間隔和分佈；以及(2)操作者誤差(例如錯誤的匝數、錯誤的纏繞圖案、未對準等)。此外，這種現有技術裝置經常不能有效地與其他電子部件集成在一起，和/或存在製造製程問題，這些製造製程本質上為高度手工的，導致較高的產量損失並且增加了這些裝置的成本。

本發明尤其是通過消除這些高度手工的現有技術製程(例如手工纏繞環形磁芯)來努力將成本最小化，並通過提供一種製造方法來改進電性能，這種製造方法能夠自動地和以高度均勻的方式控制例如纏繞節距、纏繞間隔、匝數等。因此，本發明提供了不僅明顯降低乃至消除了精密裝置製造中的“人為”因素(由此能夠實現更好的性能和一致性)、而且還明顯降低製造該裝置之成本的裝置和方法。

在一個示例性的實施例中，公開了一種改進的“無線”電感裝置。該電感裝置包括至少一個磁頭元件(header element)，該磁頭元件具有多個通孔通路。在上述“無線”電感裝置實施例的一個變型中，所述通路較佳包括與通孔通路相關聯的延伸端，所述通孔通路當完成時用作在磁性穿透磁芯周圍設置的繞組的一部分。印刷(蝕刻)的繞組部分也被施加於該磁頭上，由此完成在磁性穿透磁芯周圍設置的所述“繞組”。

在又一實施例中，尤其是為了電容效應，使用基本平坦的和平行的板結構。

示例性實施例的詳細說明

現在，將詳細描述本發明的所述裝置和方法的各種實施例和變型。

無線環形電感裝置

現在參見第1圖，其中詳細示出和描述了本發明的第一示例性實施例。應該認識到儘管就電感器作出了如下討論，然而本發明同樣可適用於其他電感裝置(包括但不限於扼流線圈、電感電抗器、變壓器、濾波器等)。這些和其他應用將在下面更全面討論。

第1圖的電感裝置100包括磁性穿透環形磁芯110和兩個無線基板磁頭102、108。如前所述，在本上下文中使用的術語“無線”指的是這樣的事實：本發明的電感裝置100不需要如現有技術中常規在環形磁芯周圍設置的磁性導線繞組，也沒有完全排除可能由該術語所暗指的任何種類的繞組。還應該注意到，儘管主要參考環形磁芯進行討論(主要是由於它們在整個工業中的常用性)，但應認識到可以很容易地使用本領域中公知類型之任何數量的磁芯形狀(即矩形、雙筒形(binocular)、三角形等)來代替這裡所討論的環形磁芯。實際上，應該知悉正如本領域普通技術人員在獲知本公開內容之後將所理解的，通過適當的改造，幾乎可以使用任何形狀。

第1圖中所示的本實施例將其繞組整合到一個或多個可印刷和/或可蝕刻的基板磁頭上，以及於一些構造中(如第1圖所示者)；這些繞組是借助於包括延伸端的通孔通路實現的。具有“延伸端”的通路類似於本領域公知的傳統通孔通路，其包括在印刷電路板或其他連接銅之基板中的鍍覆孔(可以被電鍍或鉚接)、或其他導電材料軌跡、或從板的一層到基板的另一層的通道。然而，在“延伸端”通路中，所述鍍覆部分延伸超出鍍覆孔的表面並刺穿基板表面。所述延伸端提供了優越於繞線現有技術裝置的優點，這將在下面更加全面地討論。然而應該注意到，儘管下面的討論主要就包括延伸端通路的電感裝置實施例而言，但是也構思了傳統通孔通路的使用，這種改造可以很容易地由已閱讀本公開文本的本領域技術人員實現。使用延伸端通路配置尤其是解決了電感裝置設計中的如下常見問題：其中低密度通路需要延伸穿過具有深寬比(aspect ratio)很高之基板(包括PCB)的電感裝置。低密度通路的尺寸較大，因此限制了可放置在單個電感裝置上的量。相應地，本發明的一些實施例通過如下方式來試圖克服這種缺陷：其通過使導體在基板的表面上方延伸，也就是使通路的端部延伸，來提供包括高密度通路的電感裝置。可以通過可光成像材料製程或其他技術，以與焊料凸塊裝載相同的方式將延伸端通路設置在基板上。也可以很容易地替換所使用的本領域技術人員已知的其他方法和材料。

回到第1圖，本實施例的環形磁芯110屬於本領域普遍使用的類型。可選的是，可以使用公知的塗料(如聚對二甲苯(parylene))來塗敷環形磁芯110，以便尤其是改善磁芯和任何相鄰繞組之間的隔離。而且，環形磁芯110可選地形成間隙(無論是部分地還是全部地)，以便改進磁芯的飽和特性。例如，於2003年11月4日發佈的、名稱為“Advanced electronic microminiature coil and method of manufacturing(高級電子微小型線圈及製造方法)”的共同所有的美國專利號6642827中公開了這些和其他的可選的磁芯配置，於此引用其全部內容供參考。還可以容易地依據本發明使用其他環形磁芯實施例，尤其包括在2006年9月19日發佈的、名稱為“Controlled inductance device and method(受控電感裝置和方法)”的共同所有的美國專利號7109837的第13-16圖中示出和相關描述的那些內容，這裡引用該文獻的全部內容供參考。而且，可依據本發明使用在2004年6月30日申請的、名稱為“Controlled inductance device and method(受控電感裝置和方法)”的共同所有和共同未決的美國申請序號10/882864的第17a-17f圖中示出並在此處引作參考的實施例，例如，其中將一個或多個“墊片(washer)”設置在一個或多個磁頭102、108內。通過獲知本公開內容和前面引作參考的那些內容，本領域技術人員可以理解到無數的其他配置，而前面的引用僅僅是舉例說明更廣泛的原理。

可選地，裝置100的頂部磁頭102可以包括可電路印刷的材料，比如但不限於：陶瓷基板(例如，低溫共燒陶瓷，或“LTCC”)、合成的(例如基於石墨的，軟性FR-4(Flex on FR-4)等)材料，或者本領域中常用的基於玻璃纖維的材料，如FR-4等。就成本和全世界廣泛可用性而言，基於玻璃纖維的材料具有優於LTCC的優點；然而LTCC也一樣具有優點。具體地說，LTCC技術在以下方面表現出優點：由於特殊的材料組分，可以在低於約900℃的溫度下焙燒陶瓷。這使得能夠與其他高導電材料(即銀、銅、金等)共燒。LTCC還實現了將被動元件如電阻器、電容器和電感器嵌入到主要(underlying)下方陶瓷封裝中的能力。就維度穩定性和吸濕性而言，LTCC也具有優於很多基於玻璃纖維的或者合成的材料的優點，由此提供了用於主要電感器或電感裝置的維度可靠的基礎材料。

所示出的實施例的頂部磁頭102包括使用例如公知的印刷或鏤空版(stenciling)技術，在頂部磁頭102上直接印刷或者設置的多個繞組部分104。儘管本實施例整合了多個印刷的繞組部分104，然而本發明絕不侷限於此。例如，如果需要的話，還可以容易地使用單匝繞組。

如由第1a圖最佳所示的，底部磁頭108包括多個繞組通路106、116以及適於接收環形磁芯(還參見第1c圖，110)的可選腔室112。如前所述，該繞組通路在一種變型中可以包括延伸端。

第1a圖的底部磁頭108還包括多個繞組通路，這些繞組通路被佈置為沿著腔室112的外部邊緣設置的多個外部繞組通路106；以及在腔室112的中心設置的多個內部繞組通路116。第1a圖中的圖示的目的本質上是示例性的，因此在底部磁頭108上設置的繞組通路106、116的精確數量可以根據所希望的電氣/磁性特性而顯著地變化。腔室112的形狀基本上是具有凸起中心114的圓形(實際上形成了圓柱形腔室)，該凸起中心適於裝配到環形磁芯的中心的開口中。凸起中心114具有在其上設置的內部繞組通路116。還應該注意的是，中心114不一定總要是凸起區域。該中心也可以包括符合本發明的任何數量的結構，尤其是包括將內部繞組通路116直接設置在腔室112或底部磁頭108底板內。顯而易見的是，可以根據需要，將腔室112設置在頂部和/或底部磁頭102、108的任一個中，或佈置在兩者中。

例如，在一個實施例中，兩個磁頭102、108包括基本相同的部件，每個部件包括適於接收環形110的(垂直方向上)大致一半的腔室。

在另一個實施例中，環形110完全被接收在磁頭102、108之一中，並且另一個完全沒有腔室(實際上包括平板)。在又一實施例中，兩個磁頭102、108每個均具有腔室，但是各自的深度彼此不同。然後，內部繞組通路116和外部繞組通路106為電互連(參見第1f圖)。

還應該理解的是，可以按照任何數量的配置，將內部繞組通路116和外部繞組通路106佈置在環形磁芯110周圍。例如，第1b圖示出這樣的變形例：其中與第1a圖中所示的成對的外部通路106配置不同，外部通路106完全分佈在腔室112周圍。然而，如前所述，在獲知本公開內容後，將容易地理解得出內部繞組通路116和外部繞組通路106的各種其他配置。例如，可以利用通路鄰近性來感應所希望的電容效應，這樣的電容效應可導致非均勻的繞組分佈。

第1c圖示出將環形磁芯110放置到底部磁頭108的接收腔室112中。如下面更詳細論述的，包括內部繞組通路(第1a圖)的凸起中心裝配到環形磁芯110的中心內，同時外部繞組通路106被佈置為恰恰在環形磁芯110的邊緣外側。

第1d圖示出第1圖中所示的底部磁頭108的下側。如圖所示，外部繞組通路106通過繞組部分118電連接到內部繞組通路。該繞組部分118類似於參照頂部磁頭102所示的那些繞組部分(即繞組部分104)。此外，外部通路106將從繞組部分118的第一端1181延伸出。然後，繞組部分118在繞組部分118的第二端1182處，將外部通路106連接到內部通路116。

應該注意的是，通過底部磁頭繞組部分118和頂部磁頭繞組部分104示出的特定路徑本質上只是示例性的，因此僅僅示出了用於這些電路徑的多種可能配置中的一種。任何數量的路徑配置都可用於與本發明相符地將外部繞組通路和內部繞組通路連接起來，比如尤其是交叉路徑、調製(例如正弦)路徑、直連路徑等。還應該理解的是，可以基於幾何學和電學兩者的原因來構造這些路徑。例如，對於繞組部分118的寬度、間隔和/或長度的調節可以影響繞組部分118的電容效應和/或電感效應。

第1e圖示出包括三個部分的示例電感裝置100(即三部分實施例)：(i)頂部磁頭102，其與(ii)底部磁頭108以及(iii)放置在頂部磁頭102和底部磁頭108之間的磁性穿透環形磁芯110配接。然而，應該理解的是，與可以與本發明相符地實現使用更多或更少磁頭部分的其他配置，或者替代的磁頭材料。頂部磁頭通路120從設置在頂部磁頭102的表面上的繞組部分104延伸出。底部磁頭通路106從設置在底部磁頭108的表面上的繞組部分118延伸出。當頂部磁頭102與底部磁頭108配接時，頂部磁頭通路120與底部磁頭通路106成為電連接。如第1e圖所示，頂部通路120和底部通路106之間的電連接完成了環形磁芯110周圍的“繞組”。

第1f圖描述了其中成環的環形磁芯110已被接收到腔室112中、且所有繞組通路已被配接的實施例。這包括內部的頂部繞組通路122和外部的頂部繞組通路120，以及內部的底部繞組通路116和外部的底部繞組通路106。為了清楚起見，視圖中去除了頂部和底部磁頭。如圖所示，下部的外部繞組通路106的延伸端與上部的外部繞組通路120的延伸端配接。上部的外部繞組通路120通過繞組部分104連接到上部的內部繞組通路122。上部的內部繞組通路122的延伸端類似地連接到下部的內部繞組通路116的延伸端。接下來，它們通過繞組部分118與下部的外部繞組通路106配接。因此，通過將磁芯110接收到腔室112中，繞組通路(外部繞組通路106、120和內部繞組通路116、122)與上部磁頭繞組部分104和下部磁頭繞組部分118結合包圍磁芯110，由此與現有技術的繞線電感器或電感裝置相仿。儘管僅僅描述了單匝，但是可以看出，正如本領域普通技術人員在獲知本公開內容後所能夠理解的，前述圖案可被重複，以便完成多匝電感裝置100。

第1f圖中的繞組部分104被示為交叉配置。可以以高度的位置精確度來印刷頂部磁頭102的每個繞組部分104，這便帶來了這一技術優越於現有技術中常用的磁體繞線式電感器的另一突出優點。因為位於頂部磁頭部分102和底部磁頭部分108兩者上的這些繞組是使用高度受控的製程來印刷或佈置的，因此可以使用非常高的精確度來控制這些繞組的間隔和/或節距，由此提供了現有技術的繞線電感裝置所不能比擬的電性能一致性，這些現有技術的繞線電感裝置本質上包括某種程度的變化，取決於如所用繞線機器的類型、為各個磁芯繞線的人員等等因素。

還應該認識到，術語“間隔”可表示繞組與磁芯的外部表面之間的距離，以及繞組與繞組之間的間隔或間距。有利的是，所示裝置100非常精確地控制“繞組”(通路和印刷的磁頭部分)與磁芯110之間的間隔，這是因為在磁頭102、108中形成的腔室112具有相對於通路和磁頭的外部表面的精確位置和維度。因此，繞組便不會被無意中繞到彼此上方，或者在它們和磁芯之間形成的不希望的間隙，這種間隙例如是由於在導線纏繞時導線鬆弛導致的，如現有技術可能發生的。

同樣，每個繞組部分104、118的厚度、寬度和其他特徵和尺寸都可以被精確地控制，由此在一致的電參數(例如電阻或阻抗，渦電流密度等)方面提供了有益優點。因此，該主要製造製程的特性帶來大量裝置中的高度一致的電性能。例如，在現有技術中可獲得的方案中，由於現有技術的纏繞製程的手工和高度可變的特質，諸如繞組間電容、漏電感等電特性往往存在相當大的變化性。在某些應用中，已經廣泛證實這些現有技術的纏繞製程難以控制。例如，在大量的所製造電感裝置中，已經證實難以在批量生產中一致地調整繞組節距(間隔)。

此外，電感裝置100的本實施例具有以下優點：通過磁頭結構以及使用自動的印刷製程，還精確地控制匝數，由此消除了可能導致例如將錯誤匝數應用於磁芯這樣的取決於操作者的誤差。

儘管在許多的現有技術應用中，在很多情況下已經證實上述的這些變化性不是很嚴重，然而隨著持續增加的資料率在資料網路上使用，對於電感裝置的更加精確的和一致的電性能的需求變得越來越普遍。在近年來客戶對於更高性能電子部件的需求持續增加的同時，這些要求還伴隨著對於更低成本電子部件的增長需求。因此，非常期望的是，任何改進的電感裝置不僅相對於現有技術的繞線裝置在電性能方面有所改進，而且還為客戶提供成本競爭性的方案。在涉及製造電感裝置100的自動製程事實上相對於現有技術的繞線電感裝置是有成本競爭性的。本文隨後將相對於示例製造方法和第9a-10圖更詳細地描述這些自動製造製程。

本發明還允許繞組和環形磁芯的物理分離，以使得繞組不直接與磁芯接觸，避免由於其他匝的過度纏繞(over winding)等產生的變化性。而且，由於沒有常規繞組纏繞到磁芯上，因此避免了對環形(包括所述的塗層，如聚對二甲苯基)造成的損傷，由此避免由導線在環形的表面中或其塗層中造成切口。示例實施例還物理地將環形磁芯110與磁頭102、108以及繞組部分104、116去耦合，使得能夠單獨分離或處理這些部件。

相反地，使用“分離的”繞組和環形使得能夠在很多情況下無需額外的部件或塗層。例如，在示例實施例中可以不需要聚對二甲苯基塗層、矽封膠(silicone encapsulant)等(它們經常被用於現有技術的繞線裝置上)，這是因為繞組和磁芯之間的關係是固定的，並且這些部件被分離開。

本發明還提供了使用多配置磁頭的機會。例如，在一個替代實施例中，磁頭102、108可被配置為具有任意數量(N)的通路，從而可由此形成利用用於“繞組”之所有N條通路的裝置，或者形成具有N的分數(例如N/2、N/3等)之繞組的裝置。在示例情況下，當形成N/2繞組裝置時，有利的是，未被使用的延伸端通路在製造期間不需要特殊處理。具體地說，其可以與用於繞組的通路相同地鍍覆和放置，而僅僅是不“連接”到另一磁頭表面上的匹配通路上，或者如果匹配到另一通路上，則不通過繞組部分電連接。替代地，如果希望N個繞組，則如第1圖所示地連接所有通路(在任一情況下都被鍍覆)。這可以是很有用的，例如在對多種電配置的磁頭平臺進行標準化時。

在又一實施例(未示出)中，與上述三部分實施例不同，電感裝置100元件可以包括兩個部分：(i)下部磁頭108元件和(ii)環形磁芯110。根據本實施例，可選的是，下部磁頭可以包括可電路印刷材料，諸如但不限於：陶瓷基板(例如低溫共燒陶瓷，或“LTCC”)、合成的(例如基於石墨的)材料、或者本領域中常用的基於玻璃纖維的材料，比如FR-4。與上文描述的佈置在下部磁頭元件上的那些元件類似，本實施例包括下部繞組部分118，以及具有延伸端的多個內部的下部通路116和外部的下部通路106。為了完成由內部通路116和外部通路106的延伸端建立的“繞組”，繞組部分被直接佈置在環形磁芯110表面上。

替代地，在另一變型中，繞組部分包括延伸經過環形磁芯110的頂部的銅軌跡或其他導電材料帶。

在又一實施例中，多重(例如三個或更多個)磁頭元件(未示出)可被疊置在一起，以便形成對於磁芯的封裝。例如，在一個變型中，使用頂部、中部和底部磁頭來形成環形磁芯封裝。

而且，應該理解的是用於磁頭部件的材料不必是相同的，也可以在特質方面是異質的(heterogeneous)。例如，在前述的“平坦頂部磁頭”的情況下，頂部磁頭實際上可以包括PCB或其他此類基板(例如FR-4)，而下部磁頭包括另一種材料(例如LTCC、PBT塑膠等)。這可用於減少製造成本，並且還使得能夠容易地在其上放置其他電子部件(例如被動元件，如電阻器、電容器等)。

無線多環形電感裝置

現在參見第1g圖，其中詳細示出和描述了利用多環形設計的本發明的示例實施例。應該認識到，與本文前面討論的實施例相同，儘管下面的討論是就電感器而言的，然而本發明同樣可應用於其他電感裝置(包括但不限於扼流線圈、電感電抗器、變壓器、濾波器等)。

第1g圖的電感裝置100包括多個磁性穿透環形磁芯110和兩個無線基板磁頭102、108。該圖解說明本質上是示例性的，儘管只描述了四(4)個環形磁芯，但是可以與本發明相符地使用任何數量(n)的環形磁芯。此外，如前所述，術語“無線”指的是這樣的事實：電感裝置100不需要圍繞環形磁芯110佈置的磁體導線繞組，而是將其繞組整合到一個或多個可印刷和/或可蝕刻的基板磁頭以及具有延伸端的通路上。應該注意到，在一個替代實施例(未示出)中，還可以整合通孔通路。而且，可以與本發明相符地使用任何數量的無線基板磁頭102、108，包括兩個，或更多個，或更少個。而且，應該理解的是，用於磁頭部件的材料不必是相同的，也可以在特質方面是異質的。例如，一個或多個無線基板磁頭102、108可包括印刷電路板、LTCC或基於聚合物的材料。

類似於前面相對於第1-1f圖所述的磁頭，所述裝置100的頂部磁頭102可選地包括可電路印刷材料，諸如但不限於：陶瓷基板(例如“LTCC”)，合成的(例如基於石墨的)材料，或者本領域中常用的基於玻璃纖維的材料，如FR-4或軟性FR-4等。

圖示實施例的頂部磁頭102包括多個繞組部分104，它們是使用例如公知的印刷或鏤空版技術直接印刷或設置在頂部磁頭102上的。如第1g圖中所述的，設置在頂部磁頭102上的繞組部分104的數量N將直接隨著在任一特定實施例中提供的環形磁芯100的數量(N)而變化。在本圖中，由於描述了四(4)個環形磁芯，因此示出四(4)個繞組部分。此外，由第1g圖中所示的實施例中的繞組部分建立的特定路徑僅僅是舉例說明性的；無數種其他路徑配置也是可行的。例如，在第1h圖中可看到利用直接路徑104x的頂部磁頭102的實施例。其他路徑配置(未示出)，尤其包括交叉路徑和多次交叉路徑，也可以用於本發明。

再回到第1g圖，其中示出了將環形磁芯110設置到底部磁頭108的接收腔室112中。如下面更詳細所述的，在一個示例實施例中的接收腔室112包括具有內部繞組通路(也未示出)的凸起中心(未示出)，其適於裝配到環形磁芯110的中心；外部繞組通路106被佈置為恰恰在底部磁頭108上的環形磁芯110的外側。

如第1i圖中最佳所示的，本實施例的底部磁頭108包括多個繞組通路和適於接收環形磁芯110(如第1g圖所述的)的幾個腔室112。該繞組通路包括延伸端，該延伸端具有明顯優於現有技術中常用的磁體繞線電感器的突出優點，如上所述。底部磁頭108上的腔室112的數量(N)對應於要在其中接收的環形磁芯110的數量N。

幾個繞組通路被設置在底部磁頭108上，並包括外部繞組通路106和內部繞組通路116。沿著每個腔室112的外部邊緣設置幾個外部繞組通路106。正如之前相對於單個環形電感裝置論述的，可以在單個腔室112周圍設置任何數量(N)的外部繞組通路106n。外部繞組通路106在腔室112周圍的分佈圖案同樣可以改變。事實上，應該理解的是，可以在環形磁芯110周圍按照任何配置方式設置內部繞組通路116和外部繞組通路106。內部繞組通路116的延伸端和外部繞組通路106的延伸端電互連。該電連接在第1j圖中示出。

第1j圖示出包括三個部分的示例多環形電感裝置100：(i)頂部磁頭102，與(ii)底部磁頭108和(iii)放置在頂部磁頭102和底部磁頭108之間的多個磁性穿透環形磁芯110相配接。如前所述，應該理解的是，可以與本發明相符地實現使用更多或更少磁頭部分或環形的其他配置，或者替代的磁頭材料。例如，第1k圖描述了使用八(8)個環形110實現的本發明，其他數量也是可行的。

在又一實施例中，如第11-1o圖所示，多個電感裝置100元件包括兩個部件(“兩部分實施例”)，而不是上文相對於第1g圖所述的三個部分。這兩個部分是(i)底部磁頭108和(ii)多個環形磁芯(未示出，不過其與上文討論的環形磁芯110類似)。

第11圖示出所述兩部分實施例的底部磁頭元件108。應該理解的是，儘管第11圖的底部磁頭元件108整合設置了四(4)個環形磁芯，但是也可以與本發明相符地利用任何數量(N)的環形磁芯(未示出)。

該兩部分實施例的底部磁頭元件108包括上述材料的基板。底部磁頭元件108還包括具有延伸端的多個內部繞組通路116和外部繞組通路106。如前所述，在其他實施例(未示出)中，可以通過使用通孔通路來代替使用具有延伸端的通路。內部繞組通路116通過設置在底部磁頭108(參見第1n和1o圖)的表面上的繞組部分118，電連接到外部繞組通路106。只要為設置環形磁芯(未示出)維持了足夠的空間，可以以無數種配置，將內部繞組通路116和外部繞組通路106設置在底部磁頭108表面上。放置內部繞組通路116和外部繞組通路106，以使得內部繞組通路116被設置在環形(未示出)的空腔中心內，外部繞組通路106被設置在環形結構(未示出)的外側。這樣，外部繞組通路106一般將形成環形磁芯的輪廓，而內部繞組通路106一般形成環形磁芯中心。本發明也可以採用其他配置。

在一個實施例中，如前所述，“繞組”是通過在整個環形磁芯的頂部上置換銅軌跡或其他類似導電材料帶來完成的。在另一實施例(未示出)中，繞組是通過在環形磁芯本身的表面上置換電路徑來完成的，其中當將該環形磁芯放置在底部磁頭108上時，它與內部繞組通路116和外部繞組通路106電連接。

使用前述多磁芯電感裝置的另一突出優點是可以以任何數量的變化配置來製造多磁芯電感裝置內的各個電感裝置。如第1p圖所示，在電信應用中使用磁性元件是有用的，比如對雙絞線纜上的話音和資料信號進行濾波。利用多磁芯電感裝置，人們可以很容易地在單個裝置中實現整個電路(如第1p圖所示)。例如，在第1p圖所示的電路中，所示電路可以利用上部和下部磁頭和四(4)個環形磁芯來實現。然後，電阻器和電容器可以被模製到磁頭本身中，或者替代地，這些磁頭也可使用用於分立電子部件的分立安裝位置。通過這種方式，可以利用上文所論述的技術，很容易地按照精確和成本有效的方式實現完整的電路(比如第1p圖中所示電路)。這一方法還具有將導體延伸長度(例如，不得不將軌跡或額外導線延出到在更遠位置處安裝的分立元件)最小化的優點，由此減輕EMI、渦電流效應、和與這種更長導體延伸相關的其他不利效應。

部分佈線的環形電感裝置

現在參照第2圖，其中詳細地示出和描述了本發明的另一示例實施例。應該認識到，儘管下面的討論是就電感器而言的，但是本發明同樣可適用於其他電感裝置(包括但不限於扼流線圈、電感電抗器、變壓器、濾波器等)。

第2圖的電感裝置200包括磁性穿透環形磁芯210和兩個部分佈線的基板磁頭202、208。本特定上下文中的術語“部分佈線”指的是如下事實：本實施例的電感裝置200利用圍繞環形磁芯設置的繞組，部分所述繞組包括磁體導線、一個或多個可印刷和/或可蝕刻的基板磁頭和通路。在第2圖的實施例中，有利的是，通路包括延伸端。這一方法相對於完全繞線的現有技術裝置而言，提供了明顯的優點，本文隨後將對其更加詳細地論述。在另一實施例(未示出)中，所述通路包括傳統通路或通孔通路。

本實施例的環形磁芯210屬於本領域中常用的類型，因此不再進一步詳細討論。也可以與本發明相符地利用其他配置，例如，環形磁芯可以被平坦化(在下面詳細描述)，可以被塗覆，或者可以形成間隙(無論是部分地或是完全地)。本領域普通技術人員在獲知本公開內容後，將很容易地理解無數種其他配置，包括在共同所有的美國專利號6642827、7109837以及共同所有和共同未決的美國申請序號10/882864中公開的那些內容，這裡引用每一篇上述文獻的全部內容供參考。

所述裝置200的頂部磁頭202可選地包括可電路印刷材料，諸如但不限於：陶瓷基板(例如LTCC)、合成的(例如基於石墨的、軟性FR-4等)材料，或者基於玻璃纖維的材料，如FR-4，前面已經描述了每一種的相關優點。所示實施例的頂部磁頭202包括使用例如公知的印刷或鏤空版技術直接印刷或設置在頂部磁頭202上的多個繞組部分204。儘管本實施例整合了多個印刷的繞組部分204，但本發明絕不限於此。例如，如果需要的話，也可以容易地使用單匝繞組。此外，本實施例中所示的電路徑只是無數種可能電路徑的示例。

如由第2a圖最佳地看出，底部磁頭208包括多個繞組通路(下面所述)和適於接收環形磁芯210的腔室212。可選的是，底部磁頭208可包括可電路印刷材料，諸如但不限於陶瓷基板或基於玻璃纖維的材料。此外如前所述，有利的是，繞組通路可包括延伸端(未示出)。

第2a圖也示出了將環形磁芯210放置到底部磁頭208的接收腔室212中。腔室212的形狀是具有佈線磁芯中心222的圓形，所述佈線磁芯中心222適於裝配到環形磁芯210的中心的開口中。如下面更詳細描述的，佈線磁芯中心222主要包括一模製成束的磁體導線224。多個外部繞組通路206被佈置為恰恰腔室212的邊緣外側，以致當環形磁芯210被放置到接收腔室212內時，所述多個外部繞組通路206保留在環形磁芯210的外側。

外部繞組通路206通過底部磁頭208表面上的電路徑218，與佈線磁芯中心222的磁體導線224電氣互連。電路徑218可以通過刻蝕、或本領域普通技術人員已知的其他類似電連接方法來形成。此外，當底部磁頭208與頂部磁頭202配接時，完成了圍繞在所配接頂部磁頭202和底部磁頭208內設置的環形磁芯210周圍的“繞組”。第2b圖代表一種這樣的繞組。儘管僅僅示出單匝，然而應該理解的是，上述圖案可以根據需要進行重複，以便產生多匝電感裝置200。

如第2b圖所述，佈線磁芯中心(未示出)的磁體導線224通過設置在底部磁頭208上的電路徑218，電連接到外部繞組通路206。外部繞組通路206通過設置在頂部磁頭202上的電路徑204，再次電連接回到相同的磁體導線224。因此，通過將磁芯210接收到腔室212中，佈線磁芯中心222的磁體導線224和外部繞組通路206結合上部磁頭繞組部分204和下部磁頭繞組部分218包圍磁芯210，由此與現有技術的繞線電感器或電感裝置相仿，卻具有明顯的優點，正如本文其他地方也描述的。這裡，為了簡便起見，示出了單匝實施例；然而，普通技術人員在獲知本公開內容後，能容易地理解對於該配置的改進，以實現期望的電配置。

在另一實施例中，電路徑204、218的至少一端(未示出)終止於延伸端通路。延伸端通路(未示出)有助於頂部磁頭202和底部磁頭208的配接，並提供了優於現有技術的上述優點。

再參考第2a圖，還應該理解的是，可以按照任何多種配置將外部繞組部分206佈置在環形磁芯210周圍。這尤其包括將通路均勻和完全地分佈在腔室周圍，或者是採取成對的配置。而且，與本公開內容相符地設想了各種其他通路配置。此外，如下面相對於佈線磁芯中心222的製造所詳細論述的，還可按照相對於彼此的各種廣泛配置來設置磁體導線224，以使得在有些實施方式中能夠改進提高電特性。

第2c圖中示出了佈線磁芯中心222的一個示例實施例。這個佈線磁芯中心222包括以基本平行的方位設置的多個磁體導線224。佈線磁芯中心222可包括任何數量N的磁體導線224n。此外，通過在每跟導線之間注入塑膠或其他合適的聚合物材料模製230，將磁體導線224捆束成一個共同結構。替代地，也可以很容易地替換為無數種不同的製程，比如線纜(cable)、熱縮(heat-shrink)、可澆注熱固(pourable thermoset)、擠壓(extruded)等。然後可選的是將導線束封入護套232內，該護套232包括相同的內部捆束材料、或一些其他合適的材料。下面將會詳細描述用來製造佈線磁芯中心222的方法。可以通過例如任何表面安裝技術方法，將佈線磁芯中心直接配接到底部基板(在有些實施例中為PCB)上，所述表面安裝技術方法包括但不限於球柵陣列、焊料凸塊裝載、或隨後還進行回流焊的鏤空版印刷。

回到第2圖，對於頂部繞組部分204和底部繞組部分218，還應該理解的是所示的特定電路徑可採用任何數量的配置。可與本發明相符地形成任何數量的不同路徑配置，以將外部繞組通路206連接到磁體導線224，比如尤其是交叉路徑、直連路徑等。

而且，儘管第2圖的實施例舉例說明了包括三個部分(即，頂部磁頭202，其與底部磁頭208和放置在頂部磁頭202和底部磁頭208之間的磁性穿透環形磁芯210配接)的示例電感裝置200，然而還可以與本發明相符地實現包括使用更多或更少的磁頭部分的其他配置。例如，該裝置可以包括兩個部分，或者替代地，該裝置可包括多於兩個的基本包住環形磁芯的磁頭元件。而且，用於磁頭部件的材料可以在特質方面是異質的，例如包括將PCB或其他這樣的基板(例如FR-4)用作一個磁頭，而其他磁頭包括其他材料(例如LTCC、PBT塑膠等)。這種方法可以用於降低製造成本，並且還使得能夠在其上放置其他電子部件(例如被動元件，如電阻器，電容器等)。

還應該理解的是，在包括兩個或更多個磁頭的實施例中，可以根據需要(取決於使用的磁頭數量)，將腔室212設置在任一磁頭中/兩個磁頭都設置/設置在所有磁頭中。例如，在具有兩個磁頭202、208的實施例中，它們可以各包括適於接收大致一半環形210(垂直方向上)的腔室。在另一實施例中，環形210被完全接收到磁頭之一中，並且其他磁頭根本沒有腔室(實際上包括平板)。在又一實施例中，每個磁頭具有腔室，但是每個腔室的深度不同。

在再一實施例(未示出)中，與上述三部分實施例不同，部分佈線電感裝置200元件可包括兩個部分(兩部分實施例)：(i)下部磁頭208元件(包含佈線磁芯中心222)和(ii)環形磁芯210。根據這個兩部分實施例，可選的是，下部磁頭218可包括PCB或其他這樣的基板(例如FR-4)、下部繞組部分218以及多個外部通路206和佈線磁芯中心222。在另一實施例中，類似於上文所述，外部繞組通路206具有延伸端。為了完成由佈線磁芯中心222的磁體導線224和外部繞組通路206建立的“繞組”，繞組部分(未示出)可以被直接設置在環形磁芯210表面上。作為另一替代方案，繞組部分(未示出)包括延伸經過環形磁芯210的頂部的銅軌跡、導線或帶。

部分佈線的多環形電感裝置

第2d圖示出利用多個上述佈線磁芯中心222來建立部分佈線裝置的本發明的示例實施例。本實施例的特徵還在於多個環形磁芯。應該認識到，這裡所述的實施例可適用於各種電感裝置(包括但不限於扼流線圈、電感電抗器、變壓器、濾波器等)。

第2d圖的電感裝置200包括多個磁性穿透環形磁芯210和部分佈線中心磁頭208。佈線磁芯中心222n的數量將隨著所使用的環形磁芯210n的數量成比例地變化。

正如在上文所述其他實施例中那樣，本實施例的環形磁芯210屬於本領域常用的類型，因此這裡不再進一步詳細論述。應該理解，儘管第2d圖的實施例包括四個環形磁芯，但是可本發明相符地使用任何數量。

如第2e圖最佳示出的，中心磁頭208包括多個繞組通路(如下所述)，以及適於接收多個環形磁芯(未示出)和多個佈線磁芯中心(未示出)的多個腔室212。腔室212的數量(以及佈線磁芯中心222的數量)將直接隨著環形磁芯210的數量而變化。可選的是，底部磁頭208可包括可電路印刷材料，諸如但不限於陶瓷基板或基於玻璃纖維的材料。此外，繞組通路可包括延伸端(未示出)，其具有優於現有技術中常用的磁體繞線電感器的突出優點，如上所述。

沿著多個腔室212的每一邊緣設置多個外部繞組通路206，以致當磁芯被放置在它們各自的接收腔室212中時，所述多個外部繞組通路206保留在各自環形磁芯210的外側。可以按照相對於彼此和相對於腔室212的任何多種不同配置來放置外部繞組通路206；第2d圖只是舉例說明用於這種放置的一個實施例。

第2f圖示出將佈線磁芯中心222和環形磁芯210放置到底部磁頭208的接收腔室212中。本實施例的腔室212的形狀是圓形的，並且尺寸大到足以容納佈線磁芯中心222和環形磁芯210兩者。

佈線磁芯中心222類似於上文在第2c圖中所述的佈線磁芯中心，其具有通過塑膠(或其他材料)模製230捆束的、並且可選地由護套232包住的多個磁體導線224，根據所需的性質所述護套232包括相同的內部捆束材料或一些其他材料。第2d-2f圖的佈線磁芯中心222還可包括任何數量的磁體導線224，並可以相對於彼此的多種配置來放置。將在下面詳細描述用來製造佈線磁芯中心222的方法。

如第2f圖所述，每個佈線磁芯中心222被單獨地適配用於裝配到相應的環形磁芯210的中心空腔內。在所示實施例中，在放置環形磁芯210之前，將佈線磁芯中心222放置在底部磁頭208的腔室212的中心中。在又一實施例(未示出)中，首先將佈線磁芯中心222放置在環形磁芯210內，然後將每一磁芯元件(未示出)放置在底部磁頭208的相應接收腔室212內。

外部繞組通路206通過中心磁頭208下表面上的電路徑(未示出)，與佈線磁芯中心222的磁體導線224電氣互連。所述電路徑可以通過蝕刻或者通過本領域普通技術人員普遍知曉的其他類似的電連接方法來形成。仍需注意的是，可以依據本發明形成任何數量的路徑配置，以便將外部繞組通路206連接到磁體導線224，比如尤其是交叉路徑、直連路徑等。“繞組”是當佈線磁芯中心222的磁體導線224被電連接回到環形磁芯210的頂部上方的外部繞組通路206時形成的。替代地，中心磁頭也可以被疊置在兩個基板之間，從而避免中心磁頭208上的電路徑。

在一個實施例中，這種形成是通過將底部磁頭208與頂部磁頭(未示出)配接來完成的。此外，當底部磁頭208與頂部磁頭配接時，設置在頂部磁頭上的繞組部分將磁體導線224電連接到外部繞組通路206。如前所述，可以通過蝕刻或通過本領域中已知的類似方法，將電路徑放置在頂部磁頭上。因此，在這種三部分實施例中，通過如上所述的圍繞在包括磁體導線、頂部磁頭繞組部分、外部繞組通路和底部磁頭繞組部分的環形磁芯210周圍的“繞組”，基本上與現有技術的繞線電感器或電感裝置相仿。然而，本實施例的繞組具有顯著的優點(如上所述)。此外，應該理解的是，儘管圖中僅僅示出了單匝，然而可以通過重複前述圖案來形成多匝電感裝置200。

在另一實施例中(未示出)，為了完成通過佈線磁芯中心222的磁體導線224和外部繞組通路206建立的“繞組”，繞組部分可被直接設置在環形磁芯210的表面上。在又一替代方案中，包括繞組部分(未示出)的銅導線帶延伸經過每個環形磁芯210的頂部。

在又一實施例中，電路徑的至少一端(未示出)終止於延伸端通路。延伸端通路(未示出)幫助在前述三部分實施例中的頂部磁頭和底部磁頭208的配接，或者幫助在環形磁芯和/或底部磁頭208上設置的電路徑與磁體導線224和/或外部繞組通路206的配接，這取決於所使用的方案。

還應該理解，也可以與本發明相符地類似實現使用一個以上磁頭部分的其他實施例。例如，這樣的裝置可包括基本包住環形磁芯的兩個或多個磁頭元件。替代地，這些磁頭元件也可以被設計成使得它們中的一個或多個包含適於接收環形磁芯210的腔室212。而且，還應該理解的是，如前所述，用於磁頭元件的材料可以在特質方面是異質的。如上所述，這種方法可以尤其用於降低製造成本，並且還使得能夠在其上放置其他電子部件(例如被動元件，如電阻器、電容器等)。

如上文相對於第1-1f和2-2h圖所述的，可以以高度位置精確度來印刷每個繞組部分，這強調了優於在現有技術中常用的磁體繞線電感器的另一突出優點。對於在底部磁頭208上、頂部磁頭(在三部分實施例中，未示出)上、或者銅帶上(未示出)、或在環形磁芯的表面上設置的繞組部分而言，也是如此。由於使用高度受控製程來印刷或設置這些繞組，因此可以以非常高的精確度來控制繞組的間隔和/或節距，由此提供電性能一致性，而這是現有技術的繞線電感裝置無法比擬的。

本上下文中使用的術語“間隔”既可以指繞組與磁芯的外部表面之間的距離，也可以指繞組與繞組之間間隔或節距。有利的是，在前述實施例中，“繞組”的間隔受到非常精確的控制，因為腔室具有相對於通路的精確位置和維度。因此，繞組不會由於例如現有技術中可能常常發生的纏繞導線時的導線鬆弛，而不利地繞到另一個上面，或者在它們和磁芯之間形成不希望的間隙或不規則物。類似地，每個繞組部分的厚度和維度可以受到非常精確的控制，由此在一致的電參數(例如電阻或阻抗、渦電流密度等)方面提供優點。因此，該主要製造製程的特性帶來在大量裝置中的高度一致的電性能。

此外，部分佈線電感裝置200(為單環形、多環形)的前述實施例具有以下優點：亦通過磁頭配置和使用自動印刷製程來精確控制匝數，由此消除可能導致例如將錯誤匝數應用於磁芯之取決於操作者的誤差。

有利的是，本發明還能夠實現繞組和環形磁芯的物理分離，從而繞組不直接與磁芯接觸，並避免由於其他匝的過纏繞等等導致的變化。因此，避免了對環形的損傷，這是因為沒有將常規的繞組纏繞到磁芯上，由此避免了由導線在環形表面或其塗層(如果存在的話；使用“分離的”繞組和環形在有些情況下可以排除額外的部件或塗層的需求)中產生切口。例如，在示例實施例中，可以不需要聚對二甲苯基塗層、矽封膠等(如經常用在現有技術的繞線裝置上)，這是因為繞組和磁芯之間的關係是固定的，並且這些部件分離開。這個特徵在材料和勞動力兩方面都節約了成本。

本發明還提供使用多配置磁頭的機會。例如，在一個替代實施例中，底部磁頭208可被配置為具有任何數量的通路，使得可由其形成利用“繞組”之所有通路的裝置，或者可以形成具有數量N的分數(例如N/2、N/3等)的通路的裝置。

連接間隔

現在參見第3圖，來說明上述實施例的電感裝置100、200的另一突出優點。在底部磁頭208處從頂部向下看，對應於環形磁芯110、210的內徑和外徑的多個連接302、106分別產生限定的角度間隔。本實施例的底部磁頭108、208可包括部分佈線或無線的裝置，由此使得內部連接302或者在無線實施例中成為特定通路116(無論是通孔還是延伸端)；或者在部分佈線實施例中成為特定磁體導線224。外部連接106可以是部分佈線和無線實施例兩者中的通路(無論是通孔還是延伸端)。如前所述，在某些應用中，控制繞組之間的角度間隔對於電感器或電感裝置100、200的正常運作而言是非常關鍵的。如第3圖所示，示出了一組三(3)個外部繞組通路106a、106b、106c，以分別限定角度間隔θ和φ。因此，本發明的電感裝置100、200優於現有技術的繞線裝置的另一突出優點是可以根據任何數量的表示函數來緊密控制這些角度間隔θ和φ，如在式(1)到(3)中所示的。

式(1)：角θ=角φ；

式(2)：角θ<角φ；以及

式(3)：角θ>角φ

因此，與現有技術的繞線方法不同，幾乎可以與本發明各實施例之原理相符地使用任何數量的預定義角度間隔。這種控制繞組的間隔和佈置的能力使得能夠控制裝置的電和/或磁屬性(比如環形形成間隙之處，以及繞組相對於該間隙的放置來控制磁通密度等)。

多匝電感裝置

儘管為了舉例說明的目的，已經主要在之前的實施例中示出和描述了單個繞組電感裝置100、200，然而本發明的原理可同樣適用於多繞組實施例，比如在名稱為“WIRE-LESS INDUCTIVE DEVICE AND METHODS(無線電感裝置及方法)”的共同所有和共同未決的美國專利申請序號11/985156的第1d和1e圖中所示的那些，這裡引用該文獻的全部內容供參考。具體地說，該申請描述了通過使用多層印刷基板形成次級繞組，以便在內部通路和外部通路和/或導線之間延伸軌跡。還公開了三(3)個或更多繞組的使用。

自引線電感裝置

第4圖示出電感裝置100、200的又一實施例，其中底部磁頭108、208利用兩(2)個電鍍焊盤402，以便將電感裝置100、200表面安裝到外部裝置(未示出)上。實際上，本實施例的焊盤402使電感裝置100、200成為自引線裝置。焊盤402用作外部裝置(未示出)和電感器的繞組端部之間的介面。這些焊盤402包括電鍍軌跡，其類似於與例如在頂部磁頭102上示出的頂部磁頭繞組104相關地使用的軌跡。然後，可使用在電子領域中現在常用的公知焊接技術(如IR回流焊)，將電感裝置100、200表面安裝到外部裝置上。此外，應該理解的是，可容易地與本發明相符地使用任何數量和形狀的焊盤。而且，焊盤402可包括單個焊盤，或者可以被完全或部分地放置在裝置100、200的一個邊緣(多個邊緣)上，或者被完全或部分地放置在裝置100、200的表面上。在獲知本文提供的這些公開內容後，焊盤佈局的這些變型完全屬於一名普通技術人員的知識，因此不再進一步詳述。

而且，儘管描述第4圖特徵的實施例與相對於上面第2圖的單環形、部分佈線實施例描述的實施例大致類似，但是可以與本發明相符地使用上述實施例中的任何一個(包括但不限於多環形和/或無線實施例)。

雙絞線繞組

現在參照第5圖，詳細示出和描述了電感裝置100、200的又一實施例。在第5圖的實施例中，雙絞線繞組被集成到電感裝置100、200的一個或多個磁頭中。如現有技術公知的，雙絞線繞組是如下的佈線形式：其中兩個或多個導體圍繞彼此纏繞，其目的尤其是為了消除由外部源和/或相鄰導體之間的串擾引起的電磁干擾(“EMI”)。這種配置還可提供電容耦合。繞組的纏絞比率(twist rate)(通常被定義為每米纏絞數或每英寸纏絞數)構成任何給定的雙絞線繞組分類的規格的一部分。一般情況下，纏絞的數量越大，諸如串擾的不利電干擾減少得越多。纏絞的導線減少了與導線之間的回路面積有關的干擾，這進而確定被引入主要信號中的磁耦合。例如，在網路應用中，經常存在承載相等和相反信號的兩個導體，這兩種信號將在目的地通過相減來組合。被引入或接收到兩根導線上的雜訊信號在目的地相減操作中彼此抵消，這是因為兩根導線曾暴露於相同等級的電磁干擾雜訊。

類似地，兩個“繞組”能夠僅僅彼此大致平行地、不過很接近地佈線，從而在它們之間產生期望程度的電容和/或電磁耦合。例如，在變壓器實施例中，“繞組”的接近性可被用於耦合在變壓器的初級和次級之間的電磁能量。裝置100、200上的任何兩個或多個軌跡都是如此，即，通過將它們放置在期望的位置(例如平行)和距離中，可以實現繞組之間的期望程度的耦合。而且，這種耦合方法可用在該裝置的多個層或級別上。

第5圖示出了在外部繞組通路106處的底部磁頭108的纏絞的一個例子。然而可以理解的是，存在多種其他實施例，包括但不限於如下實施例：其中在適當的情況下(即在無線實施例中)，頂部磁頭的外部繞組通路102、頂部磁頭的內部繞組、和/或底部磁頭的內部繞組包括纏絞繞組。從第5圖中可以看出，底部磁頭的相鄰外部繞組通路106將在磁頭108、208的頂部表面502和底部表面504之間一起形成雙絞。在中間級別的磁頭108、208處(或者在堆疊多個磁頭的實施例中)，形成軌跡，該軌跡有效地圍繞彼此“螺旋捲繞”，由此在單獨的通路106中提供雙絞效果。儘管主要是參考雙線雙絞進行了論述，但是可以理解的是可以將三線/四線繞組等等添加到電感裝置設計中(未示出)。在獲知此處提供的本公開內容後，這些修改和改造都屬於本領域普通技術人員的技能知識範圍內，因此這裡不再進一步詳述。

還可以理解的是，儘管描述第5圖特徵的實施例與相對於與上文參考第2圖中的單環形、部分佈線實施例描述的實施例大致類似，但是可以與本發明相符地使用上述實施例(包括但不限於多環形和/或無線實施例)中的任一種。

可PCB安裝的電感裝置

現在參考第6圖，詳細示出和描述了電感裝置100、200的另一個實施例。然而可以理解的是，儘管解釋說明了單環形實施例，然而也可以依據第6圖中示出的特徵，採用多種其他實施例，例如包括多環形、部分佈線、和/或無線實施例。另外，本實施例還可以和具有延伸端的通路一起實施，其優點在這之前已經詳細描述過了。

如第6圖可以看出的，現在直接在母(例如用戶的)印刷電路板602上實現之前曾被整合到底部磁頭(例如在第1d圖中描述的，參見底部磁頭108)上的底部繞組118。在電感裝置100/200與在電路板602上提供的其他電子部件之間佈置輸入軌跡604和輸出軌跡602的路線。在本實施例中，頂部磁頭102是對如下實施例的解釋說明：其中繞組(也就是第1圖上的繞組104)在電感裝置100、200的頂部表面上不再是可見的，或是電氣暴露的。這可以通過例如在形成繞組104之後，在磁頭102的頂部表面上沉積非導電材料層來實現。這種“覆蓋”的方法使得能夠使用諸如拾取-放置機器等自動製程來表面安裝裝置100、200，而不會潛在地損壞主要印刷繞組。

相同磁頭電感裝置

在上面討論的兩磁頭實施例(也就是具有三部分的實施例)中，這兩個磁頭可以基本相同。在一種變型中，兩個基本相同的磁頭具有在它們各自外部表面上設置的基本相同的繞組部分，使得最終的(和印刷的)磁頭也基本相同。這產生了一組交疊的或者“互相纏繞”的繞組，實際包括鬆散的螺旋狀或者雙線佈局。這種方法具有這樣的優點：其能夠利用相同的磁頭構造最終得到的裝置100、200；即頂部磁頭和底部磁頭可以是相同的，由此免於需要不同的部件。這明顯地降低了製造成本，因為不需要製造、儲藏和處理不同配置的磁頭。

這些基本相同的部件(未示出)還可以具有至少兩度的非手性(achiality，也就是non-handedness)，由此使得它們能夠在組裝過程中基本上與方位無關(orientation-agnostic)。例如，機器可以以隨機的旋轉(角度)方位放置“頂部”磁頭，然後以相反的、但角度方面仍然是隨機的方位放置第二個底部磁頭。舉例來說，如果磁頭的外形是方形的，那麼所需做的不過是對準頂部磁頭和底部磁頭的拐角，由此確保每個磁頭的通路將也是對準的。可以理解的是，製造其他形狀的磁頭也可以實現上述的相同非手性。這極大地改善了製造靈活性並降低了成本，這是因為例如用於製造這些裝置的機器只需要具有足以拾取兩個磁頭、以相對於另一個磁頭相反的方位放置一個磁頭、然後對準拐角的智慧。

集成電感裝置

現在參考第7圖，示出了多個環形電感裝置的示例性頂部基板磁頭702。在本實施例中，磁頭702包括多個繞組108，以及一個或者多個電子部件接收焊盤704。可以理解的是，可以結合任何上述的實施例一起使用第7圖中的頂部基板磁頭702的特徵，包括但不限於單環形、部分佈線、和/或無線實施例。

本實施例的示例頂部基板702還具有優於現有技術繞線電感裝置的另一個優點。也就是，可以和一個或者多個電子部件接收焊盤704組合地印製繞組部分104、204。然後使用這些電子部件接收焊盤704，在環形電感裝置100、200的各個繞組108之間安裝例如可表面安裝的電子部件(例如晶片電容器、電阻器、積體電路等等)。這實現了不僅僅使用環形磁芯的集成電感裝置，並提供了集成的用戶解決方案。這還排除分立的電容器/電阻器的需求。另外，可以將RLC匹配網路或者其他此類電路嵌入到PCB或者其他基板中。例如，比如在十億位元乙太網(Gigabit Ethernet)電路拓撲中使用的很多公知磁路利用了工業中已知的俗稱“Bob Smith(鮑勃史密斯)”終端的終端。這些終端通常使用與接地電容器並聯連接的多個電阻器。例如，參見於1998年4月7日發佈的授予Townsend等人的、名稱為“Modular jack connector with a flexible laminate capacitor mounted on a circuit board(具有在電路板上安裝的柔性層合電容器的模組式插座連接器)”的美國專利號5736910，該文獻在這裡全部引作參考。通過為這些電路元件提供直接安裝到基板磁頭702上的安裝位置，可以以最小的附加成本提供集成磁學解決方案。

其他環形結構電感裝置

在另一個實施例中，可以使用平坦環形磁芯(未示出)，而不使用上面第1-7圖的示例實施例中的傳統形狀的環形磁芯110、210。可以在所有所述上述實施例中使用平坦環形磁芯，包括但不限於：部分佈線、無線、單環形和多環形的實施例。平坦環形磁芯具有如下優點：其較薄，並由此能夠使用更薄PCB和更高密度的通路。平坦環形磁芯還具有如下優點：其具有增大的表面面積(大於傳統環形磁芯的表面面積)。有利的是，該增大的表面面積可用於容納更多的軌跡和更多種軌跡配置(例如包括交叉軌跡)，並能夠在電路路徑之間實現變化的距離。另外，平坦環形磁芯可以被部分地集成，其中信號調節電路被放置在磁芯表面上。

非環形電感裝置

在又一個實施例中，上述電感裝置的腔室、繞組通路和佈線中心磁芯(在適當的情形中)可被適配用於接收非環形形狀的一個或者多個磁性穿透磁芯(未示出)。非環形磁芯的一些例子包括但不限於：E形磁芯、圓柱杆、“C”型或者“U”型磁芯、EFD或者ER型磁芯、雙筒(binocular)磁芯和罐型磁芯。然而可以認識到，環形磁芯，比如本文相對於第1-6圖描述的那些環形磁芯(參見環形磁芯110、210)，具有許多由這些磁芯的幾何形狀所帶來的優點。即，環形的幾何形狀為電感裝置提供具有空間和功率有效的裝置，其具有相當低的EMI特性。

高頻耦合

如第8-8b圖中所示，多個繞組軌跡還可以彼此很靠近地、但在裝置100、200的磁頭或相關基板的不同層中設置。這種配置例如對於高頻信號耦合而言，可以很有用。可以理解的是，第8-8b圖的實施例可以和任何上述的電感裝置100、200的實施例一起使用，包括但不限於多環形、單環形、無線和部分佈線的實施例。

具體來講，可以在磁頭或者基板(例如FR-4 PCB等等)的不同層中設置耦合變壓器的地(G)、正(+)和負(-)繞組，並通過電介質將它們分隔開。然後可以使用所述繞組和電介質形成電容結構800，以及在不同繞組之間提供感應(磁)場耦合。

這種配置類似於在模組式連接器領域內的用於串擾降低和補償的方法，例如，參見於2001年12月25日發佈的授予Bareel的、名稱為“Modular telecommunication jack-type connector with crosstalk reduction(減少串擾的模組式電信插座型連接器)”的美國專利號6332810，其全部內容在此引作參考，該文獻公開了一種具有串擾補償設置的模組式插座連接器，其包括連接到端子的彈簧梁接觸部分(S4、S6)的平行金屬板(P4、P6)。根據該發明，所述板是平行安裝的金屬表面，以便形成物理電容器，來降低不同導線對之間的公知串擾效應，特別是近端串擾(Near End CrossTalk)或者NEXT。作為另一個例子，於2002年6月25日發佈的授予Reede的、名稱為“Modular connectors with compensation structures(具有補償結構的模組式連接器)”的美國專利號6409547公開了一種包括模組式連接器系統，其包括均被設置用於高頻資料傳輸的插頭和插座，該文獻也全部在此引作參考。該連接器系統包括幾個反耦合(counter-coupling)或者補償結構，每一結構都具有專門的降低串擾功能。所述補償結構被設計用於對取決於頻率的電容和電感耦合進行抵消(offset)、並由此進行電平衡。所描述的一種補償結構被設置在觸點附近，並在插座的連接器端子和插頭的連接器端子之間形成導電路徑，該補償結構包括幾個平行的電容板。根據該發明，所述板被放置在旋臂彈簧觸點的後側、以及下述電流所流過的路徑的外側，所述電流將來自插頭與插座的觸點的高頻信號傳送到從插頭到插座的高頻信號路徑中的補償結構。

在第8圖中，示出了被放置到磁頭或者基板內的示例電容結構800。在本實施例中，可以在其上設置繞組的磁頭基板的層包括電容板802。每個電容板802被物理地附著到繞組對806的單獨繞組804。所述繞組804可以是底部磁頭的外部繞組(也就是第1f圖中的106)，或者可以是頂部磁頭的外部或者內部繞組(也就是，分別是第1f圖的102和122)。還可以理解的是，在無線實施例中，繞組804可以作為底部磁頭的內部繞組的例子(也就是，第1f圖中的116)。

以層狀構造，基本彼此平行地放置第8圖的實施例中的電容板802，以便在繞組對806(包括繞組804)之間建立上述的感應(磁)場耦合。電容板802被設計為具有預先選定的重疊，該重疊使得板之間的電容最大化，並由此使得觸點之間的高頻能量耦合的量最大化。另外，為了獲得最好的補償，計算和調節電容板802的尺寸和維度的選擇，以及它們相對於彼此和/或相對於電介質的距離。電容板802可以包括金屬或者金屬合金，或者任何其他適當的導電材料。

第8a圖的實施例示出了以非層狀的平行對放置電容板802。而是，雖然仍然是平行的，但是將第8a圖的電容板802放置在彼此相同的平面上，由此建立旨在增強繞組對806(包括繞組804)之高頻耦合的有利電容場，其中電容板802是從所述繞組對806延伸出的。

第8a圖還描述了在磁頭或者基板812的主體內放置電容結構800。如上所述，磁頭或者基板可以包括但不限於頂部磁頭、底部磁頭或者PCB。

另外，如第8b圖所示，可以在電容結構800中層疊任何數量的電容板802，以增加繞組對806的高頻耦合。這是通過如下方式實現的：在繞組804上放置某一數量的電容板802，以便建立足夠量的空間以在彼此之間的期望距離(如果需要的話，這可以隨不同板而變化)處容納電介質和其他電容板。然後，以和第一繞組804的相同方式，在繞組對806的另一繞組804上放置設定數量的電容板802。電容板802在第一和第二繞組804上的位置將有所偏移(offset)，以使得第一繞組804的電容板802落在第二繞組804的電容板802之間，由此建立具有電容板8021、8022...802n的結構。當彼此相鄰地放置繞組對806的繞組804時，建立了電容結構800的大表面面積，由此提供了增加的高頻耦合。

裝有護套的繞組

除了物理和製造的考慮之外，還可以考慮電感裝置的電性能。用來測定電性能的一種手段是高電位(耐壓)測試。為了提供足夠的絕緣、並由此提供更高的耐受力，於2001年5月1日發佈的授予Machado的、名稱為“Advanced electronic microminiature package and method(高級電子微型封裝和方法)”的共同所有的美國專利號6225560公開了一種裝有護套的絕緣導線，其用作環形變壓器的至少一個繞組，該文獻在此全部引作參考。例如，可以依據本發明的部分佈線實施例來使用該裝有護套的導線。

底部填充

而且，裝置的上述實施例還可以利用標準的底部填充或者真空底部填充技術，以增加耐受力和防止閃絡(flashover)。為了使本文描述的電感裝置能夠耐受在相鄰導電元件之間施加高電位電壓(耐壓)，必須用電介質材料將每個導電元件有效地絕緣，以防止電弧。

在已公開的電感裝置中找到的示例導電元件是：在上部、下部磁頭或者其他磁頭變型上形成的延伸通路，在上部和下部磁頭之間的BGA互連，在上部和下部磁頭之間的鏤空版印刷和回流焊料互連，在上部和下部磁頭之間的導電環氧樹脂互連，在磁頭上形成的導電繞組元件，和在磁芯上形成的導電繞組元件等等。

可以採用無數種製程來實現上述的和類似的導電元件的電隔離。在半導體電子封裝領域中公知的一種這樣的製程俗稱“底部填充”。底部填充材料包括環氧樹脂，其通常與包含陶瓷、二氧化矽或者其他類似常用化合物的固體顆粒混合在一起。底部填充材料具有影響特定性質的很多配方，比如熱膨脹係數、熱傳遞、以及對於每種獨特應用所需要的毛細管流動特性。正如此處所述，還存在多種應用底部填充的公知方法；然而這些方法僅僅是示例方法，它們並不限制將其他已知方法用於所公開的電感裝置。

一種這樣的常見應用方法是利用底部填充材料和磁頭之間的毛細管力，以將該材料拖拉或者吸到限定的間隔或者“間隙”中，例如組裝之後的磁頭之間的間隔或者間隙。所述材料在所述間隔附近分佈，並借助於毛細管力流遍所述間隔，由此完全封住設置在所述間隔內的所有暴露的導電元件。然後將所述元件暴露於升高的溫度，該升高的溫度使得環氧樹脂交聯並固化。

底部填充應用的另一常見方法稱為“B階固化(B-stage curing)”。這種應用方法包括在基板(比如磁頭)上絲網印刷或者鏤空版印刷該底部填充。基板裝有導電互連結構，其通常終止於焊料層中。電子封裝領域的普通技術人員可以理解的是，基板實際上可以包含在統一面板化陣列中佈置的多個單獨部件，由此能夠進行大容量處理。然後將印製後的基板暴露於特定的溫度下，該溫度部分地固化並凝固聚合物層，由此使其不黏乾燥，但未被完全固化。然後可以輕鬆地處理已被塗敷的基板，並進行到部件放置製程，由此將部件放置在部分固化的聚合物層的頂部，並與放置在基板頂層上之與其對應的電互連對準。一旦部件放置完成，則將元件暴露在焊料回流製程中，在該製程中，所述部分固化的底部填充液化，圍繞設置在所述間隔內的導電元件流動。隨著環境溫度進一步升高，焊料結構液化，在部件上的電互連和設置在基板上的對應電互連之間形成焊接點。隨著溫度降低，焊料凝固，並且底部填充材料隨後完全交聯，並圍繞導電元件固化，由此圍繞所有導電元件形成環氧樹脂塗層。

將底部填充材料應用到元件的另一種此類製程是採用稱作真空底部填充的製程。通常，該製程是作為在已經將磁頭和部件焊接或者組合在一起之後的最終處理步驟來執行的。組件被放置在腔室中，在其中借助於真空泵或者類似裝置將空氣基本抽空。然後將底部填充材料分配在磁頭之間的所述間隔附近，有時分配到所述間隔內，然後使空氣回到腔室中，由此借助於空氣壓差，將底部填充壓入組件內的所有縫隙中。

在電介質塗層內封裝導電元件的另一示例方法是使用氣相澱積製程。這些製程在電子和半導體領域中是常見的，其中將組件暴露於化學氣體，所述化學氣體通過熱解或者電磁手段而發生改性，並隨後沉積在所述組件上。一種這樣的製程是應用聚對二甲苯塗層，其中在真空下蒸發二聚烴聚合物(dimer hydrocarbon polymer)，產生烴二聚物(hydrocarbon dimer)氣體。然後將產生的二聚物氣體熱解，將其結構改性成單體。隨後將該單體作為連續聚合物膜，沉積在整個電感裝置結構上，由此將所有的元件(導電和不導電的)封裝在電介質材料中。這個製程的突出優點是結果得到的沉積聚合物膜的高介電強度，該製程的大容量製造能力，以及氣體穿透到該結構的所有縫隙的能力，由此在所有導電元件上建立無空隙的連續塗層，而不管它們的幾何形狀如何。

示例電感器或者電感裝置應用

電感器和電感裝置，比如之前相對於第1-7圖描述的那些電感器和電感裝置，可被廣泛地應用於各種類比和信號處理電路中。電感器和電感裝置結合電容器和其他部件形成調諧電路，所述調諧電路可以增強或者濾除特定的信號頻率(例如，DSL濾波器)。本發明的各種實施例可以容易地適用於任何數量的不同電感器或者電感裝置應用。這些應用可以從較大電感器在電源方面的使用、到用於防止在網路中的各個裝置之間傳輸射頻干擾的較小電感。本發明的電感器或者電感裝置還可以容易地適用於共模扼流線圈或者電感電抗器，所述共模扼流線圈或者電感電抗器在防止電磁干擾(EMI)和射頻干擾(RFI)應用的廣泛方面都是有用的。

還可以在用無線電接收和/或廣播中使用的調諧電路中使用較小的電感器/電容器組合。具有耦合磁通的兩個(或者多個)電感器可以形成變壓器，所述變壓器在例如需要裝置之間隔離的應用中是有用的。本發明的電感器和電感裝置還可以應用在電源和/或資料傳輸系統中，在這些應用場合中使用它們以有意地抑制系統電壓或者限制故障電流等等。電感器和電感裝置以及它們的應用在電子領域中是公知的，在此將不再對其進一步論述。

在另一個態樣中，可以將這裡描述的裝置和方法適配用於形成小型電機所用的部件，例如小型鼠籠式感應電機的部件。如所公知的，這種感應電機使用轉子“籠”(rotor“cage”)，該轉子“籠”由以圓柱形配置設置的基本平行的導條構成。例如可以使用之前描述的通路和繞組部分來形成這種籠，或者還可以形成該電機的磁場繞組(定子)。由於感應電機沒有施加到轉子繞組的磁場，所以不需要與轉子的電連接(例如換向器等等)。因此，通路和繞組部分可以形成它們自己電互連、不過仍然電氣分離的導電路徑，以供電流在其中流動(如通過移動定子場而感應的)。

無線電感裝置的製造方法

現在詳細描述上面相對於第1-1o圖所述的無線電感裝置100、200的製造方法。為了下面討論的目的，假定磁頭102、108是借助於任何數量的公知製造製程提供的，所述製程例如包括LTCC共燒、形成多層基於纖維的磁頭等等，不過這些材料和形成製程絕不對本發明施加任何限制。

還應認識到，儘管下述的描述是就本文先前描述的實施例而言的，但是本發明的方法通常可通過適當地改造，應用於此處所公開的電感裝置的各種其他配置和實施例，這種改造屬於電子裝置製造領域的本領域普通技術人員的知識能力範圍內。

現在參考第9a圖，詳細示出和描述了製造無線電感裝置(例如第1圖所示的)的第一個示例方法900。在步驟902中，對頂部磁頭進行佈線和印刷，以便為電感裝置形成繞組的頂部部分。基板(比如，基於玻璃纖維的基板)的佈線和印刷是公知的。在佈線和印製頂部磁頭的第一示例製程中，通常用固體碳化鎢其他適當材料製成的微型鑽頭鑽出通路。通常通過將通孔設置在精確位置的自動鑽孔機器來執行所述鑽孔。在需要極小通路的某些實施例中，由於高速率的磨損和損壞，所以用機械鑽頭鑽孔可能很昂貴。在這種情形下，可以通過使用本領域公知的鐳射來“蒸發”所述通路。還可以使用提供通路的其他技術(包括在母基板/磁頭模製或者成形的時候)。

然後對於具有兩層或多層的基板，用銅或者其他材料或者合金鍍覆這些鑽出的或者形成之孔的壁，以形成鍍覆通孔，這些通孔電連接磁頭基板的導電層，從而形成位於磁頭的頂部表面和底部表面之間的繞組部分。在一個實施例中，用於形成通孔的鍍覆部分的材料被延伸穿過磁頭表面。可以使用任何數量的公知的加成製程或者減成製程來印刷頂部繞組104。三種最常用的減成製程是：(1)絲網印刷，其通常使用抗蝕墨水保護基板上的鍍銅-隨後的刻蝕製程去除不想要的鍍銅；(2)光刻(photoengraving)，其使用“光遮罩”和化學刻蝕製程從基板上去除銅箔；(3)PCB研磨，其使用2或者3軸機械研磨系統從基板上研磨掉銅層，然而後一製程通常不用於大批量製造的產品。還可以使用所謂的加成製程，例如鐳射直接成型。這些製程對於本領域普通技術人員是公知的，並且能夠在獲知本公開內容後，容易地應用到本發明中，在此不再對其作進一步討論。

在步驟904中，佈線並印製底部磁頭，類似於上面相對於步驟902討論的那些處理步驟。在步驟906，將磁芯放置在頂部磁頭和底部磁頭之間。

在步驟908，結合頂部磁頭和底部磁頭，由此形成圍繞所放置磁芯的繞組。存在用於結合頂部磁頭和底部磁頭的許多可能性。一種示例方法包括例如在底部磁頭的內部通路和外部通路上添加球柵陣列(BGA)型焊球。然後將頂部磁頭放置(並且可選地夾鉗)在底部磁頭的頂部，並使用焊料回流製程(比如IR回流製程)來結合所述頂部磁頭和底部磁頭。例如，可以使用鏤空版印製製程和回流焊，其可以是超聲波焊接技術，或者甚至可以使用導電黏合劑(由此避免回流焊)。

在步驟910，測試所結合的元件，以確保已經形成了其應當具有的正確連接和零件功能。

可以理解的是，通過少許改造，可以為單環形以及多環形裝置的形式使用無線環形電感裝置元件的上述方法。另外，可認識到，在兩部分實施例中，僅僅需要一個磁頭，避免了形成和結合第二個磁頭的步驟，這有利於在環形磁芯的表面上、或者在延伸經過環形磁芯的銅帶上放置繞組。

現在參考第9b圖，公開和描述了製造部分佈線電感裝置200(例如第2圖所示的)的第二示例方法950。在步驟952，對磁頭進行佈線和印製，這與之前在上面討論的步驟902類似，不過除了只對外部繞組通路進行鑽孔/成形、鍍覆和/或延伸，在本實施例中不需要對內部繞組通路進行。

在步驟954，將佈線磁芯中心放置在磁頭的腔室中。將佈線磁芯中心連接到分佈在磁頭上的繞組。下面將詳細描述佈線磁芯中心的製造。

在步驟956，將磁芯放置在磁頭的腔室內。

按照步驟958，接下來將頂部繞組放置在磁芯的頂部。可以將繞組直接放置在磁芯的表面上，或者可以將繞組放置在銅帶上，然後將銅帶放置在磁芯頂部。

在步驟960，可選的是，對元件進行測試，並然後準備安裝到用戶產品上，比如通信系統內的印刷電路板等等。

製造佈線磁芯中心的方法

如第10圖中所示，現在將詳細描述製造部分佈線電感裝置200(上面相對於第2-2f圖描述的)之佈線磁芯中心202的示例方法1000。

如按照步驟1002，首先將磁體導線放置在擠壓裝置中。

步驟1004中，通過沖模拉伸導線，並將其拉到塑模中。所述塑模將確定導線相對於彼此的位置，例如，塑模可以將導線形成為線束內的同心圓，或者在另一個例子中，塑模可以將導線形成為精確間隔的佈局。可以理解的是，可以根據塑模結構形成多種導線配置。例如，如之前討論的，將導線放置為彼此更靠近(或者更遠離)將能夠改變由於電容效應引起的裝置電特性

在步驟1006，將捆束材料注入到包含較小直徑導線的塑模中。所述捆束材料可以是塑膠或者任何其他的具有適當特性的合適材料。

在步驟1008，將成束線封入護套中。護套可由上述材料製成，或者可以包括更加適於增加耐壓測試的材料。

最後，在步驟1010，將已封入護套的、成束的導線斷開或縫合成小的圓柱部分，該圓柱部分將被放置到電感裝置的環形磁芯中。

還應理解的是，這裡所描述的示例裝置100、200能夠經得起大批量生產方法的考驗。例如，在一個實施例中，使用共同的磁頭材料片或者組件平行地形成多個裝置。然後，通過例如切塊、切割、斷裂預先製成的連接等等，從共同組件上分離出(singulate)這些單個裝置。在一個變型中，在例如LTCC或者FR-4的共同片或者層內形成每一裝置的頂部和底部磁頭104、106，並在每一裝置的暴露出的底部或者頂部表面上設置端子焊盤(例如通過鏤空版鍍覆或者相當的過程)。然後將頂部和底部磁頭“片”浸漬在電鍍溶液中，以便同時對通路以及在所有裝置上形成的繞組部分108/208進行鍍覆。然後將環形磁芯插在各片之間，並且如之前描述的，對兩個片進行回流焊或者黏接，由此形成平行的多個裝置。然後分離開這些裝置，形成多個單個裝置。這種方法實現了高程度的製造效率和製程一致性，由此降低了由於製程變化性引起的製造成本以及損耗。

應認識到，儘管就方法的特定步驟順序描述了本發明的某些態樣，但是這些描述僅僅是本發明的更廣泛方法的例證，並且可以按照特定應用的要求進行修改。在某些情形下，某些步驟可能是不必要的或者是可選的。而且，可以將某些步驟或者功能添加到公開的實施例中，或者交換順序的兩個或者多個步驟的執行順序。所有這些變型都被認為是包含在所公開的、並在此處請求保護的本發明的範圍內。

儘管上述的詳細說明書已經示出、描述和指出應用到多個實施例的本發明的新穎特徵，但是可以理解的是，在不脫離本發明的條件下本領域技術可以對所說明的裝置或者製程的形式和細節作出多種省略、代替和改變。上文的說明是目前構思實施本發明的最佳方式。該說明書決不意味著作出限制，而是應當將其作為對本發明的一般原理的舉例說明。本發明的範圍應當參考申請專利範圍來確定。

100．．．電感裝置

102．．．磁頭

104．．．繞組部分

104x．．．直接路徑

106．．．繞組通路

106a．．．外部繞組通路

106b．．．外部繞組通路

106c．．．外部繞組通路

108．．．磁頭

110．．．環形磁芯

112．．．腔室

114．．．凸起中心

116．．．繞組通路

118．．．繞組部分

1181．．．第一端

1182．．．第二端

120．．．頂部磁頭通路

122．．．頂部繞組通路

200．．．電感裝置

202．．．頂部磁頭

204．．．繞組部分

206．．．外部繞組通路

208．．．底部磁頭

210．．．環形磁芯

212．．．腔室

218．．．電路徑

222．．．佈線磁芯中心

224．．．磁體導線

224n．．．磁體導線

230．．．模製

232．．．護套

302．．．連接

402．．．焊盤

502．．．頂部表面

504．．．底部表面

602．．．電路板

604．．．輸入軌跡

702．．．磁頭

704．．．電子部件接收焊盤

800．．．電容結構

802．．．電容板

8021．．．電容板

8022．．．電容板

802n．．．電容板

804．．．第二繞組

806．．．繞組對

812．．．基板

900．．．方法

902．．．步驟

904．．．步驟

906．．．步驟

908．．．步驟

910．．．步驟

950．．．方法

952．．．步驟

954．．．步驟

956．．．步驟

958．．．步驟

960．．．步驟

1000．．．方法

1002．．．步驟

1004．．．步驟

1006．．．步驟

1008．．．步驟

1010．．．步驟

θ．．．角度

φ．．．角度

通過下面結合附圖的詳細描述使本發明的特徵、目的和優點更容易理解，其中：

第1圖是表示根據本發明的原理的無線環形電感裝置的第一實施例的透視分解圖。

第1a圖是表示第1圖的電感裝置的底部磁頭的延伸端通路繞組的透視圖。

第1b圖是表示用於第1圖的電感裝置的底部磁頭的延伸端通路繞組的第二配置的透視圖。

第1c圖是表示第1圖的電感裝置的底部磁頭的腔室內的環形磁芯的位置的透視圖。

第1d圖是表示連接第1圖的電感裝置的繞組的電路徑的透視圖。

第1e圖是表示第1圖的電感裝置的頂部磁頭和底部磁頭的側視圖。

第1f圖是表示圍繞第1圖的電感裝置的環形磁芯的示例繞組的透視圖。

第1g圖是表示根據本發明的原理的無線多環形電感裝置的透視圖。

第1h圖是第1g圖的多環形電感裝置的頂部磁頭的透視圖。

第1i圖是第1g圖的多環形電感裝置的底部磁頭的透視圖。

第1j圖是第1g圖的多環形電感裝置的透視圖，表示頂部磁頭和底部磁頭的配接。

第1k圖是根據本發明原理的多環形電感裝置的第二配置的底部磁頭的透視圖。

第1l圖是根據本發明原理的多環形電感裝置的第三配置的底部磁頭的透視圖。

第1m圖是第1l圖的多環形電感裝置的底部磁頭的側視圖。

第1n圖是第1l圖的多環形電感裝置的底部磁頭的底側的透視圖，其示出延伸端通路之間的電路徑。

第1o圖是第1l圖的多環形電感裝置的底部磁頭的底側的透視圖，其示出連接這些通路的電路徑。

第1p圖表示可以很容易地在根據本發明原理的多環形電感裝置中實施的電子電路。

第2圖是表示根據本發明原理的部分佈線環形電感裝置的第一配置的透視分解圖。

第2a圖是第2圖的部分佈線環形電感裝置的底部磁頭和環形的透視圖。

第2b圖是表示圍繞第2圖的部分佈線電感裝置的環形磁芯的示例繞組的透視圖。

第2c圖是用在第2圖的部分佈線的環形電感裝置中的單個佈線磁芯中心的透視圖。

第2d圖是表示根據本發明原理的部分佈線的多環形電感裝置的第一配置的透視圖。

第2e圖是第2d圖的部分佈線的多環形電感裝置的基板磁頭的透視圖。

第2f圖是第2圖的部分佈線多環形電感裝置的分解透視圖，表示基板磁頭內的環形磁芯的設置。

第3圖是示例環形電感裝置的底部磁頭的頂部平面圖，其示出表示根據本發明原理的圍繞環形磁芯腔的繞組通路的位置。

第4圖是根據本發明原理的示例自引線環形電感裝置的透視圖。

第5圖是表示扭曲對繞組的示例環形電感裝置的透視圖。

第6圖是表示在印刷基板上實現的繞組的示例環形電感裝置的透視分解圖。

第7圖是表示電子部件接收焊盤的示例環形電感裝置的頂部磁頭的透視圖。

第8圖是表示在根據本發明原理的電感裝置中使用的示例電容結構的透視圖。

第8a圖是表示設置在電感裝置的磁頭內的示例電容結構的透視圖。

第8b圖是表示在包括平行的、多層電容焊盤中的另一示例電容結構的電感裝置中使用的又一示例電容結構的透視圖。

第9a圖是表示用於製造根據本發明原理製造的無線電感裝置的第一示例方法的邏輯流程圖。

第9b圖是表示用於製造根據本發明原理製造的部分佈線電感裝置的第二示例方法的邏輯流程圖。

第10圖是表示用於製造用在根據本發明原理的部分佈線電感裝置中的佈線磁芯中心的示例方法的邏輯流程圖。

在此公開的所有圖形都是版權2007美商‧帕斯脈衝工程有限公司。所有的權利被保留。

現在參見附圖進行描述，其中相同的標記表示相同的部件。