叠层片式电感器及其设计方法、成型方法

摘要

本申请公开一种叠层片式电感器及其设计方法、成型方法。叠层片式电感器包括从下往上依次层叠的下引线层、中间绕组层和上引线层；下引线层与中间绕组层通过单独的通孔进行导通，中间绕组层与上引线层通过单独的通孔进行导通；中间绕组层包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组在中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组达到设计通流最优、绕组间距最优的设计需求。

说明书

技术领域

本申请涉及片式电子元器件技术领域，具体涉及一种叠层片式电感器及其设计方法、成型方法。

背景技术

随着电子信息技术和智能化数字化技术的发展，电子元器件不断朝着小型化、高性能和低功耗等方向发展，而电磁兼容的重要性逐渐凸显。叠层片式功率电感器，是实现智能化设备小型化、大功率以及解决电磁兼容问题最有效的电子元器件之一。它既可以满足可使智能化设备小型化、轻量化的表面贴装工艺，又能保证在大电流负载的工况下吸收电源噪声达到电磁兼容的目的。因此，提升叠层片式功率电感器的通流能力，对提升电感器的性能有至关重要的作用。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种叠层片式电感器及其设计方法、成型方法，以解决上述背景技术中的问题。

本申请提供的一种叠层片式电感器，包括从下往上依次层叠的下引线层、中间绕组层和上引线层；

所述下引线层与所述中间绕组层通过单独的通孔进行导通，所述中间绕组层与所述上引线层通过单独的通孔进行导通；

所述中间绕组层包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组在所述中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组。

可选地，所述下引线层包括上下平行的第一下引线和第二下引线，所述上引线层包括上下平行的第一上引线和第二上引线；

所述中间绕组层包括从下往上依次层叠的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层，所述第一绕组层包括上下平行的第一电极和第二电极，所述第二绕组层包括上下平行的第三电极和第四电极，所述第三绕组层包括第五电极；所述第一电极、所述第三电极和所述第五电极组成第一绕组，所述第二电极和所述第四电极组成第二绕组；

所述第一下引线与所述第二下引线通过第一通孔连接；

所述第二下引线与所述第一电极通过第二通孔连接；

所述第一电极与所述第二电极通过第三通孔连接；

所述第二电极与所述第三电极通过第四通孔连接；

所述第三电极与所述第四电极通过第五通孔连接；

所述第四电极与所述第五电极通过第六通孔连接；

所述第五电极与所述第二上引线通过第七通孔连接；

所述第二上引线与所述第一上引线通过第八通孔连接。

可选地，所述第一下引线与所述第二下引线连接至第一端电极。

可选地，所述第一上引线与所述第二上引线连接至第二端电极。

本申请提供的一种叠层片式电感器的设计方法，用于设计如上所述的叠层片式电感器，包括：

步骤A1：设计下引线层和中间绕组层，使用单独的通孔将所述下引线层和所述中间绕组层进行导通；

步骤B1：设计上引线层，使用单独的通孔将所述中间绕组层和所述上引线层进行导通；

步骤C1：在所述中间绕组层设计第一绕组和第二绕组，将所述第一绕组和所述第二绕组在所述中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组。

可选地，步骤A1中，设计所述下引线层包括上下平行的第一下引线和第二下引线；

步骤B1中，设计所述上引线层包括上下平行的第一上引线和第二上引线；

步骤C1中，设计所述中间绕组层包括从下往上依次层叠的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层，设计所述第一绕组层包括上下平行的第一电极和第二电极，设计所述第二绕组层包括上下平行的第三电极和第四电极，设计所述第三绕组层包括第五电极；所述第一电极、所述第三电极和所述第五电极组成第一绕组，所述第二电极和所述第四电极组成第二绕组；

将所述第一下引线与所述第二下引线通过第一通孔连接；

将所述第二下引线与所述第一电极通过第二通孔连接；

将所述第一电极与所述第二电极通过第三通孔连接；

将所述第二电极与所述第三电极通过第四通孔连接；

将所述第三电极与所述第四电极通过第五通孔连接；

将所述第四电极与所述第五电极通过第六通孔连接；

将所述第五电极与所述第二上引线通过第七通孔连接；

将所述第二上引线与所述第一上引线通过第八通孔连接。

可选地，叠层片式电感器的设计方法还包括：

将所述第一下引线与所述第二下引线连接至第一端电极。

可选地，叠层片式电感器的设计方法还包括：

将所述第一上引线与所述第二上引线连接至第二端电极。

本申请提供的一种叠层片式电感器的成型方法，包括：

步骤A2：通过流延的方式，将铁氧体浆料制作成铁氧体薄膜，将所述铁氧体薄膜分成上盖体、下盖体与绕组层；

步骤B2：将所述绕组层中的电极层与上引线层分别进行激光开孔；

步骤C2：将激光开孔后的绕组层进行丝网印刷，形成并联的双绕组；

步骤D2：进行叠层将所述上盖体、所述下盖体与所述绕组层层层压合，并通过等静压、切割、排胶、烧结、端电极、电镀工序，形成双线并绕的叠层片式电感器。

可选地，步骤C2具体包括：

油墨在铁氧体薄膜上印刷引出第一下引线；

油墨在铁氧体薄膜上填充第一通孔，然后印制第二下引线；

油墨在铁氧体薄膜上填充第二通孔，然后印制第一电极；

油墨在铁氧体薄膜上填充第三通孔，然后印制第二电极；

依此类推，直至油墨在铁氧体薄膜上填充第八通孔，然后印制第一上引线，形成并联的双绕组。

本申请实施例提供一种双绕组并绕的叠层片式电感器。两个绕组(第一绕组和第二绕组)纵向交替排布，两个绕组之间互补连接，每个绕组使用单独的通孔进行导通，达到设计通流最优、绕组间距最优的设计需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的基本构思的结构示意图；

图2是本申请一实施例的叠层片式电感器的结构示意图；

图3是本申请另一实施例的叠层片式电感器的结构示意图；

图4是本申请一实施例的叠层片式电感器的成品示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

随着电子信息技术和智能化数字化技术的发展，电子元器件不断朝着小型化、高性能和低功耗等方向发展，而电磁兼容的重要性逐渐凸显。叠层片式功率电感器，是实现智能化设备小型化、大功率以及解决电磁兼容问题最有效的电子元器件之一。它既可以满足可使智能化设备小型化、轻量化的表面贴装工艺，又能保证在大电流负载的工况下吸收电源噪声达到电磁兼容的目的。因此，提升叠层片式功率电感器的通流能力，对提升电感器的性能有至关重要的作用。

叠层片式功率电感器是将电感绕组线圈平面化地使用丝网印刷工艺，成型在多层铁氧体薄膜上。根据绕组设计叠层制成电感器生坯，再使用低温共烧工艺、端电极工艺以及电镀工艺制作成能够贴片使用的叠层片式功率电感器。当前，增加叠层片式功率电感器的通流能力，主要依靠增加绕组线圈的横截面积实现。但由于低温共烧过程中，铁氧体薄膜与绕组线圈会存在收缩匹配性问题，因此，电感器无法无限制地通过增加绕组线圈的横截面积实现通流能力的提高，造成电感器直流电阻较高、额定电流偏低、直流叠加性能较差等问题，严格限制了其在大电流工况下的能力。

对于提高叠层片式功率电感器的通流能力，还可以使用内电极绕组并联的方式进行设计。传统的并联结构电极有内并联与外并联两种绕组结构。内并联结构是将电极图案并联，但通孔连接公用，设计通流不是最优；外并联结构，是有两个独立绕组，绕组间无关联且绕组之间距离较远，电感特性叠加不能最优，感量缩减较大。因此，不论采取何种方式进行设计，均无法同时满足通流设计最优和电感特性叠加最优的需求。

对此，有必要设计一种既能满足通流设计最优，又能满足电感特性叠加最优的方案，提升叠层片式电感器的通流能力。

基于上述，本申请实施例提供一种叠层片式电感器及其设计方法、成型方法，有利于提升叠层片式功率电感器的通流能力。

第一方面，本申请实施例提供了一种叠层片式电感器，包括从下往上依次层叠的下引线层、中间绕组层和上引线层。

其中，下引线层与中间绕组层通过单独的通孔进行导通，中间绕组层与上引线层通过单独的通孔进行导通；

中间绕组层包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组在中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组。

本申请的基本构思如下：对于绕线电感，通常可以使用双线并绕的方式，提高绕线电感的通流能力。如图1所示，两个绕组同时对磁芯进行绕制，根据电感量计算公式L＝μNS/l(μ为磁导率，N为线圈匝数，S为磁通面积，l为磁路长度)，增加的一组绕组相当于增大了线圈的横截面积，且对于电感特性没有产生较大的影响。因此对双线并绕的结构进行迁移，转化为叠层片式构型，可以得到一组互补连通的并联双线绕组，提升叠层片式电感的通流能力。

对此，本申请实施例提供了一种双绕组并绕的叠层片式电感器。如图2所示，两个绕组(第一绕组和第二绕组，图中颜色一深一浅的两个绕组)纵向交替排布，两个绕组之间互补连接，每个绕组使用单独的通孔进行导通，达到设计通流最优、绕组间距最优的设计需求。

在一些实施例中，如图3所示，下引线层包括上下平行的第一下引线T1A和第二下引线T1B。上引线层包括上下平行的第一上引线T0A和第二上引线T0B。

中间绕组层包括从下往上依次层叠的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层。第一绕组层包括上下平行的第一电极A1和第二电极B1。第二绕组层包括上下平行的第三电极A2和第四电极B2。第三绕组层包括第五电极A3。第一电极A1、第三电极A2和第五电极A3组成第一绕组A，第二电极B1和第四电极B2组成第二绕组B。

如图3所示，第二下引线T1B包括T1B-1与T1B-2，且两者互不连通。第一下引线T1A与第二下引线T1B的T1B-2通过第一通孔D-T1A连接。

第一电极A1包括A1-1与A1-2，且两者互不连通。第二下引线T1B的T1B-1与第一电极A1的A1-2通过通孔D-T1B-1(第二通孔)连接。第二下引线的T1B-2与第一电极A1的A1-1通过通孔D-T1B-2(第二通孔)连接。

第二电极B1包括B1-1与B1-2，且两者互不连通。第一电极A1的A1-1与第二电极B1的B1-2通过通孔D-A1-2(第三通孔)连接。第一电极A1的A1-2与第二电极B1的B1-1通过通孔D-A1-1(第三通孔)连接。

第三电极A2包括A2-1与A2-2，且两者互不连通。第二电极B1的B1-1与第三电极A2的A2-2通过通孔D-B1-2(第四通孔)连接。第二电极B1的B1-2与第三电极A2的A2-1通过通孔D-B1-1(第四通孔)连接。

第四电极B2包括B2-1与B2-2，且两者互不连通。第三电极A2的A2-1与第四电极B2的B2-2通过通孔D-A2-2(第五通孔)连接。第三电极A2的A2-2与第四电极B2的B2-1通过通孔D-A2-1(第五通孔)连接。

第五电极A3包括A3-1与A3-2，且两者互不连通。第四电极B2的B2-1与第五电极A3的A3-2通过通孔D-B2-2(第六通孔)连接。第四电极B2的B2-2与第五电极A3的A3-1通过通孔D-B2-1(第六通孔)连接。

第二上引线T0B包括T0B-1与T0B-2，且两者互不连通。第五电极A3的A3-1与第二上引线T0B的T0B-2通过通孔D-TA3-2(第七通孔)连接。第五电极A3的A3-2与第二上引线T0B的T0B-1通过通孔D-TA3-1(第七通孔)连接。

第二上引线T0B的T0B-2与第一上引线T0A通过第八通孔D-T0B-1连接。

在一些实施例中，如图3所示，第一下引线T1A与第二下引线T1B的T1B-1连接至同一端电极(第一端电极)。第一上引线T0A与第二上引线T0B的T0B-1连接至同一端电极(第二端电极)。

按照上述设计，以此类推，进行交叉设计，叠加实现叠层片式电感器，且并联绕组既不分开，又不共用通孔。叠加后的电感器如图2所示。

在一些实施例中，如图2所示的电感器的绕组形状为方形。可以理解的是，也可以为其它形状，例如圆形、椭圆形、多边形等，设计方法与方形同理，此处不再赘述。

第二方面，本申请实施例提供了一种叠层片式电感器的设计方法，用于设计如第一方面所述的叠层片式电感器，包括：

步骤A1：设计下引线层和中间绕组层，使用单独的通孔将下引线层和中间绕组层进行导通；

步骤B1：设计上引线层，使用单独的通孔将中间绕组层和上引线层进行导通；

步骤C1：在中间绕组层设计第一绕组和第二绕组，将第一绕组和第二绕组在中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组。

参照第一方面的描述，设计下引线层和中间绕组层，使用单独的通孔将下引线层和中间绕组层进行导通。设计上引线层，使用单独的通孔将中间绕组层和上引线层进行导通。在中间绕组层设计第一绕组和第二绕组，将第一绕组和第二绕组在中间绕组层纵向交替排布，形成并联的双绕组，达到设计通流最优、绕组间距最优的设计需求。

在一些实施例中，步骤A1中，设计下引线层包括上下平行的第一下引线T1A和第二下引线T1A。步骤B1中，设计上引线层包括上下平行的第一上引线T0A和第二上引线T0B。步骤C1中，设计中间绕组层包括从下往上依次层叠的第一绕组层、第二绕组层和第三绕组层，设计第一绕组层包括上下平行的第一电极A1和第二电极B1，设计第二绕组层包括上下平行的第三电极A2和第四电极B2，设计第三绕组层包括第五电极A3。第一电极A1、第三电极A2和第五电极A3组成第一绕组A，第二电极B1和第四电极B2组成第二绕组B。

如图3所示，设计方法具体包括如下步骤：

1、设计下引线层，包括第一下引线T1A与第二下引线T1B，分别对应第一绕组A与第二绕组B，采取平行布线的方式向外引出至同一个端电极。其中：

①最下层设计第一下引线T1A，采用单一布线的方式向外引出至同一个端电极。

②设计第二下引线T1B，上移一层，包括T1B-1与T1B-2，且两者互不连通。T1B-1向外引出至同一个端电极，而T1B-2则通过第一通孔D-T1A与第一下引线T1A进行连通。

2、设计内电极第一绕组层，包括第一电极A1与第二电极B1，分别对应第一绕组A与第二绕组B。第一电极A1与第二电极B1平行，且两者互不联通。其中：

①内电极第一电极A1，继续上移一层，包括A1-1与A1-2，且两者互不连通。A1-1通过通孔D-T1B-2与T1B-2连通，A1-2通过通孔D-T1B-1与T1B-1连通。

②内电极第二电极B1，继续上移一层，包括B1-1与B1-2，且两者互不连通。B1-1通过通孔D-A1-1与A1-2连通，B1-2通过通孔D-A1-2与A1-1进行连通。

3、设计内电极第二绕组层，包括第三电极A2与第四电极B2，分别对应第一绕组A与第二绕组B。第三电极A2与第四电极B2平行，且两者互不联通。其中：

①内电极第三电极A2，继续上移一层，包括A2-1与A2-2，且两者互不连通。A2-1通过通孔D-B1-1与B1-2连通，A2-2通过通孔D-B1-2与B1-1连通。

②内电极第四电极B2，继续上移一层，包括B2-1与B2-2，且两者互不连通。B2-1通过通孔D-A2-1与A2-2连通，B2-2通过通孔D-A2-2与A2-1连通。

4、设计内电极第三绕组层，包括第五电极A3(可根据需要自由选择单层或者双层并行)，对应第一绕组A，继续上移一层，包括A3-1与A3-2，且两者互不连通。A3-1通过通孔D-B2-1与B2-2连通，A3-2通过通孔D-B2-2与B2-1连通。

5、最后设计上引线层，包括第一上引线T0A与第二上引线T0B，分别对应第一绕组A与第二绕组B，采取平行布线的方式向外引出至同一个端电极。其中：

①设计第二上引线T0B，继续上移一层，包括T0B-1与T0B-2，且两者互不连通。T0B-1向外引出至同一个端电极，而T0B-2则通过通孔D-TA3-2与A3-1进行连通。

②设计第一上引线T0A，处于最上层，采用单一布线的方式向外引出至同一个端电极。

按照上述设计，以此类推，进行交叉设计，叠加实现叠层片式电感器，且并联绕组既不分开，又不共用通孔。叠加后的电感器如图2所示。

第三方面，本申请实施例提供了一种叠层片式电感器的成型方法，包括：

步骤A2：通过流延的方式，将铁氧体浆料制作成铁氧体薄膜，将铁氧体薄膜分成上盖体、下盖体与绕组层；

步骤B2：将绕组层中的电极层与上引线层分别进行激光开孔；

步骤C2：将激光开孔后的绕组层进行丝网印刷，形成并联的双绕组；

步骤D2：进行叠层将上盖体、下盖体与绕组层层层压合，并通过等静压、切割、排胶、烧结、端电极、电镀工序，形成双线并绕的叠层片式电感器。

在一些实施例中，步骤A2中的铁氧体也可以采用陶瓷材料、铁粉等代替。

其中，步骤C2具体包括：

油墨在铁氧体薄膜上印刷引出第一下引线；

油墨在铁氧体薄膜上填充第一通孔，然后印制第二下引线；

油墨在铁氧体薄膜上填充第二通孔，然后印制第一电极；

油墨在铁氧体薄膜上填充第三通孔，然后印制第二电极；

依此类推，直至油墨在铁氧体薄膜上填充第八通孔，然后印制第一上引线，形成并联的双绕组。具体请参照第一方面和第二方面的相关描述。最终成品如图4所示。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。