TWI629854B

TWI629854B - Stator for motor

Info

Publication number: TWI629854B
Application number: TW106118373A
Authority: TW
Inventors: 洪銀樹; 林長佑; 呂立洋
Original assignee: 建準電機工業股份有限公司
Priority date: 2017-06-03
Filing date: 2017-06-03
Publication date: 2018-07-11
Also published as: TW201904172A; CN108988536A

Abstract

本發明係有關用於馬達之定子。該定子包括一線圈組件及一馬達驅動單元。該線圈組件係以半導體製程製作，該線圈組件具有複數層線圈層。該等線圈層堆疊設置。每一線圈層包括複數個線圈。相鄰線圈層之間具有一中介單元，該等線圈層電性連接。該線圈組件設置於一第一設置高度及一第二設置高度之間，該第一設置高度為該線圈組件之一最低位置高度，該第二設置高度為該線圈組件之一最高位置高度，該第二設置高度大於該第一設置高度。該馬達驅動單元係以半導體製程製作，該馬達驅動單元設置於該第一設置高度及該第二設置高度之間，且電性連接該線圈組件。利用本發明之定子，因該線圈組件及該馬達驅動單元均設置於該第二設置高度及該第一設置高度之間，故可使本發明之定子之整體高度降低，有助於馬達之微小化。

Description

用於馬達之定子

本發明係有關於一種用於馬達之定子。

習知馬達之定子內之元件通常以不同之製程製作，再組裝各元件為一定子，造成習知馬達之定子尺寸難以進一步降低，且因以不同之製程製作各元件，使得習知馬達之定子製程複雜且成本提高。

本發明提供用於馬達之定子。在一實施例中，該定子包括一線圈組件及一馬達驅動單元。該線圈組件係以半導體製程製作，該線圈組件具有複數層線圈層。該等線圈層堆疊設置。每一線圈層包括複數個線圈。相鄰線圈層之間具有一中介單元，該等線圈層電性連接。該線圈組件設置於一第一設置高度及一第二設置高度之間，該第一設置高度為該線圈組件之一最低位置高度，該第二設置高度為該線圈組件之一最高位置高度，該第二設置高度大於該第一設置高度。該馬達驅動單元係以半導體製程製作，該馬達驅動單元設置於該第一設置高度及該第二設置高度之間，且電性連接該線圈組件。

利用本發明之定子，因該線圈組件及該馬達驅動單元均設置於該第二設置高度及該第一設置高度之間，故可使本發明之定子之整體高度降低，有助於馬達之微小化。並且，該線圈組件及該馬達驅動單元係以半導體製程一起製作，不需利用其他不同之製程分開製作，可簡化製程及相關成本。

圖1顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。參考圖1，本發明之定子10係應用於馬達，可控制及驅動馬達。在一實施例中，該定子10包括一線圈組件11及一馬達驅動單元12。該線圈組件11及該馬達驅動單元12係以半導體製程製作，故該定子10係以半導體製程製作。半導體製程包括：薄膜成長、微影曝光、蝕刻成型、封裝等其中部分製程，亦可以半導體製程為基礎延伸至微機電製程，可再包括異方性蝕刻、電鑄、微光刻電鑄造模等其中部分製程。但本發明之半導體製程不限於上述之製程。

該線圈組件11具有複數層線圈層13、14。在圖1之實施例中係顯示二線圈層13、14，但本發明不限於二線圈層。該等線圈層13、14堆疊設置。在一實施例中，該等線圈層13、14包括一底部線圈層13及一頂部線圈層14。該底部線圈層13設置於該等線圈層之底部位置，該頂部線圈層14設置於該等線圈層之頂部位置。在圖1之實施例中，該頂部線圈層14設置於該底部線圈層13之上。每一線圈層包括複數個線圈。以底部線圈層13為例說明，該底部線圈層13包括二線圈131、132，且該等線圈131、132係設置於同一平面高度，該等線圈131、132電性連接。在一實施例中，每一線圈係以螺旋狀由一中心端點朝外延伸至一外端點。該線圈係以該中心端點或該外端點與其他線圈電性連接。該螺旋狀可為圓形螺旋狀、三角形螺旋狀、方形螺旋狀或其他形狀之螺旋狀。

在一實施例中，相鄰線圈層之間具有一中介單元，該等線圈層電性連接。在圖1之實施例中，相鄰底部線圈層13及頂部線圈層14之間具有一中介單元15。該中介單元15包括一絕緣層151及至少一導電柱152，該至少一導電柱152貫穿該絕緣層151，且電性連接相鄰底部線圈層13及頂部線圈層14。在一實施例中，該至少一導電柱152係以電鑄製程製作。該至少一導電柱152係電性連接該底部線圈層13之其中之一線圈之該中心端點或該外端點至頂部線圈層14之其中之一線圈之該中心端點或該外端點。在一實施例中，該中介單元可為一基板。

該線圈組件11設置於一第一設置高度H1及一第二設置高度H2之間，該第一設置高度H1為該線圈組件11之一最低位置高度，該第二設置高度H2為該線圈組件11之一最高位置高度，該第二設置高度H2大於該第一設置高度H1。該第一設置高度H1係為該底部線圈層13之最低設置高度。該第二設置高度H2係為該頂部線圈層14之最高設置高度。

該馬達驅動單元12設置於該第一設置高度H1及該第二設置高度H2之間，且電性連接該線圈組件11。該馬達驅動單元12可為一馬達驅動晶粒（die），亦即為未經封裝之晶粒（die）；或該馬達驅動單元12可為一馬達驅動晶片封裝體，亦即為已封裝之晶片（chip）。該馬達驅動單元12可包括感測元件、驅動電路及控制電路等。

在一實施例中，該馬達驅動單元12設置於該中介單元15，且係設置於該中介單元15之該絕緣層151。該馬達驅動單元12與該底部線圈層13之線圈132電性連接。在一實施例中，本發明之定子10另包括複數個電性連接埠16、17，電性連接該線圈組件11或該馬達驅動單元12。該等電性連接埠16、17可為錫球或接腳。該等電性連接埠16、17可包括輸出入埠（I/O port）或電源端、接地端。

利用本發明之定子10，因該線圈組件11及該馬達驅動單元12均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間，故可使本發明之定子之整體高度降低，有助於馬達之微小化。且該線圈組件11及該馬達驅動單元12係以半導體製程一起製作，不需利用其他不同之製程分開製作，及額外的組裝步驟，故可簡化製程及相關成本。

圖2顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。參考圖2，該定子20包括一線圈組件21、一馬達驅動單元22及一基板23。該線圈組件21及該馬達驅動單元22設置於該基板23。在一實施例中，該基板23可為載板，用以承載該線圈組件21及該馬達驅動單元22。該線圈組件21具有複數層線圈層24、25。該等線圈層24、25包括一底部線圈層24及一頂部線圈層25。相鄰底部線圈層24及頂部線圈層25之間具有一中介單元26。該中介單元26包括一絕緣層261及至少一導電柱262，該至少一導電柱262電性連接相鄰底部線圈層24及頂部線圈層25。該絕緣層261覆蓋該底部線圈層24及該馬達驅動單元22，且該馬達驅動單元22係設置於該中介單元26之該絕緣層261。

該定子20之該線圈組件21另包括一封裝層27，用以封裝該線圈組件21。該封裝層27覆蓋該頂部線圈層25及該中介單元26。該封裝層27設置於該頂部線圈層25上。該第一設置高度H1為該線圈組件21之一最低位置高度，該第二設置高度H2為該線圈組件21之一最高位置高度。在一實施例中，該第一設置高度H1係為該線圈組件21之該底部線圈層24之最低設置高度。因該線圈組件21另包括該封裝層27，故該第二設置高度H2係為該線圈組件21之該封裝層27之最高設置高度。該線圈組件21及該馬達驅動單元22均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間。該定子20另包括複數個電性連接埠28、29，電性連接該線圈組件21之該頂部線圈層25。

圖3顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。參考圖3，該定子30包括一線圈組件31、一馬達驅動單元32及一基板33。該線圈組件31具有複數層線圈層34、35。該等線圈層34、35包括一底部線圈層34及一頂部線圈層35。相鄰底部線圈層34及頂部線圈層35之間具有一中介單元36。該中介單元36包括一絕緣層361及至少一導電柱362，該至少一導電柱362電性連接相鄰底部線圈層34及頂部線圈層35。該絕緣層361覆蓋該底部線圈層34。該線圈組件31另包括一絕緣層371覆蓋該頂部線圈層35。

在一實施例中，該馬達驅動單元32包括一第一元件321及一第二元件322。該第一元件321及該第二元件322可為馬達驅動晶粒，亦即為未經封裝之晶粒；或該第一元件321及該第二元件322可為馬達驅動晶片封裝體，亦即為已封裝之晶片。該第二元件322以打線接合方式電性連接該線圈組件31。該第一元件321可為驅動電路及控制電路，該第二元件322可為感測元件。

該定子30之該線圈組件31另包括一封裝層38，用以封裝該線圈組件31。在一實施例中，該馬達驅動單元32設置於該封裝層38，亦即該封裝層38覆蓋及封裝該線圈組件31及該馬達驅動單元32。該封裝層38設置於該頂部線圈層35上。該定子30另包括複數個電性連接埠39，設置於該基板33之一底面，且電性連接該線圈組件31或該馬達驅動單元32。

該第一設置高度H1為該線圈組件31之一最低位置高度，該第二設置高度H2為該線圈組件31之一最高位置高度。在一實施例中，該第一設置高度H1係為該線圈組件31之該底部線圈層34之最低設置高度。因該線圈組件31另包括該封裝層38，故該第二設置高度H2係為該線圈組件31之該封裝層38之最高設置高度。該線圈組件31及該馬達驅動單元32均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間。

圖4顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。參考圖4，該定子40包括一線圈組件41、一馬達驅動單元42及一基板43。該線圈組件41具有複數層線圈層44、45。該等線圈層44、45包括一底部線圈層44及一頂部線圈層45。相鄰底部線圈層44及頂部線圈層45之間具有一中介單元46。該中介單元46包括一絕緣層461及至少一導電柱462，該至少一導電柱462電性連接相鄰底部線圈層44及頂部線圈層45。該絕緣層461覆蓋該底部線圈層44及該馬達驅動單元42。亦即，該馬達驅動單元42設置於該絕緣層461。該線圈組件41另包括一封裝層47，封裝該線圈組件41。該封裝層47設置於該頂部線圈層45上。該第一設置高度H1為該線圈組件41之一最低位置高度，該第二設置高度H2為該線圈組件41之一最高位置高度。在一實施例中，該第一設置高度H1係為該線圈組件41之該底部線圈層44之最低設置高度。因該線圈組件41另包括該封裝層47，故該第二設置高度H2係為該線圈組件41之該封裝層47之最高設置高度。該線圈組件41及該馬達驅動單元42均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間。

在一實施例中，該定子40另包括一中心孔48，設置該定子40之一中央位置。該中心孔48可為貫孔或盲孔。利用該中心孔48，該定子40可與馬達之其他元件結合。

圖5顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。參考圖5，該定子50包括一線圈組件51、一馬達驅動單元52及一基板53。該線圈組件51具有複數層線圈層54、55、56。在一實施例中，該線圈組件51具有三層線圈層54、55、56。該等線圈層包括一底部線圈層54及一頂部線圈層56。該底部線圈層54設置於該等線圈層之底部位置，該頂部線圈層56設置於該等線圈層之頂部位置。相鄰線圈層之間具有一中介單元，例如：相鄰底部線圈層54及線圈層55之間具有一中介單元57，相鄰線圈層55及頂部線圈層56之間具有一中介單元58。該線圈組件51具有二中介單元57、58。在一實施例中，該線圈組件可具有三層以上線圈層，例如：四層、五層或更多層，以視實際應用之所需調整線圈層數。

該中介單元57包括一絕緣層571及至少一導電柱572，該至少一導電柱572電性連接相鄰底部線圈層54及線圈層55。該絕緣層571覆蓋該底部線圈層54及該馬達驅動單元52。亦即，該馬達驅動單元52設置於該中介單元57之該絕緣層571。該馬達驅動單元52設置於二中介單元之其中之一。

該中介單元58包括一絕緣層581及至少一導電柱582，該至少一導電柱582電性連接相鄰線圈層55及頂部線圈層56。該絕緣層581覆蓋該線圈層55，且該絕緣層581覆蓋該絕緣層571。該線圈組件51另包括一封裝層59，封裝該線圈組件51。該封裝層59設置於該頂部線圈層56上。該第一設置高度H1為該線圈組件51之一最低位置高度，該第二設置高度H2為該線圈組件51之一最高位置高度。在一實施例中，該第一設置高度H1係為該線圈組件51之該底部線圈層54之最低設置高度。因該線圈組件51另包括該封裝層59，故該第二設置高度H2係為該線圈組件51之該封裝層59之最高設置高度。該線圈組件51及該馬達驅動單元52均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間。

在一實施例中，若該線圈組件沒有封裝層於該底部線圈層下，則該第一設置高度H1係為該底部線圈層之最低設置高度。若該線圈組件另包括封裝層於該底部線圈層下，則該第一設置高度H1係為該線圈組件之封裝層之最低設置高度。該封裝層可為絕緣層。

在一實施例中，若該線圈組件沒有該封裝層於該頂部線圈層上，則該第二設置高度H2係為該頂部線圈層之最高設置高度。若該線圈組件另包括該封裝層於該頂部線圈層上，則該第二設置高度H2係為該線圈組件之該封裝層之最高設置高度。該封裝層可為絕緣層。

在一實施例中，該定子50另包括一中心孔61，設置該定子50之一中央位置。該中心孔61可為貫孔或盲孔。

利用本發明之定子，因該線圈組件及該馬達驅動單元均設置於該第二設置高度H2及該第一設置高度H1之間，故可使本發明之定子之整體高度降低，有助於馬達之微小化。並且，該線圈組件及該馬達驅動單元係以半導體製程一起製作，不需利用其他不同之製程分開製作，可簡化製程及相關成本。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。習於此技術之人士對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧定子
11‧‧‧線圈組件
12‧‧‧馬達驅動單元
13‧‧‧底部線圈層
14‧‧‧頂部線圈層
15‧‧‧中介單元
16、17‧‧‧電性連接埠
20‧‧‧定子
21‧‧‧線圈組件
22‧‧‧馬達驅動單元
23‧‧‧基板
24‧‧‧底部線圈層
25‧‧‧頂部線圈層
26‧‧‧中介單元
27‧‧‧封裝層
28、29‧‧‧電性連接埠
30‧‧‧定子
31‧‧‧線圈組件
32‧‧‧馬達驅動單元
33‧‧‧基板
34‧‧‧底部線圈層
35‧‧‧頂部線圈層
36‧‧‧中介單元
38‧‧‧封裝層
39‧‧‧電性連接埠
40‧‧‧定子
41‧‧‧線圈組件
42‧‧‧馬達驅動單元
43‧‧‧基板
44‧‧‧底部線圈層
45‧‧‧頂部線圈層
46‧‧‧中介單元
47‧‧‧封裝層
48‧‧‧中心孔
50‧‧‧定子
51‧‧‧線圈組件
52‧‧‧馬達驅動單元
53‧‧‧基板
54‧‧‧底部線圈層
55‧‧‧線圈層
56‧‧‧頂部線圈層
57‧‧‧中介單元
58‧‧‧中介單元
59‧‧‧封裝層
61‧‧‧中心孔
131、132‧‧‧線圈
151‧‧‧絕緣層
152‧‧‧導電柱
261‧‧‧絕緣層
262‧‧‧導電柱
361‧‧‧絕緣層
362‧‧‧導電柱
371‧‧‧絕緣層
321‧‧‧第一元件
322‧‧‧第二元件
461‧‧‧絕緣層
462‧‧‧導電柱
571‧‧‧絕緣層
572‧‧‧導電柱
581‧‧‧絕緣層
582‧‧‧導電柱
H1‧‧‧第一設置高度
H2‧‧‧第二設置高度

圖1顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖；

圖2顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖；

圖3顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖；

圖4顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖；及

圖5顯示本發明用於馬達之定子之一實施例之示意圖。

Claims

一種用於馬達之定子，包含：一線圈組件，係以半導體製程製作，具有複數層線圈層，該等線圈層堆疊設置，每一線圈層包括複數個線圈，相鄰線圈層之間具有一中介單元，該等線圈層電性連接，該線圈組件設置於一第一設置高度及一第二設置高度之間，該第一設置高度為該線圈組件之一最低位置高度，該第二設置高度為該線圈組件之一最高位置高度，該第二設置高度大於該第一設置高度；及一馬達驅動單元，係以半導體製程製作，設置於該第一設置高度及該第二設置高度之間，且電性連接該線圈組件。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該馬達驅動單元為一馬達驅動晶粒。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該馬達驅動單元為一馬達驅動晶片封裝體。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該馬達驅動單元設置於該至少一中介單元。
如請求項第1項之用於馬達之定子，另包括一基板，該線圈組件及該馬達驅動單元設置於該基板。
如請求項第1項之用於馬達之定子，另包括一中心孔，設置該定子之一中央位置。
如請求項第6項之用於馬達之定子，其中該中心孔為貫孔。
如請求項第6項之用於馬達之定子，其中該中心孔為盲孔。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該線圈組件另包括一封裝層，用以封裝該線圈組件。
如請求項第9項之用於馬達之定子，其中該馬達驅動單元設置於該封裝層。
如請求項第1項之用於馬達之定子，另包括複數個電性連接埠，電性連接該線圈組件或該馬達驅動單元。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中每一線圈層之該等線圈設置於同一平面高度。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該中介單元包括一絕緣層及至少一導電柱，該至少一導電柱電性連接相鄰線圈層。
如請求項第13項之用於馬達之定子，其中該至少一導電柱係以電鑄製程製作。
如請求項第13項之用於馬達之定子，其中該馬達驅動單元設置於該絕緣層。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該中介單元為一基板。
如請求項第1項之用於馬達之定子，其中該等線圈層包括一底部線圈層及一頂部線圈層，該底部線圈層設置於該等線圈層之一底部位置，該頂部線圈層設置於該等線圈層之一頂部位置。
如請求項第17項之用於馬達之定子，其中該第一設置高度係為該底部線圈層之一最低設置高度，該第二設置高度係為該頂部線圈層之一最高設置高度。
如請求項第17項之用於馬達之定子，其中該線圈組件另包括一封裝層，用以設置於該頂部線圈層上。
如請求項第19項之用於馬達之定子，其中該第一設置高度係為該底部線圈層之一最低設置高度，該第二設置高度係為該封裝層之一最高設置高度。
如請求項第17項之用於馬達之定子，其中該線圈組件另包括一封裝層，用以設置於該底部線圈層下。
如請求項第21項之用於馬達之定子，其中該第一設置高度係為該封裝層之一最低設置高度，該第二設置高度係為該頂部線圈層之一最高設置高度。