專利名稱：層疊電感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電感器，特別涉及一種磁通密度和磁場強度較均勻?qū)盈B電感器。
背景技術(shù)：
閉磁路型層疊電感器由多個電連接的導電體層和將每層導電體層分隔設(shè)置的絕緣第一絕緣體層一起構(gòu)成螺旋電感線圈，由于線圈結(jié)構(gòu)不可能制作的完全對稱，所以在層疊電感器中就會出現(xiàn)某些區(qū)域磁通密度高，某些區(qū)域磁通密度低的現(xiàn)象，在對其增加直流電流時，高磁通區(qū)域就會先達到磁飽和而導致直流疊加特性降低，進而降低電感?，F(xiàn)有技術(shù)中，如中國發(fā)明專利(專利申請?zhí)枮?00610163373. 6，發(fā)明名稱為層疊電感器，專利權(quán)人日本太陽誘電株式會社)和中國發(fā)明專利申請(專利申請?zhí)枮?01110420993. 4，發(fā)明名稱為層疊電感器，申請人日本太陽誘電株式會社)針對上述因磁飽和而降低電感的不足做了改進，即通過將閉磁路型轉(zhuǎn)變?yōu)殚_磁路型層疊電感器而使其內(nèi)磁通密度和磁場強度的分布得到改善。其具體方法是以橫穿所述螺旋電感線圈的內(nèi)側(cè)磁路的方式配置有第二絕緣體層，所述的第二絕緣體層具有比所述絕緣第一絕緣體層的導磁率低的導磁率，而且，第二絕緣體層的主面邊緣部的至少一部分和所述導電體層在層疊方向上重疊，并且，在該重疊的部分，所述第二絕緣體層和所述導電體層接觸。另外，該第二絕緣體層的線圈中心部分的厚度比導電體層近旁部分的厚度薄。雖然，上述專利或?qū)＠暾埶_的技術(shù)方案，對前述層疊電感器存在的因磁飽和而降低電感的現(xiàn)象做了改進，使所述層疊電感器螺旋電感線圈內(nèi)側(cè)的磁通密度和磁場強度分布得到了改善，但仍存在以下不足I)螺旋電感線圈內(nèi)部因增設(shè)第二絕緣體層使磁阻大幅增加，相應的使其電感因磁阻增加而明顯降低。2)在所述螺旋電感線圈外側(cè)、特別是在所述層疊電感器位于其兩端最外層的導電體層的引出端的外側(cè)，仍存在磁通密度和磁場強度不均勻的現(xiàn)象，當對其外加直流電時，隨著直流電流的增加，該區(qū)域會比其他區(qū)域更容易達到磁飽和而降低電感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種層疊電感器，該層疊電感器不僅可以改善螺旋線圈內(nèi)側(cè)的磁通密度和磁場強度的分布，而且還可以改善線圈外側(cè)、特別是所述螺旋線圈引出端外側(cè)的磁通密度和磁場強度分布的均勻性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為本發(fā)明的層疊電感器，包括由至少兩個具有導磁性的絕緣體層疊加構(gòu)成的形狀為長方體的層疊體，在每個絕緣體層的同向面上設(shè)有帶狀的或由帶狀圍成的非封閉的長方形的導電體層，在層疊體的兩端還設(shè)有與所述導電體層連接的電極，在所述層疊體內(nèi)部形成由所有導電體層連接構(gòu)成的形狀為螺旋狀的至少一匝線圈，在所述層疊體內(nèi)至少一個絕緣體層上由對應的導電體層所圍成的區(qū)域內(nèi)設(shè)有導磁率低于絕緣體層的并與該導電體層內(nèi)側(cè)相接觸的可抑制磁力線通過的圈內(nèi)抑制層，在所述層疊體中位于其兩端最外層的導電體層的引出端的外側(cè)設(shè)有導磁率低于絕緣體層的可抑制磁力線通過的圈外抑制層，該圈外抑制層平面與所述線圈軸線相垂直，其內(nèi)側(cè)與所述導電體層的引出端的外側(cè)相接觸。所述圈外抑制層的導磁率由其內(nèi)側(cè)向其外側(cè)逐漸變大。所述圈內(nèi)抑制層設(shè)于所述層疊體中位于線圈中部的絕緣體層上。所述圈內(nèi)抑制層的導磁率由其外側(cè)向其中心逐漸變大。所述圈內(nèi)抑制層和圈外抑制層由氧化錯材料所制。所述絕緣體層由N1-Zn-Cu類鐵氧體材料所制。所述導電體層由銀、銅、鋁或鋁合金制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明由于在層疊電感器的螺旋電感線圈的引出端外側(cè)增設(shè)圈外抑制層，使得該層疊電感器在該區(qū)域非均勻的磁通密度分布得到有效改善，高磁通密度區(qū)域的磁通得到抑制，而稍低磁通密度區(qū)域受到的影響又不大，從而使該層疊電感器磁通密度分布更加均勻，提高了直流疊加特性，而且在增加磁阻(即圈外抑制層)的情況下，該層疊電感器的電感值不會降低。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。圖1是 表示本發(fā)明層疊電感器的立體圖。圖2是圖1的A-A線剖視圖。圖3是圖1的B-B線剖視圖。 圖4是圖1所示的層疊的分解斜視圖。圖5是圖4中S15、C15的放大剖視圖。圖6是圖5的分解斜視圖。圖7是圖4中SlUCll的放大剖視圖。圖8是圖7的分解斜視圖。圖9是現(xiàn)有技術(shù)層疊電感器的磁通分布模擬圖。圖10是本發(fā)明層疊電感器的磁通分布模擬圖。圖11是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較后的直流疊加特性圖。圖12是本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較后的電感變化率圖。說明書附圖中標記如下層疊電感器10、層疊體11、電極12、絕緣體層S、第一絕緣體層至第九絕緣體層Sll—S19、最外層絕緣體層S20、導電體層C、第一導電體層至第九導電體層Cll一C19、前端弓丨出端Cl la、尾端引出端C19a、導電過渡層H、圈內(nèi)抑制層E、圈外抑制層F、前端圈外抑制層F1、尾端圈外抑制層F2。
具體實施例方式如圖1、2、3所示，本發(fā)明的層疊電感器10，是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進，其包括具有至少兩個高導磁率的絕緣體層S疊加構(gòu)成的層疊體11，該層疊體11的形狀為長方體，也可為圓柱體。在該層疊體11的兩端設(shè)有電極12，在每一層絕緣體層S的同向面上設(shè)有帶狀的或由帶狀圍成的非封閉導電體層C，非封閉的導電體層C的形狀可以是方形，也可以是圓弧形，與現(xiàn)有技術(shù)相同，每層導電體層C均通過穿置于絕緣體層S的內(nèi)充有與導電體層C導電率相同材料的導電過渡層H與相鄰導電體層C電連接，由此在層疊體11內(nèi)部構(gòu)成由所有導電體層C連接而形成的形狀為螺旋狀的螺旋電感線圈，該螺旋電感線圈的匝數(shù)可以是一個，也可以是許多個。在層疊體11內(nèi)的絕緣體層S上設(shè)有導磁率低于絕緣體層的可抑制磁力線通過的圈內(nèi)抑制層E，該圈內(nèi)抑制層E可以設(shè)置在層疊體11中的某一層絕緣體層S上，如設(shè)于所述層疊體11中位于線圈中部的絕緣體層S上，也可以同時設(shè)置在層疊體11內(nèi)的多層絕緣體層S上，通常，圈內(nèi)抑制層E多設(shè)置在位于對應的絕緣體層S上的由所述導電體層C圍成的區(qū)域內(nèi)，該圈內(nèi)抑制層E的外周邊緣與所述導電體層C的內(nèi)側(cè)相接觸。本發(fā)明是在所述層疊體11中位于其兩端最外層的導電體層C的引出端Clla、C19a(該引出端與對應的所述電極12電連接)的外側(cè)設(shè)置導磁率低于絕緣體層S的可抑制磁力線通過的圈外抑制層F，該圈外抑制層F平面與所述線圈軸線相垂直，其內(nèi)側(cè)與所述導電體層C的引出端Clla、C19a的外側(cè)相接觸，由此，改善該引出端Clla、C19a因磁通密度較集中而易達到磁飽和的現(xiàn)象。為了使磁通密度分布更加均勻，可將所述圈外抑制層F的導磁率制作為非均勻性，即其上的導磁率由其內(nèi)側(cè)(與引出端導電體層C相接觸的部位)向其外側(cè)(遠離引出端與導電體層C相接觸的部位)逐漸變大。同理，為了改善所述螺旋電感線圈內(nèi)部磁通密度的分布均勻性，也可將所述圈內(nèi)抑制層E的導磁率制作為非均勻性，即其上的導磁率由其外側(cè)(與對應導電體層C相接觸的部位)向其中心(螺旋電感線圈的軸心)逐漸變大。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明結(jié)構(gòu)作進一步說明如圖1、2、 3所示，層疊電感器10，包括長方體形狀的層疊體11 ;和設(shè)置于層疊體11長邊方向兩端部的由Ag等金屬材料構(gòu)成的外部電極12。如圖4所示，層疊體11的螺旋電感線圈是由九個間隔設(shè)置的絕緣體層S (分別為第一絕緣體層S11、第二絕緣體層S12至第九絕緣體層S19)和附著在相對應的絕緣體層S上的九個導電體層c(分別為第一導電體層C11、第二導電體層C12至第九導電體層C19)層疊構(gòu)成，絕緣體層S是由高導磁率材料所制，如N1-Zn-Cu類鐵氧體材料等，所述導電體層C由銀、銅、鋁或鋁合金制成。如圖4、5、6所示，在第五絕緣體層S15上的第五導電體層C15所圍的區(qū)域內(nèi)設(shè)有由氧化鋯材料所制的圈內(nèi)抑制層E，圈內(nèi)抑制層E的外周邊與第五導電層C15的內(nèi)側(cè)邊相接
觸并部分層疊在一起。如圖4、7、8所示，在第一絕緣體層Sll上的第一導電體層Cll和第九絕緣體層S19上的第九導電體層C19 (即所述螺旋電感線圈的兩個引出端，分別為前端引出端Clla和尾端引出端C19a)的外側(cè)設(shè)有由氧化鋯材料所制的圈外抑制層F (分別為前端圈外抑制層Fl和尾端圈外抑制層F2)，該圈外抑制層F也可采用置換的方式設(shè)置于前端引出端Clla和尾端引出端C19a)的外側(cè)，即將該處的絕緣體層S剔除一部分后由圈外抑制層F完全替換，替換后的圈外抑制層F的下表面與對應絕緣體層S的下表面同處一平面，其上表面在層疊方向上超出對應絕緣體層S的上表面，其內(nèi)側(cè)面與對應的導電體層C的外側(cè)相接觸。
如圖4、5、6、7、8所示，在第一絕緣體層Sll至第八絕緣體層S18上，設(shè)有容置所述導電過渡層H的通孔，上一層的通孔與下一層導電體層C的首端(以圖4為參考方向，電流沿導電體層C逆時針方向流動，流動的起始端為首端)上下重合，由此，各個導電體層C經(jīng)導電過渡層H連接形成疊層電感器10的螺旋電感線圈，最外層的絕緣體層S20用于確保層疊體11上、下部的厚度。絕緣體層S的制得在以Fe203、Cu0、Zn0、Ni0作為主材料經(jīng)煅燒粉碎后的鐵氧體微細粉末中加入有機溶劑和有機粘合劑，待混合均勻干燥后得到鐵氧體膠體，再將該鐵氧體膠體用刮片法制得具有高磁導率的絕緣體層薄片。具有比絕緣體層低導磁率的圈內(nèi)抑制層E和圈外抑制層F的制得采用絲網(wǎng)印刷的方法將以氧化鋯為主材料的低磁導率材料印刷在所述圈內(nèi)抑制層E和圈外抑制層F所處的絕緣體層S上。導電過渡層H的制得利用基于模具的沖裁、基于激光加工的穿孔等方法，在第一絕緣體層Sll至第八絕緣體層S18上在所述導電過渡層H所處的位置開通孔，接著，利用絲網(wǎng)印刷等方法在通孔位置印刷由Ag作為主材料成分的金屬導電漿。將所述絕緣體層S、導電體層C、導電過渡層H和最外層絕緣體層S20進行層疊壓接為層疊體11，經(jīng)約400°C溫度下加熱2小時，除去膠結(jié)料成分，再次，于空氣中在850 910°C下燒結(jié)2 6小時，之后，在層疊體11的兩端部，使用浸潰法等涂敷以Ag為主成分的導電性膠體形成端電極12，并在空氣中于約600°C下燒結(jié)I小后，對端電極12進行電鍍處理，最終得到本發(fā)明的層疊電感器10。如圖9、10所示，該兩圖是利用仿真軟件對層疊電感器10磁通分布進行測試的模擬圖。圖中箭頭方向表示磁通方向、箭頭大小表示磁場強度、箭頭數(shù)量表示磁通密度。從圖中可以看出，在外加了直流電流的情況下，本發(fā)明的層疊電感器10，磁通分布更為均勻，尤其是在螺旋電感線圈首尾引出端Clla、C19a附近，磁通密度高的區(qū)域，由于增加了磁阻，磁通密度明顯降低；而現(xiàn)有技術(shù)中磁通密度較低的區(qū)域，在本發(fā)明中該區(qū)域磁通密度卻略有升高。本發(fā)明層疊電感器能有效抑制高磁通密度區(qū)域的磁飽和，使層疊電感器磁通分布更為均勻，同時不會引起電感量的降低。如圖11所示，圖中橫軸為疊加直流電流(mA)、縱軸為電感值(u H)的曲線圖，實線表示本發(fā)明的層疊電感器10的直流疊加特性，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)的層疊電感器的直流疊加特性。由圖可以看出本發(fā)明層疊電感器10直流疊加特性較現(xiàn)有技術(shù)中的層疊電感器得到較大改善且起始電感量沒有下降。圖12所示，橫軸為疊加直流電流(mA)、縱軸為電感值的變化率(％)的曲線圖，實線表示本發(fā)明層疊電感器10的直流疊加特性，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)的層疊電感器的直流疊加特性。由圖可以可以看出，本發(fā)明層疊電感器10電感變化率較現(xiàn)有技術(shù)中的層疊電感器得到較大改善。本發(fā)明的層疊電感器10，通過增設(shè)圈內(nèi)抑制層E和圈外抑制層F，使該層疊電感器10在外加直流電流時，高磁通密度區(qū)域易達到磁飽和的現(xiàn)象得到緩解，提高了直流疊加特性，換言之，能夠?qū)㈦姼杏捎诖棚柡投档偷闹绷麟娏髦缔D(zhuǎn)變?yōu)楦咧?，而且，層疊電感器10整體磁阻變化不大，既提高了層疊電感器直流疊加特性，又不會引起電感值的降低。
權(quán)利要求
1.一種層疊電感器，包括由至少兩個具有導磁性的絕緣體層(S)疊加構(gòu)成的形狀為長方體的層疊體(11)，在每個絕緣體層(S)的同向面上設(shè)有帶狀的或由帶狀圍成的非封閉的長方形的導電體層(C)，在層疊體(11)的兩端還設(shè)有與所述導電體層(C)連接的電極(12)，在所述層疊體(11)內(nèi)部形成由所有導電體層(C)連接構(gòu)成的形狀為螺旋狀的至少一匝線圈，在所述層疊體(11)內(nèi)至少一個絕緣體層(S)上由對應的導電體層(C)所圍成的區(qū)域內(nèi)設(shè)有導磁率低于絕緣體層(S)的并與該導電體層(C)內(nèi)側(cè)相接觸的可抑制磁力線通過的圈內(nèi)抑制層(E)，其特征在于在所述層疊體(11)中位于其兩端最外層的導電體層(C)的引出端的外側(cè)設(shè)有導磁率低于絕緣體層(S)的可抑制磁力線通過的圈外抑制層(F)，該圈外抑制層(F)平面與所述線圈軸線相垂直，其內(nèi)側(cè)與所述導電體層(C)的引出端的外側(cè)相接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊電感器，其特征在于所述圈外抑制層(F)的導磁率由其內(nèi)側(cè)向其外側(cè)逐漸變大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊電感器，其特征在于所述圈內(nèi)抑制層(E)設(shè)于所述層疊體(11)中位于線圈中部的絕緣體層(S)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的層疊電感器，其特征在于所述圈內(nèi)抑制層(E)的導磁率由其外側(cè)向其中心逐漸變大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊電感器，其特征在于所述圈內(nèi)抑制層(E)和圈外抑制層(F)由氧化鋯材料所制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊電感器，其特征在于所述絕緣體層(S)由N1-Zn-Cu類鐵氧體材料所制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊電感器，其特征在于所述導電體層(C)由銀、銅、鋁或鋁合金制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種層疊電感器，該層疊電感器不僅可以改善螺旋線圈內(nèi)側(cè)的磁通密度和磁場強度的分布，而且還可以改善線圈外側(cè)、特別是所述螺旋線圈引出端外側(cè)的磁通密度和磁場強度分布的均勻性。其包括由具有導磁性的絕緣體層疊加構(gòu)成的層疊體及附著在絕緣體層上的導電體層，層疊體內(nèi)的導電體層構(gòu)成螺旋電感線圈，在導電體層的引出端的外側(cè)設(shè)有可抑制磁力線通過的圈外抑制層。由于增設(shè)圈外抑制層，使得該層疊電感器磁通密度分布得到有效改善，高磁通密度區(qū)域的磁通得到抑制，稍低磁通密度區(qū)域受到的影響又不大，從而使層疊電感器磁通密度分布更加均勻，提高了直流疊加特性，而且在增加磁阻(即圈外抑制層)的情況下，其電感值不會降低。
文檔編號H01F27/29GK103035357SQ20121050747
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者戴春雷, 李可 申請人:深圳順絡(luò)電子股份有限公司