线圈结构及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了线圈结构及其制作方法，该线圈结构系包含若干个导片及绝缘层。该些导片系相互堆迭并电性连接，以形成该线圈结构。该些导片将铜箔以冲压成型方法所制成，且其形状为螺旋环绕至少一回圈。因此，本发明的线圈结构能够降低铜线产生的集肤效应，亦可降低电感元件产品整体高度，更可避免绝缘漆膜在制作线圈结构时遭受破坏的问题。
【专利说明】线圈结构及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种线圈制作技术，特别涉及一种应用于电感元件的线圈结构及其制作方法。
【背景技术】
[0002]线圈结构的电子元件通常设计用来抵御电流的变化，例如，当电流穿过电感器时会产生磁场，而磁场变化可诱发电压改变并抑制电流的变化，此抑制电流变化的能力即称为电感。
[0003]电感为一种被动元件，其基本组成为磁芯和线圈。目前电感厂商针对这种线圈结构的制作，多使用各种绕线方式完成绕线以制成电感元件中的线圈。在绕线工序之前，必须先制作绕线用的铜线。铜线的制作系利用铜原料本身所具有的延展性，利用设备将铜原料反复拉伸制成所需线径大小的铜线。完成拉伸工作后，必须将铜线进行绝缘处理，即涂布绝缘漆于铜线上。完成涂布绝缘漆于铜线表面后，由于绝缘漆为液态，因此必须进行烘烤作业，将绝缘漆烤干，俾使绝缘漆依附于铜线上。此种涂布-烘烤作业可经过多次，以增加绝缘漆依附于铜线上的完整度，避免绝缘漆涂布不均造成铜线外露，而有电路短路的可能。完成上述拉伸、涂布、烘烤作业后，即可将此铜线绕制成电感元件用的线圈。
[0004]然而，此种绕线工序所制成的线圈结构仍会有短路的情形发生。其原因在于使用人工或设备绕制线圈时，铜线具有延展性且会适当延展，但是绝缘漆膜的延展性并不如铜线佳，因此一旦铜线延展的程度超过绝缘漆膜所能负荷的程度时，该绝缘漆膜即有可能会被破坏，而使得铜线外露，易造成线圈短路，进而影响整个电感元件的特性；或是绝缘漆膜延展后，其厚度变薄，使得线圈结构在使用过程中，必须承受绝缘漆膜易脱落而有短路的风险，间接降低电感元件的品质。
[0005]再者，以铜线作为线圈结构的导体，因导体温度的影响，在导体内部电阻产生的热不易发散，而导体表面由于散热快，温度相对于导体内部会较低，价电子运转速率低，导致电子通路相对宽大，故导体表面电阻较小，因而产生集肤效应；另外，电子在导线内移动时，在其运动的垂直方向伴随产生着磁场，而其他电子在磁场作用逐步向导线表层移动，也会有集肤效应的产生。所谓的集肤效应，即电子会集中在导体的「皮肤」位置上流通，导体的中心部分几乎没有电流通过。换言之，电子并非平均分布于整个导体的截面积，这等效于导线的截面减小、电阻增大，因此集肤效应会使得导体的有效电阻增加，间接影响到电感元件的工作效率。除此之外，绕线工序亦必须额外使用人工或设备，而额外的人工或设备亦会无形中增加厂商生产的成本。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术的缺失，本发明的目的在于提供一种线圈结构及其制作方法，以解决在进行绕线工序时可能会破坏绝缘漆膜造成短路的问题、有效降低铜线产生的集肤效应，并节省制作成本以及提升电感元件的品质。
[0007]为达到前述目的以及其他目的，本发明提出一种线圈结构，应用于电感元件中，包括:若干个导片，该些导片以螺旋环绕的方式形成至少一回圈；以及绝缘层，设置于该些导片上且露出该些导片的两端，使未涂附该绝缘层的该些导片的两端分别形成焊点；其中，该些导片相互堆迭，而该些相互堆迭的导片利用最上层导片的一焊点电性连接次一导片的另一焊点的方式依序向下电性连接至最下层导片，以形成该线圈结构，且该些相互堆迭的导片中未电性连接的焊点系作为该线圈结构的接脚。
[0008]其次，本发明提出一种线圈结构的制作方法，包括下列步骤:八、将铜箔以冲压成型方法制成若干个导片，且该些导片以螺旋环绕的方式形成至少一回圈；8、将绝缘层涂附于该些导片上，且露出该些导片的二端，使未涂附该绝缘层的该些导片的二端分别形成焊点；〇、将该些导片的每一者相互堆迭，且利用该些导片中最上层导片的一焊点电性连接次一导片的另一焊点的方式依序向下电性连接至最下层导片，以形成该线圈结构，使电流于该些相互堆迭的导片所形成的线圈结构中的流动方向皆同为顺时针或逆时针；以及0、将该线圈结构的外侧再次涂附该绝缘层，并露出该些导片中未电性连接的焊点作为该线圈结构的接脚。
[0009]相较于现有技术，本发明的线圈结构及其制作方法，可有效解决现有技术中绕制线圈时，可能会破坏绝缘漆膜而有线圈短路的问题；或避免因绝缘漆膜延展后，绝缘漆膜的厚度变薄而有容易脱落造成短路的问题，并可有效降低铜线产生的集肤效应。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明线圈结构的第一实施例的分解示意图。
[0011]图2为本发明线圈结构的第二实施例的分解示意图。
[0012]图3为本发明线圈结构的第三实施例的分解示意图。
[0013]图4为本发明线圈结构的第三实施例的组合示意图。
[0014]图5为本发明线圈结构的第四实施例的分解示意图。
[0015]图6为本发明线圈结构的制作方法的流程图。
[0016]图7为本发明线圈结构的第五实施例的分解示意图。
【具体实施方式】
[0017]以下通过特定的具体实施例说明本发明的技术内容，熟习此技术的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效，亦可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用。
[0018]图1为本发明线圈结构的第一实施例的分解示意图。本发明提供一种应用于电感元件中的线圈结构，包含若干个导片以及绝缘层。在本实施例中，线圈结构系具有两个导片
11、12以及涂附于该些导片11、12上的绝缘层13，该绝缘层13绝缘材料组成，在涂附时呈液态，干固之后为固体的绝缘层。而该些导片11、12在涂附绝缘层13后分别在其两端外露该些导片11、12。换言之，绝缘层13是部分涂附于导片11、12上，而未涂附的部分则作为焊点使用。例如，位于导片11两端的焊点111、112并未涂附绝缘层13 ；位于导片12两端的焊点121、122，焊点112及焊点122电性连接所在面未涂附绝缘层13，故未电性连接所在面则涂附有绝缘层13，如图1中焊点122所示。换言之，导片12系堆迭于导片11之上。
[0019]导片11、12主要材质为铜箔，制成的方式采五金端子成型技术，直接将铜箔以冲压成型方法制成导片11、12。而导片11、12冲压成型的形状，使导片11、12以螺旋环绕的方式形成至少一回圈，且该些导片11、12的每一个导片共平面地环绕形成该回圈，即导片11整体系位于同一水平面，导片12也相同，此为冲压成型方法所致。在本实施例中，导片11即从焊点111开始延伸，经过数个转折部14改变延伸方向，并逐渐向内延伸，有如向内旋转的螺旋。而导片11形成至少一回圈的螺旋，是指经过的转折部14达到四个以上。图1中所示的导片11即具有七个转折部14，且该些转折部14的转折角度为90度，因此导片11向内螺旋环绕了一又四分的三个回圈，形成一个具有内螺旋的正方形。但本发明并不以转折部14的数量、回圈的圈数、转折部14的转折角度为限。图1中所示的导片11也可仅具有四个、五个转折部，只要导片11、12以螺旋环绕的方式形成至少一回圈的多边形即可。此外，多边形亦可为三角形、五边形等。若为三角形，则转折角度为60度，转折部的数量至少为三个以上；若为五边形，则转折角度为108度，转折部的数量至少为五个以上。
[0020]而螺旋环绕的方向，导片11由焊点111开始向内螺旋环绕至焊点112，方向为顺时针；导片12由焊点121开始向内螺旋环绕至焊点122，方向为逆时针。将该些导片11、12相互堆迭以组成本发明的线圈结构，例如将导片12堆迭于导片11的上，并将导片12的焊点122电性连接导片11的焊点112。未电性连接的导片11的焊点111以及导片12的焊点121，则作为线圈结构的接脚。在完成导片11、12的堆迭与电性连接形成线圈结构后，在该线圈结构外再次涂附绝缘层13，因为焊点111、121必须作为线圈结构的接脚，因此再次涂附该绝缘层13时要注意不可涂附在焊点111、121上。在本实施例中，所谓的电性连接可使用焊锡与电烙铁将焊点112、122连接在一起，也可采使焊点112、122接触后于焊点112、122外部涂附固定胶使焊点112、122之间为导通的电路，本发明并不以电性连接的方式为限。由于导片11向内螺旋环绕方向为顺时针、导片12向内螺旋环绕方向为逆时针，因此在将导片11、12相互堆迭组成线圈结构后，电流在该线圈结构中的流动方向可为同一方向。例如电流从焊点111流入、从焊点121流出时，其流动方向于导片11、12内皆同为顺时针，反之为逆时针。而在图1中，导片11、12的焊点111、121垂直于导片11、12向外延伸所形成后，再开始向内螺旋环绕至焊点112、122，为了针对310制程所设计，原因在于此种垂直于导片向外延伸的设计，可将焊点111、121向内凹折，以形成310制程常用的电感元件外型；然而本发明线圈结构也可将接脚设计成插件式的电子元件，请参阅图2所示。在图2中，导片
11、12的焊点111、121并未垂直于导片11、12，而是直接作为向内螺旋的起点，向内螺旋环绕至焊点供后续的焊接处理。因此，本发明线圈结构的接脚，可视要设计成310用或一般插件式用的需求，来决定要采用图1或图2中焊点111、121的形状，本发明并不以此为限。
[0021]在本实施例中，导片11、12系将铜箔以冲压成型方法所制成的扁平形状，导片11、12的厚度相较于现有技术中的铜线的直径而言是更薄的。通过导片11、12为扁平形状以及其厚度比现有技术中的铜线的直径还要薄的技术特征，其所产生的集肤效应必然低于现有技术中的铜线所会产生的集肤效应。因此，本发明的线圈结构相较于现有技术中的铜线，电感元件的工作效率会较佳。此外，导片11、12在组成线圈结构时，不需再延展导片11、12，而是直接将导片11、12相互堆迭并电性连接焊点112、122来组成线圈结构。因此，可避免现有技术中绕制线圈时，可能会破坏绝缘漆膜的问题；或是延展绝缘漆膜后，其厚度变薄而有容易脱落的问题，可更有效防止短路的情形发生。
[0022]图3为本发明线圈结构的第三实施例的分解示意图，图4系为本发明线圈结构的第三实施例的组合示意图，请同时参阅第3、4图。在本实施例中，导片31、32、33、34、37、38为相互堆迭组成线圈结构，且该些导片31、32、33、38上部分涂附绝缘层35并外露该些导片31、32、33、38的两端，来使未涂附该绝缘层35的该些导片31、32、33、38的两端形成焊点311、312、321、322、331、332、381。另未涂附有绝缘层的导片37、34亦具有焊点371、341、342。
[0023]在堆迭成线圈结构时，将导片34置于最下层，再依序堆迭导片38、33、32、37，最后将导片31堆迭于导片37上，导片31即为最上层。该些导片31、32、33、34的螺旋环绕方向，导片31即是从焊点311开始向内螺旋环绕至焊点312，导片33即是从焊点331开始向内螺旋环绕至焊点332，导片31、33两者皆为顺时针向内环绕；而导片32即是从焊点321开始向内螺旋环绕至焊点322，导片34即是从焊点341开始向内螺旋环绕至焊点342，导片32、34两者皆为逆时针向内环绕。在相互堆迭时，也是以顺、逆时针的导片交叉堆迭的方式，这是为了使电流在线圈结构中的流动方向为同一方向，电流从焊点311流入、从焊点341流出时，其流动方向皆同为顺时针，反之为逆时针。
[0024]在本实施例中，作为该线圈结构接脚的导片的厚度，必须小于其他导片的厚度。具体而言，导片31、34的厚度!II必须小于导片32、33的厚度!12。由于铜箔的厚度愈厚，其铜箔的直流阻抗就会愈小，但厚度厚即不好弯折。导片31、34分别有焊点311、341必须作为线圈结构的接脚，为了因应接脚能够易于弯折，减少压扁或压痕等加工处理，因此导片31、34的厚度III必须要薄到能够弯折。另外导片32、33的厚度!12，是为了降低直流阻抗，必须要有一定厚度。故必须采导片31、34厚度必须小于导片32、33厚度的设计，以便在厚度和易于弯折的间取得一平衡点，例如导片31、34厚度的设计为0.2^0.3挪之间，导片32、33厚度的设计在0.80.11左右，且采冲压成型方法制成的导片，其厚度会趋于一致。此外，防止导片厚度不同所对电流带来的影响，本发明系于导片31下再贴附有导片37并使两者电性连接，导片37的形状与导片31 —致，且导片37与导片31的连接面并无涂附绝缘层。因此当导片37组合至导片31后，可以得到焊点311的厚度(?)是薄于除焊点311外的组合后导片的厚度(犯+阳)，例如导片31厚度为0.20111,导片32厚度为0.80111,则导片37厚度即可设计成0.6挪，使导片37组合导片31后的厚度￠11+113)，能与其他导片32、33的厚度(取)相同。如此一来，导片31的焊点311的厚度，即薄到能够弯折，且导片间亦不会因为厚度不同，而有直流阻抗不同造成电流不稳的现象。另导片37并非一定得贴附在导片31与导片32之间，也可贴附在导片31之上，即作为线圈结构的最外层，本发明并不以此为限。导片34与导片38的设计，亦相同于导片31与导片37，在此不再赘述。
[0025]这样的厚度所组成的线圈结构，相较于现有技术中以铜线绕制相同圈数的线圈时，本发明的线圈结构整体高度必定小于现有技术中以铜线绕制的线圈，其原因在于本发明的铜箔厚度小于现有技术中铜线的直径。因此，采用本发明的线圈结构组成的电感元件，也可有效降低产品高度。
[0026]本实施例中组成线圈结构，将焊点371电性连接焊点322、焊点321电性连接焊点331、焊点332电性连接焊点381。必须注意的是，非电性连接的两焊点之间必须以绝缘层作阻隔，即焊点322及焊点332之间必须涂附绝缘层35 (图未示)，以免使原本不该接触的两个焊点322、332接触，而影响整个电感元件的特性。简言之，焊点之间电性连接的那一面，即不可涂附绝缘层；非电性连接的另一面，则要涂附绝缘层。虽本实施例是以六个导片作为说明，如要多层导片组成线圈结构，只要再增加导片32、33的组合于导片32、33之间即可，只要确保各导片间有涂附绝缘层以防止短路即可，本发明并不限制导片的数目，且第三实施例其余技术手段也与第一实施例相同，在此不再赘述。除此之外，导片之间的焊点为错位设计。所谓的错位设计，即是其一组电性连接的焊点与另一组电性连接的焊点，其两者并非位于同一位置。例如焊点321及焊点331电性连接后，并非对应于焊点322或焊点332电性连接后的位置，而是有错开一段距离。此系为了防止将焊点电性连接时，涂附在焊点上的绝缘层如有涂附不均，会导致不该电性连接的焊点而有电性连接的情形，进而造成短路而失去线圈的效果。因此，本发明的部分焊点可为单面涂附绝缘层，且为错位设计，以防止上述短路的情形。图7为本发明线圈结构的第五实施例的分解示意图。在图7中，是以六个导片71、72、73、74、75、76作为说明，而在本实施例中也可了解到本发明焊点712、722、721、732、731、741、742、752、751、762为错位设计，且为单面涂附绝缘层77，焊点711、761则作为该线圈结构的接脚。本发明并不限制导片的数目。
[0027]本发明的导片也不需限定在具有转折部的多边形的形式，也可为圆形，如图5所示。在此实施例中，导片51从焊点511以圆的形状顺时针向内环绕至焊点512，导片51除焊点511、512外涂附有绝缘层53 ；导片52系从焊点521以圆的形状逆时针向内环绕至焊点522，导片52除了焊点521、522外涂附有绝缘层53。而导片51、52环绕至少一回圈以上。本实施例与前述的其他实施例不同之处仅在于不具有转折部，其余技术特征皆相同，在此不再赘述。
[0028]在本发明线圈结构的制作方法方面，请参阅图6所揭示的流程图。步骤301是将铜箔以冲压成型方法制成若干个导片，且该些导片以螺旋环绕的方式形成至少一回圈；步骤302是将绝缘层涂附于该些导片上且露出该些导片的两端，使未涂附该绝缘层的该些导片的两端分别形成焊点；步骤303在将该些导片相互堆迭，且利用该些导片中最上层导片的一焊点电性连接次一导片的另一焊点的方式依序向下电性连接至最下层导片，以形成该线圈结构，使电流于该些相互堆迭的导片所形成的线圈结构中的流动方向皆同为顺时针或逆时针；步骤304是将该线圈结构的外侧再次涂附该绝缘层，并外露出该些导片中未电性连接的焊点作为该线圈结构的接脚。
[0029]在步骤301中，该些导片所形成的螺旋形状为包含圆形或四个以上转折部的多边形，在本实施例中，转折部的转折角度为90度，以形成正方形的环绕形状的导片，但本发明并不以此为限，且该些导片共平面地环绕形成该回圈。在步骤303中，将该些导片相互堆迭，作为该线圈结构接脚的导片的厚度，小于线圈结构的其他导片的厚度。为了让导片中未电性连接的焊点，能够容易弯折而不须作压扁或压痕的加工处理。而在步骤304中，再次涂附绝缘层是为了加强绝缘层的厚度，防止因为绝缘层过薄而有脱落造成短路的风险。且再次涂附绝缘层亦可使整体线圈结构的外观趋于一致，可增加美观及完整度。
[0030]综上所述，本发明所提供的线圈结构及其制作方法，可有效解决现有技术中绕制线圈时，可能会破坏绝缘漆膜而有线圈短路的问题；或避免因绝缘漆膜延展后，绝缘漆膜的厚度变薄而有容易脱落造成短路的问题，并可有效降低铜线产生的集肤效应。而本发明采冲压成型方法，也可避免如现有技术中的绕线工序必须采额外的人工或设备，以节省制作成本。此外，本发明所揭示的导片厚度薄于现有技术中的铜线直径，因此采本发明的线圈结构所组成的电感元件，其整体高度系低于现有技术中线圈采绕线方式的电感元件，而能具有更佳的销售优势。
[0031]上述各实施例仅例示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟习此项技术的人士均可在不违背本发明的精神与范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如后续的申请专利范围所列。
【权利要求】
1.一种线圈结构，应用于电感元件中，其特征在于，包括: 若干个导片，该些导片以螺旋环绕的方式形成至少一回圈；以及 绝缘层，设置于该些导片上且露出该些导片的两端，使未涂附该绝缘层的该些导片的两端分别形成焊点； 其中，该些导片相互堆迭，而该些相互堆迭的导片利用最上层导片的一焊点电性连接次一导片的另一焊点的方式依序向下电性连接至最下层导片，以形成该线圈结构，且该些相互堆迭的导片中未电性连接的焊点作为该线圈结构的接脚。
2.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，该些导片所形成的螺旋形状为包含圆形或四个以上转折部的多边形。
3.根据权利要求2所述的线圈结构，其特征在于，该些转折部的转折角度为90度。
4.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，该些导片是将铜箔以冲压成型方法所制成，且该些导片共平面地环绕形成该回圈。
5.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，电流在该些相互堆迭的导片所形成的线圈结构中的流动方向皆同为顺时针或逆时针。
6.根据权利要求1所述的线圈结构，其特征在于，作为该线圈结构的接脚的导片的厚度小于该线圈结构的其他导片的厚度。
7.—种线圈结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤: A、将铜箔以冲压成型方法制成若干个导片，且该些导片以螺旋环绕的方式形成至少一回圈； B、将绝缘层涂附于该些导片上，且露出该些导片的两端，使未涂附该绝缘层的该些导片的两端分别形成焊点； C、将该些导片相互堆迭，且利用该些导片中最上层导片的一焊点电性连接次一导片的另一焊点的方式依序向下电性连接至最下层导片，以形成该线圈结构，使电流于该些相互堆迭的导片所形成的线圈结构中的流动方向皆同为顺时针或逆时针；以及 D、将该线圈结构的外侧再次涂附该绝缘层，并露出该些导片中未电性连接的焊点作为该线圈结构的接脚。
8.根据权利要求7所述的线圈结构的制作方法，其特征在于，该些导片的每一者所形成的螺旋形状系为包含圆形或四个以上转折部的多边形。
9.根据权利要求8所述的线圈结构的制作方法，其特征在于，该些转折部的转折角度为90度。
10.根据权利要求7所述的线圈结构的制作方法，其特征在于，作为该线圈结构接脚的导片的厚度小于该线圈结构的其他导片的厚度，且该些导片共平面地环绕形成该回圈。
【文档编号】H01F27/28GK104425110SQ201310399381
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2013年9月5日
【发明者】罗鹏程 申请人:重庆美桀电子科技有限公司