TWI754575B - 電感元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種電感元件及其製造方法。電感元件包括磁性底座、線圈結構以及封裝結構。磁性底座具有一組裝面，且組裝面被定義出一設置區。線圈結構組裝於磁性底座上且包括一線圈主體、一第一延伸線段以及一第二延伸線段。線圈主體具有對應於設置區的一貫穿孔，且第一延伸線段與第二延伸線段皆由線圈主體朝向磁性底座延伸並繞設在磁性底座上。封裝結構包覆磁性底座與線圈結構，且封裝結構包括一磁性封裝主體，且磁性封裝主體的一部分填入線圈主體的貫穿孔內，並連接於磁性底座。

Description

電感元件及其製造方法

本發明涉及一種被動元件及其製造方法，特別是涉及一種電感元件及其製造方法。

電感是廣泛應用於電路設計中的被動元件，依據不同應用需求而具有不同的結構。在其中一種現有的電感結構中，線圈會盤繞設置在具有磁芯上。具體而言，現有的磁芯包括底板以及凸出於底板的芯柱。在繞製線圈時，可以芯柱作為支撐結構，來形成線圈的捲繞部，而未捲繞在芯部上的非捲繞部會固定在磁芯的底板上。

然而，基於現有的線圈繞製方法，線圈尺寸(直徑)會受限於芯柱的尺寸。在針對多種不同的電路或是產品的需求而調整電感的線圈尺寸時，須分別製作多種磁芯，其分別具有不同的芯柱尺寸，而導致製造成本大幅增加。若是為了節省製造成本而不考慮調整線圈尺寸，而僅考量調整線圈圈數或線圈節距(coil pitch)等其他參數，對於產品開發人員而言，電感的設計自由度受到較大的限制，而不利於針對多種不同的產品設計開發出符合其需求的電感。

除此之外，當電感的尺寸縮減時，磁芯及芯柱的尺寸也會隨之縮小。然而，當磁芯與芯柱的尺寸越來越小，也會增加芯柱成形的難度。故，如何改善電感的結構，以在提升電感設計彈性時，又避免增加設備或製造成本，仍為本領域技術人員所欲解決的問題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種電感元件及其製造方法，可以增加電感設計的彈性，且避免增加製造成本。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種電感元件，其包括：磁性底座、線圈結構以及封裝結構。磁性底座，其具有一組裝面，且所述組裝面被定義出一設置區。線圈結構組裝於磁性底座上且包括一線圈主體、一第一延伸線段以及一第二延伸線段。線圈主體具有對應於設置區的一貫穿孔，且第一延伸線段與第二延伸線段皆由線圈主體朝向磁性底座延伸並繞設在磁性底座上。封裝結構包覆磁性底座與線圈結構，且封裝結構包括一磁性封裝主體，且磁性封裝主體的一部分填入線圈主體的貫穿孔內，並連接於所述磁性底座。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種電感元件的製造方法，其包括下列步驟：提供一磁性底座，其具有一組裝面，且組裝面被定義出一設置區。將一線圈結構組裝於磁性底座，其中，線圈結構包括線圈主體、第一延伸線段以及第二延伸線段，線圈主體具有貫穿孔，貫穿孔的位置對應於設置區，且第一延伸線段與第二延伸線段由線圈主體朝向磁性底座延伸並繞設在磁性底座上；以及形成一封裝結構，封裝結構包覆磁性底座與線圈結構，其中，封裝結構包括一磁性封裝主體，且磁性封裝主體的一部分填入線圈主體的貫穿孔內，並連接於磁性底座。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電感元件及其製造方法，其能通過“提供磁性底座，其具有一組裝面，且組裝面被定義出一設置區”以及“將一線圈結構組裝於磁性底座，線圈結構包括線圈主體、第一延伸線段以及第二延伸線段，且線圈主體具有貫穿孔” 以及“形成一封裝結構包覆磁性底座與線圈結構，且封裝結構包括一磁性封裝主體，且磁性封裝主體的一部分填入線圈主體的貫穿孔內，並連接於磁性底座＂的技術方案，增加電感元件的設計彈性，並降低製造開發的成本。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“電感元件及其製造方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

[第一實施例]

參閱圖1至圖2A。圖1為本發明第一實施例的電感元件的立體示意圖，圖2A為本發明一實施例的磁性底座的立體示意圖。電感元件Z1包括磁性底座1、線圈結構2以及封裝結構3。

如圖1與圖2A所示，磁性底座1由磁性材料所構成，並具有一組裝面1a以及與組裝面1a相反的底面1b。前述的磁性材料，包含結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)以及非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)中的至少其中一種。結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)例如: 鐵矽(Fe-Si)、鐵矽鉻(Fe-Si-Cr)、鐵矽鋁(Fe-Si-Al)、鐵鎳(Fe-Ni)、羰基鐵粉（Carbonyl Iron Powder, CIP）、鐵(Iron)、鐵鎳鉬(Fe-Ni-Mo)、鐵鈷釩(Fe-Co-V)，包含但不限以上材料。非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)可以是以鐵為基礎的非結晶型金屬磁性粉末(Fe-based amorphous magnetic metal power)，例如: 鐵矽硼碳(FeSiBC)、鐵矽鉻硼磷碳(FeSiCrBPC)，包含但不限以上材料。本發明實施例的磁性底座1主要採用結晶型金屬磁性粉末，例如: 混合羰基鐵粉的材料。

磁性底座1在組裝面1a被定義出一設置區R1，以設置線圈結構2。值得一提的是，本發明實施例的磁性底座1為無芯柱磁性底座。也就是說，在磁性底座1的組裝面1a並不具有凸出於設置區R1表面的芯柱。

請參照圖2A，在一實施例中，磁性底座1在用以設置線圈結構2的設置區R1具有平坦表面，但本發明不以此為限。在另一實施例中，磁性底座1的設置區R1也可具有定位凹槽。當要將線圈結構2組裝到設置區R1時，可利用治具對準定位凹槽來定義線圈結構2的位置。

另外，請參照圖2A，在本實施例中，磁性底座1包括一中間部10以及連接於中間部10的兩個延伸翼部11, 12。進一步而言，兩個延伸翼部11, 12是由中間部10的兩相反側朝向兩相反方向延伸。在本實施例中，每一個延伸翼部11, 12的外觀大致呈楔形結構。進一步而言，每一個延伸翼部11, 12的厚度是由靠近中間部10朝遠離中間部10的方向遞增。換句話說，延伸翼部11, 12內側(靠近中間部10的一側)的厚度t1會小於延伸翼部11, 12外側(遠離中間部10)的厚度t2。

在本實施例中，兩個延伸翼部11, 12的兩個底表面都相對於中間部10的底表面內凹，而在磁性底座1的底面1b形成兩個階梯結構S1, S2。如此，當線圈結構2組裝在磁性底座1上時，可以固定線圈結構2的位置。

請參照圖1以及圖3。圖3為本發明第一實施例的電感元件在另一角度的立體示意圖。線圈結構2組裝在磁性底座1上，且線圈結構2可以是通過繞製一導線而形成一線圈主體20、一第一延伸線段21以及一第二延伸線段22。舉例而言，可以採用平繞法或是阿爾法(alpha)繞法來繞製導線，以形成線圈結構2。前述的導線可以是扁平導線或者是圓形導線，並可包括一絕緣披覆層以及內導電線體。

本實施例的線圈主體20包括多個環體(未標號)，且多個環體圍繞同一中心軸而設置。據此，線圈主體20會具有貫穿孔20h，且線圈主體20以貫穿孔20h對應於磁性底座1的設置區R1，而設置在組裝面1a上。另外，本實施例中，多個環體是沿著組裝面1a的法線方向堆疊，但本發明不以此為限。在另一實施例中，線圈主體20的多個環體環繞相同的一虛擬軸心，並由內而外地設置在磁性底座1的組裝面1a上。

如圖1所示，第一延伸線段21與第二延伸線段22皆由線圈主體20朝向磁性底座1延伸並繞設在磁性底座1。具體而言，第一延伸線段21與第二延伸線段22分別為導線未被捲繞形成環體的兩末段。請配合參照圖1及圖3，在本實施例中，第一延伸線段21是由最頂部的環體朝向磁性底座1的方向彎折，再延伸至磁性底座1的底面1b。另外，第二延伸線段22是由最底部的環體沿著磁性底座1的組裝面1a朝向磁性底座1的側表面延伸至底面1b，但本發明不以此為限。

請參照圖1及圖3，在本實施例中，第一延伸線段21與第二延伸線段22分別繞設於兩個延伸翼部11, 12，且第一延伸線段21與第二延伸線段22分別通過兩個階梯結構S1, S2而設置於磁性底座1的底面1b。須說明的是，由於本實施例的磁性底座1中，每一個延伸翼部11, 12的厚度由靠近中間部10朝遠離中間部10的方向遞增，當線圈結構2組裝在磁性底座1上時，兩個延伸翼部11, 12的結構可方便於使第一延伸線段21與第二延伸線段22繞設固定於磁性底座1，而避免第一延伸線段21與第二延伸線段22由中間部10向外側滑動而鬆脫。

請參照圖3，進一步而言，第一延伸線段21與第二延伸線段22都會被彎折而分別具有第一彎折段210與第二彎折段220。在本實施例中，第一彎折段210與第二彎折段220都大致呈C形，且第一彎折段210與第二彎折段220的開口端朝向相同方向。也就是說，第一彎折段210與第二彎折段220是由磁性底座1的相同側延伸至磁性底座1的底面1b，但本發明不以此為限。在其他實施例中，第一彎折段210與第二彎折段220的開口端也可分別朝向不同方向。也就是說，第一彎折段210與第二彎折段220是分別由磁性底座1的不同側，如：兩相鄰側或兩相反側，延伸至磁性底座1的底面1b。

值得一提的是，在圖2A所示的實施例中，中間部10的寬度W1會大於任一個延伸翼部11, 12的寬度W2。也就是說，中間部10具有至少一凸出於延伸翼部11, 12的側表面的凸出端部(未標號)。據此，每一個延伸翼部11, 12與凸出端部在磁性底座1的其中一側面定義出兩個凹陷區域(未標號)。在圖2A的實施例中，中間部10具有分別位於兩相反側的兩個凸出端部。兩個凸出端部分別凸出於任一個延伸翼部11, 12的兩相對側表面，但本發明不以此為限。中間部10的凸出端部的作用將於後文中描述，在此並不贅述。

請參照圖2B，在另一實施例的磁性底座1A中，中間部10也可以只有一個凸出端部，而中間部10的另一端面會與延伸翼部11, 12的其中一個側表面齊平。第一彎折段210與第二彎折段220由磁性底座1具有段差部的側表面向磁性底座1的底面1b延伸。據此，第一彎折段210與第二彎折段220會分別位於凸出端部的兩側，而分別位於兩個凹陷區域內。然而，本發明實施例的中間部10不一定要具有凸出端部。換言之，中間部10的兩相反端面也可與和延伸翼部11,12的側表面齊平。

請參照圖3與圖4，其中圖4為本發明第一實施例的電感元件的剖面示意圖。如前所述，中間部10的底表面與兩個延伸翼部11, 12的底表面之間具有段差而形成兩個階梯結構S1, S2，第一延伸線段21與第二延伸線段22可分別通過兩個階梯結構S1, S2而抵靠於中間部10。也就是說，通過使中間部10的底面凸出於延伸翼部11, 12的底表面，第一延伸線段21與第二延伸線段22可通過中間部10而彼此隔開。如此，在製造過程中，可避免第一延伸線段21與第二延伸線段22由延伸翼部11, 12的外側(遠離中間部10的一側)朝內側(中間部10)移動而相互接觸造成短路，從而提高電感元件Z1的製造良率。

另外，須說明的是，在本實施例中，第一延伸線段21還具有連接於第一彎折段210的第一引腳部211，且第二延伸線段22還具有連接於第二彎折段220的第二引腳部221。第一引腳部211與第二引腳部221都位於磁性底座1的底面1b。

請再參照圖1、圖3與圖4，電感元件Z1的封裝結構3包覆磁性底座1與線圈結構2。值得注意的是，由於本發明實施例的磁性底座1並不具有芯柱，因此封裝結構3的一部分會填入線圈主體20的貫穿孔20h內。詳細而言，在一實施例中，封裝結構3可包括磁性封裝主體30以及包覆磁性封裝主體30的絕緣層31。磁性封裝主體30是由具有磁性的材料所構成，並且包覆線圈結構2以及磁性底座1。磁性封裝主體30的一部分會填入貫穿孔20h內。絕緣層31覆蓋磁性封裝主體30的外表面。

既然本實施例的磁性底座1並未具有芯柱，在設置區R1中，組裝面1a並未凸出或延伸到線圈主體20的貫穿孔20h內。也就是說，在設置區R1內，組裝面1a不會高於線圈主體20的最底部的環體。據此，在本實施例中，磁性封裝主體30的一部分會填滿整個貫穿孔20h並連接於磁性底座1的組裝面1a。

在一實施例中，構成磁性封裝主體30的主要材料至少包括磁性材料。前述的磁性材料包含結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)以及非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)中的至少其中一種。結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)例如: 鐵矽(Fe-Si)、鐵矽鉻(Fe-Si-Cr)、鐵矽鋁(Fe-Si-Al)、鐵鎳(Fe-Ni)、羰基鐵粉（Carbonyl Iron Powder, CIP）、鐵(Iron)、鐵鎳鉬(Fe-Ni-Mo)、鐵鈷釩(Fe-Co-V)，包含但不限以上材料。非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)可以是以鐵為基礎的非結晶型金屬磁性粉末(Fe-based amorphous magnetic metal power)，例如: 鐵矽硼碳(FeSiBC)、鐵矽鉻硼磷碳(FeSiCrBPC)，包含但不限以上材料。本發明之實施例的磁性封裝主體30主要採用結晶型金屬磁性粉末，例如: 混合羰基鐵粉的材料，但本發明不以此為限。另外，在一實施例中，磁性封裝主體30填入貫穿孔20h的部分的材料也可以和磁性底座1的材料不同。

此外，請參照圖3以及圖4，本實施例的電感元件Z1還進一步包括位於封裝結構3上的第一電極部4以及第二電極部5。第一電極部4電性連接於第一延伸線段21的第一引腳部211，而第二電極部5是電性連接於第二延伸線段22的第二引腳部221。

進一步而言，第一電極部4與第二電極部5分別對應於第一引腳部211的位置與第二引腳部221的位置而形成在封裝結構3上。另外，如圖3與圖4所示，第一電極部4穿過包覆磁性底座1的底面1b的封裝結構3，而實體連接於第一引腳部211的內導電線體。相似地，第二電極部5會穿過包覆磁性底座1底面1b的封裝結構3，而實體連接於第二引腳部221的內導電線體。在本實施例中，第一電極部4與第二電極部5是位於封裝結構3的同一側，以便於電感元件Z1可通過表面貼合技術而設置於另一電路板(圖未示)上，但本發明不以此為限。

請參照圖5至圖7。圖5為本發明第二實施例的電感元件省略封裝結構的立體示意圖，而圖6為本發明第二實施例的磁性底座的立體示意圖。另外，圖7為本發明第二實施例的電感元件省略封裝結構的側視示意圖。本實施例與第一實施例相同的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

請參照圖6，本實施例的磁性底座1B亦為無芯柱的磁性底座。然而，本實施例的磁性底座1B具有兩個彼此分離且設置於組裝面1a的側擋牆13。進一步而言，兩個側擋牆13凸出於組裝面1a而定義出設置區R1。另外，兩個側擋牆13彼此分隔設置在組裝面1a上，且兩個側擋牆13之間定義出至少一空隙(未標號，且圖6繪示兩個為例)。

如圖5以及圖7所示，線圈結構2的線圈主體20位於兩個側擋牆13之間。請一併參照圖6以及圖7，在本實施例中，每一個側擋牆13凸出於組裝面1a一高度h1。側擋牆13的高度h1高於線圈主體20相對於組裝面1a的高度，但本發明不以此為限。在另一實施例中，側擋牆13的高度h1也可以低於線圈主體20相對於組裝面1a的高度。

在本實施例中，第一延伸線段21與第二延伸線段22是通過同一個空隙而延伸至磁性底座1B的底面1b，但本發明不以此為限。在另一實施例中，第一延伸線段21與第二延伸線段22可分別通過不同側的空隙而延伸至磁性底座1B的底面1b。

另外，請參照圖7，在本實施例中，磁性底座1B的兩個延伸翼部11, 12的厚度保持一致。須說明的是，相較於第一實施例的磁性底座1，本實施例的磁性底座1B具有側擋牆13而可使線圈結構2定位，並可用以限制第一延伸線段21與第二延伸線段22的位置。因此，在本實施例中，即便磁性底座1B的兩個延伸翼部11, 12的厚度保持一致，也可以避免線圈結構2的第一延伸線段21與第二延伸線段22由中間部10向外側滑動而鬆脫。

然而，在其他實施例中，磁性底座1B的延伸翼部11, 12的結構也可以與第一實施例的磁性底座1的延伸翼部11, 12相似，而大致呈楔形結構，以進一步固定第一延伸線段21與第二延伸線段22的位置，本發明並不限制。

此外，請參照圖7，相似於第一實施例的磁性底座1，本實施例的磁性底座1B的兩個延伸翼部11, 12的底表面相對於中間部10的底表面凹陷，而形成兩個階梯結構S1, S2。位於磁性底座1B的底面1b的第一延伸線段21的第一引腳部211以及第二延伸線段22的第二引腳部221可分別卡合於兩個階梯結構S1, S2，並且可通過中間部10而彼此分隔，以避免造成短路。

然而，不同於圖2A及圖2B的實施例，在本實施例中，磁性底座1B的中間部10並不具有凸出端部。也就是說，本實施例的磁性底座1B的中間部10的任一端面會與延伸翼部11, 12的側表面齊平，但本實施例不以此為限。磁性底座1B的中間部10也可以具有至少一個凸出端部，而在磁性底座1的至少一側面形成兩個段差部(未標號)。

請參照圖8至圖10。圖8為本發明第三實施例的電感元件省略封裝結構的立體示意圖，而圖9為本發明第三實施例的磁性底座的立體示意圖。另外，圖10為本發明第三實施例的電感元件省略封裝結構的側視示意圖。本實施例與第一實施例相同的元件具有相同或相似的標號，且相同的部分不再贅述。

請參照圖8及圖9，本實施例的磁芯底座1C具有由組裝面1a內凹的一凹陷部100，而定義出設置區R1。也就是說，本實施例中，組裝面1a並非平坦表面，且設置區R1是位於凹陷部100的底部。

另外，如圖9所示，在本實施例中，凹陷部100的內側壁面的輪廓可大致地配合於線圈主體20的一部分側表面的輪廓。據此，凹陷部100的內側壁面為弧形面。凹陷部100的內側壁面還具有一開口100h，而使凹陷部100的內側壁面的俯視形狀大致呈C形。也就是說，凹陷部100是由磁性底座1C中間區域延伸到磁性底座1C的其中一側邊緣。相似於圖2A所示的磁性底座1，本實施例的磁性底座1C的中間部10的底表面凸出於兩側延伸翼部11, 12的底表面，而形成兩個階梯結構S1, S2。

據此，請再參照圖8，本實施例的線圈結構2是位於凹陷部100內，並可通過凹陷部100的內側壁面而被定位。詳細而言，線圈主體20位於凹陷部100所定義出的設置區R1，而第一延伸線段21與第二延伸線段22可通過開口100h而延伸至凹陷部100之外，並延伸至磁性底座1C的底面1b。

也就是說，第一延伸線段21由線圈主體20朝向開口100h而延伸至磁性底座1C的底面1b，並卡合在其中一個階梯結構S1。第二延伸線段22由線圈主體20的底部沿著凹陷部100的底面朝向開口100h延伸，並延伸至磁性底座1C的底面1b，而卡合於另一階梯結構S2。

據此，相較於圖2A所示的磁性底座1，本實施例的磁性底座1C具有凹陷部100而可使線圈結構2定位，並可用以限制第一延伸線段21與第二延伸線段22的位置。另外，位於磁性底座1C的底面1b的第一延伸線段21的第一引腳部211以及第二延伸線段22的第二引腳部221，可分別卡合於兩個階梯結構S1, S2，並且可通過中間部10而彼此分隔，以避免造成短路。

在本實施例中，磁性底座1C的中間部10不具有凸出端部。也就是說，本實施例的磁性底座1B的中間部10的任一端面會與延伸翼部11, 12的側表面齊平，但本實施例不以此為限。在另一實施例中，磁性底座1C的中間部10也可以具有一個凸出端部，且凸出端部與開口100h是位於磁性底座1的同一側。

基於上述，由於本發明實施例的磁性底座1, 1A, 1B, 1C皆不具有芯柱，因此線圈結構2的線圈主體20的尺寸不會受限於芯柱的尺寸，而可根據實際產品應用的需求而設計，增加電感元件Z1設計的彈性。另外，相較於現有的磁芯而言，本發明實施例所提供的磁性底座1, 1A, 1B, 1C可適用於製作多種不同的線圈結構2。也就是說，磁性底座1, 1A,  1B, 1C不需要因應線圈主體20尺寸的改變而重新開發，可大幅節省製造成本。

本發明並提供電感元件的製造方法，其可用來製造前述實施例的電感元件Z1，但本發明並不限制。請參照圖11，其為本發明實施例的電感元件的製造方法的流程圖。

詳細而言，在步驟S10中，提供一磁性底座，磁性底座具有一組裝面以及與組裝面相反的底面，且組裝面具有一設置區。磁性底座例如是圖2A、圖2B、圖6以及圖9所繪示的磁性底座1, 1A, 1B, 1C中的任一種，本發明並不限制。在本實施例中，以圖2A的磁性底座1為例，來說明本發明實施例的電感元件的製造方法。如前所述，本發明實施例所提供的任一個磁性底座1, 1A,  1B, 1C都不具有芯柱。磁性底座1, 1A,  1B, 1C的結構可參照前文說明，在此不再贅述。

在步驟S20中，將一線圈結構組裝於磁性底座，線圈結構包括線圈主體、第一延伸線段以及第二延伸線段，線圈主體具有一貫穿孔，且第一延伸線段與第二延伸線段由線圈主體朝向磁性底座延伸並繞設在磁性底座上。

在其中一實施例中，可以在完成線圈結構2的製作之後，再組裝線圈結構2與磁性底座1。請參照圖12以及圖13。圖12為本發明其中一實施例的製造方法的步驟S20的詳細流程，圖13為本發明其中一實施例的電感元件在圖12的步驟S200中的示意圖。

如圖12的步驟S200以及圖13所示，捲繞一導線而形成線圈主體20，並彎折第一延伸線段21而形成第一彎折段210，以及彎折第二延伸線段22而形成第二彎折段220。第一彎折段210與第二彎折段220皆位於線圈主體20下方，並定義出一容置空間。在本實施例中，第一延伸線段21與第二延伸線段22都是朝向相同方向被彎折，而形成第一彎折段210與第二彎折段220。此外，第一延伸線段21還具有連接於第一彎折段210的第一引腳部211，且第二延伸線段22具有連接於第二彎折段220的第二引腳部221。

請參照圖12並配合參照圖14，其中圖14為本發明其中一實施例的電感元件在圖12的步驟S201的示意圖。如圖14以及步驟S201所述，將磁性底座1以組裝面1a朝向線圈主體20而置入容置空間內，並卡固於第一彎折段210與第二彎折段220之間。另外，設置區R1會對應於貫穿孔20h的位置，且第一延伸線段21的第一引腳部211與第二延伸線段22的一第二引腳部221皆位於磁性底座1的底側。

請配合參照圖13以及圖14，須說明的是，在本實施例中，線圈主體20的底端與第一引腳部211之間的垂直距離d1會大於磁性底座1的延伸翼部11, 12的最小厚度(d1＞t1)。如此，在執行步驟S201時，較容易將磁性底座1插入線圈主體20與第一引腳部211(或第二引腳部221)之間。然而，線圈主體20的底端與第一引腳部211(或者第二引腳部221)之間的垂直距離d1會小於磁性底座1的延伸翼部11, 12的最大厚度(d1＜t2)。如此，可以避免第一延伸線段21與第二延伸線段22朝向遠離中間部10的方向移動而鬆脫。

然而，在其他實施例中，也可以直接在磁性底座1上製作線圈結構2。進一步而言，將線圈結構2組裝於磁性底座1的步驟也可以是直接在磁性底座1的組裝面1a捲繞一導線，而形成位於設置區R1的線圈主體20以及未捲繞的第一延伸線段21與未捲繞的第二延伸線段22。之後，將第一延伸線段21與第二延伸線段22朝向磁性底座1的底面1b彎折而固定於磁性底座1上。

在另一實施例中，也可以先製作線圈結構2的半成品，再將線圈結構2組裝於磁性底座1上。詳細而言，將線圈結構2組裝於磁性底座1的步驟可先捲繞一導線而形成線圈主體20以及未捲繞的第一延伸線段21與未捲繞的第二延伸線段22，而形成線圈結構2的半成品。之後，以線圈主體20的貫穿孔20h對準於設置區R1，而將線圈主體20設置於磁性底座1上，再將第一延伸線段21與第二延伸線段22朝向磁性底座1的底面1b彎折，而使線圈結構2固定於磁性底座1。

值得一提的是，本發明所指的芯柱，是指可用來纏繞導線而形成線圈主體20的柱狀結構，而不是指用以輔助線圈結構2對位的對位凸柱。因此，雖然本發明的圖未繪示，但在另一實施例中，磁性底座1可具有位於設置區R1的對位凸柱。然而，對位凸柱的直徑會小於線圈主體20的貫穿孔20h的直徑，或者對位凸柱相對於組裝面1a的高度可低於線圈主體20相對於組裝面1a的高度T1。也就是說，對位凸柱僅用於輔助治具，以定位線圈主體20的位置，並不是用來限制線圈主體20的尺寸。

請再參照圖11，在步驟S30中，形成一封裝結構包覆磁性底座與線圈結構，其中，封裝結構包括一磁性封裝主體，磁性封裝主體的一部分填入線圈主體的貫穿孔內。在一實施例中，磁性封裝主體可通過一模壓成型製程而形成，且磁性封裝主體覆蓋線圈主體以及磁性底座，並填入貫穿孔內。

請配合參照圖15至圖19，顯示本發明一實施例的電感元件在模壓成型製程的各步驟中的示意圖。如圖15所示，先將組裝在一起的線圈結構2以及磁性底座1置入模具M1的模穴H1內。

之後，如圖16所示，在模穴H1內填入用以形成初始封裝體的粉末3A。前述的粉末3A可以只包括磁性材料粉末，也可以包括磁性材料粉末及非磁性材料粉末。在一實施例中，磁性材料粉末的粒徑範圍可由0.1微米至200微米。須說明的是，在此步驟中，前述的粉末3A會填入線圈主體20的貫穿孔20h內。

之後，請參照圖17，利用沖壓機具M2擠壓填入模穴H1內的粉末3A，以促使粉末3A包覆線圈結構2及磁性底座1，並形成初始封裝體3B。通過沖壓機具M2對粉末3A施加壓力，促使粉末3A可被擠壓而填滿模穴H1與線圈結構2及磁性底座1之間的間隙。請參照圖18，在形成初始封裝體3B之後，將其由模具M1取出。

另外，在本實施例的製造方法中，可以在取出初始封裝體3B之後，對初始封裝體3B進行一熱處理，其例如是退火處理，以使初始封裝體3B進一步被固化，而形成磁性封裝主體30，且磁性封裝主體30的一部分會填入線圈主體20的貫穿孔20h內。

構成磁性封裝主體30與磁性底座1的材料可以選自結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)、非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)或其組合。如前文所述，結晶型金屬磁性粉末(Crystalline magnetic metal powder)的材料例如，但不限於是， 鐵矽(Fe-Si)、鐵矽鉻(Fe-Si-Cr)、鐵矽鋁(Fe-Si-Al)、鐵鎳(Fe-Ni)、羰基鐵粉（Carbonyl Iron Powder, CIP）、鐵(Iron)、鐵鎳鉬(Fe-Ni-Mo)、鐵鈷釩(Fe-Co-V)等等。非結晶型金屬磁性粉末(Amorphous magnetic metal powder)可以是以鐵為基礎的非結晶型金屬磁性粉末(Fe-based amorphous magnetic metal power)，例如，但不限於是， 鐵矽硼碳(FeSiBC)、鐵矽鉻硼磷碳(FeSiCrBPC)等等。

須說明的是，當磁性封裝主體30與磁性底座1的材料相同時，在經過前述沖壓步驟以及熱處理步驟之後，磁性封裝主體30與磁性底座1實質上會相互結合而一體成型。在另一實施例中，磁性封裝主體30與磁性底座1也可以分別由不同的材料所構成。進一步而言，構成磁性封裝主體30的材料以及構成磁性底座1的材料可分別包含不同的磁性材料。舉例而言，構成磁性封裝主體30的材料可以是混合羰基鐵粉的材料，而構成磁性底座1的材料可以是鐵矽鉻，但本發明不以此例為限。

值得注意的是，磁性底座1的中間部10具有凸出端部。如圖16以及圖17所示，中間部10的凸出端部在水平方向上會凸出於線圈結構2的第一彎折段210以及第二彎折段220。因此，當粉末3A填入模穴H1內時，粉末3A也可填滿兩個延伸翼部11,12與中間部10所定義的兩個凹陷區域。如此，在形成磁性封裝主體30之後，可以確保第一彎折段210以及第二彎折段220會被磁性封裝主體30完全包覆，而不會裸露在磁性封裝主體30之外。

須說明的是，如圖18所示，在形成磁性封裝主體30之後，第一引腳部211的一部分與第二引腳部221的一部分會由磁性封裝主體30的底側裸露出來。之後，請參照圖19，形成一絕緣層31，以覆蓋磁性封裝主體30的外表面、第一引腳部211與第二引腳部221。絕緣層31的材料例如是黑漆，可以通過塗佈方式形成於磁性封裝主體30上。

請參照圖11的步驟S40、圖20與圖21，形成第一電極部4與第二電極部4於封裝結構3上，且第一電極部4與第二電極部5分別電性連接於第一引腳部211與第二引腳部221。

由於形成絕緣層31之後，第一引腳部211與第二引腳部221會被絕緣層31所覆蓋。因此，於形成第一電極部4與第二電極部5之前，可先去除一部分絕緣層31，以露出第一引腳部211與第二引腳部221。此外，由於第一引腳部211與第二引腳部221的內導線體會被絕緣披覆層包覆，因此可先利用雷射去除覆蓋第一引腳部211與第二引腳部221的一部分絕緣層31，以及包覆內導電線體的絕緣披覆層之後，再形成分別電性連接於第一引腳部211與第二引腳部221的第一電極部4與第二電極部5。形成第一電極部4與第二電極部5的手段可以是利用電鍍、濺鍍或蒸鍍等製程，本發明並不限制。

當電感元件Z1要組裝到另一電路板(圖未示)上時，可通過表面貼合技術而使第一電極部4與第二電極部5焊接於電路板上。由於第一電極部4與第二電極部5的面積較大，可使電感元件Z1與電路板具有較佳的結合強度。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的電感元件及其製造方法，其能通過“提供磁性底座1, 1A, 1B, 1C，磁性底座1, 1A,  1B, 1C具有一組裝面1a，且組裝面1a被定義出一設置區R1”以及“將一線圈結構2組裝於磁性底座1, 1A, 1B, 1C，線圈結構2包括線圈主體20、第一延伸線段21以及第二延伸線段22，且線圈主體20具有貫穿孔20h” 以及“形成一封裝結構3包覆磁性底座與線圈結構2，且封裝結構3包括一磁性封裝主體，且磁性封裝主體的一部分填入線圈主體20的貫穿孔20h內＂的技術方案，增加電感元件的設計彈性，且可避免增加製造成本。

更進一步來說，本實施例的磁性底座1, 1A, 1B, 1C為無芯柱磁性底座。相較於現有技術，本發明實施例的線圈結構2的線圈主體20的尺寸不會受限於芯柱的尺寸，而可根據實際產品應用的需求而設計，增加電感元件Z1設計的彈性。另外，相較於現有的磁芯而言，本發明實施例所提供的磁性底座1, 1A, 1B, 1C可適用於製作多種不同的線圈結構2。也就是說，磁性底座1, 1A, 1B, 1C不需要因應線圈主體20尺寸的改變而重新開發，可大幅節省製造成本。

除此之外，本發明其中一實施例的磁性底座1中，每一個延伸翼部11, 12的厚度由靠近中間部10朝遠離中間部10的方向遞增。當線圈結構2組裝在磁性底座1上時，兩個延伸翼部11, 12的結構可避免第一延伸線段21與第二延伸線段22由中間部10向外側滑動而鬆脫。

另外，本發明實施例所提供的磁性底座1B、1C在組裝面1a具有可定位線圈結構2的側擋牆13或凹陷部100。如此，在製作電感元件Z1時，可在側擋牆13或者凹陷部100定義出的設置區R1內，直接繞製線圈結構2的線圈主體20，而整合線圈結構2的製作步驟與組裝步驟，可節省製作時間。另外，在將線圈結構2組裝於磁性底座1B、1C上時也較容易定位。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Z1:電感元件 1, 1A, 1B, 1C :磁性底座 1a:組裝面 1b:底面 R1:設置區 10:中間部 W1:中間部寬度 100:凹陷部 100h:開口 11, 12:延伸翼部 W2:延伸翼部寬度 t1:厚度 t2:厚度 S1, S2:階梯結構 13:側擋牆 h1:高度 2:線圈結構 20:線圈主體 T1:高度 d1:垂直距離 20h:貫穿孔 21:第一延伸線段 210:第一彎折段 211:第一引腳部 22:第二延伸線段 220:第二彎折段 221:第二引腳部 3:封裝結構 30:磁性封裝主體 31:絕緣層 4:第一電極部 5:第二電極部 M1:模具 H1:模穴 M2:沖壓機具 3A:粉末 3B:初始封裝體 S10~S40, S200, S201:流程步驟

圖1為本發明第一實施例的電感元件的立體示意圖。

圖2A為本發明一實施例的磁性底座的立體示意圖。

圖2B為本發明另一實施例的磁性底座的立體示意圖。

圖3為本發明第一實施例的電感元件在另一角度的立體示意圖。

圖4為本發明第一實施例的電感元件的剖面示意圖。

圖5為本發明第二實施例的電感元件省略封裝結構的立體示意圖。

圖6為本發明第二實施例的磁性底座的立體示意圖。

圖7為本發明第二實施例的電感元件省略封裝結構的側視示意圖。

圖8為本發明第三實施例的電感元件省略封裝結構的立體示意圖。

圖9為本發明第三實施例的磁性底座的立體示意圖。

圖10為本發明第三實施例的電感元件省略封裝結構的側視示意圖。

圖11為本發明實施例的電感元件的製造方法的流程圖。

圖12為本發明一實施例的製造方法的步驟S20的流程圖。

圖13為本發明一實施例的電感元件在圖12的步驟S200的示意圖。

圖14為本發明一實施例的電感元件在圖12的步驟S201的示意圖。

圖15至圖19為本發明一實施例的電感元件在步驟S30的示意圖。

圖20為本發明一實施例的電感元件在步驟S40的剖面示意圖。

圖21為本發明一實施例的電感元件在步驟S40的立體示意圖。

Z1:電感元件 1 :磁性底座 1a:組裝面 1b:底面 10:中間部 11, 12:延伸翼部 2:線圈結構 20:線圈主體 20h:貫穿孔 21:第一延伸線段 210:第一彎折段 22:第二延伸線段 220:第二彎折段 3:封裝結構

Claims (19)

1. 一種電感元件，其包括：一磁性底座，其具有一組裝面，且所述組裝面被定義出一設置區；一線圈結構，其組裝於所述磁性底座上且包括一線圈主體、一第一延伸線段以及一第二延伸線段，所述線圈主體具有對應於所述設置區設置的一貫穿孔，所述第一延伸線段包括一第一引脚部，所述第二延伸線段包括一第二引脚部，所述第一延伸線段與所述第二延伸線段皆由所述線圈主體朝向所述磁性底座延伸並繞設在所述磁性底座上，且所述第一引腳部與所述第二引腳部都位於所述磁性底座的一底面；以及一封裝結構，其包覆所述磁性底座與所述線圈結構，其中，所述封裝結構包括一磁性封裝主體，且所述磁性封裝主體的一部分填入所述線圈主體的所述貫穿孔內，並連接於所述磁性底座。
2. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述磁性底座為一無芯柱磁性底座。
3. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述磁性底座的材料與所述磁性封裝主體的材料不同。
4. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述磁性底座具有由所述組裝面內凹的一凹陷部，所述凹陷部的內側壁面具有一開口，且所述線圈主體位於所述凹陷部內，且所述第一延伸線段與所述第二延伸線段通過所述開口延伸至所述凹陷部之外，並固定於所述磁性底座的所述底面。
5. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述磁性底座具有位於所述組裝面的兩個側擋牆，兩個所述側擋牆定義出所述設置區，且彼此分隔設置而定義出至少一空隙；其中，所述線圈主體位於兩個所述側擋牆之間，且所述第一延伸線段與所述第二延伸線段延伸通過至少一所述空隙而固定於所述磁性底座的所述底面。
6. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述磁性底座包括一中間部以及連接於所述中間部的兩個延伸翼部，兩個所述延伸翼部分別位於所述中間部的兩相反側，並由所述中間部分別朝向相反的兩個方向延伸，每一個所述延伸翼部的厚度由靠近所述中間部朝遠離所述中間部的方向遞增。
7. 如請求項6所述的電感元件，其中，兩個所述延伸翼部的兩個底表面相對於所述中間部的底表面內凹，而形成兩個階梯結構，所述第一延伸線段與所述第二延伸線段分別繞設於兩個所述延伸翼部，且所述第一延伸線段與所述第二延伸線段分別對應兩個所述階梯結構而設置於所述磁性底座的所述底面。
8. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述第一延伸線段具有一第一彎折段，所述第二延伸線段具有一第二彎折段，所述第一彎折段的開口端與所述第二彎折段的開口端朝向相同方向。
9. 如請求項1所述的電感元件，其中，所述第一引脚部與所述第二引脚部被所述封裝結構包覆；其中，所述電感元件還進一步包括：一第一電極部與一第二電極部，裸露於所述封裝結構外，其中，所述第一電極部與所述第二電極部穿過所述封裝結構而分別電性連接於所述第一 引脚部與所述第二引脚部。
10. 一種電感元件的製造方法，其包括：提供一磁性底座，其中，所述磁性底座具有一組裝面，且所述組裝面被定義出一設置區；將一線圈結構組裝於所述磁性底座，其中，所述線圈結構包括一線圈主體、一第一延伸線段以及一第二延伸線段，所述線圈主體具有一貫穿孔，所述貫穿孔的位置對應於所述設置區，所述第一延伸線段包括一第一引脚部，所述第二延伸線段包括一第二引脚部，所述第一延伸線段與所述第二延伸線段由所述線圈主體朝向所述磁性底座延伸並繞設在所述磁性底座上，且所述第一引腳部與所述第二引腳部都位於所述磁性底座的一底面；以及形成一封裝結構包覆所述磁性底座與所述線圈結構，其中，所述封裝結構包括一磁性封裝主體，且所述磁性封裝主體的一部分填入所述線圈主體的所述貫穿孔內，並連接於所述磁性底座。
11. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，將所述線圈結構組裝於所述磁性底座的步驟包括：捲繞一導線而形成所述線圈主體以及未捲繞的所述第一延伸線段與未捲繞的所述第二延伸線段；以所述線圈主體的所述貫穿孔對準於所述設置區，而將所述線圈主體設置於所述磁性底座上；以及將所述第一延伸線段與所述第二延伸線段朝向所述磁性底座的所述底面彎折，而使所述線圈結構固定於所述磁性底座。
12. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，將所述線圈結構組裝於所述磁性底座的步驟包括：在所述磁性底座上捲繞一導線而形成位於所述設置區的所述線圈主體以及未捲繞的所述第一延伸線段與未捲繞的所述第二延伸線段；以及將所述第一延伸線段與所述第二延伸線段朝向所述磁性底座的所述底面彎折而固定於所述磁性底座上。
13. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，將所述線圈結構組裝於所述磁性底座的步驟包括：捲繞一導線而形成所述線圈主體，並彎折所述第一延伸線段而形成一第一彎折段以及連接於所述第一彎折段的所述第一引腳部，以及彎折所述第二延伸線段而形成一第二彎折段以及連接於所述第二彎折段的所述第二引腳部，所述第一彎折段與所述第二彎折段皆位於所述線圈主體下方，並定義出一容置空間；以及將所述磁性底座以所述組裝面朝向所述線圈主體而置入所述容置空間內，並卡固於所述第一彎折段與所述第二彎折段，其中，所述貫穿孔對應於所述設置區的位置。
14. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，形成所述封裝結構的步驟包括：通過一模壓成型製程形成一初始封裝體，所述初始封裝體覆蓋所述線圈主體以及所述磁性底座並填入所述貫穿孔，其中，所述第一引腳部與所述第二引腳部的一部分裸露在所述初始封裝體外；對所述初始封裝體執行一熱處理，以形成所述磁性封裝主體； 以及形成一絕緣層覆蓋所述磁性封裝主體的外表面。
15. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，所述第一引脚部與所述第二引脚部被所述封裝結構包覆，且所述電感元件的製造方法還進一步包括：形成一第一電極部與一第二電極部於所述封裝結構，其中，所述第一電極部與所述第二電極部穿過所述封裝結構而分別電性連接於所述第一引脚部與所述第二引脚部。
16. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，所述磁性底座的材料與所述磁性封裝主體的材料不同。
17. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，所述磁性底座具有位於所述組裝面的一凹陷部，所述凹陷部的一內側壁面具有一開口，且所述設置區位於所述凹陷部的一底表面；其中，在將所述線圈結構組裝於所述磁性底座的步驟中，所述線圈主體被設置於所述凹陷部內，且所述第一延伸線段與所述第二延伸線段朝向所述開口延伸至所述凹陷部之外，並固定於所述磁性底座的所述底面。
18. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，所述磁性底座具有位於所述組裝面的一側擋牆，所述側擋牆定義出所述設置區，且具有至少一空隙；其中，在將所述線圈結構組裝於所述磁性底座的步驟中，所述線圈主體被設置於所述設置區，且所述第一延伸線段與所述第二延伸線段延伸通過至少一所述空隙至所述磁性底座的所述底面。
19. 如請求項10所述的電感元件的製造方法，其中，所述磁性底座為一無芯柱磁性底座。

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